(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル放射ディスプレイデバイスであって、
ａ）表示エリアを有する基板と、
ｂ）前記基板の表面上に形成される、該基板よりも薄い接着層と、
ｃ）前記接着層に接着される、２ミクロンよりも厚く、２００ミクロンよりも薄い厚みを有する複数のチップレットであって、各チップレットは少なくとも１つの接続パッドを有し、該複数のチップレットは前記表示エリア内に分散配置され、前記接着層の少なくとも一部は該チップレットの一部の上に延在する、複数のチップレットと、
ｄ）前記表示エリア内の前記接着層上に形成される複数のボトム電極であって、各ボトム電極は、１つのチップレットの接続パッドに電気的に接続され、それにより前記チップレットは該ボトム電極のそれぞれに電流を与える、複数のボトム電極と、
ｅ）前記ボトム電極上に形成される少なくとも１つの発光材料層と、
ｆ）前記少なくとも１つの発光材料層上に形成されるトップ電極であって、前記ボトム電極、前記少なくとも１つの材料層、及び該トップ電極は合わせても、前記接着層よりも薄い、トップ電極と、
ｇ）前記トップ電極上に配置され、前記基板に接着される、前記接着層よりも厚いカバーとを備え、
ｈ）前記チップレット、前記ボトム電極、前記少なくとも１つの発光材料層、及び前記トップ電極は、前記層ａ〜ｇによって形成される構造の中立応力面に、又はその近くにあり、前記フレキシブル放射ディスプレイデバイスの曲げ半径は２ｃｍ未満である、フレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記基板及び前記カバーは同じ材料を含む、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項３】
前記基板及び前記カバーは同じ厚みを有する、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項４】
前記基板及び前記カバーは異なる材料を含む、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項５】
前記基板及び前記カバーは異なる厚みを有する、請求項４に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項６】
前記トップ電極と前記カバーとの間に配置されるバッファー層をさらに備える、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記バッファー層及び前記接着層は同じ材料を含む、請求項６に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記バッファー層及び前記接着層は同じ厚みを有する、請求項６に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項９】
前記バッファー層は前記カバーよりもフレキシブルでない、請求項６に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記バッファー層及び前記接着層は異なる材料を含む、請求項６に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項１１】
前記バッファ層及び前記接着層は異なる厚みを有する、請求項１０に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項１２】
前記バッファー層は２ミクロン〜５０ミクロンの厚みを有する、請求項６に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項１３】
前記接着層は前記基板よりもフレキシブルでない、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項１４】
前記接着層上、又は該接着層内に形成される封入層をさらに備える、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項１５】
前記チップレット及び前記接着層上に形成される封入層をさらに備える、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項１６】
前記接続パッドに接続されるワイヤ上に形成される封入層をさらに備える、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項１７】
前記接着層は２ミクロン〜５０ミクロンの厚みを有する、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項１８】
前記基板は５０ミクロン〜５００ミクロンの厚みを有するか、又は前記カバーは５０ミクロン〜５００ミクロンの厚みを有する、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項１９】
前記中立応力面は、前記トップ電極及び前記１つ又は複数の材料層が接触する場所に配置される、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【請求項２０】
前記接着層上に形成される配線層をさらに備える、請求項１に記載のフレキシブル放射ディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイス基板上に分散配置される別々の基板を有する独立した制御素子を用いるフレキシブル発光ディスプレイデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイデバイスは、コンピューティングデバイスと共に、そしてポータブルデバイスにおいて、そしてテレビのような娯楽デバイス用に広く用いられている。そのようなディスプレイは通常、基板上に分散配置される複数のピクセルを用いて画像を表示する。各ピクセルは、各画素を表すために、通常赤色光、緑色光、及び青色光を放射する、一般的にサブピクセルと呼ばれるいくつかの異なる色の発光素子を組み込んでいる。種々のフラットパネルディスプレイ技術、たとえば、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、及び発光ダイオードディスプレイが知られている。
