特許 7603616 改善された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、装置、システム、及び方法

(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】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】改善された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、装置、システム、及び方法

(51)【国際特許分類】

   H10K 59/122 20230101AFI20241213BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20241213BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20241213BHJP

   H10K 50/19 20230101ALI20241213BHJP

   H10K 50/826 20230101ALI20241213BHJP

   H10K 50/858 20230101ALI20241213BHJP

   H10K 59/38 20230101ALI20241213BHJP

   H10K 102/10 20230101ALN20241213BHJP

【ＦＩ】

H10K59/122

G02B5/20 101

G09F9/30 365

H10K50/19

H10K50/826

H10K50/858

H10K59/38

H10K102:10

【請求項の数】 44

(21)【出願番号】P 2021567891

(86)(22)【出願日】2020-05-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-12

(86)【国際出願番号】 US2020032840

(87)【国際公開番号】W WO2020232225

(87)【国際公開日】2020-11-19

【審査請求日】2022-01-06

(31)【優先権主張番号】15/931,462

(32)【優先日】2020-05-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/847,856

(32)【優先日】2019-05-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/911,905

(32)【優先日】2019-10-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521493640

【氏名又は名称】コーピン コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】ツァウル、ボリュー

【審査官】横川 美穂

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３５７３８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０８２１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１３５１８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１９０６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０６９５６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－０１３０９８９（ＫＲ，Ａ）

【文献】特表２００９－５４５１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８１６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９１７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／２１６４３２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｋ ５０／００－１０２／２０

Ｈ０５Ｂ ３３／００－３３／２８

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｇ０９Ｆ ９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置であって、
ＯＬＥＤデバイスであって、前記ＯＬＥＤデバイスは、第１のＯＬＥＤスタック、電荷発生層（ＣＧＬ）、第２のＯＬＥＤスタック、及び色フィルタで形成され、前記ＯＬＥＤデバイスは、
３つの副画素であって、各副画素は別個のアノードを有し、前記３つの副画素は共通のカソードを共有し、前記共通のカソードは、
第１層であって、金属で形成された薄層である第１層と、
第２層であって、前記第２層は透明酸化物で形成されたより厚い層であり、前記共通のカソードが前記別個のアノードに近い下面と前記別個のアノードから遠い上面とを有し、前記別個のアノードは外周を有する、３つの副画素と、
誘電体バリアであって、前記誘電体バリアは、前記３つの副画素の前記別個のアノード間及び各別個のアノードの前記外周の周りに配設され、前記誘電体バリアは、前記３つの副画素の前記別個のアノードを超えて前記第１のＯＬＥＤスタックと前記第２のＯＬＥＤスタックの両方に延び、前記誘電体バリアは特定の起伏のある形状となり、前記特定の起伏のある形状は以下のように特徴づけられ、
１．前記誘電体バリアは、前記別個のアノードの上の最高高さが、前記別個のアノードの上に位置する前記共通のカソードの前記上面の最小高さより小さく、
２．前記誘電体バリアの最高高さは、前記別個のアノードの上に位置する前記共通のカソードの前記下面の最小高さよりも低く、
これによりＣＧＬが前記特定の起伏のある形状となり、それにより、動作中、電流が前記３つの副画素のうちの所望の副画素に流れるとき、前記ＣＧＬを通した隣接する副画素への横方向電流フローが妨げられ、その結果、前記所望の副画素による光の発生がもたらされ、前記所望の副画素に隣接する副画素での不必要な光の発生が低減される、誘電体バリアと、
をさらに備える、ＯＬＥＤデバイス
を備える、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置。

【請求項2】

前記色フィルタは、前記３つの副画素の各副画素に異なる色フィルタを提供する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記異なる色フィルタの色は、赤、青、及び緑である、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

行及び列の配置で配設された複数のＯＬＥＤデバイスであって、各行に２５６０個のＯＬＥＤデバイスを少なくとも２５６０行提供する、複数のＯＬＥＤデバイス
をさらに備える、請求項２に記載の装置。

【請求項5】

前記装置はマイクロディスプレイである、請求項３に記載の装置。

【請求項6】

３つのマイクロレンズであって、前記３つのマイクロレンズの各マイクロレンズは、前記ＯＬＥＤデバイスの異なる副画素の上方に位置しており、動作中、前記副画素から光が発せられたとき、前記マイクロレンズは、前記発せられた光をコリメートする、３つのマイクロレンズ
をさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

カバー層であって、前記カバー層は、ギャップを形成するように前記マイクロレンズの上方に配設される、カバー層
をさらに備える、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記ギャップに不活性ガスが充填されているか、又は前記ギャップに真空が作成されている、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

カバー層と、
充填材料であって、前記充填材料は、前記マイクロレンズと前記カバー層との間に配設され、前記充填材料の屈折率は、前記カバー層の屈折率よりも小さい、充填材料と、
をさらに備える、請求項６に記載の装置。

【請求項10】

前記ＣＧＬは、前記誘電体バリアの近傍で薄くなっている、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記誘電体バリアは、実質的に非平行な側面を有する、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記ＣＧＬは、前記誘電体バリアの近傍で不連続である、請求項１に記載の装置。

【請求項13】

前記誘電体バリアは、２つの異なる材料から作られており、第１の材料は、前記別個のアノードから上へ延びて、第１の幅によって特徴づけられる第１の領域を画定し、第２の材料は、前記第１の材料に添付され、前記第２の材料は、上へ延びて、第２の幅によって特徴づけられる第２の領域を画定し、前記２つの異なる材料は、前記第２の幅を前記第１の幅よりも広くするために加工される、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記第１の材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）から作られており、前記第２の材料は、一窒化ケイ素（ＳｉＮ）から作られている、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）画素微細構造であって、
複数の画素素子であって、前記複数の各画素素子は、
３つの副画素であって、前記３つの副画素の各副画素は、基板の上方に、以下の順序で、垂直スタックで、
アノードと、
第１のＯＬＥＤスタックと、
電荷発生層（ＣＧＬ）と、
第２のＯＬＥＤスタックと、
前記アノードに近い下面と前記アノードから遠い上面とを有するカソードと、
誘電体バリアであって、前記誘電体バリアは、前記アノード間及び各アノードの外周の周りに配設され、前記誘電体バリアは、前記アノードを超えて前記第１のＯＬＥＤスタックと前記第２のＯＬＥＤスタックの両方に延び、前記誘電体バリアは特定の起伏のある形状となり、前記特定の起伏のある形状は以下のように特徴づけられ、
１．前記誘電体バリアは、前記アノードの上の最高高さが、前記アノードの上に位置する前記カソードの前記上面の最小高さより小さく、
２．前記誘電体バリアの最高高さは、前記アノードの上に位置する前記カソードの前記下面の最小高さよりも低く、
これによりＣＧＬが前記特定の起伏のある形状となり、それにより、動作中、電流が前記３つの副画素のうちの所望の副画素に流れるとき、前記ＣＧＬを通した隣接する副画素への横方向電流フローが妨げられ、その結果、前記所望の副画素による光の発生がもたらされ、前記所望の副画素に隣接する副画素での不必要な光の発生が低減される、誘電体バリアと、
をさらに備える、３つの副画素
をさらに備える、複数の画素素子
を備える、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）画素微細構造。

【請求項16】

前記誘電体バリアは、２つの異なる材料から作られており、前記第１の材料は、前記アノードから上へ延びて、第１の幅によって特徴づけられる第１の領域を画定し、前記第２の材料は、前記第１の材料に添付され、前記第２の材料は、上へ延びて、第２の幅によって特徴づけられる第２の領域を画定し、前記２つの異なる材料は、前記第２の幅を前記第１の幅よりも広くするために加工される、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

