JP7421884B2 - 有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセル - Google Patents
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Description
特に、本発明は、仮想現実又は拡張現実のヘッドセット及び眼鏡、カメラのファインダー、ヘッドアップディスプレイ、ピコプロジェクター等の製造に適用可能である。
-基板;
-可視スペクトルで反射し、基板上に形成されるリフレクタ;
-リフレクタ上に形成されたスペーシング層;
-可視スペクトルで透明であり、スペーシング層上に形成される第1の電極;
-白色光を出射するように構成され、第1の電極上に形成された有機発光層のスタック;
-可視スペクトルにおいて半透明であり、スタック上に形成される第2の電極、第2の電極及びリフレクタは光共振器を形成する;
を次々に含み、
スペーシング層は、光共振器がスタックから出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセルをそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1、第2、及び第3の部分を有し、
第1の透明電極の下に配置されたリフレクタ及びスペーシング層により、従来技術のこのようなピクセルは、平面を形成する第1の電極の上に有機発光層のスタックを容易に堆積させることができるが、欧州特許第1672962号明細書に記載されているような、スタックが非平面(異なる厚さの3つの部分)である平面でないスペーシング層上に形成される、他のアーキテクチャでは不可能である。
-基板(1);
-可視スペクトルで反射し、前記基板(1)上に形成されるリフレクタ(2);
-前記リフレクタ(2)上に形成されたスペーシング層(3);
-可視スペクトルで透明で、前記スペーシング層(3)上に形成された第1の電極(E1);
-白色光を出射するように構成され、前記第1の電極(E1)上に形成された有機発光層のスタック(4);
-可視スペクトルにおいて半透明であり、前記スタック(4)上に形成される第2の電極(E2)、前記第2の電極(E2)及び前記リフレクタ(2)は、光共振器を形成し;
を次々に備え、
前記スペーシング層(3)は、前記光共振器が前記スタック(4)から出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセル(PR、PV、PB)をそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)を有し、
前記スペーシング層(3)の第1及び第2の部分(30、31)は、それぞれ、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部(300)を含むことを特徴とする、
有機発光ダイオードマイクロスクリーンのピクセルである。
-「マイクロスクリーン」という用語は、各ピクセルの面積が30μm×30μm以下であるスクリーンを意味すると理解される。
-「基板」という用語は、電子デバイス又は電子コンポーネントの組み込みを可能にするベース材料で製造された、自立型の物理的キャリアを意味すると理解される。基板は、従来、半導体材料の単結晶インゴットから切断されたウェハである。
-「可視スペクトル」という用語は、380nm~780nmの電磁スペクトルを意味すると理解される。
-「反射」という用語は、対応する要素(つまり、リフレクタ又は側縁部を覆う材料)の強度反射係数(intensity reflection coefficient)が、可視スペクトル全体で平均して、70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上であるであることを意味すると理解される。
-「半透明」という用語は、第2の電極の強度透過係数が、可視スペクトル全体で平均して、厳密に80%未満、好ましくは厳密に70%未満、より好ましくは厳密に60%未満であることを意味すると理解される。
-「透明」という用語は、第1の電極の強度透過係数が、可視スペクトル全体で平均して、70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上であることを意味すると理解される。
-「厚さ」という用語は、ピクセル又はサブピクセルの表面の法線に沿った寸法を意味すると理解される。
-「側縁部(lateral edges)」という用語は、基板の法線(つまり、ピクセル又はサブピクセルの表面の法線)に垂直な方向に伸びる縦方向の縁を意味すると理解される。
したがって、得られる利点の1つは、赤、緑、及び青のサブピクセル間のクロストークが、スペーシング層の第1、第2、及び第3の部分の反射性を有する側縁部により著しく減少し、光キャビティ内における反射光線の閉じ込めを改善することである。
したがって、得られる利点の1つは、スペーシング層の第3の部分の厚さを制御する必要がないことにより、青色サブピクセルの製造が単純化されることである。
第1、第2、及び第3のパターン部は、それぞれ、好ましくはAl、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される導電性材料で覆われた側縁部を含み、第1、第2、及び第3のパターン部の側縁部は、互いに電気的に絶縁されている。
「誘電体」という用語は、300Kにおける層の導電率が10-6S/cm以下であることを意味すると理解される。
「導電性」という用語は、300Kにおける材料の導電率が102S/cm以上であることを意味すると理解される。
したがって、得られる利点の1つは、2つの隣接するパターン部に属する2つの側縁部によって壁が定義される相互接続ビアが、互いに向かい合って形成されることである。