【０００３】
発光素子を形成する発光材料の薄膜を組み込んだ発光ダイオード（ＬＥＤ）は、フラットパネルディスプレイデバイスにおいて数多くの利点を有し、光学システムにおいて有用である。Tang他に対して２００２年５月７日に発行された特許文献１は、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）発光素子のアレイを含む有機ＬＥＤカラーディスプレイを示している。代替的には、無機材料を用いることができ、無機材料は多結晶半導体マトリックス内に燐光性結晶又は量子ドットを含むことができる。有機材料又は無機材料の他の薄膜を用いて、発光薄膜材料への電荷の注入、輸送、又は遮断を制御することもでき、そのような薄膜が当該技術分野において知られている。それらの材料は基板上において電極間に配置され、封入カバー層又はプレートを備える。発光材料に電流が通電するときに、サブピクセルから光が放射される。放射される光の周波数は、用いられる材料の特性に依存する。そのようなディスプレイでは、基板を通じて（ボトムエミッター）、又は封入カバーを通じて（トップエミッター）、又はその両方を通じて光を放射することができる。
【０００４】
ＬＥＤデバイスから光を放射するために、少なくとも一方の電極は透明である。透明電極は通常、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のような透明な導電性酸化物から形成される。しかしながら、透明な導電性酸化物は脆弱であり、応力が加えられるときにクラックが入るので、フレキシブルデバイスの場合に特に問題となる。クラックは電極の導電率を下げ、発光材料を劣化させる可能性がある。
【０００５】
フラットパネルディスプレイデバイス内のピクセルを制御するための２つの異なる方法、すなわち、アクティブマトリックス制御及びパッシブマトリックス制御が一般的に知られている。アクティブマトリックスでは、制御素子はフラットパネル基板の上に分散配置される。通常、各サブピクセルは１つの制御素子によって制御され、各制御素子は少なくとも１つのトランジスタを含む。たとえば、簡単な従来技術のアクティブマトリックス有機発光（ＯＬＥＤ）ディスプレイでは、各制御素子は２つのトランジスタ（選択トランジスタ及びパワートランジスタ）と、サブピクセルの輝度を指定する電荷を蓄えるための１つのキャパシタとを含む。各発光素子は通常、独立した制御電極及び共通電極を用いる。
【０００６】
アクティブマトリックス制御素子を形成する１つの一般的な従来技術の方法は通常、シリコン等の半導体材料の薄膜をガラス基板上に堆積させ、次いでフォトリソグラフィ工程を通じて半導体材料をトランジスタ及びキャパシタに形成する。薄膜シリコンは、アモルファス又は多結晶のいずれかとすることができる。アモルファスシリコン又は多結晶シリコンから作製される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、結晶シリコンウェハーにおいて作製される従来のトランジスタと比較して相対的に大きく、かつ性能が低い。さらに、そのような薄膜デバイスは通常、ガラス基板全体にわたって局所的な又は広域の不均一性を示し、結果として、そのような材料を用いるディスプレイの電気性能及び外観に不均一性が生じる。フレキシブルへの応用例では、相対的に大きな薄膜構成材料は大きな応力を受けやすく、その応力が薄膜構成材料の性能を変更し、劣化させる。
【０００７】
Matsumura他は、特許文献２において、ＬＣＤディスプレイの駆動に用いられる結晶シリコン基板を記述している。その出願は、第１の半導体基板から作製されるピクセル制御デバイスを第２の平坦なディスプレイ基板上に選択的に移送し、固定するための方法を記述している。ピクセル制御デバイス内の配線相互接続、並びにバス及び制御電極からピクセル制御デバイスへの接続が示されている。ピクセル制御デバイスは、約６００ミクロンの厚みを有する。研磨技法を用いて、その厚みを約２００ミクロンまで低減することができる。しかしながら、この厚みでも依然として厚すぎるので、有用な曲げ半径が２ｃｍ未満であるフレキシブル基板において、そのようなピクセル制御デバイスを実効的に用いることはできない。
【０００８】
基板上に堆積された材料内の応力を低減するための技法が、非特許文献１において記述される。この論文は、フレキシブル基板上の無機材料が少なくとも３つの破損モード：クラック、スリップ及び層間剥離を有することを実証する。記述され、試験された材料は、ディスプレイ内の発光構成要素を制御することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，３８４，５２９号明細書
【特許文献２】米国特許出願第２００６／００５５８６４号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Park他著「Theoretical and Experiment Studies of Bending of Inorganic Electronic Materials on Plastic Substrates」（Advanced Functional Materials 2008, 18, 2673-2684）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
それゆえ、チップレットを組み込んだ改善されたフレキシブルな放射デバイスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、フレキシブル放射ディスプレイデバイスであって、
ａ）表示エリアを有する基板と、
ｂ）前記基板の表面上に形成される、該基板よりも薄い接着層と、