前記カソードは、
第１層であって、金属で形成された薄層である第１層と、
第２層であって、前記第２層は透明酸化物で形成されたより厚い層である第２層と、を有する、請求項１５に記載の装置。

【請求項18】

前記金属は、銀及び銀／マグネシウムで構成される群から選択される、請求項１７に記載の装置。

【請求項19】

前記透明酸化物は、酸化インジウムスズ及びインジウム亜鉛酸化物で構成される群から選択される、請求項１７に記載の装置。

【請求項20】

前記ＣＧＬは、前記誘電体バリアの近傍で薄くなっている、請求項１５に記載の装置。

【請求項21】

前記ＣＧＬは、前記誘電体バリアの近傍で不連続である、請求項１５に記載の装置。

【請求項22】

色フィルタであって、前記色フィルタは、各アノードの上方に配設され、前記色フィルタは、赤、青、及び緑で構成される群から選択された色を有する光を通過させる、色フィルタ
をさらに備える、請求項１５に記載の装置。

【請求項23】

マイクロレンズであって、前記マイクロレンズは、前記色フィルタの上方に配設され、動作中、前記マイクロレンズは、前記マイクロレンズの平面に実質的に垂直な方向に光をコリメートし、それによって、発せられた光の口径を減少させる、マイクロレンズ
をさらに備える、請求項２２に記載の装置。

【請求項24】

ＯＬＥＤ微細構造内の隣接する副画素での望まれない光の発生を低減する方法であって、
前記ＯＬＥＤ微細構造内に誘電体バリアを作成することであって、前記誘電体バリアは、各別個のアノード間及び各別個のアノードの外周の周りに作成され、起伏パターンを、
１．第１のＯＬＥＤスタックと、
２．前記ＯＬＥＤ微細構造の電荷発生層（ＣＧＬ）と、
３．第２のＯＬＥＤスタックと、
４．下面と上面とを有するカソードと、に作成することを含み、前記誘電体バリアは、各別個のアノードを超えて前記第１のＯＬＥＤスタックと前記第２のＯＬＥＤスタックの両方に延び、前記誘電体バリアは特定の起伏のある形状となり、前記特定の起伏のある形状は以下のように特徴づけられ、
ａ．前記誘電体バリアは、前記別個のアノードのそれぞれの上の最高高さが、前記別個のアノードのそれぞれの上に位置する前記カソードの前記上面の最小高さより小さく、
ｂ．前記誘電体バリアの最高高さは、各別個のアノードの上に位置する前記カソードの前記下面の最小高さよりも低く、これによってＣＧＬが前記特定の起伏のある形状となり、それにより、動作中、電流が所望の副画素に流れるとき、前記ＣＧＬを通した隣接する副画素への横方向電流フローが妨げられ、その結果、前記所望の副画素による光の発生がもたらされ、前記所望の副画素に隣接する副画素での不必要な光の発生が低減される、ＯＬＥＤ微細構造内の隣接する副画素での望まれない光の発生を低減する方法。

【請求項25】

前記ＣＧＬは、前記誘電体バリアの近傍で薄くなっている、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

前記ＣＧＬは、前記誘電体バリアの近傍で不連続である、請求項２４に記載の方法。

【請求項27】

色フィルタを各別個のアノードの上方に付加することであって、前記色フィルタは、赤、青、及び緑で構成される群から選択された色を有する光を通過させることをさらに含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項28】

各別個のアノードの上にマイクロレンズを形成することであって、動作中、各マイクロレンズは、前記マイクロレンズの平面に実質的に垂直な方向に光をコリメートし、それによって、発せられた光の口径を減少させることをさらに含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項29】

前記形成は、前記マイクロレンズを形成するためのレンズ材料の加熱及びメルトバックを含む、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

前記形成は、前記マイクロレンズを形成するためのレンズ材料のエッチングを含む、請求項２８に記載の方法。

【請求項31】

前記誘電体バリアは、２つの異なる材料から作られており、第１の材料は、各別個のアノードから上へ延びて、第１の幅によって特徴づけられる第１の領域を画定し、第２の材料は、前記第１の材料に添付され、前記第２の材料は、上へ延びて、第２の幅によって特徴づけられる第２の領域を画定し、前記２つの異なる材料は、前記第２の幅を前記第１の幅よりも広くするために加工される、請求項２４に記載の方法。

【請求項32】

前記カソードは、
第１層であって、金属で形成された薄層である第１層と、
第２層であって、前記第２層は透明酸化物で形成されたより厚い層である第２層と、を有する、請求項２４に記載の方法。

【請求項33】

前記金属は、銀及び銀／マグネシウムで構成される群から選択される、請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

前記透明酸化物は、酸化インジウムスズ及びインジウム亜鉛酸化物で構成される群から選択される、請求項３２に記載の方法。

【請求項35】

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置であって、
ＯＬＥＤデバイスであって、前記ＯＬＥＤデバイスは、第１のＯＬＥＤスタック、電荷発生層（ＣＧＬ）、第２のＯＬＥＤスタック、及び色フィルタで形成され、前記ＯＬＥＤデバイスは、
３つの副画素であって、各副画素は別個のアノードを有し、前記別個のアノードは外周を有する、３つの副画素と、
共通のカソードであって、前記共通のカソードは、前記別個のアノードに近い下面と前記別個のアノードから遠い上面とを有し、
誘電体バリアであって、前記誘電体バリアは、前記３つの副画素の前記別個のアノード間及び各別個のアノードの前記外周の周りに配設され、前記誘電体バリアは、前記３つの副画素の前記別個のアノードを超えて前記第１のＯＬＥＤスタックと前記第２のＯＬＥＤスタックの両方に延び、前記誘電体バリアは特定の起伏のある形状となり、前記特定の起伏のある形状は以下のように特徴づけられ、
１．前記誘電体バリアは、前記別個のアノードの上の最高高さが、前記別個のアノードの上に位置する前記共通のカソードの前記上面の最小高さより小さく、
２．前記誘電体バリアの最高高さは、前記別個のアノードの上に位置する前記共通のカソードの前記下面の最小高さよりも低く、
これによりＣＧＬが前記特定の起伏のある形状となる、誘電体バリアと、
マイクロレンズであって、前記マイクロレンズは、平面を有し、前記マイクロレンズは、各副画素の上に構成され、動作中、各マイクロレンズは、平面に垂直な方向に光をコリメートし、それによって迷光を最小化し、電流が前記３つの副画素のうちの所望の副画素に流れるとき、前記ＣＧＬを通した隣接する副画素への横方向電流フローが妨げられ、その結果、前記所望の副画素による光の発生がもたらされ、前記所望の副画素に隣接する副画素での不必要な光の発生が低減される、マイクロレンズと、
をさらに備える、ＯＬＥＤデバイス
を備える、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置。

【請求項36】

カバーであって、前記カバーは、前記マイクロレンズの上方に配設され、前記マイクロレンズと前記カバーの下面との間にギャップを作成する、カバーをさらに備える、請求項３５に記載の装置。

【請求項37】

前記ギャップに不活性ガスが含まれている、請求項３６に記載の装置。

【請求項38】

前記ギャップに真空が作成されている、請求項３６に記載の装置。

【請求項39】

前記ギャップに樹脂が充填されており、マイクロレンズ材料の屈折率が前記樹脂の屈折率よりも大きい、請求項３６に記載の装置。

【請求項40】

前記ＣＧＬは、前記誘電体バリアの近傍で薄くなっている、請求項３５に記載の装置。

【請求項41】

前記誘電体バリアは、実質的に垂直の側面を有する、請求項４０に記載の装置。

【請求項42】

前記ＣＧＬは、前記誘電体バリアの近傍で不連続である、請求項３５に記載の装置。

【請求項43】

前記誘電体バリアは、２つの異なる材料から作られており、第１の材料は、前記別個のアノードから上へ延びて、第１の幅によって特徴づけられる第１の領域を画定し、第２の材料は、前記第１の材料に添付され、前記第２の材料は、上へ延びて、第２の幅によって特徴づけられる第２の領域を画定し、前記２つの異なる材料は、前記第２の幅を前記第１の幅よりも広くするために加工される、請求項４２に記載の装置。

