(57)【要約】  ここで提案されるのは、例えば、カメラのようなセンサーを内部に配置可能な中空部を備え、不規則な形状を有する電子ディスプレイを製作するための製造技術である。該製造技術は、製造過程中のどの時点でも、中空部の製作を可能とする。結果として得られた電子ディスプレイは、センサー類が内部に配置され、そしてセンサー類がディスプレイに囲まれた状態で携帯デバイスの全側面を占めることができる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ディスプレイ内の複数の層に関連するマスクを提供する工程であって、前記複数の層がカラーフィルタ（ＣＦ）層及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層を有する、工程と、
中空状の基板を製作するために、前記ＣＦ層に関連するＣＦ基板及び前記ＴＦＴ層に関連するＴＦＴ基板から、前記マスクに対応する中空部を取り除く工程であって、前記中空状の基板が中空状のＣＦ基板及び中空状のＴＦＴ基板を有する、工程と、
前記中空状のＣＦ基板上に複数の色を分配する工程と,
前記中空状のＴＦＴ基板上に複数の薄膜トランジスタを分配する工程と、
前記複数の薄膜トランジスタに対応する複数の行及び列電極を、前記中空部によって遮断された複数の行及び列電極における各行及び列電極が前記中空部を迂回するように分配する工程と、
前記電子ディスプレイを得るために、前記ＣＦ層及び前記ＴＦＴ層を結合する工程であって、前記電子ディスプレイが前記中空部を有する、工程と、
前記中空部内にセンサーを配置する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記ＣＦ層及び前記ＴＦＴ層を結合する前記工程は、
前記複数の層のうちの１の層に封止剤を配置する工程を含み、該配置する工程が前記中空状の基板に関連する輪郭をトレースする工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記輪郭の内側に複数の液晶ビーズを配置する工程を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記中空部を取り除く前記工程は、
レーザーによって前記ＣＦ層及び前記ＴＦＴ層から前記中空部を取り除く工程であって、前記ＣＦ層及び前記ＴＦＴ層に関連する前記取り除かれた中空部が前記マスクに対応する、工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記マスクは、少なくとも２つの湾曲した角部を有する長方形状から成る請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マスクは、円形状から成る請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記マスクは、前記電子ディスプレイに関連する上端部近傍に配置されている請求項１に記載の方法。
【請求項８】
電子ディスプレイ内の複数の層に対応するマスクを提供する工程であって、前記複数の層がカラーフィルタ（ＣＦ）層、ディスプレイ層、及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層を有する、工程と、
ＣＦ基板及び該ＣＦ基板上に配置された複数のカラー領域を有する前記ＣＦ層を提供する工程と、
前記ＣＦ層と前記ＴＦＴ層との間に配置された複数のディスプレイ要素を有する前記ディスプレイ層を提供する工程であって、前記複数のディスプレイ要素が光を伝播するように構成された、工程と、
ＴＦＴ基板及び該ＴＦＴ基板上に配置された複数のトランジスタを有する前記ＴＦＴ層を提供する工程と、
前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層から中空部を取り除く工程であって、前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層に関連する前記取り除かれた中空部が前記マスクに対応する、工程と、
結合層を得るために、前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層を結合する工程と、
前記取り除かれた中空部内にセンサーを配置する工程と、を含む方法。
【請求項９】
前記ＴＦＴ層を提供する前記工程は、
中空状のＴＦＴ基板上に複数の薄膜トランジスタを分配する工程と、
前記複数の薄膜トランジスタに対応する複数の行及び列電極を、前記中空部によって遮断された複数の行及び列電極における各行及び列電極が前記中空部を迂回するように分配する工程と、を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＣＦ層を提供する前記工程は、
前記ＣＦ基板上に着色されたフォトレジストコーティングを配置する工程と、
前記マスクに基づいて、複数の保護領域及び複数の非保護領域を有するようにフォトマスクを改良する工程であって、前記マスクが前記複数の非保護領域に関連する、工程と、
前記ＣＦ基板上に配置された前記着色されたフォトレジストコーティングを前記複数の保護領域内に残すために、前記複数の非保護領域を取り除く工程と、を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ディスプレイ層を提供する前記工程は、
前記複数の層のうちの１の層に封止剤を配置する工程であって、該配置する工程が前記電子ディスプレイに関連する少なくとも一部の輪郭及び前記マスクに関連する輪郭をトレースする工程を含む、工程と、
前記輪郭の内側に複数の液晶ビーズを配置する工程と、を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＴＦＴ層を提供する前記工程は、
ＴＦＴ基板上に薄膜トランジスタを配置する工程であって、前記ＴＦＴ基板がガラスから成る、工程と、
前記薄膜トランジスタ上にフォトレジストコーティングを配置する工程と、
前記マスクを含めるためにフォトマスクを改良する工程であって、前記改良されたフォトマスクが複数の保護領域及び複数の非保護領域を有し、前記マスクが前記複数の非保護領域に関連する、工程と、
