TW477082B - Electronic light emissive displays incorporating transparent and conductive zinc oxide thin film - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477082 A7 _B7__ 五、發明說明（1 ) 發明背景 1. 發明範疇 本發明與使用共同摻雜η型氧化鋅薄膜當成有機發光二 極體（OLED)顯示器、場發射顯示器（FED)以及眞空微電子 顯示裝置的化學性質穩定並且低工作函數陰極之應用有 關。 2. 相關技藝説明 在電子產品市場中，顯示裝置是一種成長迅速的產品。 受限於可靠以及人們的購買能力，所以傳統商業量產的顯 示器都侷限於陰極射線管（CRT)以及液晶顯示幕（LCD)技 術。CRT技術最爲成熟，並且具有高解析度、高照度（亮 度）、低成本以及常使用壽命的特性。不幸的是，CRT顯 示器需要高運作電壓，並且過於笨重不利於攜帶。另外 CRT也有體積龐大的因素。近幾年來，因爲平板LCD可用 電池供電並且體積小重量輕，所以已經廣爲許多應用所接 受。LCD面板可能是反射式或是發光式，但不管如何都需 要有額外光源。LCD面板的視角也很有限，所以從斜角可 能無法看見所顯示的資訊。不過這幾年來LCD顯示器的視 角已經有所改善，但是與CRT和其他發光顯示技術比較起 來還是不足。LCD顯示器的其他弱點是，在低溫時液晶材 料的反應會變慢。因此LCD顯示幕對於需要在極低溫情況 下操作的攜帶、車内或軍事應用來説是最後一個選擇。因 此，極需要有能夠在廣泛溫度範圍上運作，並且可在平板 體積形狀中展現即時顯像能力之低廉低功率顯示器技術。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項U寫本頁) 丨線· 477082 A7 _B7_ 五、發明說明（2 ) 在此提供其他許多可以適用於攜帶式應用的CRT亮度效 率以及解析度和LCD平面板型體積之技術。發光裝置具有 LCD顯示器的外型，但是卻不依賴外部光源。該發光裝置 也有CRT般寬廣的視角，並且可在極大的溫度範圍内運 作。兩種發光裝置的範例分別是有機發光二極體（OLED)顯 示裝置以及場效顯示裝置。發光顯示裝置的重量輕，並且 可以在溫度範圍極大的情況下，以高對比率投射影片等級 的影像。相較於LCD來説，發光顯示器有絕佳的前景，因 爲其有優異的視角特性以及高影像率。再者，其不像 LCD，發光顯示器的反應率並不受低操作溫度之影響。 圖1説明一部份先前技藝OLED裝置10,裝置10具有不 透明並相隔的陰極電極12，以及位於透明基材18上的透 明陽極電極14。有機發光媒體20會根據定義的像素，並 且不管在何處只要陰極與陽極重疊就會如三明治般夾在陰 極12與陽極14之間。在陰極電極12之上可配置夾層23， 以容納裝置10並且保護該裝置。當來自陰極注入媒體20 的電子與在陽極上注入的孔洞結合之後，將產生標示爲 /21/並且以向下投射箭頭説明的光線並且傳過透明陽極14 與基材18。 陰極電極12通常爲不透明的反射低工作函數金屬，像 是驗土族金屬或反應金屬合金。先前技藝陰極電極的範例 有鈣、鎂/銀或鋁/鋰。通常，陽極電極14爲高工作函數的 透明銦錫氧化物（ITO)之薄膜。「工作函數」一詞就是自 由電子與材料Fermi位準上電子之間的能量差異，單位爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------- (請先閱讀背面之注意事項III寫本頁) ·- --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477082 A7 B7 五、發明說明（3 ) 電子伏特（eV)，而「Fermi位準」這個詞表示能量狀態爲 其本身的一半時之能量位準。