ｃ）前記接着層に接着される、２ミクロンよりも厚く、２００ミクロンよりも薄い厚みを有する複数のチップレットであって、各チップレットは少なくとも１つの接続パッドを有し、該複数のチップレットは前記表示エリア内に分散配置され、前記接着層の少なくとも一部は該チップレットの一部の上に延在する、複数のチップレットと、
ｄ）前記表示エリア内の前記接着層上に形成される複数のボトム電極であって、各ボトム電極は、１つのチップレットの接続パッドに電気的に接続され、それにより前記チップレットは該ボトム電極のそれぞれに電流を与える、複数のボトム電極と、
ｅ）前記ボトム電極上に形成される少なくとも１つの発光材料層と、
ｆ）前記少なくとも１つの材料層上に形成されるトップ電極であって、前記ボトム電極、前記少なくとも１つの材料層、及び該トップ電極は合わせても、前記接着層よりも薄い、トップ電極と、
ｇ）前記トップ電極上に配置され、前記基板に接着される、前記接着層よりも厚いカバーとを備え、
ｈ）前記チップレット、前記ボトム電極、前記少なくとも１つの材料層、及び前記トップ電極は、前記層ａ〜ｇによって形成される構造の中立応力面に、又はその近くにあり、前記フレキシブル放射ディスプレイデバイスの曲げ半径は２ｃｍ未満である、フレキシブル放射ディスプレイデバイスが提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、曲げ半径を小さくしたフレキシブル発光ダイオードデバイスのための改善された構造を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による、デバイスの部分断面図である。
【図２】本発明の代替の実施形態による、デバイスの平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による、曲面を成すデバイスの立体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１（断面図）及び図２（平面図）を参照すると、本発明の一実施形態において、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１が、表示エリア２１を有する基板１０と、基板１０よりも薄く、基板１０の表面上に形成される接着層１８とを備える。２ミクロンよりも厚く、２００ミクロンよりも薄い厚みＴを有する複数のチップレット２０が、接着層１８に接着され、各チップレット２０は少なくとも１つの接続パッド２４を有し、複数のチップレット２０が表示エリア２１内に分散配置され、接着層１８の少なくとも一部１８ｃがチップレット２０上に延在する。複数のボトム電極１２が表示エリア２１内の接着層１８上に形成され、各ボトム電極１２は１つのチップレット２０の接続パッド２４に電気的に接続される。少なくとも１つの発光材料層１４がボトム電極１２上に形成され、少なくとも１つの発光材料層１４上にトップ電極１６が形成される。電極１２、１６及び少なくとも１つの発光材料層１４は、接着層１８よりも薄い発光ダイオード１５、たとえば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を形成する。チップレット２０は、接続パッド２４を通してＬＥＤ１５のボトム電極１２に電流を与え、少なくとも１つの発光材料層１４を駆動して、光を放射する。チップレット２０は、バスワイヤ２８（図２）によって、チップレット２０に接続される外部コントローラー２６によって制御することができる。チップレット２０の上側部分、接続パッド２４からボトム電極１２への電気的接続、及びＬＥＤ１５は、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１の動作構成材料を形成する。
【００１６】
接着層１８よりも厚いカバー３０がトップ電極１６上に配置され、基板１０に接着される。チップレット２０の少なくとも一部、ボトム電極１２、少なくとも１つの発光材料層１４、及びトップ電極１６が、構成要素１０、１８、２０、１２、１４、１６、３０によって形成される構造の中立応力面に、又はその近くに配置され、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１の曲げ半径は２ｃｍ未満である。基板及びカバーはフレキシブルにすることができる。本明細書において用いられるときに、用語「フレキシブル」は、クラック、層間剥離又は機械的な破損を生じることなく、２ｃｍ以下の曲げ半径を有することを指している。別の層よりもフレキシブルである層は、該別の層よりも小さな弾性係数を有する。ボトム電極１２をパターニングして、図２に示される、個々に制御可能な発光ダイオードピクセル１５を形成することができる。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態では、トップ電極１６と、トップ電極１６上に形成される任意の層との間にバッファー層４０を用いることができる。チップレット２０は最大で２００ミクロン厚にすることができるが、チップレット２０の厚みは５０ミクロン未満であることが好ましく、２０ミクロン未満であることがさらに好ましく、１２ミクロン未満、たとえば、８ミクロン〜１２ミクロンであることが最も好ましい。薄いチップレットほど、大きなフレキシビリティを与える。しかしながら、同時に、チップレットは、チップレット２４内に集積回路２２を構成するだけの十分な厚みを有しなくてはならない。
【００１８】
中立応力面は、構成要素スタックが曲げられるときに応力を受けない平坦な構成要素のスタック内にある面である。平坦な構成要素のスタックは、その隣接する表面にわたって接着される。たとえば、基板に接着されるカバーが２つの平坦な構成要素のスタックを形成する。カバーの外側表面が凹形の形状を形成し、基板の外側表面が凸形の形状を形成するように（上面及び底面）、スタックが曲げられるとき、そのカバーは、凹形の曲面の方向に対して直交する横方向圧縮力を受け、基板は凸形の曲面の方向に対して直交する横方向引張力を受ける。言い換えると、基板が引っ張られるときに、カバーは圧縮される。その圧縮力は、カバーの外側表面において最も大きく、外側表面から離れるのに応じて０まで小さくなり、その後、その力は引張力になり、基板の外側表面まで増加する。そのスタックが反対方向に曲げられる場合には、逆のことが生じる。力が０である構成要素スタック内の点は、中立応力面を形成する。中立応力面は必ずしも平坦ではなく、その位置はスタック内の他の構成要素に依存することに留意されたい。しかしながら、曲げの方向又は量にかかわらず、通常、中立応力面は平坦な構成要素のスタック内の同じ場所を占めることになる。デバイスの曲げ半径は、デバイスが曲げられても動作し続けることができる最小曲率半径である。
