KR20220133755A - 보호 회로를 갖춘 ｏｌｅｄ 디스플레이 - Google Patents

보호 회로를 갖춘 ｏｌｅｄ 디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
KR20220133755A
KR20220133755A KR1020217019088A KR20217019088A KR20220133755A KR 20220133755 A KR20220133755 A KR 20220133755A KR 1020217019088 A KR1020217019088 A KR 1020217019088A KR 20217019088 A KR20217019088 A KR 20217019088A KR 20220133755 A KR20220133755 A KR 20220133755A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oled
transistor
display
transistors
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020217019088A
Other languages
English (en)
Inventor
해머 존
스핀들러 제프리
이. 콘다코바 마리나
리히터 베른트
와텐베르크 필립
분크 게르드
보겔 우베
Original Assignee
오엘이디워크스 엘엘씨
프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오엘이디워크스 엘엘씨, 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. filed Critical 오엘이디워크스 엘엘씨
Publication of KR20220133755A publication Critical patent/KR20220133755A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3225—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
    • G09G3/3233—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix with pixel circuitry controlling the current through the light-emitting element
    • H01L27/3262—
    • H01L27/3276—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73—Bipolar junction transistors
    • H01L29/737—Hetero-junction transistors
    • H01L51/504—
    • H01L51/5234—
    • H01L51/5265—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/19—Tandem OLEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/82—Cathodes
    • H10K50/828—Transparent cathodes, e.g. comprising thin metal layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/852—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/121—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements
    • H10K59/1213—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements the pixel elements being TFTs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/123—Connection of the pixel electrodes to the thin film transistors [TFT]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/131—Interconnections, e.g. wiring lines or terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/32—Stacked devices having two or more layers, each emitting at different wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00—Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04—Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0421—Structural details of the set of electrodes
    • G09G2300/0426—Layout of electrodes and connections
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0842—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0842—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor
    • G09G2300/0861—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor with additional control of the display period without amending the charge stored in a pixel memory, e.g. by means of additional select electrodes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2330/00—Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
    • G09G2330/04—Display protection
    • H01L2251/5315—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/302—Details of OLEDs of OLED structures
    • H10K2102/3023—Direction of light emission
    • H10K2102/3026—Top emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Abstract

디스플레이는 개별적으로 주소지정 가능한 픽셀 및 제어 회로를 갖는 실리콘-기반 후면판의 상부에 발광 OLED 스택을 포함하며, 실리콘-기반 후면판의 제어 회로는 구동 트랜지스터의 제 1 단자가 외부 전원(VDD)에 전기적으로 연결되고, 구동 트랜지스터의 제 2 단자가 OLED 스택의 바닥 전극에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 구동 트랜지스터를 포함하며; 구동 트랜지스터의 게이트는 선택 라인(SELECT1)으로부터의 신호에 의해 제어되는 스캔 트랜지스터에 의해 공급되는 데이터 신호에 의해 제어되며; 제어 회로는 양극성 접합 트랜지스터를 포함하는 보호 회로를 추가로 포함한다. 마이크로디스플레이 용례를 위해서 스캔 트랜지스터와 구동 트랜지스터의 게이트 사이에는 스위치 트랜지스터가 있다. OLED 스택은 2 개 이상의 OLED 발광 유닛을 포함할 수 있다.

Description

보호 회로를 갖춘 ＯＬＥＤ 디스플레이
본 출원은 대리인 문서 번호 OLWK-0021-USP 하에서 2020년 1 월 28일자로 출원된 발명의 명칭이 "저전압 실리콘 후면판을 갖는 적층형 OLED 마이크로디스플레이"인 미국 가 출원 번호 62/966,757호뿐만 아니라, 대리인 문서 번호 OLWK-0021-USP2 하에서 2020년 7월 21일자로 출원된 발명의 명칭이 또한 "저전압 실리콘 후면판을 갖는 적층형 OLED 마이크로디스플레이"인 미국 가 출원 번호 63/054387호를 우선권으로 주장한다.
OLED 디스플레이, 특히 OLED 마이크로디스플레이는 큰 관심과 유용성이 있다. 전형적으로, 마이크로디스플레이는 대각선 길이가 약 2 인치(약 5 cm) 미만이며 대각선 길이가 0.25 인치 미만인 초소형 디스플레이 크기이다. 대부분의 경우, 마이크로디스플레이의 해상도는 높고 픽셀 피치는 일반적으로 5 내지 15 미크론이다. 1990년대 후반에 상업적으로 처음 소개된 이들 제품은 일반적으로 후면 투사 TV, 헤드-장착 디스플레이 및 디지털 카메라 뷰파인더에 사용된다. 최근 몇 년 동안, 스마트 시계와 같은 장치는 이들 디스플레이의 고해상도와 저전력 소비의 장점을 취했다. 마이크로디스플레이는 향후 몇 년 동안 연평균 20% 성장률로 예상되는 글로벌 시장과 함께 확산될 것으로 예상된다. 이러한 성장을 주도하는 추세 중 하나는 근안 디스플레이, 증강 현실 장치 및 헤드-장착 디스플레이(HMD), 헤드-업 디스플레이(HUD) 및 전자 뷰파인더(EVF)와 같은 가상현실 장치의 채택이 증가하는 것이다.
마이크로디스플레이에는 두 가지 주요 범주가 있다. 첫 번째는 프로젝션 마이크로디스플레이로, 이는 표면에 투영되는 고배율 이미지를 포함한다. 프로젝션 마이크로디스플레이의 유형에는 후면 프로젝션 TV 및 소형 데이터 프로젝터가 있다. 두 번째는 근안 디스플레이(NED)로, 이는 접안렌즈(예컨대, 가상현실 헤드셋 또는 캠코더 뷰파인더)를 통해 보는 고배율 가상 이미지로 구성된다. 이들 디스플레이는 HMD 및 HUD, 특히 군사 및 의료 산업에서 점점 더 많이 사용된다.
두 가지 유형의 마이크로디스플레이는 평면 LCD와 같은 기존의 직접-보기 디스플레이에 비해 상당한 이점을 제공한다. 마이크로디스플레이의 장점은 매우 작고 경량의 소스 디스플레이 유닛으로부터 큰 이미지를 생성할 수 있어서, 웨어러블과 같은 공간 제한 기술에 쉽게 통합될 수 있고, 대 화소 용량, 고해상도 및 선명도를 생성하고, 다른 디스플레이 유형에 비해 더 큰 전력 효율성이다. 해상도와 휘도가 높을수록 그리고 전력 소비가 낮을수록, 마이크로디스플레이의 품질이 향상된다. 그러나 마이크로디스플레이 제조업체의 과제는 높은 휘도 및 대비, 긴 작동 수명에 대한 필요성과 함께, 상대적으로 높은 제조 비용이다.
마이크로디스플레이는 액정-온-실리콘(LCoS), 액정 디스플레이(LCD), 디지털 마이크로미러 장치(DMD), 디지털 라이트 프로세싱(DLP), 및 최근의 발광 다이오드(Light Emitting Diode) 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함한 다양한 디스플레이 기술로 만들 수 있다.
LCD는 최근 몇 년간 마이크로디스플레이 시장을 장악했다. LCD 기술은 고휘도, 비교적 저렴한 비용 및 비교적 간단한 제조 공정을 제공한다. LCD를 사용하여 장치 제조업체는 시간이 지남에 따라 마이크로디스플레이 구성요소의 크기를 줄일 수 있었다. LCD 디스플레이는 현재 몇몇 HMD, HUD, EVF, 열-화상 안경 및 웨어러블에 사용되고 있다. 그러나 LCD 마이크로디스플레이는 빛을 변조하기 위해서 액정 어레이와 함께 이미지를 생성하기 위해 광원 또는 백라이트를 요구한다. 이러한 기술은 편광, 색 공간, 최대 휘도 제한, LC 온도 감도, 시야각, LCD 투과율 및 소광 비율, 시스템 제한 치수 등과 같은 제한이 있으며, 이는 원하는 성능 특성을 모두 제공하지 못할 수 있다.
마이크로 LED 기술을 기반으로 하는 마이크로디스플레이는 자체 방출, 더 큰 색 영역, 넓은 시야각, 더 나은 대비, 더 빠른 재생률, 낮은 전력 소비(이미지에 의존), 및 넓은 작동 온도 범위와 같은 LCD 마이크로디스플레이에 비해 장점을 제공할 수 있다. 현재 마이크로LED 마이크로디스플레이는 표준 LED에서 채택된 표준 갈륨 질화물(GaN) 웨이퍼를 기반으로 한다. 이러한 접근방식은 상대적으로 저렴한 가격으로 수명 문제없이 고휘도 디스플레이 장치를 제공할 수 있는 잠재력을 가진다. 일반적으로, 표준 GaN 웨이퍼는 마이크로 LED 어레이로 패턴화된다. 마이크로 LED 디스플레이는 마이크로-LED 어레이와 트랜지스터의 통합으로 제조된다. 그러나, 이러한 접근방식은 트랜지스터를 통한 마이크로-LED의 모놀리식 형성, 픽셀 간격, 색상 생성 및 개별 마이크로-LED 사이의 색상 및 휘도 변화로 인한 공간 균일성을 포함한 여러 제조 문제를 가진다.
OLED 기술은 마이크로디스플레이용 마이크로-LED 기술의 많은 매력적인 기능을 공유한다. 이는 자체 발광형이며 화질이 우수하며 LCD 또는 LCoS에 비해 매우 효율적이며 초고 연색성 및 넓은 색 공간을 가진다. 자체 발광 OLED 장치는 각각의 픽셀이 이미지에 필요한 강도만 생성하는 반면에, 백라이트 픽셀이 원치 않는 빛을 흡수한 다음 최대 강도를 생성한다는 점에서 백라이트 장치(예컨대, LCD)에 비해 중요한 장점을 가진다. 더욱이, OLED 층을 진공 증착하거나 트랜지스터 후면판에 직접 코팅할 수 있기 때문에 트랜지스터 위에 OLED를 형성하는 것이 마이크로-LED를 형성하는 것보다 훨씬 쉽고 저렴하다. 다른 한편으로, OLED는 제한된 휘도 및 수명을 가질 수 있다.
모션 블러 문제를 해결하기 위해 샘플-앤-홀드 유형 디스플레이인 OLED 마이크로디스플레이의 제어 회로도 중요하다(https://www.blurbusters.com/faq/oled-motion-blur/; "왜 몇몇 OLED가 모션 블러를 갖는가?"(2018년 12월 28일) 및 https://www.soundandvision.com/content/motion-resolution-issue-oled-tvs, "OLED TV에서 모션 해상도가 문제인가"(2015년 1월 15일), 참조).
샘플-앤-홀드로 인한 모션 블러를 줄이는 유일한 방법은 프레임이 표시되는 시간을 단축하는 것이다. 이는 추가 새로 고침(높은 Hz) 또는 새로 고침 사이의 흑색 기간(깜박임)을 통해 수행될 수 있다. OLED 마이크로디스플레이의 경우 최선의 해결책은 전체 활성 영역을 동시에 끄거나 "롤링" 기술을 사용하여 디스플레이 이미지를 "셔터"하는 것이며, 이 경우 표시된 이미지의 일부만이 순차적인 방식으로 한 번에 꺼진다. "롤링" 기술이 선호된다. 픽셀이 꺼지는 시간은 매우 짧고 인식 가능한 깜박임을 방지하기 위해서 사람의 눈으로 검출할 수 있는 임계 값보다 아주 아래에 있다. 이는 선택 라인을 통해 활성화될 때 전류가 OLED를 통해 흐르는 것을 방지하고 원하는 시간 동안 OLED 픽셀에 의한 방출을 "오프"시키는 셔터링 트랜지스터를 포함함으로써 제어 회로에서 수행된다. 즉, 셔터링 트랜지스터는 픽셀을 "켜거나" "끄기"만 하고 전압이나 전류를 조절하지 않는다는 점에서 스위치 트랜지스터이다. 그러나 이미지가 표시되는 시간(일반적으로 프레임 시간이라 지칭됨)의 일부 동안 픽셀이 꺼지는 이러한 해결책은 "켜짐" 상태일 때마다 OLED에 의한 휘도 증가의 필요성을 증가시키는데, 이는 눈으로 인식되는 프레임에 대한 평균 휘도이기 때문이다. 모션 블러를 단축하기 위한 셔터링은 OLED 스택에 전원을 공급하는 모든 방법, 예를 들어 전류 제어 또는 PWM에 적용될 수 있다.
실리콘 후면판을 사용하는 OLED 마이크로디스플레이는 비용 및 제작 가능성 측면에서 매우 매력적이다. 예를 들어, Ali 등의 “Recent advances in small molecule OLED-on-Silicon microdisplays”, Proc. of SPIE Vol. 7415 74150Q-1, 2006; Jang 등의 J. Information Display, 20(1), 1-8 (2019); Fujii 등의 “4032ppi High-Resolution OLED Microdisplay”, SID 2018 DIGEST, p. 613; US2019/0259337; Prache의 Displays, 22(2), 49 (2001); Vogel 등의 2018 48th European Solid-State Device Research Conference, p. 90, Sept. 2018; 및 Wartenberg 등의 “High Frame-Rate 1" WUXGA OLED Microdisplay and Advanced Free-Form Optics for Ultra-Compact VR Headsets”, SID Proceedings, 49 (1), Paper 40-5, 514 (2018), 참조.
마이크로디스플레이를 포함한 디스플레이는 밝은 햇빛이 비치는 실외와 같은 모든 환경 조건에서 유용하기 위해 매우 높은 휘도가 필요할 수 있다. 예를 들어, VR 구글(Google)과 같이 통제된 환경 조건에서도 마이크로디스플레이는 몰입형 시각적 경험을 생성하기 위해 매우 높은 휘도가 필요하다. 마이크로디스플레이의 경우, 매우 높은 휘도는 더 작고, 더 가볍고, 더 저렴한 저효율 광학 장치의 사용을 허용하여 더 경쟁력 있는 헤드셋을 제조할 수 있다.
OLED 디스플레이로부터 높은 휘도를 달성하기 위해서, OLED에 공급되는 전력은 종종, OLED의 최대 한계에 가깝거나 최대 한계에 도달한다. 마이크로디스플레이의 특정 문제는 이들이 또한 초고 해상도를 가져서, 개별 픽셀의 크기가 가능한 한 작아야 하고 마이크로디스플레이의 활성(발광) 영역에 가능한 한 많은 픽셀이 포함되어야 한다는 점이다. 이는 후면판의 제어 회로에 있는 트랜지스터가 작지만 영구적인 손상이나 전류 누출 없이 필요한 최대 전압과 전류를 취급할 수 있는 충분한 크기가 필요하다.
일반적으로, 트랜지스터가 작아 질수록, 트랜지스터는 누설 전류 및 기타 고장 메커니즘으로 인해 더 높은 전력을 처리할 수 없기 때문에 전압 정격이 낮아진다. 더 작을수록, 저전압 트랜지스터는 게이트에서 더 얇은 절연 층을 가지므로 정적 전류 누출도 더 많이 발생한다. 이러한 이유로, 더 높은 전압을 처리할 수 있는 더 큰 트랜지스터는 일반적으로 더 높은 전압을 요구하는 OLED 장치에 사용된다. WO2008/057372호는 마이크로디스플레이에서 픽셀 회로 크기의 감소와 관련된 문제점 및 종래 기술을 논의한다. 예를 들어, 참고로, O. Prache, Journal of the Society for Information Display, 10(2), 133 (2002); O. Prache, “Active Matrix Molecular OLED Microdisplays, Displays, 22, 49-56 (2001); 및 Howard 등의 “Microdisplays based upon organic light emitting diodes”, IBM J. of Res. & Dev., 45(1),15(2001)에서는 저전압에서 높은 명암비로 높은 휘도를 제공하는 실리콘 후면판의 마이크로디스플레이의 필요성을 논의한다.
또한, MOSFET p-채널 트랜지스터를 사용하여 VDD의 전원으로부터 VCATHODE에서 캐소드 전압을 갖는 OLED로 정전류를 제공할 때, 트랜지스터에 전원을 공급하고 OLED를 고휘도로 "켜기"위해 총 전압이 커야한다. 그러나 저전압 p-채널 트랜지스터를 사용하여 12V OLED를 제어하는데 사용하면, OLED를 끄고 흑색 픽셀을 생성할 때 트랜지스터를 통한 전류 누설이 높고 OLED가 계속 방출되는데, 이는 (Vanode - Vcathode)가 OLED 임계 전압보다 더 높게 유지되기 때문이다. OLED 마이크로디스플레이에서, 구동 트랜지스터를 통한 전류 누출은 OLED 픽셀이 어두운 상태를 유지해야 할 때 계속 빛을 방출하기 때문에 대비를 감소시킬 것이다. 이러한 효과는 순수 흑색(방출 없음)을 회색으로 만들고 순수 흑색과 순수 백색 사이의 색조 비율을 줄인다. 이는 바람직하지 않다.
OLED 기반 마이크로디스플레이는 종종 손상을 방지하기 위해 트랜지스터를 통해 흐르는 전력의 양을 제한하기 위해 후면판의 MOSFET 기반 제어 회로에 보호 회로를 포함한다. OLED를 갖는 마이크로디스플레이의 후면판의 제어 회로에 보호 회로를 포함하는 것이 바람직한데, 이는 이러한 장치로부터 방출을 유발하는데 상대적으로 높은 전력이 필요하기 때문이다. 보호 회로는 OLED가 발광하지 않을 때 원하는 전압 수준 이하로 떨어지지 않도록 OLED 바닥 전극의 전압을 최소한 유지하거나 "클램핑"해야 한다. 그러한 보호회로는 "전압 유지 관리" 회로로도 불릴 수 있다.