爲了將能量阻擋層降至最 低，陰極的工作函數必須低到Fermi位準相當接近有機媒 體的最低未佔用分子軌道（LUMO)之能量位準。同樣地， 陽極的工作函數必須相當接近有機媒體的最高佔用分子執 道（HOMO)之能量位準。因爲ITO爲選給透明陽極的材 料，而先前技藝將焦點放在使用具有低工作函數，以達到 裝置效率的鹼土族金屬陰極上。不過，驗土族金屬的反應 能力極強並且不透明。 先前技藝顯示器具有一個顯著的問題，那就是在電荷能 夠注入媒體之前必須先克服電極與發射媒體所建立的能量 阻擋層。而在一個電極上的能量阻擋層要大於其他電極， 所以供應的電壓必須足夠克服最大的阻擋層，如此就必須 增加供應給裝置的電力。圖2説明圖1内説明的先前技藝 OLED裝置之電位能量圖。如圖所示，ITO的Fermi位準 (如22上所示，工作函數大約是4.7 eV)高於有機媒體的 HOMO能量位準。例如：因爲MEH-PPV有機聚合物的 HOMO大約是4.9 eV，因此需要有能量將孔洞（用h+代表） 注入超過電位能量阻擋層進入有機媒體。進一步，金屬陰 極的Fermi位準（如24所示，傳統鹼土族金屬大約是3 eV 至4 eV)低於媒體的LUMO (大約2.8 eV)，因此需要有能 量將電子（用f表示）注入到媒體20内。因此，操作電壓 必須足夠克服電位阻擋層，以便在產生光線之前將電子與 孔洞注入媒體。在許多先前技藝OLED裝置内，孔洞注入 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項HI寫本頁) 一-口’ · -I線- 477082 A7 _B7_ 五、發明說明（4 ) 與電子注入比例上的不平均會產生熱耗損。這種熱擴散會 使媒體劣化並且降低OLED裝置的效率。 使用ITO當成透明電極（陽極）以及使用反應低工作函數 金屬當成陰極也將限制OLED裝置的設計，成爲圖1内説 明的傳統裝置。有一範例就是將驅動電路整合在一矽基材 上的小型OLED顯示器。該裝置需要沉積於矽背板上的不 透明反應金屬陰極（Ca，Mg)，以及沉積於有機發射媒體上 的ITO陽極。不過，反應陰極會迅速氧化並且有可能會使 有機媒體介面劣化。另外，反應金屬並不相容於半導體製 程技術，並且會劣化石夕基材上的驅動電路。因此，需要有 牽涉到阻擋層的複雜半導體製程，在共用基材上將先前技 藝OLED顯示裝置與電子元件相結合。顯然地，所需的 OLED裝置就是一種，需要能與控制電路一起製造和整合 到共用矽基材上的設計與組件材料之裝置。因此需要有一 種具有低工作函數以及低製造溫度的透明、化學特性穩定 之陰極材料，如此可用來取代先前技藝内使用的反應金屬 陰極。 場發射顯示（FED)裝置代表另一種與傳統CRT顯示技術 類似的發射顯示器，其用獨立可定址的電子流激勵每個像 素。在此CRT使用單一電子源將單一電子束掃過螢光幕的 背面，而FED裝置則合併有發射器（陰極）陣列，每個發射 器都發射電子流到其適用的電場内，用於激勵反向顯示表 面（陽極）上的對應像素。藉由消除單一電子槍以及將電子 束掃過CRT顯示器螢幕的需求，因此FED顯示器的深度以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝 丨線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477082 A7 B7_ 五、發明說明（5 ) 及形狀就可顯著降低。 FED裝置内的每個發射器都有金字塔或圓錐形的尖端， 並且在陰極電極的底部有加編號。而每個發射器或發射器 群組之上就有一個控制閘。將電壓供應至每個個別可定址 閘道與陰極電極之間會導致電子流（用於激勵陽極上的螢 光劑），如此便會產生可見光。陽極電集會設定偏壓以吸 引不需要定址的電子束。不幸的是，先前技藝FED具有無 法接受的操作壽命短以及因爲有關射器的許多材料限制之 高操作電壓需求這些缺點。