JP2003514343A - 透明で導電性の亜鉛酸化物薄膜を組み入れた電子的光放射性ディスプレイ - Google Patents
透明で導電性の亜鉛酸化物薄膜を組み入れた電子的光放射性ディスプレイInfo
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Abstract
Description
ED)ディスプレイ、フィールドEmission Display(FED)
および減圧マイクロエレクトロニクスのディスプレイ装置に対する化学的に安定
て低い仕事関数カソードとしての共同対処されたn型亜鉛酸化物薄膜の塗布に関
する。
び液晶が信頼性および入手しやすさのために(LCD)科学技術を表示する効果
がある。 CRT科学技術は、成熟していて高分解能、高い輝度(明るさ)、低コストおよ
び長く続く継続期間を達成することが可能である。 残念なことに、CRTディスプレイは高い動作電圧を必要として、携帯型塗布の
ためにあまりに重い。 CRTも、大きい大きな形状因子を有する。 近年、それらが組操作によって、互換性があるパワーレベルで作動して、軽量で
、薄い形状因子を有した時から、フラットパネルLCDは多くの塗布の受け入れ
られた。 外部の光源が必要であるように、LCDパネルは反射するか光を伝送する。 ユーザが斜めの表示角から表示された情報を見ることが可能ではならないように
、LCDパネルも限られた表示角を有する。 LCDディスプレイのための表示角が長年にわたって改善されたにもかかわらず
、それらはCRTおよび他の発光型表示科学技術と比較してさらに劣っている。
LCDディスプレイの他の弱点は、刺激に対する液晶材料反応が本質的に低温で
の緩徐であるということである。 このように、LCDディスプレイは、極度低温での操作が必要でありえる携帯型
であるか、自動車であるか軍の塗布のための貧しい選択肢である。 したがって、リアルタイム・イメージング能力をフラットパネルの形状因子に展
示する安価な低電力のディスプレイテクノロジのための大きいニーズが、ある 拡張動作温度範囲の上の。 CRTの光源効率および解決を提供する多くの代替技術および携帯型塗布によっ
て、互換性があるLCDのフラットパネルの形状因子がある。 光放射する装置は、LCDディスプレイの形状因子を有するが、外部の光源に依
存していない。 放射する装置も、CRTの広い表示角を有して、拡張温度領域を通じて作動する
。放射する装置の2つの例は、有機的な発光ダイオード(OLED)ディスプレ
イ装置および電界効果ディスプレイ装置である。 発光型表示装置は、軽量で拡張温度領域の上の高い明度比を有するビデオレート
像を突設できる。 それらが優れた表示角特性および高いビデオレートを有するので、発光型表示は
LCDに代替としての大きい見込みを保つ。 さらに、LCDとは異なり、発光型表示の反応割合は、低い周囲作用温度によっ
て、影響を受けない。 図1は、一部の従来技術OLED装置10を例示する。 装置10は、トランスペアレントな基板18に置かれるトランスペアレントなア
ノード電極14を有する間隔を置いた設備の不透明なカソード電極12を有する
。どこでカソード電極がアノード電極を重ねても、有機的な放射する媒体20は
定義されるピクセルを有するカソード電極12およびアノード電極14にはさま
れる。 層23は、装置10をカプセル化して、装置をプロテクトするためにカソード電
極12を通じて適用されることができる。 カソードから媒体20に注射される電子がアノードで注射されるホールと結合す
るときに、光(h vおよび例示する下方へ突設された矢印として示される)は
生成されて、透明アノード14および基板18で伝送される。 カソード電極12は、通常不透明な反射する低い仕事関数金属(例えばアルカリ
土類金属またはリアクティブ金属合金)である。 従来技術カソード電極の例は、カルシウム、magnesium/silver
またはaluminum/lithiumを含む。 一般的に、アノード電極14は、透明インジウムスズ酸化物(ITO)の高い仕
事関数薄膜である。 句「仕事関数」は、エネルギー差に関連する電子ボルト(ev、材料のフェルミ
準位での自由電子および電子との間に)。 句「フェルミ準位」は、エネルギーの状態が占められるという蓋然性が0.5に
等しいエネルギー準位を示す。 エネルギー障壁を最小にするために、フェルミ準位が密接に有機媒体の最低空軌
道(LUMO)のエネルギー準位と一致するために、カソードの仕事関数は低い
ことを必要とする。 同様に、アノードの仕事関数は、密接に有機媒体の最高被占軌道(HOMO)の
エネルギー準位と一致することを必要とする。 ITOがトランスペアレントなアノードのための選択肢の材料であるので、従来
技術調査は装置効率を達成するために低い仕事関数を有するアルカリ土類金属陰
極の使用に集中した。 しかし、アルカリ土類金属は非常リアクティブであって、透明でない。 従来技術ディスプレイを有する有意問題は、電極および放射する媒体間の界面が
チャージが媒体に注射されることができる前に、克服されなければならないエネ
