JP2023504394A - 電子ディスプレイ用の伸長性のポリマー及び誘電体層 - Google Patents
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Abstract
ディスプレイデバイスは、複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を有するディスプレイ層と、ディスプレイ層の発光側を覆うカプセル化層とを含む。カプセル化層は、ディスプレイ層上の複数の第１のポリマー突起であって、間に空間を有する、複数の第１のポリマー突起、及び複数の第１のポリマー突起と、第１のポリマー突起間の空間内の任意の露出した下にある表面とを共形的に覆う第１の誘電体層であって、第１のポリマー突起の側面に沿って側壁を形成し、側壁間の空間内にウェルを画定する、第１の誘電体層を含む。【選択図】図２Ａ
Description
本開示は、電子ディスプレイ、より具体的には、電子ディスプレイ中の構成要素、特に有機発光ダイオードを、保護するためのカプセル化層に関する。
電子ディスプレイは、典型的には、基板上に堆積された複数の層を含む。例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイは、基板上に、さまざまな構成で（インセル、オンセル）、バックプレーン（例えば、薄膜トランジスタなどの電気制御要素を含むもの）、フロントプレーン、カプセル化、及び他の機能的要素（例えば、タッチ感応構成要素、ハードコート、偏光子）を含む。フロントプレーンは、アノード層、導電層、発光層、及びカソード層を含む。典型的なＯＬＥＤディスプレイは、カプセル化を含み、ディスプレイの層を、例えば、周囲の酸化剤（例えば、水分、酸素）、ほこり、及びその他の大気条件から保護することができる。典型的には、カプセル化は、ガラスリッドにより、又は１つ又は複数のバリア層により提供される。フレキシブルなカプセル化のために、ＯＬＥＤディスプレイは、通常平面で連続した２つの層（有機層及び無機層）の積層体を含むバリア２層によってコーティングすることができる。
一態様では、ディスプレイデバイスは、複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を有するディスプレイ層と、ディスプレイ層の発光側を覆うカプセル化層とを含む。カプセル化層は、ディスプレイ層上の複数の第１のポリマー突起であって、間に空間を有する、複数の第１のポリマー突起、及び複数の第１のポリマー突起と、第１のポリマー突起間の空間内の任意の露出した下にある表面とを共形的に覆う第１の誘電体層であって、第１のポリマー突起の側面に沿って側壁を形成し、側壁間の空間内にウェルを画定する、第１の誘電体層を含む。
別の態様では、第１のポリマー突起間の空間では、下にある表面が露出している。
別の態様では、複数の第１のポリマー突起は、下にある誘電体層上の複数の湾曲した凸状のポリマー突起である。
別の態様では、複数の第１のポリマー突起は、ディスプレイ層の頂面に実質的に垂直である側面と、頂面に実質的に平行である上面とを有する。
別の態様では、複数の第２のポリマー突起は、第１の誘電体層上に配置され、複数の第２のポリマー突起は、第１の誘電体層が露出した空間を間に有し、第２の誘電体層は、複数の第２のポリマー突起及び複数の第２のポリマー突起間の空間内の第１の誘電体層を共形的に覆い、第２の誘電体層は、複数の第２のポリマー突起の側面に沿って側壁を形成し、第２の誘電体層の側壁間の空間内にウェルを画定する。
別の態様では、カプセル化層は複数の二重層を含み、各二重層は、複数のポリマー突起及び誘電体層を含む。
別の態様では、側壁はＯＬＥＤ間の間隙と整列している。
別の態様では、側壁は、ＯＬＥＤに対して、複数のＯＬＥＤを含むピクセルに対して、又はピクセルのグループに対して、均一な横方向位置に位置決めされている。
実装は、一又は複数の下記の特徴を含み得る。
ディスプレイ層は、複数の有機発光ダイオードを覆うキャッピング層を有し得る。ディスプレイ層は、非平面の頂面を有し得る。下にある表面は、ディスプレイ層の頂面であり得る。
カプセル化層は、ディスプレイ層と接触するとともにそれを共形的に覆う誘電体層を含んでもよく、下にある表面は、下にある誘電体層の頂面であってもよい。下にある誘電体層は、第１の誘電体層と同じ材料であってもよい。
第１の誘電体層は、無機酸化物、又は無機酸化物の混合物であり得る。第１のポリマー突起は、フォトレジストであり得る。
複数の第１のポリマー突起は、複数の別個の突起によって提供され得る。少なくとも１つの第１のポリマー突起の側面の少なくとも一部は、下にある表面に対して斜めの角度にあり得る。第１のポリマー突起は、湾曲した凸状の突起、例えば、半球状の突起であり得る。少なくとも１つの第１のポリマー突起の側面は、下にある表面に対して直角であり得る。複数の第１のポリマー突起は、１つ又は複数の側壁を有する複数の環状突起を有してもよく、ポリマー突起間の空間は、環状突起の１つ又は複数の側壁で囲まれた開孔を含んでもよい。複数の環状突起は、六角形であってもよい。
複数の第１のポリマー突起は、複数の開孔を有する相互接続構造によって提供されてもよく、第１のポリマー突起間の空間は、複数の開孔によって提供されてもよい。相互接続構造は、ハニカム型構造であり得る。
ポリマー充填剤は、部分的に又は完全にウェルを充填することができる。ポリマー充填剤は、第１の誘電体層を覆うことができる。
第１のポリマー突起と第２のポリマー突起は同じポリマー材料であってもよく、第１の誘電体材料と第２の誘電体材料は同じ誘電体材料であってもよい。
第２の誘電体層は、第１の誘電体層と接触し得る。第２の誘電体層は、隣接するポリマー突起の側壁間の領域内で第１の誘電体層と接触し得る。第２の誘電体層は、第１の複数のポリマー突起の上方の領域内でポリマーによって第１の誘電体層から分離され得る。
第２のポリマー突起は、第１のポリマー突起の上方で整列し得る。第２のポリマー突起は、第１のポリマー突起から横方向にオフセットされ得る。第１のポリマー突起は、六方最密であってもよく、第２のポリマー突起は、六方最密、且つ第１の複数のポリマー突起に対してオフセットされていてもよい。
複数の第３のポリマー突起は、第２の誘電体層上に配置され得る。第３のポリマー突起は、第２の誘電体層が露出した空間を間に有し得る。第３の誘電体層は、第３のポリマー突起と、第３のポリマー突起間の空間内の第２の誘電体層とを共形的に覆うことができる。第３の誘電体層は、第３のポリマー突起の側面に沿って側壁を形成し、第３の誘電体層の側壁間の空間内にウェルを画定し得る。ポリマー充填剤は、第２の誘電体層の側壁間の空間内のウェルを完全に充填し得る。ポリマー充填剤は、第３の誘電体層を覆うことができる。
ポリマー充填層は、複数の二重層の最も外側の誘電体層を覆うことができる。
ポリマー突起の少なくとも２つは、複数のＯＬＥＤに広がり得る。複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、異なる色のＯＬＥＤタプルを含むことができ、ポリマー突起の少なくとも２つは、ＯＬＥＤタプルに広がり得る。複数の有機発光ダイオードは複数のピクセルを含むことができ、各ピクセルは異なる色のＯＬＥＤタプルを含むことができ、側壁はピクセル間の間隙と整列し得る。ピクセルは、ストライプピクセル形状寸法又はＰｅｎＴｉｌｅピクセル形状寸法で配置され得る。ポリマー突起の少なくとも２つは、複数のピクセルに広がり得る。
本明細書に記載された主題は、限定されないが、以下の利点のうちの１つ又は複数を提供するよう実装され得る。電子ディスプレイ、例えばＯＬＥＤディスプレイは、従来のカプセル化と比較して増加した耐久性を特徴とするカプセル化によって保護され得る。電子デバイスは、損傷又は故障のリスクを減らしながら、曲げられ、屈曲され、伸長され得る。カプセル化は、商業的に実行可能なコストで製造することができる。
１つ又は複数の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明に明記している。その他の特徴、態様、及び利点も、説明、図面、及び特許請求の範囲から自明となろう。
様々な図面における類似の参照番号及び記号表示は、類似した要素を示している。
伸長性で、可撓性の電子ディスプレイは、いくつかのディスプレイ、例えばテレビディスプレイ又は携帯電話ディスプレイ用途に望ましい。しかしながら、従来の伸長性ディスプレイ、及びそれらの作製するための技法は、多くの問題を起こしやすい。多くの従来の伸長性ディスプレイは、ディスプレイが曲げられ又は伸ばされたときに、もろくて亀裂が入りやすい無機材料を含む。例えば、無機材料は、カプセル化層又は電子ディスプレイの他のサブコンポーネント（例えば、発光素子を駆動するための、電子回路、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含むディスプレイのバックプレーン）に見出すことができる。