大多數先前技藝FED都有由像 是矽和難熔材料製成的發射器，因此具有高工作函數並且 需要高運作電壓，以產生足夠的場發射電子。更進一步， 在發射器表面上會逐漸形成氧化物絕緣層，進而增加其工 作函數並形成電子發射阻擋層，導致照度降低以及顯示器 壽命上影像的影像亮度不均。而所公佈的類似技術也阻礙 了眞空微電子裝置的效能，該裝置模仿許多種具有個別閘 道固態微電子發射器的眞空管電子裝置。因此，FED和眞 空微電子裝置兩者都可從具有氧化電阻、低工作函數電子 發射器中獲致好處。 發明概述 本發明與使用共同摻雜氧化鋅（η型）當成有機發光二極 體（OLED)顯示器、場發射顯示器（FED)以及眞空微電子顯 示裝置的陰極之應用有關。本發明克服上述先前技藝内説 明的限制，並且在閱讀之後還可了解先前技藝内其他限制 並且明瞭此規格。本發明將裝置效率提昇至最高、改善裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •---------—---_ 11 (請先閱讀背面之注意事項JII寫本頁) · -·線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477082 A7 B7_ 五、發明說明（6 ) 置可靠度並且將彈性擴展到新裝置架構。 在一個較佳具體實施例内，共同摻雜氧化鋅薄膜會沈積 於玻璃基材上。一發射有機媒體會如三明治般夾在共同掺 雜（η型）氧化鋅陰極以及用像是金（Au)、白金（Pt)或鎳（Ni) 這些高工作函數金屬製成的陽極之間。光線會通過氧化鋅 陰極以及玻璃基材。本裝置使用低工作函數陰極以及高工 作函數陽極將電子注入以及孔洞注入能量阻擋層降至最 低，以將裝置效率提昇至最高。 在其他較佳具體實施例内，雙向OLED顯示器具有如三 明治般夾在透明銦錫氧化物（ITO)陽極與透命共同掺雜氧 化鋅陰極之間的發射有機媒體。因爲兩個電極都是透明 的，所以可從裝置的頂端和底端雙向發出光線。共同摻雜 氧化鋅陰極具有低工作函數，可將電位能量阻擋層降至最 低以將電子從陰極注入有機媒體，如此顯示裝置運作起來 更有效率。因爲共同摻雜的氧化鋅薄膜可以低溫沈積，所 以可在不劣化媒體的情況下沈積於有機發射媒體上。在製 造透明ZnO陰極未沈積於玻璃基材上的任何OLED裝置 時，最好運用此低溫沈積處理。 在發射顯示裝置的其他較佳具體實施例内，陽極爲高工 作函數金屬，像是白金（Pt)或金（Au)。該反射式、高工作 函數金屬陽極可將電位阻擋層降至最低，以便將孔洞注入 有機媒體並且提供改良的無方向性顯示。不反應金屬陽極 可沈積於矽或其他基材上，該基材上也沈積有當成透明電 極（陰極）的共同摻雜氧化鋅並且在有機層頂端上形成圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項jil寫本頁) 一5J· · 丨線· 五、發明說明（7 ) :二因為兩個電極都不產生反應，所以發射顯示裝置可在 材上與控制電子裝備結合在_起。此具體實施例對 考、=顯不裝置應用特別有用。々基材上的小型平板顯示 备允許顯示驅動電子裝置與顯示器整合在共用基材

種小型顯示器提供無線或行動應用所需的高解析度盘低成 ^其低功率與高效率能將重量降至最低並且增加電池I 命。 可 共同摻雜氧化鋅電極的低工作函數以及化學.穩定性也可 用於FED和眞空微電子裝置的場發射材料。本發明提供改 艮式電阻給先前技藝顯示器内通常會氧化的陰極，本發明 也因爲材料的低工作函數而提供高運作效率。 在一個具體實施例内，共用摻雜氧化鋅薄膜沈積於咖 裝置或眞空微電子裝置的發射器表面上。此塗層可將發射 器表面氧化所導致的劣化降至最低，並且因爲該材料的低 工作函數而增強電子發射效率。 其他具體實施例説明一種場發射光源。在此架構内，於 透明基材上會製造複數個透明氧化鋅發射器並且將螢光層 套用至金屬陽極。在發射器與螢光幕之間會加上電場，將 電子流加速朝向陽極並且撞擊螢光幕。螢光層上產生的光 線將會傳過透明陽極。在此裝置配置内，電子流與螢光幕 互動間產生的熱量會消耗於金屬陽極内。而金屬陽極的高 熱傳導性可有效消除熱量，並且高功率的操作導致高亮度 輸出。 477082 A7

