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特許7421884有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセル
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-17
(45)【発行日】2024-01-25
(54)【発明の名称】有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセル
(51)【国際特許分類】
   H10K 59/122 20230101AFI20240118BHJP
   G09F 9/30 20060101ALI20240118BHJP
   H10K 50/84 20230101ALI20240118BHJP
   H10K 50/852 20230101ALI20240118BHJP
   H10K 59/35 20230101ALI20240118BHJP
   H10K 59/38 20230101ALI20240118BHJP
   H10K 71/20 20230101ALI20240118BHJP
【FI】
H10K59/122
G09F9/30 310
G09F9/30 338
G09F9/30 349D
G09F9/30 365
H10K50/84
H10K50/852
H10K59/35
H10K59/38
H10K71/20
【請求項の数】 13
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019149490
(22)【出願日】2019-08-16
(65)【公開番号】P2020043059
(43)【公開日】2020-03-19
【審査請求日】2022-08-02
(31)【優先権主張番号】1857558
(32)【優先日】2018-08-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(73)【特許権者】
【識別番号】510132347
【氏名又は名称】コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】モラール ローラン
(72)【発明者】
【氏名】マンドロン トニー
(72)【発明者】
【氏名】トゥルネル ミリアム
【審査官】内村 駿介
(56)【参考文献】
【文献】特開2022-100348(JP,A)
【文献】特開2017-037741(JP,A)
【文献】特開2015-062194(JP,A)
【文献】特開2008-135373(JP,A)
【文献】国際公開第2019/215530(WO,A1)
【文献】国際公開第2019/216198(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H10K 59/122
H10K 50/84
H10K 50/852
H10K 59/35
H10K 59/38
H10K 71/20
G09F 9/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
-基板(1);
-可視スペクトルで反射し、前記基板(1)上に形成されるリフレクタ(2);
-前記リフレクタ(2)上に形成されたスペーシング層(3);
-可視スペクトルで透明で、前記スペーシング層(3)上に形成された第1の電極(E);
-白色光を出射するように構成され、前記第1の電極(E)上に形成された有機発光層のスタック(4);
-可視スペクトルにおいて半透明であり、前記スタック(4)上に形成される第2の電極(E)、前記第2の電極(E)及び前記リフレクタ(2)は、光共振器を形成し;
を次々に備え、
前記スペーシング層(3)は、前記光共振器が前記スタック(4)から出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセル(PR、PV、PB)をそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)を有し、
前記スペーシング層(3)の第1及び第2の部分(30、31)は、それぞれ、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部(300)を含
前記基板は、その上に前記リフレクタ(2)が形成される構造化誘電体層(5)を含み、前記構造化誘電体層(5)は、赤、緑、及び青のサブピクセル(PR、PV、PB)にそれぞれ関連付けられた第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)を備え、
前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)は、それぞれ、導電性材料で覆われた側縁部(500)を含み、前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)の前記側縁部(500)は、互いに電気的に絶縁されている、
有機発光ダイオードマイクロスクリーンのピクセル。
【請求項2】
前記スペーシング層(3)の前記第3の部分(32)は、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部(300)を含む、請求項1に記載のピクセル。
【請求項3】