従来のディスプレイを曲げること又は伸ばすことによって、ディスプレイの深さに沿って層間で変化する応力の分布がもたらされ得る。たとえば、ディスプレイを曲げると、ディスプレイの一方の面に圧縮応力がかかり、反対側の面に引張応力がかかる。よって、ディスプレイの２つの面の間の領域は、応力分布がディスプレイの深さを通じて圧縮応力から引張応力に移行するときに、応力に中立であり得る。伸長性ディスプレイへの従来のアプローチは、ディスプレイの層を「応力中立」平面に位置決めしようとすることである。しかしながら、特定のディスプレイ要素、例えば、バックプレーン、フロントプレーン、及び薄膜カプセル化（ＴＦＥ）の厚みが有限であることにより、重要な層が応力中立面の外側に位置決めされ得る。その結果、これらの層は障害にさらされる。
本明細書に記載される主題は、曲げ、屈曲、及び伸長の間により頑強である薄膜カプセル化に関係する。従来の伸長性ディスプレイとは異なり、本明細書に記載されるディスプレイは、応力中立面にあるバックプレーン及びフロントプレーンを含むことができ、一方、ＴＦＥは、応力中立面の外側に位置決めされ、よって、ディスプレイをより頑強にすることができる。
カプセル化層の亀裂により、水分及び他の酸化剤が発光層に到達し、ディスプレイの寿命を減少させ、視覚的な欠陥が生じ得る。さらに、カプセル化層の亀裂は、それ自体が視覚的な欠陥、例えば、ディスプレイ上の黒いスポット又は異常な光路を引き起こし、画質を低下させる可能性がある。
本明細書で検討されるカプセル化技法は、電子ディスプレイの可撓性及び伸長性の増加、並びに可撓性及び／又は伸長性電子ディスプレイの耐久性の増加を提供することができる。そのような技法の１つは、共形誘電体層が点在するポリマードットの層を含む。別の技法は、共形誘電体層が点在する１つ又は複数のポリマー格子を含む。このような構造は、カプセル化に重大な損傷を与えることなく、可撓性及び伸縮性が高い必要がある。特定の理論に限定されることなく、デバイスが水平に伸ばされると、ポリマー材料が圧縮されている間、共形バリア層の垂直に延びる部分が外側に広がり得る。これにより、他の点では脆いバリア層が曲がるか又は伸びて、亀裂又は他の欠陥のリスクが減少し得る。例えば、ポリマードット又は格子の層は、ディスプレイが曲げられるか又は伸ばされる形状に適合し得るが、共形誘電体層の全長（この場合、垂直偏位を含む）はほぼ一定のままである。
カプセル化層は、例えばポリマー材料用のインクジェットプリンタを使用して、材料の層の連続堆積によって形成され得る。カプセル化層のポリマー材料はまた、ナノ又はマイクロインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ又はＭＩＬ）プロセス、例えば、熱ＮＩＬ／ＭＩＬ又はＵＶ ＮＩＬ／ＭＩＬプロセスを使用して堆積され得る。共形バリア層は、気相堆積、例えば、物理気相堆積、化学気相堆積、又は原子層堆積によって堆積され得る。
図１Ａ及び１Ｂは、ＯＬＥＤデバイス１００、及び複数のＯＬＥＤデバイス１００を含むＯＬＥＤディスプレイ１００’を図示する。ＯＬＥＤデバイス１００及びＯＬＥＤディスプレイ１００’は、フロントプレーン１１０の上方に配置されたカプセル化１０２を含む。参照を容易にするために、Ｃａｒｔｅｓｉａｎ座標系が提供される。ＯＬＥＤデバイス１００及びＯＬＥＤディスプレイ１００’は、基板１１２を含み、その上に、電子回路、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のアレイを提供するバックプレーン１１３が形成されて、フロントプレーン１１０の発光素子を駆動する。
基板１１２は、フロントプレーン１１０の他の構成要素に支持を提供する。つまり、基板１１２は、製造中に頂部にＯＬＥＤデバイス１００の他の構成要素が連続して堆積されるベース層であり得る。例えば、基板１１２はプラスチック又はガラスであり得る。
いくつかの実装形態では、犠牲基板が製造中に使用されて、フロントプレーン、例えばフロントプレーン１１０とカプセル化１０２との一部に支持を提供するが、最終デバイスでは基板は除去される。例えば、バックプレーン１１３、フロントプレーン１１０、及びカプセル化１０２は、プラスチック又はガラス基板から除去することができ、場合によっては、最終用途のデバイス、例えば可撓性ディスプレイにとって十分可撓性である可撓性ポリマー層などの基板上に置くことができる。つまり、ＯＬＥＤデバイスの製造に使用される基板１１２は、上にＯＬＥＤデバイスが輸送されて最終用途のデバイスが組み立てられる基板よりも、あまり可撓性でなくてもよい。あるいは、基板１１２は、最終用途に十分可撓性である可能性がある。
フロントプレーン１１０は、アノードとして機能し得る下部導電層１１４ａと、発光層１２６を含む有機層積層体１１６と、カソードとして機能し得る上部導電層１１４ｂとを含む。アノードとして、下部導電層１１４ａは、動作中に有機層積層体１１６に正帯電の電気接触を提供するパターン化層である。下部導電層１１４ａは、場合によっては反射性材料、例えば、金属及び酸化インジウムスズなどの材料の積層体であってもよく、金属は、Ａｇなどの導電性金属、又はＡｇ及び別の金属（例えばＭｇ）を含む合金である。上部導電層１１４ｂは透明であり、フロントプレーン１１０によって生成された光の透過を可能にする。上部導電層１１４ｂは、例えば、ＩＴＯであり得るか、又は、Ａｇ、又はＡｇ及び別の金属（Ｍｇなど）を含む合金などの、金属又は合金の薄層であり得る。いくつかの実装形態では、ＡｇＭｇ合金は、ＡｇとＭｇがおよそ９：１である比を有し得る。
下部導電層１１４ａ上には、サブピクセル画定層１１５が堆積され得る。サブピクセル画定層１１５は、誘電体材料、例えば、フォトレジスト材料などのポリマーで形成され得る。サブピクセル画定層１１５を通って開孔が延び、中にＯＬＥＤデバイスが形成されるウェルを提供する。特に、有機層積層体１１６は、ウェルの底面の上方に堆積され得る。例えば、有機層積層体１１６は、例えば、ファインメタルマスク（ＦＭＭ）を使用して開孔によって形成された空間内に配置され得る。下部導電層１１４ａは、パターン化されて、ＯＬＥＤデバイスの個別の制御を提供する。開孔は、有機層積層体１１６が下部導電層１１４ａ又はバックプレーン１１３の駆動電極と接触することを可能にする。
図２Ａは、個別のＯＬＥＤデバイス１００Ａのウェルを画定する開孔を有するサブピクセル画定層１１５を含む、ＯＬＥＤディスプレイ１００Ａ’の一部を図示する。ウェルは斜めの側壁を有することができ、ウェルの底部に、ウェルの側壁に部分的又は完全に沿って、ミラー層が形成され得る。ミラー層は、ＯＬＥＤデバイス１００Ａからの光の出射を高めるために追加され得る。いくつかの実施形態では、ＯＬＥＤデバイスのアノードは、サブピクセル画定層間に形成されたウェルの底部に位置決めされ、隣接するサブピクセルのアノードに接続することなくサブピクセル画定層の下に延びる。他の実施形態では、サブピクセル画定層の下に延びるアノード層の頂部で、追加のアノード層がパターン化される。
下部導電層１１４ａは、少なくともウェルの底部に堆積されて、バックプレーン１１３の駆動電極と接触する。ミラーを提供するために、下部導電層１１４ａは反射性層であってもよく、又は下部導電層１１４ａは反射性層でコーティングされていてもよく、又は下部導電層１１４ａは反射性層の上方に形成された透明な導電層であってもよい。下部導電層はまた、サブピクセル画定層１１５内の開孔によって提供された側壁の一部又はすべての上に堆積され得る。上記の通り、下部導電層１１４ａは、個別のＯＬＥＤデバイス１００Ａの独立した制御を提供する別個のアノードへのパターン化層である。
有機層積層体１１６は、下部導電層１１４ａ、及び下部導電層１１４ａで覆われていないサブピクセル画定層の一部の上方、例えば、側壁、及びサブピクセル画定層１１５によって提供されたウェル間のプラトーの頂部の上に堆積され得る。有機層積層体１１６の一部の層は、複数のＯＬＥＤデバイスに広がり得る。上部導電層１１４ｂは、有機層積層体１１６の上方に堆積され、複数のＯＬＥＤデバイスに広がる連続層として堆積され得る。上部導電層１１４ｂの上方に配置され、各ウェルを少なくとも部分的に充填するのは、光増強層１２０、例えば発光を改善するための屈折率整合材料である。
