JP6568186B2 - 高解像度ａｍｏｌｅｄディスプレイ - Google Patents
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Description
特許請求されている発明は、大学・企業の共同研究契約の下記の当事者：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｃｈｉｇａｎ、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、及びＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの理事らの１又は複数によって、その利益になるように、且つ／又は関連して為されたものである。該契約は、特許請求されている発明が為された日付以前に発効したものであり、特許請求されている発明は、該契約の範囲内で行われる活動の結果として為されたものである。
本発明は、有機発光デバイス、より具体的には、約４００ｄｐｉ以上の解像度を有するディスプレイ及び他のデバイスにおいて用いるのに適し得るデバイスに関する。
有機材料を利用する光電子デバイスは、いくつもの理由から、次第に望ましいものとなりつつある。そのようなデバイスを作製するために使用される材料の多くは比較的安価であるため、有機光電子デバイスは無機デバイスを上回るコスト優位性の可能性を有する。加えて、柔軟性等の有機材料の固有の特性により、該材料は、フレキシブル基板上での製作等の特定用途によく適したものとなり得る。有機光電子デバイスの例は、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池及び有機光検出器を含む。ＯＬＥＤについて、有機材料は従来の材料を上回る性能の利点を有し得る。例えば、有機放出層が光を放出する波長は、概して、適切なドーパントで容易に調整され得る。
ＯＬＥＤはデバイス全体に電圧が印加されると光を放出する薄い有機膜を利用する。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明及びバックライティング等の用途において使用するためのますます興味深い技術となりつつある。数種のＯＬＥＤ材料及び構成は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、特許文献１、特許文献２及び特許文献３において記述されている。
リン光性放出分子の１つの用途は、フルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイの業界標準は、「飽和」色と称される特定の色を放出するように適合された画素を必要とする。特に、これらの標準は、飽和した赤色、緑色及び青色画素を必要とする。色は、当技術分野において周知のＣＩＥ座標を使用して測定することができる。
緑色放出分子の一例は、下記の構造：
を有する、Ｉｒ（ｐｐｙ）３と表示されるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムである。
この図面及び本明細書における後出の図面中で、本発明者らは、窒素から金属（ここではＩｒ）への配位結合を直線として描写する。
本明細書において使用される場合、用語「有機」は、有機光電子デバイスを製作するために使用され得るポリマー材料及び小分子有機材料を含む。「小分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「小分子」は実際にはかなり大型であってよい。小分子は、いくつかの状況において繰り返し単位を含み得る。例えば、長鎖アルキル基を置換基として使用することは、「小分子」クラスから分子を除去しない。小分子は、例えばポリマー骨格上のペンダント基として、又は該骨格の一部として、ポリマーに組み込まれてもよい。小分子は、コア部分上に構築された一連の化学的シェルからなるデンドリマーのコア部分として役立つこともできる。デンドリマーのコア部分は、蛍光性又はリン光性小分子エミッターであってよい。デンドリマーは「小分子」であってよく、ＯＬＥＤの分野において現在使用されているデンドリマーはすべて小分子であると考えられている。
本明細書において使用される場合、「頂部」は基板から最遠部を意味するのに対し、「底部」は基板の最近部を意味する。第一層が第二層「の上に配置されている」と記述される場合、第一層のほうが基板から遠くに配置されている。第一層が第二層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第一層と第二層との間に他の層があってもよい。例えば、間に種々の有機層があるとしても、カソードはアノード「の上に配置されている」と記述され得る。
本明細書において使用される場合、「溶液プロセス可能な」は、溶液又は懸濁液形態のいずれかの液体媒質に溶解、分散若しくは輸送することができ、且つ／又は該媒質から堆積することができるという意味である。
配位子は、該配位子が放出材料の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合、「光活性」と称され得る。配位子は、該配位子が放出材料の光活性特性に寄与していないと考えられる場合には「補助」と称され得るが、補助配位子は、光活性配位子の特性を変化させることができる。