前記ＴＦＴ基板上に配置された前記薄膜トランジスタを前記複数の保護領域内に残すために、前記複数の非保護領域を取り除く工程と、を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記中空部を取り除く前記工程は、
前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層から前記中空部をレーザーによって切り取る工程であって、前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層に関連する前記中空部が前記マスクに対応する、工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記中空部を取り除く前記工程は、
前記複数の層上にエッチングレジスタント封止剤を配置する工程であって、前記エッチングレジスタント封止剤が前記マスクに対応する前記中空部に配置されておらず、エッチングレジスタント封止剤がエッチャーから前記複数の層を保護する、工程と、
前記複数の層をエッチャーに浸漬する工程と、
前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層から前記中空部をエッチングする工程であって、前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層に関連する前記中空部が前記マスクに対応する、工程と、を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記中空部を取り除く前記工程は、
前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層を結合する前記工程の後に、前記結合層から前記中空部を取り除く工程であって、前記中空部が前記マスクに対応する、工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層を結合する前記工程は、
前記中空部を取り除く前記工程の後に、前記結合層を得るために、前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層を結合する工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
前記中空部を取り除く前記工程は、
前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層からダイヤモンドカッターによって前記中空部を切り取る工程であって、前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層に関連する前記中空部が前記マスクに対応する、工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
前記マスクは、少なくとも１つの湾曲した角部を有する長方形状から成る請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
前記マスクは、円形状から成る請求項８に記載の方法。
【請求項２０】
前記センサーは、少なくともカメラ、環境光センサー、又は近接センサーのうちの１つを有する請求項８に記載の方法。
【請求項２１】
前記ディスプレイ層は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）層を有し、該ＬＣＤ層は、ＬＣＤ基板及び該ＬＣＤ基板上に配置された複数の液晶を含む請求項８に記載の方法。
【請求項２２】
前記ディスプレイ層は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）層を有し、該ＯＬＥＤ層は、ＯＬＥＤ基板及び該ＯＬＥＤ基板上に配置された複数のＯＬＥＤｓを含む請求項８に記載の方法。
【請求項２３】
前記ディスプレイ層は、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）層を有し、該ＭＥＭＳ層は、ＭＥＭＳ基板及び該ＭＥＭＳ基板上に配置された複数のＭＥＭＳを含む請求項８に記載の方法。
【請求項２４】
前記中空部を取り除く前記工程は、
偏光子層、前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層から前記中空部を取り除く工程であって、前記偏光子層、前記ＣＦ層、前記ディスプレイ層、及び前記ＴＦＴ層に関連する前記中空部が前記マスクに対応している工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項２５】
カラーフィルタ（ＣＦ）基板上に配置された複数の色を含むＣＦ層と、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板上に配置された複数のトランジスタを含む、ＴＦＴ層であって、前記ＣＦ層に関連する形状が前記ＴＦＴ層に関連する形状に対応する、複数のトランジスタ（ＴＦＴ）層と、
前記ＣＦ層及び前記ＴＦＴ層内に形成された中空部であって、前記ＣＦ層及び前記ＴＦＴ層から取り除かれた中空部と、
前記ＣＦ層と前記ＴＦＴ層との間に配置された複数のディスプレイ要素であって、前記ＣＦ層に関連する形状に対応する形状で配置されており、光を伝播可能な複数のディスプレイ要素と、
前記中空部内に配置されたセンサーと、を備えるシステム。
【請求項２６】
前記中空部を有する前記ＣＦ基板に関連する形状に対応する形状となるように形成された偏光子層を備える請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記中空部を有する前記ＣＦ基板に関連する形状に対応する形状となるように形成された導光板及び拡散層を備える請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ＣＦ層及び前記ＴＦＴ層のうちの一方の外周の内側に配置された封止剤を備える請求項２５に記載のシステム。
【請求項２９】