【請求項44】

前記第１の材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）から作られており、前記第２の材料は、一窒化ケイ素（ＳｉＮ）から作られている、請求項４３に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、２０１９年５月１４日に申請され、「ＯＬＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ」と題された米国仮特許出願第６２／８４７，８５６号からの優先権を主張し、本出願は、２０１９年１０月７日に申請され、「ＢＡＣＫＰＬＡＮＥ ＦＯＲ ＯＲＧＡＮＩＣ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＯＬＥＤ）ＤＩＳＰＬＡＹＳ，ＡＰＰＡＲＡＴＵＳＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」と題された米国仮特許出願第６２／９１１，９０５号からの優先権を主張する。

【0002】

米国仮特許出願第６２／８４７，８５６号は、参照により本明細書に援用される。米国仮特許出願第６２／９１１，９０５号は、参照により本明細書に援用される。

【背景技術】

【0003】

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、一般にディスプレイに関し、より具体的には、高輝度有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ及びＯＬＥＤディスプレイにおける色純度に関する。

【0004】

２．技術背景
ＯＬＥＤディスプレイ技術が急速なペースで進歩している。特に、高効率ＯＬＥＤ材料及び高生産性ＯＬＥＤ堆積設備の開発がＯＬＥＤディスプレイの大規模な商業化につながった。ＯＬＥＤデバイスは、２つの電極、アノードとカソードとの間に位置している有機半導体層を有する。電極は、通常、無機材料から作られる。正孔及び電子がそれぞれアノード及びカソードから有機層に注入される。電子及び正孔が活性有機層内で再結合するとき、光子が放出される。

【0005】

ＯＬＥＤディスプレイのサブセットは、一般に対角線サイズが１インチよりも小さい、マイクロＯＬＥＤディスプレイである。マイクロＯＬＥＤディスプレイは、通常、単結晶シリコン（Ｓｉ）基板上に製造されたバックプレーン集積回路を有する。Ｓｉトランジスタが高性能であるため、小さいサイズで高解像度ディスプレイを作るために使用される画素サイズは、非常に小さく、通常１５マイクロメートル（μｍ）以下とすることができる。バックプレーン回路構成は、画素配列、行／列ドライバ、ビデオ入力、ビデオ処理、及びプログラマブル制御を含む。

【0006】

画素サイズが小さいため、フルカラーマイクロＯＬＥＤディスプレイは、通常、白色発光ＯＬＥＤ構造及びその上の色フィルタを使用して作られる。各画素は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の副画素で構成される。各副画素は、固有の別個のアノードを有するが、すべての副画素は、共通の半透明のカソードを共有する。最大２５６０×２５６０画素までの非常に高解像度のディスプレイが、そのようなＯＬＥＤ構成を使用して実証されている。

【0007】

マイクロＯＬＥＤディスプレイは、サイズが小さく解像度が高く、低消費電力が低く、ビデオフレームレートが高いため、仮想現実感（ＶＲ）、拡張現実感（ＡＲ）、及び複合現実感（ＭＲ）アプリケーションなどの次世代ウェアラブル製品の主導的なディスプレイ候補と考えられている。これらのアプリケーションにおけるマイクロＯＬＥＤの１つの主要な性能課題は、許容可能な存続期間での高輝度動作である。ほとんどのアプリケーションは、１０００ニットを上回る、場合によっては５０００～１０，０００ニットのディスプレイ輝度を必要とする。ＯＬＥＤ材料の進歩がＯＬＥＤ輝度の顕著な改善をもたらしたとはいえ、そのような高輝度を得ることは非常に困難である。これは問題を起こす可能性がある。

【0008】

ＯＬＥＤディスプレイ輝度を高める試みは、タンデムＯＬＥＤ構造１０２などのマルチスタックＯＬＥＤ構造をもたらしており、その実施例は、図１に全体として１００で示されている。しかしながら、マイクロディスプレイに適用される白色発光タンデムＯＬＥＤ設計は、重大な欠点を有する。副画素アノード、１１０、１１２、１１４などは、共通のカソード１１６を共有するので、１つのアノードから共通のカソード１１６へ流れる電流は、特に２つのダイオード１０４と１０６との間の高導電性の電荷発生層（ＣＧＬ）１０８に沿って、隣接する画素へと横方向に広がる可能性がある。横方向電流フローは、１２２／１２４及び／又は１２６／１２８で指示される「クロストーク」又は光漏れとして現れ、それは、画像鮮明度の劣化、及びより深刻な色純度の劣化につながる可能性がある。例えば、赤の副画素１２０は、いくらか青１２８及び緑１２４の色が混ざり込むおそれがあり、その結果、赤の色純度が低下する。この問題は、タンデムＯＬＥＤマイクロディスプレイがほとんどのアプリケーションで受け入れられなくなる程度まで、ディスプレイの色域を大幅に劣化させる可能性がある。これは問題を起こす可能性がある。

【0009】

マイクロＯＬＥＤディスプレイ輝度もまた、ＯＬＥＤ発光素子からの光出力が本質的にランバーシアンであるという事実を抱えており、それは、通常プラス又はマイナス５０度よりも大きい、広い出力角度にわたって光出力が発せられることを意味する。結果として、光の一部は、ウェアラブル製品で使用される光学素子によって効果的に収集されず、不十分な性能につながる。これは問題を起こす可能性がある。

【0010】

図面の簡単な説明
本発明は、本発明の実施形態を例示するために使用される以下の説明及び添付図面を参照することによって、最もよく理解することができる。本発明は、実施形態で例として例示されており、添付図面の図に限定されるものではなく、図中で同様の参照符号は類似の要素を指示している。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】既存の２スタックタンデムＯＬＥＤディスプレイ横断面を例示する。

【図2A】本発明の実施形態による、副画素アノードの作成中の工程段階に対応するさまざまな横断面を例示する。

【図2B】本発明の実施形態による、副画素アノードの作成中の工程段階に対応するさまざまな横断面を例示する。

【図2C】本発明の実施形態による、副画素アノードの作成中の工程段階に対応するさまざまな横断面を例示する。

【図2D】本発明の実施形態による、副画素アノードの作成中の工程段階に対応するさまざまな横断面を例示する。

【図3A】本発明の実施形態による、誘電体バリアを横断面で例示する。

【図3B】本発明の実施形態による、図３Ａからの誘電体バリアの一部の拡大図を横断面で例示する。

【図4A】本発明の実施形態による、別の誘電体バリアを横断面で例示する。

【図4B】本発明の実施形態による、図４Ａからの誘電体バリアの一部の拡大図を横断面で例示する。

【図5】本発明の実施形態による、微細構造製造を通してＯＬＥＤディスプレイ上に表現される画像を改善するプロセスを例示する。

【図6】本発明の実施形態による、ＯＬＥＤディスプレイにおける副画素のためのマイクロレンズ製造を横断面で例示する。

【図7】本発明の実施形態による、単一スタックＯＬＥＤディスプレイにおける副画素のためのマイクロレンズ製造を横断面で例示する。

【図8】本発明の実施形態による、ＯＬＥＤディスプレイからの光コリメーションを改善するプロセスを例示する。

【図9】本発明の実施形態による、ＯＬＥＤディスプレイにおいて副画素用のマイクロレンズを図３Ａ及び図３Ｂで説明される誘電体バリアと組み合わせることを横断面で例示する。

