JP2002511606A - 有機系電界効果トランジスタを用いる電子ディスプレイ - Google Patents
有機系電界効果トランジスタを用いる電子ディスプレイInfo
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Abstract
Description
4号、および1998年8月12日出願の米国仮特許出願第60/096,30
2号の優先権を主張する。
トランジスタによりアドレスされる電子ディスプレイに関する。
り、且つ光学的および電気的に効率がよい。高解像ディスプレイを得るためには
、しかしながら、ディスプレイの個々のピクセルが、隣接するピクセルから干渉
されることなくアドレス可能でなければならない。この目的を達成するための1
つの方法は、1つのトランジスタが各ピクセルと対応する、非線形トランジスタ
素子のアレイを提供することである。アドレシング電極は、トランジスタを介し
てピクセルに接続される。
ものを用いて作られてきた。このプロセスは、複雑であることに加えて費用がか
かる。この複雑さにより、大面積のデバイスを容易に作製することが妨げられて
いる。さらに、プラスチック、または他の可撓性フィルム上にシリコントランジ
スタを作製することは困難である。
トランジスタが、半導体ポリマーから製造されるようになった。Baoらの「S
oluble and Processable Regioregular
Poly(3−hexylthiophene) for Thin Film
Field−Effector Transistor Applicati
ons with High Mobility」,Appl.Phys.Le
tt.69(26),4108(1996年12月)、およびBaoらの「Hi
gh−Performance Plastic Transistors F
abricated by Printing Techniques」Che
m.Mater.1997,9,1299を参照。米国特許第5,574,29
1号には、半導体ポリマーから作成されたトランジスタを備えた液晶ディスプレ
イへのアドレシングが記載されている。有機系トランジスタの性能において顕著
な進歩がある一方で、多くの有機半導体材料およびデバイスの移動度特性は、多
種類の液晶または発光ディスプレイを円滑に駆動させるには不十分である。それ
ゆえ、多くの有機系トランジスタが、液晶ディスプレイとの使用には適さない。
くの有機半導体材料は、良質の溶媒である液晶流体により、膨張、または溶解さ
れ得る。この溶媒に対する適合性により、有機トランジスタデバイスが、その実
行可能性(viability)を限定するような液晶質溶媒に接触、または近
接しても、安定性を保持することが可能なシステムを設計することが困難である
。
はカプセル化されたディスプレイ媒体、および有機系電界効果トランジスタを含
む。ディスプレイ媒体は複数の粒子、および流体を含み、且つ第1の面および第
2の面を有する。有機系電界効果トランジスタは、有機半導体を含む。有機系電
界効果トランジスタは、ディスプレイ媒体の第2の面に隣接して配置されること
により、ディスプレイ媒体にアドレスする。ディスプレイ媒体は、複数のマイク
ロカプセル化された電気泳動粒子、懸濁粒子、または回転ボールを含み得る。
たはオリゴマー半導体を含む。例えば、ポリマー半導体は、ポリチオフェン、ポ
リ(3−アルキル)チオフェン、アルキル置換オリゴチオフェン、ポリチエニレ
ンビニレン、またはポリ(パラ−フェニレンビニレン)を含む。例えば、オリゴ
マー半導体は、アルファ−ヘキサチエニレンを含む。別の実施形態において、有
機半導体は、ペンタセン、フタロシアニン、ベンゾジチオフェン、フラーレン、
バックミンスターフラーレン、テトラシアノナフトキノン、およびテトラキスメ
チルアニモエチレンから成る群、および誘導体から選択され得る。
なくとも一部に隣接して配置される障壁層をさらに含む。1つの詳細な実施形態
において、ディスプレイはディスプレイ媒体の第2の面に隣接して配置された複
数のピクセル電極、およびトランジスタのアレイを含み、各トランジスタは、そ
れぞれのトランジスタに隣接して配置された障壁層で保護される。別の詳細な実
施形態において、ディスプレイはトランジスタのアレイを含み、このトランジス
タは障壁カプセル内にカプセル化され、且つ各トランジスタがピクセル電極に接
続されるようにディスプレイ媒体の第2の面に隣接して配置される。
コーティング、またはこれらの材料の組合せを含む。特に、金属フィルムを含む
障壁層またはカプセルは、障壁カプセルまたは層と、トランジスタとの間の不要
な電気接続を防ぐための絶縁コーティングも含む。障壁層またはカプセルは、可
視光または紫外光等の光からトランジスタを保護することが可能である。障壁層
