(57)【要約】  アクティブマトリクスディスプレイが、駆動回路を備えるマトリクスの表示領域を備え、表示領域の外側のチップレットを備える制御回路を含む。制御回路の出力が複数のチップレットに分配される。この構成は、チップレットによって、より小さなファンイン・ファンアウト構造が可能になり、従って基板のより大きな割合を表示領域に当てられる、という点で有利である。【選択図】  図２Ｂ
2012506568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクスディスプレイのための制御回路を製造する方法であって、前記制御回路が複数のチップレットを備え、前記方法が、
前記制御回路を表示領域の外側に配置し、
前記制御回路の表示領域駆動回路への複数の出力を前記複数のチップレットに分配する
ことを含む方法。
【請求項２】
前記チップレットを絶縁体上にパターン形成するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記チップレットを転写印刷工程によってデバイス基板に転写するステップをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記チップレットをスタンプに結合させる表面化学官能性を有するエラストマースタンプに前記複数のチップレットを接触させ、前記チップレットを前記デバイス基板に転写するステップをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記駆動回路がａ−ＳｉまたはＬＴＰＳで構成される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記駆動回路がチップレットを備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
駆動回路を備えたマトリクスの表示領域と、
前記表示領域の外側の複数のチップレットを備えた制御回路と、
を備えたアクティブマトリクスディスプレイであって、
前記制御回路の出力が前記複数のチップレットに分配されているアクティブマトリクスディスプレイ。
【請求項８】
周囲光検出のための光センサをさらに備えた請求項７に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
近年、ディスプレイの品質向上、コスト低下、用途範囲の拡大につれて、ディスプレイの市場に非常に大きな成長が見られる。これには、ＴＶ用またはコンピュータモニタ用のような大面積ディスプレイ、および携帯機器用の、より小さなディスプレイの両方が含まれる。
【０００２】
現在、市場で最も一般的な部類のディスプレイは液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイであるが、今、有機発光ダイオード（organic light-emitting diode、ＯＬＥＤ）に基づくディスプレイが、低い電力消費、軽量、広視野角、優れたコントラスト、フレキシブルディスプレイの可能性などといったその多くの利点のために、ますます注目を集めている。
【０００３】
ＯＬＥＤの基本構造は、例えばポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（「ＰＰＶ」）またはポリフルオレンの膜のような発光有機層が、有機層に負電荷担体（電子）を注入するためのカソードと正電荷担体（正孔）を注入するためのアノードとに挟まれたものである。電子と正孔は、有機層で結合して光子を生成する。国際公開第９０／１３１４８号では、有機発光材料は共役ポリマーである。米国特許第４，５３９，５０７号明細書では、有機発光材料は、（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（「Ａｌｑ３」）のような、小分子材料として知られる種類のものである。実際のデバイスでは、一方の電極が透明であり、光子がデバイスから出られるようになっている。
【０００４】
典型的な有機発光デバイス（organic light-emissive device、「ＯＬＥＤ」）は、酸化インジウムスズ（「ＩＴＯ」）のような透明なアノードで被覆されたガラスまたはプラスチックの基板上に製造される。この第１の電極を、少なくとも１つのエレクトロルミネッセンス有機材料の薄膜の層が覆う。最後に、エレクトロルミネッセンス有機材料の層をカソードが覆う。カソードは、典型的には金属または合金であり、アルミニウムのような単一の層、またはカルシウムおよびアルミニウムのような複数の層で構成され得る。動作時は、正孔がアノードを通じてデバイスに注入され、電子がカソードを通じてデバイスに注入される。正孔と電子は有機エレクトロルミネッセンス層で結合して励起子を形成し、続いて励起子は放射性崩壊をして光を発する。フルカラーディスプレイを提供するため、デバイスは、赤色、緑色、および青色のエレクトロルミネッセンスサブ画素で構成されてよい。
【０００５】
フルカラー液晶ディスプレイは、典型的には白色発光バックライトを備え、デバイスから放出された光は、液晶層を通過した後に赤色、緑色、および青色のカラーフィルタによってフィルタリングされて、所望のカラー画像を与える。