【００１９】
ＬＥＤ１５の中に水蒸気が透過するのを防ぐか又は低減する封入層を用いることができる。たとえば、本発明の一実施形態において、接着層１８の上に、かつボトム電極１２の下に、封入層４２を形成することができる。トップ電極１６の上に、かつバッファー層４０（存在する場合）及びカバー３０の下に封入層４４を形成することができる。チップレット２０内の回路２２は、付加的な接続パッド２４を通して与えられる、コントローラー２６からの外部信号に応答して、ＬＥＤ１５を駆動し、光を放射することができる。
【００２０】
代替の実施形態では、封入層４２及び４４はそれぞれ、基板１０及び３０の内側表面上に直に取り付けることができる。
【００２１】
本発明は、トップエミッター、ボトムエミッターのいずれかの実施形態において用いることができる。ボトムエミッター実施形態では、基板１０及びボトム電極１２が透明であり、光２は基板１０を通して放射される。トップエミッター実施形態では、カバー３０及びトップ電極１２が透明であり、光３はカバー３０を通して放射される。代替の実施形態では、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１は、上面発光及び底面発光の両方である。カバー３０は、トップ電極１６上に直に形成することができる。
【００２２】
本発明の実施形態によれば、機械的にロバストで、かつフレキシブルな実施態様を提供するために、基板１０及びカバー３０は接着層１８及びオプションのバッファー層４０よりも著しく厚い。接着層１８及びオプションのバッファー層４０は同様に、電極１２、１６及び材料層１４よりも著しく厚い。「著しく厚い」は、その厚みが少なくとも２倍だけ厚く、好ましくは５倍だけ厚いことを意味する。いくつかの実施形態において、用語「著しく厚い」は、１０倍以上厚いことを意味することができる。たとえば、本発明の種々の実施形態において、基板１０及びカバー３０は、１００ミクロン厚、２００ミクロン厚、５００ミクロン厚、１ｍｍ厚、又は２ｍｍ厚にすることができる。接着層１８及びバッファー層４０は、２ミクロン厚、１０ミクロン厚、２０ミクロン厚又は５０ミクロン厚以上にすることができる。電極１２、１６及び発光層１４は通常、２ミクロン厚未満であり、１ミクロン厚未満であることが好ましい。
【００２３】
中立応力面は、それぞれが個々の応力係数を有する複数の層からなる接着されたスタック内の理論的な面である。Kim他によってScience（vol. 320, 25 April 2008, p.507）において記述されるように、中立応力面の位置は、材料及び層厚を選択することによって制御することができる。
【００２４】
デバイス厚は、カバー及び基板を含む、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１の全体の厚みと見なされる。中立応力面は概ね中立域の中心に位置し、中立域は、中立応力面のいずれかの側から延在する。用語「中立応力面に、又はその近くに（ある）」は中立域を指しており、「中立応力面に、又はその近くに」ある層は中立域内にある。中立域は、デバイス厚、又は２００ミクロンのいずれかの２０％のうちの大きい方の全厚を有する。たとえば、ε＜１％の破損歪み限界を有するディスプレイはＳｉ、すなわち、その上に集積回路チップが構成され、約ε＝０．７％の歪み限界を有する材料を含み、そのディスプレイは、Ｒ＝１０ｍｍの曲率半径で曲がらなければならない。一般的に、非常に簡単な近似の場合、デバイスの中立域厚ｔはｔ＝２・ｅ・Ｒと定義される。ただし、Ｒは、そのディスプレイのための望まれる最大曲げ半径である。それゆえ、一例のディスプレイは、２００μｍの中立域厚ｔを有する（ｔ＝２・１％・１０ｍｍ）。本発明の一実施形態では、中立応力面は、トップ電極１６及び少なくとも１つの材料層１４が接触する場所（構成要素１７）に位置する。
【００２５】
フレキシブル基板上の無機構成要素は、クラック、スリップ又は層間剥離に起因する破損を生じる。チップレット２０を接着層１８内に配置し、接着層１８の少なくとも一部１８ｃがチップレット２０の一部の上に延在することによって、スリップ及び層間剥離の問題は低減される。詳細には、接着層１８（すなわち、１８ｂ）内にチップレット２０を有することによって、スリップの問題が低減され、チップレット２０が接着層１８の表面に沿って摺動できないようになる。チップレット２０の少なくとも一部の上に延在する接着層の部分１８ｃを有することによって、層間剥離の問題が低減され、チップレット２０は、接着層１８から容易に剥離されないようになる。チップレット２０の少なくとも一部、好ましくは上側部分（たとえば、接続パッド２４）、さらに好ましくは表面を中立応力面に、又はその近くに配置することによって、クラックが低減される。接続パッド２４及び配線接続が配置され、接続障害を最小限に抑えることが望ましいので、チップレット２０の上側表面が特に対象となる。
【００２６】