またはカプセルは、酸素または湿気からトランジスタを保護することが可能であ
る。さらに、障壁層またはカプセルは、溶媒または他の化学薬品からトランジス
タを保護することが可能である。別の実施形態において、有機系電界効果トラン
ジスタは基板上に配置される。この基板は不透明であり得る。基板は、酸素、ま
たは湿気からトランジスタを保護することが可能である。
は以下の工程を包含する:(a)複数の粒子および流体を含み、且つ第1の面お
よび第2の面を有するカプセル化されたディスプレイ媒体を提供する工程、およ
び(b)ディスプレイ媒体の第2の面に隣接する有機半導体を含む有機系電界効
果トランジスタアレイを提供する工程。
スプレイ媒体を提供する工程を包含する。工程b)は、第2の基板上に有機系電
界効果トランジスタアレイを提供する工程(b1)、およびディスプレイを形成
するために、ディスプレイ媒体と有機系電界効果トランジスタアレイを結合させ
る工程(b2)を包含する。
をプリントする工程を包含する。1つの詳細な実施形態において、工程(b)は
、溶媒補助プリント工程を用いて有機系電界効果トランジスタアレイをプリント
する工程を包含する。1つの実施形態において、工程(a)は、マイクロカプセ
ル化された電気泳動粒子、懸濁粒子、または回転ボールを含むディスプレイ媒体
を提供する工程を包含する。
む有機系電界効果トランジスタを提供する工程を包含する。例えば、ポリマー半
導体はポリチオフェン、ポリ(3−アルキル)チオフェン、アルキル置換オリゴ
チオフェン、ポリチエニレンビニレン、またはポリ(パラ−フェニレンビニレン
)を含む。例えば、オリゴマー半導体は、アルファ−ヘキサチエニレンを含む。
別の実施形態において、有機半導体は、ペンタセン、フタロシアニン、ベンゾジ
チオフェン、フラーレン、バックミンスターフラーレン、テトラシアノナフトキ
ノン、およびテトラキスメチルアニモエチレンから成る群から選択される。
提供する工程(b1)、およびトランジスタを保護するために、アレイの各有機
系電界効果トランジスタの上に障壁層を提供する工程(b2)を包含する。別の
実施形態において、工程(a)は、ディスプレイ媒体を提供する工程(a1)、
およびディスプレイ媒体の第2面に隣接する複数のピクセル電極を提供する工程
(a2)を包含し、工程(b)は、障壁カプセル内にトランジスタアレイをカプ
セル化する工程(b1)、および各トランジスタがピクセル電極に隣接して配置
されるように、ディスプレイ媒体に隣接するカプセル化されたトランジスタアレ
イを配置する工程(b2)を包含する。障壁層またはカプセルは、金属フィルム
、金属酸化物コーティング、ポリマーコーティングを含み得る。障壁層またはカ
プセルは、可視光または紫外光等の光線からトランジスタを保護し得る。障壁層
またはカプセルは、酸素または湿気からトランジスタを保護することが可能であ
る。障壁層またはカプセルは、溶媒からトランジスタをさらに保護することが可
能である。
機トランジスタアレイを提供する工程を包含する。別の実施形態において、工程
(b)は、トランジスタの絶縁体を溶媒コーティングにより有機トランジスタア
レイを提供する工程を包含する。さらに別の実施形態において、工程(b)は、
トランジスタに導電性リード線を蒸着させることにより有機トランジスタアレイ
を提供する工程を包含する。
付の図面を参照することにより、下記の実施形態の説明からより十分に理解され
る。
極16、第2電極18、トランジスタのアレイ20、行電極のアレイ17、およ
び列電極のアレイ15を含む。第1電極16は、ディスプレイ媒体12の第1の
面11上に配置される。1つの実施形態において、第1電極16は、透明の連続
電極を含む。ディスプレイ媒体12の第2の面13上に配置された第2電極18
は、パターン化されたピクセル電極18のアレイを含む。パターン化された電極
18のそれぞれは、ディスプレイ10のピクセルを規定する。トランジスタ20
は、ピクセル電極18の下に位置する。各トランジスタ20は、ピクセルにアド
レスするためにピクセル電極18と電気的に接続される。行電極17は、その行
内の全てのトランジスタ20と電気的に接続される。列電極15は、その列内の
全てのトランジスタ20と電気的に接続される。
スプレイ10の裏側に位置する。また、トランジスタ20は、ディスプレイ10
の表側に位置することも可能である。本実施形態において、透明のピクセル電極
がディスプレイ媒体12の第1の面11上に位置し、連続電極がディスプレイ媒
体12の第2の面13上に位置する。この連続電極は、透明である必要はない。
態において、ディスプレイ10の裏側に位置するトランジスタ20のサイズは、
観察者19がディスプレイ10を観察する能力には影響しない。それゆえ、トラ
