(57)【要約】【課題】可撓性及び耐衝撃性を備え、走査行間のクロス・トークを防止したＯＬＥＤ表示装置を提供する。【解決手段】超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）構造を用いて、各々のピクセルがＭＥＭＳ及びＯＬＥＤ素子を含んでいるようなピクセル及びピクセル・アレイを実現した有機発光素子が開示される。ＭＥＭＳ構造はＯＬＥＤ素子を切り換えるのに用いられる。ＯＬＥＤ／ＭＥＭＳピクセルは、可撓性回路、シリコン及び他の無機物質上に作製することができる。これらのピクセルを大面積のアレイに作製して２次元表示器応用を開発することができ、従来のマトリクス走査アドレス指定方式によって各々のピクセルをアドレス指定することができる。これらのＯＬＥＤ／ＭＥＭＳを剛性基板ばかりでなく可撓性有機基板上に作製する能力により、様々な応用に用いるための基板材料の選択肢を広げることができる。【選択図】図１
2004504705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光素子と、
当該超小型電子機械システムの作動により前記有機発光素子が起動されて光を生成するように前記有機発光素子に結合されている超小型電子機械システムとを備えた発光素子。
【請求項２】
前記有機発光素子は、アノードと、カソードと、１以上の有機発光層とを含んでいる請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記超小型電子機械システムは、前記有機発光素子が起動されない第一の位置から前記有機発光素子が起動される第二の位置へ運動するように動作する作動部材を含んでいる請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記作動部材は片持梁を含んでいる請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記作動部材の第一の側に配設されている第一の導電層をさらに含んでおり、該第一の導電層は、当該第一の導電層と前記有機発光素子の前記アノードとの間に電圧が印加されると前記作動部材を前記有機発光素子に向かって強制的に運動させるように動作する請求項３に記載の発光素子。
【請求項６】
前記有機発光素子の第二の側に配設されている第二の導電層をさらに含んでおり、該第二の導電層は、前記有機発光素子を起動して光を発生させるべく前記有機発光素子に電流を供給するように動作する請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記作動部材に隣接して設けられており、前記作動部材を電気接点から隔設する隔設部材をさらに含んでいる請求項３に記載の発光素子。
【請求項８】
前記超小型電子機械システムは可撓性作動部材を含んでおり、該作動部材は、
接触面に対して固定されており該接触面から隔設されている第一の部分と、
前記接触面に接触するように強制的に運動させることのできる第二の部分とを含んでいる請求項２に記載の発光素子。
【請求項９】
前記接触面は前記有機発光素子の前記カソード又は前記アノードの表面である請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記接触面は、前記有機発光素子の前記カソード又は前記アノードに電気的に接続されている接点の表面である請求項８に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記作動部材の前記第一の部分及び前記第二の部分は、前記第二の部分が前記第一の部分に対して前記接触面に向かって運動することを可能にするような間隔により部分的に離隔されている請求項８に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第一の部分は前記超小型電子機械システムの周縁領域を占有しており、前記第二の部分は前記超小型電子機械システムの中央領域を占有している請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記間隔はばね構造を画定する複数のスリットを含んでいる請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記超小型電子機械システムは、
・超小型電子機械システム基板と、
・接触部材と、
