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特表2024-525335高開口ディスプレイ用の多色ＯＬＥＤアレイ

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-12

(54)【発明の名称】高開口ディスプレイ用の多色ＯＬＥＤアレイ

(51)【国際特許分類】

H10K 50/852 20230101AFI20240705BHJP

H10K 50/856 20230101ALI20240705BHJP

H10K 50/88 20230101ALI20240705BHJP

H10K 50/81 20230101ALI20240705BHJP

H10K 50/82 20230101ALI20240705BHJP

H10K 59/122 20230101ALI20240705BHJP

H10K 59/12 20230101ALI20240705BHJP

H10K 59/35 20230101ALI20240705BHJP

H10K 71/16 20230101ALI20240705BHJP

H10K 71/12 20230101ALI20240705BHJP

H10K 71/13 20230101ALI20240705BHJP

【ＦＩ】

H10K50/852

H10K50/856

H10K50/88

H10K50/81

H10K50/82

H10K59/122

H10K59/12

H10K59/35

H10K71/16

H10K71/12

H10K71/16 164

H10K71/13

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023577251

(86)(22)【出願日】2022-06-21

(85)【翻訳文提出日】2024-02-05

(86)【国際出願番号】 CA2022050993

(87)【国際公開番号】W WO2023283720

(87)【国際公開日】2023-01-19

(31)【優先権主張番号】17/378,300

(32)【優先日】2021-07-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521093576

【氏名又は名称】アヴァロンホログラフィックスインク．

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花顕治

(74)【代理人】

【識別番号】100176337

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本弘樹

(72)【発明者】

【氏名】チェンジャチー

(72)【発明者】

【氏名】ペッカムジョーダン

【テーマコード（参考）】

3K107

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC09

3K107CC36

3K107CC45

3K107DD10

3K107DD21

3K107DD26

3K107DD38

3K107DD39

3K107DD89

3K107DD95

3K107DD96

3K107EE03

3K107EE21

3K107EE32

3K107EE33

3K107FF06

3K107GG02

3K107GG03

3K107GG04

3K107GG05

3K107GG06

3K107GG08

3K107GG28

(57)【要約】

ライトフィールドディスプレイに適した高い開口率を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）アレイのためのマイクロキャビティピクセル設計及び製造方法。これは、中間電極及び光学充填材層を横方向に重ね合わせ、横方向の間隔を減らすことによって達成される。設計内のＯＬＥＤ層は、均一な白色ＯＬＥＤ積層体を有し、各層をＯＬＥＤアレイの全体にわたって堆積させることができるようにし、製造を簡略化する。各サブピクセルの光学マイクロキャビティにおける光路長は、光学充填材層の厚さによって最適化され、白色ＯＬＥＤ積層体を均一にすることができ、製造の複雑さを低減する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）と、
第１の色のマイクロキャビティを画定する前記ＤＢＲ上の第１の色の電極であって、第１のビアを介して前記基板に接続される、第１の色の電極と、
前記第１の色の電極に隣接する前記ＤＢＲ上の第１の光学充填材層と、
前記第１の光学充填材層上にあって、前記第１の色の電極と重なり領域で部分的に重なり合う第２の光学充填材層と、
第２の色のマイクロキャビティを画定する前記第２の光学充填材層上の第２の色の電極であって、第２のビアを介して前記基板に接続される、第２の色の電極と、
前記第１の色の電極上及び前記第２の色の電極上の白色有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）積層体と、
前記白色ＯＬＥＤ積層体上の上部電極と、
を備える有機発光ダイオードデバイス。

【請求項2】

前記第２の色の電極が前記第１の色の電極と部分的に重なり合う、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記第１の色のマイクロキャビティは、前記第１の色の電極を通じた前記ＤＢＲと前記上部電極との間の第１の色の光路長を有し、前記第２の色のマイクロキャビティは、前記第２の色の電極を通じた前記ＤＢＲと前記上部電極との間の第２の色の光路長を有する、請求項１又は２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記第１の色の光路長及び前記第２の色の光路長は、所望の第１の色及び第２の色のピクセルをそれぞれ与えるように調整される、請求項１～３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項5】

前記第１の光学充填材層及び前記第２の光学充填材層が透明ポリマーを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項6】

前記第１の光学充填材層及び前記第２の光学充填材層が透明無機誘電体を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項7】

前記第１の色の電極を前記第２の色の電極から絶縁するピクセル画定層を更に備える、請求項１～６のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項8】

前記ピクセル画定層が、無機絶縁誘電体及び有機材料のうちの１つ以上を含む、請求項７に記載のデバイス。

【請求項9】

前記基板が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板である、請求項１～８のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項10】

前記上部電極の上に第２のＤＢＲを更に備える、請求項１～９のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項11】

前記上部電極がカソードであり、下部電極がアノードである、請求項１～１０のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項12】

前記上部電極がアノードであり、下部電極がカソードである、請求項１～１０のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項13】

前記第２の色の電極上に及び前記白色ＯＬＥＤ積層体の下方に、
第３の色のマイクロキャビティを画定する前記第１の光学充填材層上の第３の光学充填材層と、
前記第３の光学充填材層上にあって、前記第２の色の電極と部分的に重なり合う第４の光学充填材層と、
前記第４の光学充填材層上にあって、前記第２の色の電極と部分的に重なり合うとともに、第３のビアを介して前記基板に接続される第３の色の電極と、
を更に備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項14】

多色マイクロキャビティ有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）アレイを製造するための方法において、
基板上に分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を堆積させることと、
第１の色のマイクロキャビティを画定する第１の色の電極を前記ＤＢＲ上に堆積させることであって、前記第１の色の電極が第１のビアを介して前記基板に接続される、堆積させることと、
前記第１の色の電極に隣接する第１の光学充填材層を前記ＤＢＲ上に堆積させることと、
重なり領域で前記第１の色の電極と部分的に重なり合う第２の光学充填材層を前記第１の光学充填材層上に堆積させることと、
第２の色のマイクロキャビティを画定する第２の色の電極を前記第２の光学充填材層上に堆積させることであって、前記第２の色の電極が第２のビアを介して前記基板に接続される、堆積させることと、
前記第１の色の電極上及び前記第２の色の電極上に白色有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）積層体を堆積させることと、
前記白色ＯＬＥＤ積層体上に上部電極を堆積させることと、
を含む方法。

【請求項15】

前記白色ＯＬＥＤ積層体が前記ＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積される、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記白色ＯＬＥＤ積層体は、熱蒸着、スピンキャスト、又はインクジェット印刷を使用して堆積される、請求項１４又は１５に記載の方法。

【請求項17】

前記上部電極が、熱蒸着又はスパッタリングを使用して堆積される、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

前記第１の色の電極を前記第２の色の電極から絶縁するピクセル画定層を堆積させることを更に含む、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

前記ピクセル画定層は、スパッタリング、スピンコーティング、熱蒸着、化学蒸着、原子層堆積、又はスピンキャストを使用して堆積される、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記上部電極上に第２のＤＢＲを堆積させることを更に含む、請求項１４～１９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項21】

前記第１の色の電極、前記第２の色の電極、及び前記上部電極は、スパッタリング、熱蒸着、又はスピンコーティングを使用して堆積される、請求項１４～２０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項22】

前記第１の光学充填材層及び前記第２の光学充填材層は、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、又は原子層堆積を使用して堆積される、請求項１４～２１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項23】

前記ＤＢＲは、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、又は原子層堆積を使用して堆積される、請求項１４～２２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項24】

前記白色ＯＬＥＤ積層体を堆積させる前に、
第３の色に関して選択される第３の光学充填材層を前記第１の光学充填材層上に堆積させることであって、前記第３の光学充填材層が前記第１の色の電極と重なり合う、堆積させることと、
前記第３の色に関して選択される第４の光学充填材層を前記第３の光学充填材層上に堆積させることであって、前記第４の光学充填材層が前記第２の色の電極と重なり合う、堆積させることと、
前記第４の光学充填材層上に一連の第３の色の電極を堆積させることと、
を更に含む、請求項１４～２３のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
この出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０２１年７月１６日に出願された米国特許出願第１７／３７８，３００号の優先権を主張する。

【0002】

本開示は、ライトフィールドディスプレイに適した、高開口率を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスのためのパターニング設計及び製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

ライトフィールドディスプレイは、複数の視野を与え、ユーザがそれぞれの眼で別々のビューを受けることができるようにする。このカテゴリにおける現在のディスプレイは、興味深い視聴体験を提供するが、魅力的なライトフィールドディスプレイは、非常に高いピクセル密度、ビュー間の非常に低い角度分離、及び大きな視野角を必要とする。ユーザは、隣接するビューからの独立した知覚可能なビューを維持しながら、ビューイングゾーン間の滑らかな移行を体験することが望ましい。これらのビューイングパラメータを達成する際の基本的な要件は、放射源の出力特性を制御することである。マイクロキャビティ内に結合された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、得られる光のスペクトル帯域幅及び出力角の制御を可能にする。

【0004】

光の出力特性を制御する１つの方法は、マイクロキャビティの使用によるものである。マイクロキャビティは、２つのミラー又は反射面の間に形成され、例えば、金属アノード、金属カソード、又は分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）であり得る非吸収材料の層状積層体であり得る。ミラーは、一般に入射光の物理的特性を維持しながら、ある波長範囲の光を反射する役割を果たす。マイクロキャビティの出力特性に影響を及ぼす２つの主な設計変数は、最上面及び最下面（すなわち、対向するミラー）の反射率並びに光路長Λである。そのようなＯＬＥＤ構造によって出力される光の波長は、マイクロキャビティの光路長に部分的に依存する。光路長は、マイクロキャビティを構成する層の厚さ及び／又は数を調整することによって操作することができる。

【0005】

ライトフィールドディスプレイに適したサイズのＯＬＥＤを製造する場合、各色の所望の光路長に必要な厚さを達成するために有機層を別々に堆積するときに課題が生じる。ライトフィールドディスプレイに適したＯＬＥＤを製造するための１つの課題は、利用可能な製造能力を使用して１０μｍ未満のピクセルで高い開口率を達成することである。ピクセルの開口率は、ディスプレイの総面積に対するピクセルの発光面積の比である。ディスプレイ上の各ピクセルの発光面積を最大化することにより、高い開口率を実現することができる。これにより、表示領域の隙間が小さくなり、ライトフィールドディスプレイの画質が向上する。ピクセルサイズが小さい高解像度ディスプレイを製造する場合に、高い開口率を達成することは特に困難である。

【0006】

Ｗｏｎｇらの米国特許出願公開第２０２１／００５７６７０号明細書は、発光ＯＬＥＤピクセルのアレイについて記載する。開示されたピクセルは、各アノード上に複数の透明又は実質的に透明な誘電体層を使用する。誘電体層の厚さは、そのピクセルの所望の色の光の放射を最適化するように設計される。白色ＯＬＥＤ層は、ＯＬＥＤアレイにおける単一の堆積ステップで形成され、各アノード間の横方向の間隔は、開口率の低下をもたらす。

【0007】

Ｐａｒｋらの米国特許第１０，７９０，４７３号明細書は、高い開口率を達成するように設計されたＯＬＥＤデバイスについて記載している。高開口率は、まず、サブピクセル領域の角でアノードの反射電極と透明電極とを接続することによって達成される。各サブピクセルは、マイクロキャビティ構造を有し、サブピクセル間のピクセル画定層を最小化する。サブピクセル間の間隔は、ディスプレイの発光面積が最大化されないため、ライトフィールドディスプレイには好ましくない。

【0008】

仮想現実（ＶＲ）ディスプレイ、拡張現実（ＡＲ）ディスプレイ、マイクロディスプレイ、及びライトフィールドディスプレイなどのニアアイディスプレイでは、高い開口率が好ましい。ライトフィールドディスプレイに適した高いディスプレイ解像度で高い開口率を達成するミクロンサイズのＯＬＥＤピクセルアレイ設計及び製造方法が依然として必要とされている。

【0009】

この背景情報は、本発明に関連する可能性があると出願人が考える既知の情報を作る目的で提供される。前述の情報のいずれかが本発明に対する先行技術を構成することを必ずしも意図しておらず、そのように解釈すべきでもない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０２１／００５７６７０号明細書

【特許文献2】米国特許第１０，７９０，４７３号明細書

【発明の概要】

【0011】

本開示の目的は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を備える光学マイクロキャビティピクセルデバイス、及びアレイ内でパターニングされるときに７０％を超える開口率を得るミクロンサイズのピクセルを達成するフォトリソグラフィパターニング方法とを提供することである。本開示の他の目的は、１，０００ｐｐｉ（ピクセル／インチ）を超える解像度を有するライトフィールドディスプレイを製造することができるＯＬＥＤアレイパターニングの方法を提供することである。光学マイクロキャビティピクセルアレイは、基板上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）と、半透明又は完全透明の電極及び一連の半透明又は完全透明の光学充填材層を備える２つ以上のサブピクセルとを備える。本開示の他の目的は、ＤＢＲ上に配置された半透明又は完全に透明な電極が横方向の重なりを有して横方向の間隔を減少させ、それによってライトフィールドディスプレイの開口率を増大させる、光学マイクロキャビティピクセル設計構造を提供することである。着色電極間の横方向間隔の制限、低減、又は排除は、第１及び第２の色、第２及び第３の色、第１及び第３の色、又はそれらの任意の組み合わせの重なり合う電極間に介挿される層状の一連の半透明又は完全透明の充填材層を使用して達成することができる。充填材層の厚さは、各ピクセルの光学キャビティを調整し、それによって光学マイクロキャビティピクセルデバイスによって生成される色を決定付けるように設計される。本開示の他の目的は、高開口ＯＬＥＤアレイの製造プロセスの複雑さを低減する方法を提供することである。

【0012】

一態様では、基板と、基板上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）と、第１の色のマイクロキャビティを画定するＤＢＲ上の第１の色の電極であって、第１のビアを介して基板に接続される、第１の色の電極と、第１の色の電極に隣接するＤＢＲ上の第１の光学充填材層と、第１の光学充填材層上にあって、第１の色の電極と重なり領域で部分的に重なり合う第２の光学充填材層と、第２の色のマイクロキャビティを画定する第２の光学充填材層上の第２の色の電極であって、第２のビアを介して基板に接続される、第２の色の電極と、第１の色の電極上及び第２の色の電極上の白色有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）積層体と、白色ＯＬＥＤ積層体上の上部電極と、を備える有機発光ダイオードデバイスが提供される。

【0013】

一実施形態では、第２の色の電極が第１の色の電極と部分的に重なり合う。

【0014】

他の実施形態において、第１の色のマイクロキャビティは、第１の色の電極を通じたＤＢＲと上部電極との間の第１の色の光路長を有し、第２の色のマイクロキャビティは、第２の色の電極を通じたＤＢＲと上部電極との間の第２の色の光路長を有する。