제어 회로에 존재하는 저전압 트랜지스터를 보호하고 파운드리에서 설정한 트랜지스터의 지정된 작동 범위 내에서 유지하려면, 보호 회로가 4 μA/cm2 미만의 픽셀에 대해 적층형 OLED의 바닥 전극에서 흑색 레벨 전류(CV = 0 또는 픽셀이 "오프" 상태)를 유지하는 것이 바람직하거나, 약 7.5V의 임계 전압(Vth)을 갖는 3-유닛 적층형 OLED의 경우 2 μA/cm2 이하가 더 바람직할 것이다. 4-유닛 스택형 OLED 장치의 경우, 유사한 흑색 레벨 전류가 필요하며 전형적인 Vth는 약 10V이다.
고휘도를 제공할 수 있는 OLED 스택을 활용하여 실리콘 후면판에서 OLED 디스플레이, 특히 마이크로디스플레이의 성능을 향상시킬 필요가 있다. 그러나 실리콘 후면판의 제어 회로는 OLED의 활성 영역 내에서 해상도와 픽셀 피치를 유지하기 위해서 크기를 크게 늘리지 않고도 더 높은 전압 및 전류 요구를 처리할 수 있어야 한다. 특히, 제어 회로는 전력 수요 증가로 인한 트랜지스터 손상뿐만 아니라 트랜지스터를 통한 전류 누설을 방지하거나 최소화하여 대비(contrast)를 유지해야 한다.
후면판을 제작하는 반도체 파운드리 산업에서는 작동 범위가 5V 이하인 아날로그 트랜지스터를 표준 "저전압"(LV) 트랜지스터로 간주하는 것이 일반적이다. 또한, 일반적으로 정격 전압에 10%의 안전 한계가 있어서, "5V 트랜지스터"의 수명이 최대 5.5V까지 열화되지 않고 안정적인 작동을 허용하는 것이 일반적이며; 이는 OLED 동적 전압 범위 및 구동 회로 오버헤드 전압에서 어느 정도의 과전압을 허용하는데 충분히 높다. 전압 제한이 일반적으로 트랜지스터의 모든 접점 쌍(게이트, 소스, 드레인, 바디(벌크(bulk) 또는 웰(well)로도 불림)) 사이에 적용되지만, 트랜지스터의 성능이 이들 조건하에서 전형적으로 43,000 시간의 작동에 대해 지정된 범위 내에서 유지되도록 최대 게이트-드레인 전압에 특히 적용된다. 때때로, 트랜지스터의 설계에 따라서, 다른 접점 쌍의 전압 제한이 더 높을 수 있지만(예를 들어, 7V), 이러한 트랜지스터는 여전히 LV 또는 5V 트랜지스터로 지칭된다. 5V 아날로그 트랜지스터는 집적 회로(IC) 칩 사이의 통신을 위한 레거시 TTL 로직 전압 레벨과의 호환성으로 인해 업계 전반에 널리 제공된다. 입력-출력 통신(예를 들어, 3.3V 및 1.8V 표준)을 위한 전압의 하향 추세로 인해, 이들 5V 트랜지스터는 때때로 MV(중간 전압) 트랜지스터로도 지칭되며 LV 레이블을 새로운 "저전압" 아날로그 트랜지스터로 이동시킨다. LV 및 MV와 같은 관련 라벨이 시간이 지남에 따라 변경될 수 있지만, 본 특허 출원에서 용어 LV 또는 '저전압'은 5V 정격 트랜지스터 이하를 지칭하고, 용어 MV 또는 '중간 전압'은 5V 이상의 정격 전압을 갖는 트랜지스터를 지칭한다. 고전압 아날로그 트랜지스터도 일반적으로 사용 가능하지만, 정확한 전압은 IC 제조 산업 전반에서 5V 트랜지스터만큼 표준화되지 않았다. 예를 들어, 고전압 트랜지스터는 종종 자동차와 같은 산업에 필요하다.
현재, 저전압 5V 구동 트랜지스터가 있는 실리콘 후면판은 발광을 위해 탠덤(하나의 CGL로 분리된 2 개의 발광 OLED 유닛) OLED 스택을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, Cho 등의 Journal of Information Display, 20(4), 249-255, 2019; https://www.ravepubs.com/oled-silicon-come-new-joint-venture/, 2018 공개; Xiao, “Recent Developments in Tandem White Organic Light-Emitting Diodes”, Molecules, 24,151(2019), 참고. 그러한 예는 기술의 요구에 따라 휘도가 불충분하다.
현재, 최신 OLED 마이크로디스플레이는 원하는 만큼의 휘도를 제공하지 않는다. 예를 들어, 탠덤 OLED 마이크로디스플레이 제작업체의 보도 자료에서는 2.5 k nit까지 제공할 수 있는 풀-컬러 제품을 설명하지만 5 k nit가 더 바람직한 목표라고 인정한다(https://www.kopin.com/kopin-to-showcase-latest-advances-in-its-lightning-oled-microdisplay-line-up-at-ces-2020/, dated Jan 7, 2020; 참조). 몇몇 제작업체는 목표가 10 k nit 이상이어야 한다고 제안한다(https://hdguru.com/calibration-expert-is-10000-nits-of-brightness-enough/, dated Jul 26, 2018: 참조). 2020년 6월 20일자 최근 보도 자료(https://www.businesswire.com/news/home/20200630005205/en/Kopin-Announces-Breakthrough-ColorMax%E2%84%A2-Technology-Unparalleled-Color)는 > 1000 nit를 방출하는 탠덤(2-스택형) OLED 디스플레이를 설명한다. 또한, OLED 증착 조건의 최적화를 통해 밝기(> 2000 nit) 및 색 충실도가 더욱 향상될 것으로 예상된다고 발표했다. 출력 결합 효율을 향상시키는 구조를 통합함으로써, OLED 마이크로디스플레이의 밝기는 몇 년 내에 > 5000 nit로 증가할 수 있다.
OLED 장치로부터 방출되는 총 빛의 양을 늘리는 한 가지 잠재적인 해결책은 다중 OLED 유닛을 서로 겹쳐 쌓는 것이므로 스택에서 방출되는 총 빛은 각각의 개별 유닛에서 방출되는 빛의 합계이다. 그러나 그러한 OLED 스택에서 방출되는 총 빛은 개별 OLED 발광 유닛의 총수를 기준으로 가산되는 반면에, OLED 스택을 구동하는데 필요한 전압은 각각의 독립적인 OLED 유닛을 구동하는 전압에 따라 가산된다. 예를 들어, 발광 OLED 유닛이 주어진 전류에서 250 nit를 생성하기 위해 3V가 필요한 경우, 그러한 유닛 2 개의 스택은 동일한 전류에서 500 nit를 전달하기 위해 6V가 필요하고, 3 개 장치 스택은 750 니트 등을 전달하기 위해 9V가 필요하다.
OLED 스택은 주지되어 있으며; 예를 들어, US7273663, US9379346, US9741957; US 9281487 및 US2020/0013978호는 모두 중간 연결 층 또는 전하 발생 층으로 각각 분리된 다중 스택의 발광 OLED 유닛을 갖는 OLED 스택을 설명한다. Springer 등의 Optics Express, 24(24), 28131(2016)은 2 개 및 3 개의 발광 유닛을 갖는 OLED 스택을 보고하며, 여기서 각각의 유닛은 서로 다른 색상을 가진다. 최대 6 개의 발광 유닛으로 구성된 OLED 스택이 보고되었다(Spindler 등의 "High Brightness OLED Lighting", SID Display Week 2016, San Francisco CA, 2016년 5월 23-27일).
Han 등의 “Advanced Technologies for Large-Sized OLED Displays”, Chapter 3, 10.5772/intechopen.74869(2018)는 직렬로 연결된 2 개의 트랜지스터를 포함한 후면판 기술뿐만 아니라 3 개의 스택 백색 OLED 제제의 발전을 조합이 아닌 별도로 설명한다. 이러한 참조 문헌은 또한, 그러한 2 개의 트랜지스터 후면판이 "큰 라인 부하와 짧은 충전 시간으로 인해 대형 고해상도 패널에 채택하기 어려우며", 따라서 그들 장치에 대해 다른 종류의 후면판 회로를 적용한다.
Kwak 등의 “Organic Light-Emitting Diode-on-Silicon Pixel Circuit Using the Source Follower Structure with Active Load for Microdisplays”, Japanese Journal of Applied Physics, 50, 03CC05 (2011)는 3 개의 직렬 연결된 p-채널 트랜지스터 및 과전압 보호 회로를 가지는 픽셀 회로를 설명한다. 이러한 참조는 OLED의 작동 전압이 MOSFET의 작동 전압보다 높기 때문에 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 고장을 방지하기 위해 "과전압 보호회로"가 필요하다는 점을 주목한다. Kwak 등에서, 보호회로는 접지에 연결된 p-채널 트랜지스터를 사용한다.
US9066379 호는 또한, 보호회로의 사용을 설명한다.
Vogel 등의 SID 2017 DIGEST, Article 77-1, pp 1125-1128은 저전압 OLED Si 마이크로디스플레이에서 보호 회로를 사용하여 OLED 전압 작동 범위를 확장하는 방법을 개시한다.
OLEDS에 대한 과전압 보호를 포함하는 다른 참고문헌은 US6580657, WO2009072205 및 CN200488960호에 개시된다.
US9059123, US9299817, US9489886, US20080316659 및 US20200202793 호는 OLED 디스플레이의 픽셀 제어 회로에서 양극성 접합 트랜지스터와 같은 n-p 접합 다이오드의 사용을 개시한다.
따라서 OLED 내에서 OLED 발광 유닛의 수를 늘리면 마이크로디스플레이에서 더 높은 휘도를 제공할 수 있지만, 많은 용례에서 더 높은 전력 수요를 견딜 수 있도록 제어 회로의 크기를 늘리는 것은 선택사항이 아니다. 회로 손상 없이 OLED에 근접하거나 최대 전력 레벨에서 높은 휘도와 대비를 제공하는 작고 콤팩트한 픽셀 회로를 제공할 필요가 있다.
개별적으로 주소지정 가능한 픽셀 및 제어 회로를 갖는 실리콘-기반 후면판의 상부에 발광 OLED 스택을 포함하는 디스플레이가 설명되며, 여기서 실리콘-기반 후면판의 제어 회로는 구동 트랜지스터의 제 1 단자가 외부 전원 VDD에 전기적으로 연결되고 구동 트랜지스터의 제 2 단자가 OLED 스택의 분절된 바닥 전극에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 구동 트랜지스터를 포함하며; 구동 트랜지스터의 게이트는 선택 라인(SELECT1)의 신호에 의해 제어되는 스캔 트랜지스터에 의해 공급되는 데이터 신호에 의해 제어되며; 제어 회로는 양극성 접합 트랜지스터를 포함하는 보호 회로를 추가로 포함한다.
위의 디스플레이에서, 스캔 트랜지스터와 구동 트랜지스터의 게이트 사이에는 스위치 트랜지스터가 있다.
위의 디스플레이 중 하나에서, 구동 트랜지스터의 정격이 5V 이하이거나 구동 및 스위치 트랜지스터가 모두 p-채널 트랜지스터이다.
위의 디스플레이 중 하나에서, OLED 스택은 분절된 바닥 전극과 상부 전극 사이에 단일 OLED 발광 유닛을 포함하거나, OLED 스택은 분절된 바닥 전극과 상부 전극 사이에 둘 이상의 OLED 발광 유닛을 포함한다. 어느 경우이든, OLED 스택은 분절된 바닥 전극과 상부 전극 사이의 물리적인 거리가 모든 픽셀에 걸쳐 일정하거나 상부 전극이 투명하거나 반투명하여 OLED 스택이 상부 발광 형태이거나 둘 다의 형태인 미세 공동을 형성할 수 있다. 2 개 이상의 OLED 발광 유닛이 있는 경우, 이들은 CGL(전하 발생층)에 의해 서로 분리될 수 있다.
위의 디스플레이 중 하나에서, 양극성 접합 트랜지스터는 베이스가 전압 소스(VPROTECT) 또는 전류 소스(IPROTECT)에 연결되고, 이미터가 OLED 스택의 바닥 전극에 연결된 노드에 연결되고, 콜렉터가 외부 전원에 연결되는 NPN 트랜지스터이며, 양극성 접합 트랜지스터는 베이스가 절연되고, 이미터가 OLED 스택의 바닥 전극에 연결된 노드에 연결되고, 콜렉터가 외부 전원에 연결되는 NPN 트랜지스터이거나, 양극성 접합 트랜지스터는 구동 트랜지스터와 별도의 웰에 위치된다.
디스플레이는 양호한 안정성과 수명을 갖는 작은 픽셀 피치 치수로 매우 높은 휘도와 대비를 제공한다.
도 1은 OLED를 위한 간단한 종래 기술의 제어 회로를 도시한다.
도 2는 구동 회로와 보호 회로가 있는 기본 제어 회로를 도시한다.
도 3a는 스위치 트랜지스터가 추가된 기본 제어 회로의 실시예를 도시한다.
도 3b는 추가된 스위치 트랜지스터에 대한 대안적인 배열을 도시한다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 회로를 위한 고유 바디 다이오드 연결에 대한 다른 실시예를 도시한다.
도 6은 도 2에 도시된 회로를 위한 고유 바디 다이오드 연결에 대한 개략적 인 측면도를 도시한다.
도 7은 도 3a에 도시된 회로를 위한 고유 바디 다이오드 연결에 대한 개략적인 측면도를 도시한다.
도 8은 각각의 구동 트랜지스터의 게이트가 개별적으로 제어되는 단일 데이터 라인에 의해 직렬로 제어되는 2 개의 구동 트랜지스터를 갖는 제어 회로를 도시한다.
도 9는 각각 별도의 데이터 라인에 의해 제어되는 두 개의 구동 트랜지스터가 직렬로 연결된 제어 회로를 도시한다.
도 10은 단일 데이터 라인에 의해 직렬로 제어되는 2 개의 구동 트랜지스터를 갖는 제어 회로를 도시하고 2 개의 구동 트랜지스터 각각의 게이트는 공통으로 제어된다.
도 11은 LSC를 포함하는 도 10의 대안적인 배열을 도시한다.
도 12는 3 개의 측면으로 인접한 단색 RGB OLED 스택을 갖는 단일 RGB 마이크로디스플레이(100)의 단면도를 도시하며, 각각의 개별 스택은 단지 하나의 OLED 발광 유닛을 가진다.
도 13은 3 개의 측면으로 인접한 단색 RGB OLED 스택을 갖는 RGB 마이크로디스플레이(200)의 단면도를 도시하며, 각각의 개별 스택은 3 개의 OLED 발광 유닛을 가진다.
도 14는 2 개의 OLED 발광 유닛 및 RGB 컬러 필터 어레이를 갖는 멀티모달 미세 공동 OLED 스택을 갖는 탠덤 마이크로디스플레이(300)의 단면도를 도시한다.
도 15는 3 개의 OLED 발광 유닛 및 RGB 컬러 필터 어레이를 갖는 멀티모달 미세 공동 OLED 스택을 갖는 마이크로디스플레이(400)의 단면도를 도시한다.
본 개시의 목적을 위해, 용어 "위에" 또는 "위의"는 관련된 구조가 다른 구조 위에, 즉 기판의 반대쪽에 위치된다는 것을 의미한다. "정상", "최상부" 또는 "상부"는 기판에서 더 멀리 떨어진 측면 또는 표면을 지칭하는 반면에, "바닥", "최하부"또는 "하부"는 기판에 가장 가까운 측면 또는 표면을 지칭한다. 달리 언급되지 않는 한, "위에"는 두 구조가 직접 접촉하거나 그 사이에 중간 층이 있을 수 있음으로서 해석되어야 한다. "층"이란, 단일 층이 두 개의 측면 또는 표면(최상부와 최하부)을 갖는다는 것으로 이해되어야 하며; 몇몇 경우에, "층"은 전체로 간주되고 단일 층으로 제한되지 않는 다중 층을 나타낼 수 있다.
발광 유닛 또는 층의 경우, R은 주로 적색 광(> 600nm, 바람직하게 620 내지 660 nm 범위)을 방출하는 층을 나타내며, G는 층이 주로 녹색 광(500 내지 600 nm, 바람직하게 540 내지 565 nm의 범위) 및 B는 주로 청색 광(<500 nm, 바람직하게 440 내지 485 nm 범위)을 방출하는 층을 나타낸다. R, G 및 B 층은 표시된 범위를 벗어나는 어느 정도의 빛을 생성할 수 있지만, 그 양은 항상 기본 색상보다 적다. Y(황색)는 훨씬 적은 양의 B 광으로 상당한 양의 R 및 G 광을 방출하는 층을 나타낸다. "LEL"은 발광 층을 의미한다. 달리 명시되지 않는 한, 파장은 인-시튜 값(in-situ value)이 아닌 진공 값(vacuum value)으로 표현된다.