【図10】本発明の実施形態による、ＯＬＥＤディスプレイにおいて副画素用のマイクロレンズを図４Ａ及び図４Ｂで説明される誘電体バリアと組み合わせることを横断面で例示する。

【図11】本発明の実施形態による、ＯＬＥＤディスプレイからの画像品質及び輝度を改善するプロセスを例示する。

【発明を実施するための形態】

【0012】

詳細な説明
本発明の実施形態の以下の詳細な説明では、添付図面を参照しており、この添付図面では、同様の参照符号が類似の要素を指示しており、本発明が実践され得る具体的な実施形態が実例として示されている。これらの実施形態は、当業者が本発明を実践することを可能にするように十分詳細に説明される。他の事例では、本発明の理解を曖昧にしないために、周知の回路、構造、及び技法は、詳細に示されていない。それゆえ、以下の詳細な説明は、限定的な意味に取られるべきでなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ定められる。

【0013】

鮮明な画像と広い色域の両方とともに優れた色純度を作り出す高輝度ＯＬＥＤディスプレイを提供するための装置、方法、及びシステムについて説明する。実施形態のこの説明で使用されるとき、ディスプレイ及びマイクロディスプレイは、広い意味を与えられるべきであり、互換的に使用され得る。本発明の実施形態は、ディスプレイの対角線を横切って測定される１．５インチ以下のマイクロディスプレイからディスプレイの対角線を横切って複数フィートを測定する大型フラットパネルディスプレイまでを含む、さまざまなサイズのディスプレイに適用可能であることに留意されたい。したがって、本発明の実施形態は、任意のサイズのディスプレイに適用可能である。同様に、実施形態のこの説明で使用されるとき、ＯＬＥＤディスプレイの画素は、複数の副画素から作ることができ、各副画素は、画素に別個の色の光を与えるために使用されることが理解されよう。用語「画素」、「表示画素」、「表示素子」、又は「ＯＬＥＤデバイス」は、同じ意味で使用され、これらの用語のすべて、すなわち、「画素」、「表示画素」、「表示素子」、又は「ＯＬＥＤデバイス」は、「副画素」と区別されるべきであることに留意されたい。加えて、例示を明瞭にするために後続の図では１つ又は複数のＯＬＥＤ画素について説明するが、かかる説明は、一行に構成された多くの表示画素と、画像がユーザに提供される一般的な数のｍ行及びｎ列のＯＬＥＤ表示素子を有するディスプレイを提供するように構成された多くの行とを有する、ディスプレイ全体に及ぶことが理解されよう。

【0014】

図２Ａ～図２Ｄは、本発明の実施形態による、副画素アノードの作成中の工程段階に対応するさまざまな横断面を例示する。図２Ａ～図２Ｄをまとめて参照すると、さまざまな実施形態で、マイクロＯＬＥＤディスプレイが、ディスプレイのバックプレーンのためにシリコン（Ｓｉ）半導体製造技術を使用して製造される。Ｓｉ製造技術がバックプレーンのために利用されるとき、Ｓｉ集積回路加工で一般的に使用されるアノード材料を使用することが望ましい場合が多い。さまざまな実施形態で、アノードがアルミニウム（Ａｌ）上の窒化チタン（ＴｉＮ）の薄層を利用して作られる。ＴｉＮは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の仕事関数（約４．５ｅＶ）に類似した高い仕事関数（約４．６ｅＶ）を有し、それゆえ正孔注入を促進する。ＴｉＮ薄膜を３ナノメートル（ｎｍ）のように十分に薄くすると、ＴｉＮ／Ａｌの反射率を非常に高く、９０パーセント（９０％）に近くすることができ、それによって高い発光効率を提供することができる。ＴｉＮ／Ａｌアノードを使用するＯＬＥＤデバイスは、低いＯＬＥＤダイオード電圧及び高いＯＬＥＤ電流効率に関して良好な性能で達成される。

【0015】

１つ又は複数の実施形態で、本明細書の図のいずれかに例示されるような、ＴｉＮアノードを形成する方法は、次のものを含む。

【0016】

１．ＯＬＥＤディスプレイを駆動するためにＳｉ上にバックプレーン集積回路を製造するために、典型的な相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）加工が使用される。これは、６つの金属加工（アノード金属を含まない）で構成され得、その代表的な実施例が２２６で例示される。

【0017】

２．この加工されたウエハの上に、アノード金属加工は行われる。二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）などの厚い誘電体層２０２が最上部の金属層の上方に堆積され、化学機械研磨（ＣＭＰ）ステップによって平坦化される。「ビア」ホール２０６が誘電体層２０２にエッチングされ、タングステンなどの金属で充填される。

【0018】

３．さまざまな実施形態で、ＴｉＮ／Ａｌ／ＴｉＮ／Ｔｉ（２１８、２１６、２１４、２１２で指示される）又はＴｉＮ／Ａｌ／Ｔｉで構成される金属スタックがアノード金属層としてＳｉＯ_２の上に堆積される。アノード用の代表的な金属スタックが２１０で示される。最上部のＴｉＮの厚さは、２～５ｎｍの範囲にある。Ａｌの厚さは３０～６０ｎｍの範囲にある。最下部のＴｉＮ／Ｔｉ又はチタン（Ｔｉ）層は、アノード金属層の下の酸化物への接着層である。最下部のＴｉＮの厚さは、５～１０ｎｍの範囲にあり、Ｔｉの厚さは１～１０ｎｍの範囲にある。

【0019】

４．金属スタックは、それから、フォトリソグラフィ及びエッチングによって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の副画素２２０用の個々のアノードへとパターン形成される。

【0020】

さまざまな実施形態で、発光効率、副画素間のクロストーク、色域の縮小、画像鮮明度の欠如などであるがこれらに限定されない、ＯＬＥＤディスプレイに関する既存の問題は、複数スタックＯＬＥＤ構造とともにＯＬＥＤ副画素間のバリアを作成することによって解消される。例えば、タンデムＯＬＥＤ構造は、直列に接続された２つのＯＬＥＤダイオードで構成され、ここで、電流１アンペアあたりのカンデラ（Ｃｄ／Ａ）で測定される発光効率は、単一接合ＯＬＥＤダイオードと比較して理論的に２倍となり得る。２スタックタンデムＯＬＥＤ構造で、一方のダイオードから他方に電流が流れるとき２つのダイオード間の電圧降下を最小化するために、大抵は、高導電性の「電荷発生層」（ＣＧＬ）が２つのＯＬＥＤダイオード間に挿入される。理想的には、２スタックタンデムＯＬＥＤの電圧は、単一接合ＯＬＥＤの電圧の２倍だけであるべきである。このＣＧＬ層は、タンデムＯＬＥＤデバイスの両端間の過電圧を回避してＯＬＥＤ消費電力を最小にするために、非常に重要である。