下部導電層１１４ａの個別のアノードの上方の開孔内の有機層積層体１１６の一部は、このように、ＯＬＥＤディスプレイ１００Ａ’のピクセル又はサブピクセルを提供する。つまり、いくつかの実装形態では、各ＯＬＥＤデバイス１００Ａは、赤、緑、又は青などの特定の光の色を提供し得る。図２Ｂは、中にＯＬＥＤデバイス１００Ｂがバックプレーン１１３上に直接形成されるＯＬＥＤディスプレイ１００Ｂ’の一部を図示する。さまざまな電気絶縁層（図示せず）を使用して、一般的なカソードと他の層、例えばアノード又はバックプレーン１１０上の金属化との間の短絡を防ぐことができる。いくつかの実装形態では、ＯＬＥＤデバイスは、サブピクセル画定層１１５を使用せずに形成される。図２Ｂは、下部導電層１１４ａと同じ寸法でパターン化された有機層積層体１１６と上部導電層１１４ｂとを図示しているが、これは必要ではない。上部導電層１１４ｂとバックプレーン１１３の残りの部分との上方に堆積されているのは、キャッピング層１１７である。上部導電層１１４ｂと同様に、キャッピング層１１７は、複数のＯＬＥＤデバイスに広がる連続層として堆積され得る。
図１Ａに戻ると、有機層積層体１１６は、電子注入層（ＥＩＬ）１２０と、電子移送層（ＥＴＬ）１２２と、孔ブロッキング層（ＨＢＬ）１２４と、発光層（ＥＭＬ）１２６と、電子ブロッキング層（ＥＢＬ）１２８と、孔移送層（ＨＴＬ）１３０と、孔注入層（ＨＩＬ）１３２とを含み得る。光は、例えば、下部導電層１１４ａからＥＭＬに移動する正帯電の孔と、上部導電層１１４ｂからＥＭＬに移動する負帯電の電子との再結合を通じて、ＥＭＬ１２６内で生成される。
有機層積層体１１６は、フロントプレーンで使用することができる有機材料の多層積層体の一例に過ぎない。いくつかの実装形態では、フロントプレーンの有機層積層体は、有機層積層体１１６に含まれるものよりも少ない層、又は有機層積層体に含まれる物よりも多い層を含み得る。例えば、１つ又は複数の追加の層、有機層積層体は、複数のＨＴＬ、複数のＨＢＬ、複数のＥＢＬ、及び／又は複数のＥＴＬを含み得る。
ＥＭＬ１２６を含む有機層積層体１１６はそれぞれ、適切な有機材料から形成され得る。例えば、ＥＭＬ１２６のための有機材料は、発光ポリマー、例えば、ポリフェニレンビニレン又はポリフルオレンを含み得る。有機材料は、発光ポリマーよりも小さい分子、例えばＡｌｑ３を含み得る。ＥＭＬ１２６はまた、量子ドット又は他の発光材料を含み得る。
有機層であり得るキャッピング層１１７は、上部導電層１１４ｂ上（図２Ａに示す通り）、又は上部導電層１１４ｂ並びに有機層構造及び／又はバックプレーン１１３の露出された部分の上方（図２Ｂに示す通り）に堆積され得る。いくつかの実施形態では、キャッピング層１１７は誘電体層であるが、他の実施形態では、キャッピング層は、１つ又は複数の有機半導体材料から形成される。キャッピング層１１７は、フロントプレーン１１０の頂部層を形成し得る。いくつかの実装形態では、キャッピング層１１７は、平坦化層として機能し得る。いくつかの実装形態では、キャッピング層１１７は、光増強層、例えば、屈折率整合を実施して、ＯＬＥＤからの光の出射を改善するものとして機能し得る。いくつかの実装形態では、キャッピング層１１７は、サブピクセル画定層１１５によって形成された開孔を部分的に充填し得る（図２Ａを参照）。いくつかの実装形態では、キャッピング層１１７は、ＯＬＥＤ間の間隙を部分的又は完全に充填することができ、例えば、有機層積層体１１６と、下部導電層１１４ａと、上部導電層１１４ｂ又は隣接するＯＬＥＤとの間の空間を部分的又は完全に充填することができる（図２Ｂを参照）。
カプセル化１０２は、キャッピング層１１７の上方に形成され得る。カプセル化１０２は、互いの頂部に連続的に堆積された材料の複数の層を含むことができる。例えば、カプセル化１０２は、複数のカプセル化サブレイヤを含み得る。カプセル化サブレイヤの少なくとも一部は、ポリマー層、例えばポリマードットのポリマー層と、ポリマー層の上方に形成されたバリア層として機能する共形コーティングとを含む二重層（ダイアドと呼ばれることがある）であってもよい。例えば、カプセル化は、２つ以上の二重層を含むことができ、その後に共形無機誘電体コーティングが続く。
共形コーティングは、誘電体材料、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＮｙ、又はＡｌ２Ｏ３などの、無機材料であり得る。共形コーティングは、材料の共形薄膜層を堆積するための任意の方法を使用して、例えば、化学気相堆積（ＡＬＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ等）プロセス又は物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスを使用して、堆積され得る。誘電体層の厚さは、およそ１μｍ以下（例えば、０．８μｍ以下、０．６μｍ以下、０．４μｍ以下、０．２μｍ以下、０．１μｍ以下、０．０５μｍ以下、０．０２μｍ以上、０．０５μｍ以上）である。例えば、厚さは、ＣＶＤによって堆積された層については０．０５から１μｍ、又はＡＬＤによって堆積された層については２０から５０ｎｍであり得る。
ポリマー層は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、若しくはシリコンの液体フォトポリマー接着剤、例えばＮｏｒｌａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ６３（ＮＯＡ６３）から、フォトレジスト、例えばＫＭＰＲフォトレジストから、又はポリスチレン（ＰＳ）アレイ、例えばキシレン又はＰａｒｙｌｅｎｅ Ｃ、Ｄ、若しくはＮｒなどのＰａｒｙｌｅｎｅを有するＰＳから形成され得る。
特に、キャッピング層１１７の後には、無機誘電体材料の任意の最初の共形コーティング１０２ａがあり得る。例えば、図２Ｂを参照すると、最初の共形コーティング２１２は、キャッピング層１１７上に堆積される。
最初の共形コーティング１０２ａ（図１Ｂ参照）上、又はキャッピング層１１７（図２Ａ）上には、例えばポリマードットの、第１のポリマー層１０２ｂと、第１のポリマー層１０２ｂ上に堆積された第１の共形コーティング１０２ｃとを含む、二重層であるカプセル化サブレイヤ（第１のダイアドと呼ばれることがある）。いくつかの実装形態では、第１のポリマー層１０２ａは、フロントプレーン１１０のサブピクセルによって形成された任意の間隙内を充填する層を作成するために、平坦化層として機能し得る。共形コーティング及びポリマーの追加の層は、第１のカプセル化サブレイヤの頂部に追加され得る。
いくつかの実施形態では、サブピクセル画定層１１５間に形成されたウェルの平坦化は、ポリマー層がウェルを越えてオーバーフローすることなくウェルを充填するように、ポリマーを堆積することにより実施され得る。例えば、そのような実施形態では、ポリマー平坦化層は、この層がｘｙ面に平行である上部導電層１１４ｂの一部と実質的に同一平面上にあるように堆積され得る。
他の実施形態では、ポリマー平坦化層の一部が、ｘｙ面に平行である上部導電層１１４ｂの一部の上に延びるか又は膨らむように、ポリマー平坦化層は、サブピクセル画定層１１５間に形成されたウェルを超えてオーバーフローし得る。そのような実施形態では、後続の層、例えば、共形コーティング及び／又は追加のポリマー層は、ポリマー平坦化層によって形成された膨らみの上方で平坦化を実施することができる。
例えば、例えばポリマードットの、第２のポリマー層１０２ｄと、例えば無機誘電体材料の、第２の共形コーティング１０２ｅとを含む二重層である第２のカプセル化サブレイヤは、第１のカプセル化サブレイヤの頂部に堆積され得る。同様に、例えばポリマードットの、第３のポリマー層と、例えば無機誘電体材料の、第３の共形コーティングとを含む二重層である第３のカプセル化サブレイヤは、第２のカプセル化サブレイヤ等の頂部に堆積され得る。
図２Ａ及び２Ｂを参照すると、第１のカプセル化サブレイヤ２１０は、最初の共形コーティング２１２上（図２Ｂを参照）、又はキャッピング層１１７上（図２Ａを参照）に堆積される。第１のカプセル化サブレイヤは、第１のポリマー層２１４と、第１のポリマー層２１４上に堆積された第１の共形コーティング２１６とを含む。この構造の製造については、図３Ａ－３Ｄに関して以下でより詳細に説明する。
図１Ａを参照すると、場合によっては、追加の機能要素１１１、例えば、偏光膜、タッチ感応性構成要素、ハードコーティング等が、カプセル化１０２上に堆積され得る。いくつかの実装形態では、共形コーティングのうちの１つ又は複数は、ハードコーティングとして機能することができ、機能要素１１１の一部としてのハードコーティングの省略を可能にする。
カプセル化１０２の層は、下で説明するように、連続した平面層として図１Ａに図示されているが、ポリマー層の少なくとも一部はパターン化されている。結果として、共形層の少なくとも一部、すなわち、パターン化ポリマー層の上方に配置された共形層は、垂直に延びる部分を有する。特定の理論に限定されることなく、デバイスが水平に伸ばされると、ポリマー材料が圧縮されている間、共形層の垂直に延びる部分が外側に広がり得る。