したがって、相互接続ビアの壁は導電性であり、壁の内側は誘電材料で満たされていてもよい。このような相互接続ビアは、壁が誘電体であり、壁の内側が導電性である従来技術とは異なる。
構造化誘電体層の第1及び第2のパターン部の側縁部は、それぞれ、スペーシング層の第1及び第2の部分の側縁部に沿って延びている。
したがって、得られる利点の1つは、相互接続ビア(2つの隣接するパターン部の2つの側縁部によって形成される)が、スペーシング層の第1及び第2の部分の側縁部を介して第1の電極に電気的に接続されることである。このようなアーキテクチャにより、基板内に組み込まれた赤及び緑のサブピクセルの制御回路に、バルクを減らして容易にアクセスすることができる。
構造化誘電体層の第1、第2、及び第3のパターン部の側縁部は、それぞれ、スペーシング層の第1、第2、及び第3の部分の側縁部に沿って延びている。
したがって、得られる利点の1つは、相互接続ビア(2つの隣接するパターン部の2つの側縁部によって形成される)が、スペーシング層の第1、第2、及び第3の部分の側縁部を介して第1の電極に電気的に接続されることである。このようなアーキテクチャにより、基板内に組み込まれている赤、緑、及び青のサブピクセルの制御回路に、コンパクトに容易にアクセスすることができる。
構造化誘電体層の第1、第2、及び第3のパターン部の側縁部は、CMOS回路に電気的に接続されている。
したがって、得られる利点の1つは、基板内に組み込まれた赤、緑、及び青のサブピクセルのCMOS制御回路へ、バルクを減少させて、容易にアクセスすることである。
したがって、このような金属材料は、可視スペクトルでの高い強度反射係数と高い導電率の両方を示す。
したがって、このような金属材料は、可視スペクトルでの高い強度反射係数と高い導電率の両方を示す。
ステップa)基板を用意する;
ステップb)基板上に可視スペクトルで反射するリフレクタを形成する;
ステップc)リフレクタ上にスペーシング層を形成する;
ステップd)スペーシング層上に可視スペクトルで透明な第1の電極を形成する;
ステップe)第1の電極上に有機発光層のスタックを形成し、スタックは白色光を出射するように構成される;
ステップf)スタック上に可視スペクトルにおいて半透明である第2の電極を形成し、第2の電極及びリフレクタは光共振器を形成する;
を備え、
ステップc)において、スペーシング層が、光共振器がスタックから出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセルをそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1、第2、及び第3の部分を有し、スペーシング層の第1及び第2の部分が側縁部を有し;
ステップc)は、スペーシング層の第1及び第2の部分の側縁部を可視スペクトルで反射する材料で覆うステップを含むことを特徴とする、
有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセルの製造するプロセスである。
-基板1;
-可視スペクトルで反射し、基板1上に形成されるリフレクタ2;
-リフレクタ2上に形成されたスペーシング層3;
-可視スペクトルで透明で、スペーシング層3上に形成された第1の電極E1;
-白色光を出射するように構成され、第1の電極E1上に形成された有機発光層のスタック4;
-可視スペクトルにおいて半透明であり、スタック4上に形成される第2の電極E2、第2の電極E2及びリフレクタ2は、光共振器を形成し;
を次々に備え、
スペーシング層3は、光共振器がスタック4から出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBをそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32を有し、
スペーシング層3の第1の部分30及び第2の部分31は、それぞれ、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部(lateral edge)300を含む。
有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセルである。
図1に示すように、スペーシング層3の第3の部分32は、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部300を含んでいてもよい。スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300を覆う反射材料は、好ましくは導電性である。スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300を覆う反射材料は、好ましくは、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される。スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300を覆う反射材料の強度反射係数(intensity reflection coefficient)は、可視スペクトル全体で平均して、70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上である。
基板1は、好ましくは半導体材料、好ましくはシリコンで形成されている。
リフレクタ2は、好ましくは金属材料、より好ましくはAl、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択されたものから形成される。リフレクタ2が形成される材料は、好ましくは、スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300を覆う反射材料と同一であり、これにより、製造プロセスが簡素化される。同様に、リフレクタ2が形成される材料は、好ましくは、構造化誘電体層5の第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52の側縁部500を覆う導電材料と同一であり、これにより、製造プロセスが簡素化される。