・作動部材とを含んでおり、
前記有機発光素子は前記超小型電子機械システム基板上に直接付着しており、
当該発光素子は、前記超小型電子機械システムの前記接触部材と前記有機発光素子の電極との間に電気的に接続されている接続部材をさらに含んでいる請求項１に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記超小型電子機械システムは、
・超小型電子機械システム基板と、
・接触部材と、
・隔設用部材と、
・作動部材とを含んでおり、
前記有機発光素子は前記超小型電子機械システム基板に接着されており、
当該発光素子は、前記超小型電子機械システムの前記接触部材と前記有機発光素子の電極との間に電気的に接続されている接続部材をさらに含んでいる請求項１に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記有機発光素子は可撓性基板上に形成されており、前記超小型電子機械システムは前記可撓性基板に固定されている請求項１に記載の発光素子。
【請求項１７】
前記有機発光素子は剛性基板上に形成されており、前記超小型電子機械システムは前記剛性基板に固定されている請求項１に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記有機発光素子から第一の波長を有する光を吸収して第二の波長を有する光を放出する燐光体層をさらに含んでいる請求項１に記載の発光素子。
【請求項１９】
前記有機発光素子及び前記超小型電子機械システムは、フラット・パネル表示器に用いられるように構成されている請求項１に記載の発光素子。
【請求項２０】
前記有機発光素子及び前記超小型電子機械システムは、発光素子アレイに用いられるように構成されている請求項１に記載の発光素子。
【請求項２１】
前記有機発光素子が配設されるポリマー基板をさらに含んでいる請求項１に記載の発光素子。
【請求項２２】
発光素子を製造する方法であって、
有機発光素子を形成する工程と、
当該超小型電子機械システムの作動により前記有機発光素子が起動されて光を生成するように前記有機発光素子に結合されている超小型電子機械システムを形成する工程とを備えた方法。
【請求項２３】
前記有機発光素子は基板上に形成されており、前記超小型電子機械システムは、該超小型電子機械システムが作動したときに前記有機発光素子の電極に接触して前記有機発光素子を起動するように前記有機発光素子に隣接して形成されている請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記超小型電子機械システムを形成する工程は、前記有機発光素子が起動されない第一の位置から前記有機発光素子が起動される第二の位置へ運動するように動作する片持梁部材を形成する工程を含んでいる請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記超小型電子機械システムを形成する工程は、第一の導電層と第二の導電層とを有する可撓性片持梁部分であって、前記第一の導電層に電位が印加されると電気的接点に向かって撓曲するように動作する可撓性片持梁部分を形成する工程を含んでいる請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記有機発光素子から光を受け取る燐光体物質層を形成する工程をさらに含んでいる請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
・作動部材と、
・接点表面と、
・超小型電子機械システム基板とを含む超小型電子機械システムを設ける工程と、
該超小型電子機械システム基板上に有機発光素子を付着させる工程と、
前記超小型電子機械システムの前記接点表面に前記有機発光素子の電極を電気的に接続する工程とを備えた発光素子を製造する方法。
【請求項２８】
・作動部材と、
・接点表面と、
・超小型電子機械システム基板とを含む超小型電子機械システムを設ける工程と、
有機発光素子を設ける工程と、
前記超小型電子機械システム基板に前記有機発光素子を接着する工程と、
前記超小型電子機械システムの前記接点表面に前記有機発光素子の電極を電気的に接続する工程とを備えた発光素子を製造する方法。
【請求項２９】
有機発光素子と、
該有機発光素子を電子機械的に起動する手段とを備えた発光素子。
【請求項３０】
有機発光素子に印加される制御電圧を発生する工程と、