前記スペーシング層の前記第3の部分の厚さがゼロであり、前記光共振器の厚さが、前記スタック(4)から出射される前記白色光から青色光の透過を可能にするように調整される、請求項1に記載のピクセル。
【請求項4】
前記構造化誘電体層(5)は、SiO又はSiNで形成され
前記導電性材料は、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される
請求項1~3の何れか一項に記載のピクセル。
【請求項5】
前記スペーシング層(3)の前記第1及び第2の部分(30、31)の前記側縁部(300)を覆う反射材料は導電性であり、
前記構造化誘電体層(5)の前記第1及び第2のパターン部(50、51)の前記側縁部(500)は、それぞれ、前記スペーシング層(3)の前記第1及び第2の部分(30、31)の側縁部(300)に沿って延びている、
請求項1又は3と組み合わせた請求項4に記載のピクセル。
【請求項6】
前記スペーシング層(3)の前記第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)の側縁部(300)を覆う反射材料は導電性であり、
前記構造化誘電体層(5)の前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)の側縁部(500)は、それぞれ、前記スペーシング層(3)の第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)の側縁部(300)に沿って延びている。
請求項2と組み合わせた請求項4に記載のピクセル。
【請求項7】
前記基板(1)がCMOS回路を含み、
そして、前記構造化誘電体層(5)の前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)の前記側縁部(500)は、前記CMOS回路に電気的に接続されている、
請求項5又は6に記載のピクセル。
【請求項8】
前記リフレクタ(2)が、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される材料で形成される、請求項1~7の何れか一項に記載のピクセル。
【請求項9】
前記スペーシング層(3)の前記第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)の側縁部(300)を覆う反射材料は、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される、請求項1~8の何れか一項に記載のピクセル。
【請求項10】
前記スペーシング層(3)は、導電性を有し可視スペクトルにおいて透明な材料であって、インジウムスズ酸化物、酸化スズSnO、及び酸化亜鉛ZnOから選択される酸化物で形成される、請求項1~9の何れか一項に記載のピクセル。
【請求項11】
前記スペーシング層(3)の前記第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)は、互いに電気的に絶縁された側縁部(300)を含む、請求項1~10の何れか一項に記載のピクセル。
【請求項12】
請求項1~11の何れか一項に記載のピクセルのマトリックスアレイを含む有機発光ダイオードマイクロスクリーン。
【請求項13】
ステップa)構造化誘電体層(5)を含む基板(1)を用意する;
ステップb)前記構造化誘電体層(5)上に可視スペクトルで反射するリフレクタ(2)を形成する;
ステップc)前記リフレクタ(2)上にスペーシング層(3)を形成する;
ステップd)前記スペーシング層(3)上に可視スペクトルで透明な第1の電極(E)を形成する;
ステップe)前記第1の電極(E)上に有機発光層のスタック(4)を形成し、前記スタック(4)は白色光を出射するように構成される;
ステップf)前記スタック(4)上に可視スペクトルにおいて半透明である第2の電極(E)を形成し、前記第2の電極(E)及び前記リフレクタ(2)は光共振器を形成する;
を備え、
前記ステップc)において、前記スペーシング層(3)が、前記光共振器が前記スタック(4)から出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセル(PR、PV、PB)をそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)を有し、前記スペーシング層(3)の前記第1及び第2の部分(30、31)が側縁部(300)を有し;
前記ステップc)は、前記スペーシング層(3)の前記第1及び第2の部分(30、31)の前記側縁部(300)を可視スペクトルで反射する材料で覆うステップを含
前記ステップa)は、前記構造化誘電体層(5)が、赤、緑、及び青のサブピクセル(PR、PV、PB)にそれぞれ関連付けられた第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)を備え、前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)が、それぞれ、導電性材料で覆われた側縁部(500)を含み、前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)の前記側縁部(500)は、互いに電気的に絶縁されるように実行される、