【０００６】
フルカラーディスプレイは、白色または青色のＯＬＥＤをカラーフィルタと組み合わせて用いることにより同様に製造されてよい。さらに、カラーフィルタをＯＬＥＤと共に用いると、たとえデバイスの画素がすでに赤色、緑色、および青色のサブ画素を備える場合であっても、有益になり得ることが実証されている。特に、赤色のカラーフィルタの位置を赤色のエレクトロルミネッセンスサブ画素に合わせ、緑色および青色のサブ画素およびカラーフィルタについても同じことを行うと、ディスプレイの色純度を向上させることができる（誤解を避けるために、本明細書で用いられる「画素」とは、単一色のみを放出する画素のことを言う場合もあれば、共同である範囲の色を画素が放出できるようにする個別アドレス指定可能な複数のサブ画素を備える画素のことを言う場合もある）。
【０００７】
また、放出された光を吸収して所望のより長い波長または波長帯域で再放出する色変換媒体（color change media、ＣＣＭ）によるダウンコンバージョンが、カラーフィルタの代わりに、またはカラーフィルタに加えて用いられ得る。
【０００８】
ＬＣＤやＯＬＥＤのようなディスプレイをアドレス指定する方法の１つは、ディスプレイの個々の画素素子を関係づけられた薄膜トランジスタによって作動させる「アクティブマトリクス」構成を用いることによるものである。そのようなディスプレイのためのアクティブマトリクスバックプレーンは、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）または低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）で製造され得る。ＬＴＰＳは、高い移動度を有するが、不均一になる場合があり、また高い処理温度が必要なため、使用できる基板の範囲が制限されてしまう。アモルファスシリコンはそのような高い処理温度を必要としないが、その移動度は比較的低く、また経時変化の影響で、使用中に不均一になる場合がある。さらに、ＬＴＰＳまたはａ−Ｓｉから形成されるバックプレーンは両方とも、フォトリソグラフィ、洗浄、およびアニーリングのような、下位の基板を損傷する恐れのある処理ステップを必要とする。特にＬＴＰＳの場合は、これらの高エネルギー処理に耐える基板を選択しなければならない。パターン形成の代替手法が、例えば、Rogers et al., Appl. Phys. Lett. 2004, 84(26), 5398-5400、Rogers et al., Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 213101-、およびBenkendorfer et al., Compound Semiconductor, June 2007に開示されており、これらでは、フォトリソグラフィのような従来の方法を用いて絶縁体上のシリコンが複数の素子（以下、「チップレット」という）へとパターン形成され、次にそれらがデバイス基板に転写される。この転写印刷工程は、チップレットをスタンプに結合させる表面化学官能性を有するエラストマースタンプに複数のチップレットを接触させ、次にチップレットをデバイス基板に転写することによって行われる。こうして、ディスプレイ駆動回路のようなマイクロスケールおよびナノスケールの構造物を担持するチップレットを良好な位置合わせで最終基板に転写することができ、最終基板は、シリコンパターン形成にかかわる要求の厳しい処理に耐える必要がない。
【発明の概要】
【０００９】
本発明のある態様によれば、アクティブマトリクスディスプレイのための制御回路を製造する方法であって、制御回路が複数のチップレットを備え、方法が、制御回路を表示領域の外側に配置し、制御回路の表示領域駆動回路への複数の出力を複数のチップレットに分配することを含む方法が提供される。
【００１０】
本明細書全体を通して、「制御回路」という用語は、駆動回路をプログラムする回路を指して用いられ、「駆動回路」は、ディスプレイの画素を直接駆動する回路を指して用いられ、「表示領域」は、ディスプレイの画素と付随する駆動回路とによって画定される領域を指して用いられる。
【００１１】
好ましくは、本方法は、チップレットを絶縁体上にパターン形成するステップをさらに含む。
【００１２】
好ましくは、本方法は、チップレットを転写印刷工程によってデバイス基板に転写するステップをさらに含む。
【００１３】
好ましくは、本方法は、チップレットをスタンプに結合させる表面化学官能性を有するエラストマースタンプに複数のチップレットを接触させ、チップレットをデバイス基板に転写するステップをさらに含む。
【００１４】
ある好ましい実施の形態では、駆動回路がａ−ＳｉまたはＬＴＰＳで構成される。別の好ましい実施の形態では、駆動回路がチップレットを備える。
【００１５】
本発明の実施の形態によれば、駆動回路を備えたマトリクスの表示領域と、表示領域の外側の複数のチップレットを備えた制御回路とを備えたアクティブマトリクスディスプレイであって、制御回路の出力が複数のチップレットに分配されているアクティブマトリクスディスプレイが提供される。