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の「最高被占分子軌道」（ＨＯＭＯ）又は「最低空分子軌道」（ＬＵＭＯ）エネルギー準位は、第一のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近ければ、第二のＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位「よりも大きい」又は「よりも高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は、真空準位と比べて負のエネルギーとして測定されるため、より高いＨＯＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有するＩＰ（あまり負でないＩＰ）に相当する。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有する電子親和力（ＥＡ）（あまり負でないＥＡ）に相当する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、材料のＬＵＭＯエネルギー準位は、同じ材料のＨＯＭＯエネルギー準位よりも高い。「より高い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位は、「より低い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位よりもそのような図の頂部に近いように思われる。
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の仕事関数がより高い絶対値を有するならば、第一の仕事関数は第二の仕事関数「よりも大きい」又は「よりも高い」。仕事関数は概して真空準位と比べて負数として測定されるため、これは「より高い」仕事関数が更に負であることを意味する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、「より高い」仕事関数は、真空準位から下向きの方向に遠く離れているものとして例証される。故に、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣例に準ずる。
ＯＬＥＤについての更なる詳細及び上述した定義は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献４において見ることができる。
少なくとも３００ｄｐｉ、４００ｄｐｉ、又はそれ以上の合計解像度を有する複数のピクセルを形成するように配置された複数の有機発光デバイスを含む発光デバイスを提供する。前記発光デバイスは、前記有機発光デバイスのうちの少なくとも１つを制御するようになっている回路であって、約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有するトランジスタを含む回路を更に含む。前記回路は、蓄積キャパシタを含んでいなくてもよい。一部の構成では、前記回路は、僅か２つのトランジスタしか含まない。本発明の実施形態で用いられるトランジスタは、金属酸化物アクティブ層を含んでいてもよい。前記発光デバイスのアクティブ領域の外側に配置された外部の補償ドライバによって、ディスプレイを均一にすることができる。本発明の実施形態により、約６０μｍ以下の最大寸法を有するサブピクセルを得ることができる。
１つの実施形態では、少なくとも３００ｄｐｉ、４００ｄｐｉ、又はそれ以上の解像度を有するアクティブマトリクス有機発光ディスプレイを提供する。前記ディスプレイは、複数のピクセルを含んでいてよく、前記ピクセルは、各々複数のサブピクセルを含んでいてよい。ピクセル及び／又はサブピクセルは、独立して、約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有する少なくとも１つのトランジスタを含む制御回路によってアドレス可能であり得る。前記回路は、蓄積キャパシタを含んでいなくてもよい。一部の構成では、一部の構成では、前記回路は、僅か２つのトランジスタしか含まない。本発明の実施形態で用いられるトランジスタは、金属酸化物アクティブ層を含んでいてもよい。前記発光デバイスのアクティブ領域の外側に配置された外部の補償ドライバによって、ディスプレイを均一にすることができる。本発明の実施形態により、約６０μｍ以下の最大寸法を有するサブピクセルを得ることができる。
また、アクティブマトリクス有機発光デバイスを製造する方法も提供する。例えば、１つの実施形態では、約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有するトランジスタを得、前記トランジスタと電気的に接触している有機発光デバイスを製造することによって前記デバイスを製造することができる。前記トランジスタは、前記有機発光デバイスを制御する。
概して、ＯＬＥＤは、アノード及びカソードの間に配置され、それらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が印加されると、アノードが正孔を注入し、カソードが電子を有機層（複数可）に注入する。注入された正孔及び電子は、逆帯電した電極にそれぞれ移動する。電子及び正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在電子正孔対である「励起子」が形成される。光は、励起子が緩和した際に、光電子放出機構を介して放出される。いくつかの事例において、励起子はエキシマー又はエキシプレックス上に局在し得る。熱緩和等の非放射機構が発生する場合もあるが、概して望ましくないとみなされている。