該制御電圧により前記有機発光素子が起動されて光を生成するように電気回路を完結させるべく超小型電子機械システムを動作させる工程とを備えた有機発光素子を制御する方法。
【請求項３１】
前記動作させる工程は、前記超小型電子機械システムの一部を運動させて前記有機発光素子に電流を供給する電気回路を完結させるべく前記超小型電子機械システムと前記有機発光素子との間に電圧を印加する工程を含んでいる請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記動作させる工程は、前記有機発光素子が起動されない第一の部分から前記有機発光素子が起動される第二の部分へ前記超小型電子機械システムの片持梁部材を運動させる工程を含んでいる請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記発生する工程は、前記制御電圧として前記有機発光素子に印加されるパルス型信号を発生する工程を含んでいる請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記有機発光素子から出力される光を制御すべく前記パルス型信号のパルスの幅及び高さの少なくとも一方を変調する工程をさらに含んでいる請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は一般的には、発光素子及び表示器に関する。さらに具体的には、本発明は、超小型電子機械システムによって制御される有機発光素子、有機発光素子で構成される表示器、並びにこれらの用法及び製法に関する。
【０００２】
現状のフラット・パネル型液晶表示器（ＬＣＤ）技術は、各々の表示ピクセルに対応する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を配設したガラス等の剛性の基板を利用している。しかしながら、ガラスが脆性であるので、これらの表示器は多量の機械的振動及び／又は圧力に耐え得ない。個人用情報携帯端末（ＰＤＡ）のような携帯型表示器応用では、携帯用という性質から多量の衝撃及び酷使を受けがちであり、振動及び／又は圧力に耐え得ないことが大きな欠点となる場合がある。また、ＬＣＤの特性から装置の動作温度範囲が制限される。これらの限界のため、冷陰極（冷カソード）によって電子放出体を制御して光を放出する電界放射型表示器（ＦＥＤ）及び有機発光素子（ＯＬＥＤ）のような他の技術が上述の限界の幾つかを克服すべく出現している。
【０００３】
ＦＥＤ技術には様々な展開がある。例えば、米国特許第５，２１０，４７２号は、尖鋭な薄膜冷放出カソードを燐光発光スクリーンと併用したマトリクス・アドレス指定可能型アレイを用いるＦＥＤ設計を開示している。米国特許第５，２１０，４７２号に開示されているＦＥＤは、カソード・グリッド内の単一の導電片を起動する列信号を組み入れる一方、行信号はエミッタ・ベース電極内の導電片を起動する。起動された列及び起動された行の双方の交点には、電界放出を誘発するのに十分なグリッド対エミッタ電圧差が存在しており、これにより、燐光発光スクリーン上のピクセルの関連する燐光体が発光する。しかしながら、ＦＥＤには一般的には、電子がゲートを通過して燐光体に入射するようにするためにエミッタと冷カソードと燐光体スクリーンとの間の間隔に厳しい公差が要求される。これらの要件から、ＦＥＤではポリマー基板のような可撓性基板の利用が阻まれている。基板が撓曲すると、間隔寸法が許容可能な公差から外れるからである。
【０００４】
有機発光素子（ＯＬＥＤ）は典型的には、ガラス又はシリコンのような基板上に形成される積層体である。カソードとアノードとの間に発光性有機固体の発光層がサンドイッチ状に挟まれている。ＯＬＥＤはまた、正孔注入層又は電子注入層を含んでいてよい。発光層は、多くの公知の蛍光性有機固体から選択してよい。発光層は、多数の副次層から成っていてもよいし、単一の混合層から成っていてもよい。素子に跨がって電位差が印加されると、電子はカソードから有機物質層へ移動する。同時に、正孔もアノードから同じ有機発光層へ移動する。正孔と電子とが有機物質層で出合うと、正孔と電子とが結合してフォトンを発生する。フォトンの波長は、フォトンが発生した有機物質の物性に依存する。ＯＬＥＤから放出される光の色は、有機物質の選択、ドープ剤の選択、又は当技術分野で公知の他の手法によって制御することができる。典型的なＯＬＥＤでは、放出された光が素子の外部へ通過することを可能にするためにアノード及びカソードのいずれかを透明にする。