【0015】

他の実施形態において、第１の色の光路長及び第２の第１の色の光路長は、所望の第１の色及び第２の色のピクセルをそれぞれ与えるように調整される。

【0016】

他の実施形態では、第１の光学充填材層及び第２の光学充填材層が透明ポリマーを含む。

【0017】

他の実施形態では、第１の光学充填材層及び第２の光学充填材層が透明無機誘電体を含む。

【0018】

他の実施形態において、デバイスは、第１の色の電極を第２の色の電極から絶縁するピクセル画定層を更に備える。

【0019】

他の実施形態において、ピクセル画定層は、無機絶縁誘電体及び有機材料のうちの１つ以上を含む。

【0020】

他の実施形態では、基板が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板である。

【0021】

他の実施形態において、デバイスは、上部電極上に第２のＤＢＲを更に備える。

【0022】

他の実施形態では、上部電極がカソードであり、下部電極がアノードである。

【0023】

他の実施形態では、上部電極がアノードであり、下部電極がカソードである。

【0024】

他の実施形態において、デバイスは、第２の色の電極上に及び白色ＯＬＥＤ積層体の下方に、第３の色のマイクロキャビティを画定する第１の光学充填材層上の第３の光学充填材層と、第３の光学充填材層上にあって、第２の色の電極と部分的に重なり合う第４の光学充填材層と、第４の光学充填材層上にあって、第２の色の電極と部分的に重なり合うとともに、第３のビアを介して基板に接続される第３の色の電極と、を更に備える。

【0025】

他の態様では、多色マイクロキャビティ有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）アレイを製造するための方法が提供され、該方法は、基板上に分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を堆積させることと、第１の色のマイクロキャビティを画定する第１の色の電極をＤＢＲ上に堆積させることであって、第１の色の電極が第１のビアを介して基板に接続される、堆積させることと、第１の色の電極に隣接する第１の光学充填材層をＤＢＲ上に堆積させることと、重なり領域で第１の色の電極と部分的に重なり合う第２の光学充填材層を第１の光学充填材層上に堆積させることと、第２の色のマイクロキャビティを画定する第２の色の電極を第２の光学充填材層上に堆積させることであって、第２の色の電極が第２のビアを介して基板に接続される、堆積させることと、第１の色の電極上及び第２の色の電極上に白色有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）積層体を堆積させることと、白色ＯＬＥＤ積層体上に上部電極を堆積させることと、を含む。

【0026】

方法の一実施形態では、白色ＯＬＥＤ積層体がＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積される

【0027】

方法の他の実施形態において、白色ＯＬＥＤ積層体は、熱蒸着、スピンキャスト、又はインクジェット印刷を使用して堆積される。

【0028】

方法の他の実施形態において、上部電極は、熱蒸着又はスパッタリングを使用して堆積される。

【0029】

他の実施形態において、方法は、第１の色の電極を第２の色の電極から絶縁するピクセル画定層を堆積させることを更に含む。

【0030】

方法の他の実施形態において、ピクセル画定層は、スパッタリング、スピンコーティング、熱蒸着、化学蒸着、原子層堆積、又はスピンキャストを使用して堆積される。

【0031】

他の実施形態において、方法は、上部電極上に第２のＤＢＲを堆積させることを更に含む。

【0032】

方法の他の実施形態において、第１の色の電極、第２の色の電極、及び上部電極は、スパッタリング、熱蒸着、又はスピンコーティングを使用して堆積される。

【0033】

方法の他の実施形態において、第１の光学充填材層及び第２の光学充填材層は、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、又は原子層堆積を使用して堆積される。

【0034】

方法の他の実施形態において、ＤＢＲは、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、又は原子層堆積を使用して堆積される。

【0035】

他の実施形態において、方法は、白色ＯＬＥＤ積層体を堆積させる前に、第３の色に関して選択される第３の光学充填材層を第１の光学充填材層上に堆積させることであって、第３の光学充填材層が第１の色の電極と重なり合う、堆積させることと、第３の色に関して選択される第４の光学充填材層を第３の光学充填材層上に堆積させることであって、第４の光学充填材層が第２の色の電極と重なり合う、堆積させることと、第４の光学充填材層上に一連の第３の色の電極を堆積させることと、を更に含む。

【図面の簡単な説明】

【0036】

本発明のこれら及び他の特徴は、添付図面を参照する以下の詳細な説明においてより明らかになる。

【0037】

【図1A】本開示による２色光学マイクロキャビティ有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）アレイの断面図の一実施形態を示す。

【0038】

【図1B】図１Ａに記載される１色光学マイクロキャビティＯＬＥＤデバイスの拡大図を示す。

【0039】

【図1C】図１Ａに記載される２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤデバイスの拡大図を示す。

【0040】

【図2】ピクセル画定層（ＰＤＬ）を含む本開示による２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの別の実施形態を示す。

【0041】

【図3A】カソード上に堆積された更なるＤＢＲを含む本開示による２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの別の実施形態を示す。

【0042】

【図3B】図３Ａに記載される２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤデバイスの拡大図を示す。

【0043】

【図4】本開示による３色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの断面の一実施形態を示す。

【0044】

【図5】ＰＤＬを含む本開示による３色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの別の実施形態を示す。

【0045】

【図6】カソード上に堆積された更なるＤＢＲを含む本開示による３色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの別の実施形態を示す。

【0046】

【図7】本開示によるＴＦＴ基板から２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの発光までの光路の一実施形態を示す。

【0047】

【図8】本開示によるＴＦＴ基板から３色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの発光までの光路の一実施形態を示す。

【0048】

【図9】本開示による３色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイからの発光の一実施形態の上面図を示す。

【0049】

【図10A】ＤＢＲを堆積させるための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１を示す。

【0050】

【図10B】ＤＢＲを介して第１の色の電極用のビアを形成するための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ２を示す。

【0051】

【図10C】第１の色の電極を堆積させるための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ３を示す。

【0052】

【図10D】フォトレジストを堆積させるための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ４を示す。

【0053】

【図10E】実施形態をＵＶ光に部分的に曝露することによってエッチングによりフォトレジストを部分的に除去する、フォトリソグラフィステップのための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ５を示す。

【0054】

【図10F】第１の光学充填材層を堆積させるための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ６を示す。

【0055】

【図10G】残りのフォトレジストをリフトオフすることによってフォトレジスト上に堆積した第１の光学充填材層を除去する、フォトリソグラフィステップのための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ７を示す。

【0056】

【図10H】提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ７の上面図を示す。

【0057】

【図10I】第２の光学充填材層を堆積させるための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ８を示す。

【0058】

【図10J】ＤＢＲ、第１の光学充填材層、及び第２の光学充填材層を介して第２の色の電極用のビアを形成するための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ９を示す。

【0059】

【図10K】第２の色の電極を堆積させるための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１０を示す。

【0060】

【図10L】提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１０の上面図を示す。

【0061】

【図10M】白色ＯＬＥＤ積層体を堆積させるための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１１を示す。

【0062】

【図10N】上端反射面としてカソードを堆積させてＯＬＥＤアレイの光学マイクロキャビティを形成するための提案された２色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１２を示す。

【0063】

【図11A】ＤＢＲを堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１を示す。

【0064】

【図11B】ＤＢＲを介して第１の色の電極用のビアを形成するための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ２を示す。

【0065】

【図11C】第１の色の電極を堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ３を示す。

【0066】

【図11D】フォトレジストを堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ４を示す。

【0067】

【図11E】実施形態をＵＶ光に部分的に曝露することによってエッチングによりフォトレジストを部分的に除去する、フォトリソグラフィステップのための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ５を示す。

【0068】

【図11F】第１の光学充填材層を堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ６を示す。

【0069】

【図11G】残りのフォトレジストをリフトオフすることによってフォトレジスト上に堆積した第１の光学充填材層を除去する、フォトリソグラフィステップのための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ７を示す。

【0070】

【図11H】提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ７の上面図を示す。

【0071】

【図11I】第２の光学充填材層を堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ８を示す。

【0072】

【図11J】ＤＢＲ、第１の光学充填材層、及び第２の光学充填材層を介して第２の色の電極用のビアを形成するための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ９を示す。

【0073】

【図11K】第２の色の電極を堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１０を示す。

【0074】

【図11L】提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１０の上面図を示す。

【0075】

【図11M】フォトレジストを堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１１を示す。

【0076】

【図11N】実施形態をＵＶ光に部分的に曝露することによってエッチングによりフォトレジストを部分的に除去する、フォトリソグラフィステップのための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１２を示す。

【0077】

【図11O】第３の光学充填材層を堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１３を示す。

【0078】

【図11P】残りのフォトレジストをリフトオフすることによってフォトレジスト上に堆積した第３の光学充填材層を除去する、フォトリソグラフィステップのための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１４を示す。

【0079】

【図11Q】第４の光学充填材層を堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１５を示す。

【0080】

【図11R】ＤＢＲ、第１の光学充填材層、第３の光学充填材層、及び第４の光学充填材層を介して第３の色の電極用のビアを形成するための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１６を示す。

【0081】

【図11S】第３の色の電極を堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１７を示す。

【0082】

【図11T】提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１７の上面図を示す。

【0083】

【図11U】白色ＯＬＥＤ積層体を堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１８を示す。

【0084】

【図11V】ＯＬＥＤデバイスの光学マイクロキャビティを形成するために上端反射面としてカソードを堆積させるための提案された３色ＯＬＥＤアレイパターニングプロセスのステップ１９を示す。

【発明を実施するための形態】

【0085】

定義
他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。

【0086】

「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語と組み合わせて本明細書で使用される場合の「ａ」又は「ａｎ」という単語の使用は、「１つ」を意味し得るが、「１つ以上」、「少なくとも１つ」及び「１つ以上」の意味とも一致する。

【0087】

本明細書で使用される場合、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語及びそれらの文法的変形は、包括的又はオープンエンドであり、更なる列挙されていない要素及び／又は方法ステップを排除しない。「から本質的に成る」という用語は、組成物、デバイス、物品、システム、使用又は方法に関連して本明細書で使用される場合、更なる要素及び／又は方法ステップが存在し得るが、これらの追加は、列挙された組成物、デバイス、物品、システム、方法又は使用機能の様式に実質的に影響を及ぼさないことを示す。特定の要素及び／又はステップを備えるものとして本明細書に記載される組成物、デバイス、物品、システム、使用又は方法は、特定の実施形態では、これらの実施形態が具体的に言及されているか否かにかかわらず、これらの要素及び／又はステップを本質的に備えることもでき、他の実施形態では、これらの要素及び／又はステップを備えることができる。

【0088】

本明細書で使用される場合、「約」という用語は、所与の値からの約＋／－１０％の変動を指す。そのような変動は、具体的に言及されているか否かにかかわらず、本明細書で提供される任意の所与の値に常に含まれることを理解されるべきである。

【0089】

本明細書における範囲の列挙は、本明細書に別段の指示がない限り、範囲及び範囲内に入る個々の値の両方を、範囲を示すために使用される数字と同じ場所の値に伝えることを意図している。

【0090】

任意の例又は例示的な言語、例えば「など（ｓｕｃｈａｓ）」、「典型的な実施形態（ｅｘｅｍｐｌａｒｙｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「例示的な実施形態（ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｖｅｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」及び「例えば（ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ）」の使用は、本発明に関連する態様、実施形態、変形形態、要素又は特徴を例示又は示すことを意図しており、本発明の範囲を限定することを意図していない。

【0091】

本明細書で使用される場合、「接続する」及び「接続された」という用語は、本開示の要素又は特徴間の任意の直接的又は間接的な物理的関連を指す。これらの用語は、接続されていると記載された要素又は特徴の間に他の要素又は特徴が介在している場合であっても、互いに部分的又は完全に収容され、取り付けられ、結合され、配置され、ともに接合され、通信し、動作可能に関連付けられるなどの要素又は特徴を示すと理解され得る。

【0092】

本明細書で使用される場合、「ＯＬＥＤ」という用語は、外部電圧の印加下で光を発する光電子デバイスである有機発光ダイオードを指す。ＯＬＥＤは、電流に応答して光を放射する発光エレクトロルミネセンス層又は有機材料又は有機種を有する。ＯＬＥＤは、２つの主要なクラス、すなわち有機小分子で作られたものと有機ポリマーで作られたものに分けることができる。理論に束縛されるものではないが、電流が印加されると、アノードは正孔を注入し、カソードは電子を有機層に注入する。注入された正孔及び電子は、それぞれ、反対に帯電した電極に向かって移動する。電子と正孔が同一分子上に局在すると、励起エネルギー状態を有する局在電子－正孔対である励起子が形成される。光放射機構を介して励起子が緩和すると光が放射される。ＯＬＥＤの種類には、アクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）及びパッシブマトリクスＯＬＥＤ（ＰＭＯＬＥＤ）が含まれるが、これらに限定されない。ＡＭＯＬＥＤは、カソード、有機分子、及びアノードの全層を有する。アノード層は、マトリックスを形成するようにそれに平行に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）面を有する。これは、所望に応じて各ピクセルをそのオン又はオフ状態に切り替えるのに役立ち、したがって画像を形成する。したがって、ピクセルは、必要とされないとき、又はディスプレイ上に黒画像があるときはいつでもオフにすることができ、ディスプレイを照明するのに必要なエネルギーを減少させる。これは、最も電力消費の少ないタイプのＯＬＥＤであり、ビデオに適したより速いリフレッシュレートを有する。ＰＭＯＬＥＤはＡＭＯＬＥＤと同様の組成を有するが、カソードラインはアノードラインに対して直角に配置される。電気的制御は、アノードライン及びカソードラインを介して達成され、交点でピクセルを活性化して光を発生させる。ＰＭＯＬＥＤの表示背景は常に黒色であり、ピクセルがオンにされたときに表示される色は所定の色である。ＰＭＯＬＥＤピクセルは単色に固定されており、動的な画像又は表示には適していない。ＯＬＥＤは、上面発光又は下面発光であり得る。上面発光ＯＬＥＤは、不透明又は反射性のいずれかである基板を有する。発光された光が透明又は半透明の下部電極及び基板を通過する場合、ＯＬＥＤは下面発光である。上面発光ＯＬＥＤは、一般に、非透明トランジスタバックプレーンとより容易に統合することができるため、アクティブマトリクス用途により適している。

【0093】

本明細書で使用される場合、「ＤＢＲ」という用語は、分布ブラッグ反射器を指す。分布ブラッグ反射器は、代替的な順序で異なる屈折率を有する異なる誘電体層から構成される光学ミラーである。

【0094】

本明細書で使用される場合、Λ，によって示される用語「光路長」は、光が通過する材料の屈折率（ｎ）を説明する２点間の距離（Ｐ１、Ｐ２）を指す。例示的なＯＬＥＤデバイスでは、光が通過する媒体は、１つ以上の半透明又は透明の中間電極及び他の層、並びに白色ＯＬＥＤ積層体を含む層を含んでもよい。光路長は、以下の関数として定義される。

【数1】

【0095】

本明細書で使用される場合、「ライトフィールド」という用語は、空間内の点を通ってあらゆる方向に流れる光の量を表す関数を指す。ライトフィールドは、自由空間における、好ましくは遮蔽物のない光の位置及び方向の関数として放射輝度を表すことができる。ライトフィールドは、例えば、様々なレンダリングプロセスによって合成的に生成することができ、又はライトフィールドカメラもしくはライトフィールドカメラのアレイから取り込むことができる。

【0096】

本明細書で使用される場合、「ライトフィールドディスプレイ」という用語は、ライトフィールドを再構成するデバイスである。一例では、ライトフィールドは、ライトフィールドディスプレイデバイスに入力された有限数のライトフィールド放射輝度サンプルから再構成することができる。放射輝度サンプルは、一般に、赤、緑、及び青（ＲＧＢ）の色成分を表す。ライトフィールドディスプレイにおける再構成のために、ライトフィールドは、４次元空間から単一のＲＧＢ色へのマッピングとして理解することもでき、４次元は、ディスプレイの垂直及び水平次元と、ライトフィールドの指向性成分を記述する２次元とを含む。一例では、ライトフィールドを関数として定義することができる。
ＬＦ：（ｘ，ｙ，ｕ，ｖ）→（ｒ，ｇ，ｂ）
所定のｘ_f，ｙ_fの場合、ＬＦ（ｘ_f，ｙ_f，ｕ，ｖ）は「要素画像」と呼ばれる２次元（２Ｄ）画像を表し、要素画像は所定のｘ_f，ｙ_f位置からのライトフィールドの指向性画像である。複数の要素画像を並べて連結したものを「積分画像」と呼ぶ。積分画像は、ライトフィールドディスプレイに必要なライトフィールド全体として理解することができる。