リフレクタ2の反射係数は、可視スペクトル全体で平均して、70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上である。
赤、緑及び青のサブピクセルPR、PV、PBのそれぞれの第1及び第2の電極E1、E2の厚さは一定である。
第2の電極E2は、好ましくは、赤、緑及び青のサブピクセルPR、PV、PBのそれぞれの第2の電極E2とスタック4とを空気及び水分から保護するのに適した封止層(encapsulation layer)7で被覆される。
有機発光層のスタック4の厚さは、赤、緑、及び青の各サブピクセルPR、PV、PBに対して一定である。
-第1の電極E1上に形成された第1の正孔輸送層;
-第1の正孔輸送層上に形成された、青色光を出射する第1の発光層;
-第1の発光層上に形成された第1の電子輸送層;
-第1の電子輸送層上に形成される電荷発生層(相互接続層とも呼ばれる);
-電荷発生層上に形成される第2の正孔輸送層;
-第2の正孔輸送層上に形成される、緑色光を出射する第2の発光層;
-第2の発光層上に形成される、赤色光を出射する第3の発光層;
-第3の発光層上に形成され、第2の電極E2で被覆される第2の電子輸送層。
-縦方向に並んで配置されることなく、それぞれ青色光、緑色光、赤色光を出射する3つの発光層(従来の構造);
-従来の構造に配置された黄色光と青色光とをそれぞれ発する2つの発光層;
-縦方向に並んで配置された黄色光と青色光とをそれぞれ発する2つの発光層。
本発明の1つの主題は、本発明に係るピクセルのマトリックスアレイを含む有機発光ダイオードマイクロスクリーンである。マトリックスアレイにおけるピクセルのピッチは、4μm~5μmであることが好ましい。
本発明の1つの主題は、有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセルを製造するプロセスであり、以下のステップを含む:
ステップa)基板1を用意する;
ステップb)基板1上に可視スペクトルで反射するリフレクタ2を形成する;
ステップc)リフレクタ2上にスペーシング層3を形成する;
ステップd)スペーシング層3上に可視スペクトルで透明な第1の電極E1を形成する;
ステップe)第1の電極E1上に有機発光層のスタック4を形成し、スタック4は白色光を出射するように構成される;
ステップf)スタック4上に可視スペクトルにおいて半透明である第2の電極E2を形成し、第2の電極E2及びリフレクタ2は光共振器を形成する。
図3Aに示すように、ステップa)では、構造化誘電体層5の第1のパターン部50、第2のパターン部51、及び第3のパターン部52を形成するため、基板1上へSiO2を連続的に3回堆積する。
図5Cに示すように、第2の実装は第1の実装とは異なり、ステップc)の平坦化ステップ、好ましくは化学機械研磨処理が、構造化誘電体層5の第3のパターン部52の上に延びるリフレクタ2の材料において停止する。したがって、スペーシング層3の第3の部分32の厚さはゼロであり、スペーシング層3の第1の部分30及び第2の部分31の厚さは完全に制御される。
図7Aに示すように、第3の実装は、構造化誘電体層5が連続的なステップの形態で堆積されるという点で第2の実装と異なる。
図9A及び9Bに示すように、ステップa)では、基板1上に、誘電体層5’を(例えば、SiO2を150nmの厚さで)ウェハスケールで堆積させ、その後、赤、緑、及び青のサブピクセルPR、PV、PBの範囲を定めるために、誘電体層5’を(リソグラフィによって)構造化して構造化誘電体層5を取得する。
-スペーシング層3の第1の部分30、第2の部分31、及び第3の部分32の側縁部300がリフレクタ2の材料で覆われるように、リフレクタ2の材料上にスペーシング層3の材料を堆積する処理。
-スペーシング層3を、好ましくは化学機械研磨により平坦化する処理。
Claims (13)
- -基板(1);
-可視スペクトルで反射し、前記基板(1)上に形成されるリフレクタ(2);
-前記リフレクタ(2)上に形成されたスペーシング層(3);
-可視スペクトルで透明で、前記スペーシング層(3)上に形成された第1の電極(E1);
-白色光を出射するように構成され、前記第1の電極(E1)上に形成された有機発光層のスタック(4);
-可視スペクトルにおいて半透明であり、前記スタック(4)上に形成される第2の電極(E2)、前記第2の電極(E2)及び前記リフレクタ(2)は、光共振器を形成し;
を次々に備え、
前記スペーシング層(3)は、前記光共振器が前記スタック(4)から出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセル(PR、PV、PB)をそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)を有し、
前記スペーシング層(3)の第1及び第2の部分(30、31)は、それぞれ、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部(300)を含み、
前記基板は、その上に前記リフレクタ(2)が形成される構造化誘電体層(5)を含み、前記構造化誘電体層(5)は、赤、緑、及び青のサブピクセル(PR、PV、PB)にそれぞれ関連付けられた第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)を備え、