ンジスタ20のサイズは、製造上の理由およびトランジスタの性能に基づいて決
定される。トランジスタ20のサイズは、トランジスタ20がアドレスするピク
セルの面積の約1%から約100%の範囲である。別の実施形態において、電子
ディスプレイ10は、透過性を有する。本実施形態において、トランジスタ20
は、観察者19がディスプレイ10を観察する能力を妨げる可能性がある。それ
ゆえ、トランジスタ20はできる限り小さく作られる。1つの実施形態において
、トランジスタ20のサイズは、トランジスタ20によりアドレスされるピクセ
ルの面積の50%よりも小さい。好適な実施形態において、トランジスタ20の
サイズは、トランジスタ20によりアドレスされるピクセルの面積の20%より
も小さい。さらに好適な実施形態において、トランジスタ20のサイズは、トラ
ンジスタ20によりアドレスされるピクセルの面積の5%よりも小さい。
より規定される複数のピクセルを有するディスプレイ媒体12’を含む。ディス
プレイ10’は、第1電極16’、トランジスタ20’、行電極17’、列電極
15’、および絶縁体21をさらに含む。本実施形態において、トランジスタ2
0’はピクセル電極18’に隣接して位置する。
を含む。1つの詳細な実施形態において、粒子系ディスプレイ媒体は電子インク
を含む。電子インクは、少なくとも2つの相、すなわち、電気泳動コントラスト
媒体(electrophoretic contrast media)相お
よびコーティング/結合相を含む光電子活性材料(optoelectroni
cally active material)である。電気泳動相は、いくつ
かの実施形態において、透明または着色された媒体に分散した電気泳動粒子の単
一の種、または透明または着色された媒体に分散した特有の物理的および電気的
特徴を有する電気泳動粒子の複数の種を含む。いくつかの実施形態において、こ
の電気泳動相はカプセル化されている。すなわち、2つの相の間にはカプセルの
壁の相が存在する。コーティング/結合相は、1つの実施形態において、電気泳
動相を囲むポリマーマトリクスを含む。本実施形態において、ポリマーバインダ
ー内のポリマーは、乾燥性があるか、架橋性があるか、もしくは従来のインクの
ように硬化する可能性がある。それゆえ、プリントプロセスが、電子インクを基
板上に堆積させるために用いられる。
も顕著な相違は、電子インクは(通常の印刷用インクと同様に)顔料系であるた
め、反射率およびコントラストの両方とも高度であることである。電子インクか
ら散乱した光は、観察面の上部に近接する顔料の極薄層から入る。この点におい
て、通常の印刷イメージと類似している。また、電子インクは、印刷されたペー
ジと同様に広範な観察角度から容易に見られる。このようなインクは、他のいず
れの電子ディスプレイ材料よりも近く、ランベルトのコントラスト曲線に近似す
る。電子インクはプリントすることが可能なので、従来のインクを含む他のいず
れの印刷材料を含む同じ面上に含むことが可能である。電子インクは全てのディ
スプレイ構成において光学的に安定する。すなわち、このインクは継続的に光学
状態にあることが可能である。電子インクをプリントすることによりディスプレ
イを製造することは、この安定性があるために、低電力の用途に特に有効である
。
引き出すという点で新奇である。従って、電子インクディスプレイに電圧をかけ
るために用いられる導電性リード線および電極は、比較的高い抵抗率を有する。
抵抗性導体を用いる能力により、電子インクディスプレイ内で導電体として用い
られる材料の数およびタイプが実質的に広がる。特に、液晶デバイスにおける標
準的な材料である高価な真空スパッタリングされたインジウムすず酸化物(IT
O)導電体の使用は必要とされない。費用の節約は別として、ITOを他の材料
と置き換えることにより、概観、処理能力(プリント導電体)、柔軟性、および
耐久性において利点がもたらされる。また、プリント電極は、固体のバインダー
とのみ、(液晶のような)流体層とではなく、接する。これは、いくつかの導電
材料を、液晶に接することで溶解、または分解するのだが、電子インクを用いた
用途に用いることが可能であることを意味する。後方電極に用いられる不透明の
金属粉インク(例えば、銀およびグラファイトインク)をどちらかの基板に用い
られる導電性透明インクと同様に含む。これらの導電性コーティングは、例えば
、インジウムすず酸化物やアンチモンをドープしたすず酸化物等の導電または半
導体コロイドを含む。有機導電体(ポリマー導電体および分子性有機導電体)も
用いられ得る。ポリマーは、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリチオフェンお
よびその誘導体、ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)およ