初期のＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第４、７６９、２９２号において開示されている通り、その一重項状態から光を放出する放出分子（「蛍光」）を使用していた。蛍光発光は、概して、１０ナノ秒未満の時間枠で発生する。
ごく最近では、三重項状態から光を放出する放出材料（「リン光」）を有するＯＬＥＤが実証されている。参照によりその全体が組み込まれる、Ｂａｌｄｏら、「Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ」、３９５巻、１５１〜１５４、１９９８；（「Ｂａｌｄｏ−Ｉ」）及びＢａｌｄｏら、「Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５巻、３号、４〜６（１９９９）（「Ｂａｌｄｏ−ＩＩ」）。リン光については、参照により組み込まれる米国特許第７，２７９，７０４号５〜６段において更に詳細に記述されている。
図１は、有機発光デバイス１００を示す。図は必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス１００は、基板１１０、アノード１１５、正孔注入層１２０、正孔輸送層１２５、電子ブロッキング層１３０、放出層１３５、正孔ブロッキング層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、保護層１５５、カソード１６０、及び障壁層１７０を含み得る。カソード１６０は、第一の導電層１６２及び第二の導電層１６４を有する化合物カソードである。デバイス１００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。これらの種々の層の特性及び機能並びに材料例は、参照により組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４、６〜１０段において更に詳細に記述されている。
これらの層のそれぞれについて、更なる例が利用可能である。例えば、フレキシブル及び透明基板−アノードの組合せは、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５，８４４，３６３号において開示されている。ｐ−ドープされた正孔輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、５０：１のモル比でｍ−ＭＴＤＡＴＡをＦ４−ＴＣＮＱにドープしたものである。放出材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が組み込まれるＴｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第６，３０３，２３８号において開示されている。ｎ−ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、１：１のモル比でＢＰｈｅｎにＬｉをドープしたものである。参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５，７０３，４３６号及び同第５，７０７，７４５号は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したＩＴＯ層を持つＭｇ：Ａｇ等の金属の薄層を有する化合物カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０９７，１４７号及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において見ることができる。
図２は、反転させたＯＬＥＤ２００を示す。デバイスは、基板２１０、カソード２１５、放出層２２０、正孔輸送層２２５、及びアノード２３０を含む。デバイス２００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。最も一般的なＯＬＥＤ構成はアノードの上に配置されたカソードを有し、デバイス２００はアノード２３０の下に配置されたカソード２１５を有するため、デバイス２００は「反転させた」ＯＬＥＤと称されることがある。デバイス１００に関して記述されたものと同様の材料を、デバイス２００の対応する層において使用してよい。図２は、いくつかの層が如何にしてデバイス１００の構造から省略され得るかの一例を提供するものである。
