(57)【要約】  ディスプレイ用のピクセル配列が提供される。ピクセル配列は、複数のサブピクセルを含む。少なくとも１つのサブピクセルは、ペロブスカイト発光ダイオードを含む。一実施形態では、第１のサブピクセルは、第１の光色を発するように構成されており、ペロブスカイト発光ダイオードを含む。第２のサブピクセルは、第１の色とは異なる第２の光色を発するように構成されており、第３のサブピクセルは、第１および第２の色とは異なる第３の光色を発するように構成されている。第２のサブピクセルは、ペロブスカイト発光ダイオード、有機発光ダイオード、または量子ドット発光ダイオードを含む。第３のサブピクセルは、ペロブスカイト発光ダイオード、有機発光ダイオード、または量子ドット発光ダイオードを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ用のピクセル配列であって、
前記配列が複数のピクセルを含み、
各ピクセルが
第１の光色を発するように構成されている第１のサブピクセルであって、前記第１のサブピクセルが、ペロブスカイト発光ダイオードを含む、第１のサブピクセルと、
前記第１の光色とは異なる第２の光色を発するように構成されている第２のサブピクセルと、
前記第１および第２の光色とは異なる第３の光色を発するように構成されている第３のサブピクセルと、を含み、
前記第２のサブピクセルが、ペロブスカイト発光ダイオード（ＰｅＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、または量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）を含み、
前記第３のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤまたはＱＬＥＤを含む、ピクセル配列。
【請求項２】
前記第２のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤを含み、前記第３のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤを含む、請求項１に記載のピクセル配列。
【請求項３】
前記第２のサブピクセルおよび前記第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つは、ＯＬＥＤまたはＱＬＥＤを含む、請求項１に記載のピクセル配列。
【請求項４】
前記第２のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤを含み、前記第３のサブピクセルが、ＯＬＥＤまたはＱＬＥＤを含む、請求項１に記載のピクセル配列。
【請求項５】
前記第２のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤまたはＯＬＥＤを含み、
前記第３のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤまたはＯＬＥＤを含み、
前記第２のサブピクセルおよび前記第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つが、ＯＬＥＤを含む、請求項３に記載のピクセル配列。
【請求項６】
前記第２のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤを含み、前記第３のサブピクセルが、ＯＬＥＤを含む、請求項５に記載のピクセル配列。
【請求項７】
前記第２のサブピクセルが、ＯＬＥＤを含み、前記第３のサブピクセルが、ＯＬＥＤを含む、請求項５に記載のピクセル配列。
【請求項８】
前記第２のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤまたはＱＬＥＤを含み、
前記第３のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤまたはＱＬＥＤを含み、
前記第２のサブピクセルおよび前記第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つが、ＱＬＥＤを含む、請求項３に記載のピクセル配列。
【請求項９】
前記第２のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤを含み、前記第３のサブピクセルが、ＱＬＥＤを含む、請求項８に記載のピクセル配列。
【請求項１０】
前記第２のサブピクセルが、ＱＬＥＤを含み、前記第３のサブピクセルが、ＱＬＥＤを含む、請求項８に記載のピクセル配列。
【請求項１１】
前記第２のサブピクセルが、ＯＬＥＤを含み、前記第３のサブピクセルが、ＱＬＥＤを含む、請求項３に記載のピクセル配列。
【請求項１２】
前記第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、赤色光を発し、
前記第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、緑色光を発し、
前記第１、第２、および第３のピクセルのうちの１つが、青色光を発する、先行する請求項のいずれか一項に記載のピクセル配列。
【請求項１３】
前記第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｘ座標が０．６８０以上の赤色光を発し、
前記第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．６９０以上の緑色光を発し、
前記第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．０６０以下の青色光を発する、請求項１２に記載のピクセル配列。
【請求項１４】
前記第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｘ座標が０．７０８以上の赤色光を発し、
前記第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．７９７以上の緑色光を発し、
前記第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．０４６以下の青色光を発する、請求項１２に記載のピクセル配置。
【請求項１５】
前記第１、第２、および第３のサブピクセルの各々が、同じ表面積を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載のピクセル配列。
【請求項１６】
前記第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つが、前記第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの別のものとは異なる表面積を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のピクセル配列。
【請求項１７】
前記ピクセル配列が、前記第１、第２、および第３の光色とは異なる第４の光色を発するように構成されている第４のサブピクセルをさらに含み、前記第４のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤを含む、先行する請求項のいずれか一項に記載のピクセル配列。
【請求項１８】
前記ＰｅＬＥＤのうちの１つ以上が、有機金属ハロゲン化物発光ペロブスカイト材料を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載のピクセル配列。
【請求項１９】
前記ＰｅＬＥＤのうちの１つ以上が、無機金属ハロゲン化物発光ペロブスカイト材料を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載のピクセル配列。
【請求項２０】
先行する請求項のいずれか一項に記載のピクセル配列を含む、ディスプレイ。
【請求項２１】
前記サブピクセルの各々が、マイクロキャビティ構造を含む、請求項２０に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
サブピクセルのうちの少なくとも１つが、マイクロキャビティ構造を含む、請求項２０に記載のディスプレイ。
【請求項２３】
前記サブピクセルの各々が、色変更層を含む、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２４】
前記サブピクセルのうちの少なくとも１つが、色変更層を含む、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２５】
前記ディスプレイが、可撓性構造である、請求項２０〜２４のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２６】
前記ディスプレイが、消費者製品の一部である、請求項２０〜２５のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２７】
前記ディスプレイが、ＤＣＩ−Ｐ３色域をレンダリングすることができる、請求項２０〜２６のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２８】
前記ディスプレイが、Ｒｅｃ．２０２０色域をレンダリングすることができる、請求項２０〜２６のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイなどのデバイス、およびそれを含む他のデバイスでの応用ための、１つ以上のペロブスカイト発光ダイオードを含むピクセル配列に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペロブスカイト材料は、光電子デバイスでの応用にとってますます魅力的になってきている。このようなデバイスの作製に使用されるペロブスカイト材料の多くは、地球に豊富で比較的安価であるため、ペロブスカイト光電子デバイスは、代替の有機および無機デバイスよりもコスト面で有利になる可能性がある。追加的に、可視、紫外、および赤外にわたって容易に調整可能な光学バンドギャップなどの固有の特性またはペロブスカイト材料は、ペロブスカイト発光ダイオード（ＰｅＬＥＤ）、ペロブスカイト太陽電池および光検出器、ペロブスカイトレーザ、ペロブスカイトトランジスタ、ペロブスカイト可視光通信（ＶＬＣ）デバイスなどの光電子工学の応用によく適している。ペロブスカイト発光材料を含むＰｅＬＥＤは、それぞれ有機発光材料および量子ドット発光材料を含む従来の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）および量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）よりも性能上の利点を有し得る。例えば、より広い色域、優れた電荷輸送特性、および低い非放射率での表示を可能にする、比類のない高色純度を含む、強力なエレクトロルミネセント特性である。
【０００３】
ＰｅＬＥＤは、電圧が印加されると発光する薄いペロブスカイトフィルムを使用する。ＰｅＬＥＤは、ディスプレイ、照明、および看板などの応用において使用するために、ますます魅力的なテクノロジーになりつつある。概要として、いくつかのＰｅＬＥＤ材料および構成が、Ａｄｊｏｋａｔｓｅらに記載されており、その全体が参照により本明細書に含まれている。
【０００４】
ペロブスカイト発光材料の潜在的な応用の１つは、ディスプレイである。フルカラーディスプレイの業界標準では、「飽和」色と呼ばれる特定の色を発するようにサブピクセルを設計する必要がある。これらの標準は、飽和した赤、緑、および青のサブピクセルを要求しており、色は当該技術分野でよく知られている、ＣＩＥ座標を使用して測定することができる。赤色光を発するペロブスカイト材料の一例は、メチルアンモニウム鉛ヨウ化物（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３）である。緑色光を発するペロブスカイト材料の一例は、ホルムアミジニウム臭化鉛（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＢｒ３）である。青色光を発するペロブスカイト材料の一例は、塩化メチルアンモニウム鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌ３）である。ディスプレイにおいて、ＰｅＬＥＤがＯＬＥＤおよび／またはＱＬＥＤの代わりに、またはそれらと組み合わせて使用される場合、拡大した色域などの性能上の利点が達成され得る。
【０００５】
本明細書で使用される場合、「ペロブスカイト」という用語は、光電子デバイスで使用され得るいずれかのペロブスカイト材料を含む。ＡおよびＢがカチオンであり、ＸがアニオンであるＡＢＸ３の三次元（３Ｄ）構造を採用し得る材料は、ペロブスカイト材料と見なすことがでる。図３は、ＡＢＸ３の３Ｄ構造を有するペロブスカイト材料の例を示している。ＡカチオンはＢカチオンよりも大きい場合がある。Ｂカチオンは、周囲のＸアニオンと６倍に配位していてもよい。Ａアニオンは、周囲のＸアニオンと１２倍に配位していてもよい。
【０００６】
ペロブスカイト材料には多くのクラスがある。光電子デバイスに特に有望であるペロブスカイト材料の１つのクラスは、金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料のクラスである。金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料の場合、Ａ成分は、メチルアンモニウム（ＣＨ３ＮＨ３＋）またはホルムアミジニウム（ＣＨ（ＮＨ２）２＋）などの一価有機カチオン、セシウム（Ｃｓ＋）などの無機原子カチオン、またはそれらの組み合わせであってもよく、Ｂ成分は、鉛（Ｐｂ＋）、スズ（Ｓｎ＋）、銅（Ｃｕ＋）、ユーロピウム（Ｅｕ＋）などの二価金属カチオン、またはそれらの組み合わせであってもよく、Ｘ成分は、Ｉ−、Ｂｒ−、Ｃｌ−などのハロゲン化物アニオン、またはそれらの組み合わせであってもよい。Ａ成分が有機カチオンである場合、ペロブスカイト材料は、有機金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料として定義され得る。ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３およびＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＩ３は、３Ｄ構造を有する有機金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料の非限定的な例である。Ａ成分が無機カチオンである場合、ペロブスカイト材料は、無機金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料として定義され得る。ＣｓＰｂＩ３、ＣｓＰｂＣｌ３、およびＣｓＰｂＢｒ３は、無機金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料の非限定的な例である。
【０００７】
本明細書で使用されるように、「ペロブスカイト」という用語は、Ｌ２（ＡＢＸ３）ｎ−１ＢＸ４（Ｌ２Ａｎ−１ＢｎＸ３ｎ＋１と書くこともできる）の層状構造を採用し得るいずれかの材料をさらに含み、ここで、Ｌ、Ａ、およびＢは陽イオン、Ｘは陰イオン、ｎは陽イオンＬの２つの層の間に配置されたＢＸ４単層の数である。図４は、ｎの異なる値を有するＬ２（ＡＢＸ３）ｎ−１ＢＸ４の層構造を有するペロブスカイト材料の例を示す。金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料の場合、Ａ成分は、メチルアンモニウム（ＣＨ３ＮＨ３＋）またはホルムアミジニウム（ＣＨ（ＮＨ２）２＋）などの一価有機カチオン、セシウム（Ｃｓ＋）などの原子カチオン、またはそれらの組み合わせであってもよく、Ｌ成分は、２−フェニルエチルアンモニウム（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３＋）、または１−ナフチルメチルアンモニウム（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３＋）などの有機カチオンであってもよく、Ｂ成分は、鉛（Ｐｂ＋）、スズ（Ｓｎ＋）、銅（Ｃｕ＋）、ユーロピウム（Ｅｕ＋）などの二価金属カチオン、またはそれらの組み合わせであってもよく、Ｘ成分は、Ｉ−、Ｂｒ−、Ｃｌ−、などのハロゲン化物アニオンまたはそれらの組み合わせであってもよい。（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＢｒ３）ｎ−１ＰｂＢｒ４および（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ２Ｂｒ）ｎ−１ＰｂＩ３Ｂｒは、層状構造を有する金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料の非限定的な例である。
【０００８】
層数ｎが大きい場合、例えば、ｎが約１０より大きい場合、Ｌ２（ＡＢＸ３）ｎ−１ＢＸ４の層構造を持つペロブスカイト材料は、ＡＢＸ３の３Ｄ構造を持つペロブスカイト材料とほぼ同等の構造を採用する。本明細書で使用されるように、かつ当業者によって一般的に理解されるように、多数の層を有するペロブスカイト材料は、そのようなペロブスカイト材料がｎ＝∞から縮小された次元性を有することが認識されているにもかかわらず、３Ｄペロブスカイト材料と呼ばれることがある。層数ｎ＝１の場合、Ｌ２（ＡＢＸ３）ｎ−１ＢＸ４の層構造を持つペロブスカイト材料は、Ｌ２ＢＸ４二次元（２Ｄ）構造を採用する。単層のペロブスカイト材料は、２Ｄペロブスカイト材料と呼ばれることがある。ｎが小さい場合、例えば約２〜１０の範囲にあるｎの場合、Ｌ２（ＡＢＸ３）ｎ−１ＢＸ４の層状構造を持つペロブスカイト材料は、準二次元（Ｑｕａｓｉ−２Ｄ）構造を採用する。層の数が少ないペロブスカイト材料は、準２Ｄペロブスカイト材料と呼ばれることがある。量子閉じ込め効果により、ｎが最も高い層状ペロブスカイト材料構造では、エネルギーバンドギャップが最も小さくなる。
【０００９】
ペロブスカイト材料は、いずれかの数の層を有していてもよい。ペロブスカイトは、２Ｄペロブスカイト材料、準２Ｄペロブスカイト材料、３Ｄペロブスカイト材料、またはそれらの組み合わせを含み得る。例えば、ペロブスカイトは、異なる数の層を有する層状ペロブスカイト材料のアンサンブルを含み得る。例えば、ペロブスカイトは、異なる数の層を有する準２Ｄペロブスカイト材料のアンサンブルを含み得る。
【００１０】
本明細書で使用される場合、「ペロブスカイト」という用語は、ペロブスカイト材料のフィルムをさらに含む。ペロブスカイト材料のフィルムは、結晶性、多結晶性、またはそれらの組み合わせであり得、いずれかの数の層およびいずれかの範囲の粒径または結晶サイズを有する。
【００１１】
本明細書で使用されるように、「ペロブスカイト」という用語は、ＡＢＸ３の３Ｄペロブスカイト構造、またはＬ２（ＡＢＸ３）ｎ−１ＢＸ４のより一般的な層状ペロブスカイト構造と同等または類似の構造を有するペロブスカイト材料のナノ結晶をさらに含む。ペロブスカイト材料のナノ結晶は、ペロブスカイトナノ粒子、ペロブスカイトナノワイヤ、ペロブスカイトナノプレートレット、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。ペロブスカイト材料のナノ結晶は、いずれかの形状またはサイズであってもよく、いずれかの数の層、およびいずれかの範囲の粒径または結晶サイズを有する。図５は、Ｌ２（ＡＢＸ３）ｎ−１ＢＸ４に類似した層状構造を有するペロブスカイト材料のナノ結晶の例を示し、ここで、ｎ＝５であり、Ｌカチオンがペロブスカイトナノ結晶の表面に配置されている。ペロブスカイト材料のナノ結晶では、Ｌ２（ＡＢＸ３）ｎ−１ＢＸ４の正式な層状構造を持つペロブスカイト材料とは、Ｌカチオンの分布が異なる場合があるため、「似ている」という用語を使用している。例えば、ペロブスカイト材料のナノ結晶では、ナノ結晶の側面に沿って配置されたＬカチオンの割合が高くなる可能性がある。
【００１２】
ペロブスカイト材料のいくつかのタイプは、光学的または電気的な励起に応答して発光するように刺激されてもよい。つまり、ペロブスカイト発光材料は、フォトルミネセントまたはエレクトロルミネセントであり得る。本明細書で使用されるように、「ペロブスカイト発光材料」という用語は、電気的励起によって発光するエレクトロルミネセントペロブスカイト発光材料のみを指す。本文中で「ペロブスカイト発光材料」が言及されている場合は常に、エレクトロルミネセントペロブスカイト発光材料が参照されていることを理解されたい。この用語体系は、他のソースで使用されているものとわずかに異なる場合がある。
【００１３】
一般に、ＰｅＬＥＤデバイスはフォトルミネセントまたはエレクトロルミネセントであってよい。本明細書で使用されるように、「ＰｅＬＥＤ」という用語は、エレクトロルミネセントペロブスカイト発光材料を含むエレクトロルミネセントＰｅＬＥＤデバイスのみを指す。この用語体系は、他のソースで使用されているものとわずかに異なる場合がある。
【００１４】
本明細書で使用されるように、「有機」という用語は、ポリマー材料、ならびにＯＬＥＤなどのオプトエレクトロニクスデバイスを製作するために使用され得る小分子有機材料を含む。本明細書で使用されるように、小分子という用語は、ポリマーではないいずれかの有機材料を指し、小分子は実際には非常に大きい場合がある。小分子には、状況によっては繰り返し単位を含んでいてもよい。例えば、置換基として長鎖アルキル基を使用しても、小分子クラスから分子が削除されることはない。小分子はまた、例えば、ポリマー主鎖上のペンダント基として、または主鎖の一部として、ポリマーに組み込まれ得る。小分子は、コア部分上に構築された一連の化学シェルからなるデンドリマーのコア部分としても機能することができる。デンドリマーのコア部分は小分子であり得る。デンドリマーは小分子であり得、ＯＬＥＤの分野で現在使用されているすべてのデンドリマーは小分子であると考えられている。
【００１５】
本明細書で使用されるように、「有機発光材料」という用語は、蛍光およびリン光有機発光材料、ならびに三重項−三重項消滅（ＴＴＡ）または熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）などのメカニズムを介して発光する有機材料を含む。赤色光を発する有機発光材料の一例は、ビス（２−（３，５−ジメチルフェニル）キノリン−Ｃ２、Ｎ’）（アセチルアセトナト）イリジウム（ＩＩＩ）Ｉｒ（ｄｍｐｑ）２（ａｃａｃ）である。緑色光を発する有機発光材料の一例は、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）である。青色光を発する有機発光材料の一例は、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｃ２，Ｎ］（ピコリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（ＦＩＲｐｉｃ）である。
【００１６】
本明細書で使用されるように、「量子ドット」という用語は、本明細書で別個に定義される「ペロブスカイト」材料を除いて、量子ドット材料、量子ロッド材料、および他の発光ナノ結晶材料を含む。量子ドットは、一般に、バルク半導体と離散分子との中間の特性を呈する半導体ナノ粒子と見なすことができる。量子ドットは、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）などのＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、およびテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）などのＩＩ−ＶＩ族半導体材料、またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。一般に、量子閉じ込め効果の結果として、量子ドットの光電子特性は、量子ドットのサイズまたは形状の関数として変化することがある。
【００１７】
量子ドットのいくつかのタイプは、光学的または電気的な励起に応答して発光するように刺激されてもよい。つまり、量子ドット発光材料は、フォトルミネセントまたはエレクトロルミネセントであり得る。本明細書で使用されるように、「量子ドット発光材料」という用語は、電気的励起によって発光するエレクトロルミネセント量子ドット発光材料のみを指す。本文中で「量子ドット発光材料」が言及されている場合は常に、エレクトロルミネセント量子ドット発光材料が参照されていることを理解されたい。この用語体系は、他のソースで使用されているものとわずかに異なる場合がある。
【００１８】
本明細書で使用されるように、「量子ドット」という用語は、「ペロブスカイト」材料を含まない。ペロブスカイトナノ結晶、２Ｄペロブスカイト材料、および準２Ｄペロブスカイト材料など、ペロブスカイト材料のいくつかのタイプは、バルク半導体と離散分子との中間の特性を呈する半導体材料であり、量子ドットと同様に、量子閉じ込めが光電子特性に影響を与える可能性がある。しかしながら、本明細書で使用されるように、そのような材料は、「量子ドット」材料ではなく、「ペロブスカイト」材料と呼ばれる。この用語体系の第１の理由は、本明細書で定義されるように、ペロブスカイト材料および量子ドット材料が、一般に、異なる結晶構造を含むことである。この用語体系の第２の理由は、本明細書で定義されるように、ペロブスカイト材料および量子ドット材料が、一般に、その構造内に異なる材料タイプを含むことである。この用語体系の第３の理由は、ペロブスカイト材料からの発光は一般にペロブスカイト材料の構造サイズに依存しないのに対し、量子ドット材料からの発光が一般に量子ドット材料の構造サイズ（例えば、コアおよびシェル）に依存することである。この用語体系は、他のソースで使用されているものとわずかに異なる場合がある。
【００１９】
一般に、量子ドット発光材料はコアを含む。任意で、コアは、１つ以上のシェルによって囲まれていてもよい。任意で、コアおよび１つ以上のシェルは、不動態化構造によって囲まれていてもよい。任意で、不動態化構造は、１つ以上のシェルに結合した配位子を含んでいてもよい。コアとシェル（複数可）のサイズは、量子ドット発光材料の光電子特性に影響を与える可能性がある。一般に、コアとシェル（複数可）のサイズが小さくなると、量子閉じ込め効果がより強くなり、エレクトロルミネセント発光がより短い波長で刺激される可能性がある。ディスプレイ応用の場合、コアおよびシェル（複数可）の構造の直径は、通常、１〜１０ｎｍの範囲内である。青色光を発する量子ドットは、通常、最小であり、コアシェル（複数可）の直径はおよそ１〜２．５ｎｍの範囲内である。緑色光を発する量子ドットは、通常、わずかに大きく、コアシェル（複数可）の直径は約２．５〜４ｎｍの範囲内である。赤色光を発する量子ドットは、通常、より大きく、コアシェル（複数可）の直径は約５〜７ｎｍの範囲内である。これらの範囲は、例として、また理解を助けるために提供されており、限定することを意図するものではないことを理解されたい。
【００２０】
量子ドット発光材料の例には、ＣｄＳｅのコアを含む材料が含まれる。ＣｄＳｅは１．７３ｅＶのバルクバンドギャップを有しており、７１６ｎｍでの発光に対応している。しかしながら、ＣｄＳｅの発光スペクトルは、ＣｄＳｅ量子ドットのサイズを調整することにより、可視スペクトル全体で調整することができる。ＣｄＳｅコアを含む量子ドット発光材料は、ＣｄＳ、ＺｎＳ、またはそれらの組み合わせを含む１つ以上のシェルをさらに含み得る。ＣｄＳｅを含む量子ドット発光材料は、シェル（複数可）に結合した配位子を含む不動態化構造をさらに含んでいてもよい。ＣｄＳｅ／ＣｄＳまたはＣｄＳｅ／ＺｎＳコアシェル構造を含む量子ドット発光材料は、ディスプレイでの応用のために赤、緑、または青色の光を発するように調整することができる。
【００２１】
量子ドット発光材料の例には、ＩｎＰのコアを含む材料がさらに含まれる。ＩｎＰは１．３５ｅＶのバルクバンドギャップを有しており、９１８ｎｍでの発光に対応している。しかしながら、ＩｎＰの発光スペクトルは、ＩｎＰ量子ドットのサイズを調整することにより、可視スペクトル全体で調整することができる。ＩｎＰコアを含む量子ドット発光材料は、ＣｄＳ、ＺｎＳ、またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上のシェルをさらに含み得る。ＩｎＰを含む量子ドット発光材料は、シェル（複数可）に結合した配位子を含み得る不動態化構造をさらに含み得る。ＩｎＰ／ＣｄＳまたはＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル構造を含む量子ドット発光材料は、ディスプレイでの応用のために赤色、緑色、または青色の光を発するように調整することができる。
【００２２】
一般に、ＱＬＥＤデバイスはフォトルミネセントまたはエレクトロルミネセントであってよい。本明細書で使用されるように、「ＱＬＥＤ」という用語は、エレクトロルミネセント量子ドット発光材料を含むエレクトロルミネセントＱＬＥＤデバイスのみを指す。この用語体系は、他のソースで使用されているものとわずかに異なる場合がある。
【００２３】
本明細書で使用されるように「上」は、基板から最も遠いことを意味し、「下」は、基板に最も近いことを意味する。第１の層が第２の層の「上に配置されている」と記載されている場合、第１の層は基板からさらに離れて配置されている。第１層が第２層と「接触」していることが指定されていない限り、第１層と第２層との間に他の層が存在する場合がある。
【００２４】
本明細書で使用されるように、「溶解処理可能」とは、溶液または懸濁液の形態のいずれかで、液体媒体中に溶解し、分散し、または輸送し、および／またはそこから堆積させることができることを意味する。
【００２５】
本明細書で使用されるように、かつ当業者によって一般的に理解されるように、第１の「最高被占軌道」（ＨＯＭＯ）または「最低空軌道」（ＬＵＭＯ）エネルギー準位は、第１のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近い場合、第２のＨＯＭＯまたはＬＵＭＯエネルギー準位よりも「大きい」または「高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）と電子親和力（ＥＡ）は、真空準位に対する負のエネルギーとして測定されるため、ＨＯＭＯエネルギー準位が高いほど、負のエネルギーが少ないＩＰに対応する。同様に、ＬＵＭＯエネルギー準位が高いほど、負のエネルギーが小さいＥＡに対応する。従来のエネルギー準位図では、真空準位が最上位にあるため、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くなっている。「より高い」ＨＯＭＯまたはＬＵＭＯエネルギー準位は、「より低い」ＨＯＭＯまたはＬＵＭＯエネルギー準位よりも、このような図の上部近くに表示される。
【００２６】
本明細書で使用されるように、かつ当業者によって一般的に理解されるように、第１の作業関数は、第１の作業関数がより高い絶対値を有する場合には、第２の作業関数よりも「大きい」または「より大きい」。仕事関数は一般的に真空準位に対して負の数として測定されるため、これは「より高い」仕事関数がより負であることを意味する。従来のエネルギー準位図では、真空準位が上にあり、「より高い」仕事関数が、真空準位から下方向に離れているように図示されている。したがって、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣習に従っている。
【００２７】
本明細書で使用されるように、「可撓性構造」は、屈曲している間に動作可能な構造を意味する。柔軟性と剛性との間のバランスの１つの有用な尺度は、曲げ剛性である。これは、剛構造を単位曲率に曲げるのに必要な偶力として定義される。均一な基板の場合、曲げ剛性は、Ｄ＝Ｅｔ３／（１２（１−μ２））として数学的に記述することができ、Ｄは（ＮＭにおける）曲げ剛性であり、Ｅは、（ＮＭ−２における）ヤング率であり、μはポアソン比、ｔは構造の厚さ（ｍ単位）である。構造の柔軟性が高いほど、曲げ剛性は低くなる。ヤング率、ポアソン比、および構造の厚さが分かれば、いずれかの構造の曲げ剛性を理論的に計算することができる。しかしながら、実際には、特に薄いフィルムを扱う場合、曲げ剛性は、処理の詳細、追加の層の積層、フィルム全体の不均一性などによって影響を受ける可能性がある。好ましいアプローチは、構造の曲げ剛性を測定することである。これは、米国特許第ＵＳ８７７３０１３Ｂ２号に記載されているような重いエラスチカの原理を使用して行うことができ、参照によりその全体が本明細書に含まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本明細書で使用されるように、「光学的に結合された」という用語は、１つ以上の要素の間に光が付与され得るように配置されたデバイスまたは構造の１つ以上の要素を指す。１つ以上の要素は、接触しているか、または１つ以上の要素間に光を付与することを可能にする間隙またはいずれかの接続、結合、リンクなどによって分離されていてもよい。例えば、ディスプレイのピクセル配列内の１つ以上のサブピクセルは、透明または半透明の基板を介して１つ以上の色変更層に光学的に結合され得る。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
ディスプレイでの応用のためのピクセル配列が提供される。ピクセル配列は、複数のピクセルを含み、各ピクセルは、第１の光色を発するように構成されている第１のサブピクセルであって、第１のサブピクセルがＰｅＬＥＤを含む、第１のサブピクセルと、第１の光色とは異なる第２の光色を発するように構成されている第２のサブピクセルと、第１および第２の光色とは異なる第３の光色を発するように構成されている第３のサブピクセルと、を含み、第２のサブピクセルは、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤまたはＱＬＥＤを含み、第３のサブピクセルは、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤまたはＱＬＥＤを含む。
【００３０】
一実施形態では、第２のサブピクセルはＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセルはＰｅＬＥＤを含む。一実施形態では、第２のサブピクセルおよび第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つは、ＯＬＥＤまたはＱＬＥＤを含む。一実施形態では、第２のサブピクセルはＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセルはＯＬＥＤまたはＱＬＥＤを含む。一実施形態では、第２のサブピクセルは、ＰｅＬＥＤまたはＯＬＥＤを含み、第３のサブピクセルは、ＰｅＬＥＤまたはＯＬＥＤを含み、第２のサブピクセルおよび第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つは、ＯＬＥＤを含む。一実施形態では、第２のサブピクセルはＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセルはＯＬＥＤを含む。一実施形態では、第２のサブピクセルはＯＬＥＤを含み、第３のサブピクセルはＯＬＥＤを含む。一実施形態では、第２のサブピクセルは、ＰｅＬＥＤまたはＱＬＥＤを含み、第３のサブピクセルは、ＰｅＬＥＤまたはＱＬＥＤを含み、第２のサブピクセルおよび第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つは、ＱＬＥＤを含む。一実施形態では、第２のサブピクセルはＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセルはＱＬＥＤを含む。一実施形態では、第２のサブピクセルはＱＬＥＤを含み、第３のサブピクセルはＱＬＥＤを含む。一実施形態では、第２のサブピクセルはＯＬＥＤを含み、第３のサブピクセルはＱＬＥＤを含む。
【００３１】
一実施形態では、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、第１、第２および第３のピクセルのうちの１つが青色光を発する。一実施形態では、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｘ座標が０．６８０以上の赤色光を発し、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が、０．６９０以上の緑色光を発し、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が、０．０６０以下の青色光を発する。一実施形態では、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｘ座標が０．７０８以上の赤色光を発し、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．７９７以上の緑色光を発し、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．０４６以下の青色光を発する。
【００３２】
ピクセル配列の第１、第２および第３のサブピクセルは、同じ表面積を有し得るか、または第１、第２および第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つは、第１、第２および第３のサブピクセルの別のものとは異なる表面積を有する。
【００３３】
一実施例では、ピクセル配列が、第１、第２および第３の光色とは異なる第４の光色を発するように構成されている第４のサブピクセルをさらに含んでもよく、第４のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤを含む。
【００３４】
一実施形態では、ピクセル配列内の１つ以上のＰｅＬＥＤは、有機金属ハロゲン化物発光ペロブスカイト材料を含み得る。一実施形態では、ピクセル配列内の１つ以上のＰｅＬＥＤは、無機金属ハロゲン化物発光ペロブスカイト材料を含み得る。
【００３５】
一実施形態では、ピクセル配列は、ディスプレイに含まれ得る。一実施形態では、ディスプレイのサブピクセルの各々は、マイクロキャビティ構造を含む。一実施形態では、ディスプレイのサブピクセルのうちの少なくとも１つが、マイクロキャビティ構造を含む。一実施形態では、ディスプレイのサブピクセルの各々は、色変更層を含む。一実施形態では、ディスプレイのサブピクセルのうちの少なくとも１つは、色変更層を含む。一実施形態では、ディスプレイは可撓性構造である。一実施形態では、ディスプレイは消費者製品の一部である。一実施形態では、ディスプレイは、ＤＣＩ−Ｐ３色域をレンダリングすることができる。一実施形態では、ディスプレイは、Ｒｅｃ．２０２０色域をレンダリングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
上記の要約、ならびに例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と併せて読むとよりよく理解される。本開示を説明する目的で、本開示の例示的な構成が図面に示されている。しかしながら、本開示は、本明細書に開示される特定の方法および手段に限定されない。さらに、当業者は、図面が原寸に比例していないことを理解するであろう。
【００３７】
添付の図面において、下線番号は、下線番号が配置されている項目または下線番号が隣接している項目を表すために使用されている。下線のない番号は、下線のない番号をアイテムに結び付ける線によって識別されるアイテムに関する。番号に下線がなく、関連する矢印が付いている場合、下線なしの番号は、矢印が指している一般的な項目を識別するために使用される。ここで、本開示の実施形態は、以下を参照して、例としてのみ説明される。
【図１】発光デバイスを示す。
【図２】反転発光デバイスを示す。
【図３】構造ＡＢＸ３を有する３Ｄペロブスカイト発光材料を示す。
【図４】構造Ｌ２（ＡＢＸ３）ｎ−１ＢＸ４を有する層状ペロブスカイト発光材料を示し、ここで、ｎ＝１、３、５、１０および∞である。
【図５】Ｌ２（ＡＢＸ３）ｎ−１ＢＸ４に似た層状構造を有するペロブスカイト材料のナノ結晶の例を示し、ここで、ｎ＝５である。
【図６】ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）色空間色度図の表現を示す。
【図７】（ａ）ＤＣＩ−Ｐ３および（ｂ）Ｒｅｃ．２０２０の色空間の色域も示すＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）色空間色度図の表現を示す。
【図８】例示的な赤、緑および青のＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤデバイスの色座標を有する（ａ）ＤＣＩ−Ｐ３および（ｂ）Ｒｅｃ．２０２０の色空間の色域も示すＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）色空間色度図の表現を示す。
【図９】赤、緑、青のＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤのための例示的なエレクトロルミネッセンス発光スペクトルの例を示す。
【図１０−１】発光ダイオードの様々な組み合わせを含む様々なピクセル配列構成を示す。
【図１０−２】発光ダイオードの様々な組み合わせを含む様々なピクセル配列構成を示す。
【図１１】３つのサブピクセルを有するピクセル配列のためのサブピクセルレイアウトおよびサイズの様々な構成を示す。
【図１２】４つのサブピクセルを有するピクセル配列のためのサブピクセルレイアウトとサイズの様々な構成を示す。
【図１３】１つ以上の色変更層を含むディスプレイのための様々な構成の断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
ＰｅＬＥＤの一般的なデバイスアーキテクチャと動作原理は、ＯＬＥＤとＱＬＥＤの場合とほぼ同じである。これらのタイプの発光デバイスの各々は、アノードとカソードとの間に配置され、電気的に接続された少なくとも１つの発光層を含む。ＰｅＬＥＤの場合、発光層はペロブスカイト発光材料を含む。ＯＬＥＤの場合、発光層は有機発光材料を含む。ＱＬＥＤの場合、発光層は量子ドット発光材料を含む。これらの発光デバイスの各々について、電流が印加されると、アノードは正孔を注入し、カソードは電子を発光層（複数可）に注入する。注入された正孔と電子は各々、反対に帯電した電極に向かって移動する。電子と正孔が局在化すると、励起エネルギー状態を有する局在化した電子正孔の対である励起子が形成され得る。励起子が光電子放出メカニズムを介して緩和すると、光が発せられる。熱放射および／またはオージェ再結合のような非放射メカニズムも起こり得るが、一般的には望ましくないと考えられている。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要なデバイスアーキテクチャと動作原理が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００３９】
図１は、発光デバイス１００を示している。発光デバイス１００は、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤであり得る。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、電子遮断層１３０、発光層１３５、正孔遮断層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、カソード１５５、キャッピング層１６０、およびバリア層１６５を含み得る。デバイス１００は、順に記載された層を堆積することによって製作されてもよい。デバイス１００は、カソード１５５の下に配置されたアノード１１５を有するので、デバイス１００は、「標準的な」デバイスアーキテクチャと呼ばれ得る。ＰｅＬＥＤの場合、発光層はペロブスカイト発光材料を含む。ＯＬＥＤの場合、発光層は有機発光材料を含む。ＱＬＥＤの場合、発光層は量子ドット発光材料を含む。
【００４０】
図２は、反転発光デバイス２００を示している。発光デバイス２００は、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤであり得る。デバイスは、基板２１０、カソード２１５、発光層２２０、正孔輸送層２２５、およびアノード２３０を含む。デバイス２００は、順に記載された層を堆積することによって製作されてもよい。デバイス２００は、アノード２３０の下に配置されたカソード２１５を有するので、デバイス２００は、「反転」デバイスアーキテクチャと呼ばれ得る。ＰｅＬＥＤの場合、発光層はペロブスカイト発光材料を含む。ＯＬＥＤの場合、発光層は有機発光材料を含む。ＱＬＥＤの場合、発光層は量子ドット発光材料を含む。デバイス１００に対して記載されたものと同様の材料を、デバイス２００の対応する層で使用することができる。図２は、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤの構造からいくつかの層がどのように省略され得るかの一例を提供する。
【００４１】
図１および図２に図示される単純な層状構造は、非限定的な例として提供され、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。記載されている特定の材料および構造は、本質的に例示的なものであり、他の材料および構造を使用することができる。機能性ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤは、異なる方法で説明した様々な層を組み合わせることで実現されてもよく、性能、設計、およびコストなどの要因に基づいて、層を完全に省略してもよい。特に記載されていない他の層も含まれ得る。特に記載されているもの以外の材料を使用することができる。本明細書で提供される例の多くは、単一の材料を含むものとして様々な層を説明しているが、材料の組み合わせを使用できることが理解される。また、層は様々な副層を有していてもよい。本明細書の様々な層に付けられた名前は、厳密に限定することを意図するものではない。例えば、デバイスでは、正孔輸送層は、発光層に正孔を輸送および注入することができ、正孔輸送層または正孔注入層として説明することができる。
【００４２】
ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤは、一般に、電極のうちの少なくとも１つを通して光を発することを意図されており、１つ以上の透明電極は、そのような光電子デバイスにおいて有用であり得る。例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明電極材料を下部電極に使用することができ、一方、マグネシウムと銀を混合した（Ｍｇ：Ａｇ）薄い金属層などの透明電極材料を上部電極に使用することができる。下部電極を通してのみ発光することを意図したデバイスの場合、上部電極は透明である必要はなく、高反射率を有する金属層など、不透明および／または反射層から構成され得る。同様に、上部電極を通して発光することのみを意図したデバイスの場合、下部電極は、高い反射率を有する金属層など、不透明および／または反射性であってもよい。電極を透明にする必要がない場合、より厚い層を使用すると、導電率が向上し、デバイスの電圧降下やジュール熱が減少する可能性があり、反射電極を使用すると、透明電極に向かって光を戻すように反射させて他方の電極から発せられる光の量を増加させることができる。両方の電極が透明である完全に透明なデバイスも製作され得る。
【００４３】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、任意で基板１１０を含み得る。基板１１０は、所望の構造的および光学的特性を提供するいずれかの適切な材料を含み得る。基板１１０は、剛性または可撓性であり得る。基板１１０は、平坦であっても湾曲していてもよい。基板１１０は、透明、半透明、または不透明であり得る。好ましい基板材料は、ガラス、プラスチックおよび金属箔である。布および紙などの他の基板を使用してもよい。基板１１０の材料および厚さは、所望の構造的および光学的特性を得るために選択され得る。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要な基板特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００４４】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、任意でアノード１１５を含み得る。アノード１１５は、アノード１１５が正孔を伝導してデバイスの層に注入することができるように、当技術分野で知られているいずれかの適切な材料または材料の組み合わせを含むことができる。好ましいアノード１１５の材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、およびアルミニウム亜鉛酸化物（ＡｌＺｎＯ）などの導電性金属酸化物、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−ネオジム（Ａｌ：Ｎｄ）、金（Ａｕ）、およびそれらの合金などの金属、またはそれらの組み合わせを含む。他の好ましいアノード１１５の材料は、グラフェン、カーボンナノチューブ、ナノワイヤまたはナノ粒子、銀ナノワイヤもしくはナノ粒子、有機材料、例えばポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリスチレンスルホン酸塩（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）およびその誘導体、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかのデバイスでは、単層において１つ以上のアノード材料を含む複合アノードが好ましい場合がある。いくつかのデバイスでは、１つ以上の層において１つ以上のアノード材料を含む多層アノードが好ましい場合がある。多層アノードの一例は、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯである。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤのための標準的なデバイスアーキテクチャでは、アノード１１５は、基板を介して光が発せられる下部発光デバイスを作成するために十分に透明であってもよい。標準的なデバイスアーキテクチャにおいて一般的に使用される透明アノードの一例は、ＩＴＯの層である。標準的なデバイスアーキテクチャにおいて一般的に使用される透明アノードの別の例は、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯであり、Ａｇの厚さは約２５ｎｍ未満である。約２５ｎｍ未満の厚さの銀の層を含むことにより、アノードは透明であると同時に部分的に反射性であってもよい。このような透明で部分的に反射性のアノードをＬｉＦ／Ａｌなどの反射カソードと組み合わせて使用すると、デバイス内にマイクロキャビティ効果を生み出すという利点を得ることができる。マイクロキャビティは、以下の利点、すなわち、デバイスから発せられる光の総量の増加、したがって、より高い効率および明るさ、順方向に発せられる光の割合の増加、したがって、法線入射における見かけの明るさの増加、および発光スペクトルの狭帯域化、その結果としての、彩度が増加した発光のうちの１つ以上を提供することができる。アノード１１５は不透明および／または反射性であってもよい。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤのための標準的なデバイスアーキテクチャでは、デバイスの上部から発せられる光の量を増加させるために、いくつかの上部発光デバイスでは反射アノード１１５が好ましい場合がある。標準的なデバイスアーキテクチャにおいて一般的に使用される反射アノードの一例は、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの多層アノードであり、Ａｇの厚さは約８０ｎｍ超である。このような反射アノードを、Ｍｇ：Ａｇのような透明で部分的に反射性のカソードと組み合わせて使用すると、デバイス内にマイクロキャビティ効果を生み出すという利点を得ることができる。マイクロキャビティは、以下の利点、すなわち、デバイスから発せられる光の総量の増加、したがって、より高い効率および明るさ、順方向に発せられる光の割合の増加、したがって、法線入射における見かけの明るさの増加、および発光スペクトルの狭帯域化、その結果としての、彩度が増加した発光のうちの１つ以上を提供することができる。アノード１１５の材料および厚さは、所望の導電性および光学的特性を得るために選択され得る。アノード１１５が透明である場合には、所望の導電性を提供するのに十分な厚さでありながら、所望の透明度を提供するのに十分な薄さである、特定の材料のための厚さの範囲が存在してもよい。他の材料および構造を使用することができる。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要なアノード特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００４５】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、任意で正孔輸送層１２５を含み得る。正孔輸送層１２５は、正孔を輸送することができる材料を含み得る。正孔輸送層１２５は、溶解法または真空蒸着法によって堆積され得る。正孔輸送層１２５は、ドープされていても、ドープされていなくてもよい。ドープは、導電性を強化するために使用することができる。
【００４６】
ドープされていない正孔輸送層の例は、Ｎ，Ｎ′−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−（１，１′−ビフェニル）−４，４′−ジアミン（ＮＰＤ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−コ−（４，４’−（Ｎ−（４−ｓｅｃ−ブチルフェニル）ジフェニルアミン（ＴＦＢ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（ポリ−ＴＰＤ）、ポリ（９−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）、４，４′−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−１，１′−ビフェニル（ＣＢＰ）、スピロ−ＯＭｅＴＡＤ、および酸化モリブデン（ＭｏＯ３）である。ドープされた正孔輸送層の一例は、Ｆ４−ＴＣＮＱを５０：１のモル比でドープした４，４′，４′−Ｔｒｉｓ［フェニル（ｍ−トリル）アミノ］トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）である。溶解処理された正孔輸送層の一例は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳである。他の正孔輸送層および構造を使用することができる。正孔輸送材料の前述の例はすべて、ＰｅＬＥＤでの応用に特に適している。しかしながら、これらの材料は、ＯＬＥＤおよびＱＬＥＤにおいても効果的に実装することができる。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要な正孔輸送層特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００４７】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、任意で発光層１３５を含み得る。発光層１３５は、電流がアノード１１５とカソード１５５との間を通過するときに発光することができる材料を含み得る。デバイスアーキテクチャと動作原理は、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤでほぼ同じである。しかしながら、これらの発光デバイスは、それらのそれぞれの発光層の違いによって区別され得る。ＰｅＬＥＤの発光層は、ペロブスカイト発光材料を含み得る。ＯＬＥＤの発光層は、有機発光材料を含み得る。ＱＬＥＤの発光層は、量子ドット発光材料を含み得る。
【００４８】
ペロブスカイト発光材料の例には、メチルアンモニウムヨウ化鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰＢＩ３）、メチルアンモニウム臭化鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３）、メチルアンモニウムリード塩化物（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌ３）、ホルムアミジニウムヨウ化鉛（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰＢｌ３）、ホルムアミジリードブロマイド（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＢｒ３）、ホルムアミジニウム塩化鉛（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＣｌ３）、ヨウ化セシウム鉛（ＣｓＰｂＩ３）、臭化セシウム鉛（ＣｓＰｂＢｒ３）、および塩化セシウム鉛（ＣｓＰｂＣｌ３）などの、３Ｄペロブスカイト材料が含まれる。ペロブスカイト発光材料の例には、ＣＨ３ＮＨ３ＰＢｌ３−ｘＣｌｘ、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３−ｘ  Ｂｒｘ、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌ３−ｘＢｒｘ、ＣＨ（ＮＨ２）２Ｐｂｌ３−ｘＢｒｘ、ＣＨ（ＮＨ２）２Ｐｂｌ３−ｘＣｌｘ、ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＣｌ３−ｘＢｒｘ、ＣｓＰｂｌ３−ｘＣｌｘ、ＣｓＰｂｌ３−ｘＢｒｘ、およびＣｓＰｂＣｌ３−ｘＢｒｘなどの、混合ハロゲン化物を用いた３Ｄペロブスカイト材料がさらに含まれ、ここで、ｘは０〜３の範囲内である。ペロブスカイト発光材料の例には、（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２Ｐｂｌ４、（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２ＰｂＢｒ４、（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２ＰｂＣｌ４、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２Ｐｂｌ４、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２ＰｂＢｒ４、および（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２ＰｂＣｌ４などの２Ｄペロブスカイト材料、（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２Ｐｂｌ３−ｘＣｌｘ、（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２Ｐｂｌ３−ｘＢｒｘ、（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２ＰｂＣｌ３−ｘＢｒｘ、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２Ｐｂｌ３−ｘＣｌｘ、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２Ｐｂｌ３−ｘＢｒｘ、および（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２ＰｂＣｌ３−ｘＢｒｘなどの混合ハロゲン化物を用いた２Ｄペロブスカイト材料がさらに含まれ、ここで、ｘは０〜３の範囲内である。ペロブスカイト発光材料の例には、（Ｃ６Ｈ５  Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＢｒ３）ｎ−１Ｐｂｌ４、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＢｒ３）ｎ−１ＰｂＢｒ４、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＢｒ３）ｎ−１ＰｂＣｌ４、（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ２Ｂｒ）ｎ−１Ｐｂｌ４、（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ２Ｂｒ）ｎ−１ＰｂＢｒ４、および（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ２Ｂｒ）ｎ−１ＰｂＣｌ４などの準２Ｄペロブスカイト材料がさらに含まれ、ここで、ｎは層の数であり、任意で、ｎは約２〜１０の範囲内であってもよい。ペロブスカイト発光材料の例には、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＢｒ３）ｎ−１Ｐｂｌ３−ｘＣｌｘ、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＢｒ３）ｎ−１Ｐｂｌ３−ｘＢｒｘ、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）２（ＣＨ（ＮＨ２）２ＰｂＢｒ３）ｎ−１ＰｂＣｌ３−ｘＢｒｘ、（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ２Ｂｒ）ｎ−１Ｐｂｌ３−ｘＣｌｘ、（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ２Ｂｒ）ｎ−１Ｐｂｌ３−ｘＢｒｘ、および（Ｃ１０Ｈ７ＣＨ２ＮＨ３）２（ＣＨ��ＮＨ３Ｐｂｌ２Ｂｒ）ｎ−１ＰｂＣｌ３−ｘＢｒｘなどの混合ハロゲン化物を含む準２Ｄペロブスカイト材料がさらに含まれ、ここで、ｎは層の数であり、任意で、ｎは約２〜１０の範囲内であってもよく、ｘは０〜３の範囲である。ペロブスカイト発光材料の例には、前述の例のいずれかがさらに含まれ、二価金属カチオン鉛（Ｐｂ＋）は、スズ（Ｓｎ＋）、銅（Ｃｕ＋）、またはユーロピウム（Ｅｕ＋）で置換されてもよい。ペロブスカイト発光材料の例には、準２Ｄペロブスカイト材料に非常に似た構造を有するペロブスカイト発光ナノ結晶がさらに含まれる。
【００４９】
ペロブスカイト発光材料としては、ヨウ化メチルアンモニウム鉛（ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３）、臭化メチルアンモニウム鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３）、塩化メチルアンモニウム鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌ３）などの、有機金属ハロゲンペロブスカイト材料が含まれてもよく、ここで、材料は有機カチオンを含む。ペロブスカイト発光材料は、ヨウ化セシウム鉛（ＣｓＰｂｌ３）、臭化セシウム鉛（ＣｓＰｂＢｒ３）、および塩化セシウム鉛（ＣｓＰｂＣｌ３）などの無機金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料を含んでいてもよく、ここで、材料は無機カチオンを含む。さらに、ペロブスカイト発光材料は、有機および無機カチオンの組み合わせが存在するペロブスカイト発光材料を含み得る。有機または無機カチオンの選択は、所望の発光色、エレクトロルミネッセンスの効率、エレクトロルミネッセンスの安定性、および処理の容易さを含むいくつかの要因によって決定され得る。無機金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料は、図５に示されるようなナノ結晶構造を有するペロブスカイト発光材料に特によく適しており、無機カチオンは、コンパクトで安定したペロブスカイト発光ナノ結晶構造を可能にし得る。
【００５０】
ペロブスカイト発光材料は、種々の方法で発光層１３５に含まれ得る。例えば、発光層は、２Ｄペロブスカイト発光材料、準２Ｄペロブスカイト発光材料または３Ｄペロブスカイト発光材料、もしくはそれらの組み合わせを含み得る。任意で、発光層は、ペロブスカイト発光ナノ結晶を含み得る。任意で、発光層１３５は、準２Ｄペロブスカイト発光材料のアンサンブルを含んでもよく、ここで、アンサンブル中の準２Ｄペロブスカイト発光材料は、異なる数の層を含む。準２Ｄペロブスカイト発光材料のアンサンブルは、層数が少なくエネルギーバンドギャップが大きい準２Ｄペロブスカイト発光材料から、層数が多くエネルギーバンドギャップが小さい準２Ｄペロブスカイト発光材料へのエネルギー移動があってもよいため、好ましい場合がある。このエネルギーファンネルは、ＰｅＬＥＤデバイス内の励起子を効率的に閉じ込めることができ、デバイスの性能を改善させることができる。任意で、発光層１３５は、ペロブスカイト発光ナノ結晶材料を含み得る。ペロブスカイト発光ナノ結晶材料は、ナノ結晶境界を使用してＰｅＬＥＤデバイスに励起子を閉じ込めることができ、表面カチオンを使用してナノ結晶境界を不動態化することができるので、好ましい場合がある。この励起子の閉じ込めおよび表面の不動態化により、デバイスの性能が改善する可能性がある。他の発光層材料および構造を使用することができる。
【００５１】
有機発光材料は、蛍光性またはリン光性であってもよいか、または三重項−三重項消滅（ＴＴＡ）または熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）などのメカニズムを介して発光してもよい。蛍光有機発光材料のいくつかの例は、欧州特許第ＥＰ０４２３２８３Ｂ１号に記載されている。リン光性有機発光材料のいくつかの例は、米国特許第ＵＳ６３０３２３８Ｂ１号および同第ＵＳ７２７９７０４Ｂ２号に記載されている。ＴＡＤＦメカニズムを介して発光する有機発光材料のいくつかの例は、Ｕｏｙａｍａらに記載されている。これらの引用はすべて、参照によりその全体が本明細書に含まれる。
【００５２】
量子ドット発光材料は、フォトルミネセントまたはエレクトロルミネセントであり得る。本明細書で使用されるように、「量子ドット発光材料」という用語は、エレクトロルミネセント量子ドット発光材料のみを指す。本文中で「量子ドット発光材料」が言及されている場合は常に、エレクトロルミネセント量子ドット発光材料が参照されていることを理解されたい。量子ドット発光材料のいくつかの例は、Ｋａｔｈｉｒｇａｍａｎａｔｈａｎら（１）に記載されており、その全体が参照により本明細書に含まれている。
【００５３】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、任意で、電子輸送層１４５を含み得る。電子輸送層１４５は、電子を輸送することができるいずれかの材料を含み得る。電子輸送層１４５は、溶解法または真空蒸着法によって蒸着され得る。電子輸送層１４５は、ドープされていても、ドープされていなくてもよい。ドープは、導電性を強化するために使用することができる。
【００５４】
ドープされていない電子輸送層の例は、トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンジントリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンズイミダゾール）（ＴＰＢｉ）、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および二酸化チタン（ＴｉＯ３）である。ドープされた電子輸送層の一例は、リチウム（Ｌｉ）をモル比１：１でドープした４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）である。溶解処理された電子輸送層の一例は、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）である。他の電子輸送層および構造を使用することができる。電子輸送材料の前述の例はすべて、ＰｅＬＥＤでの応用に特に適している。しかしながら、これらの材料は、ＯＬＥＤおよびＱＬＥＤにおいても効果的に実装することができる。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要な電子輸送層特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００５５】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、任意で、カソード１５５を含み得る。カソード１５５は、カソード１５５が電子を伝導してデバイスの層に注入することができるように、当技術分野で知られているいずれかの適切な材料または材料の組み合わせを含むことができる。好ましいカソード１５５材料には、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、およびフッ素スズ酸化物（ＦＴＯ）などの金属酸化物、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、およびイッテルビウム（Ｙｂ）などの金属、またはそれらの組み合わせが含まれる。他の好ましいカソード１５５材料には、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−ネオジム（Ａｌ：Ｎｄ）、金（Ａｕ）、およびそれらの合金、またはそれらの組み合わせなどの金属が含まれる。いくつかのデバイスからは、単層において１つ以上のカソード材料を含む複合カソードが好ましい場合がある。複合カソードの一例は、Ｍｇ：Ａｇである。いくつかのデバイスでは、１つ以上の層において１つ以上のカソード材料を含む多層アノードが好ましい場合がある。多層カソードの一例は、Ｂａ／Ａｌである。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤのための標準的なデバイスアーキテクチャでは、カソード１５５は、デバイスの上部から光が発せられる上部発光デバイスを作成するために十分に透明であってもよい。標準的なデバイスアーキテクチャにおいて一般的に使用される透明カソードの一例は、Ｍｇ：Ａｇの化合物層である。Ｍｇ：Ａｇの化合物を使用することにより、カソードは、部分的に反射性であるだけでなく、透明であってもよい。このような透明で部分的に反射性のカソードを、Ａｇの厚さが約８０ｎｍ超であるＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯなどの反射アノードと組み合わせて使用すると、デバイス内にマイクロキャビティ効果を生み出すという利点を得ることができる。マイクロキャビティは、以下の利点、すなわち、デバイスから発せられる光の総量の増加、したがって、より高い効率および明るさ、順方向に発せられる光の割合の増加、したがって、法線入射における見かけの明るさの増加、および発光スペクトルの狭帯域化、その結果としての、彩度が増加した発光のうちの１つ以上を提供することができる。カソード１５５は、不透明および／または反射性であり得る。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤのための標準的なデバイスアーキテクチャでは、デバイスの底部から基板を通して発せられる光の量を増加させるために、いくつかの底部発光デバイスに反射カソード１５５が好ましい場合がある。標準的なデバイスアーキテクチャにおいて一般的に使用される反射カソードの一例は、ＬｉＦ／Ａｌの多層カソードである。このような反射カソードを、Ａｇの厚さが約２５ｎｍ未満であるＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯなどの透明で部分的に反射性のアノードと組み合わせて使用すると、デバイス内にマイクロキャビティ効果を生み出すという利点を得ることができる。マイクロキャビティは、以下の利点、すなわち、デバイスから発せられる光の総量の増加、したがって、より高い効率および明るさ、順方向に発せられる光の割合の増加、したがって、法線入射における見かけの明るさの増加、および発光スペクトルの狭帯域化、その結果としての、彩度が増加した発光のうちの１つ以上を提供することができる。
【００５６】
カソード１５５の材料および厚さは、所望の導電性および光学的特性を得るために選択され得る。カソード１５５が透明である場合には、所望の導電性を提供するのに十分な厚さでありながら、所望の透明度を提供するのに十分な薄さである、特定の材料のための厚さの範囲が存在してもよい。他の材料および構造を使用することができる。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要なカソード特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００５７】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、任意で、１つ以上の遮断層を含み得る。遮断層を使用して、発光層を出る電荷キャリア（電子または正孔）および／または励起子の数を減らすことができる。電子遮断層１３０を発光層１３５と正孔輸送層１２５との間に配置して、発光層１３５から正孔輸送層１２５の方向に出ていく電子を遮断することができる。同様に、正孔遮断層１４０を発光層１３５と電子輸送層１４５との間に配置して、発光層１３５から電子輸送層１４５の方向に出ていく正孔を遮断することができる。遮断層はまた、発光層から拡散する励起子を遮断するために使用され得る。本明細書で使用されるように、かつ当業者によって理解されるように、「遮断層」という用語は、層が電荷キャリアおよび／または励起子の輸送を著しく阻害するバリアを提供することを意味し、層が電荷キャリアおよび／または励起子を完全に遮断することを示唆するものではない。デバイス内のそのような遮断層の存在は、遮断層を欠く同様のデバイスと比較して、実質的により高い効率をもたらす可能性がある。遮断層を使用して、発光をデバイスの所望の領域に限定することもできる。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要な遮断層特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００５８】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、任意で、１つ以上の注入層を含み得る。一般に、注入層は、電極などの１つの層から隣接する層への電荷キャリアの注入を改善することができる１つ以上の材料から構成される。注入層はまた、電荷輸送機能を果たしてもよい。
【００５９】
デバイス１００では、正孔注入層１２０は、アノード１１５から正孔輸送層１２５への正孔の注入を改善するいずれかの層であり得る。正孔注入層として使用できる材料の例は、蒸着することができる銅（ＩＩ）フタロシアニン（ＣｕＰｃ）や１，４，５，８，９，１１−ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル（ＨＡＴＣＮ）、およびＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどのポリマーがあり、これは溶液から堆積することができる。正孔注入層として使用できる材料の別の例は、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）である。正孔注入材料の前述の例はすべて、ＰｅＬＥＤでの応用に特に適している。しかしながら、これらの材料は、ＯＬＥＤおよびＱＬＥＤにおいても効果的に実装することができる。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要な正孔注入層特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００６０】
正孔注入層（ＨＩＬ）１２０は、本明細書に記載の相対ＩＰエネルギーによって定義されるように、ＨＩＬの一方の側に隣接するアノード層と、ＨＩＬの反対側に隣接する正孔輸送層とに、有利に適合するＨＯＭＯエネルギー準位を有する電荷搬送成分を含んでいてもよい。「電荷搬送成分」は、実際に正孔を輸送するＨＯＭＯエネルギー準位を担う材料である。この材料は、ＨＩＬの基材であってもよいか、またはドーパントであってもよい。ドープされたＨＩＬを使用することにより、ドーパントをその電気的特性に合わせて選択することができ、ホストを形態学的特性、例えば堆積のしやすさ、濡れ性、柔軟性、および靭性などに合わせて選択することができる。ＨＩＬ材料の好ましい特性は、正孔がアノードからＨＩＬ材料に効率的に注入され得るようなものである。ＨＩＬ１２０の電荷搬送成分は、好ましくは、アノード材料のＩＰを超える約０．５ｅＶ以下のＩＰを有する。同様の条件は、正孔が注入されているいずれの層にも応用される。ＨＩＬ材料は、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤの正孔輸送層で通常使用される従来の正孔輸送材料とはさらに区別され、そのようなＨＩＬ材料は、実質的に従来の正孔輸送材料の正孔伝導率未満の正孔伝導率を有し得る。本発明のＨＩＬ１２０の厚さは、アノードを平坦化し、効率的な正孔注入を可能にするのに十分な厚さであってもよいが、正孔の輸送を妨げないような薄さであってもよい。例えば、１０ｎｍ程度のＨＩＬの厚さが許容され得る。しかしながら、一部のデバイスでは、最大５０ｎｍのＨＩＬの厚さが好ましい場合がある。
【００６１】
デバイス１００では、電子注入層１５０は、カソード１５５から電子輸送層１４５への電子の注入を改善するいずれかの層であり得る。電子注入層として使用できる材料の例は、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、およびフッ化セシウム（ＣｓＦ）などの無機塩、および炭酸セシウム（ＣｓＣＯ３）である。電子注入層として使用できる材料の他の例は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および酸化チタン（ＴｉＯ２）などの金属酸化物、ならびにカルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、およびイッテルビウム（Ｙｂ）などの金属である。材料の組み合わせの他の材料を、注入層に使用することができる。特定のデバイスの構成に応じて、注入層は、デバイス１００に示されているものとは異なる場所に配置され得る。電子注入材料の前述の例はすべて、ＰｅＬＥＤでの応用に特に適している。しかしながら、これらの材料は、ＯＬＥＤおよびＱＬＥＤにおいても効果的に実装することができる。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要な電子注入層特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００６２】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、任意で、キャッピング層１６０を含み得る。キャッピング層１６０は、デバイスからの光抽出を強化することができるいずれかの材料を含み得る。好ましくは、キャッピング層１６０は、上部発光デバイスアーキテクチャにおいて上部電極上に配置される。好ましくは、キャッピング層１６０は、少なくとも１．７の屈折率を有し、発光層１３５から上部電極を通ってデバイスを出る光の通過を強化するように構成され、それにより、デバイス効率を強化する。キャッピング層１６０に使用できる材料の例は、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−１，１’−ビフェニル（ＣＢＰ）、Ａｌｑ３、およびより一般的には、トリアミンおよびアリレンジアミンである。キャッピング層１６０は、単一の層または複数の層を含み得る。他のキャッピング層の材料および構造を使用することができる。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要なキャッピング層特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００６３】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、任意で、バリア層１６５を含み得る。バリア層１６５の１つの目的は、湿気、蒸気および／またはガスを含む、環境中の損傷を与える種からデバイス層を保護することである。任意で、バリア層１６５は、基板、電極、またはエッジを含むデバイスのいずれかの他の部分の上、下、または隣に蒸着させることができる。任意で、バリア層１６５は、ガラスまたは金属などのバルク材料であり得、バルク材料は、基板、電極、またはデバイスのいずれかの他の部分の上、下、隣に貼り付けることができる。任意で、バリア層１６５をフィルム上に蒸着させることができ、フィルムを、基板、電極、またはデバイスのいずれかの他の部分の上、下、隣に貼り付けることができる。バリア層１６５がフィルム上に蒸着される場合、好ましいフィルム材料は、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのプラスチック、ならびに金属箔を含む。バリア層１６５がバルク材料であるか、またはフィルム上に蒸着される場合、フィルムまたはバルク材料をデバイスに貼り付けるために使用される好ましい材料には、熱またはＵＶ硬化性接着剤、ホットメルト接着剤および感圧接着剤が含まれる。
【００６４】
バリア層１６５は、バルク材料であってもよいか、またはスパッタリング、真空熱蒸着、電子ビーム蒸着、およびプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）および原子層成長法（ＡＬＤ）などの化学蒸着（ＣＶＤ）技術を含む様々な既知の蒸着技術によって形成されていてもよい。バリア層１６５は、単相を有する組成物、ならびに複数の相を有する組成物を含み得る。いずれかの適切な材料または材料の組み合わせを、バリア層１６５に使用することができる。バリア層１６５は、有機または無機化合物、もしくはその両方を組み込むことができる。好ましい無機バリア層材料には、Ａｌ２Ｏ３などの酸化アルミニウム、ＳｉＯ２などの酸化ケイ素、ＳｉＮｘなどの窒化ケイ素、およびガラスや金属などのバルク材料が含まれる。好ましい有機バリア層材料には、ポリマーが含まれる。バリア層１６５は、単一の層または複数の層を含み得る。いくつかのデバイスでは、１つ以上の層において１つ以上のバリア材料を含む多層バリアが好ましい場合がある。多層バリアの１つの好ましい例は、多層バリアＳｉＮｘ／ポリマー／ＳｉＮｘなどの、ＳｉＮｘとポリマーの交互の層を含むバリアである。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要なバリア層特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【００６５】
特に指定されない限り、様々な実施形態の層のうちのいずれか１つは、いずれかの適切な方法で蒸着されてもよい。方法には、真空熱蒸着、スパッタリング、電子ビーム物理蒸着、有機気相蒸着、および有機蒸気ジェット印刷が含まれる。他の適切な方法には、スピンコーティングおよび他の溶液ベースの処理が含まれる。実質的に同様の処理を使用して、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤを蒸着することができ、これにより、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一のデバイスに組み合わせることが容易になる。
【００６６】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、広範囲の消費者製品に組み込むことができる。任意で、デバイスは、テレビ、コンピュータモニタ、タブレット、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオレコーダ、スマートウォッチ、フィットネストラッカ、パーソナルデジタルアシスタント、車両ディスプレイ、および他の電子デバイスのディスプレイに使用することができる。任意で、デバイスをは、イクロディスプレイまたはヘッドアップディスプレイに使用することができる。任意で、デバイスは、内部または外部の照明および／または信号伝達のための光源、スマートパッケージ、または看板で使用されてもよい。
【００６７】
任意で、パッシブマトリックスおよびアクティブマトリックスアドレススキームを含む、本発明に従って製作されたＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤデバイスを制御するために、様々な制御メカニズムを使用することができる。
【００６８】
本明細書に記載の材料および構造は、発光デバイス以外のデバイスにおいても応用があり得る。例えば、太陽電池、光検出器、トランジスタ、またはレーザなどの他の光電子デバイスは、材料および構造を採用してもよい。
【００６９】
層、材料、領域およびデバイスは、それらが発する光色を参照して本明細書で説明することができる。本明細書で使用されるように、「赤色」の層、材料、領域、またはデバイスは、約５８０〜７８０ｎｍの範囲にピーク波長がある発光スペクトルを有する光を発するものを指し、「緑色」の層、材料、領域、またはデバイスは、約５００〜５８０ｎｍの範囲にピーク波長がある発光スペクトルを有する光を発するものを指し、「青色」の層、材料、領域、またはデバイスは、約３８０〜５００ｎｍの範囲にピーク波長がある発光スペクトルを有する光を発するものを指し、「水色」の層、材料、領域、またはデバイスは、約４６０〜５００ｎｍの範囲にピーク波長がある発光スペクトルを有する光を発するものを指し、「黄色」の層、材料、領域、またはデバイスは、約５４０〜６００ｎｍの範囲にピーク波長がある発光スペクトルを有する光を発するものを指す。好ましい範囲には、赤色については約６００〜６４０ｎｍ、緑色については約５１０〜５５０ｎｍ、青色については約４４０〜４６５ｎｍ、水色については約４６５〜４８０ｎｍ、および黄色については約５５０〜５８０ｎｍの範囲のピーク波長が含まれる。
【００７０】
同様に、色変更層への何らかの言及は、光の別の色を、その色に指定された波長を有する光に変換または変更する層を指す。例えば、「赤色」カラーフィルタは、約５８０〜７８０ｎｍの範囲にピーク波長がある発光スペクトルを有する光をもたらすフィルタを指す。一般に、色変更層には２つのクラス、すなわち、不要な光の波長を除去することによってスペクトルを変更するカラーフィルタと、高エネルギーの光子を低エネルギーの光子に変換する色変更層とがある。
【００７１】
ディスプレイ技術は急速に進化しており、近年の技術革新によって、より高い解像度、改善されたフレームレート、および強化されたコントラスト比を備えた、より薄くて軽いディスプレイが可能になっている。しかしながら、まだ大幅な改善が必要な領域の１つに色域がある。デジタルディスプレイは現在、平均的な人が日常生活で経験する色の多くを生成することができない。色域の改善に向けて業界を統一し、誘導するために、ＤＣＩ−Ｐ３とＲｅｃ．２０２０という２つの業界標準が定義されており、ＤＣＩ−Ｐ３はＲｅｃ．２０２０への足がかりと見なされることがよくある。
【００７２】
ＤＣＩ−Ｐ３は、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｉｎｅｍａ  Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅｓ（ＤＣＩ）組織によって定義され、Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＳＭＰＴＥ）によって発表された。Ｒｅｃ．２０２０（より正式にはＩＴＵ−Ｒ勧告ＢＴ．２０２０として知られている）は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎが策定したもので、超高精細テレビの様々な面で色域の改善などを含む目標を設定している。
【００７３】
ＣＩＥ１９３１（ｘ、ｙ）色度図は、１９３１年にＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ（ＣＩＥ）によって作成され、平均的な人が体験できるすべての色感覚を定義している。数学的関係は、色度図内の各色の位置を表す。ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）色度図を使用して、ディスプレイの色域を定量化することができる。白色点（Ｄ６５）は中央にあり、色は図の端に向かってますます（深く）飽和していく。図６は、色空間内の色の分布を一般的に理解できるように、図上の異なる位置にラベルを追加したＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）色度図を示している。図７は、ＣＩＥ  １９３１（ｘ，ｙ）の色度図に重ね合わせた（ａ）ＤＣＩ−Ｐ３と（ｂ）Ｒｅｃ．２０２０の色空間を示している。三角形の先端はそれぞれＤＣＩ−Ｐ３とＲｅｃ．２０２０の原色であり、三角形内の領域はこれらの原色を組み合わせることで再現可能な全ての色である。ディスプレイがＤＣＩ−Ｐ３の色域仕様を満たすためには、ディスプレイの赤、緑、青のサブピクセルは、少なくともＤＣＩ−Ｐ３の原色と同じ深さの色で発光しなければならない。ディスプレイがＲｅｃ．２０２０の色域仕様を満たすためには、ディスプレイの赤、緑、青のサブピクセルは、少なくともＲｅｃ２０２０の原色と同じ深さの色で発光しなければならない。Ｒｅｃ．２０２０の原色はＤＣＩ−Ｐ３よりもかなり深いため、色域に関するＲｅｃ．２０２０標準の達成は、ＤＣＩ−Ｐ３標準の達成よりも技術的な課題が大きいと考えられている。
【００７４】
ＯＬＥＤディスプレイは、ＤＣＩ−Ｐ３の色域を正常にレンダリングすることができる。例えば、ｉＰｈｏｎｅ  Ｘ（Ａｐｐｌｅ）、Ｇａｌａｘｙ  Ｓ９（Ｓａｍｓｕｎｇ）、ＯｎｅＰｌｕｓ５（ＯｎｅＰｌｕｓ）などのＯＬＥＤディスプレイを搭載したスマートフォンはすべて、ＤＣＩ−Ｐ３の全域をレンダリングすることができる。市販の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）も、ＤＣＩ−Ｐ３の色域を正常にレンダリングすることができる。例えば、Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｔｕｄｉｏ（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ）、Ｍａｃ  Ｂｏｏｋ  Ｐｒｏ、およびｉＭａｃ  Ｐｒｏ（どちらもＡｐｐｌｅ）のＬＣＤはすべて、ＤＣＩ−Ｐ３の全域をレンダリングすることができる。さらに、エレクトロルミネセントおよびフォトルミネセント量子ドット技術は、広い色域を備えたエレクトロルミネセントおよびフォトルミネセントＱＬＥＤディスプレイを実証するためにも使用されている。しかしながら、これまで、Ｒｅｃ．２０２０の色域をレンダリングできるディスプレイは実証されていない。
【００７５】
ここでは、ディスプレイでの応用のための新規のピクセル配列を開示する。様々な実施形態において、ディスプレイに実装される場合、ピクセル配列は、ディスプレイがＤＣＩ−Ｐ３の色域をレンダリングすることを可能にすることができる。様々な実施形態において、ディスプレイに実装される場合、ピクセル配列は、ディスプレイがＲｅｃ．２０２０の色域をレンダリングすることを可能にすることができる。
【００７６】
新規のピクセル配列は、複数のピクセルを含み、各ピクセルは、第１の光色を発するように構成されている第１のサブピクセルであって、第１のサブピクセルがＰｅＬＥＤを含む、第１のサブピクセルと、第１の光色とは異なる第２の光色を発するように構成されている第２のサブピクセルと、第１および第２の光色とは異なる第３の光色を発するように構成されている第３のサブピクセルと、を含み、第２のサブピクセルは、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤを含み、第３のサブピクセルは、  ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤを含む。
【００７７】
これまで、ＰｅＬＥＤを含むディスプレイは実証されていない。ディスプレイでの応用のためのピクセル配列内に１つ以上のＰｅＬＥＤを含めることにより、ディスプレイの色域を拡張できることを実証する。さらに、ピクセル配列において、ＰｅＬＥＤをＯＬＥＤおよび／またはＱＬＥＤと組み合わせることにより、色域をさらに拡張できることを実証する。
【００７８】
ディスプレイでの応用のためのピクセル配列が、本明細書で提供される。図１０は、発光ダイオードの様々な組み合わせを含むピクセル配列の様々な構成を示している。各構成において、ピクセル配列は、複数のピクセルを含み、各ピクセルは、第１の光色を発するように構成されている第１のサブピクセル３１０であって、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含む、第１のサブピクセル３１０と、第１の光色とは異なる第２の光色を発するように構成されている第２のサブピクセル３２０と、第１および第２の光色とは異なる第３の光色を発するように構成されている第３のサブピクセル３３０と、を含み、第２のサブピクセル３２０は、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０は、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤを含む。図１０ａは、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０がＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０がＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤを含むピクセル配列１０００を示す。ピクセル配列１０００の一実施形態では、サブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、サブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、サブピクセルのうちの１つが青色光を発する。そのようなピクセル配列は、異なる発光ダイオードの組み合わせが、ピクセル配列内の各サブピクセルに対して最適なタイプの発光ダイオードを選択することを可能にし、それにより、ＰｅＬＥＤのみ、ＯＬＥＤのみ、またはＱＬＥＤのみなどの単一のタイプの発光ダイオードを含むピクセル配列によって達成され得る性能を超えて性能を強化させることができるので、有利であり得る。
【００７９】
ピクセル配列の一実施形態では、第１のサブピクセル３１０はＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０はＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０はＰｅＬＥＤを含む。図１０ｂは、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０がＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０がＰｅＬＥＤを含むピクセル配列１０１０を示す。ピクセル配列１０１０の一実施形態では、サブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、サブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、サブピクセルのうちの１つが青色光を発する。そのようなピクセル配列は、ディスプレイのすべてのサブピクセルにＰｅＬＥＤが実装されている場合には、そのようなピクセル画素配置を構成するディスプレイの製造プロセスが、簡略化される可能性があるという点で有利であり得る。
【００８０】
ピクセル配列の一実施形態では、第１のサブピクセル３１０はＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０および第３のサブピクセル３３０のうちの少なくとも１つはＯＬＥＤまたはＱＬＥＤを含む。そのようなピクセル配列は、異なる発光ダイオードの組み合わせが、ピクセル配列内の各サブピクセルに対して最適なタイプの発光ダイオードを選択することを可能にし、それにより、ＰｅＬＥＤのみ、ＯＬＥＤのみ、またはＱＬＥＤのみなどの単一のタイプの発光ダイオードを含むピクセル配列から達成され得る性能を超えて性能を強化させることができるので、有利であり得る。
【００８１】
ピクセル配列の一実施形態では、第１のサブピクセル３１０はＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０はＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０はＯＬＥＤまたはＱＬＥＤを含む。図１０ｃは、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０がＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０がＯＬＥＤまたはＱＬＥＤを含むピクセル配列１０２０を示す。ピクセル配列１０２０の一実施形態では、サブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、サブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、サブピクセルのうちの１つが青色光を発する。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの第１および第２のサブピクセルにはＰｅＬＥＤデバイスアーキテクチャが好ましい場合があるが、ディスプレイの第３のサブピクセルにＯＬＥＤまたはＱＬＥＤデバイスアーキテクチャが使用されると、ディスプレイの性能が強化される可能性があるので、有利であり得る。例えば、ディスプレイの色域、エレクトロルミネッセンス効率および／またはエレクトロルミネッセンス安定性を強化することができる。
【００８２】
ピクセル配列の一実施形態では、第１のサブピクセル３１０はＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０はＰｅＬＥＤまたはＯＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０はＰｅＬＥＤまたはＯＬＥＤを含み、ここで、第２のサブピクセルおよび第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つはＯＬＥＤを含む。図１０ｉは、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０がＰｅＬＥＤまたはＯＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０がＰｅＬＥＤまたはＯＬＥＤを含み、第２のサブピクセルおよび第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つがＯＬＥＤを含むピクセル構成１０８０を示す。ピクセル配列１０８０の一実施形態では、サブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、サブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、サブピクセルのうちの１つが青色光を発する。
【００８３】
そのようなピクセル配列は、ディスプレイの第１のサブピクセルにはＰｅＬＥＤデバイスアーキテクチャが好ましい場合があるが、ディスプレイの第２および／または第３のサブピクセルにＯＬＥＤデバイスアーキテクチャが使用されると、ディスプレイの性能が強化される可能性があるので、有利であり得る。例えば、ディスプレイの色域、エレクトロルミネッセンス効率および／またはエレクトロルミネッセンス安定性を強化することができる。一実施形態では、第１のサブピクセルは、緑色光を発するＰｅＬＥＤを含んでもよく、第２のサブピクセルは、赤色光を発するＯＬＥＤを含んでもよく、第３のサブピクセルは、青色光を発するＯＬＥＤを含んでもよい。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの色域を強化し得る。ディスプレイのピクセル配列内でのＰｅＬＥＤデバイスアーキテクチャとＯＬＥＤデバイスアーキテクチャの組み合わせは、ＰｅＬＥＤデバイスの性能が必要な場合に、市販製品ですでに利用可能な高度なＯＬＥＤの性能を補完し、強化できるため、特に有利であり得る。
【００８４】
ピクセル配列の一実施形態では、第１のサブピクセル３１０はＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０はＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０はＯＬＥＤを含む。図１０ｄは、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０がＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０がＯＬＥＤを含むピクセル配列１０３０を示す。ピクセル配列１０３０の一実施形態では、サブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、サブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、サブピクセルのうちの１つが青色光を発する。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの第１および第２のサブピクセルにはＰｅＬＥＤデバイスアーキテクチャが好ましい場合があるが、ＯＬＥＤデバイスアーキテクチャがディスプレイの第３のサブピクセルに使用される場合、ディスプレイの性能が強化される可能性があるため、有利である可能性がある。例えば、ディスプレイの色域、エレクトロルミネッセンス効率および／またはエレクトロルミネッセンス安定性を強化することができる。一実施形態では、第１のサブピクセルは、赤色光を発するＰｅＬＥＤを含んでもよく、第２のサブピクセルは、緑色光を発するＰｅＬＥＤを含んでもよく、第３のサブピクセルは、青色光を発するＯＬＥＤを含んでもよい。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの色域を強化し得る。
【００８５】
ピクセル配列の一実施形態では、第１のサブピクセル３１０はＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０はＰｅＬＥＤまたはＱＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０はＰｅＬＥＤまたはＱＬＥＤを含み、ここで、第２のサブピクセルおよび第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つはＱＬＥＤを含む。図１０ｊは、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０がＰｅＬＥＤまたはＱＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０がＰｅＬＥＤまたはＱＬＥＤを含み、第２のサブピクセルおよび第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つがＱＬＥＤを含むピクセル構成１０９０を示す。ピクセル配列１０９０の一実施形態では、サブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、サブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、サブピクセルのうちの１つが青色光を発する。
【００８６】
そのようなピクセル配列は、ディスプレイの第１のサブピクセルにはＰｅＬＥＤデバイスアーキテクチャが好ましい場合があるが、ＱＬＥＤデバイスアーキテクチャが第２および／または第３のサブピクセルに使用される場合、ディスプレイの性能が強化される可能性があるため、有利である可能性がある。例えば、ディスプレイの色域、エレクトロルミネッセンス効率および／またはエレクトロルミネッセンス安定性を強化することができる。一実施形態では、第１のサブピクセルは、緑色光を発するＰｅＬＥＤを含んでもよく、第２のサブピクセルは、赤色光を発するＱＬＥＤを含んでもよく、第３のサブピクセルは、青色光を発するＰｅＬＥＤを含んでもよい。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの色域を強化し得る。ＰｅＬＥＤデバイスアーキテクチャおよびＱＬＥＤデバイスアーキテクチャをディスプレイのピクセル配列内で組み合わせることは、ペロブスカイト発光材料と量子ドット発光材料の構造が類似しているため、これらのデバイスアーキテクチャを、さらなる複雑さをほとんどまたは全く伴わずに一緒に製造することができる可能性があるため、特に有利であり得る。例えば、溶解法の製造の場合、一般的な溶媒を使用して、ペロブスカイト発光材料および量子ドット発光材料を処理することができる。
【００８７】
ピクセル配列の一実施形態では、第１のサブピクセル３１０はＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０はＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０はＱＬＥＤを含む。図１０ｅは、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０がＰｅＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０がＱＬＥＤを含むピクセル配列１０４０を示す。ピクセル配列１０４０の一実施形態では、サブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、サブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、サブピクセルのうちの１つが青色光を発する。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの第１および第２のサブピクセルにはＰｅＬＥＤデバイスアーキテクチャが好ましい場合があるが、ＱＬＥＤデバイスアーキテクチャがディスプレイの第３のサブピクセルに使用される場合、ディスプレイの性能が強化される可能性があるため、有利である可能性がある。例えば、ディスプレイの色域、エレクトロルミネッセンス効率および／またはエレクトロルミネッセンス安定性を強化することができる。一実施形態では、第１のサブピクセルは、緑色光を発するＰｅＬＥＤを含んでもよく、第２のサブピクセルは、青色光を発するＰｅＬＥＤを含んでもよく、第３のサブピクセルは、赤色光を発するＱＬＥＤを含んでもよい。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの色域を強化し得る。
【００８８】
ピクセル配列の一実施形態では、第１のサブピクセル３１０はＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０はＯＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０はＯＬＥＤを含む。図１０ｆは、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０がＯＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０がＯＬＥＤを含むピクセル配列１０５０を示す。ピクセル配列１０５０の一実施形態では、サブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、サブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、サブピクセルのうちの１つが青色光を発する。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの第１のサブピクセルにはＰｅＬＥＤデバイスアーキテクチャが好ましい場合があるが、ＯＬＥＤデバイスアーキテクチャがディスプレイの第２および第３のサブピクセルに使用される場合、ディスプレイの性能は強化される可能性があるため、有利である可能性がある。例えば、ディスプレイの色域、エレクトロルミネッセンス効率および／またはエレクトロルミネッセンス安定性を強化することができる。一実施形態では、第１のサブピクセルは、緑色光を発するＰｅＬＥＤを含んでもよく、第２のサブピクセルは、赤色光を発するＯＬＥＤを含んでもよく、第３のサブピクセルは、青色光を発するＯＬＥＤを含んでもよい。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの色域を強化し得る。
【００８９】
ピクセル配列の一実施形態では、第１のサブピクセル３１０はＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０はＱＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０はＱＬＥＤを含む。図１０ｇは、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０がＱＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０がＱＬＥＤを含むピクセル配列１０６０を示す。ピクセル配列１０６０の一実施形態では、サブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、サブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、サブピクセルのうちの１つが青色光を発する。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの第１のサブピクセルにはＰｅＬＥＤデバイスアーキテクチャが好ましい場合があるが、ＱＬＥＤデバイスアーキテクチャがディスプレイの第２および第３のサブピクセルに使用される場合、ディスプレイの性能が強化される可能性があるため、有利である可能性がある。例えば、ディスプレイの色域、エレクトロルミネッセンス効率および／またはエレクトロルミネッセンス安定性を強化することができる。一実施形態では、第１のサブピクセルは、青色光を発するＰｅＬＥＤを含んでもよく、第２のサブピクセルは、赤色光を発するＱＬＥＤを含んでもよく、第３のサブピクセルは、緑色光を発するＱＬＥＤを含んでもよい。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの色域を強化し得る。
【００９０】
ピクセル配列の一実施形態では、第１のサブピクセル３１０はＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０はＯＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０はＱＬＥＤを含む。図１０ｈは、第１のサブピクセル３１０がＰｅＬＥＤを含み、第２のサブピクセル３２０がＯＬＥＤを含み、第３のサブピクセル３３０がＱＬＥＤを含むピクセル配列１０７０を示す。ピクセル配列１０７０の一実施形態では、サブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、サブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、サブピクセルのうちの１つが青色光を発する。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの第１のサブピクセルにはＰｅＬＥＤデバイスアーキテクチャが好ましい場合があるが、ＯＬＥＤデバイスアーキテクチャがディスプレイの第２のサブピクセルに使用され、かつＱＬＥＤデバイスアーキテクチャがディスプレイの第３のサブピクセルに使用される場合、ディスプレイの性能は強化される可能性があるため、有利である可能性がある。例えば、ディスプレイの色域、エレクトロルミネッセンス効率および／またはエレクトロルミネッセンス安定性を強化することができる。一実施形態では、第１のサブピクセルは、緑色光を発するＰｅＬＥＤを含んでもよく、第２のサブピクセルは、青色光を発するＯＬＥＤを含んでもよく、第３のサブピクセルは、赤色光を発するＱＬＥＤを含んでもよい。そのようなピクセル配列は、ディスプレイの色域を強化し得る。
【００９１】
ピクセル配列１０００、１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０、１０８０、および１０９０は、少なくとも１つのサブピクセルに少なくとも１つのＰｅＬＥＤを含めることにより、ピクセル配列の色域を拡張することができるという点で有利であり得る。ピクセル配列１０００、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０、１０８０、および１０９０は、１つ以上のＰｅＬＥＤを１つ以上のＯＬＥＤおよび／またはＱＬＥＤと組み合わせて、ピクセル配列の色域をさらに拡張することができるという点でさらに有利であり得る。そのようなピクセル配列がディスプレイ内に実装される場合、ディスプレイの色域が拡張され得る。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤおよび／またはＱＬＥＤデバイスのそのような組み合わせは、デバイスアーキテクチャと処理技術との間の実質的な類似性が、ピクセル配列内でのそれらの組み合わせを容易にするため、実際に実証され得る。異なる発光ダイオードの組み合わせにより、ピクセル配列内の各サブピクセルに対して最適なタイプの発光ダイオードを選択することが可能になり、それにより、ＰｅＬＥＤのみ、ＯＬＥＤのみ、またはＱＬＥＤのみなどの単一のタイプの発光ダイオードを含むピクセル配列から期待できる性能を超える性能を強化させることができる。性能の強化は、拡大した色域、向上した効率、向上した輝度、延長した動作寿命、低下した電圧、削減したコスト、またはその他の強化による場合がある。
【００９２】
ピクセル配列の少なくとも１つのサブピクセルに少なくとも１つのＰｅＬＥＤを含むこと、および／またはピクセル配列において１つ以上のＰｅＬＥＤを１つ以上のＯＬＥＤおよび／またはＱＬＥＤと組み合わせることの１つ以上の利点は、表１および図８に示すデータを使用して実証され得る。表１は、赤、緑、および青のＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤデバイスのＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）色座標を示している。表１には、ＤＣＩ−Ｐ３およびＲｅｃ．２０２０色域標準のＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）色座標も含まれている。一般に、赤色光の場合、ＣＩＥｘ値が高いほど発光色が濃くなり、緑色光の場合、ＣＩＥｙ値が高くなると発光色が濃くなり、青色光の場合、ＣＩＥｙ値が低いほど発光色が濃くなる。これは、表１の赤、緑、および青のＲ＆Ｄ  ＰｅＬＥＤ（丸）、Ｒ＆Ｄ  ＯＬＥＤ（五角形）、Ｒ＆Ｄ  ＱＬＥＤ（三角形）、および市販のＯＬＥＤ（四角形）のデバイスデータのためのマーカ、ならびに図８ａのＤＣＩ−Ｐ３色域の原色のためのマーカ、および図８ｂのＲｅｃ．２０２０色域のためのマーカを含む図８を参照して理解することができる。
【００９３】
図９は、赤、緑、および青のＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤの例示的なエレクトロルミネッセンス発光スペクトルを示している。破線を使用して示す赤、緑、および青のスペクトルは、Ａｐｐｌｅ  ｉＰｈｏｎｅ  Ｘのような市販のＯＬＥＤデバイスのスペクトルに対応しており、ＤＣＩ−Ｐ３の色域をレンダリングするために使用され得る。実線を使用して示す赤色のスペクトルは、赤色発光のＲ＆Ｄ  ＱＬＥＤデバイスのスペクトルに対応している。実線を使用して示す緑色のスペクトルは、緑色発光のＲ＆Ｄ  ＰｅＬＥＤデバイスのスペクトルに対応している。実線を使用して示す青色のスペクトルは、青色発光のＲ＆Ｄ  ＯＬＥＤデバイスのスペクトルに対応している。図９から、発光スペクトルが狭くなるにつれて、発光色がより飽和することが分かる。図９の実線を使用して示されたエレクトロルミネッセンススペクトルは、Ｒｅｃ．２０２０色域をレンダリングするために使用され得る発光デバイスに対応する。
【００９４】
【表１】
2021522671.tif 000002
【００９５】
表１の赤、緑、および青のＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤデバイスについて報告されているＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）色座標データは、例示である。市販のＯＬＥＤデータは、ＤＣＩ−Ｐ３の色域を完全にサポートするＡｐｐｌｅ  ｉＰｈｏｎｅ  Ｘから取得されている。このデータセットは、ＤｉｓｐｌａｙＭａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｏｎｅｉｒａら）のＲａｙｍｏｎｄ  Ｓｏｎｅｉｒａから入手可能である。Ｒ＆Ｄ  ＰｅＬＥＤ、Ｒ＆Ｄ  ＯＬＥＤ、およびＲ＆Ｄ  ＱＬＥＤデバイスのデータは、査読済みの科学雑誌の選定から取得され、赤色のＲ＆Ｄ  ＰｅＬＥＤのデータはＷａｎｇらから取得されている。赤色のＲ＆Ｄ  ＱＬＥＤデータは、Ｋａｔｈｉｒｇａｍａｎａｔｈａｎら（２）から取得されている。緑色のＲ＆Ｄ  ＰｅＬＥＤデータはＨｉｒｏｓｅらから取得され、青色のＲ＆Ｄ  ＰｅＬＥＤデータはＫｕｍａｒらから取得され、青色のＲ＆Ｄ  ＯＬＥＤデータはＴａｋｉｔａらから取得されている。これらのソースからのデータは例として使用されており、非限定的であると考えられるべきである。他の査読済み科学雑誌からのデータ、実験装置から収集されたシミュレーションデータ、および／または実験データも、主張されたピクセル配列の前述の利点を実証するために使用され得る。
【００９６】
表１および図８ａから分かるように、既存のＯＬＥＤ技術は、Ａｐｐｌｅ  ｉＰｈｏｎｅ  Ｘに例示されているように、ＤＣＩ−Ｐ３の色域をレンダリングすることができる市販のディスプレイを実証するためにすでに使用することができる。しかしながら、図８ｂから分かるように、既存のＯＬＥＤ技術だけを使用して、Ｒｅｃ．２０２０の色域をレンダリングできるディスプレイを実証することができない。
【００９７】
表１および図８ｂは、Ｒｅｃ．２０２０色域をレンダリングすることができるディスプレイを実証する１つの道筋が、１つ以上のＰｅＬＥＤデバイスを、ディスプレイでの応用のためのピクセル配列内の１つ以上のサブピクセルに含めることであることを示している。一実施形態では、第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つは、赤色光を発し、第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つは、緑色光を発し、第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つは、青色光を発する。
【００９８】
任意で、ピクセル配列のサブピクセルにＰｅＬＥＤデバイスを含めることにより、サブピクセルは、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）＝（０．１００，０．８１０）で緑色光を発することができ、これは、ＦＩＧ．８ｂから分かるように、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）＝（０．１７０，０．７９７）を有するＲｅｃ．２０２０標準の緑色の原色よりも飽和度が高い。任意で、ピクセル配列のサブピクセルにＰｅＬＥＤデバイスを含めることにより、サブピクセルは、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）＝（０．７２０，０．２８０）で赤色光を発することができ、これは、ＦＩＧ．８ｂから分かるように、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）＝（０．７０８，０．２９２）を有するＲｅｃ．２０２０標準の赤色の原色よりも飽和度が高い。これは、ピクセル配列の色域を拡張するために１つ以上のＰｅＬＥＤデバイスをどのように使用できるのかと、ピクセル配列が組み込まれているディスプレイとを実証している。任意で、ピクセル配列のサブピクセルにＰｅＬＥＤデバイスを含めることにより、サブピクセルは、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）＝（０．１６６，０．０７９）で青色光を発することができる。これは、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）＝（０．１３１，０．０４６）を有するＲｅｃ．２０２０標準の青色の原色ほど飽和していない。
【００９９】
しかしながら、色域は、ディスプレイの性能を測定し得る１つの測定基準に過ぎない。ピクセル配列の設計では、効率、明るさ、動作寿命、電圧、処理条件、およびコストなどの他の性能パラメータも考慮する必要がある。状況によっては、１つ以上のＰｅＬＥＤを含む１つ以上のサブピクセルと、１つ以上のＯＬＥＤおよび／または１つ以上のＱＬＥＤを含む１つ以上のサブピクセルとをピクセル配列において組み合わせることが有利な場合がある。
【０１００】
任意で、ピクセル配列のサブピクセルにＱＬＥＤデバイスを含めることにより、サブピクセルは、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）＝（０．７１２，０．２８８）で赤色光を発することができ、これは、ＦＩＧ．８ｂから分かるように、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）＝（０．７０８，０．２９２）を有するＲｅｃ．２０２０標準の赤色の原色よりも飽和度が高い。本明細書に記載されるように、ＱＬＥＤを含むそのような例示的なサブピクセルからの赤色発光の彩度は、ＰｅＬＥＤを含む例示的なサブピクセルからの赤色発光の彩度よりもわずかに低い。しかしながら、状況によっては、ＱＬＥＤデバイスは、改善された効率、より高い輝度、改善された動作寿命、より低い電圧、および／またはより低いコストなどの１つ以上の利点をピクセル配列に提供することができ、したがって、ピクセル配列における実装に好ましい場合がある。
【０１０１】
任意で、ピクセル配列のサブピクセルにＯＬＥＤデバイスを含めることにより、サブピクセルは、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）＝（０．１４６，０．０４５）で青色光を発することができ、これは、ＦＩＧ．８ｂから分かるように、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）＝（０．１３１，０．０４６）を有するＲｅｃ．２０２０標準の青色の原色よりも飽和度が高い。また、表１に記載の青色Ｒ＆Ｄ  ＰｅＬＥＤデバイスが発する青色光よりも飽和度が高い。
【０１０２】
任意で、１つ以上のＰｅＬＥＤを含む１つ以上のサブピクセルと、１つ以上のＯＬＥＤおよび／または１つ以上のＱＬＥＤを含む１つ以上のサブピクセルとを組み合わせることにより、ＤＣＩ−Ｐ３の色域をレンダリングすることができるピクセル配列を実証することができる。一実施形態では、第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｘ座標が０．６８０以上の赤色光を発することができ、第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．６９０以上の緑色光を発することができ、第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．０６０以下の青色光を発することができる。このようなピクセル配列は、ＤＣＩ−Ｐ３ディスプレイ標準の色域要件を満たすという点で有利な場合がある。このようなピクセル配列は、ディスプレイに実装された場合、ディスプレイは、日常生活で経験されるより広い範囲の色をレンダリングし、それによって機能性およびユーザ体験を改善することができるという点で有利であり得る。
【０１０３】
任意で、１つ以上のＰｅＬＥＤを含む１つ以上のサブピクセルと、１つ以上のＯＬＥＤおよび／または１つ以上のＱＬＥＤを含む１つ以上のサブピクセルとを組み合わせることにより、Ｒｅｃ．２０２０の色域をレンダリングすることができるピクセル配列を実証することができる。一実施形態では、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｘ座標が０．７０８以上の赤色光を発することができ、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．７９７以上の緑色光を発することができ、第１、第２および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．０４６以下の青色光を発することができる。このようなピクセル配列は、Ｒｅｃ．２０２０ディスプレイ標準の色域要件を満たすという点で有利な場合がある。このようなピクセル配列は、ディスプレイに実装された場合、ディスプレイは、日常生活で経験されるより広い範囲の色をレンダリングし、それによって機能性およびユーザ体験を改善することができるという点で有利であり得る。
【０１０４】
任意で、ピクセル配列は、複数のピクセルを含み得、各ピクセルは、赤色光を発するように構成されている第１のサブピクセルであって、第１のサブピクセルがＰｅＬＥＤを含む、第１のサブピクセルと、緑色光を発するように構成されている第２のサブピクセルであって、第２のサブピクセルがＰｅＬＥＤを含む、第２のサブピクセルと、青色光を発するように構成されている第３のサブピクセルであって、第３のサブピクセルがＯＬＥＤを含む、第３のサブピクセルと、を含む。
【０１０５】
任意で、ピクセル配列は、複数のピクセルを含み得、各ピクセルは、赤色光を発するように構成されている第１のサブピクセルであって、第１のサブピクセルがＱＬＥＤを含む、第１のサブピクセルと、緑色光を発するように構成されている第２のサブピクセルであって、第２のサブピクセルがＰｅＬＥＤを含む、第２のサブピクセルと、青色光を発するように構成されている第３のサブピクセルであって、第３のサブピクセルがＯＬＥＤを含む、第３のサブピクセルと、を含む。
【０１０６】
一実施形態では、ピクセル配列の第１、第２、および第３のサブピクセルは、同じ表面積を有し得る。図１１は、３つのサブピクセルを有するピクセル配列のサブピクセルのレイアウトおよびサイズの様々な構成を示している。図１１ａは、第１のサブピクセル４１０、第２のサブピクセル４２０、および第３のサブピクセル４３０が同じ表面積を有するピクセル配列の一例である、ピクセル配列１１００を示す。任意で、第１のサブピクセル４１０は、赤色光を発するように構成され得、第２のサブピクセル４２０は、緑色光を発するように構成され得、第３のサブピクセル４３０は、青色光を発するように構成され得る。そのようなピクセル配列は、同じ表面積を有するサブピクセルの各々によって製造プロセスが単純化され得るという点で有利であり得る。
【０１０７】
一実施形態では、第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの少なくとも１つは、第１、第２、および第３のサブピクセルの別のものとは異なる表面積を有する。図１１ｂは、第１のサブピクセル４１０および第２のサブピクセル４２０が第３のサブピクセル４３０とは異なる表面積を有するピクセル配列の一例である、ピクセル配列１１１０を示す。任意で、第１のサブピクセル４１０は、赤色光を発するように構成され得、第２のサブピクセル４２０は、緑色光を発するように構成され得、第３のサブピクセル４３０は、青色光を発するように構成され得る。
【０１０８】
任意で、かつピクセル配列１１１０に示されるように、青色光を発するように構成されているサブピクセル（ピクセル配列１１１０のサブピクセル４３０）の表面積は、赤色光を発するように構成されているサブピクセル（ピクセル配列１１１０のサブピクセル４１０）の表面積よりも実質的に大きくてもよい。任意で、かつピクセル配列１１１０に示されるように、青色光を発するように構成されているサブピクセル（ピクセル配列１１１０のサブピクセル４３０）の表面積は、緑色光を発するように構成されているサブピクセル（ピクセル配列１１１０のサブピクセル４２０）の表面積よりも実質的に大きくてもよい。
【０１０９】
そのようなピクセル配列は、それが組み込まれているディスプレイの動作寿命を延ばすことができるという点で有利であり得る。この理由の１つは、青色光を発するサブピクセルで使用される発光材料は、赤色および緑色光を発するサブピクセルで使用される発光材料と比較して、動作寿命が短い場合がある。この効果は、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤデバイスで見られる可能性があり、赤色光および緑色光と比較して、青色光に関連するエネルギーが高い結果である可能性がある。青色光に関連するエネルギーが高いということは、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位との間のエネルギーバンドギャップが必然的に大きくなり、励起子状態の安定化がより困難になる可能性があるため、動作寿命が短くなる可能性があることを意味している。青色光を発するサブピクセルの表面積を増やすことにより、サブピクセルから同じ総光出力をより低い輝度で生成することが可能となり得る。例えば、サブピクセルの表面積が２倍に増加した場合、輝度は２倍減少し得るが、それでも同じ総光出力が達成される可能性がある。輝度を下げることにより、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤデバイスの動作寿命を延ばすことができることは当技術分野でよく理解されている。したがって、青色光を発するサブピクセルの表面積を、赤色光および緑色光を発するサブピクセルのそれぞれの表面積よりも大きくすることで、赤色、緑色、および青色のサブピクセルの動作寿命をより均等にバランスさせることができ、このようなピクセル配列が組み込まれたディスプレイの動作寿命を長くすることができる。
【０１１０】
一実施例では、ピクセル配列が、第１、第２、および第３の光色とは異なる第４の光色を発するように構成されている第４のサブピクセルをさらに含んでもよく、第４のサブピクセルが、ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤを含む。そのようなピクセル配列は、第４のサブピクセルが、それが組み込まれるディスプレイの色域を広げることができるという点で有利であり得る。
【０１１１】
一実施形態では、ピクセル配列の第１、第２、第３、および第４のサブピクセルは、同じ表面積を有し得る。一実施形態では、第１、第２、第３、および第４のサブピクセルのうちの少なくとも１つは、第１、第２、第３、および第４のサブピクセルの別のものとは異なる表面積を有する。
【０１１２】
図１２は、４つのサブピクセルを有するピクセル配列のサブピクセルのレイアウトおよびサイズの様々な構成を示している。一実施形態では、ピクセル配列は、黄色光を発する第４のサブピクセルを含み得る。図１２ａは、第１のサブピクセル５１０が赤色光を発するように構成され、第２のサブピクセル５２０が緑色光を発するように構成され、第３のサブピクセル５３０が青色光を発するように構成され、第４のサブピクセル５４０が黄色光を発するように構成されている、４つのサブピクセルを有するピクセル配列の例示的な実施形態であるピクセル配列１２００を示す。そのようなピクセル配列は、黄色光を発する第４のサブピクセルが、それが組み込まれているディスプレイの色域を広げることができるという点で有利であり得る。特に、より広い範囲の黄色がディスプレイによってレンダリングされ得る。
【０１１３】
一実施形態では、ピクセル配列は、水色光を発する第４のサブピクセルを含み得る。図１２ｂは、第１のサブピクセル５１０が赤色光を発するように構成され、第２のサブピクセル５２０が緑色光を発するように構成され、第３のサブピクセル５３０が青色光を発するように構成され、第４のサブピクセル５５０が水色光を発するように構成されている、４つのサブピクセルを有するピクセル配列の例示的な実施形態であるピクセル配列１２１０を示す。そのようなピクセル配列は、水色光を発する第４のサブピクセルが、それが組み込まれているディスプレイの色域を広げることができるという点で有利であり得る。特に、より広い範囲の水色がディスプレイによってレンダリングされ得る。
【０１１４】
一実施形態では、ピクセル配列は、ディスプレイに含まれ得る。任意で、ディスプレイは幅広い消費者製品に組み込むことができる。任意で、ディスプレイは、テレビ、コンピュータモニタ、タブレット、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオレコーダ、スマートウォッチ、フィットネストラッカ、パーソナルデジタルアシスタント、車両ディスプレイ、および他の電子デバイスに使用することができる。任意で、ディスプレイをマイクロディスプレイまたはヘッドアップディスプレイに使用することができる。任意で、ディスプレイは、内部または外部の照明および／または信号伝達のための光源、スマートパッケージ、または看板で使用されてもよい。
【０１１５】
一実施形態では、ディスプレイは可撓性構造である。任意で、ディスプレイは、０．１Ｎｍ〜０．００００１Ｎｍの範囲の曲げ剛性を有する可撓性であってもよい。このような可撓性ディスプレイは、同等の剛性構造と比較して、機械的応力を受けたときに故障する可能性が低いという点で有利であり得る。このような可撓性ディスプレイは、構造の湾曲が必要とされる応用においてより効果的に実施され得る。
【０１１６】
一実施形態では、ディスプレイのサブピクセルの少なくとも１つは、マイクロキャビティ構造を含む。一実施形態では、ディスプレイのサブピクセルの各々は、マイクロキャビティ構造を含む。任意で、本明細書に記載されるように、透明で部分的に反射性の電極が、対向する反射電極と組み合わせて使用されるマイクロキャビティ構造を作成してもよい。任意で、標準的なデバイスアーキテクチャでは、Ａｇの厚さが約２５ｎｍ未満であるＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯのような透明で部分的に反射性の多層アノードと、ＬｉＦ／Ａｌのような反射性多層カソードとを組み合わせて使用して、下部発光マイクロキャビティ構造を作成してもよい。このアーキテクチャでは、発光はアノードを介して行われる。任意で、標準的なデバイスアーキテクチャでは、Ｍｇ：Ａｇのような透明で部分的に反射性の化合物カソードと、Ａｇの厚さが約８０ｎｍを超えるＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯのような反射性多層アノードとを組み合わせて使用して、上部発光マイクロキャビティ構造を作成してもよい。このアーキテクチャでは、発光はカソードを介して行われる。
【０１１７】
そのようなディスプレイは、１つ以上のマイクロキャビティ構造が、それらが適用される１つ以上のサブピクセルから発せされる光の総量を増加させ、それによって、ディスプレイの効率および明るさを増加させることができるという点で、有利であり得る。そのようなディスプレイは、１つ以上のマイクロキャビティ構造が、それらが適用される１つ以上のサブピクセルから順方向に発せされる光の割合を増加させ、それによって、法線入射で配置されたユーザに対するディスプレイの見かけの明るさを増加させることができるという点で、さらに有利であり得る。そのようなディスプレイは、１つ以上のマイクロキャビティ構造が、それらが適用される１つ以上のサブピクセルから発せされる光のスペクトルを狭め、それによって、発せられた光の彩度およびディスプレイの色域を増加させることができるという点で、さらに有利であり得る。それにより、１つ以上のマイクロキャビティ構造を適用することにより、ディスプレイがＤＣＩ−Ｐ３の色域をレンダリングすることが可能になり得る。それにより、１つ以上のマイクロキャビティ構造を適用することにより、ディスプレイがＲｅｃ．２０２０の色域をレンダリングすることが可能になり得る。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要なアノードおよびカソード特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【０１１８】
一実施形態では、ディスプレイのサブピクセルの各々は、色変更層を含む。一実施形態では、ディスプレイのサブピクセルのうちの少なくとも１つは、色変更層を含む。本明細書で説明するように、一般に、色変更層には２つのクラス、すなわち、不要な光の波長を除去することによってスペクトルを変更するカラーフィルタと、高エネルギーの光子を低エネルギーの光子に変換する色変更層とがある。図１３は、１つ以上の色変更層を含むディスプレイのための様々な構成の断面を示す。
【０１１９】
図１３ａは、ディスプレイ１３００を示している。ディスプレイは、基板６１０、第１のサブピクセル６２０、第２のサブピクセル６３０、および第３のサブピクセル６４０を含み得る。任意で、ディスプレイ１３００は、１つ以上の色変更層を含み得る。任意で、ディスプレイ１３００は、第１のサブピクセル６２０に光学的に結合され、その上に配置された第１の色変更層６２５を含み得る。任意で、ディスプレイ１３００は、第２のサブピクセル６３０に光学的に結合され、その上に配置された第２の色変更層６３５を含み得る。任意で、ディスプレイ１３００は、第３のサブピクセル４４０に光学的に結合され、その上に配置された第３の色変更層６４５を含み得る。任意で、図１３ａに示される１つ以上の色変更層を省略してもよい。
【０１２０】
任意で、１つ以上の色変更層は、１つ以上のカラーフィルタを含み得る。任意で、１つ以上の色変更層は、１つ以上の色変化層を含み得る。任意で、ディスプレイ１３００の第１、第２、および第３のサブピクセルは、同じ表面積を有し得る。任意で、第１の６２０、第２の６３０、および第３の６４０のサブピクセルのうちの少なくとも１つは、第１、第２、および第３のサブピクセルの別のものとは異なる表面積を有する。任意選択で、ディスプレイ１３００は、第４のサブピクセルなどのさらなるサブピクセルを含み得、これは、第４の色変更層をさらに含み得る。
【０１２１】
図１３ｂは、ディスプレイ１３１０を示している。ディスプレイは、基板６１０、第１のサブピクセル６２０、第２のサブピクセル６３０、および第３のサブピクセル６４０を含み得る。任意で、ディスプレイ１３１０は、１つ以上の色変更層を含み得る。任意で、ディスプレイ１３１０は、基板６１０を介して第１のサブピクセル６２０に光学的に結合された第１の色変更層６２５を含み得る。任意で、ディスプレイ１３１０は、基板６１０を介して第２のサブピクセル６３０に光学的に結合された第２の色変更層６３５を含み得る。任意で、ディスプレイ１３１０は、基板６１０を介して第３のサブピクセル６４０に光学的に結合された第３の色変更層６４５を含み得る。任意で、図１３ｂに示される１つ以上の色変更層を省略してもよい。
【０１２２】
任意で、１つ以上の色変更層は、１つ以上のカラーフィルタを含み得る。任意で、１つ以上の色変更層は、１つ以上の色変化層を含み得る。任意で、ディスプレイ１３１０の第１、第２、および第３のサブピクセルは、同じ表面積を有し得る。任意で、第１の６２０、第２の６３０、および第３の６４０のサブピクセルのうちの少なくとも１つは、第１、第２、および第３のサブピクセルの別のものとは異なる表面積を有する。任意選択で、ディスプレイ１３１０は、第４のサブピクセルなどのさらなるサブピクセルを含み得、これは、第４の色変更層をさらに含み得る。
【０１２３】
図１３に示すようなそのようなディスプレイは、１つ以上の色変更層を含むことで、それらが適用される１つ以上のサブピクセルから発せられた光のスペクトルを変化させ、それによって、発せられた光の彩度およびディスプレイの色域を増加させることができるという点で、有利であり得る。それにより、１つ以上の色変更層を適用することにより、ディスプレイがＤＣＩ−Ｐ３の色域をレンダリングすることが可能になり得る。それにより、１つ以上の色変更層を適用することにより、ディスプレイがＲｅｃ．２０２０の色域をレンダリングすることが可能になり得る。ＰｅＬＥＤ、ＯＬＥＤ、およびＱＬＥＤに必要な色変更層層特性が実質的に類似しているため、これらの発光デバイスをディスプレイなどの単一デバイスに組み合わせることが容易になる。
【０１２４】
一実施形態では、ディスプレイは、ＤＣＩ−Ｐ３色域をレンダリングすることができる。つまり、一実施形態では、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが青色光を発する。一実施形態では、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｘ座標が０．６８０以上の赤色光を発し、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．６９０以上の緑色光を発し、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．０６０以下の青色光を発する。
【０１２５】
そのようなディスプレイは、ＤＣＩ−Ｐ３ディスプレイ標準の色域要件を満たすという点で有利な場合がある。そのようなディスプレイは、日常生活で経験されるより広い範囲の色をレンダリングし、それによって機能性およびユーザ体験を改善することができるという点で有利であり得る。
【０１２６】
一実施形態では、ディスプレイは、Ｒｅｃ．２０２０の色域をレンダリングすることができる。つまり、一実施形態では、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが赤色光を発し、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが緑色光を発し、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが青色光を発する。一実施形態では、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｘ座標が０．７０８以上の赤色光を発し、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．７９７以上の緑色光を発し、ディスプレイの第１、第２、および第３のサブピクセルのうちの１つが、ＣＩＥ１９３１ｙ座標が０．０４６以下の青色光を発する。
【０１２７】
そのようなディスプレイは、Ｒｅｃ．２０２０ディスプレイ標準の色域要件を満たすという点で有利な場合がある。そのようなディスプレイは、日常生活で経験されるより広い範囲の色をレンダリングし、それによって機能性およびユーザ体験を改善することができるという点で有利であり得る。
【０１２８】
当業者は、ほんのわずかな使用例しか記載されていないが、それらが決して限定的ではないことを理解するであろう。
【０１２９】
前述の発明の実施形態への変更は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく可能である。本発明を説明および主張するために使用される「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「組み込む」、「からなる」、「有する」、「である」などの表現は、非排他的な方法で解釈されることを意図しており、すなわち、明示的に記載されていない項目、構成要素または要素も存在することを可能にしている。単数形への言及も、複数形に関すると解釈されるべきである。添付の請求項の括弧内に含まれる数字は、請求項の理解を助けることを意図しており、これらの特許請求の範囲によって請求される主題を制限するように解釈されるべきではない。
【０１３０】
特許参考文献
ＵＳ８７７３０１３Ｂ２，Ｒａｊａｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｔｈｒｅｅ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ＯＬＥＤ  Ｌａｍｐｓ
ＥＰ０４２３２８３Ｂ１，Ｆｒｉｅｎｄ  ｅｔ  ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅｓ
ＵＳ６３０３２３８Ｂ１，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，ＯＬＥＤｓ  Ｄｏｐｅｄ  ｗｉｔｈ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ
ＵＳ７２７９７０４Ｂ２，Ｗａｌｔｅｒｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｔｒｉｄｅｎｔａｔｅ  Ｌｉｇａｎｄｓ
その他の参考文献
Ｓ．Ａｄｊｏｋａｔｓｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｂｒｏａｄｌｙ  ｔｕｎａｂｌｅ  ｍｅｔａｌ  ｈａｌｉｄｅ  ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ  ｆｏｒ  ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｔｏｄａｙ，Ｖｏｌｕｍｅ  ２０，Ｉｓｓｕｅ  ８，Ｐａｇｅｓ  ４１３−４２４  （２０１７）。
Ｕｏｙａｍａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｈｉｇｈｌｙ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ  ｆｒｏｍ  ｄｅｌａｙｅｄ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ，Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌｕｍｅ  ４９２，Ｐａｇｅｓ  ２３４−２３８（２０１２）。
Ｋａｔｈｉｒｇａｍａｎａｔｈａｎ  ｅｔ  ａｌ．（１），Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔ  ＬＥＤｓ：Ｔｈｅ  Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｒｔ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ  １１，Ｎｕｍｂｅｒ  ５，Ｐａｇｅｓ  ４８０−４９３（２０１５）。
Ｓｏｎｅｉｒａ  ｅｔ  ａｌ．，ｉＰｈｏｎｅ  Ｘ  ＯＬＥＤ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓｈｏｏｔ−Ｏｕｔ，ＤｉｓｐｌａｙＭａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｉｓｐｌａｙｍａｔｅ．ｃｏｍ／ｉＰｈｏｎｅＸ＿ＳｈｏｏｔＯｕｔ＿１ａ．ｈｔｍ［ａｃｃｅｓｓｅｄ  ２０  Ａｐｒｉｌ，２０１８］
Ｗａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ−ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ，ｓｅｌｆ−ｏｒｇａｎｉｓｅｄ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌｓ，Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  １０，Ｐａｇｅｓ  ６９９−７０４（２０１６）。
Ｋａｔｈｉｒｇａｍａｎａｔｈａｎ  ｅｔ  ａｌ．（２），Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：Ｔｏｗａｒｄｓ  Ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  ｔｈｅ  ＲＥＣ  ２０２０  Ｃｏｌｏｕｒ  Ｃｏ−ｏｒｄｉｎａｔｅｓ，ＳＩＤ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ  ２０１５，Ｖｏｌｕｍｅ  ４７，Ｐａｇｅｓ  ６５２−６５６（２０１６）。
Ｈｉｒｏｓｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  ＱＬＥＤ  Ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  ＢＴ．２０２０  Ｇｒｅｅｎ  Ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ，ＳＩＤ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ  ２０１７，Ｖｏｌｕｍｅ  ４８，Ｐａｇｅｓ  ２８４−２８７（２０１７）。
Ｋｕｍａｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  Ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ，ＡＣＳ  Ｎａｎｏ，Ｖｏｌｕｍｅ  １０，Ｐａｇｅｓ  ９７２０−９７２９（２０１６）。
Ｔａｋｉｔａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｈｉｇｈｌｙ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｄｅｅｐ−ｂｌｕｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｄｏｐａｎｔ  ｆｏｒ  ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  ｌｏｗ−ｐｏｗｅｒ  ＯＬＥＤ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｓａｔｉｓｆｙｉｎｇ  ＢＴ．２０２０  ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＩＤ  ２０１８（２０１８）。
【図１】
2021522671.tif 000003
【図２】
2021522671.tif 000004
【図３】
2021522671.tif 000005
【図４】
2021522671.tif 000006
【図５】
2021522671.tif 000007
【図６】
2021522671.tif 000008
【図７】
2021522671.tif 000009
【図８】
2021522671.tif 000010
【図９】
2021522671.tif 000011
【図１０−１】
2021522671.tif 000012
【図１０−２】
2021522671.tif 000013
【図１１】
2021522671.tif 000014
【図１２】
2021522671.tif 000015
【図１３】
2021522671.tif 000016
【国際調査報告】
2021522671.tif 000017
2021522671.tif 000018
2021522671.tif 000019