前記複数のディスプレイ要素に関連する前記形状が前記封止剤に関連する形状に対応する請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記複数のディスプレイ要素は、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、又は微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）ディスプレイのうちの少なくとも１つを有する請求項２５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本願は、２０１６年８月１０日に出願された米国特許出願第１５／２３３，８１８号及び２０１６年６月１０日に出願された米国仮出願第６２／３４８，４２１号の優先権を主張し、ここにそれらの全てが参照により組み込まれる。
【０００２】
本願は、電子ディスプレイの製造方法、より詳細には、中空状電子ディスプレイを製造するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
今日の携帯デバイスの側面に配置された電子ディスプレイは、携帯デバイスの所定の領域が、例えば、カメラ、環境光センサー、近接センサー等の様々なセンサーのために確保されているため、携帯デバイスの全側面を占めるものではない。センサーを含む領域は、センサーよりもかなり大きく、そして、それらの領域は、ディスプレイの一部としては機能しない。その結果、電子ディスプレイのサイズは縮小される。更に、電子ディスプレイの製作に使用される製造技術は、矩形状の電子ディスプレイの製造に向けて最適化されている。
【発明の概要】
【０００４】
ここで提案されるのは、例えば、カメラのようなセンサーを内部に配置可能な中空部を備え、不規則な形状を有する電子ディスプレイを製作するための製造技術である。該製造技術は、製造過程中のどの時点でも、中空部の製作を可能とする。結果として得られた電子ディスプレイは、センサー類が内部に配置され、そしてセンサー類がディスプレイに囲まれた状態で携帯デバイスの全側面を占めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】図１Ａは、中空状電子ディスプレイを製作し、且つ例えば、カメラ、環境光センサー、及び／又は近接センサー等のセンサーを中空部内に配置する方法に係る一実施形態によるフローチャートである。
【図１Ｂ】図１Ｂは、一実施形態による、複数の行及び列電極に関連する分散パターンを示している。
【図２Ａ】図２Ａは、中空状電子ディスプレイを製作し、且つ例えば、カメラ、環境光センサー、及び／又は近接センサー等のセンサーを中空部内に配置する方法に係るもう一つの実施形態によるフローチャートである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、一実施形態による、フォトマスクを使用することによる光への基板の露光を示している。
【図２Ｃ】図２Ｃは、一実施形態による、改良されたフォトマスクを示している。
【図３】図３は、一実施形態による、電子ディスプレイに関連する中空部内に配置されたセンサーを示している。
【図４】図４は、一実施形態による、電子ディスプレイに関連する中空部内に配置されたセンサーの側面図である。
【図５】図５は、一実施形態による、電子ディスプレイに関連する円形状の中空部を示している。
【図６】図６は、一実施形態による、電子ディスプレイに関連する矩形状の中空部を示している。
【図７】図７は、一実施形態による、電子ディスプレイに関連する層上に配置された封止剤を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ここで提案されるのは、例えば、カメラのようなセンサーを内部に配置可能な中空部を備え、不規則な形状を有する電子ディスプレイを製作するための製造技術である。該製造技術は、製造過程中のどの時点でも、中空部の製作を可能とする。結果として得られた電子ディスプレイは、センサー類が内部に配置され、そしてセンサー類がディスプレイに囲まれた状態で携帯デバイスの全側面を占めることができる。
【０００７】
例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、及び微小電子機械システムディスプレイ（ＭＥＭＳ）等の電子ディスプレイを作るプロセスは、複数の層を製作する工程を含んでいる。複数の層は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層、カラーフィルタ（ＣＦ）層、及び例えば、液晶、ＯＬＥＤｓ、ＭＥＭＳ等のディスプレイ要素を含むディスプレイ層を含んでいる。ＴＦＴ層内の各ＴＦＴは、電極の行及び列が交わる部分に接続されている。電極の行は、行ドライバーと称される第１の集積回路であって、行電極の端部に電圧を印加することによってどの電極行を活性化すべきかを決定する第１の集積回路に接続される。電極の列は、列ドライバーと称される第２の集積回路であって、列電極の端部に電圧を印加することによってどの電極列を活性化すべきかを決定する第２の集積回路に接続される。ＴＦＴは、行及び列電極の両方が活性化されると、活性化される。ＴＦＴが活性化されると、ＴＦＴは、光を伝播するように構成された対応するディスプレイ要素を順番に活性化する。ディスプレイ要素によって伝播された光は、可視スペクトル内に如何なる色も作り出せるように、ＣＦ層内の対応するカラー領域によって着色される。更に、ディスプレイ要素によって伝播された光は、例えば、赤外線（ＩＲ）等の可視スペクトル外の周波数を含むことができる。１つのＴＦＴによる１グループ、対応するディスプレイ要素、及びＣＦ層に関連する対応するカラー領域は、サブピクセルを形成する。
【０００８】
ＴＦＴ層を製作する工程は、複数のステップを含む。最初に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴｓ）が、例えば、ガラス製の基板やプラスチック製の基板等の基板上に配置される。その後、フォトレジストコーティングがＴＦＴコーティング上に形成される。
【０００９】
写真現像ステップでは、フォトレジストコーティングが、例えば、紫外線（ＵＶ）等に露光される。フォトマスクは、光からフォトレジストコーティングを選択的に遮るために使用される。フォトマスク上のパターンは、フォトレジストコーティング上に転写される。写真現像ステップは、フォトレジストコーティングのタイプに基づいて変化する。フォトレジストコーティングは、ポジティブ型又はネガティブ型の何れか一方であってもよい。フォトレジストコーティングがポジティブ型である場合、写真現像プロセスは、露光されたフォトレジストコーティングを取り除く。フォトレジストコーティングがネガティブ型である場合、写真現像プロセスは、露光されていないフォトレジストコーティングを取り除く。