図１及び２において例証されている単純な層構造は、非限定的な例として提供されるものであり、本発明の実施形態は多種多様な他の構造に関連して使用され得ることが理解される。記述されている特定の材料及び構造は、事実上例示的なものであり、他の材料及び構造を使用してよい。機能的なＯＬＥＤは、記述されている種々の層を様々な手法で組み合わせることによって実現され得るか、又は層は、設計、性能及びコスト要因に基づき、全面的に省略され得る。具体的には記述されていない他の層も含まれ得る。具体的に記述されているもの以外の材料を使用してよい。本明細書において提供されている例の多くは、単一材料を含むものとして種々の層を記述しているが、ホスト及びドーパントの混合物等の材料の組合せ、又はより一般的には混合物を使用してよいことが理解される。また、層は種々の副層を有してもよい。本明細書における種々の層に与えられている名称は、厳しく限定することを意図するものではない。例えば、デバイス２００において、正孔輸送層２２５は正孔を輸送し、正孔を放出層２２０に注入し、正孔輸送層又は正孔注入層として記述され得る。一実施形態において、ＯＬＥＤは、カソード及びアノードの間に配置された「有機層」を有するものとして記述され得る。有機層は単層を含んでいてよく、又は、例えば図１及び２に関して記述されている通りの異なる有機材料の多層を更に含んでいてよい。
参照によりその全体が組み込まれるＦｒｉｅｎｄらの米国特許第５，２４７，１９０号において開示されているもののようなポリマー材料で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）等、具体的には記述されていない構造及び材料を使用してもよい。更なる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤが使用され得る。ＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第５，７０７，７４５号において記述されている通り、積み重ねられてよい。ＯＬＥＤ構造は、図１及び２において例証されている単純な層構造から逸脱してよい。例えば、基板は、参照によりその全体が組み込まれる、Ｆｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，０９１，１９５号において記述されている通りのメサ構造及び／又はＢｕｌｏｖｉｃらの米国特許第５，８３４，８９３号において記述されている通りのくぼみ構造等、アウトカップリングを改良するための角度のついた反射面を含み得る。
別段の規定がない限り、種々の実施形態の層のいずれも、任意の適切な方法によって堆積され得る。有機層について、好ましい方法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０１３，９８２号及び同第６，０８７，１９６号において記述されているもの等の熱蒸発、インクジェット、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，３３７，１０２号において記述されているもの等の有機気相堆積（ＯＶＰＤ）、並びに参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願第１０／２３３，４７０号において記述されているもの等の有機気相ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）による堆積を含む。他の適切な堆積法は、スピンコーティング及び他の溶液ベースのプロセスを含む。溶液ベースのプロセスは、好ましくは、窒素又は不活性雰囲気中で行われる。他の層について、好ましい方法は熱蒸発を含む。好ましいパターニング法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，２９４，３９８号及び同第６，４６８，８１９号において記述されているもの等のマスク、冷間圧接を経由する堆積、並びにインクジェット及びＯＶＪＤ等の堆積法のいくつかに関連するパターニングを含む。他の方法を使用してもよい。堆積する材料は、特定の堆積法と適合するように修正され得る。例えば、分枝鎖状又は非分枝鎖状であり、且つ好ましくは少なくとも３個の炭素を含有するアルキル及びアリール基等の置換基は、溶液プロセシングを受ける能力を増強するために、小分子において使用され得る。２０個以上の炭素を有する置換基を使用してよく、３〜２０個の炭素が好ましい範囲である。非対称構造を持つ材料は、対称構造を有するものよりも良好な溶液プロセス性を有し得、これは、非対称材料のほうが再結晶する傾向が低くなり得るからである。溶液プロセシングを受ける小分子の能力を増強するために、デンドリマー置換基が使用され得る。
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、障壁層を更に含んでいてもよい。障壁層の１つの目的は、電極及び有機層を、水分、蒸気及び／又はガス等を含む環境における有害な種への損傷性暴露から保護することである。障壁層は、基板、電極の上、下若しくは隣に、又はエッジを含むデバイスの任意の他の部分の上に堆積し得る。障壁層は、単層又は多層を含んでよい。障壁層は、種々の公知の化学気相堆積技術によって形成され得、単相を有する組成物及び多相を有する組成物を含み得る。任意の適切な材料又は材料の組合せを障壁層に使用してよい。障壁層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。好ましい障壁層は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第７，９６８，１４６号、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０９８号及び同第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２８２９号において記述されている通りの、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物を含む。「混合物」とみなされるためには、障壁層を構成する前記のポリマー及び非ポリマー材料は、同じ反応条件下で且つ／又は同時に堆積されるべきである。ポリマー材料対非ポリマー材料の重量比は、９５：５から５：９５の範囲内となり得る。ポリマー材料及び非ポリマー材料は、同じ前駆体材料から作成され得る。一例において、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物は、ポリマーケイ素及び無機ケイ素から本質的になる。