【０００５】
米国特許第５，９６２，９６２号は、基本的な有機発光素子を記載している。ＯＬＥＤは、アノード、有機発光層及びカソードが連続的に積層された構造を有する。一般的には、アノードとカソードとの間を流れる電流が、有機発光層の各点を通過して各点を発光させる。光が放出されるときに通過する表面上に位置する電極は、透明又は半透明の薄膜で形成される。他方の電極は、特定の金属薄膜で形成されており、金属であっても合金であってもよい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
公知のＯＬＥＤ表示器は、多数の２次元アレイ・ピクセルを形成してアドレス指定するために、従来の受動的アプローチ又は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アプローチのいずれかを利用している。受動的アプローチは用いる電力が小さいが、表示域全体にわたる表示の一様性を保つのが困難である。ＴＦＴアプローチでは、表示の一様性は良好であるが、高温の作製工程が必要である。この高温工程という要件は一般的には、有機物質が高温で破壊するためあらゆる有機基板の利用を妨げている。結果として、殆どの現状のＯＬＥＤは、構築工程のためのガラス基板上に、別個に形成されたＴＦＴを含む。従って、従来のＯＬＥＤ表示装置は、可撓的でなく、耐衝撃性もない。ピクセル用のアドレス指定機構としてＴＦＴを用いる場合に生ずるもう一つの問題点は、各々の走査行から次の走査行にかけての一定量のクロス・トークが殆ど不可避であることである。
【０００７】
従って、有機発光素子技術の利点を示し、且つ従来の素子の欠点を回避した弾力的に可撓性のある表示器を提供できると望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
有機発光素子が、超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）構造を用いてピクセル及び／又はピクセル・アレイの表示特性を制御しており、各々のピクセルがＭＥＭＳ及びＯＬＥＤ素子を含んでいる。ＭＥＭＳ構造は、例えば、ＯＬＥＤ素子をオン及びオフに切り換える、並びにＯＬＥＤの輝度を制御する等のように、ＯＬＥＤ素子を制御するのに用いられる。このＭＥＭＳ制御式ＯＬＥＤピクセルは、可撓性基板上に作製することができる。加えて、ＭＥＭＳ制御式ＯＬＥＤをアレイとして作製して、例えば従来のマトリクス走査アドレス指定方式によって各々のピクセルをアドレス指定することのできるような２次元表示器を開発することもできる。可撓性基板上又は剛性基板上にＭＥＭＳ制御式ＯＬＥＤピクセルを作製する能力によって、様々な応用に用いるための基板材料の選択肢を広げると共に、従来の素子の限界を克服することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の例示的な実施形態の特徴及び利点は、以下の好適実施形態の詳細な説明を添付の図面と共に参照することによりさらに完全に理解されよう。尚、図面では、類似した参照指標を用いて類似した要素を指す。
【００１０】
本発明の例示的な実施形態によれば、超小型電子機械システム（「ＭＥＭＳ」）を起動切り換え機構として用いて有機発光素子（「ＯＬＥＤ」）を制御する。ＯＬＥＤ／ＭＥＭＳを組み合わせた構造を用いると、例えば、表示器の１以上のピクセル素子を形成することができる。ＭＥＭＳはＯＬＥＤ素子のオン及びオフを切り換えるために用いられ、これにより表示器のピクセルを制御する。ＭＥＭＳ制御式ＯＬＥＤピクセルは、薄いガラス若しくはシリコン、ポリエステル（例えばＭＹＬＡＲ）、ポリイミド（例えばＫＡＰＴＯＮ）若しくは他のポリマーの薄膜のような可撓性基板、又はシリコン若しくはガラスのような剛性基板上に、公知の作製法を用いて作製することができる。加えて、ＭＥＭＳ制御式ＯＬＥＤピクセルは、従来のマトリクス走査アドレス指定方式によって各々のピクセルを個別にアドレス指定することのできる２次元表示器の基となる大面積アレイとして作製することもできる。ＭＥＭＳ制御式ＯＬＥＤピクセルを可撓性基板又は剛性基板上に作製する能力から、特定の応用又は動作環境に応じた実質的な汎用性が得られる。
【００１１】