ルギー障壁をつくるということである。 1つの電極でのエネルギー障壁が他の電極で非常に大きい所で、供給電圧は装置
に供給されなければならない力をそれによって、増やしているより大きいバリヤ
ーを克服するのに十分でなければならない。 図2は、図1において、例示される従来技術OILED装置の位置エネルギー図
表を例示する。 上記のように、ITO(22に示されるように、仕事関数は約4.7evである
)のフェルミ準位は、有機媒体のHOMOエネルギー準位より上にある。 例えば、HOMOがMEH−PPV有機ポリマーのための約4.9evであるの
で、エネルギーはホールを注射することを必要とする。そして、有機媒体への潜
在的なエネルギー障壁の上に、h+により表示される。 更に、フェルミは金属カソードの中で水平になる(典型的アルカリ土類金属のた
めの4evまで約3ev24に示す)媒体(約2.8ev)のエネルギーがまた
、電子(媒体20にe′により表示される)を注射することを必要とするように
LUMOの下である。 このように、光がそうする前に、動作電圧は媒体に電子およびホールを注射する
ためにポテンシャル障壁を克服するのに十分でなければならない 発生する。 多くの従来技術OLED装置において、ホール射出および電子射出の比のインバ
ランスは、熱損失を生成する。 この種の加温は、OLED装置の中間で低い効率の分解に貢献する。 トランスペアレントな電極(アノード)としてのITOおよびカソードとして
もの反動的な低い仕事関数金属の使用は、図1において、例示される従来のアー
キテクチャに、OLED装置下絵を強制する。 1つの例は、monolithicallyにシリコン基板上の駆動電気回路と
統合されるミニチュアのOLEDディスプレイである。 この装置は、不透明な反動的な金属カソード、Ca、Mgが有機的な放射する媒
体に置かれるためにケイ素バックプレーンおよびITOアノードに置かれること
を必要とする。 しかし、リアクティブ・カソードは、直ちに有機媒体界面の酸化して、等級を下
げることができる。 また、 リアクティブ金属は、半導体処理技術によって、互換性がなくて、シリコン基板
上の駆動電気回路の等級を下げることができる。 したがって、バリヤー層を含んでいる複雑な半導体製造工程は、従来技術OLE
Dディスプレイ装置を一般の基板上の電子回路エレメントと組み合わせることを
必要とする。 明らかに、必要であることは、下絵および設定された成分を有するOLED装置
である処理されることができて、制御回路と共に一般のシリコン基板に統合され
ることができる材料。 低い仕事関数および低いプロセシング温度を有する透明で安定陰極材料を有する
ことは、望ましいので、それが従来技術の反動的な金属カソードのためのサブと
して使うことができる。 電界放出ディスプレイ(FED)装置は、他の種類の電子のそれぞれにアドレス
指定可能な流れが各々のピクセルを刺激するという点で、従来のCRTディスプ
レイテクノロジに対する同様である発光型表示を表示する。 CRTがシングルビームをけい光面の後部全体の電子から一掃するために単一の
電子ソースを使用する所で、FED装置はエミッタ(カソード)の配列を取り入
れる。そして、それぞれは対抗しているディスプレイの表面(アノード)上の対
応するピクセルを刺激するために印加電界がある場合には、電子の流れを放出す
る。 光線を掃除する一つの電子銃およびニーズを除去することによって CRTディスプレイの映る深さ、そして、したがって、FEDディスプレイの形
状因子は、かなり減少できる。 FED装置の各々のエミッタは、有するピラミッド状の、または、カソード電極
に塩基で連結される鋭い点に、ここを終端として接続している円錐の最上部。 コントロール・ゲートは、エミッタの各々のエミッタまたは基より上にちょうど
存在する。 各々の個々にアドレス指定可能なゲートおよびカソード電極間の電圧を適用する
ことは電子(それはアノードでリン光体を刺激する)の蒸気に結果としてなる。
そして、このように生成されている可視光に結果としてなる。 アノード電極は、電子流を引きつけるバイアス電圧をセットするが、アドレス指
定可能な別である必要はない。 残念なことに、従来技術FEDsは、容認不可能に短い操作可能寿命を有して、
エミッタに関するさまざまな材料限界のために、高い動作電圧を必要とする。 大部分の従来技術FEDsは、材料(例えばケイ素および耐火物金属)から作ら
れるエミッタを有する。 従って、それらは高い仕事関数を有して、高い動作電圧が電子を発している充分
な場を生成することを必要とする。 さらに、オキシドの絶縁している層はエミッタ表面に段階的に生ずる。そして、
その仕事関数を増やして、減少性輝度に結果としてなる電子排ガス流およびディ
スプレイの継続期間の上の表示された像の光沢むらにバリヤーとして作用する。
類似した技術的な問題も、個々にゲートで制御された固体物理のマイクロ電子エ
ミッタを有する様々な形の真空管電子デバイスを模倣する減圧マイクロエレクト
ロニクス装置の運転性能を妨げる。 したがって、FEDおよび減圧超小形電子装置は、抵抗する酸化(低い仕事関数