【００１０】
エッチングステップでは、フォトレジストによって保護されていないＴＦＴコーティングを取り除く。ストリッピングステップでは、基板上に有機溶剤を吹き付けることによって残ったフォトレジストコーティングをＴＦＴｓから取り除く。このように、エッチングステップでは、基板上におけるフォトレジストコーティングによって保護された領域にＴＦＴｓのみを残すようにする。
【００１１】
ＴＦＴ層の製作は、ここで説明されたステップに加えて複数のステップを含んでいてもよい。更に、ここで説明された１以上のステップが何回も繰り返されてもよい。
【００１２】
ＣＦ層を製作する工程は、複数のステップを含んでおり、そのうちのいくつかがここに説明されている。最初に、黒フォトレジストが、例えばガラス製の基板等の基板上に配置される。次に、基板上の黒フォトレジストは、溶媒を除去するために熱処理される。黒フォトレジストは、フォトマスクを通して露光される。フォトマスクの形状は、格子状であるか、又は該格子に様々な形状が付加されることによって形成された改良された格子であってもよい。黒フォトレジストは、フォトマスクを通して、例えば、紫外線等に露光される。写真現像ステップでは、露光されたフォトレジスト（ポジティブフォトレジスト）、又は露光されていないフォトレジスト（ネガティブフォトレジスト）の何れか一方が取り除かれる。
【００１３】
次に、例えば、赤、緑、青、青緑、赤紫、黄、白、赤外線等のカラー領域が、残りの黒フォトレジストと共に基板上に付加される。基板が、例えば、赤フォトレジスト等の単一色のフォトレジストによって被覆され、溶剤を除去するためにプレベークされる。赤フォトレジストは、フォトマスクを通して露光される。該フォトマスクは、様々な形状を呈し得る。写真現像ステップでは、露光された赤フォトレジスト（ポジティブフォトレジスト）、又は露光されていない赤フォトレジスト（ネガティブフォトレジスト）の何れか一方が基板から取り除かれる。例えば、緑、青、青緑、赤紫、黄、白、赤外線等の色を更に追加するために、基板は、緑フォトレジスト及び青フォトレジストで被覆され、そして、露光及び写真現像ステップが繰り返される。
【００１４】
ディスプレイ層を製作する工程は、ＴＦＴ層、又はＣＦ層の何れか一方の上に封止剤を配置する工程を含む。封止剤の形状は、電子ディスプレイの外周を定義する。封止剤の内側に、例えば、液晶、ＯＬＥＤｓ、ＭＥＭＳ等のディスプレイ要素が配置される。
【００１５】
図１Ａは、中空状電子ディスプレイを製作し、且つ例えば、カメラ、環境光センサー、及び／又は近接センサー等のセンサーを中空部内に配置する方法に係る一実施形態によるフローチャートである。この方法では、中空部は、例えば、カラー領域、ＴＦＴｓ、ディスプレイ要素等の様々な要素を様々な基板上に配置する前に、電子ディスプレイ内に作製される。
【００１６】
ステップ１００では、電子ディスプレイ内の複数の層に関連するマスクが提供される。電子ディスプレイは、フラットパネルディスプレイであってもよく、且つカラーフィルタ（ＣＦ）層、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層、及びディスプレイ層を含んでいてもよい。複数の層における各層は、実質的に同じ形状を有する。マスクは、円形、楕円形、正方形、長方形、１以上の湾曲した角部を有する正方形、１以上の湾曲した角部を有する長方形等のような形状であってもよい。マスクは、例えば、電子ディスプレイに関連する上端部近傍、電子ディスプレイの中央部、電子ディスプレイに関連する角部、電子ディスプレイの側面に沿って等、電子ディスプレイ上のどこに配置されてもよい。
【００１７】
一実施形態において、マスクの端縁は、サブピクセルの境界をトレースする。サブピクセルのサイズがマスクのサイズ及び曲率よりも著しく小さい場合には、マスクの端縁は滑らかに表され、且つマスクの端縁に沿ってサブピクセルの輪郭が見えることはない。図１Ｂに示されるもう一つの実施形態において、マスクの端縁は、サブピクセルの境界に一致していない。
【００１８】
ステップ１１０では、マスクに対応する中空部は、中空状の基板を作るために、ＣＦ層に関連するＣＦ基板、及びＴＦＴ層に関連するＴＦＴ基板から取り除かれる。中空状基板は、ＣＦ基板及び中空状のＴＦＴ基板を含む。マスクに対応する中空部を取り除く工程は、切り取り工程及び／又はエッチング工程を含む様々な方法で実施され得る。中空部を切り取る工程は、レーザー、又はダイヤモンドソーによって実施され得る。レーザーは、数ピコ秒続く超短レーザーパルスによってガラスを切り取るＣｏｒｎｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのレーザーであってもよい。エッチング工程は、ＣＦ基板及びＴＦＴ基板をエッチングレジスタントコーティングで被覆することによって実施され得る。エッチングレジスタントコーティングは、マスクに対応する中空部を除いて、ＣＦ基板上及びＴＦＴ基板上のあらゆる場所に分配される。コーティングされたＣＦ基板及びコーティングされたＴＦＴ基板は、コーティングされていない領域における基板を取り除くエッチャーに浸漬される。次のステップにおいて、エッチングレジスタントコーティングは、ＣＦ基板及びＴＦＴ基板の両方から取り除かれる。
【００１９】
ステップ１２０では、複数の色が、中空状のＣＦ基板上に分配される。ＣＦ基板は、例えば、ガラス、プラスチック等の様々な材料で形成され得る。複数の色は、マスクに対応する基板の中空部に如何なる色も配置することなく、中空状のＣＦ基板の輪郭をたどるために分配される。複数の色は、例えば、赤、緑、青、白、赤外線、青緑、赤紫、黄等の電磁スペクトルにおける様々な周波数帯を通過するフィルターである。
【００２０】
ステップ１３０では、複数の薄膜トランジスタが中空状のＴＦＴ基板上に配置される。ＴＦＴ基板は、例えば、ガラス、プラスチック等の様々な材料で形成され得る。複数のＴＦＴｓは、マスクに対応する基板の中空部に如何なるＴＦＴｓも配置することなく、中空状のＴＦＴ基板の輪郭をたどるために分配される。
【００２１】