本発明の第一の実施形態を図１に示す。発光素子１００が、ＯＬＥＤ及びＭＥＭＳを含んでいる。ＯＬＥＤ１０５は、アノード１２０、有機発光層１３０及びカソード１４０を含んでいる。ＯＬＥＤ１０５は、例えば透明基板１１０上に形成されていてよい。透明基板１１０は、ガラス、ポリマー又は他の透明物質であってよい。基板がポリマーを含む場合には、基板１１０を通した空気及び湿分の吸収からＯＬＥＤを保護するシーラント層２００を設けることができる。
【００１２】
有機発光層１３０は、アノードとカソードとに跨がって電圧が印加されると光を放出する。アノード及びカソードは電荷キャリアすなわち正孔及び電子を有機発光層１３０に注入し、有機発光層１３０において正孔及び電子が再結合して励起分子又は励起子を形成し、これらの分子又は励起子は減衰すると光を放出する。分子によって放出される光の色は、分子又は励起子の励起状態と基底状態との間のエネルギ差に依存する。
【００１３】
カソード１４０は一般的には、比較的小さい電圧でカソードからの電子放出が生ずるような小さい仕事関数値を有する物質を含んでいる。カソード１４０は例えば、カルシウム、又は金、インジウム、マンガン、スズ、鉛、アルミニウム、銀、マグネシウム若しくはマグネシウム／銀合金のような金属を含んでいてよい。代替的には、カソードは、電子注入を強化するように二つの層で構成されていてもよい。実例としては、ＬｉＦの薄い内側層に続くアルミニウム若しくは銀の比較的厚い外側層、又はカルシウムの薄い内側層に続くアルミニウム若しくは銀の比較的厚い外側層がある。
【００１４】
アノード１２０は典型的には、高い仕事関数値を有する物質を含んでいる。アノード１２０は好ましくは、有機発光層１３０において発生された光が発光素子１００の外部へ伝播し得るように透明にする。アノード１２０は例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、ニッケル又は金を含んでいてよい。アノードは、各々のＯＬＥＤ素子を別個にアドレス指定することを可能にするようにパターニングすることができる。電極１２０及び１４０は、例えば蒸着又はスパッタリングのような従来の蒸着法によって形成することができる。
【００１５】
本発明の例示的な実施形態と共に様々な有機発光層１３０を用いることができる。一実施形態によれば、有機発光層１３０は単一の層で構成される。有機発光層１３０は例えば、電子輸送分子及び発光性物質でドープされた発光性正孔輸送ポリマー、又は正孔輸送分子及び発光性物質でドープされた不活性ポリマーである共役ポリマーで構成されていてよい。有機発光層１３０はまた、他の発光性分子でドープすることのできる発光性の小さな有機分子のアモルファス・フィルムで構成されていてもよい。
【００１６】
本発明の他の実施形態によれば、有機発光層１３０は、正孔注入、正孔輸送、電子注入、電子輸送及び発光の各作用を果たす２以上の副次層を含んでいる。素子を動作させるためには発光層しか必要でない。しかしながら、付加的な副次層は一般的には、正孔及び電子が再結合して光を発生する効率を高める。このように、有機発光層１３０は、例えば、正孔注入副次層、正孔輸送副次層、発光副次層及び電子注入副次層を含めた１〜４の副次層を含み得る。また、１以上の副次層が、正孔注入、正孔輸送、電子注入、電子輸送及び発光のような２以上の作用を果たす物質を含んでいてもよい。
【００１７】
図１に戻ると、発光素子１００はまた、ＯＬＥＤ１０５に結合されているＭＥＭＳ１５５を含んでいる。ＭＥＭＳは、スペーサ１６０によってＯＬＥＤから隔設されている。スペーサ１６０は、ＭＥＭＳとＯＬＥＤとの間に、ＯＬＥＤに対してＭＥＭＳが運動することを可能にする空洞１５０を形成している。スペーサは次のようにしてＯＬＥＤ上に形成され得る。保護用犠牲金属（図示されていない）又は他の物質の層をＯＬＥＤ１０５の上面にパターニングして、後のエッチングに備える。ＯＬＥＤ上の保護用犠牲物質がエッチングで除去された後にスペーサとして作用するスペーサ物質１６０の層を保護用犠牲物質に付着させる。このスペーサ物質１６０は、例えばスキージして平坦化するか、又は他の従来の方法を用いて付着させることができる。スペーサ物質１６０及び保護用犠牲物質はまた、所望があればフォトイメージ可能な（ｐｈｏｔｏｉｍａｇｅａｂｌｅ）ポリイミドを含んでいてもよい。
【００１８】