【0097】

本明細書で使用される場合、「開口率」という用語は、光学ディスプレイを説明する際に、関数として定義される全ピクセル面積と比較した発光面積の比を指す。

【数2】

【0098】

本明細書で使用される場合、「ピクセル」という用語は、ディスプレイを作成するために使用される光源及び発光機構を指す。

【0099】

本明細書で使用される場合、「サブピクセル」という用語は、光学マイクロキャビティ内に収容された発光デバイスから構成される構造を指す。

【0100】

本明細書で使用される場合、「電極」という用語は、電気が物体、物質、又は領域に出入りする導体を指す。

【0101】

本明細書で使用される場合、「カソード」という用語は、電子が電気デバイスに入る負に帯電した電極を指す。

【0102】

本明細書で使用される場合、「アノード」という用語は、電子が電気デバイスを出る正に帯電した電極を指す。

【0103】

本明細書で使用される場合、「パターニング」という用語は、ターゲット材料上にパターンを転写する技術を指す。

【0104】

本明細書で使用される場合、「波長」という用語は、光又は音などの移動エネルギーの繰り返しパターンである波の２つの同一のピーク（高い点）又はトラフ（低い点）間の距離の尺度である。

【0105】

本明細書では、ミクロンサイズの多色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイを調整するためのマイクロキャビティ有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）設計及び方法について説明する。ライトフィールドディスプレイは、少なくとも２５０００ピクセル／インチ（ｐｐｉ）のピクセル密度を必要とし、各ピクセルが２０μｍ未満であることを必要とする。最も好ましくは、高いディスプレイ解像度を有するライトフィールドディスプレイは、５，０００ｐｐｉを超えるピクセル密度を有する。これらの解像度で高い開口率を達成することは、各サブピクセルの発光面積を最大化し、サブピクセル間隔を最小化することによって達成することができる。本開示は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を備える光学マイクロキャビティピクセルデバイス、及びアレイ内にパターニングされたときに１，０００ｐｐｉを超える分解能を有するライトフィールドディスプレイに適した７０％を超える開口率を得るミクロンサイズのピクセルを達成するフォトリソグラフィパターニング方法を提供する。これは、透明又は半透明の光学充填材層及び中間電極を、ＯＬＥＤアレイ内の他の中間電極と横方向で重なり合って横方向の間隔を減らすとともに得られるＯＬＥＤアレイの開口率を高めるようにパターニングすることによって達成することができる。この横方向の重なり合い設計により、設計者は、各ＯＬＥＤデバイスの光学特性及びＯＬＥＤアレイの開口率を全体として最適化することができる。ミクロンサイズのピクセルを有するディスプレイの高開口率の業界定義は７０％であるが、この設計は、ディスプレイがほぼ又は約１００％の開口率を達成することを可能にし、ライトフィールドディスプレイ及び他の用途に適した高品質のディスプレイを作り出す。また、これらに限られるわけではないが黄色、赤色、緑色、又は青色の光を含む光を発するＯＬＥＤデバイスのアレイを設計及び製造するための方法も開示される。

【0106】

本発明の様々な特徴は、図面の例示と共に以下の詳細な説明から明らかになる。本明細書に開示される光学マイクロキャビティＯＬＥＤ設計プロセス及び構造の設計パラメータ、設計方法、構成、及び使用は、本明細書に記載及び特許請求される本発明の範囲を限定することを意図しない実施形態を表す様々な例を参照して説明される。本発明が関係する分野の当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく本開示の教示に従って実施することができる、本明細書に開示されていない本発明の他の変形、例、及び実施形態があり得ることを理解し得る。

【0107】

デバイス内の各ＯＬＥＤは、基板と接続するように構成された電極と、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含む光学マイクロキャビティと、カソードとを備える。光学マイクロキャビティは、光を実質的にコリメート、操作、又は調整するために、１つ以上の反射面に動作可能に関連付けられるか、又は接続される。反射面の少なくとも１つは、光マイクロキャビティから光を伝播するために光マイクロキャビティに接続された光伝播反射面である。本開示は、個々にアドレス指定可能な赤色、緑色、及び青色（ＲＧＢ）サブピクセルを提供する。現在記載されているサブピクセルサイズは、ナノスケールから数ミクロンの範囲である。ＤＢＲは、本明細書に記載されるように、特定の厚さの誘電体材料の交互積層体から構成され、光路長が設計波長の４分の１であり、任意の色のＯＬＥＤでの使用に適していることを保証する。ＤＢＲの最高反射率は、各層の光路長が共振波長の４分の１になるように層厚が選択される場合に達成される。各層がλ_Bragg／４の光路長を有すると、全ての反射は同相で加算され、透過率はミラー厚さの関数として指数関数的に減少する。阻止帯域よりも長い波長又は短い波長では、反射は位相がずれ始めるため、全反射は減少する。これにより、両側に振動するサイドローブを有する、停止帯域と呼ばれるブラッグ波長を中心とする広帯域高反射率領域が得られる。ＤＢＲは、一般に、異なる屈折率を有する２つの異なる誘電体層の対から構成されるが、各層の光路長がλ_Bragg／４．である限り、ｎのコントラストを持つ複数の誘電体材料又は他の透明材料で構成することもできる。
多層ミラーは、適切に選択された厚さの実質的に非吸収性の材料の交互層を備える。典型的には、各層は厚さ

【数3】

を有し、この場合、λは、ＥＭＬ発光スペクトルの中心波長、例えば５００～５５０ｎｍにほぼ対応するように有利に選択される。このようなミラーは周知である。ミラーの反射率は、使用される材料の層対の数、層厚及び屈折率に既知の方法で依存する。可視波長領域の例示的な材料対は、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂、及びＴｉＯ₂である。

【0108】

図１Ａは、第１の色の２つのＯＬＥＤデバイス及び第２の色の１つのＯＬＥＤデバイスを有する、本明細書に記載の２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの断面の一実施形態を示す。図示のＯＬＥＤアレイは、基板１０上に堆積されたＤＢＲ１２を備える。この実施形態では、基板１０はＴＦＴ基板であり、該基板は、ＯＬＥＤの一実施形態のベース構造を形成するデバイスであり、各ピクセル又はサブピクセルを必要に応じてそのオン又はオフ状態に切り替えるための電気制御を行う。ＴＦＴは、金属ゲート電極、ゲート絶縁体、半導体層、及び基板上に堆積されたソース／ドレイン電極を含む幾つかの層を含む。ＴＦＴ基板は、好ましくは、その上にＯＬＥＤの材料が堆積される平坦化層も有する。ＤＢＲ１２は、一連の交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を備える。高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８の数は、任意の整数とすることができる。図示の実施形態では、ＤＢＲ１２は、ＯＬＥＤアレイ内の各ＯＬＥＤデバイスの光学マイクロキャビティの第１の反射面として機能することができる。

【0109】

本明細書で第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂと呼ばれる、第１の色のＯＬＥＤデバイスのアレイのための一連の電極内の各電極がＤＢＲ１２上に堆積される前に、本明細書で第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂと呼ばれる、第１の色のＯＬＥＤのそれぞれのビアがＤＢＲ１２を通してドライエッチングされる。これにより、基板１０から第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂへの電気的接続がもたらされる。第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂは、エッチング技術、例えば、反応性イオンエッチング、陽極プラズマエッチング、磁気的に増強された反応性イオンエッチング、三極反応性イオンエッチング、又は透過結合プラズマエッチングを用いてエッチングされてもよい。本実施形態では、反応性イオンエッチングなどの好ましいドライエッチング法を用いる。ＤＢＲ１２を介して第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂがエッチングされた後、シャドーマスクを使用して第１の色の電極１４Ａ、１４ＢがＤＢＲ１２上に堆積される。第１の光学充填材層１８は、ＯＬＥＤアレイ内のそれぞれの第２の色のＯＬＥＤデバイスごとにフォトリソグラフィを使用して、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂの間でＤＢＲ１２上に直接パターニングされる。パターニングは、例えば、一連の後処理を使用して、転写されたパターンを転写された材料に化学的に彫刻するか、又は転写された材料に新しい材料を堆積させることができる。次いで、シャドーマスクを介して、又はフォトリソグラフィを使用して、第１の光学充填材層１８を覆う第１の光学充填材層１８上のＯＬＥＤアレイ内のそれぞれの第２の色のＯＬＥＤデバイスごとに、第２の光学充填材層２０がパターニングされる。第２の光学充填材層２０は、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂと重なり合って、重なり領域８０Ａ、８０Ｂを形成してもよい。重なり領域８０Ａ、８０Ｂは、製造における位置合わせ誤差を緩和する公差をもたらし、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させる。光学充填材層は、可視光に対して透明であり、電気的に絶縁するように設計される。光学充填材層は、重なり領域８０Ａ、８０Ｂにおける第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂと第２の色の電極２２とのクロストークを防止するための電気絶縁層として機能する。

【0110】

第２の光学充填材層２０上に第２の色の電極２２が堆積される前に、第２の光学充填材層２０、第１の光学充填材層１８、及びＤＢＲ１２を介して、反応性イオンエッチングを使用して第２の色の電極２２のそれぞれのための第２の色のビア２４がドライエッチングされる。第２の色のビア２４は、基板１０から第２の色の電極２２への電気的接続をもたらす。次いで、シャドーマスクを用いて第２の色の電極２２を第２の光学充填材層２０上にパターニングし、好ましくは、第２の色の電極２２の幅は第２の光学充填材層２０の幅と同じである。２色ＯＬＥＤアレイの場合、次いで、白色ＯＬＥＤ積層体２６の層がＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積される。３色ＯＬＥＤアレイでは、第３の光学充填材層、第４の光学充填材層、第３の色のビア、及び第３の色の電極が第３の色用に堆積され、続いて白色ＯＬＥＤ積層体２６が堆積される。均一に堆積されたＯＬＥＤ積層体は白色光を発し、それぞれの色の光学マイクロキャビティについて、光路長は特定の色を達成するように調整される。次いで、例えば熱蒸着法を使用して、カソード２８を白色ＯＬＥＤ積層体２６上に堆積させる。この実施形態では、カソード２８は、０％を超える透過率をもたらす厚さで堆積された反射材料であり、各ＯＬＥＤデバイスの光学マイクロキャビティを形成するために使用される。

【0111】

この実施形態では、基板１０は、ＯＬＥＤデバイスのベースを形成する非導電性構成要素と、各電極に電力を供給する導電性構成要素とを備える。一例は、１つ以上の半導体材料、ゲート絶縁体、及び基板から構成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板であり得る。半導体材料は、例えば、水素化アモルファスシリコン、多結晶シリコン、アモルファス酸化物半導体、セレン化カドミウム、酸化亜鉛、ペンタセン、ポリ（３－ヘキシルチオフェン）、ポリ（３－アルキルチオフェン）、及びポリ（３－オクチルチオフェン）などの有機材料、又はインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）もしくはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極を含むことができる。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）は、典型的には、重量で７４％Ｉｎ、１８％Ｏ２、及び８％Ｓｎの配合物を有する酸素飽和組成物として直面する。ＩＴＯはまた、その適切な導電性、ほぼ透明で無色の光学特性、及び確立された方法によって堆積することができるため、ＯＬＥＤ構造のアノード材料として一般的に使用される。ＩＴＯを使用して、本開示によるＯＬＥＤデバイスのアノード層を構築することもできる。ゲート絶縁体は、ＳｉＯ₂及びＳｉ₃Ｎ₄などの透明絶縁体を有する金属不動態化材料、又はポリメチルメタクリレートなどの有機材料とすることができる。基板は、ガラスなどの非導電性材料であってもよい。ＤＢＲ１２は、ＴｉＯ₂及びＳｉＯ₂から構成され得る、交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を備える。第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ及び第２の色の電極２２は、ＩＴＯなどの半透明又は透明な導電性材料、ドープされたポリアニリンなどの導電性ポリマー、又は金属もしくは合金の薄層（５から３５ｎｍの間、好ましくは１０ｎｍ未満）、又はグラフェンなどの炭素系材料とすることができる。ＩＴＯなどの透明導電性材料は、それらの高い透過率値（８０～８５％）並びに低い反射率及び吸光度のために好ましい。

【0112】

第１の光学充填材層１８及び第２の光学充填材層２０は、例えば、ポリイミドなどの透明ポリマー、又は例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、又はＳｉ₃Ｎ₄などの様々な屈折率値を有する無機透明誘電体であってもよい。第１の光学充填材層１８及び第２の光学充填材層２０は、同じ材料又は異なる材料から構成され得る。光学充填材層１８、２０は、例えば、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、又は原子層堆積によって堆積させることができる。堆積の１つの好ましい方法はスパッタリングであり、これにより、設計者は堆積中に層の厚さを正確に調整することができる。光学充填材層及びそれらを備える材料の厚さは、各特定の色の光路長を調整するように設計される。光学充填材層のための好ましい材料は、下部電極と同様の屈折率を有する。例えば、第２の色の電極２２にＩＴＯを用い、第１の光学充填材層１８及び第２の光学充填材層２０の両方にＡｌ₂Ｏ₃を用いることができる。白色ＯＬＥＤ積層体２６は、有機材料の薄膜層を含み、薄膜層は、一般に、有機正孔注入層（ＨＩＬ）、有機正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、有機電子輸送層（ＥＴＬ）、及び有機電子注入層のうちの１つ以上を含む。白色ＯＬＥＤ積層体内の一連の層は、白色光を放射するように設計される。各ＯＬＥＤデバイスの個々の色は、各光学マイクロキャビティの光路長を調整することによって達成される。白色ＯＬＥＤ積層体２６の各層は、熱蒸着、スピンキャスト、又はインクジェット印刷によって堆積させることができる。この実施形態では、白色ＯＬＥＤ積層体２６の堆積のための好ましい一方法は熱蒸着である。カソード２８は、アルミニウム、カドミウム、又は銀など、９０％を超える反射率を有する反射金属とすることができる。この実施形態は従来のＯＬＥＤ構成を示し、白色ＯＬＥＤ積層体２６の下の第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ及び第２の色の電極２２はアノードであり、白色ＯＬＥＤ積層体２６の上の上部電極はカソード２８である。本明細書に記載のマイクロキャビティＯＬＥＤは、所望の色に必要な光路長を生成するために光学マイクロキャビティ内に集合的に共振を生成する実質的に透明な中間層を有する実質的に反射性の最上面及び最下面を有する。ＤＢＲ１２が下端反射面であり、カソード２８が上端反射面である本構成では、カソード２８はＤＢＲ１２よりもわずかに反射性が低く、光学マイクロキャビティ内で生成された光がＯＬＥＤアレイの上部を通って放射されることを可能にする。別の構成では、ＯＬＥＤアレイは、反転ＯＬＥＤデバイスのアレイとして構成されてもよく、白色ＯＬＥＤ積層体２６の下に堆積された下部電極は完全に透明なカソードであり、白色ＯＬＥＤ積層体の上の上部電極は反射アノードである。本明細書に記載のＯＬＥＤアレイはまた、下面発光ＯＬＥＤデバイスのアレイであるように構成されてもよく、下部電極、ＤＢＲ１２、及び基板１０は上部電極よりもわずかに反射性が低く、基板１０を通って光を放射する。本ＯＬＥＤアレイは、反転又は非反転及び上面又は下面発光ＯＬＥＤの任意の組み合わせから構成されるように構成することもできる。