びその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ならびにポリフェニレンビニレ
ン(PPV)およびその誘導体とを含むが、これに限定されない。有機分子性導
電体は、ナフタレン、フタロシアニン、およびペンタセンの誘導体を含むが、こ
れに限定されない。ポリマー層は、従来のディスプレイに用いられるものよりも
、より薄く、且つより透明であるが、これは、必要とされる導電性がそれほど厳
しくないからである。
1つのカプセル34を含み、このカプセルは複数の粒子36および染料懸濁流体
38で満たされている。1つの実施形態において、粒子36は二酸化チタン粒子
である。適切な極性の直流電界がカプセル34の全体にわたって印加されるとき
に、粒子36がディスプレイの観察面へ移動し、且つ光を散乱させる。印加され
た電界が反転すると、粒子36がディスプレイの後方面へ移動し、ディスプレイ
の観察面が暗く見える。
セル41内に第1の粒子セット42、および第2の粒子セット44を含む。第1
の粒子セット42、および第2の粒子セット44は、対照をなす光学特性を有す
る。例えば、第1の粒子セット42および第2の粒子セット44は、異なる電気
泳動移動度を有する。また、第1の粒子セット42、および第2の粒子セット4
4は、対照をなす色を有する。例えば、第1の粒子セット42が白である一方で
、第2の粒子セット44は黒である可能性がある。カプセル41は、実質的に透
明な流体をさらに含む。カプセル41は、さらに電極46および46’と隣接し
て配置される。電極46および46’は、電圧源48と接続されるが、この電圧
源48は、カプセル41に交流(AC)電界、または直流(DC)電界を提供し
得る。電極46および46’にわたって電界を印加すると、第1の粒子セット4
2が電極46’へと向かって移動する一方で、第2の粒子セット44は電極46
へと向かって移動する。
は、透明流体54内に針状粒子52を含む。粒子52は、電極56および56’
にわたってAC電界を印加すると、粒子の配向を変化させる。AC電界が印加さ
れるときに、粒子52がディスプレイの表面に対して垂直方向に配向し、ディス
プレイが透明に見える。AC電界が取り除かれると、粒子52はランダムに配向
し、ディスプレイ50は不透明に見える。
電気泳動ディスプレイも、本発明に従って用いることが可能である。電気泳動デ
ィスプレイの他の例としては、本出願人が所有する同時係属中の米国特許出願第
08/935,800号および第09/140,792号に記載されており、本
明細書中で参照として援用される。
球体(bichromal sphere)を含む。二色球体60は、液状媒体
66内に第1の色である正電荷半球62、および第2の色である負電荷半球64
を典型的に含む。1対の電極68および68’を介し、球体60の全体にわたっ
て電界を印加すると、球体60は回転し、2つの半球62および64の内の1つ
の色を表示する。
いて、ディスプレイ媒体71は、図4に示すように2片のガラス72と72’の
間に挟まれる。それぞれのガラス片は、エッチングされた透明電極構造74およ
び74’を有し、これらはインジウムすず酸化物を用いて形成される。第1電極
74は、アドレスされ得、1つの可視状態から別の可視状態へと変化するディス
プレイ70のピクセルを制御する。第2電極74’は、対向電極と呼ばれること
もあるが、全てのディスプレイピクセルに1つの大きな電極としてアドレスし、
一般的には後方電極のワイヤ接続の配置によりディスプレイ媒体の概観に、いず
れの不要な可視できる変化も与えないように設計される。この実施形態において
、トランジスタ75は、第1電極74と接続される。また、第2電極74’は、
ディスプレイ70の特定のセグメントを制御するようにパターン化される。
ドレシングするための別の手段は、図5aおよび5bにも記載されている。この
実施形態において、電極82および82’は、ディスプレイ80の一方の側のみ
に配置されており、ディスプレイ80が前方電極なしで後方アドレスされる。デ
ィスプレイ80の片側のみを電極82および82’のために用いることにより、
ディスプレイ80の作製が簡略化される。例えば、電極82および82’が、デ
ィスプレイ80の後方側のみに配置されれば、電極82および82’は透明であ
る必要がないため、電極82および82’の両方ともが不透明の材料を用いて作
製することが可能である。
簡略に概説すると、図5aに示される本実施形態は、懸濁流体88内に分散され
る少なくとも1つの粒子86を包含するカプセル84を含む。カプセル84は、
第1電極82および第2電極82’によりアドレスされる。第1電極82は、第
2電極82’よりも小さい。第1電極82および第2電極82’は、カプセル8