【0021】

図３Ａは、本発明の実施形態による、誘電体バリアを全体として３００で横断面で例示する。図３Ｂは、図３Ａの一部の詳細図を３５０で例示する。図３Ａ及び図３Ｂをともに参照すると、タンデム又は２スタックＯＬＥＤデバイスの横方向電流フローを低減又は防止するために副画素間に「バリア」を構築する方法から生じる、結果として得られるＯＬＥＤデバイスの横断面が例示されている。２スタックＯＬＥＤデバイスは、第１の発光ＯＬＥＤスタック３１０、電荷発生層３１２、及び第２の発光ＯＬＥＤスタック３１４で作られている。図３Ａ／図３Ｂに示されるように、誘電体「バリア」が各副画素のアノード間に形成される。かかる構造は、誘電体層堆積と、その後に続くアノード金属を露出させるためのマスクされたエッチングによって形成される。３５２でｈ_ＤＢによって表される誘電体の厚さは、３５４でｈ_Ｓによって表される下側ＯＬＥＤスタック３１０の厚さよりも実質的に大きくなるように選択される。ｈ_ＤＢの厚さ範囲は１０００オングストローム（Ａ）～５０００Ａであり、好ましい範囲は１５００Ａ～３０００Ａの間である。下側ＯＬＥＤスタック３１０の上に配置されているＣＧＬ層３１２は、「バリア」３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄなどの上で著しく「非平面」になることになる。結果として、ＣＧＬ層３１２は、３５６でのＣＧＬの厚さに対して、「バリア」３０８ｂの上の３５８／３６０で指示されるように、厚さが大きく減少する可能性があり、これらの領域で不連続にさえなり得る。ＣＧＬ層３１２のこれらの変化は、コンダクタンスの低減及び横方向電流フローの低減につながる。コンダクタンスの低減及び横方向電流フローの低減は、ＯＬＥＤ構造の３３２、３３６、及び３４０によって指示される副画素間のクロストークを低減及び／又は解消し、それによって、画像の明瞭さを改善し、適切な色域を維持する。これらの両方が、ＯＬＥＤディスプレイ上の高品質画像作成に寄与する。

【0022】

さまざまな実施形態で、図３Ａに例示された横断面を作成する方法が次のように進行する。

【0023】

１．さまざまな実施形態で、ＯＬＥＤ表示素子を駆動するためのバックプレーン集積回路（２２６で指示される）を製造するために典型的なＣＭＯＳ加工が使用される。これは、６つの金属加工（アノード金属を含まない）で構成され得る。

【0024】

２．この加工されたウエハの上に、アノード金属加工は行われる。ＳｉＯ_２などの厚い誘電体層２０２が最上部の金属層の上方に堆積され、化学機械研磨（ＣＭＰ）ステップによって平坦化される。ビアホール２０６が誘電体層２０２にエッチングされ、タングステンなどの金属で充填される。

【0025】

３．個々のアノードが、金属堆積及びエッチングによって副画素ごとに製造される。１つ又は複数の実施形態で、ディスプレイが赤、青、緑、（ＲＧＢ）色マップに基づいており、画素が個々の副画素を用いて実装されているとき、各副画素は、所与の画素への特定の色、すなわち、赤、青、又は緑の寄与のために使用される。したがって、アノード金属層２１０は、ＴｉＮ／Ａｌ／ＴｉＮ／Ｔｉ又はＴｉＮ／Ａｌ／Ｔｉで構成されるスタックであり得、２０２で指示されるＳｉＯ_２の上に堆積される（例えば、図２Ａ他を参照）。アノード金属層は、個々の副画素アノード３０２、３０４、３０６などを作り出すためにフォトリソグラフィ及びドライエッチングによって副画素間でエッチングされる。

【0026】

４．ＳｉＯ２で構成される誘電体層が表面全体の上に堆積される。誘電体層の厚さは、１００ｎｍ～５００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ～３００ｎｍに及ぶ。

【0027】

５．さまざまな実施形態で、アノードの上方に開口部を画定するためにフォトプロセスが使用され、それから、誘電体を除去してアノード金属を露出させるためにエッチングが行われる。エッチングは、ドライエッチング、ウェットエッチング又はドライエッチングとウェットエッチングの組み合わせによってなされ得る。加工は、副画素アノード３０２と３０４との間に配置された誘電体バリア３０８ｂ及び副画素アノード３０４と３０６との間の誘電体バリア３０８ｃなどをもたらす。類似の構造が画素の行全体に対して繰り返され、図３Ａ／３Ｂはその一部分を例示するにすぎない。同じく、類似の構造が、ＯＬＥＤ画素を使用してｍ行×ｎ列のディスプレイを作成する複数行の画素に対して繰り返される。各画素が必要とされる色を作り出すために固有の３つの副画素を利用することに留意されたい。

【0028】

実施形態のこの説明で使用されるとき、２つの発光ＯＬＥＤスタック３１０及び３１４は、３１０と３１４との間に配設されたＣＧＬ層３１２とともに使用される。本明細書で教示される実施形態は、既存のＯＬＥＤスタック及びＣＧＬ層で容易に使用される。例示のためにだけ使用され、それによって暗示される限定がない、ＯＬＥＤスタックの非限定的な実施例は、正孔注入層、正孔輸送層、ホストドーパントを有する発光層、電子輸送層を含む層で作られたスタックである。ＯＬＥＤスタック３１０は、主に赤などの１つの色又は赤及び緑などの２つの色で発光することができる。ＯＬＥＤスタック３１４は、主に青などの別の色又は緑及び青などの２つの色で発光することができる。２つのＯＬＥＤスタック３１０及び３１４からの全体的な発光は、白色に似た広域スペクトルで発光する。例示のためにだけ使用され、それによって暗示される限定がない、ＣＧＬ層の非限定的な実施例は、Ｌｉ：トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｑ３）／ＦｅＣｌ３：４，４’－Ｎ，Ｎ’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）、及び４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）：Ｒｂ２ＣＯ３／ＮＰＢ：ＲｅＯ３などの、ｎ型ドープされた有機材料及びｐ型ドープされた有機材料で作られたＣＧＬである。

【0029】

さまざまな実施形態で、３つ以上のＯＬＥＤスタックが使用され、例えば、トリプル発光ＯＬＥＤスタックが２つのＣＧＬ層を介して直列に接続される。この場合、各ＯＬＥＤスタックは、主に赤、緑、及び青などの１つの波長で発光することができる。代替として、１つのＯＬＥＤスタックが、主に赤及び緑などの２つの波長で発光することができ、２つのスタックが、主に青の波長で発光することができる。

【0030】

さまざまな実施形態で、ＯＬＥＤディスプレイの場合、カソード３１６への接点は、ディスプレイの外周囲に配置されたカソードリング接点から作られる（図示されない）。発光中に、電子はカソード層を介して画素エリアに輸送される。誘電体バリアから生じるデバイス構造の起伏が大きいため、銀（Ａｇ）又は銀／マグネシウム（Ａｇ／Ｍｇ）で作られた薄い金属カソード層は、高い誘電体バリア３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄなどを越えて連続的でないことがある。他方、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明な導電性材料で作られた、より厚いカソードは、連続的な層を形成し得るが、そのコンダクタンスは十分に高くないことがあり、それにより、ディスプレイのサイズが対角線で０．５インチよりも大きい場合、ディスプレイの中央部で大幅な電圧降下が引き起こされることがある。ディスプレイの中央部で実効電圧が低くなると、そのエリアのディスプレイの輝度が下がることになり、ディスプレイエリア全体にわたる均一性は悪化することになる。金属（Ａｇ又はＡｇ／Ｍｇ）の薄層と透明な酸化物層（ＩＴＯ又はＩｎＺｎＯ）のより厚い層の組み合わせで構成されるカソード３１６が、問題を克服するために使用され得る。さまざまな実施形態で、ＯＬＥＤ層は水に対して非常に損傷を受けやすいので、水分浸透からＯＬＥＤ層を保護するために層３１７が必要とされる。層３１７は、原子層堆積又は化学蒸着によって堆積された窒化ケイ素又は酸化ジルコニウムなどの誘電体層を含み得、追加の有機層を同様に含み得る。３１７の上に、色フィルタ３３０、３３４、及び３３８が製造される。上述のように、ＯＬＥＤスタック３１０及び３１４は白色光を発する。