--------------裝 (請先閱讀背面之注音？事項寫本頁) •IBT* - --線· 圖式之簡單謂i 件此時請參閲圖式’其中相同的參考號碼代表對應的零 發=明具有.金屬陰極與IT0陽極的傳統先前技藝有機 圖2説明傳統先前技藝〇LED裝置的頻帶圖，描… 能量阻擋層以注入電子與孔洞； 田Uk 圖3説明0LED裝置具體實施例的圖解代表，# 置具有在玻璃基材上的共同摻雜氧化鋅陰極以j古μ 函數金屬陽極； w工作 圖4説明OLED裝置具體實施例的圖解代表，其中該裝 置具有在玻璃基材上的高工作函數金屬陽極以及一共= 雜氧化鋅薄膜陰極； 〃 > 圖5説明在矽基材上的〇LED圖解代表，其具有一致敕 合的電子驅動電路； 正 圖6説明〇leD裝置的電位能量阻擋層圖式，其中該裝 置具有本發明的共同摻雜氧化鋅陰極以及一高工作函數金 屬陽極； ' “ 圖7說明0LED裝置的圖解代表，其中該裝置具有在破 璃基材上的ITO陽極以及一共同摻雜氧化鋅陰極； 圖8説明FED裝置的單一像素圖解代表； 圖9A、9B和9C説明圖8的FED裝置一個發射器之其他 許多結構，其中每個發射器都有共同摻雜氧化鋅塗層；以 及 曰 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 477082 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_五、發明說明（9 ) 圖10説明本發明場發光源的第二具體實施例之其他圖 解代表。 較佳具體實施例之詳細説明 在下列本發明較佳具體實施例的説明中將會參照附圖， 其上將形成零件，並且其中藉由説明本發明實施的特定具 體實施例來顯示。在下列説明中，將公佈許多設定細節以 提供對本發明通盤的了解。精通此技藝的人士將會了解 到，不用這些特定細節也可實施本發明。在任何實際實施 的發展中，必須做許多實施特定的決定，以達成發展者的 目標，而這會因每次實施而異。因此，爲了不模糊本發 明，將不會詳細顯示或討論已知的結構與技術。進一步， 吾人應注意到圖式内顯示的元件並不需要成比例，其只用 於説明元件的關係。 本發明與改良的顯示技術有關，在此將説明本發明的原 理，並且具體實施於許多適合用於產生顯示影像的發射顯 示系統内。該輕量顯示系統具有小體積、高解析度、高照 度（亮度）以及長運作壽命的特性。同時併入鎵和氫原子當 成電子贈與者的共同摻雜氧化鋅薄膜可定位成後續章節中 所需的材料。共同摻雜氧化鋅薄膜的特性描述於共同待 審，標題爲 Transparent and Conductive Zinc Oxide Film with Low Growth Temperature ，序號爲 09/281198 的美國專利中， 該專利於1999年3月30歸檔並且由本申請案的指定人 Jeffrey T. Cheung 冲旨定、给 Rockwell Science Center，LLC ，而他 也是本發明的共同發明者。上述申請案的規格在此併入當 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意 事項·寫 本頁) 裝 ^-Γσ4« · ••線. 477082 A7