有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセルの製造するプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機発光ダイオードマイクロスクリーンの技術分野に関する。
特に、本発明は、仮想現実又は拡張現実のヘッドセット及び眼鏡、カメラのファインダー、ヘッドアップディスプレイ、ピコプロジェクター等の製造に適用可能である。
【背景技術】
【0002】
従来技術、特に、米国特許第8956898号明細書に開示されている有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセルは、
-基板;
-可視スペクトルで反射し、基板上に形成されるリフレクタ;
-リフレクタ上に形成されたスペーシング層;
-可視スペクトルで透明であり、スペーシング層上に形成される第1の電極;
-白色光を出射するように構成され、第1の電極上に形成された有機発光層のスタック;
-可視スペクトルにおいて半透明であり、スタック上に形成される第2の電極、第2の電極及びリフレクタは光共振器を形成する;
を次々に含み、
スペーシング層は、光共振器がスタックから出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセルをそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1、第2、及び第3の部分を有し、
第1の透明電極の下に配置されたリフレクタ及びスペーシング層により、従来技術のこのようなピクセルは、平面を形成する第1の電極の上に有機発光層のスタックを容易に堆積させることができるが、欧州特許第1672962号明細書に記載されているような、スタックが非平面(異なる厚さの3つの部分)である平面でないスペーシング層上に形成される、他のアーキテクチャでは不可能である。
【0003】
さらに、従来技術のこのようなピクセルは、干渉フィルターを形成するファブリ・ペロー光共振器により、カラーフィルターを省略することができる。フィルターされる波長の範囲は、スペーシング層の第1、第2、及び第3の部分の厚さによって決定され、光共振器が有機発光層のスタックによって出射された白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ許可するように、光共振器の厚さ(リフレクタと第2の電極によって区切られる)を調整することを可能にする。しかしながら、従来技術のこのようなピクセルは、赤、緑、及び青のサブピクセルの電子制御が、隣接するサブピクセル間のクロストークにつながる可能性があるため、完全に満足できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許第8956898号明細書
【文献】欧州特許第1672962号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、前述の欠点を完全に又は部分的に克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この目的のために、本発明の1つの主題は、
-基板(1);
-可視スペクトルで反射し、前記基板(1)上に形成されるリフレクタ(2);
-前記リフレクタ(2)上に形成されたスペーシング層(3);
-可視スペクトルで透明で、前記スペーシング層(3)上に形成された第1の電極(E);
-白色光を出射するように構成され、前記第1の電極(E)上に形成された有機発光層のスタック(4);
-可視スペクトルにおいて半透明であり、前記スタック(4)上に形成される第2の電極(E)、前記第2の電極(E)及び前記リフレクタ(2)は、光共振器を形成し;
を次々に備え、
前記スペーシング層(3)は、前記光共振器が前記スタック(4)から出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセル(PR、PV、PB)をそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)を有し、
前記スペーシング層(3)の第1及び第2の部分(30、31)は、それぞれ、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部(300)を含むことを特徴とする、
有機発光ダイオードマイクロスクリーンのピクセルである。
【0007】
したがって、本発明に係るこのようなピクセルは、赤と緑のサブピクセル間のクロストークを、スペーシング層の第1及び第2の部分の反射性を有する側縁部により、著しく減少させることができ、光キャビティ内における反射光線の閉じ込めを改善する。
【0008】
(定義)
-「マイクロスクリーン」という用語は、各ピクセルの面積が30μm×30μm以下であるスクリーンを意味すると理解される。
-「基板」という用語は、電子デバイス又は電子コンポーネントの組み込みを可能にするベース材料で製造された、自立型の物理的キャリアを意味すると理解される。基板は、従来、半導体材料の単結晶インゴットから切断されたウェハである。
-「可視スペクトル」という用語は、380nm~780nmの電磁スペクトルを意味すると理解される。