図３Ａを参照すると、ＯＬＥＤディスプレイ、例えば図１Ｂのディスプレイ１００の製造において、カプセル化１０２はフロントプレーン１１０上に堆積される。
図３Ａは、フロントプレーン上に堆積された最初の共形コーティング２１２と、最初の共形コーティング上に堆積された第１のポリマー層２１４とを有するフロントプレーン１１０の断面図を図示する。基板１１２及びバックプレーン１１３は、簡潔にするために図３Ａから省略されている。
共形コーティング２１２は、フロントプレーン１１０の頂部に堆積されている、例えば、フロントプレーンのキャッピング層１１７の頂部に堆積されている、誘電体材料の層であり得る。第１の共形コーティング２１２は、ｘ及びｙ方向に延び、化学気相堆積プロセス（例えば、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ）又は物理気相堆積プロセス（ＰＶＤ）を使用して堆積され得る。
破線で囲まれた第１のポリマー層２１４は、最初の共形コーティング２１２の頂部に位置する層内でｘ及びｙ方向に延びる。第１のポリマー層２１４は、ポリマードット２１４ａを含み得る。ＯＬＥＤディスプレイ１００の前の層は、平坦化、例えば、光増強層、他のポリマー平坦化層、又はフロントプレーン１１０の発光要素の他の層を提供することができるため、ポリマードット２１４ａは、ｘ及びｙ方向に延びる平面を形成する。
図３Ａに示すように、ポリマードット２１４ａは、実質的に半球状であり得るが、台形又は長方形のなどの他の形状も可能である。各ポリマードット２１４ａの平坦面は、最初の共形コーティング２１２と接触している。あるいは、いくつかの実装形態では、各ポリマードット２１４ａの平坦面は、フロントプレーン１１０と接触している。
ポリマードット２１４ａを有する第１のポリマー層２１４は、例えばポリマードットのアレイが構造の頂面上に堆積されるように、ｘ及びｙ方向に延びてフロントプレーン１１０の表面全体に延びることができる。隣接するポリマードット２１４ａは、間隙によって離間されている。このため、ポリマードット２１４ａは互いに接触しない。ポリマードットは、少なくともフロントプレーン１１０の領域全体に均一な間隔で分布することができ、これにより、例えば、ワークピース全体にわたってディスプレイが提供される。ポリマードット２１４ａは、六角形のパターンで分布することができるが、長方形のパターンなどの他のパターンが可能である。
ポリマードット２１４ａは、コントローラ２４２に連結されているインクジェットプリンタと同様の液滴放出プリンタ２４０によって堆積され得る。特に、液滴２４４は、１つ又は複数のノズルから所望のパターンで最初の共形コーティング２１２へ制御可能に放出され得る。液滴はその後、例えばＵＶ光源からのＵＶ放射によって、硬化され得る。液滴排出印刷の利点は、プリントヘッドがワークピースの幅に広がる１つ又は複数の列に複数のノズルを含むことができ、液滴が制御可能に放出される間、プリントヘッドをワークピースの長さに沿って駆動できることである。これにより、ポリマー層２１４の迅速な製造が可能になる。
あるいは、ポリマー層２１４は、他の適切なプロセス、例えば、ポリマー特徴を堆積するナノ又はマイクロインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ又はＭＩＬ）プロセスによって堆積され得る。記載されたプロセスは、例えば、特徴の反復構造を形成するために、複数のインプリンティングを含むことができ、例えば、互いに対して特徴の一貫した間隔を確保するために、特徴の整列を制御することができる。図４を参照すると、これらのＮＩＬ／ＭＩＬプロセスの両方では、基板４１２、すなわち上にフロントプレーン１１０及びバックプレーン１１３を有する基板１１２は、プロセスのタイプに応じて、レジスト４０２、例えば熱可塑性ポリマーレジスト又はフォトポリマーレジストでコーティングされる。モールド又はマスク４０４は、レジスト４０２に適用され、モールド及びレジストは、その後、熱（熱ＮＩＬ／ＭＩＬ用）又はＵＶ光（ＵＶ ＮＩＬ／ＭＩＬ用）にさらされる。いくつかの実装形態では、熱ＮＩＬ／ＭＩＬプロセスについて、レジスト４０２及びマスク３０３が加熱される温度は、フォトレジストのガラス転移温度より高くなり得る。いくつかの実装形態では、熱ＮＩＬ／ＭＩＬプロセスについて、温度は、約８０℃から約１００℃の範囲であり得る。ＵＶ ＮＩＬ／ＭＩＬプロセスについて、レジスト４０２及びマスク４０４は、室温でＵＶ光にさらされ得る。他の実装形態では、ＵＶ ＮＩＬ／ＭＩＬプロセスの温度範囲は、約８０℃から約１００℃であり得る。レジスト４０２を熱又は光にさらすことにより、レジストは硬化され整えられる。モールド４０４が除去されると、レジスト４０２の頂面はネガティブインプリントを有する。レジスト４０２は、このようにポリマー層２１４を提供する。
ＮＩＬ／ＭＩＬは、他のプロセス、例えば液滴放出プリンタを含むものに対して特定の利点を提供し得る。例えば、ＮＩＬ／ＭＩＬプロセスは、他の特徴堆積プロセスよりも速くなり得る。別の利点として、ＮＩＬ／ＭＩＬプロセスは、他のプロセスと比較してより広範なパターンを作成することができる。例えば、ＮＩＬ／ＭＩＬプロセスは、垂直に延びる側壁の製造を可能にし得る。
図３Ａに戻ると、液滴放出がポリマー層を堆積するために使用される場合、コントローラ２４２は、液滴放出プリンタ２４０に通信可能に連結され、堆積プロセスの態様を制御する。例えば、コントローラ２４２は、例えば放出される液滴２４２のサイズ又は数を制御することにより、液滴放出プリンタ２４０によって堆積される特徴のサイズを制御することができ、例えばプリントヘッドがワークピース全体をスキャンする際の液滴の放出のタイミングを制御することにより、堆積されている特徴の配置、すなわち特徴のｘ、ｙ、又はｚ位置を制御することができ、又は、例えばプリントヘッドが実施する放出を制御することにより、コントローラによって堆積されている材料のタイプを制御することができる。
図３Ｂに示すように、第１の共形コーティング２１６は、第１のポリマー層２１４及び最初の共形コーティングの露出部分（又はキャッピング層１１７又はフロントプレーン１１０、例えば、光増強層又はフロントプレーンの発光要素の他の層の露出部分）の上方に堆積される。第１のポリマー層２１４と第１の共形コーティング２１６との組み合わせは、第１のダイアド１１０を提供する。
図３Ｃは、第２のポリマー層２２４が追加された、第１のカプセル化サブレイヤ２１０及びフロントプレーン１１０の断面図を図示する。第２のポリマー層２２４は、共形コーティング２１６の頂部に堆積されているポリマードット２２４ａを含む。
第２のポリマー層２２４の各ポリマードット２２４ａは、凸状の頂面を有する上部を有し得る。例えば、各ポリマードット２２４ａは、実質的に半球状の頂部を有し得る。図３Ｃに図示されている実装形態では、各ポリマードット２２４ａは、下にあるダイアド２１０のポリマードット２１４ａ間の間隙を充填する底部も含み得る。しかしながら、以下に記載するように、他の構成が可能である。第２のポリマー層２２４のポリマードット２２４ａの凸状頂面は、共形コーティング２１６の頂面の上方に突出し得る。第２のポリマー層２２４は、液滴放出又はＮＩＬ／ＭＩＬプロセスによって堆積され得る。
図３Ｄに示すように、第２の共形コーティング２２６は、第２のポリマー層２２４の上方に堆積される。第２のポリマー層２２４と第１の共形コーティング２２６との組み合わせは、第２のダイアド２２０を提供する。第１のカプセル化サブレイヤ２１０と同様に、第２のカプセル化サブレイヤ２２０は、第１の共形コーティング２１２の頂部上に第２のポリマー層２２２を堆積し、続いて第２のポリマー層２２２の頂部上に第２の共形コーティング２２４を堆積することによって形成される。図３Ｄはポリマードットの２つの層を図示しているが、いくつかの実施形態では、ポリマードットの追加の層が堆積され得る。例えば、追加のポリマー層は、第２の共形コーティング２２４の頂部に堆積されてもよく、追加の共形コーティングは、追加のポリマー層の頂部に堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、そのような追加のポリマー層及び追加の共形コーティングは、基板を完全に覆うのに必要である場合がある。
いくつかの実装形態では、追加のポリマー層２５０は、もっとも外側の共形コーティングを覆う。追加のポリマー層２５０は、カプセル化サブレイヤのポリマー層及び／又は共形コーティングよりも厚くてもよい。いくつかの実施形態では、追加のポリマー層２５０は共形的に堆積され得るが、他の実装形態では、追加のポリマー層２５０は、それが実質的に平坦な外面を有するように、非共形的に堆積され得る。機能要素１１１は、追加のポリマー層上に形成され得る。第１又は第２のポリマー層２１４又は２２４のポリマードットは、個々の共形コーティングによって分離される。共形コーティング２１６の一部は、下の第１のカプセル化サブレイヤ２１０の最初の共形コーティング２１２の一部と接触する。同様に、第２のカプセル化サブレイヤ２２０の第２の共形コーティング２２６の一部は、第１の共形コーティング２１６の一部と接触する。