電子エミッタ)を有することから利益を得る。
ディスプレイ(FEDs)および減圧超小形電子装置として共同不純物を添加さ
れた亜鉛酸化物(n型)の使用を話す。 本発明は、この規格を読み込んで、理解すると、即座に、明らかになる従来技術
の従来技術上記したおよび他限界の限界を克服する。 本発明は、装置効率を最大にして、装置信頼性を改良して、可動性を新規な装置
アーキテクチャまで広げる。 1つの好適な実施例において、共同不純物を添加された亜鉛酸化皮膜は、ガラス
基板に置かれる。 放射する有機媒体は、高い仕事関数金属(例えば金(Au)、白金、Pt)また
はニッケル、Niによって、作られるcodopedされた(n型)亜鉛酸化物
カソードおよびアノードにはさまれる。 亜鉛酸化物カソードおよびガラス基板による光伝送。 この装置は、装置効率を最大にするために電子射出およびホール射出エネルギー
障壁を最小にするために低い仕事関数カソードおよび高い仕事関数アノードを使
用する。 他の好適な実施例において、双方向性のOLEDディスプレイは、トランスペア
レントなインジウムスズ酸化物(ITO)にはさまれる放射するアノードおよび
透明が亜鉛酸化物カソードをco−dopedした効果がある。 両方の電極が透明であるので、光は両方の最上部からの双directiona
llyおよび装置の底を発する。 共同不純物を添加された亜鉛酸化物カソードは、ディスプレイ装置がより能率的
に作動するように、有機媒体にカソードから電子を注射するために潜在的なエネ
ルギー障壁を最小にする低い仕事関数を有する。 共同不純物を添加された亜鉛酸化物薄膜が低温で堆積できるので、それは媒体の
等級を下げることのない有機的な放射する媒体に置かれることができる。 この低温蒸着過程は、トランスペアレントなZnOカソードがガラス基板に置か
れないいかなるOLED装置も作るのを好まれる。 発光型表示装置の他の好適な実施例において、アノードは高い仕事関数金属(例
えば白金、Pt)または金、Auである。 反射する、高い仕事関数金属アノードは、有機媒体にホールを注射するポテンシ
ャル障壁を最小にして、改良された一方向性ディスプレイを提供する。 非反動的な金属アノードは、堆積して、器質性層の上に作られるトランスペアレ
ントな電極(カソード)として、共同不純物を添加された亜鉛酸化物を有するケ
イ素または他の基板に置かれることができる。 両方の電極が非反動的であるので、発光型表示装置は単一基板上のコントロール
電子工学を有する混合性であってもよい。 この実施例は、特にミニチュア・ディスプレイ塗布に役立つ。 ケイ素上のミニチュア・フラットパネル・ディスプレイは、一般の基板上のディ
スプレイを有するディスプレイ励振電子工学のプロセス合同を許可する。 この種のミニチュア・ディスプレイは、高分解能および特に低出力および高性能
が重量および増加バッテリー寿命を最小にすることができる無線であるか移動塗
布のために所望の低コストを提供する。 共同不純物を添加された亜鉛酸化物電極の低い仕事関数もおよびケミカル堅固性
も、FEDsおよび減圧超小形電子装置のための材料を発している場として、塗
布を保つ。 本発明は、従来技術ディスプレイにおいて、共通のカソード酸化に、改良された
耐性を提供する。 本発明も、材料の低い仕事関数を原因として生じるので、高い操作効率を提供す
る。 実施例において、共同不純物を添加された亜鉛酸化物の薄膜は、FED装置また
は減圧超小形電子装置のエミッタ表層に置かれる。 このコーティングは、エミッタの表面酸化により誘発される性能劣化を最小にし
て、この材料の低い仕事関数のために、電子排ガス流効率を強化する。 他の実施例は、電界放射光源を記載する。 この配置において、トランスペアレントな亜鉛酸化物エミッタの多数はトランス
ペアレントな基板に作られる。そして、リン光体層は金属アノードに適用される
。 電気的 場はアノードの方へ電子流を加速するためにエミッタおよびリン光体の間で適用
される。そして、リン光体の上へ攻撃する。 リン光体層に生成される光は、トランスペアレントなカソードで送信する。 この装置幾何学において、電子流およびリン光体間の相互作用の間、生成される
加熱は、金属アノードにおいて、消される。 金属アノードの高い熱伝導度は、効果的に加熱を取って、高い動力操作に高い光
強度産出量に結果としてなるのを可能にする。
成する)が参照される。そして、いずれが実例として示されるか、本発明があっ
てもよい特異的な実施例は実践した。以下の記述において、多数の具体的な詳細
は、本発明の完全な理解を提供するために記載される。本発明がこれらの具体的
な詳細なしで実践されることができることは、当業者にとって明らかである。い
かなる実際のインプリメンテーションもの開発において、多数のインプリメンテ
ーションに特有の決定は開発者のゴールを達成するために実行されなければなら
ない。そして、それは各々のインプリメンテーションのために変化する。したが
って、本発明を不明瞭にしないために、周知の構造およびテクニックは、示され
ないかまたは詳細に議論されない。更に、本願明細書において、図面に示される