【0113】

光学マイクロキャビティでは、各色の光路長は、色のピーク波長を２で割って正の整数を掛けたものに等しい。
したがって、

【数4】

ここで、
Λ_Cxは、色の光路長であり、
ｍは整数であり、
λ_Cxは、色のピーク波長である。

【0114】

光学マイクロキャビティを備える各要素は、材料の屈折率及びその厚さによって決定される光路長を有する。各色の総光路長は、光学マイクロキャビティを含む各要素、すなわち、ＤＢＲ１２、電極１４、２２、光学充填材層１８、２０、白色ＯＬＥＤ積層体２６、及びカソード２８の光路長によって決定することができる。ＤＢＲ１２及びカソード２８は、光学マイクロキャビティの境界を形成する反射面であるため、屈折率及び厚さに加えて、ＤＢＲ１２及びカソード２８への侵入深さが考慮される。この実施形態では、ＤＢＲ１２及びカソード２８は均一であり、白色ＯＬＥＤ積層体２６はＯＬＥＤアレイ全体に対して白色光を放射するように設計される。各色の光路長は、ＤＢＲ１２の侵入深さと、カソード２８の侵入深さとを含む。これらの侵入深さは、設計上の考慮事項に組み込まれており、ＯＬＥＤアレイ全体で一定である。ＤＢＲ１２及びカソード２８は存在するが、特定の色を放射するように光路長を調整するためには使用されない。
したがって、

【数5】

【0115】

ＯＬＥＤアレイ内の各第１の色のＯＬＥＤデバイスの光路長Λ_C1（本明細書では第１の色３０Ａ、３０Ｂの光路長と呼ばれる）は、ＯＬＥＤアレイ内の各第１の色のＯＬＥＤデバイスの第１の電極の光路長（本明細書では第１の電極（Λ_e1）３４Ａ、３４Ｂの光路長と呼ばれる）及び白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長によって決定される。ＯＬＥＤアレイにおける各第２の色のＯＬＥＤデバイスの光路長Λ_C2（本明細書では第２の色の光路長（Λ_C2）３６と呼ぶ）は、第１の光学充填材層の光路長（Λ_f1）３８、第２の光学充填材層の光路長（Λ_f2）４０、第２の色の電極の光路長（Λ_e2）４２、及び白色ＯＬＥＤ積層体の光路長（Λ_OLED）３２の合計によって決定される。光学マイクロキャビティ内の各要素の光路長は要素の厚さ及びその屈折率によって決定されるため、光学マイクロキャビティ内の特定の要素の厚さを調整することにより、設計者は所望の色の光路長を最適化することができる。白色ＯＬＥＤ積層体２６がＯＬＥＤアレイにわたって堆積されると、白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長は、第１の色（Λ_C1）３０Ａ、３０Ｂの光路長を調整するように設計することができ、これは白色ＯＬＥＤ積層体２６の厚さを最適化することによって達成することができる。特に、第１の色の光路長（Λ_C1）は、第１の色のピーク波長を整数の２倍で割ったものにほぼ等しくなければならない。白色ＯＬＥＤ積層体３２の光路長はＯＬＥＤアレイにわたって均一であるため、第２の光学充填材層（Λ_f2）４０の光路長は、第２の色（Λ_C2）３６に必要な光路長を生成するために第２の光学充填材層２０の厚さを考慮して設計することもできる。白色ＯＬＥＤ積層体３２を均一にすることができるため、白色ＯＬＥＤ積層体２６の光路長を用いて第１の色３０Ａ、３０Ｂの光路長を最適化し、第２の光学充填材層４０の光路長を用いて第２の色３６の光路長を最適化することが有利である。次いで、均一な白色ＯＬＥＤ積層体２６をＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積させることができ、それによって製造を単純化することができる。

【0116】

図１Ｂは、図１Ａに記載の単色光学マイクロキャビティＯＬＥＤデバイスの拡大図を示す。ＯＬＥＤデバイスは、ＴＦＴ基板とすることができる基板１０上に堆積されたＤＢＲ１２を備える。ＤＢＲ１２は、一連の交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を備える。図１Ｂに示す高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８の対の数は、６つの層を備える３つであるが、ＤＢＲは任意の整数の層から構成することができることに留意されたい。この構成は、ＤＢＲ１２がＯＬＥＤアレイ内の各ＯＬＥＤデバイスの光学マイクロキャビティの第１の反射面として機能できるようにする。第１の色の電極１４は、シャドーマスクを用いてＤＢＲ１２上に堆積される。次いで、白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える層は、ＯＬＥＤアレイ全体にわたって個別に堆積される。白色ＯＬＥＤ積層体２６の各層は、例えば、熱蒸着、スピンキャスト、及びインクジェット印刷によって、好ましくは熱蒸着によって堆積させることができる。この実施形態では、白色ＯＬＥＤ積層体２６は、有機正孔注入層（ＨＩＬ）８４、有機正孔輸送層（ＨＴＬ）８６、発光層（ＥＭＬ）８８、有機電子輸送層（ＥＴＬ）９０、及び有機電子注入層（ＥＩＬ）９２の各層のうちの１つ以上を備えることができる。幾つかの構成では、白色ＯＬＥＤ積層体２６は単一のＥＭＬ８８を備えることができ、特定の色の発光分子がＥＭＬ８８内で組み合わされて白色光を生成する。代替の構成では、白色ＯＬＥＤ積層体２６は、タンデム又は積層白色ＯＬＥＤと呼ぶことができる複数のＥＭＬ８８を備えることができる。タンデム白色ＯＬＥＤでは、白色光は、白色ＯＬＥＤ積層体２６内の全ての発光ＥＭＬ８８から生成される。タンデムＯＬＥＤ構成では、更なる電荷発生層を堆積させて、更なる注入層及び人工金属電極として機能させることができる。白色ＯＬＥＤ積層体２６内の有機層の組み合わせは、白色光を放射するように設計され、各光マイクロキャビティは、特定の色を達成するために様々な要素の光路長を調整する。次いで、カソード２８は、例えば熱蒸着を用いて白色ＯＬＥＤ積層体２６上に堆積される。この実施形態では、カソード２８は反射性材料であり、各ＯＬＥＤデバイス用の光学マイクロキャビティを形成するために使用される。

【0117】

図１Ｃは、図１Ａに記載の２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤデバイスの拡大図を示す。ＯＬＥＤデバイスは、基板１０上に堆積されたＤＢＲ１２を備える。この実施形態では、基板１０はＴＦＴ基板である。ＤＢＲ１２は、一連の交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を備える。高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８の数は、任意の整数とすることができる。この構成は、ＤＢＲ１２がＯＬＥＤアレイ内の各ＯＬＥＤデバイスの光学マイクロキャビティの第１の反射面として機能できるようにする。第１の色の電極１４は、シャドーマスクを用いてＤＢＲ１２上に堆積される。第１の光学充填材層１８は、ＯＬＥＤアレイ内のそれぞれの第２の色のＯＬＥＤデバイスごとにフォトリソグラフィを使用して、第１の色の電極１４に隣接してＤＢＲ１２上に直接パターニングされる。次いで、シャドーマスクを介して、又はフォトリソグラフィを使用して、第１の光学充填材層１８上のＯＬＥＤアレイ内のそれぞれの第２の色のＯＬＥＤデバイスごとに第２の光学充填材層２０がパターニングされ、第２の光学充填材層２０は、第１の光学充填材層１８全体を覆い、第１の色の電極１４と重なり合って、重なり領域８０を形成することができる。重なり領域８０は、製造におけるアライメント誤差を緩和し、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させる。第２の色の電極２２は、シャドーマスクを用いて第２の光学充填材層２０上にパターニングされ、好ましくは、第２の色の電極２２の幅は、第２の光学充填材層２０と同じ幅である。ここでは第１及び第２のマイクロキャビティのみが示されているが、ＯＬＥＤアレイは、第１の電極を有する複数の第１の色のマイクロキャビティと、第２の電極を有する複数の第２の色のマイクロキャビティとを備えることが理解される。ＯＬＥＤアレイは、一般に、赤色、緑色、及び青色の発光を与えるために複数の３つの異なる色のマイクロキャビティも備えることが更に理解される。

【0118】

次いで、白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える層は、ＯＬＥＤアレイ全体にわたって個別に堆積される。白色ＯＬＥＤ積層体２６の各層は、熱蒸着、スピンキャスト、又はインクジェット印刷によって堆積させることができる。この実施形態では、好ましい方法は熱蒸着である。この実施形態では、白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える有機層は、有機正孔注入層（ＨＩＬ）８４、有機正孔輸送層（ＨＴＬ）８６、発光層（ＥＭＬ）８８、有機電子輸送層（ＥＴＬ）９０、及び有機電子注入層（ＥＩＬ）９２の順序で第１及び第２の色の電極１４、２２上に堆積される。白色ＯＬＥＤ積層体２６は、各有機層のうちの１つ以上を更に備えることができる。白色ＯＬＥＤ積層体２６の有機層は、白色光を放射するようにともに設計され、各光マイクロキャビティは、特定の色を達成するために様々な要素の光路長を調整する。次いで、カソード２８は、例えば熱蒸着を用いて白色ＯＬＥＤ積層体２６上に堆積される。この実施形態では、カソード２８は反射性材料であり、各ＯＬＥＤデバイス用の光学マイクロキャビティを形成するために使用される。

【0119】

図２は、ピクセル画定層（ＰＤＬ）４４を含む、本開示による２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの代替実施形態を示す。この断面は、第１の色の２つのＯＬＥＤデバイス及び第２の色の１つのＯＬＥＤデバイスを示す。ＯＬＥＤアレイは、基板１０上に堆積されたＤＢＲ１２を備える。本実施形態では、基板１０はＴＦＴ基板であり、本実施形態のベース構造を形成するデバイスである。ＤＢＲ１２は、一連の交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を備える。第１の色の電極１４Ａ、１４ＢがＤＢＲ１２上に堆積される前に、第１の色のビア１６Ａ、１６ＢがＤＢＲ１２を介してドライエッチングされて、基板１０から第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂへの電気的接続がもたらされる。本実施形態において、好ましいドライエッチング法は、反応性イオンエッチングである。次に、シャドーマスクを用いてＤＢＲ１２上に第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂをパターニングする。第１の光学充填材層１８は、フォトリソグラフィを使用して、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂの間のＤＢＲ１２上にパターニングされる。第２の光学充填材層２０は、第１の光学充填材層１８上に堆積され、第１の光学充填材層１８を完全に覆い、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂと重なり合って、重なり領域８０Ａ、８０Ｂを形成することができる。第２の光学充填材層は、シャドーマスク又はフォトリソグラフィを使用してパターニングすることができる。重なり領域８０Ａ、８０Ｂは、製造における位置合わせ誤差を緩和する公差をもたらし、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させる。

【0120】

第２の色の電極２２が堆積される前に、第２の色のビア２４が、基板１０への電気的接続をもたらすために、光学充填材層２０、１８及びＤＢＲ１２を介する反応性イオンエッチングを使用してドライエッチングされる。第２の色の電極２２は、シャドーマスクを用いて第２の光学充填材層２０上にパターニングされ、第２の色の電極２２の幅は、第２の光学充填材層２０の幅に等しい。この実施形態では、任意のＰＤＬ４４は、シャドーマスクを用いて、隣接する第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂにオーバーハングする第２の色の電極２２及び第２の光学充填材層２０の領域を覆うようにパターニングされる。ＰＤＬ４４は、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂと第２の色の電極２２との間の電気的短絡を防止し、ＯＬＥＤアレイにわたるクロストークを低減する。クロストークとは、一般に、コントラストの損失、深度解像度の損失、観察者の不快感、及び表示画像の複製を引き起こす画質を妨げる可能性がある光が放射されたときに１つのピクセルから別のピクセルに漏れる光を指す。ＰＤＬ４４は、例えば、スパッタリング、スピンコーティング、熱蒸着、化学蒸着、原子層堆積、スピンキャストなどによって成膜することができる。任意のＰＤＬ４４は、絶縁誘電体、例えばＡｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄、又はＳｉＯ₂などの無機材料、又は感光性ポリイミドなどの有機材料で構成することができる。３色ＯＬＥＤデバイスでは、ＰＤＬ層は、第３の色の電極を第２の色の電極に接続することもできる。白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える層は、ＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積される。次いで、カソード２８が、熱蒸着によって白色ＯＬＥＤ積層体２６上に堆積される。この実施形態では、カソード２８は、反射性材料であり、したがって、各ＯＬＥＤデバイス用の光学マイクロキャビティを形成するために使用される。

【0121】

第１の色（Λ_C1）３０Ａ、３０Ｂの光路長は、第１の電極（Λ_e1）３４Ａ、３４Ｂの光路長及び白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長によって決定される。第２の色（Λ_C2）３６の光路長は、第１の光学充填材層（Λ_f1）３８の光路長、第２の光学充填材層（Λ_f2）４０の光路長、第２の色の電極（Λ_e2）４２の光路長、及び白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長の合計によって決定される。光学マイクロキャビティ内の各要素の光路長は要素の厚さ及びその屈折率によって決定されるため、光学マイクロキャビティ内の特定の要素の厚さを調整することにより、設計者は所望の色の光路長を調整することができる。白色ＯＬＥＤ積層体２６がＯＬＥＤアレイを横切って堆積されると、白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長は、第１の色（Λ_C1）３０Ａ、３０Ｂの光路長を調整するように設計することができ、これは、白色ＯＬＥＤ積層体２６の厚さを最適化することによって達成することができる。白色ＯＬＥＤ積層体３２の光路長はＯＬＥＤアレイにわたって均一であるため、第２の光学充填材層（Λ_f2）４０の光路長は、第２の色（Λ_C2）３６に必要な光路長を生成するために第２の光学充填材層２０の厚さにわたって設計されてもよい。

【0122】

白色ＯＬＥＤ積層体３２の光路長を用いて第１の色３０Ａ、３０Ｂの光路長を最適化し、第２の光学充填材層４０の光路長を用いて第２の色３６の光路長を最適化することは、白色ＯＬＥＤ積層体２６を均一にすることができるため有利である。次いで、均一な白色ＯＬＥＤ積層体２６をＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積させることができ、それによって製造を単純化することができる。

【0123】

図３Ａは、カソード２８の上部に堆積された第２のＤＢＲ１２Ｂを有する２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの別の実施形態を示す。この断面は、第１の色の２つのＯＬＥＤデバイス及び第２の色の１つのＯＬＥＤデバイスを示す。ＯＬＥＤアレイは、基板１０上に堆積された第１のＤＢＲ１２Ａを備える。本実施形態では、基板１０はＴＦＴ基板であり、本実施形態のベース構造を形成するデバイスである。第１のＤＢＲ１２Ａは、高屈折率誘電体層７６と低屈折率誘電体層７８とが交互に連なっている。第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂが第１のＤＢＲ１２Ａ上に堆積される前に、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂが第１のＤＢＲ１２Ａを介してドライエッチングされて、基板１０から第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂへの電気的接続がもたらされる。好ましい実施形態では、ビアは反応性イオンエッチングを使用して形成される。次いで、シャドーマスクを使用して第１のＤＢＲ１２Ａ上に第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂがパターニングされる。次いで、フォトリソグラフィを使用して、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂの間の第１のＤＢＲ１２Ａ上に第１の光学充填材層１８がパターニングされる。次いで、第２の光学充填材層２０は、第１の光学充填材層１８を完全に覆い、好ましくは第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂと重なり合うように堆積され、重なり領域８０Ａ、８０Ｂを形成する。第２の光学充填材層２０は、シャドーマスクを使用して、又はフォトリソグラフィを使用してパターニングすることができる。重なり領域８０Ａ、８０Ｂは、製造における位置合わせ誤差を緩和する公差をもたらし、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させる。