それぞれ共形コーティング２１２及び２１６と接触する共形コーティング２１６及び２２６の一部は共形コーティングの「水平」部分と呼ばれることがあるが、これは、それらが、通常水平な直下にある共形コーティングの頂面の上方に延びるためである。共形コーティング２１６及び２２６はそれぞれ、水平部分２１６ａ及び２２６ａを含む。別の共形コーティングの一部と接触していない共形コーティング２１６、２２６の一部２１６ｂ、２２６ｂは、共形コーティングの「垂直に延びる」部分と呼ばれることがあるが、これは、それらが、下にあるポリマードットの側壁に沿って延び、部分的又は完全に垂直に延びるためである。通常、垂直に伸びる部分は、フロントプレーン１１０の頂面に対して少なくとも４５°の角度を形成し得る。
共形コーティング２１６、２２６はまた、それぞれ、ポリマードット２１４ａ及び２２４ａの側部に沿って側壁を形成する。共形コーティング２１６及び２２６は、それぞれ、側壁２１６ｂ及び２２６ｂを形成し、それらは陰影で強調されている。側壁２１６ｂ及び２２２ｂは、側壁間の空間内にウェルを画定する。ポリマー層２２４は、側壁２２２ｂによって画定されたウェルを完全に充填し得る。
いくつかの実施形態では、１つ又は複数の追加の層は、側壁２２６ｂによって画定されたウェルを充填するために追加することができる。例えば、追加のポリマー層は、共形コーティング２２６の頂部に堆積されてもよく、追加の共形コーティングは、追加のポリマー層の頂部に堆積されてもよい。追加のポリマー層は、ｘｙ面とほぼ平面上にある表面を形成することができる。つまり、追加のポリマー層は、平坦化表面であり得る。追加の共形コーティングは、下にあるポリマー及び共形コーティング層のために透過遮断を実施することができる誘電体層であり得る。
いくつかの実装形態では、側壁２１６によって画定されたウェルは、ポリマー層２２４によって部分的にのみ充填される。いくつかの実装形態では、側壁２２６ｂは、共形コーティング２２６上に堆積されている任意の追加のポリマー層によって部分的に充填されているに過ぎない。
カプセル化サブレイヤは、ダイアドとも呼ばれることがある。つまり、ダイアドは、ポリマー層及び無機誘電体層を含み得る。図３Ｄに示されるＯＬＥＤデバイスは、最初の共形コーティング及び２つの完全なダイアド、すなわち、第１及び第２のカプセル化サブレイヤ２１０及び２２０を含む。したがって、図３Ｄに示されるＯＬＥＤデバイスは、「２．５ダイアド」デバイスと呼ばれることがある。図２Ａに示されるＯＬＥＤデバイスは「２ダイアド」デバイスと呼ばれることがあり、図２Ｂに示されるＯＬＥＤデバイスは「１．５ダイアド」デバイスと呼ばれることがある。カプセル化１０２内に堆積される最終層として共形コーティングを有することは、特定の利点を提供し、例えば、カプセル化のポリマー特徴がそれらが堆積された場所に留まることを確実にする。したがって、２．５よりも高いダイアドデバイスも可能である。
図５Ａは、六角形の最密構造のポリマードット２１４ａ、２１４ｂを有する第１及び第２のポリマー層２１４及び２２４を含むカプセル化の上面図を示している。ポリマー層２１４及び２２４のポリマードット２１４ａ及び２２４ａは、隣接する層のポリマードットに対して、各ポリマー層のポリマードットの位置を示すように含まれる。第２のポリマー層２２４のポリマードットは、第１のポリマー層２１４内のポリマードット間の空間の上方に位置決めされ得る。共形コーティング２２２及び２３２は、第１及び第２のポリマー層２１４及び２２４をより良好に示すために、図５Ａから省略されている。
図５Ａは、各ドットの直径である距離ｄ１を示す。直径ｄ１は、およそ１２０μｍ以下（例えば、１１５μｍ以下、１１０μｍ以下、１０５μｍ以下、１００μｍ以下）であり得る。直径ｄ１は、ＯＬＥＤディスプレイのピクセルの寸法に従って選択され得る。例えば、ピクセルの接地面積（横寸法）をｘｙ面として表すと、ｄ１は、ｘｙ面のドットの接地面積がピクセルの接地面積にほぼ対応するように、選択され得る。ポリマードット間のピッチは、ピクセル間のピッチとほぼ同じであり得る。ポリマードットのエッジは、サブピクセル間の間隙と整列し得るが、これは必要ではない。
図５Ａはまた、ｘ方向で測定された距離Ｄｘ１を示し、これは、隣接するポリマードットの中心を通る線に沿って測定された、第１又は第２のポリマー層２１４及び２２４のいずれかの隣接するポリマードットのエッジ間の距離である。距離Ｄｘ１は、およそ９０μｍ以下（例えば、８０μｍ以下、７０μｍ以下、６０μｍ以下）であり得る。いくつかの実装形態では、距離Ｄｘ１は、ｄ１（２ｃｏｓ（３０）－１）以下、例えば、およそ０．７３ｄ１以下であり得る。
図５Ａはまた、第１又は第２のポリマー層２１４及び２２４のいずれかの隣接するポリマードットの中心間の対角線上に測定された距離Ｄｄ１を示す。距離Ｄｄ１は、およそ２１０μｍ以下（例えば、１９０μｍ以下、１７０μｍ以下、１５０μｍ以下、１３０μｍ以下、１１０μｍ以下、９０μｍ以下、７０μｍ以下、５０μｍ以下）であり得る。いくつかの実装形態では、距離Ｄｄ１は、およそ２ｄ１ｃｏｓ（３０）、例えばおよそ１．７３ｄ１であり得る。
いくつかの実装形態では、第３のポリマー層は、第２のポリマー層２２４の頂部に堆積され得る。例えば、第１及び第２のポリマー層２１４及び２２４の構成と同様に、第３のポリマー層は、同じ六角形の充填構成を形成し得る。第１及び第２のポリマー層２１４及び２２４のポリマードット、並びに第３のポリマー層のポリマードットの構成の結果として、第１のポリマー層２１４の３つのポリマードット間の空間のそれぞれは、空間の上方に位置決めされた第３のポリマー層の対応するポリマードットを有する。つまり、上から見ると、図５Ａの平面図にあるように、各ポリマードットが堆積されると、第１のポリマー層２１４のポリマードット間には空間は見られない。したがって、第３のポリマー層の各ポリマードットが堆積されると、共形層２１２の大部分又はすべては、３つのポリマー層によって隠されるか又はカプセル化される。
いくつかの実装形態では、六角形の構成で構成される代わりに、図５Ａに示されるように、ポリマー層のポリマードットは、長方形の構成、例えば、ポリマードットの直交する行及び列を有する構成で構成される。図５Ｂは、共形コーティング２１２、第１のポリマー層５１４、及び第２のポリマー層５２４を含む、例示の長方形に充填されたカプセル化の上面図を示す。ポリマー層５１４及び５２４のポリマードット５１４ａ及び５２４ａは、隣接する層のポリマードットに対して、各ポリマー層のポリマードットの位置を示すように含まれる。第２のポリマー層５２４のポリマードットは、第１のポリマー層５１４内のポリマードット間の空間の上方に位置決めされる。別々の共形コーティングは、第１及び第２のポリマー層５１４及び５２４のそれぞれを覆うが、共形コーティングは、第１及び第２のポリマー層５１４及び５２４をより良好に示すために、図５Ｂから省略される。
図５Ｂは、各ドットの直径である距離ｄ２を示す。直径ｄ２は、直径ｄ１とほぼ同じであり得る。ｄ１と同様に、ｄ２は、ＯＬＥＤディスプレイのピクセルの寸法に従って選択され得る。
図５Ｂはまた、ｘ方向で測定された距離Ｄｘ２を示し、これは、隣接するポリマードットの中心を通る線に沿って測定された、第１又は第２のポリマー層５１４及び５２４のいずれかの隣接するポリマードットのエッジ間の距離である。距離Ｄｘ２は、およそ５０μｍ以下（例えば、４０μｍ以下、３０μｍ以下）であり得る。いくつかの実装形態では、距離Ｄｘ２は、ｄ２（√２－１）以下、例えば、およそ０．４ｄ２以下であり得る。
図５Ｂは、距離Ｄｄ２を示し、これは、同じポリマー層の、同じ行又は列にあるポリマードットの中心間の距離である。距離Ｄｄ２は、およそ１７０μｍ以下（例えば、１６０μｍ以下、１５０μｍ以下、１４０μｍ以下、１３０μｍ以下）であり得る。いくつかの実装形態では、距離Ｄｄ２は、ｄ２√２以下、例えば、およそ１．４ｄ２以下であり得る。
図５Ａ及び５Ｂに示すように、同じポリマー層２１４、２２４、５１４、又は５２４のポリマードットは互いに接触しないが、いくつかの実装形態では、同じポリマー層のポリマードットは互いに接触し得る。例えば、ポリマードットが六角形の接触構成で配置されるとき、単一のポリマードットは、同じポリマー層の最大６つのドットに接触し得る。いくつかの実装形態では、同じポリマー層のポリマードットは、長方形の接触構成で配置される。ポリマードットが長方形の接触構成で配置されるとき、単一のポリマーは、同じポリマー層の最大４つのポリマードットに接触する。すべての側面で分離された別個のドットの利点は、共形誘電体コーティングがポリマードットの高さ全体に沿って垂直に延び、側壁の長さが長くなり、カプセル化の可撓性が高くなることである。