4内の粒子86の位置に影響する電圧電位に設定され得る。トランジスタ89は
、第1電極82に接続される。
セル84全体にアドレスが可能になる。1つのカプセル84に対してちょうど1
対の電極82および82’、または1つのカプセル84に対して複数の対の電極
が存在し得るが、1対の電極が復数のカプセル84にわたることもあり得る。図
5aおよび5bに示す実施形態において、カプセル84は平らで矩形の形状をし
ている。これらの実施形態において、電極82および82’は、電極82および
82’に接する平らな表面部分の大半または全部をアドレスする。小さい方の電
極82は大きくても、大きい方の電極82’のサイズの半分である。好適な実施
形態において、小さい方の電極82は、大きい方の電極82’の4分の1の大き
さであり、さらに好適な実施形態においては、小さい方の電極82は、大きい方
の電極82’の8分の1の大きさである。さらにより好適な実施形態において、
小さい方の電極82は、大きい方の電極82’のサイズの16分の1である。電
極82に対する「小さい方の」という表現は、電極82がカプセル84の表面の
より狭い範囲をアドレスすることを意味するのであって、電極82が大きい方の
電極82’よりも物理的に小さい必要がないことに留意されたい。例えば、たと
え両方の電極のサイズが等しくても、「小さい方の」電極により各カプセルのよ
り小さな範囲がアドレスされるように、複数のカプセルは配置され得る。
り電極82および82’は、カプセル84に電界を印加できる。上記のとおり、
図5aおよび5bに図示される後方アドレスされた実施形態により、電極82お
よび82’は、はんだペースト、銅、銅被覆したポリイミド、グラファイトイン
ク、銀インク、および他の金属含有導電インク等の不透明の材料から作製される
。また、電極は、インジウムすず酸化物等の透明の材料、およびポリアニリンま
たはポリチオフェン等の導電性ポリマーを用いて作製され得る。電極82および
82’は対照をなす光学特性を与えられる。いくつかの実施形態において、電極
の1つが粒子86の光学特性を補足する光学特性を有する。
する手段は単なる例示である。電子ディスプレイをアドレシングする他の手段も
、本発明に従って用いることが可能である。電子ディスプレイにアドレスする他
の手段は、本出願人が所有する同時係属中の米国特許出願第09/141,28
0号に記載されており、本明細書中において参照として援用される。
。有機系電界効果トランジスタ90は、基板92、基板92に隣接して配置され
るゲート電極96、ゲート電極96に隣接して配置される誘電体層94、誘電体
層94に隣接して配置される有機半導体97、および誘電体層94と隣接し、且
つ半導体層97と接触して配置されるソース電極98ならびにドレイン電極99
を含む。基板92は、例えば、アンドープドシリコン、ガラス、またはプラスチ
ック等の絶縁体を含む。あるいは、基板は、電極として作用するようにパターン
化され、ピクセル電極に電気的に接触するか、またはそれ自身がピクセル電極と
して作用する。ゲート電極96、ソース電極98、およびドレイン電極99は、
金等の金属を含むことが可能である。あるいは、電極96、98、および99は
、ポリチオフェンまたはポリアニリン等の導電性ポリマー、銀またはニッケル等
の金属粒子を含むポリマーフィルム等のプリント導電体、グラファイトまたは他
の導電性炭素材を包含するポリマーフィルムを含むプリント導電体、またはすず
酸化物もしくはインジウムすず酸化物等の導電性酸化物、またはアルミニウムま
たは金等の金属電極を含むことが可能である。誘電体層94は、例えば、二酸化
ケイ素層を含む。あるいは、誘電体層94は、ポリイミドおよびその誘導体、無
機酸化物、窒化ケイ素等の無機窒化物、または有機性置換酸化ケイ素等の無機/
有機複合材料、またはゾル−ゲル有機ケイ素ガラスを含むことが可能である。
タ90’は、基板92’、基板92’上に設けられるゲート電極96’、ゲート
電極96’上に設けられる誘電体層94’、誘電体層94’上に設けられる有機
半導体97’、および有機半導体97’上に設けられるソース電極98’ならび
にドレイン電極99’を含む。例えば、基板92’はポリエステルまたは他のフ
ィルム系ポリマーを含む。あるいは、基板92’は、非導電性材料によりゲート
電極から絶縁された金属箔であることも可能である。ゲート電極96’は、イン
ジウムすず酸化物またはポリアニリン等の導電性ポリマーを含み得る。誘電体層
94’はポリイミドを含む。図6aおよび6bに記載の電界効果トランジスタの
構成は単なる例示である。当業者に公知の他のトランジスタ設計も、本発明に基
づいて用いることが可能である。例えば、ソースおよびドレイン電極が基板と隣
接して配置されており、その基板が誘電体層に覆われ、次に半導体およびゲート