【0124】

第２の色の電極２２が堆積される前に、第２の色のビア２４が、基板１０への電気的接続をもたらすために、光学充填材層２０、１８及び第１のＤＢＲ１２Ａを介する反応性イオンエッチングを使用してドライエッチングされる。第２の色の電極２２は、シャドーマスクを使用して第２の光学充填材層２０上にパターニングされ、第２の色の電極２２の幅は、第２の光学充填材層２０の幅にほぼ等しい。次いで、白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える層は、ＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積される。次いで、カソード２８が、熱蒸着によって白色ＯＬＥＤ積層体２６上に堆積される。この実施形態では、更なるＤＢＲ１２Ｂがカソード２８の上部に堆積される。第２のＤＢＲ１２Ｂは、一連の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を交互に有する。カソード２８は、半透明又は透明材料から構成され、ＤＢＲ１２Ｂは、各ＯＬＥＤデバイス用の光学マイクロキャビティを形成するために使用される。

【0125】

光学マイクロキャビティを備える各要素は、材料の屈折率及びその厚さによって決定される光路長を有する。各色の総光路長は、光学マイクロキャビティを備える各要素、すなわち、第１のＤＢＲ１２Ａ、第１の電極１４Ａ、１４Ｂ、第２の電極２２、光学充填材層１８、２０、白色ＯＬＥＤ積層体２６、カソード２８、及び第２のＤＢＲ１２Ｂの光路長によって決定することができる。第１のＤＢＲ１２Ａ及び第２のＤＢＲ１２Ｂは、光学マイクロキャビティの境界を形成する反射面であるため、屈折率及び厚さに加えて、ＤＢＲ１２Ａ、１２Ｂへの侵入深さが考慮される。この実施形態では、ＤＢＲ１２Ａ、１２Ｂ及びカソード２８は均一であり、白色ＯＬＥＤ積層体２６はＯＬＥＤアレイ全体に対して白色光を放射するように設計される。各色の光路長は、第１のＤＢＲ１２Ａの侵入深さ、第２のＤＢＲ１２Ｂの侵入深さ、及びカソード２８の光路長を含む。これらの侵入深さ及び対応する光路長は、設計上の考慮事項に組み込まれているが、ＯＬＥＤアレイにわたって一定である。第１のＤＢＲ１２Ａ、第２のＤＢＲ１２Ｂ、及びカソード２８は、特定の色を放射するように光路長を調整するために使用されない。
したがって、

【数6】

【0126】

第１の色（Λ_C1）３０Ａ、３０Ｂの光路長は、第１の電極（Λ_e1）３４Ａ、３４Ｂの光路長及び白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長によって決定される。第２の色（Λ_C2）３６の光路長は、第１の光学充填材層（Λ_f1）３８の光路長、第２の光学充填材層（Λ_f2）４０の光路長、第２の色の電極（Λ_e2）４２の光路長、及び白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長の合計によって決定される。光学マイクロキャビティ内の各要素の光路長は要素の厚さ及びその屈折率によって決定されるため、光学マイクロキャビティ内の特定の要素の厚さを調整することにより、設計者は所望の色の光路長を調整することができる。白色ＯＬＥＤ積層体２６がＯＬＥＤアレイにわたって堆積されると、白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長は、第１の色（Λ_C1）３０Ａ、３０Ｂの光路長を調整するように設計することができ、これは白色ＯＬＥＤ積層体２６の厚さを最適化することによって達成することができる。白色ＯＬＥＤ積層体３２の光路長はＯＬＥＤアレイにわたって均一であるため、第２の光学充填材層（Λ_f2）４０の光路長は、第２の色（Λ_C2）３６に必要な光路長を生成するために第２の光学充填材層２０の厚さにわたって設計することもできる。白色ＯＬＥＤ積層体３２の光路長を用いて第１の色３０Ａ、３０Ｂの光路長を最適化し、第２の光学充填材層４０の光路長を用いて第２の色３６の光路長を最適化することは、白色ＯＬＥＤ積層体２６をＯＬＥＤ光マイクロキャビティアレイにわたって均一にすることができるので有利である。均一な白色ＯＬＥＤ積層体２６をＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積させることもでき、それによって製造を単純化することができる。

【0127】

図３Ｂは、図３Ａに記載の２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤデバイスの拡大図を示す。ＯＬＥＤデバイスは、好ましくはＴＦＴ基板である基板１０上に堆積された第１のＤＢＲ１２Ａを備える。第１のＤＢＲ１２Ａは、交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８から構成される。高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８の層の数は任意の整数の層とすることができ、この構成では３対が６つの層を備えることが示されている。この実施形態では、第１のＤＢＲ１２Ａは、ＯＬＥＤアレイ内の各ＯＬＥＤデバイスの光学マイクロキャビティの第１の反射面として機能する。第１のＤＢＲ１２Ａには、シャドーマスクを用いて第１の色の電極１４が成膜される。第１の光学充填材層１８は、第１の色の電極１４に隣接して、第１のＤＢＲ１２Ａ上に直接ＯＬＥＤアレイ内のそれぞれの第２の色のＯＬＥＤデバイスごとにフォトリソグラフィを使用してパターニングされる。次いで、第２の光学充填材層２０は、シャドーマスク又はフォトリソグラフィによって、第１の光学充填材層１８上のＯＬＥＤアレイ内のそれぞれの第２の色のＯＬＥＤデバイスに対してパターニングされ、第１の光学充填材層１８全体を覆い、第１の色の電極１４と重なり合って、重なり領域８０を形成することができる。重なり領域８０は、製造におけるアライメント誤差を緩和し、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させる。第２の色の電極２２は、シャドーマスクを用いて第２の光学充填材層２０上にパターニングされ、好ましくは、第２の色の電極２２の幅は第２の光学充填材層２０の幅と同じである。

【0128】

次いで、白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える層は、ＯＬＥＤアレイ全体にわたって個別に堆積される。白色ＯＬＥＤ積層体２６の各層は、例えば、熱蒸着、スピンキャスト、又はインクジェット印刷によって堆積させることができる。この実施形態では、好ましい方法は熱蒸着である。次いで、白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える有機層は、有機正孔注入層（ＨＩＬ）８４、有機正孔輸送層（ＨＴＬ）８６、発光層（ＥＭＬ）８８、有機電子輸送層（ＥＴＬ）９０、及び有機電子注入層（ＥＩＬ）９２の順序で第１及び第２の色の電極１４、２２上に堆積される。白色ＯＬＥＤ積層体２６は、各有機層のうちの１つ以上を備えることができる。有機層は、白色光を放射するように設計され、各光マイクロキャビティは、特定の色を達成するために様々な要素の光路長を調整する。次いで、カソード２８は、例えば熱蒸着を用いて白色ＯＬＥＤ積層体２６上に堆積される。この実施形態では、カソード２８は半透明又は透明材料から構成され、第２のＤＢＲ１２Ｂがカソード２８上に堆積される。第２のＤＢＲ１２Ｂは、一連の交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を備える。第２のＤＢＲ１２Ｂにおける高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８の層数も任意の整数とすることができる。この構成は、第２のＤＢＲ１２ＢがＯＬＥＤアレイ内の各ＯＬＥＤデバイスの光学マイクロキャビティの上端反射面として機能できるようにする。

【0129】

図４は、本開示による３色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの断面の一実施形態を示す。ＯＬＥＤアレイは、基板１０上に堆積されたＤＢＲ１２を備える。この断面は、第１の色の２つのＯＬＥＤデバイスと、第２の色及び第３の色のそれぞれについての単一のＯＬＥＤデバイスとを示す。この実施形態では、基板１０はＴＦＴ基板であり、ＯＬＥＤアレイのベース構造を形成するデバイスである。ＤＢＲ１２は、一連の交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を備え、高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８の層数は任意の整数であり得る。この構成では、ＤＢＲ１２は、ＯＬＥＤアレイ内の各ＯＬＥＤデバイスの光学マイクロキャビティ用の第１の反射面である。

【0130】

第１の色のＯＬＥＤデバイスのアレイ用の第１の色の電極１４Ａ、１４ＢがＤＢＲ１２上に堆積される前に、第１の色のビア１６Ａ、１６ＢがＤＢＲ１２を介してドライエッチングされて、基板１０から第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂへの電気的接続をもたらす。ビアは、例えば、反応性イオンエッチング、陽極プラズマエッチング、磁気増強反応性イオンエッチング、三極反応性イオンエッチング、及び透過結合プラズマエッチングによってエッチングすることができる。ビアを構築するための１つの好ましいドライエッチング方法は、反応性イオンエッチングである。ＤＢＲ１２を介して第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂがエッチングされた後、シャドーマスクを使用して第１の色の電極１４Ａ、１４ＢがＤＢＲ１２上にパターニングされる。次いで、ＯＬＥＤアレイ内のそれぞれの第２の色のＯＬＥＤデバイスごとに、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂの間のＤＢＲ１２上に直接フォトリソグラフィを使用して第１の光学充填材層１８がパターニングされる。次いで、第２の光学充填材層２０が、第１の光学充填材層１８上に堆積され、部分的にこれを覆い、第１の色の電極１４Ａに重なり合って、重なり領域８０Ａを形成してもよい。第２の光学充填材層２０は、シャドーマスク又はフォトリソグラフィを使用してパターニングすることができる。重なり領域８０Ａは、製造における位置合わせ誤差を緩和する公差をもたらし、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させる。

【0131】

第２の光学充填材層２０上に第２の色の電極２２が堆積される前に、第２の光学充填材層２０、第１の光学充填材層１８、及びＤＢＲ１２を介して反応性イオンエッチングを用いて第２の色のビア２４がドライエッチングされる。第２の色のビア２４は、基板１０から第２の色の電極２２への電気的接続をもたらす。次いで、第２の色の電極２２は、第２の光学充填材層２０上にシャドーマスクを使用してパターニングされ、好ましくは、第２の色の電極２２の幅は第２の光学充填材層２０の幅と同じである。次いで、第３の光学充填材層５８は、第２の光学充填材層２０に隣接する第１の光学充填材層１８上のＯＬＥＤアレイ内のそれぞれの第３の色のＯＬＥＤデバイスごとにフォトリソグラフィを使用してパターニングされ、第１の色の電極１４Ｂと重なり合って重なり領域８０Ｃを形成することができる。第４の光学充填材層６０は、第３の光学充填材層５８上のＯＬＥＤアレイ内のそれぞれの第３の色のＯＬＥＤデバイスごとに堆積され、第２の色の電極２２と重なり合って重なり領域８０Ｄを形成することができる。第４の光学充填材層６０は、シャドーマスク又はフォトリソグラフィを使用してパターニングすることができる。重なり領域８０Ｃ、８０Ｄは、製造における位置合わせ誤差を緩和し、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を減少させることによってディスプレイの開口率を増大させることができる。

【0132】

第３の色の電極６２が第４の光学充填材層６０上に堆積される前に、第３の色のビア６４が、好ましくは反応性イオンエッチングを使用して、第４の光学充填材層６０、第３の光学充填材層５８、第１の光学充填材層１８、及びＤＢＲ１２を介してドライエッチングされる。第３の色のビア６４は、基板１０から第３の色の電極６２への電気的接続をもたらす。次いで、第３の色の電極６２は、シャドーマスクを使用して第４の光学充填材層６０上にパターニングされ、好ましくは、第３の色の電極６２の幅は第４の光学充填材層６０の幅と同じである。次いで、白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える層をＯＬＥＤアレイ全体に堆積させる。次いで、カソード２８は、例えば熱蒸着を用いて白色ＯＬＥＤ積層体２６上に堆積される。この実施形態では、カソード２８は、反射性材料であり、したがって、各ＯＬＥＤデバイス用の光学マイクロキャビティを形成するために使用される。

【0133】

この実施形態では、基板１０は、半導体材料、ゲート絶縁体、及び基板から構成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板とすることができる。半導体材料としては、例えば、水素化アモルファスシリコン、多結晶シリコン、アモルファス酸化物半導体、セレン化カドミウム、酸化亜鉛；ペンタセン、ポリ（３－ヘキシルチオフェン）、ポリ（３－アルキルチオフェン）、ポリ（３－オクチルチオフェン）等の有機材料；又はＩＴＯなどの透明電極を挙げることができる。ゲート絶縁体は、ＳｉＯ₂及びＳｉ₃Ｎ₄などの透明絶縁体、又はポリメチルメタクリレートなどの有機材料で不動態化された金属とすることができる。基板は、ガラスなどの非導電性材料であってもよい。ＤＢＲ１２は、交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体材料層７８を備える。電極１４Ａ、１４Ｂ、２２、６２は、ＩＴＯなどの半透明又は透明の導電性材料、ドープされたポリアニリンなどの導電性ポリマー、又は金属もしくは合金の薄層（５から３５ｎｍの間、好ましくは１０ｎｍ未満）、及びグラフェンなどの炭素系材料とすることができる。ＩＴＯなどの透明導電性材料は、その高い透過率（８０～８５％）並びに低い反射率及び吸光度のために本開示にとって好ましい。光学充填材層１８、２０、５８、６０は、ポリイミドなどの透明ポリマー、又はＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、もしくはＳｉ₃Ｎ₄などの様々な屈折率値を有する無機透明誘電体を備えることができる。光学充填材層１８、２０、５８、６０は、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、原子層堆積によって堆積させることができる。光学充填材層のための好ましい材料は、下部電極と同様の屈折率を有し、例えば、ＩＴＯが第２の色の電極２２及び第３の色の電極６２のための好ましい材料であり、その場合、Ａｌ₂Ｏ₃が光学充填材層のための好ましい材料である。好ましい堆積方法はスパッタリングであり、これにより、設計者は堆積中に層の厚さを正確に調整することができる。白色ＯＬＥＤ積層体２６は、有機材料の薄膜層を含み、薄膜層は、一般に、有機正孔注入層（ＨＩＬ）、有機正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、有機電子輸送層（ＥＴＬ）、及び有機電子注入層のうちの１つ以上を含む。一連のＯＬＥＤ層は、白色光を発するように設計されている。白色ＯＬＥＤ積層体２６の各層は、熱蒸着、スピンキャスト、及びインクジェット印刷によって堆積させることができる。この実施形態では、好ましい方法は熱蒸着である。各ＯＬＥＤデバイスの個々の色は、各光学マイクロキャビティの光路長を変調することによって達成される。カソード２８は、アルミニウム、カドミウム、又は銀などの９０％を超える反射率を有する反射金属とすることができる。この実施形態は、白色ＯＬＥＤ積層体２６の下の下部電極１４Ａ、１４Ｂ、２２、６２がアノードであり、白色ＯＬＥＤ積層体２６の上の電極がカソード２８である従来のＯＬＥＤ構成を示す。また、本開示は、反転ＯＬＥＤデバイスのアレイとして構成されてもよく、白色ＯＬＥＤ積層体２６の前に堆積された下部電極はカソード２８であり、白色ＯＬＥＤ積層体２６の上の上部電極はアノードである。また、本開示は、下面発光ＯＬＥＤデバイスのアレイであるように構成されてもよく、下部電極、ＤＢＲ１２、及び基板１０は半透明又は透明であり、基板１０を通して光を発する。開示された実施形態は、反転又は非反転及び上面又は下面発光の任意の組み合わせであるように構成することができる。