前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)は、それぞれ、導電性材料で覆われた側縁部(500)を含み、前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)の前記側縁部(500)は、互いに電気的に絶縁されている、
有機発光ダイオードマイクロスクリーンのピクセル。 - 前記スペーシング層(3)の前記第3の部分(32)は、可視スペクトルで反射する材料で覆われた側縁部(300)を含む、請求項1に記載のピクセル。
- 前記スペーシング層の前記第3の部分の厚さがゼロであり、前記光共振器の厚さが、前記スタック(4)から出射される前記白色光から青色光の透過を可能にするように調整される、請求項1に記載のピクセル。
- 前記構造化誘電体層(5)は、SiO2又はSiNで形成され、
前記導電性材料は、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される、
請求項1~3の何れか一項に記載のピクセル。 - 前記スペーシング層(3)の前記第1及び第2の部分(30、31)の前記側縁部(300)を覆う反射材料は導電性であり、
前記構造化誘電体層(5)の前記第1及び第2のパターン部(50、51)の前記側縁部(500)は、それぞれ、前記スペーシング層(3)の前記第1及び第2の部分(30、31)の側縁部(300)に沿って延びている、
請求項1又は3と組み合わせた請求項4に記載のピクセル。 - 前記スペーシング層(3)の前記第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)の側縁部(300)を覆う反射材料は導電性であり、
前記構造化誘電体層(5)の前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)の側縁部(500)は、それぞれ、前記スペーシング層(3)の第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)の側縁部(300)に沿って延びている。
請求項2と組み合わせた請求項4に記載のピクセル。 - 前記基板(1)がCMOS回路を含み、
そして、前記構造化誘電体層(5)の前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)の前記側縁部(500)は、前記CMOS回路に電気的に接続されている、
請求項5又は6に記載のピクセル。 - 前記リフレクタ(2)が、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される材料で形成される、請求項1~7の何れか一項に記載のピクセル。
- 前記スペーシング層(3)の前記第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)の側縁部(300)を覆う反射材料は、Al、Ag、Pt、Cr、Ni、及びWから選択される、請求項1~8の何れか一項に記載のピクセル。
- 前記スペーシング層(3)は、導電性を有し可視スペクトルにおいて透明な材料であって、インジウムスズ酸化物、酸化スズSnO2、及び酸化亜鉛ZnOから選択される酸化物で形成される、請求項1~9の何れか一項に記載のピクセル。
- 前記スペーシング層(3)の前記第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)は、互いに電気的に絶縁された側縁部(300)を含む、請求項1~10の何れか一項に記載のピクセル。
- 請求項1~11の何れか一項に記載のピクセルのマトリックスアレイを含む有機発光ダイオードマイクロスクリーン。
- ステップa)構造化誘電体層(5)を含む基板(1)を用意する;
ステップb)前記構造化誘電体層(5)上に可視スペクトルで反射するリフレクタ(2)を形成する;
ステップc)前記リフレクタ(2)上にスペーシング層(3)を形成する;
ステップd)前記スペーシング層(3)上に可視スペクトルで透明な第1の電極(E1)を形成する;
ステップe)前記第1の電極(E1)上に有機発光層のスタック(4)を形成し、前記スタック(4)は白色光を出射するように構成される;
ステップf)前記スタック(4)上に可視スペクトルにおいて半透明である第2の電極(E2)を形成し、前記第2の電極(E2)及び前記リフレクタ(2)は光共振器を形成する;
を備え、
前記ステップc)において、前記スペーシング層(3)が、前記光共振器が前記スタック(4)から出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光の透過をそれぞれ可能にすることにより、赤、緑、及び青のサブピクセル(PR、PV、PB)をそれぞれ定義するように、厚さが調整される第1、第2、及び第3の部分(30、31、32)を有し、前記スペーシング層(3)の前記第1及び第2の部分(30、31)が側縁部(300)を有し;
前記ステップc)は、前記スペーシング層(3)の前記第1及び第2の部分(30、31)の前記側縁部(300)を可視スペクトルで反射する材料で覆うステップを含み、
前記ステップa)は、前記構造化誘電体層(5)が、赤、緑、及び青のサブピクセル(PR、PV、PB)にそれぞれ関連付けられた第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)を備え、前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)が、それぞれ、導電性材料で覆われた側縁部(500)を含み、前記第1、第2、及び第3のパターン部(50、51、52)の前記側縁部(500)は、互いに電気的に絶縁されるように実行される、
有機発光ダイオードマイクロスクリーン用のピクセルの製造するプロセス。
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