-「反射」という用語は、対応する要素(つまり、リフレクタ又は側縁部を覆う材料)の強度反射係数(intensity reflection coefficient)が、可視スペクトル全体で平均して、70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上であるであることを意味すると理解される。
-「半透明」という用語は、第2の電極の強度透過係数が、可視スペクトル全体で平均して、厳密に80%未満、好ましくは厳密に70%未満、より好ましくは厳密に60%未満であることを意味すると理解される。
-「透明」という用語は、第1の電極の強度透過係数が、可視スペクトル全体で平均して、70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上であることを意味すると理解される。
-「厚さ」という用語は、ピクセル又はサブピクセルの表面の法線に沿った寸法を意味すると理解される。
-「側縁部(lateral edges)」という用語は、基板の法線(つまり、ピクセル又はサブピクセルの表面の法線)に垂直な方向に伸びる縦方向の縁を意味すると理解される。
【0009】
本発明に係るピクセルは、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
【0010】
本発明の1つの特徴によれば、スペーシング層の第3の部分は、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部を含む。
したがって、得られる利点の1つは、赤、緑、及び青のサブピクセル間のクロストークが、スペーシング層の第1、第2、及び第3の部分の反射性を有する側縁部により著しく減少し、光キャビティ内における反射光線の閉じ込めを改善することである。
【0011】
本発明の1つの特徴によれば、スペーシング層の第3の部分の厚さがゼロであり、光共振器の厚さが、スタックから出射される白色光から青色光の透過を可能にするように調整される。
したがって、得られる利点の1つは、スペーシング層の第3の部分の厚さを制御する必要がないことにより、青色サブピクセルの製造が単純化されることである。
【0012】
本発明の1つの特徴によれば、基板は、好ましくはSiO又はSiNで形成され、その上にリフレクタが形成される構造化誘電体層を含み、構造化誘電体層は、赤、緑、及び青のサブピクセルにそれぞれ関連付けられた第1、第2、及び第3のパターン部を備え、
第1、第2、及び第3のパターン部は、それぞれ、好ましくはAl、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される導電性材料で覆われた側縁部を含み、第1、第2、及び第3のパターン部の側縁部は、互いに電気的に絶縁されている。
「誘電体」という用語は、300Kにおける層の導電率が10-6S/cm以下であることを意味すると理解される。
「導電性」という用語は、300Kにおける材料の導電率が10S/cm以上であることを意味すると理解される。
したがって、得られる利点の1つは、2つの隣接するパターン部に属する2つの側縁部によって壁が定義される相互接続ビアが、互いに向かい合って形成されることである。
したがって、相互接続ビアの壁は導電性であり、壁の内側は誘電材料で満たされていてもよい。このような相互接続ビアは、壁が誘電体であり、壁の内側が導電性である従来技術とは異なる。
【0013】
本発明の1つの特徴によれば、スペーシング層の第1及び第2の部分の側縁部を覆う反射材料は導電性であり、
構造化誘電体層の第1及び第2のパターン部の側縁部は、それぞれ、スペーシング層の第1及び第2の部分の側縁部に沿って延びている。
したがって、得られる利点の1つは、相互接続ビア(2つの隣接するパターン部の2つの側縁部によって形成される)が、スペーシング層の第1及び第2の部分の側縁部を介して第1の電極に電気的に接続されることである。このようなアーキテクチャにより、基板内に組み込まれた赤及び緑のサブピクセルの制御回路に、バルクを減らして容易にアクセスすることができる。
【0014】
本発明の1つの特徴によれば、スペーシング層の第1、第2、及び第3の部分の側縁部を覆う反射材料は導電性であり、
構造化誘電体層の第1、第2、及び第3のパターン部の側縁部は、それぞれ、スペーシング層の第1、第2、及び第3の部分の側縁部に沿って延びている。
したがって、得られる利点の1つは、相互接続ビア(2つの隣接するパターン部の2つの側縁部によって形成される)が、スペーシング層の第1、第2、及び第3の部分の側縁部を介して第1の電極に電気的に接続されることである。このようなアーキテクチャにより、基板内に組み込まれている赤、緑、及び青のサブピクセルの制御回路に、コンパクトに容易にアクセスすることができる。
【0015】
本発明の1つの特徴によれば、基板はCMOS回路を含み、
構造化誘電体層の第1、第2、及び第3のパターン部の側縁部は、CMOS回路に電気的に接続されている。
したがって、得られる利点の1つは、基板内に組み込まれた赤、緑、及び青のサブピクセルのCMOS制御回路へ、バルクを減少させて、容易にアクセスすることである。
【0016】
本発明の1つの特徴によれば、リフレクタは、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される材料で形成される。
したがって、このような金属材料は、可視スペクトルでの高い強度反射係数と高い導電率の両方を示す。
【0017】