ステップ１４０では、複数の薄膜トランジスタに対応する複数の行及び列電極が、中空部によって遮断された複数の行及び列電極における各行及び列電極が部分的に中空部に関連する外周をたどるように分配される。分配パターンについては、図１Ｂで更に説明される。ステップ１４０は、複数のＴＦＴｓがＴＦＴ基板上に配置される前に、及び／又は複数のＴＦＴｓがＴＦＴ基板上に配置された後に実施され得る。
【００２２】
ステップ１５０では、電子ディスプレイを得るために、ＣＦ層及びＴＦＴ層が結合される。電子ディスプレイは、マスクに対応する中空部を備える。中空部は、マスクと同じ形状を有し得る。ＣＦ層及びＴＦＴ層を結合する工程は、ＣＦ層又はＴＦＴ層の何れか一方に封止剤を配置する工程を含む。封止剤を配置する工程は、中空状の基板の外周をトレースする工程を含む。一度封止剤が配置されると、ディスプレイ要素は、封止剤によって囲まれた領域の内側に配置される。ディスプレイ要素は、液晶、ＯＬＥＤｓ、ＭＥＭＳであってもよい。
【００２３】
ステップ１６０では、例えば、カメラ、環境光センサー、及び／又は近接センサー等のセンサーが、センサーの上部が電子ディスプレイの上部に一致するように、中空部内に配置される。例えば、カメラの上部は、カメラに関連するレンズを備えている。カメラのレンズは、電子ディスプレイの上部に一致し、電子デバイスに関連するカバーガラスよりも下方側に配置される。
【００２４】
図１Ｂは、一実施形態による、複数の行及び列電極に関連する分散パターンを示している。複数の行電極１７０（簡略化のために、１つの行電極のみに符号が付されている）及び複数の列電極１８０（簡略化のために、１つの列電極のみに符号が付されている）が、マスクに対応する中空部１９０を迂回する修正格子状パターンで基板上に分配されている。薄膜トランジスタ１０５は、行電極及び列電極が交わる部分に配置されている（簡略化のために、１つの薄膜トランジスタのみに符号が付されている）。中空部１９０によって遮断された行電極１１５の区分１２５は、部分的に、中空部１９０に関連する外周をたどっている。中空部１９０によって遮断される複数の行電極が存在していてもよい。同様に、中空部１９０によって遮断された列電極１３５，１４５，１５５におけるそれぞれの区分１６５，１７５，１８５は、部分的に、中空部１９０に関連する外周をたどっている。
【００２５】
中空部１９０に対応するマスクは、サブピクセルの境界をたどるものではなく、且つ中空部１９０の形成は、部分的に形成されたピクセルである領域１９５を作り出す。領域１９５は、サブピクセルの境界１９７によって境界が形成されている。部分的に形成されたサブピクセルを備える領域１９５は、電子ディスプレイの一部ではなく、且つ中空部１９０を迂回するように行電極区分１２５及び複数の列電極区分１６５，１７５，１８５を配置するために使用される。
【００２６】
図２Ａは、中空状電子ディスプレイを製作し、且つ例えば、カメラ、環境光センサー、及び／又は近接センサー等のセンサーを中空部内に配置する方法に係るもう一つの実施形態によるフローチャートである。この方法では、例えば、中空部は、カラー領域、ＴＦＴｓ、ディスプレイ要素等の様々な要素を様々な基板上に配置した後に、電子ディスプレイ内に作製される。この方法では、基板内に形成された中空部１９０内に様々な要素を配置するのを避けるために製造装置を改良する必要がない。様々な要素を中空部内に配置することは、不要な材料の量を増加させてしまうが、不要な材料が低価格であること、及び製造装置を改良する必要性が無いことによって、この方法をコスト効率の良いものにしている。
【００２７】
ステップ２００では、電子ディスプレイ内の複数の層に対応するマスクが提供される。電子ディスプレイは、フラットパネルディスプレイであってもよく、且つカラーフィルタ（ＣＦ）層、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層、偏光子層、及びディスプレイ層を含んでいてもよい。複数の層における各層は、実質的に同じ形状を有する。マスクは、円形、楕円形、正方形、長方形、１以上の湾曲した角部を有する正方形、１以上の湾曲した角部を有する長方形等のような形状であってもよい。マスクは、例えば、電子ディスプレイに関連する上端部近傍、電子ディスプレイの中央部、電子ディスプレイに関連する角部、電子ディスプレイの側面に沿って等、電子ディスプレイ上のどこに配置されてもよい。
【００２８】
一実施形態において、マスクの端縁は、サブピクセルの境界をトレースする。サブピクセルのサイズがマスクのサイズ及び曲率よりも著しく小さい場合には、マスクの端縁は滑らかに表され、且つマスクの端縁に沿ってサブピクセルの輪郭が見えることはない。マスクの端縁がサブピクセルの境界をトレースする場合、サブピクセル全体に対応する領域のみが取り除かれ、そして、部分的に形成されたサブピクセルは残存しない。
【００２９】
もう一つの実施形態において、マスクの端縁は、サブピクセルの境界をトレースしない。マスクに対応する中空部が一度基板から取り除かれると、部分的に形成されたサブピクセルは、ディスプレイの一部としては機能しない。代わりに、図１Ｂに示ように、部分的に形成されたサブピクセルを備える図１Ｂの領域１９５は、行及び列電極を、中空部を迂回するようなパターンで配置するために使用される。
【００３０】
ステップ２１０では、ＣＦ層が提供される。ＣＦ層は、ＣＦ基板及び該ＣＦ基板上に配置された複数のカラー領域を含む。該基板は、例えば、ガラス、プラスチック等の様々な材料で形成され得る。カラー領域は、例えば、赤、緑、青、白、赤外線、青緑、赤紫、黄等の電磁スペクトルにおける様々な周波数帯を通過するフィルターである。
【００３１】
ＣＦ基板を提供する工程は、着色されたフォトレジストコーティングをＣＦ基板上に配置する工程を含む。着色されたフォトレジストコーティングは、例えば、赤、緑、青、白、赤外線、青緑、赤紫、黄、黒等の電磁スペクトルにおける様々な周波数帯を通過するフィルターを含む。
【００３２】
着色されたフォトレジストは、フォトマスクを通して、例えば、紫外線等に露光される。図２Ｂは、一実施形態による、フォトマスクを使用することによる光への基板の露光を示している。光源２４５は、例えば、紫外線等の光を放ち、フォトマスク２５５を通して、基板２６５に光を当てる。基板２６５は、ＣＦ基板、ＴＦＴ基板等であってもよい。フォトマスク２５５上のパターンは、パターン２７５を形成するために、フォトレジストコーティング上に転写される。