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、医療モニター、テレビ、掲示板、屋内若しくは屋外照明及び／又は信号送信用のライト、ヘッドアップディスプレイ、完全透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、レーザープリンター、電話、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダー、ファインダー、マイクロディスプレイ、車、大面積壁、劇場又はスタジアムのスクリーン、或いは看板を含む多種多様な消費者製品に組み込まれ得る。パッシブマトリックス及びアクティブマトリックスを含む種々の制御機構を使用して、本発明に従って製作されたデバイスを制御することができる。デバイスの多くは、摂氏１８度から摂氏３０度、より好ましくは室温（摂氏２０〜２５度）等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されている。
本明細書において記述されている材料及び構造は、ＯＬＥＤ以外のデバイスにおける用途を有し得る。例えば、有機太陽電池及び有機光検出器等の他の光電子デバイスが、該材料及び構造を用い得る。より一般的には、有機トランジスタ等の有機デバイスが、該材料及び構造を用い得る。
用語ハロ、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アラルキル、複素環式基、アリール、芳香族基及びヘテロアリールは当技術分野において公知であり、参照により本明細書に組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４、３１〜３２段において定義されている。
一部の場合、アクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイは、薄膜トランジスタ及びパターン化されたサブピクセルを所与の領域内に正確に配置する必要があるので、解像度が限られる場合がある。本発明の実施形態では、３００ｄｐｉ（ドット／インチ）、４００ｄｐｉ、又はそれ以上の解像度を有するＡＭＯＬＥＤディスプレイを提供する。
従来のＡＭＯＬＥＤデバイスには、ディスプレイのタイムフレーム中ピクセル内に電荷を保持するために蓄積キャパシタが組み込まれている。各キャパシタは、典型的に、サブピクセルとインタフェースする回路に組み込まれるので、サブピクセルに利用可能なスペースは、前記キャパシタに必要なスペースを考慮しなければならない。従来のＡＭＯＬＥＤ回路におけるキャパシタの役割は、スイッチングトランジスタからの僅かなリーク電流が、フレームタイム中ドライビングトランジスタによってＯＬＥＤに供給される電流を大きく変化させないように、前記ドライビングトランジスタのゲートに電荷を蓄え、それによって、望ましいＯＬＥＤ輝度をもたらすことである。また、前記回路において他のコンポーネントを用いてもよい。例えば、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）技術を利用する構成において均一性をもたらしたり、アモルファスシリコンが用いられる場合安定性をもたらしたりするために、マルチＴＦＴ駆動回路を用いもよい。典型的に、任意のかかるコンポーネントは、サブピクセルと略同じ大きさの領域に組み込まれる。更に、従来のＯＬＥＤパターン化アプローチでは、例えば、赤、緑、及び青のサブピクセルのシャドーマスクのアライメントにアライメント許容値が必要であるため、比較的小さなアクティブ領域しか得られない。図３は、従来のＯＬＥＤ構成で用いるのに適した回路の一例であって、蓄積キャパシタ及びマルチＴＦＴ駆動回路を含む回路を示す。
３００ｄｐｉ〜４００ｄｐｉ及びそれ以上等の高解像度では、これら制約によって、許容可能なＯＬＥＤ寿命を有するディスプレイを支持するにはピクセルフィルファクタが小さくなりすぎる。即ち、ＯＬＥＤは、駆動回路によって必要とされるスペースのため、望ましい大きさよりも小さくなる場合がある。したがって、望ましい光出力を提供するためにＯＬＥＤをより強く駆動する必要があり、それによって、ピクセルの寿命が短くなる。例えば、４００ｄｐｉでは、ピクセルのサイズは、約６０μｍ×約６０μｍになる。一部の構成では、これによって、フルカラーディスプレイではサブピクセルサイズが約６０μｍ×約２０μｍになる。これでは、従来のＯＬＥＤ製造技術にとって望ましい又は必要とされる全てのコンポーネントに対して十分なスペースを提供できない場合がある。したがって、少なくとも３００ｄｐｉ〜４００ｄｐｉ又はそれ以上の解像度を有するＡＭＯＬＥＤディスプレイを得るためには、比較的小さなスペースしか占めないサブピクセル回路を用いながら正確な駆動電流を供給し得るバックプレーン構成を提供すること、及び／又は比較的高精度でサブピクセルを製造するための技術を提供することが望ましい。