ＭＥＭＳ１５５は、例えば積層化によってスペーサ１６０上に塗工され得る。ＭＥＭＳは、微小規模、例えば寸法が数ミクロン〜数ｍｍで形成される電子機械システムである。ＭＥＭＳという用語は一般的には、電気力及び／又は磁力によって起動される機械的構造を指す。ＭＥＭＳは、ＬＩＧＡプロセス、シリコン表面マシニング、シリコン・バルク・マイクロマシニング及び放電マシニングのような公知の方法を用いて形成することができる。
【００１９】
図１に示す例によれば、ＭＥＭＳ１５５は、作動部材１８０と、第一の導電層１７０と、第二の導電層１９０とを含んでいる。作動部材１８０は、例えばＤｕＰｏｎｔ（登録商標）社製Ｋａｐｔｏｎ（商標）のような絶縁ポリイミドを含み得る。第一及び第二の導電層１７０及び１９０は例えば、銅、チタン、ニッケル又は当技術分野で公知の金属の組み合わせを含むことができ、任意の適当な方法によって作動部材１８０に塗工することができる。第一の導電金属層１７０は典型的には、個別の素子の作動を可能にするようにパターニングされる。
【００２０】
第一の導電層１７０の金属パターニングの後に、レーザ・アブレーション、プラズマ・エッチング又は他のアブレーション手法を用いて、作動部材１８０並びに導電層１７０及び１９０に切断を施して、片持梁式又は他の形式のばね状可撓性部材２１０を画定することができる。図４は、図１の片持梁部材２１０の切断パターンの上面図を示す。作動部材１８０は典型的には、電気接点（例えばＯＬＥＤのカソード）に対して固定されている第一の部分２０５と、電気接点に近付いたり離れたりして運動する第二の部分（本例では片持梁部材２１０）とを含んでいる。
【００２１】
可撓性部材の他の切断パターンの例を図５〜図７に示す。ＭＥＭＳの所望の機械的特性及び静電特性に基づいて可撓性部材２１０の特定の構成を変化させてよい。図５〜図７では、作動部材１８０は、電気的接点（例えばＯＬＥＤのカソード）に対して固定されている周縁領域２１５と、電気的接点に近付いたり離れたりして運動して、それぞれ回路を完結させたり切断したりする中央領域２２０とを含んでいる。
【００２２】
切断部（図４〜図７に示す）を形成して可撓性部材２１０を画定した後に、保護用犠牲物質をエッチング法によって除去して、空洞１５０を形成する。
【００２３】
図１に戻ると、発光素子１００は、第一の導電層１７０とＯＬＥＤのアノード１２０との間に電圧を印加することにより起動される。電位によって発生される静電引力によって、ＭＥＭＳの第二の導電層１９０がＯＬＥＤのカソード１４０に接触するまで可撓性部材２１０がＯＬＥＤのカソード１４０に向かって撓曲する。ＭＥＭＳの第二の導電層１９０は、ＯＬＥＤのアノード１２０に対する制御電圧をＯＬＥＤに印加する。ＯＬＥＤに跨がる制御電圧がＯＬＥＤを起動して光を発生する。このようにして、第二の導電層１９０に制御電圧を供給しながら第一の導電層１７０に起動電圧を印加することにより、ＯＬＥＤをオン及びオフに切り換えることができる。静電引力によって片持梁２１０を撓曲させるのに用いられる起動電圧は、例えば１０ボルト〜１００ボルト程度であってよいが、片持梁２１０の剛性によって所望に応じて変化させてよい。第二の導電層１９０によって印加されるＯＬＥＤに跨がる制御電圧は典型的には２ボルト〜１０ボルトであるが、ＯＬＥＤの特性に応じてこれよりも大きくても小さくてもよい。さらに、制御電圧のパルス幅変調によって、ＯＬＥＤのデューティ・サイクルを、従ってＯＬＥＤの輝度を、制御することができる。代替的には、ＯＬＥＤに印加される制御電圧の大きさを調節することによりＯＬＥＤの輝度を調節することができる。
【００２４】
本発明の第二の実施形態を図２に示す。発光素子３００が、透明基板１１０、アノード１２０、有機発光層１３０、カソード１４０、空洞１５０、スペーサ１６０、第一の導電層１７０、作動部材１８０、第二の導電層１９０、及び選択随意のシーラント層２００を含んでいる。
【００２５】
発光素子３００はまた、例えばポリイミド製のＭＥＭＳ基板２２０を含んでおり、基板２２０の上に、接点２３０Ａと２３０Ｂとを含む接点層２３０がパターニングされている。接点２３０Ａは参照番号２０５まで延びており、ＯＬＥＤに跨がって印加される制御電圧の一方の側に接続されている。接点２３０Ｂは、接続部材２４０によってＯＬＥＤのカソード１４０に電気的に接続されている。このようにして、ＭＥＭＳが起動されると、片持梁２１０が強制的に下方に運動し、導電層１９０が接点２３０Ａ及び２３０Ｂの両方に接触して、ＯＬＥＤに跨がる制御電圧を印加する。電流が参照番号２０５から２３０Ａ、１９０、２３０Ｂ、２４０を経てＯＬＥＤのカソード１４０に到りＯＬＥＤに跨がって流れて、光を発生する。図１と同様に、ＭＥＭＳは、第一の導電部材１７０とＯＬＥＤのアノード１２０との間に起動電圧を印加することにより起動され、起動電圧は静電引力を生じて片持梁２１０を接点２３０Ａ及び２３０Ｂに向かって撓曲させる。