【００３３】
フォトマスクは、様々な形状を呈し得る。一実施形態によれば、フォトマスクは、提供されたマスクに基づいて改良される。図２Ｃは、一実施形態による、改良されたフォトマスクを示している。要素２７０は、改良されていないフォトマスクであり、複数の保護領域２８０（簡略化のために、図中には、そのうちの１つのみに符号が付されている）、及び複数の非保護領域２９０（簡略化のために、図中には、そのうちの１つのみに符号が付されている）を含んでいる。要素２０５は、フォトマスク２７０を改良するために使用されたマスクに対応している。改良されたマスク２１５は、複数の保護領域２２５（簡略化のために、図中には、そのうちの１つのみに符号が付されている）、及び複数の非保護領域２３５（簡略化のために、図中には、そのうちの１つのみに符号が付されている）を含んでおり、複数の非保護領域２３５は、マスク２０５を含んでいる。
【００３４】
最終的に、複数の非保護領域２３５は、写真現像プロセスによって基板から取り除かれる。写真現像ステップでは、フォトレジストがポジティブ型である場合、露光されたフォトレジストが基板から取り除かれ、フォトレジストがネガティブ型である場合、露光されていないフォトレジストが基板から取り除かれる。例えば、緑、青、黄、赤紫、黒、白、青緑、赤外線等の色を更に追加するために、基板は、適切に着色されたフォトレジストで被覆され、そして、露光及び写真現像ステップが繰り返される。
【００３５】
図２Ａのステップ２２０において、ディスプレイ層が提供され、そして、該ディスプレイ層は、ＣＦ層とＴＦＴ層との間に配置された複数のディスプレイ要素を含んでいる。複数のディスプレイ要素は、光を伝播するように構成され、液晶、ＯＬＥＤｓ，ＭＥＭＳ等を含み得る。ディスプレイ層を提供する工程は、封止剤を配置する工程、及び封止剤の内側に、複数のディスプレイ要素を配置する工程を含んでいる。封止剤は、例えば、ＣＦ層や、又はＴＦＴ層等の複数の層のうちの１の層に配置される。封止剤の形状は、少なくとも、図７中の要素７３０で示す、電子ディスプレイに関連する輪郭の一部、及び図７中の要素７４０で示す、マスクに関連する輪郭をトレースする。ディスプレイ要素は、封止剤によって定義された輪郭の内側に配置される。
【００３６】
図２Ａのステップ２３０において、ＴＦＴ層が提供され、そして、該ＴＦＴ層は、ＴＦＴ基板及び該ＴＦＴ基板上に配置された複数のトランジスタを含んでいる。ＴＦＴ基板は、例えば、ガラス、プラスチック等の様々な材料で形成され得る。ＴＦＴ層を提供する工程は、ＴＦＴｓを配置する工程、フォトレジストコーティングを配置する工程、フォトマスクを改良する工程、及び基板から複数の非保護領域を取り除く工程を含む。最初に、ＴＦＴｓがＴＦＴ基板上に配置される。フォトレジストコーティングは、薄膜トランジスタ上に配置される。フォトレジストは、図２Ｂ及びここで説明されているように、フォトマスクを通して、例えば紫外線に露光される。フォトマスクは、様々な形状を呈し得る。一実施形態によれば、フォトマスクは、図２Ｃ及びここで説明されているように、提供されたマスクに基づいて改良される。フォトマスクは、複数の保護領域、及び複数の非保護領域を含む。
【００３７】
最後に、複数の非保護領域は、ＴＦＴ基板上に配置されたＴＦＴｓを複数の保護領域内に残すために取り除かれる。非保護領域の除去は、写真現像、エッチング、及びストリッピングを使用して実施され得る。写真現像ステップでは、露光されたフォトレジスト（ポジティブフォトレジスト）、又は露光されていないフォトレジスト（ネガティブフォトレジスト）の何れか一方が基板から取り除かれる。エッチングステップでは、フォトレジストが取り除かれた領域内のＴＦＴｓがエッチングにより取り除かれ、そして、複数の保護領域内に、ＴＦＴｓ及びフォトレジストのみが残るようになっている。ストリッピングステップでは、フォトレジストが基板から取り除かれ、そして、複数の保護領域内に、ＴＦＴｓのみが残るようになっている。
【００３８】
加えて、ＴＦＴ層を提供する工程は、複数の薄膜トランジスタに対応する複数の行及び列電極を、中空部によって遮断された複数の行及び列電極における各行及び列電極が部分的に中空部に関連する外周をたどるように分配する工程を含む。分配パターンについては、図１Ｂで更に説明される。複数の行及び列電極を分配する工程は、複数のＴＦＴｓがＴＦＴ基板上に配置される前に、及び／又は複数のＴＦＴｓがＴＦＴ基板上に配置された後に実施され得る。
【００３９】
ステップ２４０では、中空部は、ＣＦ層、ディスプレイ層、偏光子層、及びＴＦＴ層から取り除かれ、取り除かれた中空部は、提供されたマスクに対応している。マスクの端縁は、サブピクセルの境界をトレースするので、サブピクセルの全体に対応する領域のみが取り除かれ、そして、部分的に形成されたサブピクセルは残存しない。マスクに対応する中空部を取り除く工程は、切り取り工程及び／又はエッチング工程を含む様々な方法で実施され得る。中空部を切り取る工程は、レーザー、又はダイヤモンドソーによって実施され得る。レーザーは、数ピコ秒続く超短レーザーパルスによってガラスを切り取るＣｏｒｎｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのレーザーであってもよい。エッチング工程は、ＣＦ基板、ディスプレイ層、偏光子層、及びＴＦＴ基板をエッチングレジスタントコーティングで被覆することによって実施され得る。エッチングレジスタントコーティングは、マスクに対応する中空部を除いて、ＣＦ層上、ディスプレイ層上、偏光子層上、及びＴＦＴ層上のあらゆる場所に分配される。コーティングされたＣＦ層、コーティングされたディスプレイ層、コーティングされた偏光子層、及びコーティングされたＴＦＴ層は、コーティングされていない領域における基板を取り除く、例えば、化学エッチャー等のエッチャーに浸漬される。次のステップにおいて、エッチングレジスタントコーティングは、ＣＦ基板、ディスプレイ層、偏光子層、及びＴＦＴ基板から取り除かれる。一実施形態において、偏光子層は、偏光板が打ち抜かれることによって特別に製造され、打ち抜き型は、中空状の基板形状を成している。マスクを排除するために偏光板を打ち抜くことによって、不要な偏光板の量が削減される。
【００４０】