개별 OLED 발광 유닛은 단일 "색상"의 광(즉, R, G, B 또는 Y, C(청록색) 또는 W(백색)과 같은 2 개 이상의 기본 색상의 조합)을 생성할 수 있다. 단일 색상의 광은 동일한 색상의 하나 이상의 이미터 또는 다중 층을 갖는 단일 층에 의해 OLED 유닛 내에서 생성될 수 있으며, 각각은 1차 방출이 동일한 색상 내에 속하는 동일하거나 상이한 이미터를 가진다. 단일 OLED 유닛은 또한, 두 가지 색상의 광을 방출하는 단일 이미터가 있는 일 층, 상이한 이미터를 갖는 일 층, 또는 각각 단일이지만 상이한 색상을 방출하는 다중 분리 층의 조합을 가짐으로써 단일 OLED 유닛 내에서 두 가지 색상의 조합(즉, R + G, R + B, G + B)을 제공할 수 있다. 단일 OLED 유닛은 또한, 3 가지 색상의 광을 모두 방출하는 일 층 또는 각각 단일(그러나 상이한) 색상을 방출하고 그 합이 백색인 다중 분리 층의 조합을 가짐으로써 백색광(R, G 및 B의 조합)을 제공할 수 있다. 개별 OLED 발광 유닛은 단일 발광 층을 가질 수 있거나 하나 초과의 발광 층(서로 직접 인접하거나 중간층에 의해 서로 분리됨)을 가질 수 있다. 개별 발광 유닛은 또한, 정공 이송 층, 전자 이송 층, 차단 층 및 발광 촉진 및 발광 유닛을 통한 전하 이동 관리와 같은 바람직한 효과를 제공하기 위해 당업계에 공지된 다른 것과 같은 다양한 종류의 비-발광 층을 포함할 수 있다.
OLED 발광 유닛은 다중 층을 포함할 수 있기 때문에, 개별 유닛은 때때로 "스택"으로 지칭되며, 이는 다중 유닛이 있는 OLED 장치와 혼동될 수 있다. 이러한 용례에서, "적층형" OLED는 기판 위에 차례로 적층된 적어도 두 개의 OLED 발광 유닛을 가지므로 장치 내에 다중 광원이 있다. 본 발명의 적층형 OLED에서, 개별 OLED 발광 유닛은 개별적으로 독립적으로 제어되는 중간 전극이 아니라 전하 발생 층(CGL)에 의해 서로 분리된다. OLED 발광 유닛으로 간주되려면, CGL에 의해 다른 발광 유닛과 분리되어야 한다. 따라서, OLED 발광 유닛 중 하나에 인접하지만 CGL에 의해 분리되지 않은 발광 층은 별도의 유닛으로 간주되지 않는다. 스택 내에서 개별 OLED 발광 유닛의 전부 또는 일부는 동일하거나 모두 서로 다를 수 있다. OLED 스택 내에서 개별 OLED 발광 유닛은 상부 및 바닥 캐소드 사이에 임의의 순서로 배치될 수 있다. 적층형 OLED는 단색(OLED 스택의 모든 픽셀이 주로 동일한 색상의 광을 방출함, 예를 들어 녹색 광)이거나 다중 모드 방출(모든 픽셀이 2 개 이상의 색상(예를 들어, 황색 또는 백색) 또는 다른 픽셀이 다른 색상의 광을 방출하여 전체 방출에 2 개 이상의 광이 포함되는 경우)을 가질 수 있다.
몇몇 경우에, OLED 스택의 임계 전압(Vth)은 상당한 발광이 전압 축으로 다시 시작된 후 I-V 곡선의 선형 외삽에 의해 추정될 수 있다. OLED의 I-V 응답 곡선이 그들의 응답 범위에서 완전 선형이 아닐 수 있어서 이러한 방법이 정확하지 않기 때문에, 이러한 방식으로 계산된 값은 정확하지 않다. 이러한 측정항목의 일반적인 범위는 +/- 10%이다. 더 정확하게, 임계 전압은 전류 밀도가 노출된 애노드 층의 0.2 mA/cm2 이하이고 적어도 약간의 신뢰할 수 있는 검출 가능한 휘도가 있는 전압, 즉 적어도 5 cd/A로 정의될 수 있다. 이는 이러한 용례에서 사용되는 방법이다.
이하에서, 트랜지스터는 "온" 또는 "오프"로 지칭될 수 있다. "오프" 트랜지스터에서, 게이트로 전송되는 신호는 단자를 통해 전류가 흐르지 않도록 의도된다. 즉, 신호(전형적으로 CV = 0)는 신호가 해당 트랜지스터를 통과하는 전류가 없어야 한다는 표시이므로 트랜지스터가 "오프"로 전환되는 대신 "오프"로 조정된다. 그러한 경우, 트랜지스터가 "오프" 상태일 수 있지만 여전히 약간의 전류 누출이 있을 수 있다. 마찬가지로, "온" 트랜지스터에서, 게이트로 전송되는 신호는 적어도 일부 전류가 단자를 통과하도록 의도된다. 즉, 신호(전형적으로 CV = 0보다 크지만 255보다 작음)는 이미지가 해당 픽셀에서 어느 정도의 방출을 요구하므로 "켜짐" 대신 트랜지스터가 "온" 상태로 조정된다. 유사한 방식으로, 픽셀 또는 OLED는 이미지의 요구사항에 따라 "온" 또는 "오프"로 지칭될 수 있으므로 적절한 신호가 픽셀 또는 OLED로 전송된다.
실리콘 후면판은 실리콘 웨이퍼(슬라이스 또는 기판으로도 불림)에서 파생된다. 그들은 집적 회로의 제작에 사용되는 결정 실리콘(c-Si)과 같은 얇은 반도체 슬라이스이다. 웨이퍼는 웨이퍼 내에 또는 웨이퍼에 내장된 마이크로 전자 장치용 기판의 역할을 한다. 도핑, 이온 주입, 에칭, 다양한 재료의 박막 증착, 및 포토리소그래피 패터닝과 같은 많은 미세 가공 공정을 거친다. 마지막으로, 개별 마이크로 회로는 웨이퍼 다이싱으로 분리되고 집적 회로로서 패키징된다. 웨이퍼는 격자 간격을 가진 다이아몬드 입방체 구조를 가진 실리콘과 함께 규칙적인 결정 구조를 갖는 결정에서 성장한다. 웨이퍼로 절단될 때, 표면은 결정 방위로 공지된 여러 상대 방향 중 하나로 정렬된다. 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 100% 순수 실리콘이 아니지만, 대신 용융물에 첨가된 초기 불순물 도핑 농도의 붕소, 인, 비소 또는 안티몬으로 형성되고 웨이퍼를 벌크 n-형 또는 p-형으로 정의한다. 배경에 대해서는 “Flat Panel Display Manufacturing”, Souk, L., Ed., 2018의 7장을 참조한다. 실리콘 후면판은 단결정 Si 웨이퍼인 것이 바람직하다.
적층형 OLED의 작동을 위한 제어 회로를 제공하기 위해서, 커패시터, 저항기, 연결 와이어 또는 버스 바 등과 같은 다른 부품과 함께 박막 트랜지스터(TFT)가 실리콘 웨이퍼의 표면에 제공된다. 예를 들어, T. Arai의 “High Performance TFT Technologies for the AM-OLED Display manufacturing”, Thesis, Nara Institute of Science and Technology, 2016; M.K. Han, Proc. of ASID ’06, 8-12 Oct, New Delhi; US9066379; 및 US10163998 참조. 트랜지스터는 구조의 일부로서 실리콘 웨이퍼를 통합하거나 통합하지 않을 수 있거나 박막 트랜지스터(TFT)의 표면에 증착된 별도의 재료로 준비될 수 있음을 이해해야 한다.
트랜지스터는 다양한 반도체 재료를 사용하여 만들 수 있다. 실리콘 기반 TFT의 특성은 실리콘의 결정 상태에 의존한다. 즉, 반도체 층은 비정질 실리콘, 미세 결정질 실리콘일 수 있거나, 폴리실리콘(저온 폴리실리콘(LTPS) 및 레이저 어닐링 포함)으로 어닐링될 수 있다.
적합한 제어 회로를 갖춘 실리콘 후면판의 제작은 주지되어 있고 이해되고 예측 가능한 기술이다. 그러나 제작 공정 및 장비의 비용과 복잡성으로 인해 특정 후면판을 제작하기 위한 시설을 구축하는 것은 종종 실용적이지 않다. 대신 마이크로 전자 장치의 기능적 특성이 더욱 표준화된 산업에서 파운드리 모델이 널리 채택되었다. 이러한 표준화는 설계에서 제작을 분리할 수 있게 한다. 적절한 설계 규칙을 준수하는 설계는 호환되는 제작 방법을 가진 상이한 회사에서 더욱 쉽고 저렴하게 제작될 수 있다. 이러한 이유로, 실리콘 후면판의 제어 회로는 일반적으로 후면판 제작업체가 제공하는 다양한 선택사항에서 선택된 표준 구성요소의 사용으로 제한된다. 예를 들어, 실리콘 후면판 제작업체는 1.8V, 2.5V, 3.3V, 5V, 8V 및 12V 정격 트랜지스터의 다양한 표준 설계를 고객의 설계에 통합하는 선택사항을 제공할 수 있지만, 제공된 설계에 포함되지 않은 트랜지스터를 (더 많은 비용 없이)제공할 수 없다.
이러한 용례의 목적으로, "저전압"(LV)은 5V 이하에서 안전하고 신뢰성 있게 작동하도록 크기, 설계 및 정격화된 아날로그 마이크로 전자 부품으로 정의된다. "고전압"(HV) 마이크로 전자 장치는 일반적으로 18 내지 25V 범위에 있는 것으로 간주된다. "중간 전압"(MV) 마이크로 전자 장치는 일반적으로 LV와 HV 사이의 장치로 간주된다. 이들 정격 전압은 제작업체에서 설정하며 제작업체는 각각의 트랜지스터에 대해 설정된 최대 전압을 초과하는 것을 권장하지 않는다.
상보형 금속산화 반도체(CMOS) 기술은 복잡한 집적 회로를 구현하기 위해 p-형 및 n-형 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 사용한다. 제작 공정에 따라서, 사용 가능한 전압 도메인이 상이하다(예를 들어, 1.8V, 2.5V, 3.3V, 5V, 12V 등). 모든 전압 도메인에서, MOSFET 트랜지스터에는 드레인, 소스, 게이트 및 벌크/웰이 있다. MOSFET의 베이스는 기판이며; n-채널 FET의 경우 기판은 p-형 도핑 기판이거나 낮은 도핑 속도를 가진 웰이며; p-채널 FET의 경우 기판은 낮은 도핑 속도를 가진 n-형 도핑 웰이다. 소스 및 드레인 영역은 n-채널 또는 p-채널 FET에 대해 n 또는 p-형으로 고도로 도핑된 영역으로 형성된다. 제어된 채널은 소스와 드레인 사이에 형성되며 얇은 산화물로 분리되고 일반적으로 게이트 역할을 하는 폴리-실리콘 층으로 덮여 있다. FET의 4 개 단자(소스, 드레인, 게이트, 기판/웰)는 모두 금속 접점으로 OLED에 연결되는 금속 상호 연결 층에 연결된다.
마이크로디스플레이의 전체 발광 영역은 작고 필요한 픽셀 피치를 얻기 위해서 각각의 픽셀의 제어 회로에 사용할 수 있는 공간이 제한된다. 풀-컬러 마이크로디스플레이의 경우, 각각의 개별 픽셀에 대한 제어 회로가 차지하는 공간은 100 제곱 미크론 이하, 바람직하게 50 제곱 미크론 이하이어야 한다. 모든 픽셀이 동일한 색상을 방출하는 단색 마이크로디스플레이의 경우, 더 적은 픽셀이 필요하므로 제어 회로 공간이 3 내지 4 배 더 커질 수 있다.
적합한 저전압 5V 트랜지스터에서 모든 단자 쌍 사이의 최대 전압은 장치를 손상시키지 않고 5V를 초과할 수 없다. 10% 과전압의 전형적인 안전 여유는 단기간 동안 허용된다. 정격이 5V 초과인 중간 전압 트랜지스터(예를 들어, 정격이 7.5V인 트랜지스터)는 일반적으로 5V 트랜지스터와 설정이 동일하지만 더 두꺼운 게이트 산화물과 더 큰 전압을 견딜 수 있는 더 큰 구조(채널 폭 및 길이)를 가진다. 따라서 MV 트랜지스터는 일반적으로 해당 LV 트랜지스터보다 더 크고 더 많은 공간을 차지한다.
트랜지스터가 정격 전압에 관계없이 임의의 크기 범위로 만들어질 수 있지만, 마이크로디스플레이 용례에 적합한 5V 정격 저전압 MOS 트랜지스터의 총 면적은 20 제곱 미크론 이하, 바람직하게 10 제곱 미크론 이하이다. 마이크로디스플레이 용례를 위한 5V 트랜지스터에 적합한 채널 영역(채널 길이 x 채널 폭)은 1 제곱 미크론 이하, 바람직하게 0.30 제곱 미크론 이하이어야 한다. 2 개의 트랜지스터 접점은 각각 1 제곱 미크론 이하, 바람직하게 0.30 제곱 미크론 이하이어야 한다.
이러한 용례의 목적으로, 보호 회로에 적합한 BJT는 일반 설정이 NPN 및 PNP 유형 모두에 대해 수직인 경우이다. NPN BJT의 경우, 컬렉터는 낮은 p-도핑으로 공통 실리콘 기판(벌크) 내부에 낮은 도핑으로 깊은 n-웰로 형성된다. 베이스는 딥-n-웰 내부에 p-웰로 형성되며 고도로 도핑된 p-영역으로 연결된다. BJT의 이미 터는 p-웰 내부에 고도로 도핑된 n-영역으로 구성된다. 이미터 영역의 일반적인 크기는 약 500nm x 500nm이며, 작은 픽셀 크기를 허용하기 위해 0.30 제곱 미크론 이하가 바람직하다. BJT(벌크, 베이스, 이미터, 콜렉터)의 모든 단자 쌍 사이의 최대 전압은 장치 손상 없이 5V를 초과할 수 없다. 10% 과전압의 전형적인 안전 여유는 단기간 동안 허용된다.
OLED 마이크로디스플레이(종종 "AMOLED"로 불림)는 전기 활성화 시 빛(발광)을 발생하는 OLED 픽셀의 활성 매트릭스로 구성되며, 이러한 매트릭스는 실리콘 칩에 위치한 트랜지스터 어레이에 증착되거나 통합되며, 여기서 어레이는 각각의 개별 픽셀로 흐르는 전류를 제어하는 일련의 스위치로서 기능을 한다. 전형적으로, 이러한 연속적인 전류 흐름은 각각의 픽셀에서 (발광을 트리거하기 위해)적어도 두 개의 트랜지스터에 의해 제어되며, 여기서 하나의 트랜지스터는 다른 트랜지스터의 제어와 함께 저장 커패시터의 충전을 시작 및 중지하고 제 2 트랜지스터는 픽셀에 일정한 전류를 생성하는데 필요한 수준에서 전압 소스를 제공한다.
이는 종래 기술의 AMOLED 픽셀 설계의 가장 단순한 형태를 나타내는 도 1에 예시된다. 픽셀 메모리를 가지는 가장 단순한 AMOLED 픽셀은 2 개의 트랜지스터와 1 개의 커패시터를 사용한다. 전류 구동 트랜지스터(MP2)는 일반적으로 공급 전압(VDD)에서 OLED의 애노드에 연결된다. 하나의 트랜지스터(MP2)는 OLED에 대한 전류를 구동하고 다른 트랜지스터(MP1)(스캔 트랜지스터로 또한 공지됨)는 도시된 바와 같이 저장 커패시터(C1)에 전압을 샘플링하고 유지하는 스위치 역할을 한다. 구동 트랜지스터(MP2)를 통과하는 전류(VDD)를 제어하는 데이터 라인(VDATA 공급)이있다. MP1을 제어하는 선택 라인이 있으므로 커패시터(C1)를 충전한다. 일반적으로, 트랜지스터는 고유 커패시턴스를 가지므로 트랜지스터의 고유 커패시턴스와 트랜지스터를 통한 누설 전류에 따라 추가 커패시턴스가 필요하지 않을 수 있다. 도 1 이후의 도면에서, 존재하는 임의의 커패시터는 명확성을 위해 도면에 반드시 표시되지 않았다.
고휘도를 제공하기 위해서 OLED 스택에 필요한 고 전압/전류는 전원(VDD)과 OLED 스택의 바닥 전극 사이에 위치된 구동 트랜지스터가 있는 구동 회로를 포함하는 제어 회로 및 양극성 접합 트랜지스터를 추가로 포함하는 보호 회로에 의해 안전하게 취급될 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 배열은 트랜지스터를 통한 상당한 전류 누설 없이 OLED 픽셀을 구동할 수 있게 하여 대비 손실이나 LV 회로 손상 없이 높은 휘도를 얻을 수 있다.
임의의 크기의 디스플레이에 적합한 기본 제어 회로 배열이 도 2에 도시된다. 이러한 회로는 점선으로 나타낸 바와 같이, 제 1 단자(p-채널 트랜지스터의 경우, 소스)에서 VDD(외부 전원)에 연결되고 제 2 단자(p-채널 트랜지스터의 경우, 드레인)에서 OLED의 바닥 전극에 연결되는 구동 트랜지스터(T1)(p-채널 트랜지스터로 도시됨)를 포함하는 구동 회로를 포함한다. 구동 트랜지스터(T1)의 게이트는 데이터 라인과 인-라인 선택 트랜지스터(T3)("스캔" 트랜지스터)를 통해 제어되며, 그의 게이트는 선택 라인(SELECT1)에 의해 제어된다. VDD에 상대적인 0이 아닌 신호를 데이터 라인에 배치함으로써 그리고 데이터 라인으로부터의 0이 아닌 신호가 T1의 게이트로 흐르도록 SELECT1을 통해 T3을 "켬으로써" T1이 "온"으로 선택될 때, 전류가 OLED 스택의 바닥 전극으로 흘러 빛을 방출한다. VDD에 상대적인 0(또는 매우 작은) 신호를 데이터 라인에 배치하고 T3을 "켬으로써" T1이 "오프"로 선택되면, OLED 스택에 전류가 흐르지 않는다.