【0031】

色フィルタ３３０、３３４、及び３３８がそれに応じて白色光をフィルタ処理し、それらの特定の色の光を発する。１つ又は複数の実施形態で単に例示のために提供される、非限定的な実施例で、典型的な色フィルタは、感光性着色材料のフォトパターニングを使用することによって作られる。材料は、一般に、特別な色の色素（赤、緑、青など）が混ざり込んだネガティブ・トーン・フォトレジストである。加えて、色素のない透明材料が、接着改善のための下層材料及び／又は色フィルタ層の保護のための上層材料として同様に使用される。色フィルタの加工は、以下のステップを含み得る。
１．透明感光材料をスピンオンし、プリベークし、ＵＶ光で露光して材料を安定した層に変換し、ポストベークを行う。典型的なポストベーク温度は１００℃である。
２．青の色素を含む感光材料をスピンオンし、プリベークし、青の副画素パターン用のフォトマスクを使用して材料を露光し、溶剤で現像して未露光材料を除去し、ポストＵＶキュアリング及びポストベークする。
３．青の色素を含む感光材料をスピンオンし、プリベークし、緑の副画素パターン用のフォトマスクを使用して材料を露光し、溶剤で現像して未露光材料を除去し、ポストＵＶキュアリング及びポストベークする。
４．青の色素を含む感光材料をスピンオンし、プリベークし、赤の副画素パターン用のフォトマスクを使用して材料を露光し、溶剤で現像して未露光材料を除去し、ポストＵＶキュアリング及びポストベークする。
５．透明感光材料をスピンオンし、プリベークし、ＵＶ光で露光して材料を安定した層に変換し、ポストベークする。

【0032】

図４Ａは、本発明の実施形態による、別の誘電体バリアを横断面で全体として４００で例示する。図４Ｂは、図４Ａの一部の詳細図を４５０で例示する。図４Ａ及び図４Ｂをともに参照すると、２スタックＯＬＥＤデバイスの横方向電流フローを低減又は防止するために副画素間に「バリア」を構築する方法から生じる、結果として得られるＯＬＥＤデバイスの横断面が例示されている。２スタックＯＬＥＤデバイスは、第１の白色発光ＯＬＥＤスタック４１０、電荷発生層４１２、及び第２の白色発光ＯＬＥＤスタック４１４で作られている。図４Ａ／図４Ｂに示されるように、誘電体「バリア」が各副画素のアノード間に形成される。かかる構造は、誘電体層堆積と、その後に続くアノード金属を露出させるためのマスクされたエッチングによって形成される。４５２でｈ_ＤＢによって表される誘電体の厚さは、４５４でｈ_Ｓによって表される下側ＯＬＥＤスタック４１０の厚さよりも大きくなるように選択される。したがって、ｈ_ＤＢはｈ_Ｓよりも大きい。下側ＯＬＥＤスタック４１０の上に配置されているＣＧＬ４１２は、「バリア」４０８ａ／４０９ａ、４０８ｂ／４０９ｂ、４０８ｃ／４０９ｃ、４０８ｄ／４０９ｄなどの上で著しく「非平面」になることになる。結果として、ＣＧＬ４１２は、アノード３０２の上のＣＧＬの厚さ４５６に対して、「バリア」４０８ｂ／４０９ｂの上の４５８／４６０で指示されるように、厚さが大きく減少し、これらの領域で不連続になる可能性がある。ＣＧＬ４１２のこれらの変化は、コンダクタンスの低減及び隣接する副画素への横方向電流フローの低減につながる。コンダクタンスの低減及び横方向電流フローの低減は、ＯＬＥＤ構造の４３２、４３６、及び４４０によって指示される副画素間のクロストークを低減及び／又は解消し、それによって、画像の明瞭さを改善し、適切な色域を維持する。それらの両方が、ＯＬＥＤディスプレイ上の高品質画像作成に寄与する。

【0033】

図４Ａは、本発明の実施形態による、別の誘電体バリアを横断面で全体として４００で例示する。図４Ｂは、図４Ａの一部の詳細図を４５０で例示する。図４Ａ及び図４Ｂをともに参照すると、２スタックＯＬＥＤデバイスの横方向電流フローを低減又は防止するために副画素間に「バリア」を構築する方法から生じる、結果として得られるＯＬＥＤデバイスの横断面が例示されている。２スタックＯＬＥＤデバイスは、第１の白色発光ＯＬＥＤスタック４１０、電荷発生層４１２、及び第２の白色発光ＯＬＥＤスタック４１４で作られている。図４Ａ／図４Ｂに示されるように、誘電体「バリア」が各副画素のアノード間に形成される。かかる構造は、誘電体層堆積と、その後に続くアノード金属を露出させるためのマスクされたエッチングによって形成される。４５２でｈ_ＤＢによって表される誘電体の厚さは、４５４でｈ_Ｓによって表される下側ＯＬＥＤスタック４１０の厚さよりも大きくなるように選択される。したがって、ｈ_ＤＢはｈ_Ｓよりも大きい。下側ＯＬＥＤスタック３１０の上に配置されているＣＧＬ４１２は、「バリア」４０８ａ／４０９ａ、４０８ｂ／４０９ｂ、４０８ｃ／４０９ｃ、４０８ｄ／４０９ｄなどの上で著しく「非平面」になることになる。結果として、ＣＧＬ４１２は、アノード３０２の上のＣＧＬの厚さ４５６に対して、「バリア」４０８ｂ／４０９ｂの上の４５８／４６０で指示されるように、厚さが大きく減少し、これらの領域で不連続になる可能性がある。ＣＧＬ４１２のこれらの変化は、コンダクタンスの低減及び隣接する副画素への横方向電流フローの低減につながる。コンダクタンスの低減及び横方向電流フローの低減は、ＯＬＥＤ構造の４３２、４３６、及び４４０によって指示される副画素間のクロストークを低減及び／又は解消し、それによって、画像の明瞭さを改善し、適切な色域を維持する。それらの両方が、ＯＬＥＤディスプレイ上の高品質画像作成に寄与する。

【0034】

さまざまな実施形態で、図４Ａ～図４Ｂに例示された横断面を作成する方法が次のように進行する。

【0035】

１．図４Ａ～図４Ｂのバリアが最上部でより広く、「キノコ」形状に類似しているという点で、図４Ａ～図４Ｂのバリアの形状は、図３Ａ～図３Ｂのバリアの形状と異なることに留意されたい。図４Ｂに４５０で例示されるように、上部バリア４０９ｂの幅Ｗ_ｄｂ２がバリアの下部４０８ｂの幅Ｗ_ｄｂ１よりも広い。それゆえ、Ｗ_ｄｂ２はＷ_ｄｂ１よりも大きい。

【0036】

２．バリア用の誘電体層は、ＳｉＯ２とその後に続く最上部のＳｉＮを堆積させることによって形成される。ＳｉＯ２の厚さは１００～５００ｎｍに及び、ＳｉＮの厚さは１０～１００ｎｍに及ぶ。

【0037】

３．通常ドライエッチングによって、ＳｉＯ２／ＳｉＮ誘電体層がエッチングされた後、後続のウェットエッチングが、緩衝フッ化水素（ＢＨＦ）又は希釈ＨＦなどの酸化物エッチング化学薬品を使用して行われて、ＳｉＮ最上層が大部分エッチングされないままでありながら酸化物を「アンダーカット」し、それによって、上部領域がより広く、下部領域がより狭い形状を作り出す。

【0038】

４．この「キノコ」形状のバリア、すなわち、４０８ａ／４０９ａ、４０８ｂ／４０９ｂ、４０８ｃ／４０９ｃ、４０８ｄ／４０９ｄなどは、誘電体バリアの上のＣＧＬ４５８／４６０の厚さを減少させ、それによって、領域４５８、４６０など、隣接する副画素アノード間に製造された誘電体バリアの上をＣＧＬが横断するところでＣＧＬを不連続にするのに非常に効果的である。