本発明の1つの特徴によれば、スペーシング層の第1、第2、及び第3の部分の側縁部を覆う反射材料は、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される。
したがって、このような金属材料は、可視スペクトルでの高い強度反射係数と高い導電率の両方を示す。
【0018】
本発明の1つの特徴によれば、スペーシング層は、導電性であり、可視スペクトルにおいて透明な材料、好ましくは酸化物、より好ましくはインジウムスズ酸化物、酸化スズSnO、及び酸化亜鉛ZnOから選択される材料で形成される。
【0019】
本発明の1つの特徴によれば、スペーシング層の第1、第2、及び第3の部分は、互いに電気的に絶縁された側縁部を含む。
【0020】
本発明の1つの特徴によれば、第1の電極は酸化インジウムスズで形成される。
【0021】
本発明の1つの特徴によれば、第2の電極は、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択された材料で形成される。
【0022】
本発明の1つの特徴によれば、基板は半導体材料、好ましくはシリコンで形成される。
【0023】
本発明の別の主題は、本発明に係るピクセルのマトリックスアレイを含む有機発光ダイオードマイクロスクリーンである。
【0024】
本発明の別の主題は、
ステップa)基板を用意する;
ステップb)基板上に可視スペクトルで反射するリフレクタを形成する;
ステップc)リフレクタ上にスペーシング層を形成する;
ステップd)スペーシング層上に可視スペクトルで透明な第1の電極を形成する;
ステップe)第1の電極上に有機発光層のスタックを形成し、スタックは白色光を出射するように構成される;
ステップf)スタック上に可視スペクトルにおいて半透明である第2の電極を形成し、第2の電極及びリフレクタは光共振器を形成する;
を備え、
ステップc)において、スペーシング層が、光共振器がスタックから出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセルをそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1、第2、及び第3の部分を有し、スペーシング層の第1及び第2の部分が側縁部を有し;
ステップc)は、スペーシング層の第1及び第2の部分の側縁部を可視スペクトルで反射する材料で覆うステップを含むことを特徴とする、
有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセルの製造するプロセスである。
【図面の簡単な説明】
【0025】
他の特徴及び利点は、本発明の様々な実施形態の、実施例及び添付の図面を参照する詳細な説明において明らかになる。
図1図1は、本発明に係るピクセルの概略断面図であり、スペーシング層の第1の実施形態を示しており、その断面はピクセルの表面の法線に沿っている。
図2図2は、本発明に係るピクセルの概略断面図であり、スペーシング層の第2の実施形態を示しており、その断面はピクセルの表面の法線に沿っている。
図3図3A~3Hは、基板の法線に沿った概略断面図であり、本発明に係る第1の製造プロセスのステップを示している。
図4図4I~4Kは、基板の法線に沿った概略断面図であり、本発明に係る第1の製造プロセスのステップを示している。
図5図5A~5Hは、基板の法線に沿った概略断面図であり、本発明に係る第2の製造プロセスのステップを示している。
図6図6I~6Kは、基板の法線に沿った概略断面図であり、本発明に係る第2の製造プロセスのステップを示している。
図7図7A~7Hは、基板の法線に沿った概略断面図であり、本発明に係る第3の製造プロセスのステップを示している。
図8図8I~8Kは、基板の法線に沿った概略断面図であり、本発明に係る第3の製造プロセスのステップを示している。
図9図9A~9Hは、本発明に係る第4の製造プロセスのステップを示す、基板の法線に沿った概略断面図である。
【0026】
読みやすく理解しやすいように、上記の図面は概略的なものであり、縮尺通りではないことに留意されたい。
【発明を実施するための形態】
【0027】
同一、又は同じ機能を提供する要素に対しては、簡略化のため、異なる実施形態において同一の符号を付す。
【0028】
本発明の主題の1つは、
-基板1;
-可視スペクトルで反射し、基板1上に形成されるリフレクタ2;
-リフレクタ2上に形成されたスペーシング層3;
-可視スペクトルで透明で、スペーシング層3上に形成された第1の電極E
-白色光を出射するように構成され、第1の電極E上に形成された有機発光層のスタック4;
-可視スペクトルにおいて半透明であり、スタック4上に形成される第2の電極E、第2の電極E及びリフレクタ2は、光共振器を形成し;
を次々に備え、
スペーシング層3は、光共振器がスタック4から出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBをそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32を有し、
スペーシング層3の第1の部分30及び第2の部分31は、それぞれ、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部(lateral edge)300を含む。
有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセルである。