１つの実施形態では、サブピクセル回路に必要なスペースの低減は、ディスプレイのフレーム期間中等において、データ電圧を保持するためにスイッチングＴＦＴを用いることによって実現することができる。これによって、従来の蓄積キャパシタを省略することができ、延いては、サブピクセル回路に必要なスペースを低減することができる。構成の一例では、スイッチングＴＦＴが１／６０秒間データ電圧を保持する場合、２番目に高いグレースケール電圧に望ましくない影響を及ぼすのを防ぐために、スイッチングＴＦＴは約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有することが望ましい。それに対して、従来のＬＴＰＳ ＴＦＴは、典型的に、約１０−１２Ａ／μｍ以上のリーク電流が生じる。本発明の実施形態では、約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流が生じる酸化物トランジスタ又は他の種類及び構成のトランジスタを用いてよい。具体例として、結晶性の高いＩＧＺＯ ＴＦＴでは、室温で約１０−２４Ａ／μｍのリーク電流が生じ得る。
トランジスタの具体的なリーク電流は、３００ｄｐｉ〜４００ｄｐｉ未満等の比較的低い解像度を有する従来のディスプレイ用の従来のＡＭＯＬＥＤピクセル回路においては問題ではない。ＬＴＰＳ ＴＦＴ等の従来のトランジスタにより生じるリーク電流及び他の属性は、従来のＡＭＯＬＥＤサブピクセルについて予測される動作パラメータ内である。しかし、これら構成は、典型的に、ディスプレイのフレーム中ドライビングトランジスタにデータ電圧を蓄えるために蓄積キャパシタ又は他の機構を必要とする。データ電圧を蓄えるためのキャパシタを有しない従来のスイッチングトランジスタを使用すると、高解像度ＡＭＯＬＥＤディスプレイにおける従来のスイッチングトランジスタのリーク電流が比較的高いことから、ドライビングトランジスタの電流供給が不適当になる場合がある。したがって、本発明の実施形態では、上記の通り比較的低いリーク電流を有することが好ましい場合がある。
１つの実施形態では、更にディスプレイを均一にするために補償ドライバを備えていてもよい。かかる補償ドライバは、例えば、外部のドライバチップを用いることによって、サブピクセルのアクティブ領域及び／又はディスプレイ領域の外側に設けてよい。また、これにより、ドライバの利点を得ると同時にサブピクセル領域を比較的小さく保つことができる。
本発明の実施形態では、本明細書に開示する他の技術を用いて比較的高精度でサブピクセルのサイズを小さくすることもできる。例えば、サブピクセルは、既に開示したＯＶＪＰ技術を用いてパターン化してよい。ＯＶＪＰは、サブピクセルを４００ｐｐｉ以上の精度でパターン化することを可能にする。望ましい精度を実現する他の技術を用いてもよい。例えば、ＯＶＰＤ技術は、僅か２０μｍのフィーチャーを製造することができ、かかる技術は、参照により全文が本明細書に援用される．Ｊ．ＭｃＧｒａｗ，Ｄ．Ｌ．Ｐｅｔｅｒｓ，Ｓ Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，９８，０１３３０２（２０１１）に記載の通り僅か１．５μｍのフィーチャーを成膜するのに適している場合があることが見出されている。別の例として、サブピクセルの上又は下にカラーフィルタが配置されている白色サブピクセルを用いてもよい。カラーフィルタの構成は、僅か１μｍのフィーチャーサイズが可能であるフォトリソグラフィー等の技術を用いて製造することができる。また、サブピクセルは、本明細書に開示するフィーチャーサイズを実現するのに適しているインクジェット印刷等の高解像度溶液印刷技術を用いて製造することができる。
１つの実施形態では、複数のＴＦＴ及びキャパシタ等のピクセル回路全体にＯＬＥＤを配置する、及び／又は各サブピクセルにピクセル回路を配置するために共形平坦化層を用いてよい。共形平坦化層は、例えば、参照により全文が本明細書に援用される米国特許第７，０１２，３６３号明細書及び米国特許出願公開第２００５／０２６９９４３号に更に詳細に記載されている。
図４は、低リーク電流ＴＦＴを備え且つ蓄積キャパシタが省略されている本発明の実施形態に係る回路の一例を示す。フルカラーディスプレイにおけるピクセルのサブピクセル等のＯＬＥＤ４２０は、ドライビングトランジスタ４１０及び／又はスイッチングトランジスタ４５０に電気的に接続することができる。参考のために電力線４３０及び走査線４４０も示す。上記の通り、また図３の回路と比較して、図４の例の回路は、蓄積キャパシタを含んでいない。トランジスタ４１０、４５０は、酸化物トランジスタ等の比較的リーク電流の低いトランジスタであってよい。トランジスタ４１０、４５０は、各々約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有することが好ましい。１つの実施形態では、各トランジスタ４１０、４５０のリーク電流は、１０−１５Ａ／μｍ〜１０−２４Ａ／μｍ、１０−１５Ａ／μｍ〜１０−１９Ａ／μｍ、１０−１８Ａ／μｍ〜１０−２１Ａ／μｍ、又は１０−２０Ａ／μｍ〜１０−２４Ａ／μｍの範囲内になるように選択してよい。一般的に、リーク電流は低い方が好ましいが、一部の構成では、不所望のコスト増大又は収量の低下を避けるために、可能な最低リーク電流よりも高いリーク電流が好ましい場合もある。