五、發明說明（10 ) --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項flU寫本頁) 成參考。與傳統摻雜單一摻雜劑的傳統n型氧化鋅比較起 來，共同掺雜氧化鋅與OLED處理比起來具有較低的成長 /皿度’並且有#父鬲的電子濃度導致Fermi位準相當程度的 提昇以達成低工作函數。所有這些特性都用於改良 OLED、FED和眞空微電子裝置的效能。 此刻請特別參閱圖3 ，其中依照本發明以圖解形式顯示 -丨線」 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 改良式有機發光二極體（〇LED)顯示裝置28的具體實施 例。在裝置28的具體實施例内，陰極3〇包含沈積在透明 基材32上的共同摻雜氧化鋅薄膜。如此處所使用的， 「共同摻雜」一詞表示氧化鋅薄膜與鎵（Ga)和氫一起 摻雜，如上述參考的共同待審應用之説明。在此利用蝕刻 技術或透過陰影遮罩沈積來製作陰極薄膜的圖樣。基材32 通常爲可以承受超過20〇t沈積與處理溫度的鹼石灰玻璃 基材。不過，若基材32無法承受高處理溫度，則可因爲 共同摻雜氧化鋅的低沈積溫度而使用塑膠基材。就本發明 而言，可從壓克力、胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸鹽、 異苯乙烯丙烯清、異苯乙烯丁二烯、纖維素、丙烯清丁二 烯苯乙烯、聚氯乙烯、熱塑膠多元酯、聚丙烯、尼龍、多 元酯碳酸鹽、離聚物、聚對苯二甲酸乙二酯和異環晞群組 中選擇彈性基材。這些範圍廣泛的基材材料可自訂出適合 應用環境或價格需求的發射顯示裝置。 一旦陰極30沈積並且形成圖樣，有機媒體2〇就會沈積 在陰極30的頂端。藉由範例，沈積媒體2〇時可使用溼化 學沈積或眞空沈積’吾人可了解到所選的媒體決定出最佳 -13- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477082 A7 _B7 五、發明說明（11 ) 之沈積技術。若有必要，該媒體要經過處理，以排出沈積 技術導入的任何揮發溶液或雜質。媒體20的厚度將根據 媒體的特定選擇與應用所需來考量。在大部分的應用中， 該媒體的厚度大約是1，〇〇〇埃厚。媒體20可從已隻的發光 有機聚合物中選擇，像是ME H-PPV，或者從小分子中選 擇，像是鋁8-羥基喹啉（Alq3)或是摻雜染料的Alq3。螢光 金屬螫合物或其他合適的發射有機材料都適合用於當成發 光媒體之應用。另外，媒體20可包含一沉積於陽極附近 的孔洞輸送層，像是四芳基對二胺基聯苯謗導體（TPD)或 TPD謗導體（NPB)，以及沉積於陰極附近的電子輸送層， 像是Alq3 。通常這兩層用於強迫結合在層的介面上，而 不是在一個電極之上。有利的是，就本發明而言，兩電極 的電位能量阻擋層都會降至最低，如此顯示裝置大體上就 會有相等的孔洞以及電子注入。此電荷載子的平衡將載子 再結合輻射的可能性提昇至最高，藉此將功率消耗降至最 低，因爲只有少數的載子會穿過媒體而沒有結合產生光 線。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ----------------- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁)

-丨線I 一旦媒體20已經沉積之後，然後陽極34也會沉積，如 此媒體20就會如同三明治般夾在陽極與陰極之間。陽極 的沉積可藉由低溫時的眞空沉積，例如在低於50 °C的情 況下透過其他已知的沉積技術。最好是，陽極34包含金 (Au)、白金（Pt)或鎳（Ni)的薄膜。更特別的是，從Fermi位 準等於或低於有機媒體20的最高佔用分子軌道（HOMO)能 量位準之金屬中選擇陽極。在沉積期間，陽極34會製作 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7