【0039】

さまざまな実施形態で、ＯＬＥＤディスプレイの場合、カソード４１６への接点は、ディスプレイの外周囲に配置されたカソードリング接点から作られる（図示されない）。発光中に、電子はカソード層を介して画素エリアに輸送されるべきである。誘電体バリアから生じるデバイス構造の起伏が大きいため、銀（Ａｇ）又は銀／マグネシウム（Ａｇ／Ｍｇ）で作られた薄い金属カソード層は、高いバリア、例えば、４０８ａ／４０９ａ、４０８ｂ／４０９ｂ、４０８ｃ／４０９ｃ、４０８ｄ／４０９ｄなどを越えて連続的でないことがある。他方、ＩＴＯなどの透明な導電性材料で作られた、より厚いカソードは、連続的な層を形成し得るが、そのコンダクタンスは十分に高くないことがあり、それにより、ディスプレイのサイズが対角線で０．５インチよりも大きい場合、ディスプレイの中央部で大幅な電圧降下が引き起こされることがある。ディスプレイの中央部で実効電圧が低くなると、そのエリアのディスプレイの輝度が下がることになり、ディスプレイエリア全体にわたる均一性は悪化することになる。金属（Ａｇ又はＡｇ／Ｍｇ）の薄層と透明な酸化物層（ＩＴＯ又はＩｎＺｎＯ）のより厚い層の組み合わせで構成されるカソードが、問題を克服するために使用され得る。

【0040】

カソード４１６より上の層は、図３Ａ及び図３Ｂに関連して上で説明した順序及び方法に従う。例えば、さまざまな実施形態で、不活性化層４１７及び色フィルタ４３０、４３４、及び４３８がカソード４１６の上に製造される。上述のように、第１及び第２のＯＬＥＤスタック４１０及び４１４は白色発光構造である。色フィルタ４３０、４３４、及び４３８がそれに応じて白色光をフィルタ処理し、それらの特定の色の光を発する。典型的な色フィルタが、図３Ａ及び図３Ｂに関連して上述したように４３０、４３４、４３８で製造される。赤、緑、青（ＲＧＢ）色マップで作成されたディスプレイの場合、１つの実施形態で、色フィルタ４３０は、ＯＬＥＤが発した白色光をフィルタ処理して可視青色光の出力を提供し、色フィルタ４３４は、ＯＬＥＤが発した白色をフィルタ処理して可視赤色光の出力を提供し、色フィルタ４３８は、ＯＬＥＤが発した白色光をフィルタ処理して緑色光の出力を提供する。各有色副画素４３２、４３６、及び４４０は、それらがその一部である所与の表示画素へのそれぞれの有色光の寄与を提供する。動作中、ユーザは表示画素の出力を観察し、表示画素の全体的な色を知覚する。誘電体バリアは、ＯＬＥＤ表示画素の副画素からの正確なＲ、Ｇ、及びＢの寄与を最初に提供することによって、表示画素レベルで正確な色生成を提供する。動作中、任意の表示素子の３つの副画素のうちの所望の副画素に電流が流れるとき、電荷発生層（ＣＧＬ）を通した隣接する副画素への横方向電流フローが妨げられ、その結果、所望の副画素による光の発生がもたらされ、所望の副画素に隣接する副画素での不必要な光の発生が低減される。説明された構造は、ＯＬＥＤディスプレイによる所望の色の正確な再現をもたらす。

【0041】

図５は、本発明の実施形態による、微細構造製造を通してＯＬＥＤディスプレイ上に表現される画像を改善するプロセスを全体として５００で例示する。図５を参照すると、ブロック５０２においてプロセスが始まる。ブロック５０４において、ＯＬＥＤ副画素が製造される。ＯＬＥＤディスプレイ用の副画素の製造が、図２Ａ～図４Ｂなどであるがこれらに限定されない、さまざまな図に関連して本明細書に説明される。さまざまな実施形態で、ＯＬＥＤ副画素は、シリコン加工技術を使用して製造される。ブロック５０６において、誘電体バリアが副画素間に作成される。さまざまな実施形態で、副画素間の誘電体バリアの作成が、図３Ａ～図４Ｂなどであるがこれらに限定されない、さまざまな図に関連して本明細書に説明される。プロセスは、ブロック５０８において終了する。

【0042】

ＯＬＥＤスタックから発せられ、色フィルタから出力される光は、通常、プラス又はマイナス５０度よりも大きい、広い出力角度を有する。光出力を増加させ、より狭い角度に「コリメート」することができるように、各色フィルタの上方に屈折マイクロレンズ素子が微細加工によって追加される。光コリメーションの効率は、色フィルタ（ＣＦ）とマイクロレンズ界面との間の光結合効率、及びマイクロレンズの形状に依存する。

【0043】

図６は、本発明の実施形態による、ＯＬＥＤディスプレイにおける副画素のためのマイクロレンズ製造を全体として６００で横断面で例示する。図６を参照すると、さまざまな実施形態で、マイクロレンズ製造は、熱流法又はエッチバック法で遂行することができる。熱流法で、レンズ基材は、フォトレジスト機能を有する。レンズ材料は、感光性にするために光開始剤を用いたアクリル樹脂を含む。６０４で指示されるように、レンズ基材を鋭い側壁を有する形状にパターン形成した後、それは、高温でのポストキュアリングでレンズ形状に変形される。ポストキュアリング温度は、１２０℃未満、好ましくは１００℃未満であることが望ましい。ポストキュアされたレンズ形状の一例が単に例示のために６０６で定性的に例示される。レンズ基材は、上述の色フィルタプロセスと同様に、フォトリソグラフィ及び現像によって表面６０２の上に製造される。

【0044】

代替として、エッチバック法を使用して、色フィルタの上方にレンズを製造することができる。さまざまな実施形態で、エッチバック法では、レンズ基材はフォトレジスト機能を有さないため、より高い屈折率の材料をレンズに利用することができる。製造プロセスは、次のように進行する。

【0045】

１．レンズ材料が、色フィルタの上方のＯＬＥＤ微細構造６０２の表面に最初にコーティングされる。

【0046】

２．フォトレジスト材料が、レンズ材料上にコーティングされ、露光及び現像を通して正方形パターンに形成される。パターンを丸くするために熱流プロセスが使用される。

【0047】

その後、フォトレジストの下のレンズ材料は、ドライエッチング技術を使用してエッチングされる。フォトレジスト及びレンズ材料のエッチング速度を意図的に調節することによって、マイクロレンズにレンズ形状６０６が形成される。

【0048】

上記の技法の説明に従って、マイクロレンズの配列が、ｍ行及びｎ列を有するマイクロディスプレイ用に製造される。そのようなディスプレイは、一般に、６０８で表される画素_１，１から６１０で表される画素_ｍ，ｎで例示される。さまざまな実施形態で、ＯＬＥＤディスプレイは、一般的な数のｍ行及びｎ列で作られている。ｍ及びｎは同じ値を有してもよく、又は異なる値を有してもよいことに留意されたい。したがって、ディスプレイは、２５６０未満、２５６０に等しい、又は２５６０よりも大きい、ｍ及び又はｎの値で作ることができる。

【0049】

図７は、本発明の実施形態による、単一スタックＯＬＥＤディスプレイにおける副画素のためのマイクロレンズ製造を全体として７００で横断面で例示する。図７を参照すると、マイクロレンズ７０２、７０４、７０６などが、ＯＬＥＤディスプレイで色フィルタ３３０、３３４、３３８などの上に製造されている。前と同じように、実施形態のこの説明で、３つの副画素を持つ１つの画素が、例示を明瞭にするために使用される。ＯＬＥＤデバイスには、副画素アノード３０２、３０４、３０６などの上に製造された白色発光ＯＬＥＤ単一スタック３１０が含まれている。共通のカソードが３１６で指示される。