エレメントが必ずしも寸法通りになっているというわけではないことはまた、強
調されなければならない。そして、意図がエレメントの関係を例示することであ
る。 本発明は改良されたディスプレイテクノロジに関する。本発明の原理は、例示
されて、表示された像を生成するために、適切なさまざまな発光型表示系に表現
される。軽量ディスプレイシステムは、小さい形状因子、高分解能、高い輝度(
明るさ)および長いオペレーティング生涯を有する。電子供与体として同時にガ
リウムおよび水素原子を取り入れる共同不純物を添加された亜鉛酸化物薄膜は、
上述したセクションの材料ニーズのアドレス指定を行うことができる。codo
pedされた亜鉛酸化物薄膜の性質は、Transparentと名付けられる
同時係属出願に記載されていて、Low Growth Temperatur
e、ロックウェル・サイエンス・センターに割り当てられる米国シリアルナンバ
1999年3月30日に出願の第091281198号、LLC、ジェフリーT
.Cheungによる本出願の譲受人、本発明の共同発明者を有するZinc
Oxide FilmをConductiveする。上記の識別された出願の規
格は、本願明細書に引用したものとする。単一のドーパントによって、不純物を
添加される従来のn型亜鉛酸化物と比較して、共同不純物を添加された亜鉛酸化
物は、下部の栽培を有する温度は、OILEDプロセシングによって、互換性が
あって、低い仕事関数を達成するためにフェルミ準位の実質的な起毛に結果とし
てなる高い電子濃度を有する。全てのこれらの性質は、OILED、FEDおよ
び減圧超小形電子装置の性能を向上させるために望ましい。 図面を、ここで参照する。そして、特に図3にとって、改良された有機的な発
光ダイオード(OILED)ディスプレイ装置28の一実施例は、本発明によれ
ば模式的な形に示される。装置28の実施例において、カソード30は以下を含
む:共同不純物を添加された亜鉛酸化物の薄膜は、トランスペアレントな基板3
2に沈澱した。この明細書で使用している「共通ドープされた(co−dope
d)」という用語は、亜鉛酸化物薄膜が、上記の参照された出願中の出願にて説
明したように、ガリウム(Ga)および水素(H)の両方を用いて、ドープされ
ていることを意味する。カソード薄膜は、テクニックにエッチングすることを使
用してまたはシャドーマスクによる析出によって、作られる。基板32は概して
200を上回る析出およびプロセシング温度に耐えることができるソーダライム
・ガラス基板である。しかし、基板32が高い処理温度にさらされないのであれ
ば、プラスチック基板が共同不純物を添加された亜鉛酸化物の低い析出温度を原
因として生じるので使うことができる。本発明については、柔軟基板は、ポリア
クリレート、ウレタン、ポリスチレン、ポリカーボネート、スチレンアクリロニ
トリルコポリマー、スチレンブタジエン・コポリマー、セルロース誘導体、アク
リロニトリルブタジエンスチレン、ポリ塩化ビニル、熱可塑性ポリエステル、ポ
リプロピレン、ナイロン、ポリエステル炭酸エステル、イオノマ、ポリエチレン
テレフタレートで環式オレフィン共重合体からなる群から選択されることができ
る。基板材料のこの広範囲は、発光型表示装置のカスタム化に塗布環境または価
格所要量に合うのを可能にする。 一旦カソード30が堆積して、作られると、有機媒体20はカソード30の上
に堆積する。それが、例、湿気化学析出または真空蒸着を経由して沈着物媒体2
0に使われてあってもよい。認識する、選択された媒体は、最適の析出技術を決
定できる。もしも必然的、媒体は析出技術によって、導かれることができるいか
なる揮発性溶剤もまたは不純物を空にするために処理される。媒体20の厚さは
、媒体20の、そして、意図された塗布上の特定の選択肢上の工学考慮被支配頂
である。大部分の塗布において、媒体は厚い約1000Åである。媒体20は、
アルミニウム8−ヒドロキシキノリン(AIg3)のような周知の光放射する有
機ポリマー(例えばMEH−PPVまたは小分子)から選ばれることができるか
またはAlg3をdye−dopedした。蛍光性金属キレート複合体または他
の適切な放射する器質性材料は、また、発光媒体として若干の塗布に適していて
もよい。あるいは、媒体20は以下を含むことができる:アノードおよび電子ト
ランスポート層にすぐ近くの孔トランスポート層(例えばtetraarylb
enzidine誘導体、TPD)またはTPD導関数、NPBは配置した、例
えば、カソードにすぐ近くのAlg3は配置した。しばしば、2つの層が、電極
の一つでよりむしろ層の界面で力再結合に使われる。都合よく、ディスプレイ装
置がホールおよび電子の実質的に同等の射出を有するように、本発明については
、両方の電極での潜在的なエネルギー障壁は最小にされる。電荷キャリアのこの
釣合試験は担体がradiativelyに再び結合するという可能性を最大に
する。そして、より少しの担体が光を生成するために結合することのない媒体で