上圖樣’如此陰極與陽極電極之間的關係就會合作形成所 要的圖樣。最好使用已知的半導體製程技術來製作圖樣， 像是陰影遮罩。在陽極34的上面會沉積—層包覆層％， ^供對於環境的一些保護。 、就媒把20如二明治般夾在兩個電極之間而言，當電柘 導電之後就會產生光線。當足夠幅度的電壓供應過陽：3: ，陰極3〇 ’電子就會從陰極注入媒體20並且孔洞就會從 陽極;王入媒體20。當注入的孔洞與電子在媒體20内結 合，此時就會發出光線。因爲陰極3G和基材32都是透明 的，所以產生的光線/^就會穿透陰極與基材。 圖4説明依照本發明的顯示器之其他較佳具體實施例。 此處顯示出顯示裝置40有一個共同摻雜氧化鋅陰極3〇和 發射媒體20。而沉積在基材32上的陽極％則是上述的高 工作函數金屬。在陰極3〇上會沉積一金屬接點％ (最好 是鋁）並且形成圖樣，讓它與共同摻雜氧化鋅接觸。然後 /几和' 透明的包覆層36覆蓋住金屬接點以及露出的陰 極，以保護裝置抵抗環境。有機媒體内產生的光線會穿過 陰極。 圖5内説明的其他具體實施例是形成於矽基材42上的 小型發射顯示器，其包含一積體電路（未顯示），該積體電 路使用業界内已知的半導體製程技術來製造。在絕緣氧化 物層（未顯示）沉積於基材上並形成圖樣之後，顯示器5〇 的元件就會沉積並且形成圖樣。基材上會沉積一高工作函 數金屬陽極34。更特別的是，從溫度低於2〇〇 t時不會與 -15 - 477082 A7 B7_ 五、發明說明（l3 ) ---------------- (請先閱讀背面之注意事項HI寫本頁) 矽發生反應並且Fermi位準接近或低於媒體HOMO能量位 準之金屬間選取該陽極。金（Au)和白金（Pt)特別適合當成 該陽極材料。藉由提供穿過氧化層到積體電路金屬頂層的 偏壓，造成積體電路與陽極之間的連接。然後有機發射媒 體20會如三明治般夾在陽極與共同摻雜氧化鋅陰極30之 間。鋁電阻接點38沉積於陰極30上並且形成圖樣。電阻 接點38與積體電路之間的連接可爲電線連接式或其他金 屬互連方式。包覆層36可保護裝置抵抗環境。該裝置就 是將驅動電路整合在矽基材上的小型發射顯示器。顯示器 上可安裝或放置放大鏡，以放大觀看者看見的檢視區域。 該具體實施例聯合圖3、圖4和圖5 —起説明，其獲得 共同摻雜氧化鋅具有高光學傳輸、低工作函數、低沉積溫 度以及優異化學穩定性這些特性的好處。此刻請參閱圖 6 ，其中顯示顯示裝置40和50伴隨的電位阻擋層。使用 --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 共同掺雜氧化鋅陰極與高工作函數金屬陽極，將有助於陽 極與陰極的Fermi位準分別對準有機媒體的LUMO和 HOMO，結果會將孔洞與電子傳送阻擋層降至最低或減 少。消除這些阻擋層可能擁有低運作電壓與高效率。較低 的運作電壓可將内部產生的熱量降至最低，並且改善顯示 器的使用壽命。因此，現在也有可能製造出體積小、價格 低廉、高效率以及重量輕的發光顯示器。 圖7内説明其他具體實施例，就是雙向OLED裝置。 「雙向」一詞表示發出的光線可傳過陽極與陰極。在裝置 60内，陽極包含一沉積於透明基材32上的ITO薄膜14。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 477082 A7

五、發明說明（14 ) 一旦陽極14已經沈積，有機媒體2〇就會沈積在陽極“的 頂端。媒體20的沉積方式與厚度之選擇將如先前説明 的，取決於媒體20的特定選擇以及應甩所需。陰極％包 含一沉積於媒體20上的共同掺雜氧化鋅薄膜。一旦已經 沉積或在沉積期間，陰極30會製作上圖樣，如此陽極與 陰極電極之間的關係就會合作形成所要的圖樣。最好使用 已知的半導體製程技術來製作圖樣，像是陰影遮罩。接點 層38沉積於陰極30上，然後形成圖樣，再次使用已知的 製作圖樣以及蝕刻技術形承接點3 8。接點3 8可爲鋁或其 他與共通摻雜氧化鋅形成電阻接點的材料。接觸層材料也 是以低溫沉積形成。在接觸層38以及露出的部分陰極3〇 上會沉積一層透明保護被動層36，用於保護抵抗環境。 就媒體20如三明治般夾在兩個電極之間而言，當電極 導電之後就會產生光線。