本発明の一実施形態では、フレキシブル基板１０は、接着層１８よりも小さな弾性係数を有する。本発明の別の実施形態では、カバー３０はバッファー層４０よりも小さな弾性係数を有する。本発明のさらに別の実施形態では、接着層１８は、チップレット２０よりも小さな弾性係数を有する。基板１０及びカバー３０が接着層１８及びオプションのバッファー層４０よりも小さな弾性係数を有することを要求することによって、接着層１８及びオプションのバッファー層４０において応力が低減される。接着層１８がチップレット２０よりも小さな弾性係数を有し、さらには、基板１０が接着層１８よりも小さな弾性係数を有することを要求することによって、チップレット２０において、応力、クラック、並びにスリップ及び層間剥離が低減される。チップレット２０は光エミッターを制御するのに欠かせない構成要素であるので、チップレット２０（及びチップレットへの接続）において応力を低減することによって、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１の応力下での性能が改善されるであろう。同様に、オプションのバッファー層４０がカバー３０よりも小さな弾性係数を有することを要求することによって、薄い電極１２、１６及び１つ又は複数の材料層１４において応力が低減される。これらの層が破損すると、ピクセルにおいて、又はフレキシブル放射ディスプレイデバイス１の全体において破損が生じる可能性があるので、バッファー層４０において応力を低減することによって、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１の応力下での性能が改善されるであろう。
【００２７】
図１に示される構造の応力のモデル化は、例示される構造を有するＯＬＥＤデバイスが、中立域内の所与の臨界歪み限界を超えることなく、より小さな曲率半径で曲がることができることを実証する。
【００２８】
本発明の実施形態において、１つ又は複数の材料層１４の下、又は上、又はその両方に封入層が形成される。既知のように、有機発光材料は水分によって悪影響を及ぼされる。それゆえ、１つ又は複数の発光層１４への水分の透過率を小さくする封入層を使用することによって、ディスプレイの寿命が改善される。そのような封入層は通常、無機薄膜であり、非常に脆弱である。これらの封入層は、基板１０及びカバー３０において頻繁に用いられる。しかしながら、基板１０及びカバー３０は、本発明の一実施形態によれば、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１が曲げられるときに最も大きな応力を受け、それゆえ、基板１０及びカバー３０内の任意の無機材料層は破損する可能性が高い。それゆえ、本発明の一実施形態では、封入層４２及び４４によってそれぞれ示されるように、接着層１８上に、又はトップ電極１６上に、無機封入層が設けられる。これらの位置では、封入層が受ける応力は小さく、それゆえ、屈曲応力に耐える可能性が高い。接着層１８上に配置される封入層４２は、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）によって設けることができる。無機材料（二酸化シリコン等）をスパッタリングすることは或る程度の保護を与え、一方、化学気相成長は改善された性能を与える。しかしながら、原子層堆積は、水分透過に対して最も良好な保護を与える。封入層４２は、層内に形成されると、をフォトリソグラフィ技法によってパターニングして、ビア１９を形成することができ、該ビアを通して、ボトム電極をチップレット接続パッド２４に接続することができる。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、外部コントローラー２６からチップレットに信号（たとえば、電源、グランド、データ及び選択信号）を与えるためにチップレット接続パッド２４に接続されるワイヤ２８の１つ又は複数の層が接着層１８上に形成される。好ましい実施形態では、ワイヤ２８の単一の層が用いられる。ワイヤ２８の導電率は応力によって影響を及ぼされる可能性があるので、接着層１８の上にワイヤ２８を設けることによって、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１が曲げられるときに、ワイヤが受ける応力を低減する。ワイヤ２８上にオプションの封入層４２を形成することができる。
【００３０】
チップレット２０は基本的に接着層１８内に埋め込まれ、チップレット２０にかかる応力を低減する。しかしながら、チップレット２０も、製造工程の一部として、フレキシブル基板１０に接着される。第１の接着層１８ａを用いて、チップレット２０をフレキシブル基板１０に接着することができ、その後、第２の層１８ｂを設けて、チップレット２０を接着層１８の中に埋め込むことができる。接着層１８の一部１８ｃがチップレット２０の少なくとも一部の上に配置される。
【００３１】
フレキシブル基板１０、接着層１８、オプションのバッファー層４０及びフレキシブルカバー３０の材料及び厚みを注意深く選択し、適合させることによって、チップレット２０の少なくとも一部、たとえば、接続パッド２４が配置される表面、オプションの封入層４２、ボトム電極１２、少なくとも１つの発光材料層１４、トップ電極１６及びオプションの封入層４４を、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１の中立応力面に、又はその近くに配置することができる。１つの簡単な実施形態では、フレキシブルカバー３０及び基板１０は同一の、又は同じ材料を含み、それぞれ接着層１８及びバッファー層４０よりも５倍だけ厚い。たとえば、カバー３０及び基板１０はそれぞれ１００ミクロン厚とすることができ、一方、接着層１８及びバッファー層４０はそれぞれ２０ミクロン厚とすることができる。チップレット２０は５ミクロン〜１８ミクロン厚とすることができ、ＬＥＤ１５は２ミクロン厚未満である。それゆえ、チップレット２０及びＬＥＤ１５は２０ミクロン厚未満であり、一方、その構造の残りの部分は２４０ミクロン厚である。それゆえ、その性能が最も不可欠である、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１の無機構成要素は、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１そのものの厚みの１０分の１未満である。それゆえ、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１が、たとえば、巻かれることによって応力を加えられるときに、不可欠な無機構成要素が受ける応力を大幅に削減することができる。
【００３２】