より一般的には、本発明の実施形態は、少なくとも３００ｄｐｉ、４００ｄｐｉ、又はそれ以上の解像度を有するアクティブマトリクス有機発光ディスプレイを提供することができる。１つの実施形態では、デバイスは、少なくとも３００ｄｐｉ〜４００ｄｐｉの合計解像度を有するピクセルに配置された複数の有機発光デバイスを含んでいてよい。本明細書で使用するとき、ピクセル一式の「合計解像度」とは、当業者には容易に理解される通り、ピクセルが組み込まれるディスプレイ、スクリーン、又は類似のデバイスの解像度を指す。本明細書に開示する回路は、各ＯＬＥＤを制御するように製造され且つ各ＯＬＥＤを制御するようになっており、約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有し得る図４に示すトランジスタ４５０等の少なくとも１つのトランジスタを含み得る。回路は、図４に示すトランジスタ４１０、４５０等、僅か２つのトランジスタしか含んでいなくてよく、各トランジスタは、約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有してよい。
具体例として、トランジスタは、金属酸化物トランジスタ、即ち、金属酸化物を含むアクティブ層を有するトランジスタであってよい。また、回路は、補償ドライバを含んでいてもよく、補償ドライバと電気的に連通していてもよい。各発光サブピクセルに必要なサイズが増大するのを防ぐために、補償ドライバをデバイスのアクティブ領域の外側に設けてもよい。
上記の通り、本発明の実施形態は、基板に略平行に測定される最大寸法が約６０μｍ以下であるサブピクセルを提供することができる。例えば、図１〜２を参照すると、図示する配置におけるサブピクセルは、ページを横切る方向に測定したとき約６０μｍ以下であってよい、及び／又はページに対して垂直な方向に測定したとき約６０μｍ以下であってよい。
上記の通り、本発明の実施形態は、様々な層が縦に積み重なるように成膜又は他の方法で製造することによって製造することができる。例えば、１つの実施形態では、ＡＭＯＬＥＤは、約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有するトランジスタを得、前記トランジスタが有機発光デバイスを制御するように前記トランジスタと電気的に接触している有機発光デバイスを製造することによって製造することができる。有機発光デバイスは、ＯＶＪＰ又は類似のパターン化技術を用いて製造することができ、また、有色ＯＬＥＤ及び／又はカラーフィルタを備える白色ＯＬＥＤを含んでよい。
本発明の実施形態は、様々なデバイスを含んでいてもよく又は様々なデバイスに組み込まれていてもよい。例えば、本発明の実施形態は、フルカラーディスプレイ、コンシューマデバイスにおけるフレキシブルディスプレイ、携帯電話、パッド型コンピュータ、スマートフォン、ポータブルコンピュータ、モニター、テレビ、及びフレキシブルディスプレイを含むコンシューマデバイスを含み得る。
本明細書において記述されている種々の実施形態は、単なる一例としてのものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解される。例えば、本明細書において記述されている材料及び構造の多くは、本発明の趣旨から逸脱することなく、他の材料及び構造に置き換えることができる。したがって、特許請求されている通りの本発明は、当業者には明らかとなるように、本明細書において記述されている特定の例及び好ましい実施形態からの変形形態を含み得る。なぜ本発明が作用するのかについての種々の理論は限定を意図するものではないことが理解される。
１００ 有機発光デバイス
１１０ 基板
１１５ アノード
１２０ 正孔注入層
１２５ 正孔輸送層
１３０ 電子ブロッキング層
１３５ 放出層
１４０ 正孔ブロッキング層
１４５ 電子輸送層
１５０ 電子注入層
１５５ 保護層
１６０ カソード
１７０ 障壁層
１６２ 第一の導電層
１６４ 第二の導電層
２００ 反転させたＯＬＥＤ、デバイス
２１０ 基板
２１５ カソード
２２０ 放出層
２２５ 正孔輸送層
２３０ アノード
１１０ 基板
１１５ アノード
１２０ 正孔注入層
１２５ 正孔輸送層
１３０ 電子ブロッキング層
１３５ 放出層
１４０ 正孔ブロッキング層
１４５ 電子輸送層
１５０ 電子注入層
１５５ 保護層
１６０ カソード
１７０ 障壁層
１６２ 第一の導電層
１６４ 第二の導電層
２００ 反転させたＯＬＥＤ、デバイス
２１０ 基板
２１５ カソード
２２０ 放出層
２２５ 正孔輸送層
２３０ アノード
Claims (14)
- 少なくとも４００ｄｐｉの合計解像度を有する複数のピクセルを形成するように配置される複数の有機発光デバイスと、
前記複数の有機発光デバイスのうちの少なくとも１つを制御するようになっている回路とを含み、
前記回路が、２つのみのトランジスタとして、約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有する１つのドライビングトランジスタ、及び約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有する１つのスイッチングトランジスタと；電力線と、走査線と、データ線とを含み、
前記回路が、蓄積キャパシタを含まず、
前記ドライビングトランジスタは、前記走査線に接続されるゲート電極と、前記データ線に接続される第１電極と、前記スイッチングトランジスタに接続される第２電極とを有し、