도 2에서 구동 회로(T1)의 구동 트랜지스터는 표시되는 이미지에 따라 OLED 픽셀에 흐르는 전압과 전류를 적절한 레벨로 조절하는 기능을 가진다. 구동 트랜지스터는 p-채널 MOSFET 트랜지스터인 것이 바람직하다. 구동 트랜지스터는 제어 회로가 차지하는 공간을 최소화하기 위해 LV(5V 이하) 또는 MV(> 5V)일 수 있으며, 바람직하게 LV일 수 있다. 구동 회로(T3)의 스캔 트랜지스터는 게이트에 인가된 스캔 신호에 따라 구동 트랜지스터의 게이트에 데이터 신호를 공급하는 기능과 선택적인 커패시터(C2)가 있는 경우 충전하는 기능을 가진다.
도 2는 스캔 트랜지스터(T3)와 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 사이의 데이터 라인 상의 노드와 VDD 사이에 연결된 스토리지 커패시터(C2)를 도시한다. 스캔 트랜지스터(T3)가 "온"되면, 이러한 커패시터의 전하가 변경될 수 있다. 그러나 C2와 같은 커패시터의 사용은 선택 사항이며 회로에는 원하는 대로 커패시터가 없거나 임의의 수의 커패시터가 있을 수 있다. 커패시터의 기준 전압은 VDD 또는 몇몇 다른 전압일 수 있다.
도 2에 도시된 기본 제어 회로는 BJT(양극성 접합 트랜지스터)를 포함하는 점선으로 나타내 바와 같은 보호 회로도 포함한다. 보호 회로는 OLED가 "꺼짐" 또는 비-발광 상태일 때마다 OLED의 애노드에서 전압을 일정 수준 이상으로 유지하도록 설계되었으며 고 대비를 유지하는데 도움이 될 수 있다. OLED의 피크 휘도를 높이기 위해서 캐소드 전압을 낮추면(더 음의 전압), 보호회로는 장치의 최대 정격을 위반하는 전압 레벨로부터 구동 및 스위치 트랜지스터를 보호하기 위해 흑색 또는 낮은 휘도를 표시하는 픽셀에 추가 전류를 제공하도록 설계되었다.
도 2에 도시된 바와 같이, 양극성 접합 트랜지스터(BJT1)는 VDD에 연결된 콜렉터(c)를 가지며, 에미터(e)는 OLED 스택의 T1과 바닥 전극 사이의 노드에 연결되고 베이스(b)는 전압 소스(VPROTECT) 또는 전류 소스(IPROTECT)인 전원(50)에 연결된다. 보호 회로에서 BJT를 사용하는 하나의 장점은 베이스 전류에서 콜렉터 전류로의 전류 증폭이다. 원하는 경우 BJT의 콜렉터를 VDD와 다른 별도의 전원에 연결할 수 있다. 전원(VPROTECT 또는 IPROTECT)은 모든 픽셀에 공통일 수 있다. VPROTECT 또는 IPROTECT는 일정할 수도 있고 일정하지 않을 수도 있지만 OLED가 발광하는 지의 여부에 따라 달라질 수 있다. 이는 셔터링을 통해 디스플레이의 지속성을 줄이기 위해서 스위치 트랜지스터와 함께 사용할때 유용할 수 있다. 도 2에서, BJT1은 "NPN" 유형의 BJT 트랜지스터(선호)로 표시되지만 적절한 설계 변경을 통해 "PNP" 트랜지스터가 될 수도 있다.
NPN 유형의 BJT의 경우 OLED 바닥 전극의 에미터 전압(VE)이 베이스 전압(VB)보다 크고 VB가 콜렉터 전압(VC)(VE > VB < VC)보다 작을 때마다 BJT가 차단되며, BJT는 차단 모드이고 본질적으로 BJT를 통해 전류가 흐르지 않는다. 그러나 OLED 바닥 전극의 전압(VE)이 전압(VB)보다 작고 VB가 VC(VE <VB <VC)보다 작을 때마다 BJT는 순방향 활성 모드가 된다. 이러한 모드에서, 베이스-이미터 접합은 순방향으로 바이어스되고 베이스-컬렉터 접합은 역방향으로 바이어스되며 콜렉터-이미터 전류는 베이스 전류에 거의 비례한다.
따라서 도 2에서 BJT1의 VC가 VDD이고 VPROTECT(VB)가 VCATHODE보다 높은 OLED의 Vth보다 작게 설정되면, 바닥 전극(VE)의 전압이 Vth + VCATHODE보다 높을 때마다 BJT1은“오프”가 되지만, VE가 Vth + VCATHODE 아래로 떨어질 때마다(즉, T1이 "오프"일 때마다) 바닥 전극의 전압은 Vth + VCATHODE 근처에서 유지된다. 따라서 보호 회로는 캐소드 전압이 특정 값 이하로 감소할 때마다(더 음의 전압) 구동 및 스위치 트랜지스터가 정격을 초과하는 전압이 구동 및 스위치 트랜지스터를 통과하지 못하도록 보호하기 위해서 필요할 때마다 충분한 전류를 제공하도록 설계되었다. 또한, 베이스 전압(B)(VPROTECT)을 OLED의 턴-온 전압(VCATHODE보다 높은 Vth)보다 낮게 설정함으로써 OLED의 바닥 전극에 전달되는 전압이 VCATHODE보다 크거나 같을 때마다 전력 손실이 최소화된다.
도 2에 도시된 보호 회로를 이용하는 몇몇 실시예에서, BJT의 베이스 전압(VB)은 임의의 외부 전원으로부터 절연된다. 즉, 전원(50)(VPROTECT 또는 IPROTECT)과 BJT의 베이스 사이에 전기적 연결이 없다. BJT는 도 2에 도시된 바와 같이 기존 컬렉터 및 이미터 연결에 물리적으로 존재하나, 베이스 연결은 여전히 존재하지만 외부 소스에 연결되어 있지 않다. 그러한 경우 VB는 의도적으로 특정 값으로 유지되지 않으며 전압이나 전류가 의도적으로 적용되지 않는다. VB는 OLED를 작동하는 능동 제어 회로의 일부로 남아있는 전압(VC 및 VE)과 독립적으로 "플로트(float)"할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 높은 임피던스로 내부적으로 베이스를 바이어스하는 후면판 내에 기생 전류 경로가 있을 수 있다. 이러한 유형의 실시예에서, VB는 회로 내의 기생 전류의 발생으로 인해 OLED의 작동 동안 변할 수 있다는 점에 유의한다.
보호 효과는 BJT의 베이스가 절연되어 있고 외부 전원에 연결되지 않은 경우에도 여전히 관찰될 수 있으므로, 베이스 전압이 의도적으로 제어되지 않고, 이는 보호 회로가 이러한 실시예에서 OLED의 애노드에서 여전히 일부 전류 및 전압 제어를 제공하고 있음을 의미한다. 특정 이론이나 추측에 제한되지 않고 인접한 n-웰(예를 들어, 구동 트랜지스터(T1)의 n-웰)이 BJT BJT1의 p-웰(베이스)로 이동하는 구멍의 소스가 될 수 있다. 이러한 구멍이 베이스에 있으면 공핍 영역을 가로질러 순방향으로 베이스 이미터 다이오드를 통해 이동하는 n-형 이미터 접점(OLED 애노드 패드)으로 확산된다. 이는 에미터에서 베이스로 열적으로 여기된 전자의 확산에 의해 보완될 것이며, 베이스와 컬렉터 사이의 큰 전기장 전위에 의해 촉진되는 베이스와 공핍 영역을 통해 컬렉터로 이동된다. 이러한 시나리오에서, 인접한 n-웰의 구멍은 일반적으로 외부 VPROTECT 연결에서 나오는 전하(구멍)를 베이스에 제공한다. OLED 애노드 전압이 매우 낮은 수준으로 떨어지면(예를 들어, 적층형 OLED 유닛으로 흑색 표시), 구동 회로 트랜지스터 중 하나(VDD에 있음)의 인접한 n-웰과 BJT 베이스 사이의 전위차가 (OLED 애노드 전압에서)매우 커서 구동 트랜지스터 웰에서 BJT 베이스로의 구멍 흐름이 증가한다. 이러한 베이스 전류의 증가는 BJT에 의한 증폭으로 인해 이미터 전류를 증가시킨다.
그러나 보호 회로가 제공하는 보호 효과는 프레임마다 다르며 이미지의 새 프레임마다 적절하게 재설정해야 할 수 있다. BJT 베이스가 외부 전원에 연결되어 있고 각각의 프레임에 대해 능동적으로 제어되는 경우 이는 문제가 되지 않는다. BJT의 베이스가 절연되고 의도적으로 연결되지 않은 실시예의 경우, 각각의 프레임에 대한 리셋은 스캔 트랜지스터에 의해 픽셀이 "오프"될 때 제공될 수 있다.
다른 실시예에서, BJT의 VB는 자체 바이어스될 수 있다(때로는 '베이스 바이어스'를 갖는 것으로 지칭된다). BJT가 자체 바이어스되면, BJT의 베이스에 외부에서 제어되는 입력 신호가 적용되지 않고 오히려 BJT의 베이스에 적용되는 신호가 일정한 공급 전압(즉, VDD)의 값 및 트랜지스터에 연결된 모든 바이어스 저항의 값으로 설정된다. BJT의 베이스의 자체 바이어싱을 달성하는 한 가지 방법은 "고정 베이스 바이어스 회로"를 형성하는 것이다. 이러한 배열에서, BJT의 베이스는 단일 전류 제한 저항을 사용하여 상시 전원 공급 장치(즉, VDD)에 연결된다. 이는 BJT의 기본 전류(IB)가 주어진 VDD 값에 대해 일정하게 유지되므로 BJT의 작동 지점도 고정된 상태로 유지된다. 대안적으로, 간단한 전압 분배기 네트워크가 필요한 바이어스 전압을 제공할 수 있다. 이러한 유형의 실시예에서, 각각의 픽셀 내의 바이어싱 전압 및 그에 따른 기생 전류는 OLED의 작동에 응답할 것임을 주목한다. 그러한 응답은 트랜지스터를 효과적으로 보호할 수 있다.
보호 회로의 일부로 사용되는 경우, BJT 트랜지스터 설계는 픽셀 크기가 더 작다. 또한, 순방향 활성 모드 BJT의 고유한 증폭 계수는 상대적으로 작은 기생 전류가 훨씬 더 큰 보호 전류를 생성할 수 있음을 의미한다. 따라서 기준/보호 전압 소스의 전류가 훨씬 더 작고 기준 전압 상호 연결의 전압 강하가 크게 감소한다.
적층형 OLED 제제는 흑색 레벨(Vth 미만, 예를 들어 2 uA/cm2)에서 백색 레벨(20 mA/cm2)까지의 전압 범위가 비교적 일정하고 약 6V 미만이 되도록 설계될 수 있다. 이는 약 10,000:1의 대비를 초래할 수 있으며, 전류 밀도의 높은 단부에서 전류 효율 저하로 인해 약간 감소될 수 있다. 이러한 전압 범위는 구동 트랜지스터가 전류를 멈출 때 전류 범위의 하단에서만 보호 회로가 활성화되는 대략적인 LV 트랜지스터의 허용 작동 범위 내에 있다. 따라서 범위의 낮은 전류 끝에서 보호회로는 OLED를 통한 전류 밀도가 약 2 uA/cm2 아래로 떨어지는 것을 추가로 방지한다. 그러나, 이는 또한 더 높은 대비를 달성하는 능력을 제한한다. 이러한 약간 상승된 흑색 레벨과 감소된 대비 대신, 보호회로는 캐소드 전압을 낮추어 픽셀 구동 회로를 밀어 더 높은 피크 밝기를 달성하거나 OLED 노화로 인한 효율성 손실을 보상하고 LV 트랜지스터가 그들의 지정된 전압 범위 내에서 작동하도록 보장한다.
그러나 도 2에 도시된 제어 회로는 모션 블러를 최소화하는데 필요한 셔터 기능을 제공하기 위한 대비책이 없기 때문에 모든 마이크로디스플레이 용례에 적합하지 않을 수 있다. 셔터링 기능을 제공하여 모션 블러를 방지하거나 최소화하기 위해서 특히, 구동 트랜지스터가 "온"(통과 전류)일 때, 구동 트랜지스터(픽셀에 공급되는 전력을 제어)의 작동과 관계없이 OLED로 흐르는 전류를 방지하는 스위치 트랜지스터를 구동 회로에 추가할 수 있다. 픽셀에 대해 적절한 시간에, 스위치 트랜지스터를 선택하여 표시될 이미지가 해당 픽셀을 "온" 해야 할(따라서 구동 트랜지스터가 "온" 상태인) 때에도 OLED 픽셀이 "오프"되도록 할 수 있다. 이는 디스플레이의 모든 또는 회전하는 픽셀 섹션이 단일 프레임 동안 "오프"(비-방출)되어 마이크로디스플레이에서 모션 블러의 인식을 최소화할 수 있다.
특히 마이크로디스플레이 용례에 적합한 스위치 트랜지스터를 갖는 제어 회로의 실시예가 도 3a에 도시된다. 스캔 트랜지스터(T3)와 구동 트랜지스터(T1) 사이의 데이터 라인을 따라 위치한 선택 라인(SELECT2)의 신호에 의해 게이트가 제어되는 "스위치" 트랜지스터(T2)가 있다. 도시된 바와 같이, 스위치 트랜지스터(T2)의 한 단자(p-채널 트랜지스터의 소스)는 스캔 트랜지스터(T3)의 한 단자(p-채널 트랜지스터의 드레인)에 연결되고 T2의 다른 단자(드레인)는 구동 트랜지스터(T1)의 게이트에 연결된다. T3과 T2는 직렬이다. 이러한 실시예에서, 회로의 다른 구성요소와 조합된 스위치 트랜지스터의 목적은 셔터링 기능을 제공하기 위해 OLED 픽셀로 흐르는 전류를 켜고 끄는 것이다.
예를 들어, 이미지를 표시하기 위해서 마이크로디스플레이가 셔터 없이 정상적으로 작동하는 동안, 스캔 트랜지스터(T3)는 SELECT1에 따라 선택되어 데이터 라인의 신호(이미지에 따라)가 T1의 게이트로 흐를 수 있게 한다. 이는 픽셀이 방출되게 한다. 몇몇 용례에서, SELECT1에 의한 T3의 활성화는 픽셀 행을 따라 이루어질 수 있는 반면, 데이터 라인은 그에 따라 행을 따르는 각각의 픽셀에 대해 적절한 신호를 공급한다. 이러한 시간 동안, SELECT2의 신호가 "온"되도록 T2가 선택되어 T3의 데이터 신호가 T1의 게이트로 전달된다. 몇몇 용례에서 SELECT2는 픽셀 열에 공통적일 수 있다.
셔터링 기능을 제공하려면 픽셀이 정상적으로 발광해야 하는 짧은 시간 동안 픽셀이 발광하지 않도록 해야 한다. 셔터링 기간을 생성하기 위해 T2는 SELECT2의 신호에 의해 활성화되어 T3과 협력하여 T1의 게이트가 "오프" 신호(즉, CV = 0)를 수신할 수 있다. SELECT2는 다수의 픽셀(바람직하게는 픽셀 열)에서 공통될 수 있으므로 신호가 한 번에 둘 이상의 픽셀에 동시에 적용되어 해당 그룹의 모든 픽셀이 방출되지 않는다. 이는 각각의 개별 픽셀의 구동 트랜지스터(및 존재하는 경우, 저장 커패시터(C2))의 게이트에 데이터 신호를 인가하기 위해서 프레임 시간의 아주 작은 부분(예를 들어, 1200 행 디스플레이의 경우, 1/1200) 동안만 켜져 있는 스캔 트랜지스터(T3)의 목적과 상이하다. T2 및 T3은 서로 독립적으로 작동하며 그들의 게이트는 상이한 신호 라인(SELECT1 및 SELECT2)에 의해 제어된다. 각각의 프레임 동안 어느 정도 시간에서, 둘 다 "온", 둘 다 "오프" 그리고 하나는 "온"인 반면 다른 하나는 "오프" 상태일 수 있다.
선택사항인 스토리지 커패시터(C2)는 스위치 트랜지스터(T2)와 T1의 게이트 사이의 데이터 라인 상의 노드와 VDD 사이에 연결된다. 스캔 트랜지스터(T3)가 "온"(T2도 작동의 이러한 부분 동안 "온"이 됨)일 때, 이러한 커패시터는 T1의 게이트 전압이 일정하도록 충전될 수 있다. 몇몇 실시예에서, C2는 존재한다면 T3과 T2 사이의 노드에 연결될 수 있다.