電極が誘電体層を覆っているような上部ゲート構造も、本発明に従って用いるこ
とが可能である。
、および行電極106と電気的に接続されている。ピクセル電極102は、トラ
ンジスタ100のドレインと接続されている。列電極104は、トランジスタ1
00のソースと接続されている。行電極106は、トランジスタ100のゲート
と接続されている。
れる。導電性基板を電圧が共通の行または共通の列内のみのトランジスタに印加
されるようにパターン化することが可能である。あるいは、トランジスタどうし
が十分に離れて配置されていても、または基板の導電性が悪くても、ゲート電極
における電圧は、近隣のトランジスタを作動させるために十分な電圧を提供する
のみである。
含む。適切なポリマー半導体の例としては、ポリチオフェン、ポリ(3−アルキ
ル)、アルキル置換オリゴチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ(パラフ
ェニレンビニレン)、およびこれらのポリマーがドープされたものがあるが、こ
れらに限定されない。適切なオリゴマー半導体の例としては、アルファ−ヘキサ
チエニレンがある。Horowitzの「Organic Field−Eff
ect Transistors」Adv.Mater.,10,No.5,p
.365(1998年)において、トランジスタ内で置換されないオリゴチオフ
ェンおよびアルキル置換されたオリゴチオフェンの使用が記載されている。半導
体層としての正規位置の(regioregular)ポリ(3−ヘキシルチオ
フェン)で作られる電界効果トランジスタが、Baoらの「Soluble a
nd Processable Regioregular Poly(3−h
exylthiophene) for Thin Film Field−E
ffect Transistor Applications with H
igh Mobility」,Appl.Phys.Lett.69(26),
p.4108(1996年12月)に記載されている。α−ヘキサチエニレンで
作られる電界効果トランジスタは、米国特許第5,659,181号に記載され
ている。
。適切な炭素系化合物の例としては、ペンタセン、フタロシアニン、ベンゾジチ
オフェン、フラーレン、バックミンスターフラーレン、テトラシアノナフソキノ
ン、およびテトラキスメチルアニモエチレンを含むが、これらに限定されない。
圧が行上のゲート電極に印加される一方で、異なる電圧が各列電極に印加される
ことによって、その行の各ピクセルが均一の状態へと駆動される。トランジスタ
の特徴により、他の行のピクセルが列電圧に反応することが妨げられる。各行電
極(ゲート線)は、順番にスキャンされるので、イメージがディスプレイ全体に
わたって作られ得る。別の実施形態において、電子ディスプレイは、不規則にグ
ループ分けされたピクセルおよび電極を含むが、規則的なx−yグリッドの電極
およびピクセルは含まない。
される。障壁層は、空気、水、光、またはトランジスタが過敏に反応する他の環
境的要素からトランジスタを保護する。障壁層はまた、必要であればディスプレ
イ媒体の溶媒からトランジスタを保護する。ディスプレイ媒体の溶媒がトランジ
スタ材料と異なる極性を有する場合には、溶媒とトランジスタとの間の接触がト
ランジスタ特性に影響し得ない。しかしながら、溶媒が接触時にトランジスタの
特性に影響する場合には、障壁層は溶媒およびトランジスタを分離する。1つの
実施形態において、障壁層は不透明である。1つの実施形態において、障壁層は
アルミニウムフィルム等の金属フィルムを含む。別の実施形態において、障壁層
はインジウム酸化物、すず酸化物、インジウムすず酸化物、一酸化シリコン、ま
たは二酸化シリコンコーティング等の金属酸化物コーティングを含む。金属フィ
ルム層、または導電性酸化物フィルム層は、トランジスタ構成要素間の不要な電
気的接触を避けるためにさらなる絶縁層を必要とし得る。別の実施形態において
、障壁層はフッ素を含有するポリマーフィルムを含む。別の実施形態において、
障壁層は吸収粒子または染料を含有するポリマーフィルムを含む。さらに別の実
施形態において、障壁層は、金属及び/または絶縁体を含む材料の複数の層を含
む。例えば、障壁層は多層ポリマー複合フィルムを含む。
スプレイ媒体93からそれぞれ保護される。各トランジスタ90’は、基板92
’上でピクセル電極124に隣接して配置される。列電極123、および行電極
(図示せず)もまた基板92’上に設けられる。障壁層110は、トランジスタ
90’の半導体層97’上に少なくとも位置する。そうでなければ、半導体層9
7’はディスプレイ媒体93に露出する。あるいは、障壁層110は、トランジ
スタ90’全体を保護することが可能である。ソース電極98’は列電極123