ＯＬＥＤディスプレイ１００’が変形されると、例えば、ｚ方向に曲げられるか又はｘ及び／又はｙ方向に伸長されると、フロントプレーン１１０、機能要素１１１、基板１１２、バックプレーン１１３、及びカプセル化１０２も変形される。特に、ＯＬＥＤディスプレイ１００’が変形されると、共形コーティング２１６及び２２６の垂直部分２１６ｂ及び２２６ｂは、例えばｘ及び／又はｙ方向において、外側に広がることがあり、その一方、ポリマードット２１４ａ、２２４ａは、圧縮され、外側に押しつぶされる。これにより、共形コーティングの無機材料は、損傷の重大なリスクを伴わずに伸びるか又は曲がることが可能になるが、共形コーティングの全長はほぼ一定のままである。
さらに、カプセル化１０２が変形されると、ポリマードット間の距離は増加し得る。各ポリマードット間の距離が増加すると、第２のポリマー層２２４のポリマードットのｚ方向における位置は変化し得る。しかしながら、共形コーティング２１２はフロントプレーン１１０をコーティングするため、ＯＬＥＤデバイス１００Ａが曲げられるか又は伸長されるとき、フロントプレーンは露出されない。
ＯＬＥＤディスプレイ１００’がｚ方向において曲げられるとき、基板１１２、フロントプレーン１１０、及びカプセル化１０２も変形される。上記の距離の変化と同様に、ポリマードット間の距離の変化は増加する可能性がある。カプセル化サブレイヤ２１０及び２２０の変形は、ポリマー層２２４のポリマードットが、ポリマー層２１４の任意の３つのポリマードット間の空間の上方に留まるようなものである。
損傷のリスクが低減されているにもかかわらず、十分に強い若しくは繰り返しの伸長又は曲げは、共形コーティング２１２、２１６、及び２２６のうちの１つ又は複数に破壊を引き起こす可能性がある。最も破壊を受けやすい共形コーティングの領域は、垂直部分２１６ｂ、２２６ｂであり得るが、これは、ＯＬＥＤディスプレイ１００’が伸長されるか又は曲げられるときに垂直部分がどのように伸長されるか又は曲げられるかによる。そのような破壊はまれであり得るが、共形コーティング２１２は、垂直部分２１６ｂ、２２６ｂで破壊し得る。しかしながら、カプセル化１０２の構造は、追加の共形コーティングがファクチャとフロントプレーンとの間に存在することを確実にする。さらに、複数の破壊が生じる場合でも、ポリマードットのスタガード構成は、フロントプレーンへの経路の長さの増加をもたらす。
図６Ａ－６Ｃは、フロントプレーン１１０を保護するために使用することができる別の例のカプセル化方法及び構造を図示する。別の例のカプセル化は、フロントプレーン１１０の頂部にポリマーサブユニットのパターンを堆積して、第１のパターン化ポリマー層を形成することによって、形成され得る。パターン化ポリマー層に続いて、共形コーティングを堆積することができ、パターン化ポリマー層及び共形コーティング一緒に第１のカプセル化サブレイヤを形成することができる。第２のカプセル化サブレイヤは、第１の共形コーティングの頂部上に第２のパターン化ポリマー層を堆積して、続いて、第１のパターン化ポリマー層の頂部上に第２の共形コーティングを堆積することによって形成され得る。第３のパターン化ポリマー層及び第３の共形コーティングを含む第３のカプセル化サブレイヤは、第２のカプセル化サブレイヤの頂部上に堆積され得る。第１のパターン化ポリマー層は、フロントプレーン１１０の表面を平坦化することができる。後続のパターン化ポリマー層、例えば第２及び第３のパターン化ポリマー層も、追加の層、例えば共形層又は機能要素の堆積の前に、平坦化層として機能し得る。
図６Ａは、フロントプレーン１１０の頂部上に堆積することができるポリマーサブユニット６０２の斜視図を示す。ポリマーサブユニット６０２は、環状であり得る。すなわち、それを通る開孔を有する。環の幅は、概して均一であり得る。
図６Ａの例では、ポリマーサブユニット６０２は、上方から見たとき、すなわち、視線方向がｚ軸に沿っているとき、実質的に六角形の形状を有する３次元サブユニットである。ポリマーサブユニット６０２は、環状の形状を形成し、六角形のサブユニットの６つの側面は、６つの側壁を形成する。しかしながら、他の環状形状、例えば、円形リング、正方形又は長方形の環などが可能である。ポリマーサブユニット６０２は、図３Ａ－３Ｄのポリマードットを形成する同じ材料からか形成され得る。さらに、ポリマーサブユニット６０２は、同様のプロセス、例えばＭＩＬ／ＮＩＬによって堆積され得る。
図６Ａは、単一のポリマーサブユニット６０２を図示しているが、図６Ｂは、カプセル化セル６１２を形成するために共形コーティング６１０でコーティングされたポリマーサブユニットを図示している。共形コーティング６１０は、同じ材料から、又は図３Ａー３Ｄの共形コーティングを形成する材料、例えば誘電体材料から形成され得る。さらに、共形コーティング６１０は、同様のプロセス、例えば蒸着プロセスによって堆積され得る。共形コーティング６１０は、ｘ及びｙ方向において延びるとともに上から見たときに六角形の形状を有する底面層６１４を形成する。したがって、カプセル化セル６１２は、側壁及び底面層６１４を含むカップを形成する。
図６Ｂは単一のカプセル化セル６１２の斜視図を図示しているが、図６Ｃは、第１のカプセル化サブレイヤ６２０を形成するために互いに隣合って位置決めされた複数のカプセル化セルの斜視図を図示している。第１のカプセル化サブレイヤ６２０は、一緒にハニカムに類似した形状の構造を形成するカプセル化セルの格子である。第１のカプセル化サブレイヤは、ハニカム格子をより良好に示すために図６Ｃから省略されているが、カプセル化セルの格子の上方に配置された平坦化ポリマー層をさらに含む。
図６Ａはカプセル化サブレイヤ６２０の単一のセルの斜視図を図示しているのに対して、図７Ａは、２つの隣接するカプセル化セル６１２、７１２を含む第１のカプセル化サブレイヤの断面図を図示している。図７Ａは、フロントプレーンの上方に配置された、例えばキャッピング層のキャッピング層１１７の上方に配置された、最初の共形コーティング７０４を有するフロントプレーン１１０をさらに含む。共形コーティング７０４は、例えば、最初の共形コーティング２１２について説明したように、無機誘電体層であり得る。
各カプセル化セル６１２及び７１２は、ポリマーサブユニット、共形コーティングの一部、及び平坦化ポリマー層を含む。例えば、カプセル化セル６１２を参照すると、図７Ａは、ポリマーサブユニット６０２、共形コーティング６１０、及び平坦化ポリマー層７０２ａを含む。ポリマー層７０２ａは平坦化層であるため、ｚ方向において測定すると、その後に堆積されるポリマー層よりも厚くなり得る。平坦化ポリマー層７０２ａは、環状のポリマーサブユニット６０２によって囲まれている内側の凹部を充填することができ、隣接するポリマーサブユニット６０２間の空間を充填することができる。これは、追加のカプセル化サブレイヤの堆積を容易にする。さらに、任意選択的な平坦化分離ポリマー層７０２ｂは、共形コーティング６１０及び平坦化ポリマー層７０２ａの上方に配置され得る。これは、異なるカプセル化層の共形コーティング間の分離を提供する。
カプセル化セル６１２及びカプセル化セル６１４はどちらも、太い破線で強調されている。各カプセル化セルは、ｘ方向において測定された直径を有し、これは図７ＡでＣｄと表されている。各カプセル化セルはまた、ｚ方向において測定された高さを有し、これは図７ＡでＣｈと表されている。各カプセル化セル間の間隙は、Ｃｇと表されている。
第１、第２、又は第３のカプセル化サブレイヤのカプセル化セルに関する寸法、例えば、直径、高さ、及びセル間隙は、ほぼ同じであり得る。直径Ｃｄは、およそ１０００μｍ以下（例えば、９８０μｍ以下、９６０μｍ以下、９４０μｍ以下、９２０μｍ以下、９００μｍ以下）であり得る。高さＣｈは、およそ５μｍ以下（例えば、４．７５μｍ以下、４．５μｍ以下、４．２５μｍ以下、４μｍ以下、３．７５μｍ以下）であり得る。隣接するカプセル化セル間の間隙Ｃｇは、およそ９０μｍ以下（例えば、８５μｍ以下、８０μｍ以下、７５μｍ以下、７０μｍ以下）であり得る。カプセル化セルの寸法は、ピクセル密度に応じて変化し得る。
直径Ｃｄは、ＯＬＥＤディスプレイの寸法に従って選択され得る。いくつかの実装形態では、ピクセルの接地面積をｘｙ面として表すと、Ｃｄは、ｘｙ面のカプセル化セルの接地面積がピクセルの接地面積にほぼ対応するように、選択され得る。つまり、Ｃｄは、ピクセルのｘ又はｙ寸法にほぼ等しくあり得る。他の実装形態では、Ｃｄは、ピクセルのｘ又はｙ寸法の整数倍である。