도 3b는 스위치 트랜지스터를 갖는 회로에 대한 대안적인 배열을 도시한다. 이러한 배열에서 T3와 T2는 직렬로 연결되지 않고 병렬로 연결된다. T3의 게이트는 SELECT1에 의해 제어되며 한 단자는 T2와의 공통 노드를 통해 데이터 라인에 연결되고 다른 단자는 T1에 연결된다. T2의 게이트는 SELECT2에 의해 제어되며 한 단자는 T3과의 공통 노드를 통해 데이터 라인에 연결되고 다른 단자는 T1에 연결된다. 이러한 실시예에서, 정상 작동 동안, T2는 "오프"될 것이고, 따라서 T1의 게이트는 각각의 픽셀에 대해 SELECT1에 의해 제어되는 바와 같이 데이터 라인으로부터 T3을 통해 적절한 데이터 신호로 공급된다. 셔터링 기간 동안 T3은 "오프" 상태가 되므로 T1의 게이트에는 SELECT2에 의해 제어되는 데이터 라인에서 T2까지의 적절한 데이터 신호(즉, CV = 0)가 공급되므로 SELECT2에 연결된 해당 픽셀은 방출하지 않는다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 두 실시예에서, T3 및 T2 그리고 SELECT1 및 SELECT2는 T1의 게이트를 제어하기 위해 동시에 함께 작동한다. 기본적으로 마이크로디스플레이가 정상적으로 영상을 표시할 때 T1은 T3에 따라 제어되고 T2는 간섭하지 않도록 설정된다. 그러나 셔터링 기간 동안 T1은 T2에 따라 제어되고 T3은 간섭하지 않도록 설정된다.
예를 들어, SELECT1이 데이터 라인과 병렬로 실행되는 도 3a에 도시된 회로의 경우 매우 짧은 시간에 CV = 0을 각각의 픽셀에 로드하여 픽셀 열을 차단할 수 있다. 도 3a에서, "롤링 셔터" 기능을 위해서 하나의 열을 셔터링하는 경우, 각각의 열을 한 번에 하나씩 셔터링하는 작동은 다음과 같다. 먼저, SELECT1 "온"으로 모든 행을 선택한 다음, 일 열의 데이터 라인을 CV = 0으로 설정하고 마지막으로 SELECT2를 펄스하여 열을 끈다.
대안적으로, C2가 T3과 T2 사이의 노드에 연결된 도 3a에 도시된 회로의 경우, 글로벌 셔터링 기능은: 먼저 T3을 사용하여 C2의 모든 데이터 전압을 (일반적으로)순차적으로 로드한 다음 모든 SELECT2 라인을 활성화하여 전체 디스플레이에 대해 T2를 "온"으로 전환함으로써 방출을 시작할 것이다. 방출을 중지하려면, 모든 데이터 라인을 원하는 시간에 CV = 0으로 설정한 다음 모든 SELECT1 라인을 펄싱하여 모든 T3 트랜지스터를 켜고 디스플레이의 방출(셔터)을 중지한 다음 마지막으로 모든 T2 트랜지스터를 폐쇄하고 다시 시작한다.
당업계에 공지된 바와 같이, MOSFET 트랜지스터는 원하는 대로 수행하기 위해서 고유 바디 다이오드 연결을 필요로 한다. MOSFET 트랜지스터의 구조로 인해 기생 다이오드가 본질적으로 존재하며 트랜지스터의 작동에 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로, 고유 바디 다이오드는 바이어스를 적용하기 위해 내부 또는 외부 전원에 연결된다. 이들 바디 연결은 "대량 연결" 또는 "트랜지스터 웰" 및 기타 용어로도 불린다.
도 4는 IBD1, IBD2 및 IBD3가 별도의 전압 소스(VDD2)에 대한 고유 바디 다이오드 연결(T1, T2 및 T3에 대한)인 도 3a의 일 실시예를 도시한다. 이들 트랜지스터는 고유 바디 다이오드 연결에 대해 동일한 웰을 공유할 수 있다. 그러나 T1에 전원을 공급하는데 사용되는 동일한 전원(VDD)을 IBD에도 사용할 수 있다. 즉, VDD이고 VDD2는 공통 소스이다.
그러나, 하나 이상의 트랜지스터가 Si 후면판의 자체 별도 웰에 플로팅되어 구성요소의 작동 전압 범위를 벗어나는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 구동 트랜지스터(T1)와 스위치 트랜지스터(T2)가 모두 p-채널 트랜지스터인 경우, 각각의 트랜지스터는 별도의 n-웰에 위치될 수 있다. 이는 동일한 n-웰에 있는 두 트랜지스터로 달성할 수 있는 것보다 OLED 제어를 위한 더 큰 동적 전압 범위를 허용한다. 직렬 연결된 트랜지스터를 위한 분리된, 플로팅 또는 다른 웰의 사용은 당업계에 공지되어 있으며; 예를 들어 US9066379, US5764077, US7768299, US9728528 및 JP2016200828 호를 참조한다.
이는 도 4와 유사한 도 5에 예시되며, 여기서 T1은 IBD1을 경유한 VDD2에 대한 연결을 통해 바이어스된 하나의 웰을 점유하고 T2는 점선으로 나타낸 것처럼, 다른 웰을 점유하고, 이는 트랜지스터 소스에 대해 상이한 분리 연결(IBD2)에 의해 바이어스된다. 도 5의 실시예에서, 동일한 바이어스가 각각의 IBD에 적용되지 않으므로 n-웰은 서로 독립적이다.
도 6은 도 2에 도시된 회로에 대한 트랜지스터 웰의 개략적인 횡단면도이다. T1과 T3은 각각 분리되게 위치되거나 VDD에 연결되는 격리되거나 플로팅되지 않은 n-웰일 수 있으며 모두 BJT1(NPN BJT)의 p-웰로부터 분리된다. 편의상, 소스(s), 게이트(g) 및 드레인(d) 영역은 T1 및 T3로 표시된다. 마찬가지로, 이미터(e), 베이스(b) 및 컬렉터(c) 영역은 BJT1에 대해 표시된다. BJT1의 컬렉터(c) 영역은 깊은 n-웰을 통해 VDD에 연결되는 것으로 표시되지만, 몇몇 실시예에서 VDD에 직접 연결될 수도 있다. 도 6은 또한, 모든 트랜지스터가 내부에 위치되는 Si 기판의 깊은 n-웰의 VDD에 대한 고유 바디 다이오드 연결인 IBD5뿐만 아니라 전체 Si 기판을 위한 접지에 대한 고유 바디 다이오드 연결인 IBD6를 나타낸다. 보호 회로의 BJT는 NPN 또는 PNP 트랜지스터가 될 수 있다. BJT가 NPN 트랜지스터인 경우, 트랜지스터는 p-웰에 있는 반면 BJT가 PNP 트랜지스터인 경우 n-웰에 있다. 커패시터(C2)는 명확성을 위해 단면에 표시되지 않았다.
도 7은 도 4에 도시된 회로에 대한 트랜지스터 웰의 개략적인 횡단면도이다. T1, T2, T3는 각각 VDD에 연결되는 분리되나 격리 또는 플로팅되지 않은 n-웰에 위치될 수 있고 모두는 BJT1(NPN BJT)의 p-웰로부터 분리된다.
p-채널 트랜지스터만이 도 1 내지 도 4에 예시되지만, n-채널 트랜지스터 또는 n-채널 및 p-채널 트랜지스터의 혼합이 사용될 수 있다. 그러한 경우, n-채널과 p-채널 트랜지스터 사이의 극성 차이를 고려하여 회로를 적절하게 재배치해야 한다. 여러 트랜지스터가 모두 하나의 유형이면 동일한 유형의 여러 공통 트랜지스터가 동일한 웰을 공유하여 설계 크기를 줄일 수 있다. 그러나 개별 트랜지스터의 전압 제한을 관찰하면서 후면판 회로의 작동 범위를 확장하려면, 동일한 유형의 트랜지스터를 별도의 웰 영역에 배치해야 할 수 있다.
스위치 트랜지스터는 p-채널 트랜지스터인 것이 바람직하다. 스위치 트랜지스터가 p-채널 트랜지스터인 경우 소스는 스캔 트랜지스터의 한 단자에 연결되고 드레인은 구동 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 연결된다. 몇몇 실시예에서, 구동 및 스위치 트랜지스터는 둘 다 저전압 트랜지스터이거나 구동 트랜지스터가 저전압이고 스위치 트랜지스터가 중간 전압 또는 고전압인 p-채널 트랜지스터인 것이 바람직하다.
스캔 트랜지스터와 스위치 트랜지스터 사이 또는 스위치 트랜지스터와 구동 트랜지스터의 게이트 사이에 개재된(커패시터에 연결되는 노드 제외) 마이크로 전자 부품이 있을 수 있다. 개재된 구성요소는 스캔 트랜지스터/스위치 트랜지스터/구동 트랜지스터의 게이트 사이의 전류가 인-라인 구성요소를 직접 통과하는 인-라인일 수 있다. 또한 스캔 트랜지스터/스위치 트랜지스터/구동 트랜지스터 게이트 사이의 연결에 간접적으로 전기적으로 연결된 다른 마이크로 전자 부품(캐패시터를 포함하지 않음)이 있을 수 있으므로 전류도 이러한 추가 부품으로 흐른다.
도 2 내지 도 7에 도시된 실시예는 OLED 마이크로디스플레이를 구동하기 위한 설계 및 작동에 여러 장점을 가진다. 설계에서, 모든 트랜지스터가 대부분의 파운드리에서 흔히 볼 수 있는 비교적 작은 LV 트랜지스터일 수 있기 때문에, 이러한 회로는 매우 컴팩트할 수 있다. 모든 트랜지스터는 모든 n-웰이 VDD로 바이어스된 p-채널 트랜지스터가 될 수 있으므로 절연 또는 플로팅 웰이 필요하지 않다. 이들 기능은 작은 크기의 매우 높은 해상도를 가진 마이크로디스플레이 설계를 위한 매우 컴팩트한 픽셀 회로 설계가 가능하다.
몇몇 실시예에서, OLED의 전원과 바닥 전극 사이의 구동 회로에 제 2 구동 트랜지스터가 있을 수 있다. 구동 회로에 직렬로 연결된 두 개 이상의 구동 트랜지스터가 있으면 여러 트랜지스터에서 전력 부하를 공유할 수 있다.
이러한 배열의 일 실시예는 전원(VDD)과 OLED의 바닥 전극 사이에 직렬로 연결된 2 개의 구동 트랜지스터(T1 및 T4)를 갖는 구동 회로를 도시하는 도 8에 도시된다. T1의 게이트는 도 3a에 설명된 대로 T3 및 T2를 통해 제어된다. 추가 구동 트랜지스터(T4)의 게이트는 게이트가 SELECT3에 의해 제어되는 스캔 트랜지스터(T5)를 통해 제어된다. 이는 T1 및 T4를 통과하는 전류의 타이밍을 독립적으로 제어할 수 있다. 스위치 트랜지스터(T2) 및 구동 트랜지스터(T1)와 유사한 방식으로 T4의 셔터링을 허용하기 위해서 T5와 T4의 게이트 사이에 제 2 인-라인 스위치 트랜지스터(T6)(도시 생략)가 있을 수 있다. T6의 게이트는 T2 또는 다른 신호 라인과 공통으로 SELECT2에 의해 제어될 수 있다. 이는 T5가 T3와 다른 데이터 라인에 연결될 수도 있다.
도 9는 직렬로 연결된 2 개의 구동 트랜지스터(T1 및 T4)를 갖는 구동 회로에 대한 다른 실시예를 도시한다. 이러한 예에서, 제 1 구동 트랜지스터(T1)의 게이트는 도 3a에 설명된 바와 같이 T3 및 T2를 통해 제 1 데이터 라인(DATA1)에 연결된다. T4는 제 2 데이터 라인(DATA2)에 직접 연결된다. DATA1과 DATA2는 서로 독립적이다. 상이한 구성에서, 각각의 픽셀에 대해 하나의 DATA2, 픽셀의 각각의 행 또는 열에 대해 하나의 DATA2, 또는 더 바람직하게 모든 픽셀에 대해 하나의 DATA2가 있다. 이러한 실시예에서, T4는 DATA2에 의해 직접 제어되고 T3에 대응하는 스캔 트랜지스터는 존재하지 않는다. 이러한 배열은 픽셀 내에서 T1 및 T4의 독립적인 제어를 허용한다. T2와 기능적으로 유사한 스위치 트랜지스터가 DATA2와 T4의 게이트 사이에 추가될 수 있다.
DATA1 및 DATA2는 동일한 또는 다른 신호를 원하는 대로 다른 시간에 공급할 수 있다. T1과 T4는 모두 OLED로 흐르는 전력을 제어하는 것이 목적인 구동 트랜지스터이며 OLED가 휘도를 제공할 때마다 프레임 동안 동시에 "온" 상태가 된다. 특히, T4는 셔터 기능을 제공하는 스위치 트랜지스터가 아니다. 즉, T1이 OLED에 대한 전류를 조절하는 반면, T4는 T1이 "온" 프레임 동안 일정 시간 동안 OLED에 대한 전류를 조절한다. 이러한 배열은 때때로 "캐스코드(Cascode) 구성"으로 지칭된다. 셔터링 기능은 T3이 적절하게 설정되고 데이터 신호가 픽셀에서 방출되지 않도록 설정된 경우(즉, CV = 0) T2에서만 제공된다.
도 10은 두 개의 구동 트랜지스터(T1 및 T4)의 게이트가 데이터 라인의 단일 공통 신호에 의해 제어되는 직렬로 연결된 두 개의 드라이브 트랜지스터를 갖는 제어 회로의 개략도를 도시한다. 도 10에서, 이러한 신호는 T3 및 T2(도 3과 유사)에 의해 제어되고 T1 및 T4의 게이트에 동시에 적용된다.
그러나, 몇몇 실시예에서, 단지 하나의 공통 데이터 라인이 회로에 존재하더라도, 아래에 설명된 기능을 달성하기 위해서 원하는 게이트 전압이 T1 및 T4 모두에 인가되는 것을 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, T2의 단자와 T1 및 T4의 게이트 사이에 레벨 시프트 회로(LSC)를 사용하여 이를 달성할 수 있다. 레벨 시프트 회로는 하나의 로직 레벨 또는 전압 도메인에서 다른 로직 레벨 또는 전압 도메인으로 신호를 변환하는데 사용되는 회로이며 시스템의 다양한 부분 사이의 전압 비-호환성을 해결하는데 자주 사용된다. 명확성을 위해서, 내부 구성요소나 LSC에 대한 모든 연결(예를 들어, VDD, 접지 및 기타 가능한 입력 연결 또는 커패시터와 같은 구성요소는 표시되지 않음)이 도시되지 않았다. LSC는 데이터 라인 및 SELECT1의 신호를 기반으로 구동 트랜지스터(T4 및 T1)에 대한 게이트 전압을 설정하여 T4 및 T1 양단의 총 전압이 항상 두 개의 구동 트랜지스터 사이에 거의 균등하게 분할되도록 한다. 공지된 바와 같이, 작은 로직 트랜지스터가 이러한 기능에 사용될 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, T1 및 T4의 게이트에서의 전압이 그들 사이의 몇몇 비율로 상이하도록 신호를 불균등하게 분할하는 것이 바람직할 수 있다. LSC 또는 유사한 회로는 이러한 작업을 수행하는데 사용될 수 있다.
두 개의 구동 트랜지스터가 직렬로 연결된 위의 실시예에서, 구동 트랜지스터(들)를 위한 셔터링 트랜지스터(T2)는 선택적이다. 직렬로 연결된 2 개 이상의 구동 트랜지스터가 있는 실시예에서, 이들은 LV 및 MV 트랜지스터의 조합일 수 있다. 바람직하게, 이들은 픽셀 회로의 크기를 감소시키는 모든 LV 트랜지스터이다. 몇몇 실시예에서, 구동 회로의 모든 트랜지스터가 p-채널 트랜지스터인 것이 또한 바람직하다. 이러한 다중 트랜지스터는 p-채널, n-채널 또는 이의 조합일 수 있다. 모두 p-채널인 것이 바람직하다. n-채널 및 p-채널 트랜지스터의 조합이 있는 경우, 바람직하게 p-채널 트랜지스터인 적어도 하나의 구동 트랜지스터가 있고,더 바람직하게 LV 트랜지스터이다. 직렬로 연결된 여러 트랜지스터 중 하나가 하나의 유형인 경우, 동일한 유형의 여러 공통 트랜지스터가 동일한 웰을 공유하여 설계 크기를 줄일 수 있다. 그러나 개별 트랜지스터의 전압 제한을 관찰하면서 후면판 회로의 작동 범위를 확장하려면 동일한 유형의 트랜지스터를 별도의 웰 영역에 배치해야 할 수 있다.
전원과 OLED의 바닥 전극 사이의 전기적 연결에 구동 트랜지스터 이외의 개재된 트랜지스터가 없어야 한다. 개입이란 전원과 OLED 사이의 전기적 연결에서 전류가 다른 트랜지스터를 통해(즉, p-채널 트랜지스터의 소스 및 드레인과 같은 단자를 통해) 직접 전달되지 않음을 의미한다. 다른 단자가 OLED에 연결되어 있는 동안 구동 트랜지스터가 아닌 다른 단자가 OLED의 작동 중 어느 시점에서 중간 트랜지스터를 통과하도록 전류가 흐르게 한다. OLED의 전원과 바닥 전극 사이에 직접적인 직렬(트랜지스터의 단자(즉, p-채널인 경우 소스 및 드레인)를 통해 전력이 흐르는 것을 의미함) 트랜지스터가 하나만 있는 것이 바람직하다. 이는 부품 수가 적기 때문에 제어 회로의 과대 크기가 최소화된다. 구동 트랜지스터와 OLED 또는 전원 사이에 인-라인으로 있는 다른(비-트랜지스터) 마이크로 전자 부품이 있을 수 있다.