【００２６】
図２のＭＥＭＳの構成によって、ＯＬＥＤ素子の付加を終盤の工程段階で行なうことが可能になり、これにより、製造時の歩留りが向上する。具体的には、発光素子３００は、パターニングされた接点２３０Ａ及び２３０ＢをＭＥＭＳ基板２２０上に付着させ、次いで、図１について上述したようにスペーサ１６０及びＭＥＭＳ構造を形成することにより形成される。次いで、ＭＥＭＳ基板２２０の開口２５０に接続部材２４０を形成して、ＭＥＭＳ基板２２０の一方の側に位置するＯＬＥＤと、ＭＥＭＳ基板２２０の他方の側に位置する接点２３０Ｂとの間での電気的接続を可能にする。
【００２７】
次いで、ＯＬＥＤをＭＥＭＳに接続することができる。第一の方法によれば、ＯＬＥＤの各層は、ＭＥＭＳ基板２２０上の接続部材２４０上に直接付着させられる。第二の方法によれば、ＯＬＥＤを予備形成した後に、例えば導電性エポキシによってＭＥＭＳ基板２２０上の接続部材２４０にＯＬＥＤを接着する。このように、ＯＬＥＤは製造工程の終盤で付加されればよい。
【００２８】
図３は、本発明のもう一つの実施形態を示している。図３の発光素子は、透明基板１１０上の燐光物質層３０５を含んでいる。燐光体層は、ＯＬＥＤによって放出された光の一部又は全部を吸収して、異なる波長の光を放出する。燐光体層３０５は典型的には、基板１１０とシーラント層２００との間にサンドイッチ状に挟まれているが、ＯＬＥＤからの十分な発光に曝露されるような任意の位置で作用することができる。燐光体層３０５は、各々のピクセルすなわちＯＬＥＤが、低速の走査速度での表示器のあらゆるフリッカ効果を低減させるように、走査過程時に光レベルを保持することを可能にするのに十分な減衰時間を有するように選択することができる。代替的には、異なる発光色の燐光体をピクセルのアレイの異なるピクセルにパターニングして、フル・カラー表示を可能にしてもよい。
【００２９】
ＭＥＭＳ制御式ＯＬＥＤピクセルの例示的な製法を図８に示す。透明基板上にパターニングされたアノードを現像して、制御電圧の印加によって各々のＯＬＥＤ素子が個別に制御され得るようにする（ブロックＳ１１０）。次に、透明基板１１０をポリマーで作製する場合（ブロックＳ１２０）には、透明基板を空気及び湿分の吸収から保護するためのシーラントを基板に塗工することができる（ブロックＳ１３０）。透明基板をポリマーで作製しない場合には、有機発光層を付着させる（Ｓ１４０）。付着は、インク・ジェット、シャドウ・マスク又は他の公知のパターニング法の利用によって達成される。次いで、カソード層１４０を付着させる（ブロックＳ１５０）。
【００３０】
次いで、ＯＬＥＤの上面に保護用犠牲物質をパターニングすることができる（ブロックＳ１６０）。次に、保護用犠牲物質が除去されたときに所望の間隔を形成するために、保護用犠牲物質に隣接してその上面にスペーサ物質１６０を配設する（ブロックＳ１７０）。ＯＬＥＤ上のスペーサ物質の部分は典型的には、従来のパターニング方法によって除去される。スペーサ物質１６０は、スキージの利用を含む公知の付着法によって付着させることができる。スペーサ物質１６０及び保護用犠牲物質の両方が、例えばフォトイメージ可能なポリイミドを含み得る。
【００３１】
両面に層１７０及び１９０として銅を現像したＫａｐｔｏｎ（商標）のようなポリイミド層１８０がスペーサ１６０の上面に積層される（ブロックＳ１８０）。銅層１７０は、発光素子の個別の作動を可能にするようにパターニングすることができる（ブロックＳ１９０）。上面の金属パターニングの後に、レーザ・アブレーション、プラズマ・エッチング又は他の手法を用いてポリイミド及びポリイミド材料の下方の銅を切断して、例えば図４〜図７に示すようなＭＥＭＳの可撓性部材２１０を画定する（ブロックＳ２００）。次いで、保護用犠牲物質を除去して（ブロックＳ２１０）、本工程を終了する（ブロックＳ２２０）。
【００３２】