第１のカプセル化サブレイヤ６２０は、フロントプレーン１１０をカプセル化するために使用することができるが、カプセル化に追加のカプセル化サブレイヤを含めることにより、保護及び耐久性の向上がもたらされる。図７Ｂは、フロントプレーン１１０、基板１１２、及び整列した構成における３つのカプセル化サブレイヤの断面図を図示する。図７Ｂは、カプセル化サブレイヤ６２０と、第３及び第２のカプセル化サブレイヤ７２０ａ及び７２０ｂとを図示しており、それぞれ点線で強調されている。カプセル化サブレイヤ６２０は、カプセル化セル６１２を含み、カプセル化サブレイヤ７２０ａ及び７２０ｂは、それぞれ、カプセル化セル７１２ａ及び７１２ｂを含む。各カプセル化セル６１２、７１２ａ、及び７１２ｂは、太い破線で強調されている。図７Ｂのカプセル化サブレイヤは整列しているといわれるが、これは、各カプセル化セルが、異なるカプセル化サブレイヤの別のカプセル化セルの直上、直下、又は直上と直下の両方のいずれかに整列しているためである。例えば、第２のカプセル化サブレイヤ７２０ｂのカプセル化セル７１２ｂは、第１のカプセル化サブレイヤ６２０のカプセル化セル６１２の直上に整列しており、第３のカプセル化サブレイヤ７２０ａのカプセル化セル７１２ａの直下に整列している。
図７Ｂは、整列した構成におけるカプセル化サブレイヤ６２０、７２０ａ、及び７２０ｂの３つのセルを含むカプセル化７００Ｂの断面図を図示しているが、図７Ｃは、３つのカプセル化サブレイヤ６２０、７２０ａ、及び７２０ｂのセルが整列していない構成にあるカプセル化７００Ｃの断面図を図示している。特に、図７Ｃは、スタガード構成における３つのカプセル化サブレイヤ６２０、７２０ａ、及び７２０ｂのセルを図示している。各カプセル化セルが別のカプセル化セルの直上、直下、又は直上と直下の両方に整列している代わりに、一部のカプセル化セルのみが、別のカプセル化セルの上方又は下方に整列している。例えば、カプセル化セル６１２は、カプセル化セル７１２ａの直下ではないが下方に整列している。これは、カプセル化セル７１２ｂが、カプセル化セル６１２と７１２ａを分離するためである。
図７Ｃの例では、３つのカプセル化構造６２０、７２０ａ、及び７２０ｂは整列していない構成にあるが、第１及び第３のカプセル化サブレイヤ６２０及び７２０ａのカプセル化セルはほぼ整列している。他の実装形態では、カプセル化がカプセル化サブレイヤ６２０、７２０ａ、及び７２０ｂによって形成されるとき、カプセル化サブレイヤは完全に非整列の構成にある。カプセル化サブレイヤが完全に非整列であるとき、カプセル化サブレイヤ６２０、７２０ａ、及び７２０ｂのカプセル化セルは、どれも整列していない。
図７Ｃの例では、第２のカプセル化サブレイヤ７２０ｂの隣接するカプセル化セル間の間隙は、第１及び第３のカプセル化サブレイヤ６２０及び７２０ａのカプセル化セルの中心とほぼ整列しているが、他の実装形態では、第２のカプセル化サブレイヤ７２０ｂの隣接するカプセル化セル間の間隙は、第１及び第３のカプセル化サブレイヤ６２０及び７２０ａのカプセル化セルの中心と整列していない。
図８は、カプセル化サブレイヤの六角形のセルの可能な構成を図示する。断面方向Ａ－Ａ’は、図７Ａ－７Ｂに示す断面方向にほぼ対応する。
整列していない構成（図７Ｃに示す）の、整列した構成（図７Ｂに示す）に対する１つの利点は、前者は、後者よりも容易に且つ／又は迅速に製造することができることであるが、これは、第３及び第２のカプセル化サブレイヤ７２０ａ及び７２０ｂを堆積するために使用される機械は層を第１のカプセル化サブレイヤ６２０に整列させることを考慮する必要がないためである。
図２Ａ及び２Ｂに戻ると、いくつかの実装形態では、カプセル化は、フロントプレーンのピクセル又はサブピクセルに対して整列している。特に、ポリマー層のうちの１つ又は複数におけるポリマー島２１４ａの側壁は、隣接するサブピクセル間の間隙の上方に垂直に位置決めされ得る。同様に、共形層２１６の垂直に延びる部分２１６ａも、隣接するサブピクセル間の間隙の上方に垂直に位置決めされ得る。例えば、ポリマー島２１４ａの側壁と垂直に延びる部分２１６ａとは、ＰＤＬ１１５のプラトーの上方に（図２Ａ参照）、又は隣接するＯＬＥＤデバイスのアノード１１４ａ間の間隙の上方に（図２Ｂ参照）位置決めされ得る。この構成により、不要な反射の可能性が減少し、透過率が向上し、視覚的な欠陥の可能性が減少する。
いくつかの実装形態では、カプセル化１０２の寸法は、フロントプレーン１１０のピクセル形状寸法と相関し得る。例えば、カプセル化１０２のセルのピッチは、サブピクセルのピッチの整数倍であり得る。図２Ａ及び２Ｂはカプセル化１０２のセル１３０のピッチがサブピクセルのピッチと等しいシステムを図示しているが、これは必要ではない。
フロントプレーン１１０の例示のＲＧＢピクセル形状寸法は、三角形、対角線、ストライプ、及びＰｅｎＴｉｌｅを含む。図９Ａはストライプピクセル形状寸法８００Ａを図示しており、図９Ｂは、ストライプピクセル形状寸法の一部の断面図を図示している。
図９Ａを参照すると、ストライプピクセル形状寸法８００Ａは、赤のサブピクセル８０４の列８０４ａ、緑のサブピクセル８０６の列８０６ａ、及び青のサブピクセル８０８の列８０８ａを含む。例示のピクセル８０２は、各色の１つのサブピクセル、例えば、行に沿った連続するサブピクセルを含む。しかしながら、他の構成が可能であり、例えば、ピクセルは、各色のサブピクセルの４つを含むことができる。図９Ｂは、隣接するサブピクセル間の空間９０８をさらに図示している。
１つ又は複数のカプセル化サブレイヤのセル８３０は、複数のサブピクセルに広がり得る。例えば、各セル８３０は、整数ｎ（ピクセル内のサブピクセル数の倍数）に対応するいくつかのサブピクセルに広がり得る。例えば、セル８３０が、各色の１つのサブピクセルを含む一方、より大きなセルは、各サブピクセルの複数倍を含むことができる。例えば、図９Ａは、各色の４つのサブピクセルを含むセル８４０を含み、整数をｎ＝４の倍数にする。
いくつかの実装形態では、例えば図９Ａ及び９Ｂに示すように、１つ又は複数のカプセル化サブレイヤ内のセル８３０のエッジは、ピクセルのエッジと整列している。例えば、セルのエッジ、すなわち、共形層１１６の垂直に延びる部分２１６ａは、（セルがピクセルと整列しているか、又は異なるピクセルからのサブピクセルに広がるかとは無関係に）隣接するサブピクセル間の空間と整列し得る。しかしながら、セル８３０は、ピクセルに対してオフセットされ得る。
ＯＬＥＤディスプレイ１００Ａ’などのＯＬＥＤディスプレイがピクセル形状寸法８００Ａを含むとき、カプセル化１０２のポリマー特徴の寸法は、ピクセル密度及びピクセルサイズに応じて変化し得る。例えば、２００ｐｐｉのピクセル密度を有するディスプレイ用のピクセル８０２を含むカプセル化では、カプセル化セルの直径Ｃｄは、約１２０μｍから約１３５μｍ（例えば約１２４μｍから約１３０μｍ）であり得る。代わりに、カプセル化が２００ｐｐｉのピクセル密度でセル８０３の整数倍であるセルを含む場合、Ｃｄは、前述の範囲の整数倍、例えば、約２４０μｍから約２７０μｍであり得る。２００ｐｐｉのピクセル密度では、カプセル化は、１μｍから約２０μｍの高さを有し得る。
別の例として、同じ色の複数のサブピクセルに広がるセル８４０を含むカプセル化では、４００ｐｐｉのピクセル密度を有するディスプレイについて、カプセル化セル（例えばカプセル化セル６１２）の直径Ｃｄは、約６０μｍから約７０μｍ（例えば、約６０μｍから約６５μｍ）であり得る。代わりに、カプセル化が４００ｐｐｉのピクセル密度でセル８４０の整数倍であるセルを含む場合、Ｃｄは、前述の範囲の整数倍であり得る。セル８４０は、セル８３０の同じ色のサブピクセルの数と比較して、特定の色のサブピクセルの４倍の数を有するが、セル８４０を含むカプセル化のＣｄは、セル８３０を含むカプセル化のＣｄの２倍であり得る。４００ｐｐｉのピクセル密度では、各例示のピクセル８０２は、約１μｍから約１０μｍの高さＣｈを有するカプセル化セルを含み得る。
ｘ又はｙ方向において測定された、隣接するピクセル間の空間は、ＯＬＥＤデバイスの開孔比に応じて変化し得る。例えば、７０％の開孔比では、隣接するピクセル間の距離は、約８μから約１４μｍであり得るが、９０％の開孔比では、隣接するピクセル間の距離は、約２μから約５μｍであり得る。
ここで図１０を参照すると、ＰｅｎＴｉｌｅピクセル形状寸法８００Ｂは、緑のサブピクセルの列８２２ａと緑のサブピクセルの行８２２ｂを含む。ＰｅｎＴｉｌｅピクセル形状寸法８００Ｂはまた、赤及び青のサブピクセルが交互になった列８２４ａと、赤及び青のサブピクセルが交互になった行８２４ｂとを含む。ＰｅｎＴｉｌｅピクセル形状寸法は、２つの例示のピクセルサイズ８２８及び８３０をさらに含み、そのそれぞれは実線で囲まれている。