구동 트랜지스터 OLED 연결과, OLED 작동 전류가 비-개재 트랜지스터 또는 다이오드를 통해 직접적으로 통과하지 않는 마이크로 전자 부품(즉, 비-개재 트랜지스터 또는 다이오드)의 제 1 단자 사이에 분기(직접적인 인-라인이 아님) 연결이 있을 수 있다. 이는 구동 트랜지스터와 OLED의 바닥 전극 사이에 있는 노드에 추가되며, 이를 통해 보호 회로의 BJT가 부착된다.
제어 회로의 다른 구성요소는 구동 트랜지스터에 의해 공급되는 전류, "온"일 때 OLED에 전력을 공급하도록 의도된 전류 또는 OLED가 "오프"가 되도록 의도될 때 구동 트랜지스터를 통한 전류 누출의 제어에 기여할 수 있다. 더욱이, 다른 트랜지스터, 커패시터 및 저항기와 같은 다른 마이크로 전자 부품이 필요에 따라 이러한 제어 회로에 포함될 수 있다. 특히, 임계 전압(Vth), 캐리어 이동도 또는 직렬 저항의 변화는 OLED 구동 트랜지스터의 전류 균일성 및 결과적으로 디스플레이의 휘도에 직접적인 영향을 미친다는 점에 유의한다. 불균일한 전류에 영향을 미치는 한 가지 주요 요인은 OLED 구동 트랜지스터의 임계 전압(Vth) 변화이다. 제어 회로에 의한 다른 유형의 보상, 예를 들어 시간 경과에 따른 OLED 재료의 노화, 열화 또는 번-인(burn-in), 활성 영역 전체의 무라(mura) 또는 불균일성, 금속 연결 라인의 전압 강하 등이 픽셀에 대해 필요할 수 있다. 또한, 트랜지스터에 의해 제공되는 제어 회로는 예를 들어, PWM에 의해 픽셀에 전달되는 전류의 타이밍을 제어해야 할 수 있다. 다양한 유형의 보상 및 구동 방식을 포함하는 OLED용 제어 회로의 설계는 많은 관심을 받고 있으며 많은 접근방식이 제안되었다. 그러한 보상 회로는 설명된 바와 같은 보호 회로에 추가하여 제어 회로에 추가로 존재할 수 있다. 보호 회로는 또한 다른 적절한 회로 구성요소를 포함함으로써 바닥 전극의 최소 전압을 OLED의 임계 전압 미만으로 유지하는 것 외에도 단락 보호, 정전기 방전, 과도 스파이크 등과 같은 다른 바람직하지 않은 효과를 방지하도록 설계될 수 있다. 그러나, 몇몇 경우에, 본 발명의 적층형 OLED를 사용할 때 픽셀 회로에 그러한 공지된 유형의 보호 회로를 포함하는 것이 여전히 유용할 수 있다.
마이크로디스플레이에서, 외부 전원으로부터의 전력은 원하는 수준의 휘도를 전달하기 위해 OLED 스택을 구동하기 위해 가변 전류 또는 전압으로서 구동 트랜지스터에 전달될 수 있다. 이는 종종, 저장 커패시터를 충전하여 쓰기 작업 중에 저장된다. 전력 레벨은 외부 전원 소스에서 제어될 수 있거나 전달된 전력이 일정하다면 후면판 내의 다른 마이크로 전자 회로에 의해 적절한 레벨로 전력이 설정될 수 있다. 이는 "전류 제어"라고 부르며 일반적으로 대부분의 OLED 장치에 전원을 공급하는데 사용된다. 대안적으로, OLED 스택에 공급되는 전력은 일정할 수 있으며 설정된 시간(프레임) 동안의 총 발광량은 OLED 픽셀이 "온" 시간과 비교하여 완전 "오프" 시간으로 제어된다. 이는 펄스 폭 변조 또는 PWM 제어라고 부른다.
설명된 바와 같은 제어 회로가 상당한 누설이나 손상 없이 적어도 구동 트랜지스터의 설계 또는 정격 전압보다 더 높은 전압 및 전류 요구를 처리할 수 있기 때문에, 방출량이 증가된(그리고 전압이 더 높아진) OLED 스택의 사용이 가능해진다. 상대적으로 낮은 Vth 요구 사항을 갖는 2 개의 발광 유닛이 있는 탠덤 OLED 장치는 상대적으로 높은 Vth 요구 사항을 갖는 더 높은 3 개 이상의 발광 유닛이 있는 OLED 스택만큼 많은 빛을 방출하지 않는다. 설명된 바와 같은 회로는 7.5V보다 큰 임계 전압(Vth)을 갖는 적층 발광 OLED와 함께 사용될 수 있으며; 더 바람직하게, 발광 OLED 스택의 Vth는 적어도 10V 이상이다. 대안적으로, 회로는 적어도 2500 nit 또는 바람직하게 적어도 5000 nit의 발광을 갖는 풀-컬러 마이크로디스플레이를 제공하는 적층형 OLED와 함께 사용될 수 있다.
후면판의 제어 회로를 통해 픽셀 전극 중 하나에 전원을 공급하여 각각의 개별 픽셀의 휘도를 제어해야 하는 픽셀화된 OLED 마이크로디스플레이를 만드는데 두 가지 기본 접근방식이 있다. 제 1 접근방식은 각각의 픽셀이 개별적으로 적색, 녹색 또는 청색 광(각각 R, G, B)을 생성하거나 단색 디스플레이인 경우 동일한 색상을 생성하도록 하는 것이다. 이러한 경우, 발광 OLED 스택은 개별 바닥 전극 세그먼트 위에 적층된 모든 발광 유닛이 R, G 및 B 픽셀을 만들기 위해 동일한 색의 광(R, G 또는 B 광 중에서 선택)을 방출하도록 배열될 수 있다. 이러한 특징을 갖는 몇몇 실시예에서, 각각의 컬러 픽셀은 세그먼트 바닥 전극과 상부 전극 사이의 거리가 방출되는 광의 컬러에 의존하는 미세 공동을 형성한다. 이러한 경우, 미세 공동의 길이는 방출되는 색상에 따라 다르고 적색, 녹색 및 청색 픽셀에 대해 상이할 것이다.
제 2 접근방식은 개별 RGB 픽셀을 생성하기 위해 컬러 필터 어레이(CFA)를 사용하여 모든 픽셀에 공통 다중 모드(백색) 발광 OLED 층을 갖는 것이다. 제 2 접근방식은 다른 제제의 개별 OLED 픽셀을 만들 필요가 없기 때문에 제조 비용이 감소된다는 점에서 제 1 접근방식에 비해 장점을 가진다.
적층형 OLED 내의 개별 OLED 발광 유닛의 수는 OLED의 전체 두께와 OLED를 작동하는데 필요한 전력을 처리하는 제어 회로의 능력에 의해서만 제한된다. OLED 유닛 수가 증가하면서, 총 발광량은 증가하지만 패키지 두께, 제작 공정의 복잡성 및 임계 전압도 모두 증가한다. 적어도 3 개의 적층형 발광 유닛을 갖는 OLED는 탠덤(2 개의 OLED 유닛) OLED보다 높은 휘도를 제공한다. 그러나, 적어도 4 개의 적층형 OLED 발광 유닛을 갖는 OLED가 바람직하고, 더 바람직하게는 적어도 5 개의 적층형 OLED 발광 유닛을 갖는 OLED가 바람직하다. 6 개 내지 10 개 이상의 적층형 OLED 발광 유닛을 갖는 OLED가 고려될 수 있다.
OLED 스택을 구동하는데 필요한 전압의 증가를 최소화하기 위해서 전하 발생 층(CGL; 때로는 커넥터 또는 중간 층으로도 지칭됨)이 개별 OLED 발광 유닛 사이에 위치된다. 이는 CGL이 전압 인가시 전자와 정공이 발생되어 인접한 유기 발광 층에 주입되도록 구조화되어 있기 때문이다. 따라서 CGL을 사용하면 주입된 전자 하나를 여러 광자로 변환하여 더 높은 휘도를 얻을 수 있다. 특히, 스택 내의 각각의 발광 유닛 사이에 CGL이 위치되는 것이 바람직하다. 그러나 광 발생 장치가 양쪽에 인접한 CGL을 가질 필요는 없다. 스택의 상부와 바닥에 있는 OLED 발광 유닛은 일반적으로 하나의 인접한 CGL만을 가진다. 원하는 경우 CGL을 사용할 수 있지만, 일반적으로 발광 유닛과 상부 또는 바닥 전극 중 하나 사이에 CGL을 사용할 필요가 없다.
다양한 종류의 CGL이 제안되었으며 OLED 스택에 사용될 수 있다. 예를 들어, US 7728517호 및 US 2007/0046189호를 참조. CGL의 형성을 위해서, n-타입과 p-타입 층의 계면에 위치한 n-p 반도체 이종 접합은 일반적으로 전하 발생을 위해 필요하다. 따라서 CGL은 두 개 이상의 층을 가질 것이다. 예를 들어, n-도핑된 유기물 층/투명 전도 층, n-도핑된 유기물 층/절연 재료, n-도핑된 유기물 층/금속 산화물 층 및 n-도핑된 유기물 층/p-도핑된 유기물 층이 모두 보고되었다. CGL에 바람직한 금속 산화물은 MoO3이다. 몇몇 경우에, n-층 및 p-층은 얇은 중간 층에 의해 분리될 수 있다. 종종 CGL은 n-층이 애노드에 더 가깝고 p-층이 캐소드에 더 가깝도록 배열된다.
CGL을 위한 하나의 바람직한 제제는 3 개의 층, 즉 n-도펀트로 도핑된 전자 이송 재료(예를 들어, Li), 동일한(그러나 도핑되지 않은) 전자 이송 재료의 얇은 중간 층, 및 p-도펀트로 도핑된 정공 이송 재료를 가진다. CGL에 사용하는데 적합한 n-도펀트 및 p-도펀트와 함께 적합한 전자 이송 및 정공 이송 재료가 주지되어 있고 일반적으로 사용된다. 재료는 유기질 또는 무기질일 수 있다. 적절한 재료의 선택은 중요하지 않으며 성능에 따라 선택할 수 있다. CGL의 두께는 바람직하게 200 내지 450 Å 범위에 있어야 한다. 많은 경우, CGL은 전하 이송을 개선하고 발광 유닛의 LEL에서 전하 발생 도펀트(존재하는 경우)를 분리하는데 도움이 되도록 그의 캐소드 측에 ETL과 애노드 측에 HTL을 가진다.
CGL을 사용하면 OLED 발광 유닛을 적층할 때 전압 증가를 최소화하는데 도움이 되지만 스택에 필요한 총 전압은 여전히 각각의 개별 유닛에 필요한 전압만큼 증가한다.
일 실시예에서, 개별 바닥 전극 세그먼트 위의 OLED 스택 내의 모든 OLED 발광 유닛은 동일한 색상; 예를 들어 적색, 녹색 또는 청색을 방출한다. 그 결과 픽셀화된 RGB 마이크로디스플레이가 생성된다. 도 10은 R, G 및 B 픽셀을 생성하기 위해 3 개의 상이한 OLED 서브 픽셀 스택을 사용하는 마이크로디스플레이(100)를 예시한다. 각각의 OLED 서브 픽셀 스택은 동일한 색상을 방출하는 3 개의 OLED 발광 유닛을 포함하며 각각의 장치는 CGL에 의해 다른 장치와 수직으로 분리된다.
마이크로디스플레이(100)에는 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같은 제어 회로의 어레이를 포함하는 실리콘 후면판(3)뿐만 아니라 입력 신호에 따라 서브 픽셀에 전원을 공급하는 기타 필수 구성요소가 있다. 트랜지스터 및 제어 회로가 있는 층(3) 위에는 선택적인 평탄화 층(5)이 있을 수 있다. 층(5)(존재하는 경우) 위에는 전기 접점(7)에 의해 연결된 개별 제 1 전극 세그먼트(9)가 있으며, 이는 선택적인 평탄화 층을 통해 연장하여 개별 바닥 전극 세그먼트(9)와 층(3)의 제어 회로 사이에 전기 접점을 만든다. 개별 바닥 전극 세그먼트(9)는 픽셀 한정 층(1)에 의해 측면으로 서로 전기적으로 절연되어 있다. 분절된 바닥 전극 세그먼트(9) 위에는 전자 또는 정공 주입(EIL 또는 HIL) 또는 전자 또는 정공 이송(ETL 또는 HTL) 층과 같은 비-발광 OLED 층(11)이 있다. 발광 OLED 유닛(13))은 OLED 층(11) 위에 있다(각각의 스택의 OLED 유닛은 상이한 색상, 즉 B, G 또는 R을 방출할 것이다. 발광 유닛(13) 위에는 전자 또는 정공 이송 층 또는 전자 또는 정공 주입 층, 및 빛이 투과될 수 있는 투명 상부 전극(25)과 같은 비-발광 OLED 층(23)이 있다. OLED 미세 공동은 캡슐화 층(27)에 의해 환경으로부터 보호된다. 도시된 실시예에서, 단일 OLED 스택 내의 모든 유기질 층은 픽셀 한정 층(1)에 의해 인접 스택으로부터 수평으로 분리되지만 상부 전극(25) 및 캡슐화 층(27)은 공통적으로 전체 활성 영역에 걸쳐 확장된다. 그러나, 상부 전극(25)은 연속적일 필요는 없고 원하는 경우 분절될 수 있다. 이러한 특별한 마이크로디스플레이는 미세 공동 장치가 아니지만, 미세 공동 효과를 사용하는 유사한 픽셀화된 RGB 설계를 사용할 수 있다.
도 13은 3 개의 발광 유닛 및 3 개의 측면으로 인접한 단색 RGB OLED 스택을 갖는 유사한 RGB 픽셀화된 OLED 스택(200)을 도시한다. 이는 3-스택 장치이다. 200에서, 제 1 발광 유닛(13) 위에 제 1 전하 발생 층(15), 제 2 발광 OLED 유닛(17), 제 2 전하 발생 층(19), 및 제 3 발광 유닛(21)이 있다. 제 1 CGL(15)은 제 1 발광 유닛(13)과 제 2 발광 유닛(17) 사이에 위치하며, 제 2 발광 유닛(17)과 제 2 CGL(19)은 제 2 발광 유닛(17)과 제 3 발광 유닛(21) 사이에 놓여 분리된다. 나머지 OLED 스택은 100과 동일하다. 200에서, 동일한 스택의 각각의 발광 유닛(13, 17 및 21)은 각각 동일한 색상을 방출하여 개별 RGB 픽셀을 생성한다.
OLED 발광의 휘도 및 색 순도를 높이는 주지된 방법 중 하나는 광학 미세 공동 효과를 이용하는 것이다. 이러한 효과는 일부 빛이 통과할 수 있도록 반사 표면과 반-반사 표면 사이에 광학 공진기를 생성하는 것을 기반으로 한다. 두 표면 사이의 다중 반사는 두 표면 사이의 광학 거리에 따라서 정재파를 생성하며, 이는 빛의 일부 파장을 강화하고 다른 파장은 감소시키는데 이는 방출이 정재파의 각각의 안티-노드 또는 노드에서 발생되는지 여부에 따라 발생하는 건설적이고 파괴적인 간섭 효과 때문이다. 안티-노드는 반사기 사이의 전체 공간 및 최적화되는 파장에 따라 다른 위치에서 발생한다. 그러나 미세 공동에서 방출되는 빛은 심각한 각도 의존성을 보일 수 있으며, 여기서는 시야각이 시야 면과 수직으로부터 벗어남에 따라 색상 변화와 휘도 손실이 발생할 수 있다. 투사 광학 장치의 진입 각도가 제한되어 있기 때문에 NED 용례에서는 문제가 되지 않는 경우가 많다.
미세 공동 효과를 사용하여 OLED 스택의 휘도를 더 높이는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같은 마이크로디스플레이(100 및 200)는 반사 바닥 전극 또는 바닥 전극 아래의 반사 층을 사용하여 미세 공동 효과를 생성하도록 재설계되어 상부 전극을 반투명하게 만들 수 있으며, 따라서 이는 어느 정도의 반사율을 가지며 반사 요소의 최상부 표면(바닥 전극(9) 또는 하부 반사 층)과 상부 전극의 최하부 표면 사이의 거리를 조정하여 특정 빛의 색에 적합한 미세 공동을 생성한다.
도 14는 R, G 및 B 픽셀을 생성하기 위해 컬러 필터 어레이(CFA)와 함께 모든 픽셀에 걸쳐 공통인 다중 모드(백색) OLED 미세 공동을 사용하는 마이크로디스플레이(300)를 예시한다. 멀티모달 OLED는 하나 이상의 색상을 생성한다. 이상적으로, 멀티모달 OLED는 거의 동일한 양의 R, G 및 B 광으로 백색 광을 생성한다. 전형적으로, 이는 약 0.33, 0.33의 CIEx, CIEy 값에 대응한다. 그러나 RGB 픽셀을 생성하는데 사용되는 컬러 필터의 특성에 따라 이들 값의 일부 변형은 여전히 허용되거나 바람직하다. 디스플레이(300)는 또한 미세 공동 효과를 통합한다. 이러한 실시예에서, 멀티모달 OLED 스택은 반사 표면과 상부 전극 사이의 거리가 활성 영역에 걸쳐 일정한 CGL에 의해 각각의 유닛이 다른 유닛으로부터 수직으로 분리되는 상이한 색상을 방출하는 2 개의 OLED 발광 유닛을 포함한다. 300은 단일 CGL에 의해 분리된 두 개의 발광 유닛을 갖기 때문에 탠덤(2 개 유닛 또는 2 개 스택) OLED 장치이다.