【００１６】
好ましくは、アクティブマトリクスディスプレイは、周囲光検出のための光センサをさらに備えている。
【００１７】
ある実施の形態では、有効なディスプレイマトリクス領域の外側に配置された駆動部により駆動される駆動チップレットのアレイを用いることで、ファンイン・ファンアウト接続に失われる基板領域が減少する。
【００１８】
さらなる利点および新しい特徴は、添付の請求の範囲に見られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
次に、本発明と、本発明の可能な実施方法とについて理解を深めるために、単に例として、添付の図面を参照する。
【図１】図１は、最初にアノードを基板上に形成し、続けてエレクトロルミネッセンス層およびカソードを堆積させることによってデバイスが形成される、というデバイスを説明する図である。
【図２Ａ】図２Ａは、従来技術のアクティブマトリクスディスプレイおよび駆動回路の例を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態によるアクティブマトリクスディスプレイ構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
チップレット材料
チップレットは、半導体ウェハー供給源から形成されてよく、半導体ウェハー供給源は、単結晶シリコンウェハー、多結晶シリコンウェハー、ゲルマニウムウェハーのようなバルク半導体ウェハーと、極薄シリコンウェハーのような極薄半導体ウェハーと、ｐ型またはｎ型のドープウェハー、および選択されたドーパント空間分布をもつウェハー（絶縁体上シリコン（例えばＳｉ−ＳｉＯ２、ＳｉＧｅ）のような絶縁体上半導体ウェハー）のようなドープ半導体ウェハーと、基板上シリコンウェハー（silicon on substrate wafer）および絶縁体上シリコン（silicon on insulator）のような基板上半導体ウェハー（semiconductor on substrate wafer）とを含む。さらに、本発明の印刷可能な半導体素子は、さまざまな非ウェハー供給源から製造されてよく、非ウェハー供給源としては、例えば、犠牲層または犠牲基板（例えばＳｉＮまたはＳｉＯ２）上に堆積させられてからアニールされた、アモルファス、多結晶、および単結晶の半導体材料（例えば多結晶シリコン、アモルファスシリコン、多結晶ＧａＡｓ、およびアモルファスＧａＡｓ）の薄膜や、他のバルク結晶などがあり、他のバルク結晶は、黒鉛、ＭｏＳｅ２などの遷移金属カルコゲニド、およびイットリウムバリウム銅酸化物を含むがこれらに限定されない。
【００２１】
チップレットは、当業者に知られた従来の処理手段によって形成されてよい。
【００２２】
好ましくは、各駆動チップレットまたは各ＬＥＤチップレットは、長さが最大５００マイクロメートルまで、好ましくはおよそ１５ないし２５０マイクロメートルであり、また好ましくは幅がおよそ５ないし５０マイクロメートル、さらに好ましくは５ないし１０マイクロメートルである。
【００２３】
転写工程
転写印刷で用いられるスタンプは、好ましくはＰＤＭＳスタンプである。
【００２４】
スタンプの表面は、チップレットをスタンプに可逆的に結合させてドナー基板から離れさせる化学官能性を有してもよいし、例えばファンデルワールス力によって結合してもよい。最終基板への転写においても同様に、チップレットが、ファンデルワールス力によって、および／または最終基板の表面の化学官能性との相互作用によって、最終基板に付着し、その結果、スタンプがチップレットから離層されてよい。
【００２５】
チップレットとディスプレイの集積
ディスプレイの画素またはサブ画素をアドレス指定する駆動回路をパターン形成されたチップレットが、電源と、必要であればチップレットをプログラムするための表示領域外の駆動部と、にチップレットを接続する経路（tracking）を担持する基板に転写印刷されてよい。
【００２６】
用意された最終基板への正確な転写を確実にするため、スタンプと最終基板とが、当業者に知られた手段によって、例えば基板に位置合わせマークを設けることによって、位置合わせされてよい。
【００２７】
あるいは、チップレットを接続する経路は、チップレットが転写印刷された後に付けられてもよい。
【００２８】
チップレットがＬＣＤディスプレイまたはＯＬＥＤディスプレイのようなディスプレイを駆動する場合は、チップレットを備えるバックプレーンを絶縁材料の層でコーティングして平坦化層を形成し、その上にディスプレイを構成するようにすると好ましい。表示デバイスの電極は、平坦化層に形成された導電貫通バイアによってチップレットの出力に接続される。
【００２９】
有機ＬＥＤ
ディスプレイがＯＬＥＤである場合、本発明によるデバイスは、バックプレーン（図示しない）が形成されたガラスまたはプラスチックの基板１と、アノード２と、カソード４とを備える。アノード２とカソード４との間にはエレクトロルミネッセンス層３が設けられる。
【００３０】