當足夠幅度的電壓供應過陽極14 和陰極3〇，電子就會從陰極注入媒體2〇並且孔洞就會從 陽極注入媒體20。當注入的孔洞與電子在媒體2〇内結 合，此時就會發出光線。因爲陽極14、基材32、陰極3〇 和包覆層36都是透明的，所以產生的光線會雙向傳送 過裝置的上下兩側。裝置的上下兩側也可放置一些鏡片、 反射斋或其他顯不件。 此刻請參閲圖8 ，在此以場發射顯示（FED)裝置之關係 説明本發明的其他較佳顯示器具體實施例。顯示器7〇爲 _不一維矩陣或格狀圖樣的單一像素之FED裝置的一部 分。每個像素由三個基本組件構成：一個發射器78、一 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝 ;線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（l5 ) 個閘迢82以及陽極88上的螢光層86。 當發自發射器78的電子流％撞擊螢光層86時，就會產 生光線。每個發射器78都藉由電阻層76耦合至陰極電極 74。發射器78與層86之間的區域形成一個凹穴料，該處 處於山封狀悲並且排掉所有空氣，所以在發射器Μ與螢 光層86之間爲眞空狀態。而由絕緣層⑽與發射器阻隔的 閘道電極82會調變供應給每個發射# 78的電$，其控制 通過發射器到達陽極的電子數量。根據閉道82與陰^電 極74之間應用的電壓’陰極74與陽極88之間的電場會： 電子，92射.出並且加速朝向螢光層％前進。電子撞^到 螢光幂後產生的光線會經過透明陽極電極8 8和透明基 90發射出去。 電子發射器由許多已知的處理所形成，包含選擇性蝕 刻、選擇性成長、充能粒子撞擊使表面粗链化或透過陰影 遮罩進行沉積。圖9A-9C説明—些發射器的通用形狀，像 是有Β]錐92 '圓柱94或中間突起％，而其他先前技藝也 使用具有中間突起特色的随機表面結構之發射器。不管實 際的發射器形狀爲何，發射器的材料也必須耐氧化並且有 低工作函數。就這些理由，本發明的較佳具體實抱例包含 :積在至少發射器92、94和96頂端上的共同摻雜氧化鋅 ㈣塗層98。共同掺雜氧化鋅塗層降低工作函數，藉以 改善顯示裝置的效率。進-步，吾人可知道在圖8的，示 器70運作期間，隨著時間經過殘留空氣與從眞空凹穴表 面持續溢出的空氣會降低區域84内的眞空度。若益共同 -18 - ，丨丨

.— (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) >-σ· -線· _:匕：塗層，發射器上通常會形成一氧化層而降低眞 丄度β乳化層會成爲增加發射器工作函數並I降低已知 場強度的電子流之絕緣層，這種工作函數的增加會需要高 操作電壓，以維持恆等的電子流。吾人相信共同摻雜氧化 鋅層98 (圖9A_9C)可形成氧化阻擒層。進―步，該共同 ^雜氧化鋅層降低發射器的工作函數，如此FED裝置與先 前技藝㈣或金屬發射器比較起來，就可改善其發射效率 並且延長使用壽命。 化學性質穩定的共同摻雜氧化鋅塗層也可併入其他高密 度場發射應用巾，像是石夕或鶏冷陰極(也就是無與倫二 室溫運作電子源）、眞空微電子裝置或依照本發明的場發 光源。此塗層增加發射器罪於氧化的耐力，並且增加電子 發射效率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1〇仍舊公佈本發明的其他較佳具體實施例。在此具 月丑貝施例内，場發光源i 00具有一套用至熱導體的螢光層 106，像是有圖樣的金屬板1〇8和沉積於透明基材1〇2上的 透明共同摻雜氧化鋅發射器104。光源、⑽的發射器由稠 始、銳利的微結構陣列構成，該結構藉由江共同摻雜氧化鋅 薄膜塗層塗到透明基材上預先製作的微結構上所製成。另 外，該發射器也可包含使用乾或濕蝕刻技術獲得銳利微結 構的後共同摻雜氧化鋅薄膜之微結構。 在光源100的運作期間，在充能時發射器1〇4會產生電 子流112 6在金屬陽極1〇8與發射器1〇4之間會供應電壓， 以便吸引電子並將它加速撞擊螢光幕1〇6並且產生光線。