ステップ２５０では、結合層を得るために、ＣＦ層、ディスプレイ層、及びＴＦＴ層が結合される。ステップ２４０は、ステップ２５０の前に実施されてもよい。つまり、中空部は、電子ディスプレイにおける各層から別々に取り除かれてもよい。または、ステップ２４０は、ステップ２５０の後に実施されてもよい。つまり、中空部は、結合層から一度に取り除かれてもよい。
【００４１】
ステップ２６０では、例えば、カメラ、環境光センサー、及び／又は近接センサー等のセンサーが、センサーの上部が電子ディスプレイの上部に一致するように、取り除かれた中空部内に配置される。例えば、カメラの上部は、カメラに関連するレンズを備えている。カメラのレンズは、電子ディスプレイの上部に一致し、電子デバイスに関連するカバーガラスよりも下方側に配置される。
【００４２】
図３は、一実施形態による、電子ディスプレイに関連する中空部内に配置されたセンサーを示している。例えば、フラットパネルディスプレイ等の電子ディスプレイ３００は、カラーフィルタ（ＣＦ）層３１０、ディスプレイ層３２０、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層３３０、及び、例えば、カメラ、環境光センサー、及び／又は近接センサー等のセンサー３４０を含んでいる。電子ディスプレイ３００は、例えば、偏光子層、導光板、拡散層等の追加層を含んでいてもよい。ディスプレイ層３２０は、液晶、有機発光ダイオード、微小電子機械システムデバイス（ＭＥＭＳ）を含んでいてもよい。センサー３４０は、電子ディスプレイ３００に形成された中空部３５０内に配置されている。中空部３５０は、例えば、図３に示すような、１以上の湾曲した角部を有する長方形等の異なる形状を呈し得る。更に、中空部３５０は、尖った角部を有する長方形、楕円形、円形、正方形等の形状であってもよい。センサー３４０の頂面は、電子ディスプレイ３００の頂面と同じ高さとなるように配置されてもよい。また、センサー３４０の頂面は、電子ディスプレイ３００の頂面に対して若干窪んでいてもよい。センサー３４０は、電子ディスプレイ３００からの光がセンサー３４０に到達しないように、電子ディスプレイ３００に対して光学的に隔離されていてもよい。センサー３４０は、該センサー３４０を囲み、且つカバーガラスまで延びるような光学的に不透明な材料を使用して隔離されてもよい。
【００４３】
図４は、一実施形態による、電子ディスプレイに関連する中空部内に配置されたセンサーの側面図である。カバーガラス４００は、電子ディスプレイ４１０及びセンサー３４０の上に配置されている。センサー３４０の頂面及び電子ディスプレイ４１０の頂面は、同じ高さであってもよい。また、センサー３４０の頂面は、電子ディスプレイ４１０の頂面に対して若干窪んでいてもよい。これにより、センサー３４０の頂面とカバーガラス４００との間に空隙４９０を形成することができる。もう一つの実施形態において、電子ディスプレイ４１０は、上偏光子層４２０、ＣＦ層４３０、ディスプレイ層４４０、ＴＦＴ層４５０、下偏光子層４６０、拡散層４７０、導光板４８０、及びセンサー３４０を含んでいる。ディスプレイ層４４０は、液晶、有機発光ダイオード、又は微小電子機械システムデバイス（ＭＥＭＳ）を含んでいてもよい。センサー３４０は、電子ディスプレイ４１０からの光がセンサー３４０に到達しないように、電子ディスプレイ４１０に対して光学的に隔離されていてもよい。センサー３４０は、該センサー３４０を囲み、且つカバーガラス４００まで延びるような光学的に不透明な材料を使用して隔離されてもよい。
【００４４】
図５は、一実施形態による、電子ディスプレイに関連する円形状の中空部を示している。円形状の中空部５００は、電子ディスプレイ５１０の内側に形成されている。円形状の中空部５００は、例えば、図５に示すように、電子ディスプレイ５１０に関連する前面部５２０、同様に、電子ディスプレイ５１０の中央部、電子ディスプレイ５１０の中央左部、電子ディスプレイ５１０の中央右部、電子ディスプレイ５１０の底部等、電子ディスプレイ５１０上の如何なる場所に配置されていてもよい。センサー３４０は、円形状の中空部５００内に配置されている。中空部は、全ての側面において、活性電子ディスプレイ５１０によって囲まれている。
【００４５】
図６は、一実施形態による、電子ディスプレイに関連する矩形状の中空部を示している。２つの湾曲した角部を有する矩形状の中空部６００は、電子ディスプレイ６１０の内側に形成されている。矩形状の中空部６００は、例えば、電子ディスプレイ６１０の前面部、底部左角部、底部右角部、中央左側部、中央右側部等、電子ディスプレイ６１０上の如何なる場所に配置されていてもよい。矩形状の中空部６００が、例えば、端縁６２０等の電子ディスプレイ６１０に関連する端縁近くに配置された場合、矩形状の中空部６００と端縁６２０との間に形成された、電子ディスプレイ６１０の薄肉部６３０は、活性ディスプレイ要素を含んでいない。代わりに、薄肉部６３０は、電子ディスプレイ６１０の構造的支持部の役割を果たす。一実施形態において、複数の接着ビーズ６４０は、電子ディスプレイ６１０に対する更なる構造的支持部を提供するために、薄肉部６３０の表面に配置される。もう一つの実施形態において、封止剤は、電子ディスプレイ６１０に対する更なる構造的支持部を提供するために、薄肉部６３０の表面に配置される。
【００４６】
図７は、一実施形態による、電子ディスプレイに関連する層上に配置された封止剤を示している。ディスペンサー７２０は、例えば、ＣＦ層、又はＴＦＴ層等の電子ディスプレイに関連する層７１０上に、封止剤７００を配置する。封止剤７００の形状は、電子ディスプレイの外形７３０、及び中空部の外形７４０をトレースする。封止部７５０は、任意のものであり、いくつかの実施形態では取り除かれていてもよい。封止部７５０が追加される場合、封止部７５０は、電子ディスプレイに対する追加的な構造的支持部を提供する。例えば、液晶、有機発光ダイオード、又はＭＥＭＳ等のディスプレイ要素は、領域７６０の内側に配置される。他の実施形態において、ディスプレイ要素は、電子ディスプレイの外形７３０の内側に配置され、そして、中空部の外形７４０によって定義される領域を含んでいる。
【００４７】