【0134】

光学マイクロキャビティを備える各要素は、材料の屈折率及びその厚さによって決定される光路長を有する。各色の総光路長は、光学マイクロキャビティを備える各要素、すなわち、ＤＢＲ１２、電極１４、２２、６２、光学充填材層１８、２０、５８、６０、白色ＯＬＥＤ積層体２６、及びカソード２８の光路長によって決定することができる。ＤＢＲ１２及びカソード２８は、光学マイクロキャビティの境界を形成する反射面であるため、屈折率及び厚さに加えて、ＤＢＲ１２及びカソード２８への侵入深さが考慮される。この実施形態では、ＤＢＲ１２及びカソード２８は均一であり、白色ＯＬＥＤ積層体２６はＯＬＥＤアレイ全体に対して白色光を放射するように設計される。各色の光路長は、ＤＢＲ１２の侵入深さと、カソード２８の侵入深さとを含む。これらの侵入深さは、設計上の考慮事項に組み込まれているが、ＯＬＥＤアレイ全体で一定である。図示されているＤＢＲ１２及びカソード２８は、特定の色を放射するように光路長を調整するために使用されない。
したがって、

【数7】

【0135】

【0136】

光学マイクロキャビティ内の各要素の光路長は要素の厚さ及びその屈折率によって決定されるため、光学マイクロキャビティ内の特定の要素の厚さを調整することにより、設計者は所望の色の光路長を最適化することができる。白色ＯＬＥＤ積層体２６がＯＬＥＤアレイにわたって堆積されると、白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長は、第１の色（Λ_C1）３０Ａ、３０Ｂの光路長を調整するように設計することができ、これは白色ＯＬＥＤ積層体２６の厚さを最適化することによって達成することができる。特に、第１の色（Λ_C1）３０Ａ、３０Ｂの光路長は、第１の色のピーク波長を整数の２倍で割ったものにほぼ等しいか等しくなければならない。白色ＯＬＥＤ積層体３２の光路長はＯＬＥＤアレイにわたって均一であるため、第２の光学充填材層（Λ_f2）４０の光路長は、第２の色（Λ_C2）３６に必要な光路長を調整するために第２の光学充填材層２０の厚さを考慮して設計することもできる。同様に、第４の光学充填材層（Λ_f4）７０の光路長は、第４の光学充填材層６２の厚さを考慮して、第３の色（Λ_C3）６６に必要な光路長を調整するように設計することができる。白色ＯＬＥＤ積層体３２の光路長を用いて第１の色３０Ａ、３０Ｂの光路長を最適化し、光学充填材層４０、７０の光路長を用いて第２の色３６の光路長及び第３の色６６の光路長を最適化することは、白色ＯＬＥＤ積層体２６を均一にすることができるため有利である。次いで、均一な白色ＯＬＥＤ積層体２６をＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積させることができ、それによって製造を単純化することができる。

【0137】

図５は、ピクセル画定層（ＰＤＬ）４４を含む、本開示に係る３色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの別の実施形態を示す。この断面は、第１の色の２つのＯＬＥＤデバイスと、第２の色及び第３の色のそれぞれについての単一のＯＬＥＤデバイスとを示す。ＯＬＥＤアレイは、基板１０上に堆積されたＤＢＲ１２を備える。本実施形態では、基板１０はＴＦＴ基板であり、本実施形態のベース構造を形成するデバイスである。ＤＢＲ１２は、一連の交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を備える。第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂが堆積される前に、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂが、基板１０への電気的接続をもたらすために、それぞれの第１の色の電極１４Ａ、１４ＢごとにＤＢＲ１２を介してドライエッチングされる。本実施形態において、好ましいドライエッチング法は、反応性イオンエッチングである。第１の色の電極１４Ａ，１４Ｂは、シャドーマスクを用いてＤＢＲ１２上にパターニングされる。第１の光学充填材層１８は、フォトリソグラフィを使用して、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂの間のＤＢＲ１２上にパターニングされる。第２の光学充填材層２０は、第１の光学充填材層１８上に堆積され、部分的にそれを覆い、第１の色の電極１４Ａと重なり合って、重なり領域８０Ａを形成し得る。第２の光学充填材層２０は、シャドーマスク又はフォトリソグラフィを使用してパターニングすることができる。重なり領域８０Ａは、製造における位置合わせ誤差を緩和する公差をもたらし、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させる。次いで、反応性イオンエッチングを使用して光学充填材層１８、２０及びＤＢＲ１２を通して第２の色のビア２４をドライエッチングして、第２の色の電極２２の基板１０への電気的接続をもたらす。第２の色の電極２２は、シャドーマスクを使用して第２の光学充填材層２０上にパターニングされ、第２の色の電極２２の幅は、第２の光学充填材層２０の幅に等しい。第３の光学充填材層５８は、フォトリソグラフィを使用して第２の光学充填材層２０に隣接する第１の光学充填材層１８上にパターニングされ、第１の色の電極１４Ｂと重なり合って、重なり領域８０Ｃを形成することができる。第４の光学充填材層６０は、第３の光学充填材層５８上に堆積され、第２の色の電極２２と重なり合って、重なり領域８０Ｄを形成し得る。第４の光学充填材層６０は、シャドーマスク又はフォトリソグラフィによってパターニングすることができる。重なり領域８０Ｃ、８０Ｄは、製造における位置合わせ誤差を緩和し、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させることができる。次いで、基板１０への電気的接続をもたらすために、光学充填材層５８、６０及びＤＢＲ１２を通じた反応性イオンエッチングを使用して第３の色のビア６４がドライエッチングされる。第３の色の電極６２は、シャドーマスクを使用して第４の光学充填材層６０上にパターニングされ、第３の色の電極６２の幅は第４の光学充填材層６０の幅に等しい。この実施形態では、任意のＰＤＬ４４は、シャドーマスクを使用して、それぞれの隣接する第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ及び第２の色の電極２２にオーバーハングする第２及び第３の色の電極２２、６２並びに光学充填材層２０、６０、５８の領域を覆うようにパターニングされる。そして、第１の色の電極１４Ａ及び第２の色の電極２２と、第２の色の電極２２及び第３の色の電極６２と、第３の色の電極６２及び第１の色の電極１４Ｂとの間に、ＰＤＬ４４が成膜される。ＰＤＬ４４は、ＯＬＥＤアレイにわたるクロストークを低減し、電気的短絡を防止することができる。次いで、白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える層は、ＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積される。次いで、カソード２８は、例えば熱蒸着を用いて白色ＯＬＥＤ積層体２６上に堆積される。この実施形態では、カソード２８は反射材料であり、各ＯＬＥＤデバイスの光学マイクロキャビティの一部を形成する。

【0138】

光学マイクロキャビティを備える各要素は、材料の屈折率及びその厚さによって決定される光路長を有する。各色の総光路長は、光学マイクロキャビティを備える各要素、すなわち、ＤＢＲ１２、電極１４、２２、６２、光学充填材層１８、２０、５８、６０、白色ＯＬＥＤ積層体２６、及びカソード２８の光路長によって決定することができる。ＤＢＲ１２及びカソード２８は、光学マイクロキャビティの境界を形成する反射面であるため、屈折率及び厚さに加えて、ＤＢＲ１２及びカソード２８への侵入深さが考慮される。この実施形態では、ＤＢＲ１２及びカソード２８は均一であり、白色ＯＬＥＤ積層体２６はＯＬＥＤアレイ全体に対して白色光を放射するように設計される。各色の光路長は、ＤＢＲ１２の侵入深さと、カソード２８の侵入深さとを含む。これらの侵入深さは、設計上の考慮事項に組み込まれているが、ＯＬＥＤアレイ全体で一定である。ＤＢＲ１２及びカソード２８は、特定の色を放射するように光路長を調整するために使用されない。
したがって、

【数8】

【0139】

第１の色（Λ_C1）３０Ａ、３０Ｂの光路長は、第１の電極（Λ_e1）３４Ａ、３４Ｂの光路長の光路長と白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長とによって決定される。第２の色（Λ_C2）３６の光路長は、第１の光学充填材層（Λ_f1）３８の光路長、第２の光学充填材層（Λ_f2）４０の光路長、第２の色の電極（Λ_e2）４２の光路長、及び白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長の合計によって決定される。第３の色（Λ_C3）６６の光路長は、第１の光学充填材層（Λ_f1）３８の光路長、第３の光学充填材層（Λ_f3）６８の光路長、第４の光学充填材層（Λ_f4）７０の光路長、第３の色の電極（Λ_e3）７２の光路長、及び白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長の合計によって決定される。

【0140】

【0141】

白色ＯＬＥＤ積層体３２の光路長を用いて第１の色３０Ａ、３０Ｂの光路長を最適化し、光学充填材層４０、７０の光路長を用いて第２及び第３の色３６、６６の光路長を最適化することは、白色ＯＬＥＤ積層体２６を均一にすることができるため有利である。次いで、均一な白色ＯＬＥＤ積層体２６をＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積させることができ、それによって製造を単純化することができる。

【0142】

図６は、カソード２８上に堆積された第２のＤＢＲ１２Ｂを含む、本開示による３色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの別の実施形態を示す。この断面は、第１の色の２つのＯＬＥＤデバイスと、第２の色及び第３の色のそれぞれについての単一のＯＬＥＤデバイスとを示す。ＯＬＥＤアレイは、基板１０上に堆積された第１のＤＢＲ１２Ａを備える。本実施形態では、基板１０は、実施形態のベース構造を形成するＴＦＴ基板である。第１のＤＢＲ１２Ａは、一連の交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を備える。第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂごとに第１のＤＢＲ１２Ａを介して第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂがドライエッチングされ、基板１０への電気的接続をもたらす。そして、シャドーマスクを用いて、第１のＤＢＲ１２Ａ上に第１の色の電極１４Ａ，１４Ｂをパターニングする。次いで、フォトリソグラフィを使用して、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂの間の第１のＤＢＲ１２Ａ上に第１の光学充填材層１８がパターニングされる。次いで、第２の光学充填材層２０は、第１の光学充填材層１８上に堆積され、部分的にそれを覆い、第１の色の電極１４Ａと重なり合って、重なり領域８０Ａを形成し得る。次いで、シャドーマスク又はフォトリソグラフィを使用して、第２の光学充填材層２０をパターニングすることができる。重なり領域８０Ａは、製造における位置合わせ誤差を緩和する公差をもたらし、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させる。次いで、第２の色のビア２４が、第１の光学充填材層１８及び第２の光学充填材層２０並びに第１のＤＢＲ１２Ａを貫通してエッチングされ、第２の色の電極２２の基板１０への電気接続をもたらす。次いで、第２の色の電極２２は、第２の光学充填材層２０上にシャドーマスクを使用してパターニングされ、第２の色の電極２２の幅は、第２の光学充填材層２０の幅に等しい。次いで、第３の光学充填材層５８は、フォトリソグラフィを使用して第２の光学充填材層２０に隣接する第１の光学充填材層１８上にパターニングされ、第１の色の電極１４Ｂと重なり合って、重なり領域８０Ｃを形成することができる。次いで、第４の光学充填材層６０は、第３の光学充填材層５８上に堆積され、第２の色の電極２２と重なり合って、重なり領域８０Ｄを形成することができる。第４の光学充填材層６０は、シャドーマスク又はフォトリソグラフィを使用してパターニングすることができる。重なり領域８０Ｃ、８０Ｄは、製造における位置合わせ誤差を緩和し、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させることができる。次いで、基板１０への電気的接続をもたらすために、光学充填材層５８、６０及び第１のＤＢＲ１２Ａを介して第３の色のビア６４がドライエッチングされる。次いで、第３の色の電極６２は、シャドーマスクを使用して第４の光学充填材層６０上にパターニングされ、第３の色の電極６２の幅は第４の光学充填材層６０の幅に等しい。白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える層は、ＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積される。次いで、カソード２８は、例えば熱蒸着を用いて白色ＯＬＥＤ積層体２６上に堆積される。この実施形態では、第２のＤＢＲ１２Ｂがカソード２８上に堆積される。第２のＤＢＲ１２Ｂは、一連の交互の高屈折率誘電体層７６及び低屈折率誘電体層７８を備える。カソード２８は半透明又は透明材料から構成され、第２のＤＢＲ１２Ｂは、各ＯＬＥＤ光学マイクロキャビティデバイス用の光学マイクロキャビティを形成するために使用される。

【0143】

光学マイクロキャビティを備える各要素は、材料の屈折率及びその厚さによって決定される光路長を有する。各色の総光路長は、光学マイクロキャビティを備える各要素、すなわち、第１のＤＢＲ１２Ａ、電極１４、２２、６２、光学充填材層１８、２０、５８、６０、白色ＯＬＥＤ積層体２６、カソード２８、及び第２のＤＢＲ１２Ｂの光路長によって決定することができる。第１のＤＢＲ１２Ａ及び第２のＤＢＲ１２Ｂは、光マイクロキャビティの境界を形成する反射面であるため、光路長ごとの計算において、屈折率及び厚さに加えて、ＤＢＲ１２Ａ，１２Ｂへの侵入深さが考慮される。この実施形態では、ＤＢＲ１２Ａ、１２Ｂ及びカソード２８は均一であり、白色ＯＬＥＤ積層体２６はＯＬＥＤアレイ全体に対して白色光を放射するように設計される。各色の光路長は、第１のＤＢＲ１２Ａの侵入深さ、第２のＤＢＲ１２Ｂの侵入深さ、及びカソード２８の光路長を含む。これらの侵入深さ及び対応する光路長は、設計上の考慮事項に組み込まれているが、ＯＬＥＤアレイにわたって一定である。第１のＤＢＲ１２Ａ、第２のＤＢＲ１２Ｂ、及びカソード２８は、特定の色を放射するように光路長を調整するために使用されない。
したがって、

【数9】

【0144】

【0145】

光学マイクロキャビティ内の各要素の光路長は要素の厚さ及びその屈折率によって決定されるため、光学マイクロキャビティ内の特定の要素の厚さを調整することにより、設計者は所望の色の光路長を最適化することができる。白色ＯＬＥＤ積層体２６がＯＬＥＤアレイを横切って堆積されると、白色ＯＬＥＤ積層体（Λ_OLED）３２の光路長は、第１の色（Λ_C1）３０Ａ、３０Ｂの光路長を調整するように設計することができ、これは、白色ＯＬＥＤ積層体２６の厚さを最適化することによって達成することができる。白色ＯＬＥＤ積層体３２の光路長はＯＬＥＤアレイにわたって均一であるため、第２の光学充填材層（Λ_f2）４０の光路長は、第２の色（Λ_C2）３６に必要な光路長を調整するために第２の光学充填材層２０の厚さにわたって設計することができる。同様に、第４の光学充填材層（Λ_f4）７０の光路長は、第４の光学充填材層６０の厚さにわたって設計されて、第３の色（Λ_C3）６６に必要な光路長を調整することができる。白色ＯＬＥＤ積層体３２の光路長を用いて第１の色３０Ａ、３０Ｂの光路長を最適化し、光学充填材層４０、７０の光路長を用いて第２及び第３の色３６、６６の光路長を最適化することは、白色ＯＬＥＤ積層体２６を均一にすることができるため有利である。次いで、均一な白色ＯＬＥＤ積層体２６をＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積させることができ、それによって製造を単純化することができる。