実際のデバイスでは、光が放出され得るように、少なくとも１つの電極が半透明である。アノードが透明な場合、アノードは、典型的には酸化インジウムスズで構成される。光がアノードを通して放出される場合、エレクトロルミネッセンス層３から放出された光がチップレットおよび他の付随する駆動回路に吸収される問題を回避するため、カソードは透明であることが好ましい。透明なカソードは、典型的には、透明になるほどに十分に薄い電子注入材料の層で構成される。典型的には、この層の横方向の導電率は、層の薄さのために低くなる。この場合、電子注入材料の層は、酸化インジウムスズのような透明な導電材料の、より厚い層と組み合わせて用いられる。
【００３１】
透明カソードデバイスが透明なアノードを有する必要のないこと（もちろん、完全に透明なデバイスが所望されない限り、である）、従ってボトムエミッション型デバイスで用いられる透明アノードがアルミニウムの層のような反射材料の層で置き換えられ、または補われてよいことは、理解されるであろう。透明カソードデバイスの例は、例えば英国特許出願公開第２３４８３１６号明細書に開示されている。
【００３２】
層３で用いるのに好適な材料としては、小分子材料、ポリマー材料、およびデンドリマー材料、ならびにそれらの合成物などがある。層３で用いるのに好適なエレクトロルミネッセンス・ポリマーとしては、例えばポリ（ｐ−フェニレンビニレン）のようなポリ（アリーレンビニレン）や、例えばポリフルオレン、特に２，７−結合９，９ジアルキルポリフルオレンまたは２，７−結合９，９ジアリールポリフルオレン、ポリスピロフルオレン、特に２，７−結合ポリ−９，９−スピロフルオレン、ポリインデノフルオレン、特に２，７−結合ポリインデノフルオレン、ポリフェニレン、特にアルキル置換またはアルコキシ置換されたポリ−１，４−フェニレンのようなポリアリーレンなどがある。そのようなポリマーは、例えばAdv. Mater. 2000 12(23) 1737-1750およびその引用文献に開示されている。層３で用いるのに好適なエレクトロルミネッセンスデンドリマーとしては、例えば国際公開第０２／０６６５５２号に開示されたようなデンドリマー基を持つエレクトロルミネッセンス金属錯体などがある。
【００３３】
アノード２とカソード４との間には、電荷輸送層、電荷注入層、または電荷阻止層のような、さらなる層が配置されてよい。
【００３４】
デバイスは、水分および酸素の侵入を防ぐために封止材（図示せず）で封止されることが好ましい。好適な封止材としては、ガラス板や、例えば国際公開第０１／８１６４９号に開示されているようなポリマーと誘電体との交互の積み重ねなどの好適な障壁特性を有する膜、または、例えば国際公開第０１／１９１４２号に開示されているような気密容器などがある。基板または封止材を透過する恐れのある雰囲気中の水分および／または酸素を吸収するゲッター材料が、基板と封止材との間に配置されてもよい。
【００３５】
図１は、最初にアノードを基板上に形成し、続けてエレクトロルミネッセンス層およびカソードを堆積させることによってデバイスが形成される、というデバイスを説明する図である。しかし、当然のことながら、本発明のデバイスは、最初にカソードを基板上に形成し、続けてエレクトロルミネッセンス層およびアノードを堆積させることによっても形成され得る。
【００３６】
図２Ａは、従来技術のアクティブマトリクスディスプレイおよび駆動回路の例を示す図である。図示のように、基板１０１は、基板の広い領域を占めて基板の表示領域を著しく減らしてしまうファンイン・ファンアウト接続１０２を備える。
【００３７】
図２Ｂは、本発明の実施の形態によるアクティブマトリクスディスプレイ構成を示す図である。図示のように、図２Ａのファンイン・ファンアウト接続１０２が、有効な表示領域１０１の外側の複数のチップレット１０３で構成される。この構成は、チップレットによって、より小さなファンイン・ファンアウト構造が可能になり、従って基板のより大きな割合を表示領域に当てられる、という点で有利である。さらに、従来技術の（例えば図２Ａに示した種類の）制御回路構成は、典型的には数百マイクロメートルないし数ミリメートルの範囲の厚さであるのに対して、表示領域の外側のチップレットの高さが典型的にはマイクロメートル領域にあるため、封止が向上する。この構成において、制御回路は、ディスプレイの最も厚い部分であり、そのため、ディスプレイの厚さ、そして全シリコン面積を減らす上での制限要因となっている。さらに、チップレットの使用は、フレキシブルディスプレイとさらに相性がよい。チップレット自体には必ずしも屈曲性はないが、チップレットのアレイは、フレキシブル基板に設けられると屈曲可能となる。
【００３８】
当業者は以下のことを理解するであろう。すなわち、この開示は、本発明を実行するための最良の形態であると考えられているものと、適宜、他の形態とについて説明しているが、本発明は、好ましい実施の形態についてのこの説明に開示された特定の構成および方法に限定されるべきでない、ということである。
【図１】
2012506568.tif 000003
【図２Ａ】
2012506568.tif 000004
【図２Ｂ】
2012506568.tif 000005
【国際調査報告】
2012506568.tif 000006
2012506568.tif 000007