本発明の一実施形態では、フレキシブル基板１０及びカバー３０は類似の、又は同じ材料、たとえば、ＰＥＴ又はＰＥＮのようなポリマーを含む。「類似の、又は同じ材料」を含むことは、それらの層が同じタイプの材料を含み、類似の機械的特性を有することを意味する。付加的な無機層を設けて、基板１０及びカバー３０の剛性を高める材料に対する水蒸気透過率を低減することもできる。２０ミクロン未満の厚みを有するチップレットと共に、接着層１８のために硬化性ポリマー（たとえば、ベンゾシクロブテン）を、バッファー層４０のために類似の材料を用いることによって、２ｃｍ未満の曲げ半径を有するフレキシブル放射ディスプレイデバイス１を形成することができる。この実施形態では、基板１０及びカバー３０は、同じ厚みを有することができ、接着層１８及びバッファー層４０は同じ厚みを有することができる。「同じ厚みを有する」は、それらの層が同じ値の１０％以内の厚みを有することを意味する。
【００３３】
１つのそのようなデバイスは、清浄な２００ミクロン厚ＰＥＴ基板を用いることによって構成することができる。オプションで、ＡＬＤ又はＣＶＤを用いて、基板上に、酸化アルミニウム、二酸化シリコン又は酸化亜鉛の薄い（１ミクロン未満の）層を堆積することができる。ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）の２ミクロンの層を堆積することができ、ＢＣＢ上にチップレットのアレイを印刷することができ、第１の層及びチップレット上にＢＣＢの２０ミクロンの下層を堆積することができる。ＢＣＢ上に、酸化アルミニウム、二酸化シリコン又は酸化亜鉛の薄い、１ミクロン厚未満のオプションの無機コーティングを堆積することができる。フォトリソグラフィ法を用いて、ＢＣＢ及びオプションの酸化物コーティングにビアを開けて、チップレットの上に接続パッドを露出させることができる。ＢＣＢ層又はオプションの酸化物のいずれかの表面上に金属を堆積し、標準的なフォトリソグラフィ法を用いてワイヤをパターニングすることによって、アクティブマトリックス制御システムを形成するためにチップレット上の接続パッドに接続される配線層を形成することができる。それらのワイヤ上に薄い（約１ミクロンの）平坦化層をコーティングすることができる。その後、フォトリソグラフィ法を用いて、ワイヤへのビアを開け、ＩＴＯを堆積し、パターニングして、透明電極を形成することができる。有機材料及び反射性金属電極を堆積して、ＯＬＥＤ構造を形成することができる。酸化アルミニウム、二酸化シリコン又は酸化亜鉛の第３のオプションの無機コーティングを被着することができ、その後、トップ電極及び無機層（存在する場合）上にＢＣＢの２２ミクロンの上層を被着することができる。その後、２００ミクロン厚のＰＥＴカバーをＰＥＴ基板に接着することができる。オプションで、ＰＥＴカバーは、ＯＬＥＤに面する側に、ＡＬＤ又はＣＶＤを用いて堆積される酸化アルミニウム、二酸化シリコン又は酸化亜鉛の薄い（１ミクロン未満の）層を有することができる。基板及びカバーの厚みは一致させるべきであり、ＢＣＢ上層及び下層の厚みも同様である。代替の実施形態では、ＰＥＴカバー及び基板は、他の共通の材料を含むことができ、他の共通の厚みを有することができる。詳細には、基板及びカバー材料は、市販の多層の耐湿性材料を含むことができる。層厚が一致する限り、ＢＣＢと同じように有用な接着性、硬化性及び透明性を有する代替の材料を用いることができる。カバー及び基板は材料及び厚みに関して一致し、かつＢＣＢ上層及び下層は材料及び厚みに関して一致するので、中立域は、チップレットの上端、配線層、電極及び有機層、並びに、存在する場合には第２及び第３の無機層を含む。
【００３４】
本発明のさらに別の実施形態では、基板１０又はカバー３０のいずれか一方を金属薄膜、たとえば、ステンレス鋼とすることができる。金属薄膜は、水の透過に対して不浸透性であることが知られており、不透明でもある。それゆえ、金属薄膜が、たとえば、基板１０として用いられる場合には、カバー３０は、異なる透明な材料を含まなければならない。この場合、フレキシブル放射ディスプレイデバイスの構造は、動作構成材料について対称ではない。それゆえ、基板１０及びカバー３０の弾性係数は異なるので、それらの厚みは同じではない場合があり、それゆえ、中立応力面の位置は基板１０の外側表面とカバー３０の外側表面との間の中間にはない。同様に、接着層１８及びバッファー層４０において用いられる材料が異なる可能性があり、それゆえ、２つの層の厚みは異なる可能性がある。さらに、バッファー層４０又は接着層１８のいずれかの厚みを調整して、基板１０及びカバー３０の材料又は厚みの差を補償することができ、動作構成材料の場所に、又はその近くにフレキシブル放射ディスプレイデバイス１の中立応力面に、又はその近くに配置することができる。他の実施形態では、中立応力面の位置を変更することもできる。そのような場合には、補償としてバッファー層４０又は接着層１８の厚みが変わる。
【００３５】
５０ミクロン厚金属箔基板を用いることによって、非対称デバイスを構成することができる。ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）の２ミクロン層が堆積され、ＢＣＢ上にチップレットのアレイを印刷することができ、第１の層及びチップレット上にＢＣＢの２０ミクロンの下層を堆積することができる。フォトリソグラフィ法を用いて、ＢＣＢ内にビアを開けて、チップレットの上端に接続パッドを露出させることができる。表面、すなわち、いずれかのＢＣＢ層上に金属を堆積し、標準的なフォトリソグラフィ法を用いてワイヤをパターニングすることによって、アクティブマトリックス制御システムを形成するためにチップレット上の接続パッドに接続される配線層を形成することができる。薄い（約１ミクロンの）平坦化層をワイヤ上にコーティングすることができる。その後、フォトリソグラフィ法を用いて、ワイヤへのビアを開けることができ、ＩＴＯを堆積し、パターニングして、透明電極を形成することができる。有機材料及び反射性金属電極を堆積して、ＯＬＥＤ構造を形成することができる。酸化アルミニウム、二酸化シリコン又は酸化亜鉛のオプションの無機コーティングを被着し、その後、トップ電極及び無機層（存在する場合）上に低い弾性率の接着剤の３０ミクロンの上層を被着することができる。その後、約２７５ミクロン厚のＰＥＴカバーを金属基板に接着することができる。ＰＥＴカバーは、オプションで、ＯＬＥＤに面する側に、ＡＬＤ又はＣＶＤを用いて堆積される酸化アルミニウム、二酸化シリコン又は酸化亜鉛の薄い（１ミクロン未満の）層を有することができる。代替の実施形態では、ＰＥＴカバー及び金属基板は、他の共通の材料を含み、他の共通の厚みを有することができる。詳細には、基板及びカバー材料は市販の多層の耐湿性材料を含むことができる。ＢＣＢと同じように有用な接着性、硬化性及び透明性を有する代替の材料を用いることができる。