【0146】

図７は、本開示による２色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの基板１０から第１の色の発光５０Ａ、５０Ｂ、及び第２の色の発光５２への光路の一実施形態を示す。本明細書で第１の色のサブピクセル４６Ａ、４６Ｂと呼ばれる、第１の色のＯＬＥＤデバイスのアレイの一連のサブピクセル内の各サブピクセルは、それぞれ第１の色の発光５０Ａ、５０Ｂとして示される、各第１の色のＯＬＥＤデバイスの発光面積の幅である。本明細書では第２の色のサブピクセル４８と呼ばれる、第２の色のＯＬＥＤデバイスのアレイの一連のサブピクセル内の各サブピクセルは、第２の色の発光５２として示される、各第２の色のＯＬＥＤデバイスの発光領域の幅である。基板１０に由来する電流は、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ及び第２の色のビア２４を通って第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ及び第２の色の電極２２にそれぞれ流れ、白色ＯＬＥＤ積層体２６を通ってカソード２８に流れる。当業者であれば分かるように、白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える多くの層は、第１の色の発光５０Ａ、５０Ｂ及び第２の色の発光５２としてそれぞれ放射される光の光子の形態のエネルギーを電子が放射する発光領域を生成する。第１の色の発光５０Ａ、５０Ｂの下の領域は、第１の色の個々の光学マイクロキャビティと考えることができる。この光学マイクロキャビティの設計は、第１の色の光を放射するように最適化される。第２の色の発光５２の下の領域は、第２の色用の個々の光学マイクロキャビティと考えることができる。この光学マイクロキャビティの設計は、第２の色の光を放射するように最適化される。光学マイクロキャビティは、特定の色の光を生成して放射するために光共振が生じる領域を形成する。この光は、ＤＢＲ１２の上端とカソード２８の下端との間の距離によって生成される対応する光学マイクロキャビティの長さの設計を通じて、第１の及び第２の色に対して最適化される。白色ＯＬＥＤ積層体２６はまた、第１の色のＯＬＥＤデバイス用の所望の光学マイクロキャビティを形成するように設計される。第１の光学充填材層１８及び第２の光学充填材層２０は透明又は半透明であり、第２の色のＯＬＥＤデバイスの所望の光学マイクロキャビティ長を作り出す。第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ及び第２の色の電極２２のパターニングは、横方向の間隔を最小限に抑えるように設計されており、第１の色のサブピクセル４６Ａ、４６Ｂ及び第２の色のサブピクセル４８並びにそれらの対応する発光領域５０Ａ、５０Ｂ、５２がそれぞれ発光面積を十分に利用できるようにし、それによってライトフィールドディスプレイの開口率を高める。

【0147】

図８は、本開示による３色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイの基板１０から第１の色の発光５０Ａ、５０Ｂ、第２の色の発光５２、及び第３の色の発光５６までの光路の一実施形態を示す。本明細書で第１の色のサブピクセル４６Ａ、４６Ｂと呼ばれる、第１の色のＯＬＥＤデバイスのアレイの一連のサブピクセル内の各サブピクセルは、第１の色の発光５０Ａ、５０Ｂとして示される、各第１の色のＯＬＥＤデバイスの発光面積の幅である。本明細書では第２の色のサブピクセル４８と呼ばれる、第２の色のＯＬＥＤデバイスのアレイの一連のサブピクセル内の各サブピクセルは、第２の色の発光５２として示される、各第２の色のＯＬＥＤデバイスの発光領域の幅である。本明細書では第３の色のサブピクセル５４と呼ばれる、第３の色のＯＬＥＤデバイスのアレイの一連のサブピクセル内の各サブピクセルは、第３の色の発光５６として示される、各第３の色のＯＬＥＤデバイスの発光面積の幅である。本開示による３色ＯＬＥＤアレイは、複数の第１の色のサブピクセル、第２の色のサブピクセル、及び第３の色のサブピクセルを備えることが理解される。基板１０で発生した電流は、ビア１６Ａ、１６Ｂ、２４、６４を通って電極１４Ａ、１４Ｂ、２２、６２に流れ、白色ＯＬＥＤ積層体２６を通ってカソード２８に流れる。白色ＯＬＥＤ積層体２６を備える層は、電子が光の光子の形態でエネルギーを放射する発光領域を形成し、それは第１の色の発光５０Ａ、５０Ｂ、第２の色の発光５２、及び第３の色の発光５６として放射される。放射光は、ＤＢＲ１２の上端とカソード２８の下端との間の距離によって生成される対応する光学マイクロキャビティの長さを通して第１の、第２の、及び第３の色に最適化され、白色ＯＬＥＤ積層体２６は、第１の色のＯＬＥＤデバイス用の所望の光学マイクロキャビティを生成するように設計される。第１の光学充填材層１８及び第２の光学充填材層２０は透明又は半透明であり、第２の色のＯＬＥＤデバイスの所望の光学マイクロキャビティ長を作り出す。第１の光学充填材層１８、第３の光学充填材層５８、及び第４の光学充填材層６０は透明又は半透明であり、第３の色のＯＬＥＤデバイスの所望の光学マイクロキャビティ長さを作り出す。第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第２の色の電極２２、及び第３の色の電極６２のパターニングは、横方向の間隔を最小限に抑えて、第１の色のサブピクセル４６Ａ、４６Ｂ、第２の色のサブピクセル４８、及び第３の色のサブピクセル５４、並びにそれらの対応する発光領域５０Ａ、５０Ｂ、５２、５６が発光面積を十分に利用できるようにし、それによって、ライトフィールドディスプレイの開口率を増大させる。

【0148】

図９は、本開示による、重なり合うサブピクセルを有する３色光学マイクロキャビティＯＬＥＤアレイからの発光の上面図である。第１の色の電極、第２の色の電極、及び第３の色の電極の重なり合うパターニングは、横方向の間隔を最小限に抑え、サブピクセルの３色及びそれらの対応する発光領域を重なり合わせる。これにより、ＯＬＥＤアレイが発光面積を十分に利用することが可能になり、それによってライトフィールドディスプレイの開口率が増大する。図示のように、第１の色の発光５０、第２の色の発光５２、及び第３の色の発光５６は重なり合う。図９は、デルタ三つ組サブピクセル構成を示し、これは、現在説明されているような３色ＯＬＥＤアレイの１つの可能な構成である。

【0149】

ライトフィールドディスプレイに適した光学マイクロキャビティＯＬＥＤデバイスの製造は、高開口ディスプレイを達成するために必要なピクセルサイズのために本質的に複雑である。図１０Ａ～図１０Ｎは、本開示による２色ＯＬＥＤアレイを製造するための方法を示す。

【0150】

図１０Ａは、ＤＢＲ１２を基板１０上に堆積させる、製造における最初のステップを示す。本実施形態では、基板１０はＴＦＴ基板であり、本実施形態のベース構造を形成するデバイスである。図１０Ａに示すＤＢＲ１２は、交互の高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを備えることが理解される。ＤＢＲ１２の各層は、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、及び原子層堆積によって堆積することができる。この実施形態のための好ましい堆積方法は、スパッタリングである。

【0151】

図１０Ｂは、基板１０に接続するためにＤＢＲ１２を介してドライエッチングされた第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂを示す。ビアは、反応性イオンエッチング、陽極プラズマエッチング、磁気的に増強された反応性イオンエッチング、三極管反応性イオンエッチング、及び透過結合プラズマエッチングによってエッチングすることができる。本実施形態において、好ましいドライエッチング法は、反応性イオンエッチングである。

【0152】

図１０Ｃは、ＤＢＲ１２上に堆積された第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂを示す。第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂは、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂの基板１０への電気接続をもたらす。電極は、スパッタリング、熱蒸着、及びスピンコーティングによってパターニングすることができる。この実施形態では、スパッタリングが好ましい堆積方法である。シャドーマスクを使用して、例えばこの実施形態では第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂなどの要素を所望のパターンで堆積させることができる。シャドーマスクは、一般に、堆積、エッチング、又は基板の処理に適した様々な用途のために、デバイス領域を正確に画定するために使用される微細構造又はステンシルである。シャドーマスクは、基板上に配置されたときに堆積中の要素の正確なパターニングを可能にする特定の穿孔を用いて設計される。位置合わせ誤差又は堆積誤差が発生する可能性があるため、ミクロンサイズのＯＬＥＤデバイスを堆積させる場合、精度が特に重要である。これは、ＯＬＥＤデバイスの最適でない電気的特性及び光学特性をもたらし、ＯＬＥＤアレイの開口率を低下させる。シャドーマスクは、基板をパターニングするために使用されるツールであり、例えば、この実施形態では、スパッタリング、熱蒸着、及びスピンコーティングなどの適切な堆積方法のいずれかをシャドーマスクと共に使用して、ＤＢＲ１２上に第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂの所望のパターンを堆積することができる。

【0153】

図１０Ｄ～図１０Ｇは、第１の光学充填材層をパターニングするための一連のフォトリソグラフィステップを示す。フォトリソグラフィは、フォトレジスト及び紫外線（ＵＶ）光を使用してフォトマスクを介して基板上にパターンを転写するために広く使用されている製造技術である。フォトマスクは、例えば、所望のパターンの不透明及び透明な領域を有するサブマイクロメートル又はナノメートルサイズのパターンを有する薄板とすることができ、好ましくはガラス又は溶融シリカを含む。フォトマスクは、ＵＶ光と組み合わせて使用され、高解像度フォトリソグラフィにおいてマスクから基板にパターンを転写する。フォトリソグラフィは、例えば、アセトン、メタノール、及びイソプロパノールなどの溶媒で最上面を洗浄し、続いて脱イオン水で洗浄することから始まるプロセスである。所望のピクセルサイズがこの実施形態よりも大きい場合、この実施形態における任意のパターニングステップにシャドーマスクを使用することができることに留意すべきである。

【0154】

図１０Ｄは、フォトレジスト７４の堆積後の実施形態の断面図を示す。堆積は、例えば、スピンコーティング堆積によって達成することができる。フォトレジスト７４は、基板１０を備える構造上に堆積され、ＤＢＲ１２は、ビア１６Ａ、１６Ｂによって基板１０にそれぞれ接続されたＤＢＲ１２上に積層された第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂをその上に有する。フォトレジスト７４を有する構造は、溶媒含有量を除去するために約１１０°Ｃ未満の温度でソフトベークされる。例えば、特定のパターンの一連のナノサイズの不透明部分及び透明部分を伴うように設計されるフォトマスクを使用するパターニングステップであって、フォトリソグラフィープロセス中にパターンを最上層に転写することができる、パターニングステップ。フォトマスクは、ガラス、溶融シリカ、又は他の適切な材料で構成することができる。この実施形態では、フォトマスクは、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂのパターン内に不透明部分を有する設計で適用される。

【0155】

図１０Ｅにおいて、フォトマスクを有する基板１０上の構造は、ＵＶ光に曝露される。ＵＶ光は、フォトレジスト７４をエッチングによって除去することを可能にする化学変化を引き起こす。フォトリソグラフィの間、第１の光学充填材層が第１の電極１４Ａ、１４Ｂの間に塗布されることが望ましい領域のフォトレジスト７４は除去され、ＤＢＲ１２を露出させるが、ビア１６Ａ、１６Ｂを有する第１の電極１４Ａ、１４Ｂの上のフォトレジストは無傷のままである。ポジ型とネガ型の２種類のフォトレジストがある。ポジ型フォトレジストは、ＵＶ光に曝露されると化学的に変化してエッチングに可溶性になり、フォトレジストの露光部分のみがＵＶ曝露後にエッチングによって除去される。フォトレジストの未露光部分は不溶性のままである。ネガ型フォトレジストでは、光に曝されるフォトレジストの部分はエッチングに対して不溶性になる。この例では、フォトレジスト７４は、サイズ及びパターンを維持することができ、より良好なエッチング耐性を有し、優れた解像度及び熱安定性を有するため、フォトリソグラフィ中の制御がより容易であることが分かっているポジ型フォトレジストであることが好ましい。しかしながら、ネガ型フォトレジストを使用してもよいことが理解される。エッチングは、現像剤と呼ぶことができる化学エッチング、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング、及びイオンビームミリングによって実施形態からフォトレジスト層を除去する。現像剤材料を含み得るフォトレジスト材料及びエッチングプロセスは、実施形態上の他の堆積材料に影響を与えることなく高品質のパターンを作成するために協働して機能するように特に設計される。マスク又はフォトマスクは、光（すなわち、フォトリソグラフィのためのＵＶ光）がウェハ又は基板上のどこに照射されるかを制御する。フォトマスクは、所定の位置で光を照らすことを可能にする穿孔又は透明領域を有する不透明プレートを備えてもよい。フォトマスク材料は、例えば、クロム製のコーティングパターンを有する溶融シリカ（石英ガラス）を含むことができる。コンタクトフォトリソグラフィ中の吸着の問題を防止するのに役立つように、フォトマスクがテフロン（登録商標）で更にコーティングされる場合がある。ポジ型フォトレジストの場合、フォトマスクは、所望のパターンを有し、そのパターンをフォトリソグラフィープロセスによって実施形態に転写する。

【0156】

図１０Ｆは、ＯＬＥＤアレイ全体にわたる第１の光学充填材層１８の堆積を示す。第１の光学充填材層１８は、例えば、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、又は原子層堆積によって、第１の電極１４Ａ、１４Ｂ及びビア１６Ａ、１６Ｂを保護するＤＢＲ１２及びフォトレジスト７４上に堆積させることができる。堆積の１つの好ましい方法はスパッタリングであり、これにより、設計者は堆積中に層の厚さを正確に調整することができる。次いで、基板１０及びその上の層は、フォトレジスト７４並びにフォトレジスト７４上に堆積された第１の光学充填材層１８を除去する剥離材に曝される。フォトレジスト剥離材は、基板上に既に堆積されている残りの層を無傷のままにしながら、フォトレジスト７４と相互作用し、これを断片化し、除去する。フォトレジスト剥離材の幾つかの例は、例えば、アセトン、ＮＭＰ（１－メチル－２－ピロリドン）、ジメチルスルホキシドなどの溶媒、２～３％濃縮の水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などのアルカリ性媒体、ヒドロフルオロエーテル；ＡＺ１００、ＴｅｃｈｎｉＳｔｒｉｐＰ１３１６、Ｐ１３３１、Ｎ１５５５等の市販の除去剤、Ｏ₂プラズマを用いた燃焼である。

【0157】

図１０Ｇは、残りのフォトレジスト及びフォトレジスト上に堆積された第１の光学充填材層１８が除去された後の基板１０を示す。このフォトリソグラフィープロセスの全体は、本明細書に開示される全ての後続の光学充填材層の堆積のために繰り返すことができることに留意すべきである。ＤＢＲ１２、第１の電極１４Ａ、１４Ｂ、及びビア１６Ａ、１６Ｂは、基板１０上で無傷のままである。

【0158】

図１０Ｈは、フォトリソグラフィステップが完了した後の図１０Ｇの実施形態の上面図を示す。ＯＬＥＤアレイにわたる第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ及び第１の光学充填材層１８のパターン、特にどのようにパターニングがＯＬＥＤデバイス間の間隔を排除するかが示されている。