と接続される。ドレイン電極99’は、ピクセル電極124と接続される。ゲー
ト電極96’は行電極(図示せず)と接続される。
り、ディスプレイ媒体132から保護される。トランジスタ130のアレイは、
基板上に位置し、且つピクセル電極134の下に配置される。基板135も、外
部環境からトランジスタ130を保護する第2の障壁層として機能する。第1の
障壁層133のエッジ、および第2の障壁層は密閉されるので、トランジスタ1
30のアレイをカプセル化する障壁カプセル136を形成する。障壁カプセル1
36はまた、列電極138および行電極(図示せず)をカプセル化する。第1の
障壁層133は、トランジスタ130と、第1の障壁層133に隣接するピクセ
ル電極134との間の電気的接触を提供するための複数のバイアを含む。このバ
イアは、複数の開口部を提供するために第1の障壁層133をエッチングし、且
つその開口部の内側の導電性材料を提供することにより提供される。これによっ
て、トランジスタ130のドレイン電極137とピクセル電極134との間の電
気的接続を提供する。
ンジスタを含む電子ディスプレイは多数の利点を有する。
ある。例えば、有機系電界効果トランジスタおよびディスプレイ媒体をともにプ
リントすることが可能である。本明細書中で参照として援用される1998年8
月27日出願の、本出願人が所有する米国特許出願第09/140,856号で
は、その全てがプリントされた電子ディスプレイが記載されている。ディスプレ
イ全体がプリントされるので、ディスプレイを大きくすることが可能である。こ
のディスプレイはローアンドコラムアドレス方式(row and colum
n addressing scheme)(XYアドレス方式としても知られ
ている)でアドレスされる多数のピクセルを備えることが可能である。このディ
スプレイは可撓性基板を用いても作られる。
ときの性能要件は、それほど厳しくはない。粒子系カプセル化ディスプレイ媒体
が必要とする電流が低いので、中程度の性能特性を有するトランジスタ(すなわ
ち、10-3cm2/Vsより小さなトランジスタ移動度)がこのようなディスプ
レイを駆動するためには適切である。
ため、下地基板が透明である必要はない。これにより、有機系トランジスタおよ
びマイクロカプセル化された粒子系ディスプレイの組合せに有意な設計上の利点
がもたらされる。例えば、トランジスタをピクセルと同じぐらいの大きさにする
ことが可能である。
、且つ不定期にしかアップデートを必要としないので、有機トランジスタはディ
スプレイを連続してアドレスする必要がなく、トランジスタの寿命を延ばすこと
になる。
媒体からの流体がトランジスタデバイスと接触することを妨げ、且つトランジス
タにさらなる安定性をもたらす。
レイの一部をプリントすることによって作られる。「プリントする」するという
用語は、全ての形式のプリントおよびコーティングを含み、例えば、パッチダイ
コーティング(patch die coating)、スロットまたは押し出
しコーティング、スライドまたはカスケードコーティング、およびカーテンコー
ティング等のプリメータコーティング(premetered coating
)と、ナイフオーバーロールコーティング(knife over coati
ng)、フォワードアンドリバースロールコーティング(forward an
d reverse)等のロールコーティングと、グラビアコーティング、ディ
ップコーティング、スプレーコーティング、メニスカスコーティング、スピンコ
ーティング、ブラシコーティング、エアナイフコーティング、シルクスクリーン
印刷プロセス、静電印刷プロセス、熱印刷プロセス、および他の同様の技術を含
む。
極を基板上に形成するために導電性コーティングを施し、有機系トランジスタを
基板上に備え、複数のカプセル化されたディスプレイ媒体を含む電子インクを基
板上にプリントし、その電子インクの上に第2の導電性コーティングをプリント
することにより製造される。導電性コーティングは、プリント、蒸着、スパッタ
リング、または当業者に公知のいずれの他の適切な方法を用いて施される。導電
性コーティングは、インジウムすず酸化物(ITO)またはその他の適切な導電
性材料であり得る。導電性コーティングは、電解反応による蒸気質相、もしくは
スプレー液滴等の分散相もしくは液体における分散による析出により適用され得
る。導電性コーティングは、すべてが同じ導電材料である必要はない。ディスプ
レイのプリント可能な電極構造は、1998年8月27日に出願された本出願人
が所有する米国特許出願第09/141,103号に記載されており、本明細書
中において参照として援用する。1つの実施形態において、基板はポリエステル
シートである。電子インクは、スクリーン印刷、インクジェット印刷、および析