進行した時から、それによって、消費電力を最小にする。 一旦媒体20が堆積すると、媒体20がアノードおよびカソードにはさまれる
ために、アノード34はそれから堆積する。例によって、摂氏50度以下、他析
出技術が公知で、使うことができるにもかかわらず、アノードの析出が、低温で
真空蒸着を経由してあってもよい。好ましくは、アノード34は以下を含む: 金(Au)、白金(Pt)またはニッケル(Ni)の薄膜。より具体的には、ア
ノードは有機媒体20の最高の占有分子軌道(HOMO)エネルギー準位にまた
はの下で同等であるフェルミ準位を有する金属から選ばれる。析出の間、カソー
ドおよびアノード電極間の関係が所望のパターンを形成するために協同するよう
に、アノード34は作られる。作ることは、好ましくは実行されるシャドーマス
クのようなテクニックを処理している周知の半導体。カプセルに入れている層3
6は、環境から若干の保護を提供するためにアノード34の上に堆積する。 2つの電極にはさまれる媒体20については、電極が電気的に起動させられる
ときに、光は生成される。充分な絶対値の電圧がアノード34およびカソード3
0全体に適用されるときに、電子はカソードから媒体20に注射される。そして
、ホールはアノードから媒体20に注射される。吹き込まれたホールおよび電子
が媒体20において、結合するときに、光は発される。カソード30および基板
32が透明であるので、生成された光(hv)はカソードおよび基板で伝送され
る。 図4は、本発明によればディスプレイの他の好適な実施例を例示する。ディス
プレイ装置40は、共通ドープされた亜鉛酸化物カソード30および放射する媒
体20を有して示される。アノード34(それは基板32に置かれる)は、例え
ば上記した高い仕事関数金属である。金属接触38(好ましくはアルミニウム)
は、堆積して、共同不純物を添加された亜鉛酸化物とのオーム性接触を作るため
にカソード30に従って作られる。層36をカプセル化している透明は、環境か
ら装置をプロテクトするために金属接触および露出したカソードをカバーするた
めに堆積する。カソードによる有機媒体伝送において、生成される光。 他の実施例(図5において、例示される)は、集積回路(例示されなくて)を
含んでいるシリコン基板42の上に形成されるミニチュア発光型表示である。集
積回路は、標準の半導体プロセシングを使用してつくられる公知技術のテクニッ
ク。オキシド(図示せず)を絶縁する層が堆積して、基板の上に作られたあと、
ディスプレイ50のエレメントは堆積して、作られる。高い仕事関数金属アノー
ド34は、基板に置かれる。より具体的には、アノードは200未満の温度でケ
イ素と相互に作用しない金属から選ばれ、そして、クローズtであるフェルミ準
位有するまたは、HOMOエネルギーの下で、媒体20の中で水平になる。金(
Au)および白金(Pt)は、特にこの陽極材料にかなり適している。集積回路
およびアノード間の結線は、集積回路の金属の表面に、オキシド層によるバイア
を提供することによって、製造する。有機的な放射する媒体20は、それからア
ノードおよび共同不純物を添加された亜鉛酸化物カソード30にはさまれる。ア
ルミニウム・オーム接触38は、堆積して、カソード30に従って作られる。オ
ーム接触38および集積回路間の結線が、wirebondingすることまた
は他の金属相互接続手段によって、あってもよい。カプセルに入れている層36
は、環境から装置をプロテクトする。この装置は、monolithicall
yにシリコン基板上の駆動電気回路と統合されるミニチュア発光型表示である。
拡大レンズを、接続できるかまたはビューワによって、認められる表示領域を大
きくするためにディスプレイを有する中心合わせに置かれることができる。 図3、図4および図5と連動して記載されている実施例は、高い光学伝達、低
い仕事関数、低い析出温度および優れた化学安定性を有するための共同不純物を
添加された亜鉛酸化物の性質を利用する。図6を、ここで参照する。ポテンシャ
ル障壁はディスプレイ装置40と関連した、そして、50は示される。それぞれ
、共同不純物を添加された亜鉛酸化物カソードおよび高い仕事関数金属アノード
の使用は、アノードのフェルミ準位およびLUMOを有するカソードの中心合わ
せおよび有機媒体のHOMOを容易にする。結果は、ホールおよび電子伝達バリ
ヤーを最小にするかまたは減らす。これらのバリヤーを取ることは、下部の動作
電圧およびより高い効率を許可する。下部の動作電圧は、内部加熱世代を最小に
して、ディスプレイの寿命を改善しなければならない。都合よく、安価で、効率
的で軽量光発光型表示は、現在小さい形状因子において、可能である。 他の実施例(双方向性のOLED装置)は、図7において、例示される。ここ
で用いている「双方向的」という用語は、光放射がアノードおよびカソードの両
方を通過することを意味する。装置60において、アノードは以下を含む:IT
O14の薄膜トランスペアレントな基板32に置かれる。一旦アノード14が作
られると、有機媒体20はアノード14の上に堆積する。媒体20の厚さの析出
および精選品の方法は、前述したように、媒体20の、そして、意図された塗布