탠덤 디스플레이(300)에서, 도 2 또는 도 3에 도시 된 바와 같은 제어 회로의 어레이를 포함하는 실리콘 후면판(3)뿐만 아니라 입력 신호에 따라서 서브 픽셀에 전원을 공급하는 필수 구성요소가 있다. 트랜지스터 및 제어 회로가 있는 층(3) 위에는 선택적인 평탄화 층(5)이 있을 수 있다. 층(5)(존재하는 경우) 위에는 전기 접점(7)에 의해 연결된 개별 제 1 전극 세그먼트(9)가 있으며, 이는 선택적인 평탄화 층을 통해 연장되어 층(3)의 제어 회로와 개별 바닥 전극 세그먼트(9) 사이에 전기 접점을 만든다. 이러한 실시예에서, 바닥 전극 세그먼트(9)는 2 개의 층, 즉 기판(1)에 더 가까운 반사 층(9b) 및 OLED 층에 더 가까운 전극 층(9a)을 가진다. 개별 바닥 전극 세그먼트(9)는 측 방향으로 서로 전기적으로 격리된다. 분절된 바닥 전극 세그먼트(9) 위에는 전자 또는 정공 주입 또는 전자 또는 정공 이송 층과 같은 비-발광 OLED 층(11)이 있다. 제 1 OLED 광-발생 유닛(13A)은 OLED 층(11) 위에 있다. 층(15)은 제 1 OLED 광-발생 유닛(13A)과 제 2 OLED 광-발생 유닛(17A) 사이에 놓이고 분리되는 제 1 전하-발생 층이다. 제 2 발광 유닛(17A) 위에는 전자 또는 정공 이송 층 또는 전자 또는 정공 주입 층과 같은 비-발광 OLED 층(23) 및 반투명 상부 전극(25)이 있다. 이는 OLED 미세 공동(30)을 형성한다. 이는 반사 표면(9B)의 최상부 표면으로부터 반-반사 전극인 반투명 최상부 전극(25)의 최하부 표면까지 연장한다. OLED 미세 공동은 캡슐화 층(27)에 의해 환경으로부터 보호된다. 이러한 실시예에서, B, G 및 R 광이 바닥 전극 세그먼트(9)에 공급되는 전력에 따라 방출되도록 OLED 미세 공동(30)에 의해 발생된 멀티모달 방출을 필터링하는 컬러 필터(29B, 29G 및 29R)를 갖는 컬러 필터 어레이가 있다.
300에서, 제 1 및 제 2 발광 OLED 유닛(13A 및 17A)은 함께 멀티모달 방출을 생성한다. 두 OLED 유닛은 각각 백색광을 생성하거나 하나가 서로 다른 하나 이상의 색상을 생성하여 함께 멀티모달 방출을 생성할 수 있다. 예를 들어, 하나의 OLED 유닛(즉, 13A)은 B 광을 생성하는 반면 다른 하나(즉, 17A)는 Y(R + G) 광을 생성할 수 있다.
300은 탠덤 장치이지만, 동일한 기본 구조를 수정하여 단일 유닛 미세 공동 장치를 생성할 수 있다. 예를 들어, 단일 유닛 멀티모달 미세 공동 장치는 CGL(15)을 간단한 도핑되지 않은 유기질 중간층으로 대체하여 제조될 수 있으며, 여기서 13A는 황색 발광 OLED 층을 포함하고 17A는 청색 발광OLED 층을 포함할 것이다. 그러한 예에서, 층(15)은 선택 사항이다. 대안적으로, 발광 유닛(13A)이 백색광을 방출하는 경우, 층(15) 및 제 2 발광 층(17A) 모두가 완전히 생략될 수 있다. 백색 또는 멀티모달 방출 장치에서는 특정 색상의 픽셀을 제공하기 위해서 색상 필터를 사용해야 한다.
도 15는 3 개의 발광 유닛을 갖는 유사한 멀티모달 미세 공동 OLED 스택(400)을 도시한다. 400에서, 제 2 발광 OLED 유닛(17A) 위에는 제 2 발광 OLED 유닛(17A)과 제 3 발광 OLED 유닛(21A) 사이에 놓이고 분리되는 제 2 전하 발생 층(19)이 있다. OLED 스택의 나머지는 300과 동일하다.
400에서, 제 1, 제 2 및 제 3 발광 OLED 유닛(13A, 17A 및 21A)은 함께 멀티모달 방출을 생성한다. 각각의 OLED 유닛은 각각 백색 광을 생성할 수 있거나, 각각은 함께 멀티모달 방출을 만들기 위해서 다른 2 개와 상이한 하나 이상의 색상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 하나의 유닛(즉, 13A)은 R 광을 생성할 수 있고 다른 하나의 유닛(즉, 17A)은 G 광을 생성할 수 있고 제 3 유닛(즉, 21A)은 B 광을 생성할 수 있다. 대안적으로, 2 개의 OLED 유닛은 B 광(즉, 17A 및 21A)을 생성하는 반면 다른 하나(즉, 13A)는 Y(R + G) 광을 생성할 수 있다.
도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같은 두 개 이상의 OLED 발광 유닛을 갖는 OLED 스택은 임의의 크기의 디스플레이에 사용될 수 있으며 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같은 제어 회로와 함께 사용될 수 있다. 그러나 다중 유닛을 갖는 이들 OLED 스택은 도 3 내지 도 7에 도시된 제어 회로에 의해 제공된 셔터 기능과 함께 마이크로디스플레이에 사용하는데 특히 적합하다.
OLED 스택이 3 개 이상의 OLED 발광 유닛을 포함할 때 구동 트랜지스터는 저전압 트랜지스터인 것이 바람직하다. 즉, 회로의 실제 부하를 고려하거나 고려하지 않고 5V 이하에서 안전하고 효과적인 작동을 위해 설계되고 크기가 조정된다. 그러나 OLED 스택이 4 개 이상의 OLED 발광 유닛을 포함하는 경우, 작동 전압은 7.5V를 훨씬 초과할 수 있으며 구동 트랜지스터 또는 스위치 트랜지스터는 필요에 따라서 중간 전압(예를 들어, 7.5V 내지 12V 용으로 설계됨) 또는 고전압(18 내지 25V 용으로 설계됨)일 수 있다.
앞서 언급했듯이, OLED 디스플레이와 마이크로디스플레이는 기판 역할을 하는 실리콘 후면판에 구축된다. 일반적으로 말하면, 후면판은 균일한 두께로 평평하다. 실리콘 후면판은 일반적으로 불투명하기 때문에 OLED 스택은 바람직하게 상부 발광 형태이다. 그러나 투명한 후면판은 공지되어 있으며; 그러한 경우 OLED 스택은 상부 또는 하부 발광 형태일 수 있다. 기판의 상부 표면은 OLED를 향하고 있다. 실리콘 후면판은 패터닝되거나 패터닝되지 않을 수 있고 상부 또는 하부 표면에 있을 수 있는 다양한 유형의 서빙 층(subbing layer)(즉, 평탄화 층, 광 관리 층, 차광 층 등)을 가질 수 있다.
바닥 전극 세그먼트(9 또는 9a)는 애노드 또는 캐소드일 수 있으며 투명, 반사, 불투명 또는 반투명할 수 있다. OLED가 상부 발광 형태인 경우, 바닥 전극은 투명한 금속 산화물 또는 Al, Au, Ag 또는 Mg와 같은 반사성 금속 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있으며 두께가 적어도 30 nm, 바람직하게 적어도 60 nm일 수 있다.
제 1 전극이 반사 층 위에 있는 미세 공동 용례에서, 이는 투명해야 한다. 그러나, 다른 용례에서, 제 1 전극 층(9a 및 9b)은 그것의 최상부 반사 표면이 광학 미세 공동의 일 측(즉, 도 14의 30)을 형성하도록 단일 반사 전극으로 붕괴될 수 있다.
OLED 스택이 상부 발광 미세 공동이고 바닥 전극이 투명한 경우 바닥 전극 아래에 미세 공동(30)의 한쪽을 한정하는 반사 층이 있어야 한다. 투명 애노드가 반사 표면 위에 위치하면, 이는 광학 공동의 일부이다. 반사 층(9b)은 Al, Au, Ag, Mg, Cu 또는 Rh와 같은 반사 금속 또는 이들의 합금, 유전체 미러 또는 고 반사 코팅일 수 있다. 유전체 미러는 기판에 증착되는 불화 마그네슘, 불화칼슘 및 다양한 금속 산화물과 같은 여러 얇은 재료 층으로 구성된다. 고-반사 코팅은 굴절률이 높은 재료(예를 들어, 황화 아연(n = 2.32) 또는 이산화티타늄(n = 2.4)) 및 굴절률이 낮은 재료(예를 들어, 불화 마그네슘(n = 1.38) 또는 이산화규소(n = 1.49))인 두 재료의 다중 층으로 구성된다. 층의 두께는 일반적으로, 반사되는 빛에 대한 파장의 관점에서 1/4 파장이다. 반사 층은 입사광의 적어도 80%, 가장 바람직하게 적어도 90%를 반사하는 것이 바람직하다. 바람직한 반사 층은 두께가 300 내지 2000 Å, 가장 바람직하게 800 내지 1500 Å인 Al 또는 Ag이다.
바람직하게, OLED 스택이 바닥 방출 형태일 때, 바닥 전극은 투명한 애노드이고 가능한 한 많은 가시 광선을 투과해야 하며, 바람직하게는 적어도 70%의 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 바닥 투명 전극은 임의의 전도성 재료로 만들어질 수 있지만, ITO 또는 AZO와 같은 금속 산화물 또는 Ag와 같은 금속의 얇은 층이 바람직하다. 얇게 만들어지면 전도성이 낮은 재료(예를 들어, TiN)를 사용할 수 있다.
정공 주입 층, 정공 이송 층 또는 전자 주입 층 또는 전자 이송 층과 같은 비-방출 층(즉, 도 12의 11 및 23)에 사용하는데 적합한 전자 이송 및 정공 이송 재료가 주지되어 있고 일반적으로 사용된다. 이들 층은 그러한 재료의 혼합물 일 수 있고 그들의 특성을 수정하기 위해 도펀트를 포함할 수 있다. 이들이 비-발광성이기 때문에 발광 재료를 포함하지 않고 투명하다. 적절한 재료의 선택은 중요하지 않으며 성능에 따라 선택될 수 있다.
미세 공동 효과를 이용하는 실시예에서, 원하는 간격을 제공하기 위해 다양한 비-발광 층의 두께를 선택하는 것이 일반적으로 필요한데, 이는 미세 공동 내에서 다양한 OLED 유닛 사이의 간격과 미세 공동의 크기가 효율성을 극대화하는데 중요하기 때문이다. 바람직하게, 정공 이송 층과 같은 유기 비-발광 층의 적절한 두께를 사용하여 OLED 유닛 사이의 간격 및 미세 공동의 크기 조정이 제공된다.
발광 층은 전형적으로, 층의 주요 성분인 호스트 재료(또는 호스트 재료의 혼합물) 및 발광 화합물을 가진다. 바람직하게, 발광 화합물은 더 높은 효율을 갖기 때문에 인광이다. 그러나 몇몇 경우에, 몇몇 LEL은 형광 또는 TADF(열 활성화 지연 형광) 화합물을 발광 재료로 사용하고 다른 LEL은 인광 재료를 사용할 수 있다. 특히, 청색 광-OLED 층은 형광 또는 TADF 화합물 또는 이들의 조합을 사용할 수 있는 반면, 비-청색 발광 층은 녹색, 황색, 주황색 또는 적색 인광 화합물 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 발광 층은 발광 재료의 조합을 사용할 수 있다. LEL에 적합한 재료의 선택은 주지되어 있고 중요하지 않으며 성능 및 방출 특성에 따라 선택될 수 있다. 인광 이미터를 사용할 때, 인광 이미터에 의해 발생된 엑시톤(exciton)을 층 내에 한정해야 하는 경우가 있다. 따라서, 인광 LEL의 양쪽 또는 양쪽에 있는 엑시톤 차단 층은 필요한 경우 사용될 수 있다. 그러한 재료와 그 용례는 주지되어 있다. 또한, 발광 층, 특히 청색 발광 층 주변에 HBL(정공 차단 층) 및 EBL 층(전자 차단 층)을 추가하여 수명과 휘도 효율을 향상시키는 것이 바람직할 수 있다.
상부 전극(즉, 도 12의 25)은 OLED 스택이 상부 발광 형태인 경우 투명해야 하고, OLED 스택이 하단 발광 형태인 경우 반사성이어야 하며 OLED 스택이 미세 공동인 경우 반투명해야 한다. 즉, 이는 빛의 일부를 반사하고 나머지는 투과시킨다. 미세 공동의 경우, 상부 전극의 최하부 내부 표면은 미세 공동(30)의 제 2 면을 한정한다. 바람직하게, 반투명 상부 전극은 미세 공동 효과를 확립하기 위해서 LEL에 의해 방출되는 빛의 적어도 5%, 더 바람직하게 적어도 10%를 반사한다. 반투명 2차 전극의 두께는 반사 광의 양과 투과량을 조절하기 때문에 중요하다. 그러나 OLED로 전하를 효율적으로 전달하지 못하거나 핀홀 또는 기타 결함이 발생할 수 있으므로 너무 얇을 수는 없다. 상부 전극 층의 두께는 바람직하게 100 내지 200 Å, 더 바람직하게 125 내지 175 Å이다.
상부 전극은 바람직하게 금속 또는 금속 합금의 얇은 층이다. 적합한 금속은 Ag, Mg, Al 및 Ca 또는 이들의 합금을 포함한다. 이들 중 Ag는 상대적으로 청색 흡수가 적기 때문에 바람직하다. 전자 이송과 안정화를 돕기 위해서 ITO, InZnO 또는 MoO3와 같은 전극 표면에 투명 금속 산화물의 인접한 층이 있을 수 있다. 대안적으로, LiCl과 같은 금속 할로겐화물, 리튬 퀴놀레이트(lithium quinolate)와 같은 유기 금속 산화물 또는 기타 유기 물질이 사용될 수 있다.
캡슐화 중 손상을 방지하기 위해서 상부 전극 위에 보호 또는 간격 층(도 8 내지 도 11에 표시되지 않음)이 있을 수 있다.
상부 전극(25) 및 임의의 선택적인 보호 층(존재하는 경우) 위에는 캡슐화 층(27)이 증착되거나 배치된다. 적어도, 캡슐화 층은 상부 및 측면의 발광 영역을 완전히 덮고 기판과 직접 접촉해야 한다. 캡슐화 층은 공기와 물의 침투에 영향을 받지 않아야 한다. 캡슐화 층은 투명하거나 불투명할 수 있다. 캡슐화 층은 전기 전도성이 없어야 한다. 이는 현장에서 형성되거나 측면 에지를 밀봉하기 위한 규정과 함께 별도의 미리 형성된 시트로 추가될 수 있다. 현장 형성의 예는 박막 캡슐화일 수 있다. 박막 캡슐화는 원하는 수준의 보호가 달성될 때까지 무기 재료 및 고분자 층의 대체 층으로 다중 층을 증착하는 것을 포함한다. 박막 캡슐화를 형성하는 제제 및 방법은 주지되어 있으며 원하는 대로 사용될 수 있다. 대안적으로, 적어도 밀봉 영역 및 밀폐 영역 위에 부착된 미리 형성된 시트 또는 커버 슬립을 사용하여 캡슐화가 제공될 수 있다. 미리 형성된 시트는 단단하거나 유연할 수 있다. 이는 유리(연성 유리 포함), 금속 또는 유기/무기 장벽 층으로 만들 수 있다. 이는 더욱 견고한 연결을 위해 기판에 가까운 열팽창 계수를 가져야 한다. 미리 형성된 캡슐화 시트는 실리콘 또는 에폭시 접착제와 같은 공기 및 방수 접착제를 사용하거나 초음파 용접 또는 유리 프릿 용접(glass frit welding)과 같은 열 수단을 사용하여 밀봉 영역 위에 부착해야 할 수 있다. 커버 슬립의 측면 및 바닥 에지는 밀봉 영역에 더 잘 맞거나 더 나은 밀봉을 촉진하도록 특별히 설계될 수 있다. 커버 슬립 및 밀봉 영역은 밀봉이 형성되기 전에 제자리에 부분적으로 끼워지거나 잠기도록 함께 설계될 수 있다. 더욱이, 커버 슬립은 밀봉 영역에 대한 더 나은 접착을 촉진하기 위해 전-처리될 수 있다.
이러한 용례가 마이크로디스플레이의 발광 소자로 OLED를 사용하는 것을 설명하지만, 발광을 위해 상대적으로 높은 전압을 필요로 하는 모든 자체 발광 디스플레이 기술에 동일한 제어 회로를 사용할 수 있다. 본 발명은 OLED에만 국한되지 않고 적어도 1000 nit 또는 바람직하게 적어도 5000 nit의 발광을 제공하기 위해서 5V 초과, 바람직하게 7.5V 초과, 또는 심지어 10V 초과를 요구하는 임의의 다른 디스플레이 기술로 제한되지 않는다.
실리콘 후면판에 제어 회로가 있는 디스플레이는 임의의 크기일 수 있으며 다양한 용례, 예를 들어, 간판 및 광고 디스플레이, 텔레비전, 휴대폰 또는 차량 내부와 같은 모바일 용례에 사용될 수 있다.