【0050】

ＯＬＥＤディスプレイからの最大光出力を達成するために、真空キャビティ又は不活性ガスを充填されたキャビティがマイクロレンズ７０２、７０４、７０６などの上方で使用される。そのようなキャビティは７０８で指示される。さまざまな実施形態で、キャビティ７０８に不活性ガスを充填することができ、又は真空を作成することができる。代替として、マイクロレンズは、より高い屈折率（約１．６以上）を持つ材料を使用して製造することができ、より低い屈折率（約１．５以下）を持つ樹脂が、マイクロレンズとカバー７１０との間のギャップに充填するために使用される。カバー７１０は、ガラスなどであるがこれに限定されない、透明材料から作られている。動作中、副画素７１２、７１４、７１６などから発せられる光は、ＯＬＥＤディスプレイ輝度を高めるために、色フィルタより上の構造（さまざまな実施形態におけるマイクロレンズとギャップ充填材料のさまざまな組み合わせ）によってコリメートされる。

【0051】

図８は、本発明の実施形態による、ＯＬＥＤディスプレイからの光コリメーションを改善するプロセスを全体として８００で例示する。図８を参照すると、ブロック８０２においてプロセスが始まる。ブロック８０４においてＯＬＥＤデバイスが作成される。さまざまな実施形態で、ＯＬＥＤデバイスは、単一スタック白色発光ＯＬＥＤ、又はタンデムスタックの白色発光ＯＬＥＤ層を使用して製造することができる。マイクロレンズ製造は、誘電体バリア（図３Ａ～図４Ｂ）を含むＯＬＥＤ微細構造、及び誘電体バリアを含まないＯＬＥＤ微細構造のいずれにも適用され得ることに留意されたい。ブロック８０６において、マイクロレンズの配列は、ブロック８０４において製造されたＯＬＥＤデバイスの上に作成される。ＯＬＥＤデバイスが「オン」状態のとき、ＯＬＥＤディスプレイの光出力のコリメーションは、ユーザに対するディスプレイの輝度を高める。プロセスは、ブロック８１０において停止する。

【0052】

図９は、本発明の実施形態による、ＯＬＥＤディスプレイにおいて副画素用のマイクロレンズを図３Ａ及び図３Ｂで説明される誘電体バリアと組み合わせることを全体として９００で横断面で例示する。図９を参照すると、上述のマイクロレンズ製造は、図３Ａ及び図３Ｂで説明されたＯＬＥＤ微細構造と組み合わされている。結果として得られるＯＬＥＤ構造は、誘電体バリアの適用を通した色純度の向上と、出力光のコリメーションの向上を通したディスプレイ強度の向上の利益を兼ね備える。それによって、明瞭で、色が純粋で、明るい画像を作り出すＯＬＥＤディスプレイを提供する。

【0053】

図１１は、本発明の実施形態による、ＯＬＥＤディスプレイからの画像品質及び輝度を改善するプロセスを全体として１１００で例示する。図１１を参照すると、ブロック１１０２においてプロセスが始まる。ブロック１１０４において、ＯＬＥＤ副画素が製造される。ＯＬＥＤディスプレイ用の副画素の製造が、図２Ａ～図４Ｂなどであるがこれらに限定されない、さまざまな図に関連して本明細書に説明される。さまざまな実施形態で、ＯＬＥＤ副画素は、シリコン加工技術を使用して製造される。ブロック１１０６において、誘電体バリアが副画素間に作成される。さまざまな実施形態で、副画素間の誘電体バリアの作成が、図３Ａ～図４Ｂなどであるがこれらに限定されない、さまざまな図に関連して本明細書に説明される。ＯＬＥＤ層堆積、カソード層形成、不活性化、及び色フィルタステップを含むＯＬＥＤ加工ステップが行われる。

【0054】

図１１は、本発明の実施形態による、ＯＬＥＤディスプレイからの画像品質及び輝度を改善するプロセスを全体として１１００で例示する。図１１を参照すると、ブロック１１０２においてプロセスが始まる。ブロック１１０４において、ＯＬＥＤ副画素が製造される。ＯＬＥＤディスプレイ用の副画素の製造が、図２Ａ～図４Ｂなどであるがこれらに限定されない、さまざまな図に関連して本明細書に説明される。さまざまな実施形態で、ＯＬＥＤ副画素は、シリコン加工技術を使用して製造される。ブロック１１０６において、誘電体バリアが副画素間に作成される。さまざまな実施形態で、副画素間の誘電体バリアの作成が、図３Ａ～図４Ｂなどであるがこれらに限定されない、さまざまな図に関連して本明細書に説明される。ブロック１１０７において、ＯＬＥＤ層堆積、カソード層形成、不活性化、及び色フィルタステップを含むＯＬＥＤ加工ステップが行われる。

【0055】

ブロック１１０８において、マイクロレンズの配列が、ブロック１１０４及び１１０６において加工の対象であったＯＬＥＤデバイスの上に作成される。プロセスは、ブロック１１１０において終了する。ＯＬＥＤデバイスが「オン」状態のとき、ＯＬＥＤディスプレイからの光出力のコリメーションは向上し、それによってユーザに対するディスプレイの輝度を改善する。図１１のプロセスは、明瞭で、色が純粋で、明るい画像を作り出すＯＬＥＤディスプレイを提供する。

【0056】

さまざまな実施形態で、前の図で説明されたＯＬＥＤシステムと同様、ＯＬＥＤシステムの構成要素は集積回路が含まれている集積回路パッケージを含み得る、集積回路デバイスに実装される。いくつかの実施形態で、システムと同様、システムの構成要素は、単一集積回路ダイに実装される。他の実施形態で、システムと同様、システムの構成要素は、集積回路が含まれているマルチチップパッケージを含み得る集積回路デバイスの２つ以上の集積回路ダイに実装される。

【0057】

本発明の実施形態を議論し理解する目的で、技術及び手法を説明するために当技術分野の有識者によってさまざまな用語が使用されることを理解すべきである。さらにまた、説明では、解説の目的で、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために多数の具体的詳細が明記される。しかしながら、本発明の実施形態がこれらの具体的詳細なしで実践され得ることは、当業者には明らかであろう。場合によっては、本発明の実施形態を曖昧にすることを回避するために、周知の構造及びデバイスは、詳細ではなくブロック図形式で示される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実践することを可能にするのに十分詳細に説明されており、他の実施形態が利用され得ること、及び本発明の実施形態の範囲から逸脱することなく、論理的、機械的、電気的、及び他の変更がなされ得ることを理解すべきである。

【0058】

したがって、本発明の実施形態を使用して、高輝度ＯＬＥＤディスプレイを提供することができる。本発明の実施形態は、画像鮮明度を改善するため、及び色域を維持するために同様に使用される。本発明の実施形態が使用されるＯＬＥＤシステムのいくつかの非限定的な実施例は、携帯電話、大画面ディスプレイ、ニアツーアイ（ＮＴＥ）ディスプレイでの使用又はヘッドセット・コンピューティング・デバイスであるがこれらに限定されない。本発明の他の実施形態は、仮想現実感（ＶＲ）、拡張現実感（ＡＲ）、複合現実感（ＭＲ）などのウェアラブル製品、リストバンド、腕時計、眼鏡、ゴーグル、バイザ、ヘッドバンド、ヘルメットなど、又は同種のものなどであるがこれらに限定されない、一般的な構成のウェアラブル又はヘッド・ウェアラブル・デバイスに容易に実装される。実施形態のこの説明で使用されるとき、ウェアラブルは、ヘッドウェアラブル、リストウェアラブル、ネックウェアラブル、ひいてはユーザに装着することができる任意の形態のウェアラブルを包含する。

【0059】

本発明をいくつかの実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、本発明は、説明された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内で修正及び変更とともに実践され得ることを認識するであろう。したがって、説明は、限定的である代わりに例示的であると見なされるべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】