図９は、表示器のピクセルを各々画定する発光素子のアレイを含む表示器用のアドレス指定及び制御方式の一例を概略的に示している。行アドレス線Ｓ１〜Ｓ４が、各々のピクセルのＭＥＭＳ構造の可撓性部材２１０の導電層１７０に、対応する行で結合されている。列アドレス線Ｄ１〜Ｄ４が、各々のピクセルの導電層１９０に、対応する列で結合されている。これにより、行アドレス線Ｓ１に適当な電圧を印加すると、前述のようにして発光素子１００の第一の行の可撓性部材２１０が作動する。同様に、行アドレス線Ｓ２〜Ｓ４に適当な電圧を印加すると、発光素子１００の対応する行の可撓性部材２１０が作動する。このようにして特定の行をアドレス指定して作動させることができる。可撓性部材は、作動しているすなわちＯＬＥＤに接触するように撓曲しているか、作動していないかのいずれかであることを特記しておく。従って、行は任意の特定の時刻にＯＮ状態又はＯＦＦ状態のいずれかにある。
【００３３】
一旦、特定の行がＯＮ状態に置かれたら、導電層１９０によって当該選択された行のＯＬＥＤに制御電圧Ｖ１〜Ｖ４を印加することにより、当該行のピクセルを制御することができる。これにより、ピクセルの行全体を一度に作動させて制御することができる。さらに、前述のように、選択された行の個々のＯＬＥＤの輝度を制御することもできる。例えば、列アドレス線Ｄ１〜Ｄ４に印加される制御電圧Ｖ１〜Ｖ４の各々の大きさを変化させて、各々のピクセルの輝度を独立に制御することができる。代替的には、制御電圧にパルス幅変調手法を応用して、所望の態様で個々のＯＬＥＤをサイクル駆動して輝度を制御することもできる。一度に１以上の行を選択することもできる。言うまでもなく、表示器には任意数のピクセルが存在し得る。さらに、上述の実施形態のいずれもが、図９に示すアドレス指定及び制御方式を利用することができる。
【００３４】
当業者には、所載の構造に対して施すことのできる様々な改変が存在していることが理解されよう。例えば、ＯＬＥＤの上面に間隔を空けて追加の層を隔設して、ＯＬＥＤ動作環境を保護することもできるし、ＭＥＭＳ作動部材を上方に引き戻す静電作動用の追加の電極を設けて、プッシュ−プル式機構を形成することもできる。また、寿命を延ばすためにＭＥＭＳ／ＯＬＥＤ素子を密封した不活性エンクロージャ内に配置することもできる。様々な公知の手法を用いて様々な素子を形成することができる。ＭＥＭＳは、起動切り換え機構として動作するようにＭＥＭＳをＯＬＥＤに動作に関して結合することを可能にする任意の構成を有していてよい。
【００３５】
以上の記載は多くの詳細及び特定事項を含んでいるが、これらは説明の目的のみで包含されているのであって、本発明の限定として解釈すべきではないものと理解されたい。以上に述べた実施形態には、本発明の要旨及び範囲から逸脱せずに多くの改変を施すことができ、これらの改変も特許請求の範囲及びその法的同等物によって包含されているものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施形態による発光素子の断面図である。
【図２】
本発明のもう一つの実施形態による発光素子の遠近図である。
【図３】
本発明のもう一つの実施形態による発光素子の断面図である。
【図４】
本発明の様々な実施形態と共に用いることのできる超小型電子機械システムのばね構造の実例を示す上面図である。
【図５】
本発明の様々な実施形態と共に用いることのできる超小型電子機械システムのばね構造の実例を示す上面図である。
【図６】
本発明の様々な実施形態と共に用いることのできる超小型電子機械システムのばね構造の実例を示す上面図である。
【図７】
本発明の様々な実施形態と共に用いることのできる超小型電子機械システムのばね構造の実例を示す上面図である。
【図８】
発光素子の製法の一例の流れ図である。
【図９】
本発明の実施形態の一例による表示器のアドレス指定方式の一例を示す線図である。
【符号の説明】
１００、３００　発光素子
１０５　ＯＬＥＤ
１１０　透明基板
１２０　アノード
１３０　有機発光層
１４０　カソード
１５０　空洞
１５５　ＭＥＭＳ
１６０　スペーサ
１７０、１９０　導電層
１８０　作動部材
２００　シーラント層
２０５　接点に対して固定されている部分
２１０　可撓性部材
２１５　周縁領域
２２０（図４〜図７）　中央領域
２２０（図２）　ＭＥＭＳ基板
２３０　接点層
２３０Ａ、２３０Ｂ　接点
２４０　接続部材
２５０　開口
３０５　燐光物質層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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