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4/7U82 A7 B7 五、發明說明（l7 光線會透過透明發射器發出，而電子/螢光幕互動期間產 生的熱里曰概散到當成散熱鰭片的金屬陽極。熱量可被動 仗至屬陽極排除’或者利用固定在金屬陽極背面的冷卻管 110使用冷《Ρ循％王動散熱。就此架構而言，場發光源可 在非常鬲的電源等級上操作，發出高亮度而不會過熱。 在本發明的泎多具體實施例内，所説明的顯示裝置可產 生光線而不而要大型外部光源。本發明的顯示裝置具有小 把積、重I輕並且已經將驅動或控制電路整合在單一積體 電路裝置上。 田特足範例車父佳具體實施例以附圖做説明時，吾人可了 解這類具體實施例僅供説明並且不對本發明做任何限制。 進一步，吾人可了解本發明並不受限於顯示以及説明的特 定結構和配置，因爲原始精通此技藝的人士就可在不悖離 本發明申請專利範圍的精神與領域之下進行許多修正與改 變〇 ----------I I I I --- (請先閱讀背面之注意事項JII寫本頁) ·. 線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. ^ / / uoz

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •一種產生電磁輻射的裝置，包含：一陽極（34); 一具有共同摻雜Zn〇部分的陰極（3〇);以及 一發光元件（20); ^此％壓供應於該陽極與該陰極之間，導致電流在 發光7G件内泥動，電流輪流導致發光元件發出電磁福 2. 如申请專利範圍帛i項之裝置，其中該陽極包含一熹 有回工作函數的金屬，該金屬具有大體上等於發光元 件最高佔用分子軌道能量的Fermi位準。 3. 如申請專利範圍帛i項之裝置，其中該陰極的共同摻 雖ZnO邵分具有大體上等於發光元件最低佔用分子執 道能量之工作函數。 4. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中該陰極的共同捧 雜ZnO摻雜有鎵和氫，其濃度足夠降低陰極的工作函 數並且實$上降低電子從陰極注入發光元件的電位能 量阻擋層。 5. 如申請專利範圍第！項之裝置，其中發光元件包含一 發光有機聚合物。 6. 如申請專利範圍第i項之裝置，其中該陰極的共同捧 雜ZnO部分包含一共同摻雜Zn〇薄膜，進—步包含位 於陰極共同摻雜薄膜Zn0部分上的被動層（36)。 ° 7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該陽接與該陰極 實質上對於至少一部份電磁頻譜而言是透明'。 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝--------訂----- n -

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 "+/ /Ό6Ζ A8B8C8D8 '申請專利範圍 &如t請專利範圍第！項之裝置，進一步包含一位於陽 極與陰極之間的排空區（84)，並丑其中發光元件包含 一螢光幕（86)並且該陰極包含複數個發射器（78)。 9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該共同捧雜Zn〇 邵分包含位於至少複數個發射器的發射部分上之薄膜 塗層（98y。 10. 如申請專利範圍第8項之裝置，進—步包含—熱引導 基材（108)，該陽極位於該基材上以便從陽極導出熱 --------------裝i (請先閱讀背面之注音？事項^^寫本頁} 訂： .線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 ： -22-