上の特定の選択肢に依存している工学重要な点である。カソード30は、以下を
含む:媒体20に置かれる共同不純物を添加された亜鉛酸化皮膜。一度は沈澱し
た、または、析出の間、アノードおよびカソード電極間の関係が所望のパターン
を形成するために協同するように、カソード30は作られる。作ることは、シャ
ドーマスクのようなテクニックを処理している周知の半導体を使用して、好まし
くは実行される。接触層38はカソード30に置かれて、それから作られる。そ
して、形接触38に再び周知の作っていてエッチングしているテクニックを使用
する。接触38は、オーム接触を共同対処された亜鉛酸化物により形成するアル
ミニウムまたは他の材料であってもよい。接触層材料は、また、低温で堆積する
。 保護するトランスペアレントな受動態化層36は、環境から保護を提供するため
に接触38およびカソード30の露出した部分の中で沈澱される。 2つの電極にはさまれる媒体20については、電極が電気的に起動させられる
ときに、光は生成される。充分な絶対値の電圧がアノード14およびカソード3
0全体に適用されるときに、電子はカソードから媒体20に注射される。そして
、ホールはアノードから媒体20に注射される。吹き込まれたホールおよび電子
が媒体20において、結合するときに、光は発される。アノード14、基板32
、カソード30および被包性層36が全ての透明であるので、生成された光(h
v)は装置の最上部および底側面で、二方向に伝送される。レンズ、反射鏡ま
たは他ディスプレイエレメントは、最上部か底側面の上にまたは装置の両側の上
に配置されることができる。 図8を、ここで参照する。本発明の好適な他のディスプレイ実施例は、電界放
射ディスプレイ(FED)のコンテクストにおいて、例示される装置。ディスプ
レイ70は、二次元マトリックスまたは格子状のパターンの単一のピクセルを示
している一部のFED装置である。各々のピクセルは、3つの基本的な成分から
成る:エミッタ78、ゲート82、そして、アノード88上のリン光体層86。
電子92(エミッタ78から発される)の流れがリン光体層86を打つときに、
光が生じる。各々のエミッタ78は、電気抵抗の層76によって、カソード電極
74に連結する。 エミッタ78および層86間の領域は、減圧がエミッタ78およびリン光体層8
6の間にあるために、密封して封止されて、空にされる空洞84を形成する。 ゲート電極82(それは層80を絶縁することによって、エミッタから単離され
る)は、フィールドが各々のエミッタ78に適用した、Itが数を制御する電気
的を調整する電子。そして、それは、エミッタからアノードへのパス。 ゲート82およびカソード電極74間の電圧印加に、電子92の流れは、発され
て、カソード74およびアノード88の間で電界によって、リン光体層86の方
へ加速される。 リン光体に衝撃を与えている電子により生成される光は、トランスペアレントな
アノード電極88および透明基板90で発される。 電子エミッタは、選択的エッチングを含んでいる多くの周知のプロセス、選択的
栽培、エネルギーを与えられた粒子の衝撃によって、粗くなっている表面または
シャドーマスクによる析出により形成される。 図9A−9cは、エミッタ(例えばコーン92、ポスト94または鋭い隆線96
)のための一般の若干の形を例示する。 他従来技術も、鋭い縁機能を有するランダム表面構造から成るエミッタを使用す
る。 実際のエミッタ形に関係なく、エミッタ材料が抵抗する酸化であって、低い仕事
関数を有することは、また、望ましい。 これらの理由のために、本発明の好適な実施例は以下を含む: 共同不純物を添加された亜鉛酸化物の薄いコーティング98は、少なくともエミ
ッタ92、94および96の最上部部分に沈澱した。 共同不純物を添加された亜鉛酸化物のコーティングは、ディスプレイ装置の効率
をそれによって、改良している仕事関数を下げる。 更に、図8のディスプレイ70の操作の間、減圧空洞表面からの残留ガスおよび
定数ガス放出が減圧を中で減少させることは、周知である時間の上の領域84。
共同不純物を添加された亜鉛酸化物コーティングなしで、減圧レベルが減少する
ように、それはエミッタ上の形にオキシドの層のために共通である。このオキシ
ド層は、エミッタの仕事関数を増やして、与えられた磁界の強さのための電子流
を減少させる碍子として作用する。仕事関数のこの増加は、より高い動作電圧が
一定の電子流を維持することを必要とする。共同不純物を添加された亜鉛酸化物
98(図9A−9C)の層が酸化にバリヤー層を形成すると考えられる。更に、
共同不純物を添加された亜鉛酸化物層はエミッタの仕事関数を下げるので、FE
D装置は従来技術のケイ素または金属エミッタと比較して、改良された排ガス流
効率およびより長い生涯を成し遂げなければならない。 化学的に安定共同不純物を添加された亜鉛酸化物のコーティングは、また、本
発明によれば他の高密度の電界放射塗布(例えばケイ素またはタングステン冷陰
極(すなわち電子ソースを作動しているスタンドアロン室温)、減圧超小形電子