【００３６】
この例では、カバー及び基板は材料及び厚みに関して一致しないが、中立域がチップレットの上端、配線層、電極及び有機層、並びに、存在する場合には第２及び第３の無機層を含むように、その材料及び厚みが選択される。一番上に第１の層があるｎ個の層を有する多層スタックにおいて、中立域の位置は以下の式によって与えられる。
【００３７】
【数１】
0005192089.tif 000002
【００３８】
ただし、中立域ｂの位置はスタックの上から測定され、第ｉの層は高さｈi及び弾性率Ｅiを有する。ステンレス鋼は約７８Ｇｐａの弾性係数を有し、一方、ＰＥＴ封入カバーは約４ＧＰａの弾性係数を有する。ＢＣＢは約４ＧＰａの弾性係数を有し、一方、低弾性率接着剤は、１ＧＰａの弾性係数を有する。それゆえ、概ねＢＣＢ層と上側接着層との間に中立域の中心を配置するために、式（１）によって定義されるように、ＰＥＴ封入カバーのために２７５μｍの厚みが必要とされる。
【００３９】
本発明のさらに別の実施形態では（図３を参照）、チップレット２０は相対的に長い側面２０ａ及び相対的に短い側面２０ｂを有し、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１は好ましい軸４を有し、その軸を中心にして、巻物のように巻かれる。この実施形態によれば、チップレットの長い方の側面２０ａは好ましいフレキシブルデバイス軸４と位置合わせされる。
【００４０】
トップエミッター、ボトムエミッターのいずれの構成でも、オプションのカラーフィルターを用いて、少なくとも１つの発光材料層１４によって放射される光をフィルタリングすることができる。基板１０の少なくとも一部とボトム電極１２との間にカラーフィルターを形成することができる。カラーフィルターは基板１０の一部の上に直に、又は基板１０上に形成される他の層の部分の上に形成することができる。トップエミッター実施形態では、カラーフィルターはカバー上に、又はトップ電極上に直に配置することができる。ディスプレイデバイスでは、複数のチップレット、及び独立して制御される複数のボトム電極１２と共に、複数のカラーフィルターを用いて、異なる色のサブピクセルを有する複数のピクセル構成要素を形成することができる。カラーフィルターは、基板上で発光材料がパターニングされない場合に特に有用である。代替的には、ボトム電極に合わせて、基板上で異なる発光材料をパターニングすることができ、各発光材料が異なる色の光を放射して多色ディスプレイを形成する。
【００４１】
今日、ＬＣＤ産業用の「カラーフィルターガラス」を形成し、販売するために、大量生産インフラストラクチャが存在する。これらの製品は、パターニングされた透明導体、一般的にはＩＴＯで覆われる、ガラス上にパターニングされたカラーフィルターを含む。本発明の低コストの実施形態は、その上にカラーフィルターガラス及びパターニングされた下側電極が堆積された支持材料が、所望のディスプレイ用途のための十分なフレキシビリティを有するという条件で、放射デバイスのための基板１０として、このカラーフィルターガラス及びパターニングされた下側電極を用いて開始する。
【００４２】
本発明の１つの方法によれば、フレキシブル放射ディスプレイデバイスは、表示エリアを有する基板を配設するステップと、基板表面上に基板よりも薄い接着層を形成するステップと、２ミクロンよりも厚く、２００ミクロンよりも薄い厚みを有する複数のチップレットを接着層に接着するステップであって、各チップレットは１つ又は複数の接続パッドを有し、複数のチップレットが表示エリアにわたって分散配置され、接着層の少なくとも一部はチップレットの上に延在する、接着するステップと、表示エリア内の接着層上に複数のボトム電極を形成するステップであって、各ボトム電極は１つのチップレットの接続パッドに電気的に接続され、それにより、チップレットは各ボトム電極に電流を与える、形成するステップと、ボトム電極上に少なくとも１つの発光材料層を形成するステップと、１つ又は複数の材料層上にトップ電極を形成するステップであって、その電極及び少なくとも１つの発光材料層は合わせても接着層よりも薄い、形成するステップと、トップ電極上に接着層よりも厚いカバーを配置するステップと、カバーを基板に接着するステップによって形成することができ、チップレット、ボトム電極、１つ又は複数の材料層、及びトップ電極は、層ａ〜ｇによって形成される構造の中立応力面に、又はその近くにあり、フレキシブル放射ディスプレイデバイスの曲げ半径は２ｃｍ未満である。
【００４３】
本発明の種々の実施形態において、ボトム電極はワイヤと共通のステップにおいて形成することができ、それにより、製造コストを削減する。１つ又は複数のバスを基板上に形成することができ、バスは、ボトム電極と共通のステップにおいて形成することができるか、又はワイヤと共通のステップにおいて形成することができる。１つ又は複数のバスとボトム電極との間にバス絶縁層を形成することができる。チップレット及び接続パッド上に、かつ１つ又は複数の発光層又はトップ電極下にチップレット絶縁層を形成することができる。バス絶縁層は、チップレット絶縁層と共通のステップにおいて形成することができる。本発明の構成要素を共通のステップにおいて形成することによって、処理ステップ及びコストが削減される。同様に、チップレット上の接続パッドとボトム電極との間に形成される電気導体は、ボトム電極の前に、又はボトム電極の後に、又は最も望ましくは、処理ステップ及びコストを削減するためにボトム電極と同じステップにおいて形成することができる。