【0029】
(間隔レイヤー)
図1に示すように、スペーシング層3の第3の部分32は、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部300を含んでいてもよい。スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300を覆う反射材料は、好ましくは導電性である。スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300を覆う反射材料は、好ましくは、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される。スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300を覆う反射材料の強度反射係数(intensity reflection coefficient)は、可視スペクトル全体で平均して、70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上である。
【0030】
図2に示す変形例によれば、スペーシング層3の第3の部分32の厚さはゼロであり、光共振器の厚さは、スタック4によって出射される白色光から青色光の透過を可能にするように調整される。
【0031】
スペーシング層3は、好ましくは、導電性を有し、可視スペクトルにおいて透明な材料、好ましくは酸化物、より好ましくはインジウムスズ酸化物、酸化スズSnO及び酸化亜鉛ZnOから選択される材料で形成される。
【0032】
(基板)
基板1は、好ましくは半導体材料、好ましくはシリコンで形成されている。
【0033】
基板1は、好ましくは、SiO又はSiNからなる構造化誘電体層5を含み、その上にリフレクタ2が形成される。構造化誘電体層5は、赤のサブピクセルPR、緑のサブピクセルPV、及び青のサブピクセルPBにそれぞれ関連付けられた第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52を含む。第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52は、サブピクセル間の所望の距離に対応する距離、例えば約600nmだけ互いに離間されている。構造化誘電体層5の第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52の厚さは、平面の第1の電極Eを得るために、スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の厚さと一致していることが好ましい。
【0034】
第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52は、それぞれ、好ましくはAl、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される導電性材料で覆われた側縁部500を含むことが好ましい。第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52は、必要に応じて、例えばSiO又はSiNからなる誘電体中間層6を介して、互いに電気的に絶縁されることが好ましい。誘電体中間層6は、第1の電極Eの表面と同一平面になるまで上方へ延びていることが好ましい。したがって、スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300は、誘電体中間層6によって互いに電気的に絶縁されている。
【0035】
構造化誘電体層5の第1のパターン部50及び第2のパターン部51の側縁部500は、スペーシング層3の第1の部分30及び第2の部分31の側縁部300に沿ってそれぞれ延びていることが好ましい。スペーシング層3の32が可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部300を含む場合、構造化誘電体層5の第3のパターン部52の側縁部500は、スペーシング層3の第3の部分32の側縁部300に沿って延びていることが好ましい。
【0036】
基板1は、赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBの制御回路を形成するCMOS回路を含んでいてもよい。構造化誘電体層5の第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52の側縁部500は、CMOS回路に電気的に接続されていることが好ましい。
【0037】
(リフレクタ)
リフレクタ2は、好ましくは金属材料、より好ましくはAl、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択されたものから形成される。リフレクタ2が形成される材料は、好ましくは、スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300を覆う反射材料と同一であり、これにより、製造プロセスが簡素化される。同様に、リフレクタ2が形成される材料は、好ましくは、構造化誘電体層5の第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52の側縁部500を覆う導電材料と同一であり、これにより、製造プロセスが簡素化される。