装置または電界放射光源)に取り入れられることが可能である。 このコーティングは、エミッタの耐性を酸化に増やして、電子排ガス流効率を強
化する。 図10は、まだ他の本発明の好適な実施例を開示する。 本実施例において、電界放射光源100は、層106が熱導体(例えばトランス
ペアレントな基板102に置かれる作られた金属プレート108およびトランス
ペアレントな共同不純物を添加された亜鉛酸化物エミッタ104)にあてはまっ
た効果がある。光源100のエミッタは、トランスペアレントな基板にプレハブ
で作られるミクロ構造の上の共同不純物を添加された亜鉛酸化物の薄いフィルム
コーティングを適用することによって、作られる鋭いミクロ構造の濃い配列から
成る。あるいは、エミッタ私乾性またはウェットエッチング・テクニックを使用
している鋭いミクロ構造を得るためにエッチングされる厚い共同不純物を添加さ
れた亜鉛酸化皮膜のミクロ構造を成る。 光源100の操作の間、エネルギーを与えられるときに、エミッタ104は電
子112の流れを生成する。電圧は、引きつけて、リン光体106の上へ攻撃す
る電子を加速して、光を生成するために金属アノード108およびエミッタ10
4の間で適用される。光は、透明でエミッタを発する。吸熱器として作用する金
属アノードに、電子/リン光体相互作用の間、生成される加熱は、消される。加
熱除去は、金属アノードから発することによって、受動的でもよいかまたは能動
的に、例えば、金属アノードの後部に、冷却管110を循環している冷却剤を有
することによって、アタッチした。この配置については、電界放射光源は、過熱
することのない強い光を発するために非常に高いパワーレベルでオペレーティン
グができる。 本発明のさまざまな実施例において、ディスプレイ装置は記載されている。そ
こにおいて、ディスプレイ装置は大きな外部の光源の必要性のない光の排ガス流
を生成する。本発明のディスプレイ装置は、小さい形状因子を有して、軽量で、
直ちに単一の集積回路装置上の励振またはコントロール電気回路と統合される。 特定の典型的な好適な実施例が添付の図面において、図と共に説明された一方
、この種の実施例が単に幅広い発明を図示して制限的なだけではないと理解され
ることになっている。更に、さまざまな改質または変更が本発明の精神と範囲か
ら逸脱することなく、従来技術において、通常の熟練のそれらに発生することが
できた時から、請求されるように、本発明が図と共に記載される特異的な構造お
よび設備に限られているものとしないと理解されることになっている。
参照する。 図1は、金属カソードおよびITOアノードを有する典型的従来技術器質性発光
装置を例示する; 図2は、電子およびホールを注射することに潜在的なエネルギー障壁を表す典型
的従来技術OLED装置のバンド図表を例示する; 図3は、ガラス基板および高い仕事関数金属アノード上の共同不純物を添加され
た亜鉛酸化物カソードを有するOILED装置の一実施例の概略図を例示する;
図4は、ガラス基板および共同不純物を添加された亜鉛酸化物薄膜カソード上の
高い仕事関数金属アノードを有するOILED装置の概略図を例示する; 図5は、monolithicallyな統合した電子的駆動電気回路を有する
シリコン基板上のOLEDの概略図を例示する; 図6は、共同不純物を添加された亜鉛酸化物薄膜カソードを有するOLED装置
および本発明の高い仕事関数アノードのための潜在的なエネルギー障壁図表を例
示する; 図7は、ガラス基板および共同不純物を添加された亜鉛酸化物カソード上のIT
Oアノードを有するOLEDの概略図を例示する; 図8は、FEDの単一のピクセルの概略図を例示する 装置; 図、9Bおよび9cは、9A、共同不純物を添加された亜鉛酸化物コーティング
を有する各々のエミッタを有する図8のFED装置の1つのエミッタのためのさ
まざまな代替構造を例示する; そして、図10は本発明の電界放射光源の第2の実施例の他の概略図を例示する
。
Claims (25)
- 【請求項1】 電磁放射を発生させる装置であって、 アノード(34)と、 共通ドープされたZnO部分を有するカソード(30)と、 発光素子(20)と、 を備えており、前記アノードと前記カソードとの間に加えられた電圧により前
記発光素子に電流が流れ、前記電流により電磁放射が前記発光素子によって放出
されることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の装置において、前記アノードは前記発光素子
の最高の占有分子軌道エネルギと実質的に一致するフェルミ・レベルを有する高
い仕事関数を有していることを特徴とする装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の装置において、前記アノードの高仕事関数金
属は、金、プラチナ及びセレニウム・アルミニウムから構成されるグループから
選択されることを特徴とする装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の装置において、前記カソードの前記共通ドー