前記スイッチングトランジスタは、前記ドライビングトランジスタに接続されるゲート電極と、前記電力線に接続される第１電極と、前記１つの有機発光デバイスの１つの電極に接続される第２電極とを有することを特徴とするデバイス。 - 少なくとも１つのトランジスタが、アクティブ層として金属酸化物を含む請求項１に記載のデバイス。
- 前記金属酸化物が、ＩＧＺＯ系酸化物である請求項２に記載のデバイス。
- 前記金属酸化物が、結晶性の高いＩＧＺＯ系酸化物である請求項２に記載のデバイス。
- 有機発光デバイスのアクティブ領域の外側に配置されている補償ドライバを更に含む請求項１から４のいずれかに記載のデバイス。
- 回路によって制御されている複数の有機発光デバイスのうちの少なくとも１つが、サブピクセルを含み、前記サブピクセルが、約６０μｍ以下の最大寸法を有する請求項１から５のいずれかに記載のデバイス。
- 前記サブピクセルが、横方向に６０μｍ以下の最大寸法、及び、縦方向に６０μｍ以下の最大寸法を有する請求項６に記載のデバイス。
- デバイスが、フルカラーディスプレイ、コンシューマデバイスにおけるフレキシブルディスプレイ、携帯電話、パッド型コンピュータ、スマートフォン、ポータブルコンピュータ、モニタ、テレビ、及びフレキシブルディスプレイを含むコンシューマデバイスからなる群から選択される種類のデバイスを含む請求項１から７のいずれかに記載のデバイス。
- 少なくとも１つのトランジスタが、約１０−１５Ａ／μｍ〜約１０−２４Ａ／μｍのリーク電流を有する請求項１から８のいずれかに記載のデバイス。
- 少なくとも１つのトランジスタが、約１０ −２０ Ａ／μｍ〜約１０ −２４ Ａ／μｍのリーク電流を有する請求項９に記載のデバイス。
- 少なくとも４００ｄｐｉの解像度を有するアクティブマトリクス有機発光ディスプレイであって、
複数のピクセルを含み、
各ピクセルが、独立して、２つのみのトランジスタとして、約１０ −１５ Ａ／μｍ以下のリーク電流を有する１つのドライビングトランジスタ、及び約１０ −１５ Ａ／μｍ以下のリーク電流を有する１つのスイッチングトランジスタと；電力線と、走査線と、データ線とを含む制御回路によってアドレス可能であり、
前記ドライビングトランジスタは、前記走査線に接続されるゲート電極と、前記データ線に接続される第１電極と、前記スイッチングトランジスタに接続される第２電極とを有し、
前記スイッチングトランジスタは、前記ドライビングトランジスタに接続されるゲート電極と、前記電力線に接続される第１電極と、前記１つの有機発光デバイスの１つの電極に接続される第２電極とを有し、
前記回路が、蓄積キャパシタを含まないことを特徴とするディスプレイ。 - 少なくとも４００ｄｐｉの解像度を有するアクティブマトリクス有機発光デバイスを製造する方法であって、
約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有するトランジスタを得る工程と、
前記トランジスタと電気的に接触している有機発光デバイスを製造する工程とを含み、
前記トランジスタが、２つのみのトランジスタとして、１つのドライビングトランジスタ、及び１つのスイッチングトランジスタのみを含み、
前記有機発光デバイスの回路が、蓄積キャパシタを含まず、
前記ドライビングトランジスタは、走査線に接続されるゲート電極と、データ線に接続される第１電極と、前記スイッチングトランジスタに接続される第２電極とを有し、
前記スイッチングトランジスタは、前記ドライビングトランジスタに接続されるゲート電極と、電力線に接続される第１電極と、前記有機発光デバイスの１つの電極に接続される第２電極とを有し、
前記トランジスタが、前記有機発光デバイスを制御することを特徴とする方法。 - 少なくとも４００ｄｐｉの解像度を有するアクティブマトリクス有機発光ディスプレイであって、
複数のピクセルを更に含み、各ピクセルが、独立して、約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有する少なくとも１つのトランジスタを含む制御回路によってアドレス可能であり、
前記回路が、蓄積キャパシタを含まず、
前記各ピクセルが、複数のサブピクセルを含み、前記サブピクセルが、約６０μｍ以下の最大寸法を有し、
前記回路が、２つのみのトランジスタを含み、
少なくとも１つのトランジスタが、アクティブ層としてＩＧＺＯを含むことを特徴とするアクティブマトリクス有機発光ディスプレイ。 - 少なくとも４００ｄｐｉの解像度を有するアクティブマトリクス有機発光デバイスを製造する方法であって、
約１０−１５Ａ／μｍ以下のリーク電流を有する少なくとも１つのトランジスタを得る工程と、
前記少なくとも１つのトランジスタと電気的に接触している有機発光デバイスを製造する工程とを含み、
蓄積キャパシタを含まないで、前記少なくとも１つのトランジスタが、少なくとも１つの有機発光デバイスを制御し、
前記有機発光デバイスが、複数のサブピクセルを含み、前記サブピクセルが、約６０μｍ以下の最大寸法を有し、
前記回路が、２つのみのトランジスタを含み、
少なくとも１つのトランジスタが、アクティブ層としてＩＧＺＯを含むことを特徴とするアクティブマトリクス有機発光デバイスを製造する方法。
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