【0038】
リフレクタ2の厚さは、好ましくは0.1μm以上2μm以下である。
リフレクタ2の反射係数は、可視スペクトル全体で平均して、70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上である。
【0039】
(第1の電極及び第2の電極)
赤、緑及び青のサブピクセルPR、PV、PBのそれぞれの第1及び第2の電極E、Eの厚さは一定である。
【0040】
赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBのそれぞれの第1の電極Eは、酸化インジウムスズで形成されていることが有利である。赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBのそれぞれの第1の電極Eの強度透過係数は、可視スペクトル全体で平均して、70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上である。
【0041】
赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBのそれぞれの第2の電極Eは、好ましくはAl、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される金属材料で形成されていることが好ましい。赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBのそれぞれの第2の電極Eの強度透過係数は、可視スペクトル全体で平均して、厳密に80%より低く、好ましくは厳密に70%より低く、より好ましくは厳密に60%より低い。非限定的な例として、赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBのそれぞれの第2の電極Eは、Alで形成されており、厚さが10nm以上20nm以下であってもよい。
【0042】
第1の電極Eは好ましくはアノードであり、第2の電極Eは好ましくはカソードである。
第2の電極Eは、好ましくは、赤、緑及び青のサブピクセルPR、PV、PBのそれぞれの第2の電極Eとスタック4とを空気及び水分から保護するのに適した封止層(encapsulation layer)7で被覆される。
【0043】
(有機発光層のスタック)
有機発光層のスタック4の厚さは、赤、緑、及び青の各サブピクセルPR、PV、PBに対して一定である。
【0044】
非限定的な例として、スタック4は縦方向に並ぶ3つの発光層を含んでいてもよい。より具体的には、第1の電極Eがアノードであり、第2の電極Eがカソードである場合、スタック4は以下を含んでいてもよい。
-第1の電極E上に形成された第1の正孔輸送層;
-第1の正孔輸送層上に形成された、青色光を出射する第1の発光層;
-第1の発光層上に形成された第1の電子輸送層;
-第1の電子輸送層上に形成される電荷発生層(相互接続層とも呼ばれる);
-電荷発生層上に形成される第2の正孔輸送層;
-第2の正孔輸送層上に形成される、緑色光を出射する第2の発光層;
-第2の発光層上に形成される、赤色光を出射する第3の発光層;
-第3の発光層上に形成され、第2の電極Eで被覆される第2の電子輸送層。
【0045】
変形例として、スタック4は以下を含んでいてもよい。
-縦方向に並んで配置されることなく、それぞれ青色光、緑色光、赤色光を出射する3つの発光層(従来の構造);
-従来の構造に配置された黄色光と青色光とをそれぞれ発する2つの発光層;
-縦方向に並んで配置された黄色光と青色光とをそれぞれ発する2つの発光層。
【0046】
(マイクロスクリーン)
本発明の1つの主題は、本発明に係るピクセルのマトリックスアレイを含む有機発光ダイオードマイクロスクリーンである。マトリックスアレイにおけるピクセルのピッチは、4μm~5μmであることが好ましい。
【0047】
(ピクセルの製造プロセス)
本発明の1つの主題は、有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセルを製造するプロセスであり、以下のステップを含む:
ステップa)基板1を用意する;
ステップb)基板1上に可視スペクトルで反射するリフレクタ2を形成する;
ステップc)リフレクタ2上にスペーシング層3を形成する;
ステップd)スペーシング層3上に可視スペクトルで透明な第1の電極Eを形成する;
ステップe)第1の電極E上に有機発光層のスタック4を形成し、スタック4は白色光を出射するように構成される;
ステップf)スタック4上に可視スペクトルにおいて半透明である第2の電極Eを形成し、第2の電極E及びリフレクタ2は光共振器を形成する。
【0048】
ステップc)は、スペーシング層3が、光共振器がスタック4から出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤のサブピクセルPR、緑のサブピクセルPV、及び青のサブピクセルPBをそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32を有し、スペーシング層3の第1の部分30及び第2の部分31が側縁部300を有するように実行される。
【0049】
ステップc)は、スペーシング層3の第1の部分30及び第2の部分31の側縁部300を、可視スペクトルで反射する材料で覆うステップを含む。