プされたZnO部分は、前記発光素子の最低の占有分子軌道エネルギと実質的に
一致する仕事関数を有することを特徴とする装置。 - 【請求項5】 請求項1記載の装置において、前記カソードの前記共通ドー
プされたZnO部分は、前記カソードの仕事関数を低下させ、前記カソードから
前記発光素子の中への電子の注入への潜在的エネルギ・バリアを実質的に縮小さ
せるのに十分な濃度でガリウム及び水素を用いてドープされることを特徴とする
装置。 - 【請求項6】 請求項1記載の装置において、前記発光素子は発光有機ポリ
マを含むことを特徴とする装置。 - 【請求項7】 請求項6記載の装置において、基板(32)を更に備えてお
り、前記カソードは前記基板の上に積層されていることを特徴とする装置。 - 【請求項8】 請求項7記載の装置において、前記基板は可撓的な基板であ
ることを特徴とする装置。 - 【請求項9】 請求項8記載の装置において、前記基板は、アクリル樹脂、
ウレタン、ポリスチレン、ポリカーボネート、スチレン・アクリロニトリル・コ
ポリマ、スチレン・ブタジエン・コポリマ、セルロース、アクリロニトリル・ブ
タジエン・スチレン、ポリビニル塩化物、熱可塑性ポリエステル、ポリプロピレ
ン、ナイロン、ポリエステル・カーボネート、イオノマ、ポリエチレンテレフタ
レート及び環式オレフィン・コポリマから構成されるグループから選択されるこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項10】 請求項1記載の装置において、前記カソードは前記電磁ス
ペクトルの少なくとも一部に対して実質的に透明であることを特徴とする装置。 - 【請求項11】 請求項10記載の装置において、前記カソードの前記共通
ドープされたZnO部分は共通ドープされたZnOの薄膜を含むことを特徴とす
る装置。 - 【請求項12】 請求項11記載の装置において、前記共通ドープされた膜
膜ZnO部分は、前記カソードの仕事関数を低下させ、前記カソードから前記発
光素子の中への電子の注入への潜在的エネルギ・バリアを実質的に縮小させるの
に十分な濃度でガリウム及び水素を用いてドープされることを特徴とする装置。 - 【請求項13】 請求項11記載の装置において、前記カソードの前記共通
ドープされた薄膜ZnO部分の上にパッシベーション層(36)を更に備えてい
ることを特徴とする装置。 - 【請求項14】 請求項1記載の装置において、前記アノードは前記電磁ス
ペクトルの少なくとも一部に対して実質的に透明であることを特徴とする装置。 - 【請求項15】 請求項14記載の装置において、前記アノードは導電性の
インジウム・スズ酸化物の薄膜を備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項16】 請求項1記載の装置において、前記アノードと前記カソー
ドとは前記電磁スペクトルの少なくとも一部に対して実質的に透明であることを
特徴とする装置。 - 【請求項17】 請求項16記載の装置において、基板(32)を更に備え
ており、前記アノードは前記基板の上に積層されていることを特徴とする装置。 - 【請求項18】 請求項16記載の装置において、基板(32)を更に備え
ており、前記アノードは前記基板の上に積層されていることを特徴とする装置。 - 【請求項19】 請求項1記載の装置において、前記アノードと前記カソー
ドとの間に加えられる電圧を制御するように構成される集積回路をサポートする
基板(42)を更に備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項20】 請求項1記載の装置において、前記アノードと前記カソー
ドとの間に真空化された領域(84)を更に備えており、前記発光素子はリン(
86)を含み、前記カソードは複数のエミッタ(78)を備えていることを特徴
とする装置。 - 【請求項21】 請求項20記載の装置において、前記共通トープされたZ
nO部分は前記複数のエミッタの少なくとも放出部分の上に薄膜コーティング (98)を備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項22】 請求項21記載の装置において、前記複数のエミッタはそ
れぞれ(92)は円錐形の形状を有していることを特徴とする装置。 - 【請求項23】 請求項21記載の装置において、前記複数のエミッタは前
記カソードの上に実質的にランダムな表面構造を有していることを特徴とする装
置。 - 【請求項24】 請求項20記載の装置において、熱伝導性基板(118)
を更に備えており、前記アノードは前記基板上に積層され熱を前記アノードから
放散させることを特徴とする装置。 - 【請求項25】 請求項24記載の装置において、前記熱導電性基板と関連
しており前記基板からの熱をこの輸送構造内部に含まれる流体の手段によって放
散させる輸送構造(110)を更に備えていることを特徴とする装置。
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