위의 설명은 상이한 개별 특징의 상이한 조합을 포함할 수 있는 다수의 상이한 실시예를 설명한다. 임의의 실시예로부터의 개별 특징은 호환되지 않는 경우를 제외하면 원하는 대로 제한없이 임의의 순서 또는 범위로 조합될 수 있다.
위의 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 실시될 수 있는 예시적인 특정 실시예로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 상세하게 설명되며, 다른 실시예가 이용될 수 있고 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구조적, 논리적 및 전기적 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 임의의 예시적인 실시예의 설명은 제한적인 의미로 받아들여서는 안 된다. 본 발명이 예시의 목적으로 설명되었지만, 그러한 세부사항은 오로지 그 목적을 위한 것이며 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 변형이 이루어질 수 있음이 이해된다.
MP1: 스위치 트랜지스터
MP2: 구동 트랜지스터
C1, C2: 커패시터
VDD, VDD2, 50: 외부 전원
SELECT1 - SELECT3: 선택 라인
T1: 제 1 구동 트랜지스터
T2: 스위치 트랜지스터
T3: 인-라인 선택(스캔) 트랜지스터
T4: 제 2 구동 트랜지스터
T5: 인-라인 선택(스캔) 트랜지스터
T6: 스위치 트랜지스터
VCATHODE: 캐소드 전압
IBD1 - IBD6: 내장 바디 다이오드
VPROTECT: 외부 전압 소스
IPROTECT: 외부 전류 소스
VREF: 기준 전압
IREF: 기준 전류
BJT1: 양극성 접합 트랜지스터
VC: 콜렉터 전압
VE: 이미터 전압
VB: 기본 전압
LSC: 레벨 시프트 회로
1: 픽셀 한정 층
3: 실리콘 후면판
5: 선택적인 평탄화 층
7: 전기 접점
9: 제 1 전극 세그먼트
9A: 제 1 전극 층
9B: 반사층
11, 23: 비-발광 OLED 층
13: 제 1 발광 OLED 유닛
13A: 하부 발광 OLED 유닛
15, 19, 24: 전하 발생 층
17: 제 2 발광 OLED 유닛
17A: 제 2 발광 OLED 유닛
21: 제 3 발광 OLED 유닛
21A: 상부 발광 OLED 유닛
25: 상부 전극
27: 캡슐화 층
29: 컬러 필터 어레이
29B: 청색 컬러 필터
29G: 녹색 컬러 필터
29R: 적색 컬러 필터
30: 미세 공동
100, 200: RGB 픽셀 OLED
300, 400: 멀티모달 OLED 미세 공동 장치

Claims (18)

  1. 개별적으로 주소지정 가능한 픽셀 및 제어 회로를 갖는 실리콘-기반 후면판의 상부에 발광 OLED 스택을 포함하는 디스플레이로서,
    - 실리콘-기반 후면판의 제어 회로는 구동 트랜지스터의 제 1 단자가 외부 전원(VDD)에 전기적으로 연결되고 구동 트랜지스터의 제 2 단자가 OLED 스택의 분절된 바닥 전극에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 구동 트랜지스터를 포함하며; 구동 트랜지스터의 게이트는 제 1 선택 라인으로부터의 신호에 의해 제어된 스캔 트랜지스터에 의해 공급되는 데이터 신호에 의해 제어되며;
    - 제어 회로는 양극성 접합 트랜지스터를 포함하는 보호 회로를 추가로 포함하는,
    디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    스캔 트랜지스터와 구동 트랜지스터의 게이트 사이에 스위치 트랜지스터가 있으며, 스위치 트랜지스터의 게이트는 제 1 선택 라인과 상이한 제 2 선택 라인으로부터의 신호에 의해 제어되는,
    디스플레이.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    구동 트랜지스터의 정격은 5V 이하인,
    디스플레이.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    구동 트랜지스터 및 스위치 트랜지스터는 모두 p-채널 트랜지스터인,
    디스플레이.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    OLED 스택은 분절된 바닥 전극과 상부 전극 사이에 단일 OLED 발광 유닛을 포함하는,
    디스플레이.
  6. 제 5 항에 있어서,
    OLED 스택은 분절된 바닥 전극과 상부 전극 사이의 물리적인 거리가 모든 픽셀에 걸쳐 일정한 미세 공동을 형성하는,
    디스플레이.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상부 전극은 OLED 스택이 상부 방출 형태가 되도록 투명하거나 반투명한,
    디스플레이.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    OLED 스택은 분절된 바닥 전극과 상부 전극 사이에 둘 이상의 OLED 발광 유닛을 포함하는,
    디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    OLED 발광 유닛은 각각 전하 발생 층(CGL)에 의해 서로 분리되는,
    디스플레이.
  10. 제 8 항에 있어서,
    OLED 스택은 분절된 바닥 전극과 상부 전극 사이의 물리적인 거리가 모든 픽셀에 걸쳐 일정한 미세 공동을 형성하는,
    디스플레이.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상부 전극은 OLED 스택이 상부 방출 형태가 되도록 투명하거나 반투명한,
    디스플레이.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    양극성 접합 트랜지스터는 베이스가 전압 소스(VPROTECT) 또는 전류 소스(IPROTECT)에 연결되고 이미터가 OLED 스택의 바닥 전극에 연결된 노드에 연결되고 콜렉터가 외부 전원에 연결되는 NPN 트랜지스터인,
    디스플레이.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    양극성 접합 트랜지스터는 베이스가 절연되고 에미터가 OLED 스택의 바닥 전극에 연결된 노드에 연결되고 콜렉터가 외부 전원에 연결되는 NPN 트랜지스터인,
    디스플레이.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    양극성 접합 트랜지스터는 구동 트랜지스터와 별도인 웰에 위치되는,
    디스플레이.
  15. 제 1 항에 있어서,
    데이터 라인과 구동 트랜지스터의 게이트 사이의 스캔 트랜지스터에 병렬로 연결된 스위치 트랜지스터가 있으며, 스위치 트랜지스터의 게이트는 제 1 선택 라인과 상이한 제 2 선택 라인으로부터의 신호에 의해 제어되는,
    디스플레이.
  16. 제 15 항에 있어서,
    구동 트랜지스터의 정격은 5V 이하인,
    디스플레이.
  17. 제 15 항에 있어서,
    구동 트랜지스터 및 스위치 트랜지스터는 모두 p-채널 트랜지스터인,
    디스플레이.
  18. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 구동 트랜지스터의 제 1 단자가 외부 전원(VDD)에 전기적으로 연결되고 마지막 구동 트랜지스터의 제 2 단자가 OLED 스택의 분절된 바닥 전극에 전기적으로 연결되는 직렬의 2 개 이상의 구동 트랜지스터가 있는,
    디스플레이.
KR1020217019088A 2020-01-28 2021-01-26 보호 회로를 갖춘 ｏｌｅｄ 디스플레이 KR20220133755A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062966757P 2020-01-28 2020-01-28
US62/966,757 2020-01-28
US202063054387P 2020-07-21 2020-07-21
US63/054,387 2020-07-21
PCT/US2021/015038 WO2021154693A1 (en) 2020-01-28 2021-01-26 Oled display with protection circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220133755A true KR20220133755A (ko) 2022-10-05

Family

ID=74673334

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217019088A KR20220133755A (ko) 2020-01-28 2021-01-26 보호 회로를 갖춘 ｏｌｅｄ 디스플레이
KR1020217019081A KR20220133754A (ko) 2020-01-28 2021-01-26 저전압 실리콘 후면판을 갖는 적층형 oled 마이크로디스플레이

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217019081A KR20220133754A (ko) 2020-01-28 2021-01-26 저전압 실리콘 후면판을 갖는 적층형 oled 마이크로디스플레이

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20220199931A1 (ko)
EP (2) EP4097776A1 (ko)
JP (2) JP2023520263A (ko)
KR (2) KR20220133755A (ko)
CN (2) CN113544763A (ko)
WO (2) WO2021154690A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113948040B (zh) * 2021-11-22 2023-07-07 视涯科技股份有限公司 显示面板
CN114822386A (zh) * 2022-06-07 2022-07-29 Tcl华星光电技术有限公司 Mled显示面板及终端设备
TWI814534B (zh) * 2022-08-12 2023-09-01 超炫科技股份有限公司 像素佈局結構和電致發光顯示器

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5764077A (en) 1996-02-05 1998-06-09 Texas Instruments Incorporated 5 volt tolerant I/O buffer circuit
US6229506B1 (en) 1997-04-23 2001-05-08 Sarnoff Corporation Active matrix light emitting diode pixel structure and concomitant method
US6392617B1 (en) * 1999-10-27 2002-05-21 Agilent Technologies, Inc. Active matrix light emitting diode display
TW521226B (en) * 2000-03-27 2003-02-21 Semiconductor Energy Lab Electro-optical device
JP2003195815A (ja) 2000-11-07 2003-07-09 Sony Corp アクティブマトリクス型表示装置およびアクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセンス表示装置
US6580657B2 (en) 2001-01-04 2003-06-17 International Business Machines Corporation Low-power organic light emitting diode pixel circuit
JP2003177709A (ja) 2001-12-13 2003-06-27 Seiko Epson Corp 発光素子用の画素回路
US6872472B2 (en) * 2002-02-15 2005-03-29 Eastman Kodak Company Providing an organic electroluminescent device having stacked electroluminescent units
JP4151882B2 (ja) 2002-04-23 2008-09-17 ローム株式会社 有機ｅｌ駆動回路および有機ｅｌ表示装置
US7196682B2 (en) 2003-09-29 2007-03-27 Wintek Corporation Driving apparatus and method for active matrix organic light emitting display
US7273663B2 (en) 2004-08-20 2007-09-25 Eastman Kodak Company White OLED having multiple white electroluminescence units
KR100673759B1 (ko) 2004-08-30 2007-01-24 삼성에스디아이 주식회사 발광 표시장치
JP4160032B2 (ja) 2004-09-01 2008-10-01 シャープ株式会社 表示装置およびその駆動方法
US20060164345A1 (en) 2005-01-26 2006-07-27 Honeywell International Inc. Active matrix organic light emitting diode display
US7728517B2 (en) 2005-05-20 2010-06-01 Lg Display Co., Ltd. Intermediate electrodes for stacked OLEDs
US20070046189A1 (en) 2005-08-31 2007-03-01 Eastman Kodak Company Intermediate connector for a tandem OLED device
KR100732828B1 (ko) 2005-11-09 2007-06-27 삼성에스디아이 주식회사 화소 및 이를 이용한 발광 표시장치
US20080106500A1 (en) 2006-11-03 2008-05-08 Ihor Wacyk Amolded direct voltage pixel drive for minaturization
JP5309455B2 (ja) 2007-03-15 2013-10-09 ソニー株式会社 表示装置及びその駆動方法と電子機器
US20080316659A1 (en) 2007-06-19 2008-12-25 Ismail Hakki Oguzman High voltage esd protection featuring pnp bipolar junction transistor
US7768299B2 (en) 2007-08-01 2010-08-03 Qualcomm, Incorporated Voltage tolerant floating N-well circuit
US20110199356A1 (en) 2007-12-06 2011-08-18 Pioneer Corporation Pixel circuit and display panel
JP5439782B2 (ja) * 2008-09-29 2014-03-12 セイコーエプソン株式会社 画素回路の駆動方法、発光装置および電子機器
EP2345096B1 (en) 2008-10-28 2018-10-17 The Regents of the University of Michigan Stacked white oled having separate red, green and blue sub-elements
KR101058116B1 (ko) 2009-12-08 2011-08-24 삼성모바일디스플레이주식회사 화소 회로 및 유기 전계 발광 표시 장치
KR101097325B1 (ko) 2009-12-31 2011-12-23 삼성모바일디스플레이주식회사 화소 회로 및 유기 전계 발광 표시 장치
DE102010019667B4 (de) 2010-04-28 2014-02-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schaltungsanordnung für in einer zweidimensionalen Matrix angeordnete organische Leuchtdioden
KR101760090B1 (ko) 2010-08-11 2017-07-21 삼성디스플레이 주식회사 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치
KR101779076B1 (ko) * 2010-09-14 2017-09-19 삼성디스플레이 주식회사 화소를 포함하는 유기전계발광 표시장치
KR101719567B1 (ko) 2010-10-28 2017-03-27 삼성디스플레이 주식회사 유기전계발광 표시장치
US9489887B2 (en) * 2011-04-01 2016-11-08 Emagin Corporation AMOLED microdisplay device with active temperature control
US9287253B2 (en) 2011-11-04 2016-03-15 Synopsys, Inc. Method and apparatus for floating or applying voltage to a well of an integrated circuit
TWI475541B (zh) 2012-09-21 2015-03-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd 有機發光二極體顯示裝置
KR20140081262A (ko) 2012-12-21 2014-07-01 삼성디스플레이 주식회사 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치
KR101392569B1 (ko) 2013-02-19 2014-05-08 주식회사 동부하이텍 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조 방법
US9059123B2 (en) 2013-07-24 2015-06-16 International Business Machines Corporation Active matrix using hybrid integrated circuit and bipolar transistor
KR102081605B1 (ko) 2013-07-31 2020-02-27 엘지디스플레이 주식회사 백색 유기전계발광소자
JP6503066B2 (ja) 2014-11-14 2019-04-17 シェンジェン ロイオル テクノロジーズ カンパニー リミテッドＳｈｅｎｚｈｅｎ Ｒｏｙｏｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． Ｏｌｅｄ基づくｔｆｔアレイ基板構造
KR102383741B1 (ko) 2015-09-10 2022-04-08 삼성디스플레이 주식회사 화소, 화소를 포함하는 유기전계발광 표시장치 및 화소의 구동 방법
KR102377466B1 (ko) 2015-10-29 2022-03-21 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
US9818344B2 (en) 2015-12-04 2017-11-14 Apple Inc. Display with light-emitting diodes
JP6179644B2 (ja) 2016-07-06 2017-08-16 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置および電子機器
CN106601191B (zh) 2016-12-02 2019-01-15 武汉华星光电技术有限公司 Oled驱动电路及oled显示面板
JP6151874B1 (ja) 2017-02-10 2017-06-21 Ｌｕｍｉｏｔｅｃ株式会社 有機エレクトロルミネッセント装置および照明装置
KR20180098442A (ko) 2017-02-24 2018-09-04 삼성디스플레이 주식회사 화소 및 이를 가지는 유기전계발광 표시장치
CN107068059B (zh) * 2017-05-27 2019-10-08 北京大学深圳研究生院 像素装置、驱动像素装置的方法和显示设备
CN109308872B (zh) 2017-07-27 2021-08-24 京东方科技集团股份有限公司 像素电路、显示基板
CN107749279B (zh) 2017-11-15 2019-08-30 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 Oled驱动电路及amoled显示面板
US10950178B2 (en) 2018-02-20 2021-03-16 Emagin Corporation Microdisplay with reduced pixel size and method of forming same
KR20190107229A (ko) 2018-03-07 2019-09-19 삼성디스플레이 주식회사 화소 및 이를 이용한 표시 장치
CN108877671B (zh) 2018-07-24 2020-08-25 京东方科技集团股份有限公司 一种像素电路及其驱动方法、显示装置
CN109166525A (zh) 2018-10-15 2019-01-08 东南大学 一种提高硅基oled微显示器电流稳定性的像素电路和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113711296A (zh) 2021-11-26
EP4097710A1 (en) 2022-12-07
WO2021154693A1 (en) 2021-08-05
EP4097776A1 (en) 2022-12-07
US20220208871A1 (en) 2022-06-30
CN113544763A (zh) 2021-10-22
US20220199931A1 (en) 2022-06-23
JP2023511463A (ja) 2023-03-20
JP2023520263A (ja) 2023-05-17
KR20220133754A (ko) 2022-10-05
WO2021154690A1 (en) 2021-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220133755A (ko) 보호 회로를 갖춘 ｏｌｅｄ 디스플레이
JP5127265B2 (ja) 有機ｅｌ表示装置
JP6937797B2 (ja) 有機発光素子、これを用いた有機発光表示装置及び車両用表示装置
US20050179399A1 (en) Pixel for an active matrix display
JPH10214042A (ja) 表示装置
KR20050031395A (ko) 유기 ｅｌ 패널
Vogel et al. 77‐1: Invited Paper: Ultra‐low Power OLED Microdisplay for Extended Battery Life in NTE Displays
US20170352709A1 (en) Architecture for very high resolution amoled display
US20060175965A1 (en) Display device
US11170709B2 (en) Multi-mode OLED display
US20230282163A1 (en) Pixel circuit for crosstalk reduction
US20200312922A1 (en) Display Architecture with Reduced Number of Data Line Connections
TWI785662B (zh) 具有保護電路之有機發光二極體顯示器
Blochwitz‐Nimoth et al. PIN‐OLEDs for active‐matrix‐display use
Ghosh et al. Recent advances in small molecule OLED-on-silicon microdisplays
US20230354698A1 (en) Functional material, light-emitting substrate and manufacturing method therefor, and light-emitting apparatus
JP2002196706A (ja) 単純マトリックス方式の表示装置
KR102551866B1 (ko) 백색 유기전계 발광 소자 및 그를 이용한 표시 장치
US20230134894A1 (en) Display with light amplification
Seauve et al. Exploring 3D pixel circuits for small pitch and high brightness GaN microdisplays
KR100683694B1 (ko) 유기전계 발광표시장치
KR20150006945A (ko) 유기전계발광 표시장치의 제조 방법
KR20100060366A (ko) 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal