高解像度のピクセル間の電気的クロストーク効果を調査

Scientific Reports volume 13、記事番号: 14070 (2023) この記事を引用

メトリクスの詳細

有機発光ダイオード (OLED) マイクロディスプレイは、拡張現実/仮想現実デバイスのアプリケーションにおける優れた性能により、大きな注目を集めています。 しかし、OLED マイクロディスプレイの高いピクセル密度は電気的クロストークを引き起こし、色の歪みを引き起こします。 この研究では、高解像度フルカラー OLED マイクロディスプレイのサブピクセル間の電気的クロストークによって引き起こされる現在のクロストーク比と色域の変化を調査しました。 電気的クロストークのシミュレーションには、4 つのサブピクセルを備えた 3147 ピクセル/インチ (PPI) のピクセル構造と、赤、緑、青のカラー フィルターを備えた単一スタックの白色 OLED が使用されました。 結果は、OLED の上部電極と下部電極のシート抵抗が電気的クロストークにほとんど影響を与えないことを示しました。 しかし、共通有機層のシート抵抗が減少するにつれて、電流クロストーク率が劇的に増加し、色域が減少しました。 さらに、パネルのピクセル密度が 200 PPI から 5000 PPI に増加するにつれて、OLED マイクロディスプレイの色域は減少しました。 さらに、3147 PPI スケールのマルチフィンガー型ピクセル構造を使用してクロストーク電流を測定するためのサブピクセル回路を作製し、シミュレーション結果と比較しました。

有機発光ダイオード (OLED) は、応答速度が速く、コントラスト比が高く、色域が広く、超薄型で柔軟なフォームファクターを備えているため、さまざまな電子デバイスや車両に使用されています1、2、3、4、5。 OLED ディスプレイにはさまざまなサイズがあり、携帯電話からテレビまでさまざまなデバイスに適用できます6、7。 近年、対角サイズが 2 インチ以下の OLED マイクロディスプレイが製造され、拡張現実 (AR)/仮想現実 (VR) デバイスに適用されています8。 OLED マイクロディスプレイのピクセルは、AR/VR デバイスの光学システムによって拡大されます9、10。 したがって、OLED マイクロディスプレイは高いピクセル密度を持たなければなりません。 ほとんどの OLED マイクロディスプレイは、高解像度を実現するために、相補型金属酸化物半導体 (CMOS) ベースの回路を備えたシリコン バックプレーンを使用しています8。 たとえば、中国の BOE は、AR ガラス用の 5644 ピクセル/インチ (PPI) の OLED マイクロディスプレイを報告しました11。 ソニーはまた、6.3 μm という小さなピクセルピッチを報告しました12。

しかし、画素ピッチのサイズが減少すると、画素間の距離も減少するため、従来のOLEDディスプレイでは発生しなかった問題が発生します13、14。 通常のOLEDディスプレイのサブピクセル間の距離は約数十マイクロメートルと大きいため、有機材料の非常に高いシート抵抗により、サブピクセルが電気的に駆動される場合、隣接するサブピクセルは横方向の漏れ電流の影響を受けません。 ただし、OLED マイクロディスプレイのサブピクセル間の距離は約数百ナノメートルです15、16。 その結果、図117、18に示すように、緑(G)サブピクセルの駆動電圧は、電気的クロストークと呼ばれる、赤(R)および青(B)サブピクセルにクロストーク電流を引き起こす可能性があります。

R、G、B カラー フィルター (C/F) を備えたフルカラー OLED マイクロディスプレイのクロストーク電流の概略図。

Liu らは、 横方向ホール拡散電流が OLED の効率と動作安定性を向上させると報告しています 19。横方向リーク電流によって引き起こされるほとんどの電気的クロストークは通常、ピクセルの色を歪め、OLED マイクロディスプレイ パネルの色域を減少させます。 OLED マイクロディスプレイでは、輝度、効率、寿命が高いため、タンデム構造の白色 OLED が使用されます 20、21、22。 タンデム構造には電荷生成層 (CGL) 23、24、25 が必要ですが、これらの層は通常の有機材料よりも高い導電性を備えており、その結果、電気的クロストークが発生します 26。 電気的クロストークは、OLED マイクロディスプレイ分野における重大な問題であり、広い色域を達成するには克服する必要があります。 しかし、サブピクセルのサイズが非常に小さいことを考慮すると、実験的なクロストーク電流の測定と分析は非常に困難であり、実用的なOLEDマイクロディスプレイパネルが必要です。