【0159】

図１０Ｉは、重なり領域８０Ａ、８０Ｂを形成するために、第１の光学充填材層１８全体を覆い、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂと部分的に重なり合う、第１の光学充填材層１８上に堆積された第２の光学充填材層２０を示す。第２の光学充填材層２０は、例えば、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、又は原子層堆積によって堆積させることができる。堆積の１つの好ましい方法はスパッタリングであり、これにより、設計者は堆積中に層の厚さを正確に調整することができる。重なり領域８０Ａ、８０Ｂは、製造における位置合わせ誤差を緩和する公差をもたらし、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させる。ＤＢＲ１２、第１の電極１４Ａ、１４Ｂ、及び第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂは、基板１０上で無傷のままである。

【0160】

図１０Ｊは、第１の光学充填材層１８、第２の光学充填材層２０及びＤＢＲ１２を介して反応性イオンエッチングを用いてドライエッチングされた第２の色のビア２４を示す。第１の電極１４Ａ、１４Ｂ及び第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂは、基板１０上で無傷のままである。

【0161】

図１０Ｋは、第２の光学充填材層２０上にスパッタリングによって堆積された第２の色の電極２２を示し、第２の色の電極２２の幅は第２の光学充填材層２０の幅にほぼ等しい。第２の色のビア２４は、第２の色の電極２２の基板１０への電気的接続をもたらす。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、及びＤＢＲ１２は、基板１０上に無傷のまま残る。

【0162】

図１０Ｌは、第２の色の電極２２が堆積された後の実施形態の上面図を示す。第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ及び第２の色の電極２２のパターニングは、ＯＬＥＤアレイ上のＯＬＥＤデバイス間の最小間隔を可能にする。放射される色は、赤、黄、青、及び緑を含むがこれらに限定されない可視光スペクトル上の色のいずれかであり得る。２色配列の好ましい組み合わせは、黄色及び青色の発光である。

【0163】

図１０Ｍは、第２の色の電極２２、第２の光学充填材層２０、第１の光学充填材層１８、第２の色のビア２４、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、及びＤＢＲ１２が既に堆積された基板１０の上に堆積された白色ＯＬＥＤ積層体２６を示す。図１０Ｍに示す白色ＯＬＥＤ積層体２６は、一連の有機材料層を備え、白色ＯＬＥＤ積層体２６の各層は、熱蒸着、スピンキャスト、又はインクジェット印刷によって堆積させることができる。

【0164】

図１０Ｎは、ＯＬＥＤアレイ内の各ＯＬＥＤデバイス用の光学マイクロキャビティを形成する、カソード２８の堆積を伴う製造プロセスの最終ステップを示す。カソード２８は、熱蒸着及びスパッタリングによって堆積させることができる。この実施形態では、熱蒸着が好ましい堆積方法である。白色ＯＬＥＤ積層体２６と共に第２の色の電極２２、第２の光学充填材層２０、第１の光学充填材層１８、第２の色のビア２４、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、及びＤＢＲ１２によって形成された複数の第１及び第２の色のマイクロキャビティは、基板１０上にＯＬＥＤアレイデバイスを形成する。

【0165】

図１１Ａ～図１１Ｖは、本開示による３色ＯＬＥＤアレイを製造する段階的なプロセスを示す。

【0166】

図１１Ａは、ＤＢＲ１２を基板１０上に堆積させる、製造における最初のステップを示す。本実施形態では、基板１０はＴＦＴ基板であり、本実施形態のベース構造を形成するデバイスである。図１１Ａに示すＤＢＲ１２は、交互の高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを備えることが理解される。ＤＢＲ１２の各層は、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、及び原子層堆積によって堆積することができる。この実施形態のための好ましい堆積方法は、スパッタリングである。

【0167】

図１１Ｂは、基板１０に接続するためにＤＢＲ１２を介してドライエッチングされた第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂを示す。各ビアは、反応性イオンエッチング、陽極プラズマエッチング、磁気増強反応性イオンエッチング、三極管反応性イオンエッチング、及び透過結合プラズマエッチングによってエッチングすることができる。本実施形態において、好ましいドライエッチング法は、反応性イオンエッチングである。

【0168】

図１１Ｃは、ＤＢＲ１２上に堆積された第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂを示す。第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂは、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂの基板１０への電気接続をもたらす。電極は、スパッタリング、熱蒸着、及びスピンコーティングによってパターニングすることができる。この実施形態では、スパッタリングが好ましい堆積方法である。

【0169】

図１１Ｄ～図１１Ｇは、第１の光学充填材層をパターニングするための一連のフォトリソグラフィステップを示す。フォトリソグラフィは広く使用されている製造技術であり、図１０Ｄ～図１０Ｇに記載されているようなステップは、本明細書に開示されている全ての光学充填材層の堆積のために繰り返されてもよいことが理解される。

【0170】

図１１Ｄは、フォトレジスト７４の堆積後の実施形態の断面図を示す。堆積は、スピンコーティング堆積によって達成することができる。フォトレジスト７４は、基板１０を備える構造上に堆積され、ＤＢＲ１２は、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂによってそれぞれ基板１０に接続されたＤＢＲ１２上に積層された第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂをその上に有する。本実施形態では、フォトマスクは、第１の色の電極１４Ａ，１４Ｂのパターンに不透明部を有するデザインが適用されている。

【0171】

図１１Ｅでは、フォトマスクを有する構造がＵＶ光に曝露され、これにより、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂに隣接するフォトレジスト７４に化学変化が生じ、エッチングに可溶性になる。この実施形態では、フォトレジスト７４はポジ型フォトレジストである。第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、及び基板１０上に堆積されたＤＢＲ１２の層は無傷のままである。

【0172】

図１１Ｆは、ＯＬＥＤアレイ全体にわたる第１の光学充填材層１８の堆積を示す。第１の光学充填材層１８は、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、原子層堆積によって堆積させることができる。好ましい堆積方法はスパッタリングであり、これにより、設計者は堆積中に層の厚さを正確に調整することができる。次いで、基板は、フォトレジスト７４及びフォトレジスト７４の上の第１の光学充填材層１８を除去する剥離プロセスに曝される。剥離材は、第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、及び基板１０上に堆積されたＤＢＲ１２の層を損傷することなくフォトレジスト７４を破砕及び除去する市販の製品であり得る。

【0173】

図１１Ｇは、残りのフォトレジスト及びフォトレジスト上に堆積した第１の光学充填材層１８を除去した後の実施形態を示す。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、及びＤＢＲ１２の層は、基板１０上で無傷のままである。

【0174】

図１１Ｈは、フォトリソグラフィステップが完了した後の実施形態の上面図を示す。ＯＬＥＤアレイにわたる第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ及び第１の光学充填材層１８のパターン、具体的にはパターニングがＯＬＥＤアレイ内のＯＬＥＤデバイス間の間隔をどのように排除するかが示されている。

【0175】

図１１Ｉは、重なり領域８０Ａを形成するために、部分的に第１の光学充填材層１８上及び部分的に第１の色の電極１４Ａ上に第２の光学充填材層２０を堆積させることを示す。第２の光学充填材層２０は、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、原子層堆積によって堆積させることができる。堆積の１つの好ましい方法はスパッタリングであり、これにより、設計者は堆積中に層の厚さを正確に調整することができる。重なり領域８０Ａは、製造における位置合わせ誤差を緩和する公差をもたらし、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させる。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、及びＤＢＲ１２の層は、基板１０上で無傷のままである。

【0176】

図１１Ｊは、第１の光学充填材層１８、第２の光学充填材層２０及びＤＢＲ１２を介した反応性イオンエッチングを用いたドライエッチングにより形成された第２の色のビア２４を示している。第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、及びＤＢＲ１２の層は、基板１０上で無傷のままである。

【0177】

図１１Ｋは、第２の光学充填材層２０上への、例えばスパッタリングによる第２の色の電極２２の堆積を示し、第２の色の電極２２の幅は第２の光学充填材層２０の幅にほぼ等しい。第２の色のビア２４は、第２の色の電極２２の基板１０への電気的接続をもたらす。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、及びＤＢＲ１２の層は、基板１０上で無傷のままである。

【0178】

図１１Ｌは、第２の色の電極２２を成膜した後の実施形態の上面図を示す。最終的に第３の電極が堆積される第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、及び第２の色の電極２２及び第１の光学充填材層１８のパターニングは、ＯＬＥＤアレイ上のＯＬＥＤ光学マイクロキャビティデバイス間の最小間隔を可能にする。

【0179】

図１１Ｍ～図１１Ｐは、第３の光学充填材層をパターニングするための一連のフォトリソグラフィステップを示す。フォトリソグラフィは広く使用されている製造技術であり、図１０Ｄ～図１０Ｇに記載されているようなステップは、本明細書に開示されている全ての光学充填材層の堆積のために繰り返されてもよいことが理解される。

【0180】

図１１Ｍは、フォトレジスト７４の堆積後の実施形態の断面図を示す。堆積は、スピンコーティング堆積によって達成することができる。フォトレジスト７４は、ＤＢＲ１２がその上に堆積された基板１０を備える構造体上に堆積され、この場合、ＤＢＲ１２上に積層された第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂが第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂのそれぞれによって基板１０に接続され、第１の光学充填材層１８がＤＢＲ１２上に堆積され、第２の光学充填材層２０及び第２の色の電極２２が第１の光学充填材層１８上に積層され、第２の色の電極２２が第２の色のビア２４によって基板１０に接続される。そして、フォトマスクには、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ及び第２の色の電極２２のパターンに不透明部を有し、第１の色の電極１４Ｂを部分的に覆うデザインが施されている。

【0181】

図１１Ｎでは、フォトマスクを有する構造がＵＶ光に曝露され、これによりフォトレジスト７４に化学変化が生じ、フォトマスクの透明領域でのエッチングに可溶性になる。この実施形態では、フォトレジスト７４はポジ型フォトレジストである。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、第２の光学充填材層２０、第２の色の電極２２、第２の色のビア２４、及びＤＢＲ１２の層は、基板１０上で無傷のままである。

【0182】

図１１Ｏは、ＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積されるフォトレジスト７４の上への第３の光学充填材層５８の堆積を示す。第３の光学充填材層５８は、例えば、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着、又は原子層堆積によって堆積させることができる。堆積の１つの好ましい方法は、設計者が堆積中に層の厚さを正確に調整できるようにするスパッタリングである。次いで、基板１０は、フォトレジスト７４及びフォトレジスト７４上に堆積された第３の光学充填材層５８を除去する剥離プロセスに曝される。剥離材は、下の他の層を損傷することなくフォトレジスト７４を断片化して除去する市販の製品とすることができる。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、第２の光学充填材層２０、第２の色の電極２２、第２の色のビア２４、及びＤＢＲ１２の層は、基板１０上で無傷のままである。

【0183】

図１１Ｐは、残りのフォトレジスト及びフォトレジスト上に堆積した第３の光学充填材層５８を除去した後の基板１０及びその堆積層を示す。残りの第３の光学充填材層５８は、第１の光学充填材層１８及び第１の色の電極１４Ｂを部分的に覆って重なり領域８０Ｃを形成してもよい。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、第２の光学充填材層２０、第２の色の電極２２、第２の色のビア２４、及びＤＢＲ１２の層は、基板１０上で無傷のままである。

【0184】

図１１Ｑは、第３の光学充填材層５８上に堆積された第４の光学充填材層６０を示し、第２の色の電極２２と重なり合って、重なり領域８０Ｄを形成し得る。第４の光学充填材層６０は、例えば、スパッタリング、熱蒸着、化学蒸着又は原子層堆積によって堆積させることができる。堆積の１つの好ましい方法は、設計者が堆積中に層の厚さを正確に調整できるようにするスパッタリングである。重なり領域８０Ｃ、８０Ｄは、製造における位置合わせ誤差を緩和し、したがって、基板１０上のＯＬＥＤデバイス間の横方向間隔を縮小することによってディスプレイの開口率を増大させることができる。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、第２の光学充填材層２０、第２の色の電極２２、第２の色のビア２４、及びＤＢＲ１２の層は、基板１０上で無傷のままである。

【0185】

図１１Ｒは、第１の光学充填材層１８、第３の光学充填材層５８、第４の光学充填材層６０及びＤＢＲ１２を介して反応性イオンエッチングを用いてドライエッチングされた第３の色のビア６４を示す。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、第２の光学充填材層２０、第２の色の電極２２、及び第２の色のビア２４は、基板１０上で無傷のままである。

【0186】

図１１Ｓは、第４の光学充填材層６０上に、例えばスパッタリングにより成膜された第３の色の電極６２を示す。第３の色の電極６２の幅は、第４の光学充填材層６０の幅とほぼ等しい。第３の色のビア６４は、第３の色の電極６２の基板１０への電気的接続をもたらす。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、第２の光学充填材層２０、第２の色の電極２２、第２の色のビア２４、第３の光学充填材層５８、及びＤＢＲ１２は、基板１０上で無傷のままである。

【0187】

図１１Ｔは、第３の色の電極６２を成膜した後の上面図を示す。第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第２の色の電極２２、及び第３の色の電極６２のパターニングは、ＯＬＥＤアレイ上のＯＬＥＤデバイス間の最小間隔を可能にする。放射される色は、赤、黄、青、及び緑を含むがこれらに限定されない可視光スペクトル上の色のいずれかであり得る。３色配列の好ましい組み合わせは、赤、緑、及び青の発光である。

【0188】

図１１Ｕは、ＯＬＥＤアレイ全体にわたって堆積された白色ＯＬＥＤ積層体２６を示す。図１１Ｕに示す白色ＯＬＥＤ積層体２６は、好ましくは有機材料から構成される一連の層を備えることが理解される。白色ＯＬＥＤ積層体２６の各層は、熱蒸着、スピンキャスト、及びインクジェット印刷によって堆積させることができる。この実施形態では、好ましい方法は熱蒸着である。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、第２の光学充填材層２０、第２の色の電極２２、第２の色のビア２４、第３の光学充填材層５８、第３の色の電極６２、第３の色のビア６４、第４の光学充填材層６０、及びＤＢＲ１２は、白色ＯＬＥＤ積層体２６の下の基板１０上で無傷のままである。

【0189】

図１１Ｖは、白色ＯＬＥＤ積層体２６の上にカソード２８を堆積させて、ＯＬＥＤアレイ内の各ＯＬＥＤデバイス用の光学マイクロキャビティを形成する製造プロセスの最終ステップを示す。カソード２８は、熱蒸着及びスパッタリングによって堆積させることができる。この実施形態では、熱蒸着が好ましい堆積方法である。第１の光学充填材層１８、第１の色の電極１４Ａ、１４Ｂ、第１の色のビア１６Ａ、１６Ｂ、第２の光学充填材層２０、第２の色の電極２２、第２の色のビア２４、第３の光学充填材層５８、第３の色の電極６２、第３の色のビア６４、第４の光学充填材層６０、及びＤＢＲ１２は、基板１０上に無傷のまま残る。

【0190】

本明細書で言及される全ての刊行物、特許及び特許出願は、本発明が関係する当業者の技術レベルを示し、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書における任意の先行技術への言及は、そのような先行技術が共通の一般知識の一部を形成することの承認又は任意の形態の示唆ではなく、またそのように解釈されるべきではない。

【0191】

このように説明されている本発明は、多くの方法で変更することができることは明らかであろう。そのような変形は、本発明の範囲からの逸脱と見なされるべきではなく、当業者に明らかであるような全てのそのような修正は、以下の特許請求の範囲内に含まれることが意図される。

【図1A】