明細書で使用されている文言は、主に、読み易さ及び教授目的で選択されており、発明の主題の輪郭を示したり発明の主題を制限したりするために選択されたものではない。従って、発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、むしろ、ここに至った根拠となる出願に由来するクレームによって制限されることを目的としている。従って、多様な実施形態が実例として意図され、しかし、実施形態の範囲として制限されず、次のクレームに明記される。
【図１Ａ】
2018523840.tif 000003
【図１Ｂ】
2018523840.tif 000004
【図２Ａ】
2018523840.tif 000005
【図２Ｂ】
2018523840.tif 000006
【図２Ｃ】
2018523840.tif 000007
【図３】
2018523840.tif 000008
【図４】
2018523840.tif 000009
【図５】
2018523840.tif 000010
【図６】
2018523840.tif 000011
【図７】
2018523840.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月15日(2017.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ基板上に配置された複数のディスプレイ要素を有するディスプレイ層であって、前記複数のディスプレイ要素が光を伝播可能に構成されたディスプレイ層と、
活性基板上に配置された複数の活性要素を有する活性層であって、前記複数の活性要素が前記複数のディスプレイ要素内のディスプレイ要素を活性化させるように構成された活性層と、
前記活性層及び前記ディスプレイ層内に形成された中空部と、
前記中空部内に配置されたセンサーと、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記中空部によって遮断された複数の行及び列電極における各行及び列電極が前記中空部を迂回するように、前記複数の活性層に対応する複数の行及び列電極を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
カラーフィルタ（ＣＦ）基板上に配置された複数の色を含むＣＦ層であって、前記中空部を形成するＣＦ層を備える請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数の活性層は、複数の薄膜トランジスタを有する請求項１〜３の何れか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記中空部は、少なくとも１つの湾曲した角部を有する四角形状から成る請求項１〜４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記中空部は、前記電子ディスプレイに関連する端部近傍に配置された請求項１〜５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記中空部は、少なくとも２つの湾曲した角部を有する台形状から成る請求項１〜６の何れか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記ディスプレイ層と共に前記中空部を形成する構造的支持部であって、ディスプレイ要素を備えていない構造的支持部を備える請求項１〜７の何れか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記中空部を構成する形状を定義する偏光子層を備える請求項１〜８の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記中空部を構成する形状を定義する導光板及び拡散層を備える請求項１〜９の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ディスプレイ層、偏光子層、又は前記活性層のうちの少なくとも何れか１つの外周の内側に配置された封止剤を備える請求項１〜１０の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記センサーは、カメラ、環境光センサー、又は近接センサーのうちの少なくとも何れか１つを有する請求項１〜１１の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ディスプレイ層は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）層であって、ＬＣＤ基板及び該ＬＣＤ基板上に配置された複数の液晶を含む液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）層を有する請求項１〜１２の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ディスプレイ層は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）層であって、ＯＬＥＤ基板及び該ＯＬＥＤ基板上に配置された複数のＯＬＥＤｓを含む有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）層を有する請求項１〜１２の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ディスプレイ層は、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）層であって、ＭＥＭＳ基板及び該ＭＥＭＳ基板上に配置された複数のＭＥＭＳを含む微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）層を有する請求項１〜１２の何れか１項に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本願は、２０１６年６月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／３４８，４２１号の優先権を主張して２０１６年８月１０日に出願された米国実用特許出願第１５／２３３，８１８号の継続出願である２０１７年６月１６日に出願された実用特許出願第１５／６２５，６８６号の継続出願であって、ここにそれらの全てが組み込まれ、加えて、この参照によって組み込まれる。
【国際調査報告】
2018523840.tif 000013