いくつかの実装形態では、ポリマー島２１４ａの側壁と共形層２１６の垂直に延びる部分２１６ａとは、各ピクセルについてほぼ同じ位置に、例えば、ピクセルのほぼ中心の上方に垂直に、位置決めされている。いくつかの実装形態では、ｄ１及びｄ２は、共形層の垂直に延びる部分がピクセル間の空間とほぼ整列するように、選択される。いくつかの実装形態では、Ｃｄは、カプセル化セルの側壁がピクセル間の空間とほぼ整列するように、選択される。
ピクセル８２８は、４つの異なる緑のサブピクセルの半分を４つ、４つの異なる赤のサブピクセルの４分の１を４つ、及び青のサブピクセルを１つ含む。いくつかの実装形態では、赤のサブピクセルの４分の１を４つと青のサブピクセル１つをピクセルの中央に含める代わりに、ピクセル８２８と同じサイズのピクセルは、ピクセルの中央に緑のサブピクセルの半分を４つ、青のサブピクセルの４分の１を４つ、及び赤のサブピクセル１つを含むことができる。ピクセル８３０は、４つの緑のサブピクセル、２つの赤のサブピクセル、及び２つの青のサブピクセルを含む。ＰｅｎＴｉｌｅピクセル形状寸法８００Ｂのピクセル密度は、およそ５７５ｐｐｉであり得る。ＰｅｎＴｉｌｅピクセル形状寸法８００Ｂを含むＯＬＥＤディスプレイをカプセル化するために使用されるカプセル化、例えばカプセル化１０２の誘電体構成要素の寸法は、ピクセルサイズに応じて変化し得る。
例えば、ピクセル８２８を含むカプセル化については、カプセル化セルは図１０に図示されていないが、カプセル化セルの直径Ｃｄは、約７５μｍから約８５μｍであり得、その一方、ピクセルサイズ８３０については、カプセル化セルの直径Ｃｄは、約１０５μｍから約１２５μｍであり得る。ピクセル８２８及び８３０の両方について、カプセル化セルは、１μｍから約２０μｍの高さを有し得る。
いくつかの実装形態では、拡張されたピクセルは、ピクセル１００２又は１００４によって広げられるよりも多くのサブピクセルに広がる。そのような実装形態では、セルのエッジは、拡張されたピクセルによって広げられたサブピクセルのエッジと整列し得る。
上の記載は有機発光ダイオードに焦点を当てているが、その技法は、無機材料から形成された発光ダイオード、又は量子ドットなどの他のタイプの発光構成要素、若しくは液晶ディスプレイなどの遮光構成要素を含む電子ディスプレイにも適用され得る。さらに、カプセル化は、周囲の酸化剤からの保護を必要とする他の可撓性／伸長性の電子機器に適用され得る。
ポリマードットは、半球形の上部を有するのではなく、台形の断面などの他の形状を有することができる。その後、共形コーティングは、台形のポリマードットの傾斜した外面に沿って傾斜した側壁を形成する。
伸長性で可撓性であるＴＦＥを開示することに加えて、本開示のＴＦＥは、ＴＦＥの材料及び構造を適切に選択することによって追加の機能をさらに備え得る。例えば、ポリマー層を構成する１つ又は複数の材料は、層がＯＬＥＤ積層体の有機材料の屈折率（およそ１．８以上であり得る）に近いか、又はそれよりも大きい屈折率を有するように選択することができる。そのような場合、放出された光の総内部反射角は、ＯＬＥＤ積層体を出てＴＦＥ層に入るときに増加し、それによりＴＦＥへの光アウトカップリングが強化される。ＴＦＥへの光アウトカップリングは、ＯＬＥＤによって生成された光を、反射せずにアウトカップリングするように、より発散した角度で放出できるようにすることによって強化され得る。例示のポリマー材料は、ＴｉＯ２やＺｒＯ２などの高屈折率酸化物の高屈折率ナノ粒子のコロイド分散液が含まれる。そのような材料は、ポリマー材料の実効屈折率を上昇させ得る。
開示された誘電体層は、通常、ランバートの分散に近いＯＬＥＤから放出される光の発散を減少させることもできる。図６Ｂ及び６Ｃに示すように、複数のＮＩＬ又はＭＩＬで生成された誘電体の特徴をピクセル領域内に配置すること、及びポリマーの頂面の曲率をピクセル領域で調整することによって、より高い角度で放出された光の再集束を達成することができる。このような低い発散入力光源を使用して、光の制御された偏向を有効にして、いわゆる明視野ベースの３Ｄディスプレイを作成することができる。ここで、明視野３Ｄディスプレイの「ピクセル」は、複数の通常のピクセルを含み、そのそれぞれは、所与の画像を複数の方向にレンダリングして、３Ｄ画像を作成する。
Claims (20)
- ディスプレイデバイスであって、
複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を有するディスプレイ層と、
前記ディスプレイ層の発光側を覆うカプセル化層であって、
前記ディスプレイ層上の複数の第１のポリマー突起であって、下にある表面が露出した空間を間に有する、複数の第１のポリマー突起、及び
前記複数の第１のポリマー突起と、前記第１のポリマー突起間の前記空間内の前記下にある表面とを共形的に覆う第１の誘電体層であって、前記誘電体層が、前記第１のポリマー突起の側面に沿って側壁を形成し、前記側壁間の空間内にウェルを画定する、第１の誘電体層
を含むカプセル化層と
を含む、ディスプレイデバイス。 - 前記ディスプレイ層が、前記複数の有機発光ダイオードを覆うキャッピング層を含む、請求項１に記載のデバイス。
- 前記ディスプレイ層が非平面の頂面を有する、請求項１に記載のデバイス。
- 前記下にある表面が前記ディスプレイ層の頂面である、請求項１に記載のデバイス。
- 前記カプセル化層が、前記ディスプレイ層と接触するとともにそれを共形的に覆う下にある誘電体層を含み、前記下にある表面が、前記下にある誘電体層の頂面である、請求項１に記載のデバイス。
- 前記下にある誘電体層が、前記第１の誘電体層と同じ材料である、請求項５に記載のデバイス。
- 前記第１の誘電体層が、無機酸化物、又は無機酸化物の混合物である、請求項１に記載のデバイス。
- 前記第１のポリマー突起がフォトレジストを含む、請求項１に記載のデバイス。
- 前記複数の第１のポリマー突起が、複数の別個の突起によって提供される、請求項１に記載のデバイス。
- 少なくとも１つの第１のポリマー突起の前記側面の少なくとも一部が、前記下にある表面に対して斜めの角度にある、請求項９に記載のデバイス。
- 前記第１のポリマー突起が、湾曲した凸状の突起である、請求項１０に記載のデバイス。
- 前記第１のポリマー突起が半球状の突起である、請求項１１に記載のデバイス。
- 少なくとも１つの第１のポリマー突起の前記側面が、前記下にある表面に対して直角である、請求項９に記載のデバイス。
- 前記複数の第１のポリマー突起が、１つ又は複数の側壁を有する複数の環状突起を含み、前記ポリマー突起間の前記空間が、前記環状突起の前記１つ又は複数の側壁で囲まれた開孔を含む、請求項９に記載のデバイス。
- 前記複数の環状突起が六角形である、請求項１４に記載のデバイス。
- 前記複数の第１のポリマー突起が、複数の開孔を有する相互接続構造によって提供され、前記ポリマー突起間の前記空間が、前記複数の開孔によって提供される、請求項１に記載のデバイス。
- ポリマー充填剤が前記複数の開孔を完全に充填する、請求項１６に記載のデバイス。
- ポリマー充填剤が前記第１の誘電体層を覆う、請求項１７に記載のデバイス。
- ディスプレイデバイスであって、
複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と非平面の頂面とを有するディスプレイ層と、
前記ディスプレイ層の発光側を覆うカプセル化層であって、
前記ディスプレイ層の前記頂面を共形的に覆う下にある誘電体層、
前記下にある誘電体層上の複数の湾曲した凸状ポリマー突起であって、前記下にある誘電体層の頂面が露出した空間を間に有する、複数の湾曲した凸状ポリマー突起、及び
前記複数のポリマー突起と、前記ポリマー突起間の前記空間内の前記下にある誘電体層の前記頂面とを共形的に覆う第１の誘電体層であって、前記誘電体層が、前記ポリマー突起の側面に沿って側壁を形成し、前記側壁間の空間内にウェルを画定する、第１の誘電体層
を含むカプセル化層と
を含む、ディスプレイデバイス。 - ディスプレイデバイスであって、
実質的に平面の頂面を有する複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を有するディスプレイ層と、
前記ディスプレイ層の発光側を覆うカプセル化層であって、
前記ディスプレイ層上の複数のポリマー突起であって、前記ディスプレイ層の前記頂面が露出した空間を間に有し、前記ディスプレイ層の前記頂面に実質的に垂直である側面と、前記頂面に実質的に平行である上面とを有する、複数のポリマー突起、及び
前記複数のポリマー突起と、前記ポリマー突起間の前記空間内の前記ディスプレイの前記頂面とを共形的に覆う第１の誘電体層であって、前記誘電体層が、前記ポリマー突起の側面に沿って側壁を形成し、前記側壁間の空間内にウェルを画定する、第１の誘電体層
を含むカプセル化層と
を含む、ディスプレイデバイス。
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