【0050】
(第1の実装(図3A図4K))
図3Aに示すように、ステップa)では、構造化誘電体層5の第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52を形成するため、基板1上へSiOを連続的に3回堆積する。
【0051】
図3Bに示すように、ステップb)は、リフレクタ2の材料、例えばAlを100nmの厚さに堆積する処理を含む。当該材料は、物理蒸着により堆積させてもよい。
【0052】
図3Cに示すように、ステップc)は、スペーシング層3の材料のウェハスケール堆積と、好ましくは化学機械研磨(chemical-mechanical polishing)によって実行される、平坦化ステップとを含む。
【0053】
図3Dに示すように、リソグラフィを行って、赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBを区切るように、リフレクタ2とスペーシング層3の材料をエッチングし、ステップb)とステップc)とを終了する。
【0054】
図3Eに示すように、ステップc)は、スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300を可視スペクトルで反射する材料で覆うステップc1)を含む。ステップc1)は、反射材料、例えばAlを100nmの厚さに堆積することにより実行されてもよい。ステップc1)において、構造化誘電体層5の第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52の側縁部500も反射材料で覆われて、さらに、反射材料は導電性となるように選択される。
【0055】
図3F及び3Gに示すように、ステップc1)の後、トレンチの底部をエッチングし、次に当該トレンチを、例えばSiO又はSiNからなる誘電体中間層6で充填する操作が行われる。
【0056】
図3Hに示すように、このプロセスは、スペーシング層3の表面を解放するため、好ましくは化学機械研磨によって実行される、平坦化ステップを含む。
【0057】
図4I及び4Jに示すように、ステップd)は、第1の電極Eのウェハスケール堆積と、それに引き続いて行われる、赤、緑及び青のサブピクセルPR、PV、PBの範囲を定めるのに適したリソグラフィ操作を含む。
【0058】
図4Kに示すように、ステップe)及びf)は、当業者に知られている堆積技術により実行される。このプロセスには、第2の電極Eの上に封止層7を形成するステップが含まれてもよい。このプロセスには、第1の電極Eの表面と同一平面になるまで誘電体中間層6を延長するステップが含まれてもよい。
【0059】
(第2の実装(図5A図6K))
図5Cに示すように、第2の実装は第1の実装とは異なり、ステップc)の平坦化ステップ、好ましくは化学機械研磨処理が、構造化誘電体層5の第3のパターン部52の上に延びるリフレクタ2の材料において停止する。したがって、スペーシング層3の第3の部分32の厚さはゼロであり、スペーシング層3の第1の部分30及び第2の部分31の厚さは完全に制御される。
【0060】
(第3の実装(図7A図8K))
図7Aに示すように、第3の実装は、構造化誘電体層5が連続的なステップの形態で堆積されるという点で第2の実装と異なる。
【0061】
(第4の実装(図9A~9H))
図9A及び9Bに示すように、ステップa)では、基板1上に、誘電体層5’を(例えば、SiOを150nmの厚さで)ウェハスケールで堆積させ、その後、赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBの範囲を定めるために、誘電体層5’を(リソグラフィによって)構造化して構造化誘電体層5を取得する。
【0062】
図9Cに示すように、ステップb)は、構造化誘電体層5上にリフレクタ2の材料、例えばAlを100nmの厚さに堆積する処理を含む。当該材料は、物理蒸着により堆積させてもよい。
【0063】
図9Dに示すように、表面上のリフレクタ2の材料は、例えば化学機械研磨によって除去される。
【0064】
図9Eに示すように、ステップc)は以下を含む:
-スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300がリフレクタ2の材料で覆われるように、リフレクタ2の材料上にスペーシング層3の材料を堆積する処理。
-スペーシング層3を、好ましくは化学機械研磨により平坦化する処理。
【0065】
図9F及び9Gに示すように、ステップd)は、第1の電極Eのウェハスケール堆積と、それに引き続いて行われる、赤、緑及び青のサブピクセルPR、PV、PBの範囲を定めるのに適したリソグラフィ操作を含む。
【0066】
図9Hに示すように、ステップe)及びf)は、当業者に知られている堆積技術により実行される。このプロセスには、第2の電極Eの上に封止層7を形成するステップが含まれてもよい。このプロセスには、第1の電極Eの表面と同一平面になるまで、構造化誘電体層5上に誘電体中間層6を延長するステップが含まれてもよい。
【0067】
本発明は、記載された実施形態に限定されない。当業者は、これらの技術的に実行可能な組み合わせを検討し、これらを等価物で置き換えることができる。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9