【００４４】
基板１０はフレキシブルガラスを含むことができる。ワイヤ及びトップ電極１６又はボトム電極１２は、蒸着又はスパッタリングされた金属、たとえば、アルミニウム、銀又は合金から形成することができる。チップレット２０は、集積回路産業において十分に確立されている従来の技法を用いて形成することができ、同時係属で、本発明と同じ譲受人に譲渡される米国特許出願公開第１２／１９１，４７８号において記述される方法を用いて基板１０上に配置することができる。
【００４５】
チップレットは、ディスプレイ基板とは別に製造され、その後、ディスプレイ基板に取り付けられる。チップレットは、半導体デバイスを製造するための既知の工程を用いて、シリコン又はシリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）ウェハーを用いて製造されることが好ましい。各チップレットは、その後、フレキシブル基板に取り付けられる前に分離される。それゆえ、各チップレットの結晶性基部は、チップレットの回路部２２がその上に配置されるデバイス基板とは別の基板と見なすことができる。詳細には、独立した基板は、その上にピクセルが形成される基板１０とは別であり、マルチチップレットデバイスの独立したチップレット基板の面積は、合わせても、フレキシブル基板１０より小さい。チップレットは、たとえば、薄膜アモルファスシリコンデバイス又は多結晶シリコンデバイスにおいて見られる能動構成要素よりも、高い性能の能動構成要素を提供する結晶基板を有することができる。チップレットは１００μｍ以下の厚みを有することができることが好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、チップレットの一部の上に接着層１８の一部１８ｃを形成することが容易になる。
【００４６】
チップレット２０は半導体基板内に形成されるので、チップレットの回路部は、最新のリソグラフィツールを用いて形成することができる。そのようなツールによれば、０．５ミクロン以下の機構サイズを容易に手に入れることができる。たとえば、最新の半導体製造ラインは、９０ｎｍ又は４５ｎｍの線幅を達成することができ、本発明のチップレットを作製する際に用いることができる。それゆえ、各ピクセルにつき２つのトランジスタのような、ピクセルを駆動するチップレットの回路部を小さく作製することができる。しかしながら、チップレットは、ディスプレイ基板上に組み付けられると、チップレット上に設けられた配線層への電気的接続を作製するための接続パッドも必要とする。接続パッドのサイズは、ディスプレイ基板上で用いられるリソグラフィツールの機構サイズ（たとえば、５μｍ）、及び配線層に対するチップレットの位置合わせ（たとえば、±５μｍ）に基づいて決められなくてはならない。それゆえ、接続パッドは、たとえば、１５μｍ幅にすることができ、パッド間に５μｍの間隔をあけることができる。これは、パッドが一般的には、チップレット２０内に形成されるトランジスタ回路部よりも著しく大きいことを意味する。
【００４７】
接続パッド２４は一般的に、トランジスタを覆う、チップレット２０上のメタライゼーション層内に形成することができる。製造コストを下げることができるように、できる限り小さな表面積を有するチップレットを作製することが望ましい。それゆえ、一般的には、トランジスタではなく、接続パッドのサイズ及び数が、チップレットのサイズを制限することになる。
【００４８】
本発明はマルチピクセルインフラストラクチャ又はマルチチップレットインフラストラクチャを有するデバイスにおいて用いることができ、チップレットが、各ピクセルをアクティブマトリックス素子として制御する回路部を有するアクティブマトリックス構成で、又はパッシブマトリックスコントローラーとして用いることができる。本発明は、コスト削減及び性能改善が重要であるときに利点を提供する。特に、本発明は、有機又は無機いずれかのアクティブマトリックスＬＥＤデバイスで実施することができ、情報表示デバイスにおいて特に有用である。好ましい実施形態では、本発明は、限定はしないが、Tang他に対して１９８８年９月６日に発行された米国特許第４，７６９，２９２号及びVan Slyke他に対して１９９１年１０月２９日に発行された米国特許第５，０６１，５６９号において開示されるような小分子又はポリマーＯＬＥＤから構成されるフラットパネルＯＬＥＤデバイスにおいて用いられる。たとえば、多結晶半導体マトリックス内に形成される量子ドットを用いる無機デバイス（たとえば、Kahenによる米国特許出願公開第２００７／００５７２６３号において教示される）、及び有機若しくは無機電荷制御層を用いるデバイス、又はハイブリッド有機／無機デバイスを用いることができる。有機又は無機発光ディスプレイの数多くの組み合わせ及び変形を用いて、トップエミッターアーキテクチャ又はボトムエミッターアーキテクチャのいずれかを有するアクティブマトリックスディスプレイを含む、そのようなデバイスを製造することができる。
【符号の説明】
【００４９】
Ｔ  チップレットの厚み
１  フレキシブル放射ディスプレイデバイス
２、３  光線
４  好ましい軸
１０  フレキシブル基板
１２  ボトム電極
１４  発光層（複数可）
１５  発光ダイオード
１６  トップ電極
１７  インターフェース構成要素
１８  接着層
１８ａ  接着層部
１８ｂ  接着層部
１８ｃ  接着層部
１９  ビア
２０  チップレット
２０ａ  チップレットの長い方の側面
２０ｂ  チップレットの短い方の側面
２１  表示エリア
２２  回路部
２４  接続パッド
２６  コントローラー
２８  ワイヤ
３０  フレキシブルカバー
４０  バッファー層
４２  封入層
４４  封入層
【図１】
0005192089.tif 000003
【図２】
0005192089.tif 000004
【図３】
0005192089.tif 000005