出を含む各種の方法でプリントされる。これれらのプリント方法の詳細に関して
は、本出願人が所有する1997年9月23日に出願された米国特許出願第08
/935,800号に記載されており、本明細書中において参照として援用する
。
れる。例えば、ITOまたはポリマー導電体、ポリマー誘電体層、およびポリマ
ー半導体をベースとする電極を含む有機系トランジスタはプリントにより作製さ
れる。Baoらの「High−Performance Plastic Tr
ansistors Fabricated by Printing Tec
hniques」,Chem.Mater.1997,9,1299−1301
が、プリントにより作られた有機系トランジスタを記載している。1つの実施形
態において、有機トランジスタの有機半導体は、溶媒補助プリント工程を用いて
作ることが可能である。本実施形態において、プリントされるポリマー材料が溶
媒に溶解し、ポリマーおよび溶媒を含有する溶液が電極にプリントされる。その
後、この溶媒は蒸発し、ポリマー材料が残される。この溶媒は、室温で、または
高温で真空下、空気の流れにさらされた状態か、またはこれらの組合せた状態の
もとで上昇した温度で蒸発し得る。
られる。例えば、有機半導体層は、蒸着により提供され得る。蒸着において、堆
積される材料は典型的には容器に収容され、かつ減圧下で加熱され、分子を蒸着
させる。蒸着させられた分子は、基板にぶつかり、基板上にコーティングを形成
する。電極およびトランジスタのリード線は、プリント、コーティング、蒸着、
および/またはフォトリソグラフィーにより作製される。同様に、誘電体層は上
述の方法の内のいずれかを用いて作製される。
ジスタは、障壁層材料を含むフィルムでトランジスタをコーティングすることに
より保護される。例えば、障壁層は、金属フィルム、金属酸化物コーティングま
たは、ポリマーフィルムを含む。あるいは、トランジスタは,トランジスタと障
壁層とを積層させるか、トランジスタ上に障壁層をプリントするか、トランジス
タ上の障壁層に溶媒コーティングするか、トランジスタ上に障壁層を蒸着または
スパッタリングすることにより保護される。さらに別の実施形態において、有機
系トランジスタのアレイは、障壁カプセル内にカプセル化される。障壁カプセル
は、トランジスタの上に第1の障壁層、そのトランジスタの下に第2の障壁層を
備え、且つ第1および第2の障壁層のエッジを密閉することにより形成される。
第1の障壁層は、トランジスタ上にプリントされるか、コーティングされるか、
蒸着させられるか、またはスパッタリングされる。第2の障壁層は、その上にト
ランジスタが形成される基板を含む。当業者に公知の他の適切な方法が、障壁カ
プセル内に有機系トランジスタをカプセル化するために用いることが可能である
。これらの各種の方法は、当業者には周知である。
つ電子インクは第2の基板上に作製される。つづいて、2つの基板がディスプレ
イデバイスを形成するためにともに積層される。
形式および詳細において、添付の請求の範囲により定義される本発明の精神およ
び範囲から逸脱することなく各種の改変がなされることは、当業者であれば理解
できるであろう。
レイの上面図を示す。
手段の断面図を示す。
手段の断面図を示す。
手段の断面図を示す。
図を示す。
図を示す。
を示す。
Claims (19)
- 【請求項1】 ディスプレイ(10;10’;70;80;126)であっ
て、 複数のカプセル(34;41;50;84)を含む、カプセル化されたディス
プレイ媒体(12;12’;71;93;132)であって、該複数のカプセル
(34;41;50;84)のそれぞれが懸濁流体(38;54;66;88)
内で移動可能な少なくとも1つの粒子(36;42,44;52;60;86)
を含み、該ディスプレイ媒体(12;12’;71;93;132)が第1の面
(11)および対向する第2の面(13)を有し、該ディスプレイが該第1(1
1)および第2(13)の面の内の1つを介して観察イメージを表示する、カプ
セル化されたディスプレイ媒体(12;12’;71;93;132)を含む、
ディスプレイであって、 該ディスプレイ(10;10’;70;80;126)は、有機半導体を含む
有機系電界効果トランジスタ(20;20’;75;89;90;90’;10
0;130)であって、該ディスプレイ媒体(12;12’;71;93;13
2)の該第2の面(13)に隣接して配置されることにより、該ディスプレイ媒
体(12;12’;71;93;132)をアドレシングすることが可能となる
、該有機系電界効果トランジスタ(20;20’;75;89;90;90’;
100;130)を特徴とする、ディスプレイ。 - 【請求項2】 前記第1の面(11)がイメージ、または英数字文字を表示
することを特徴とする、請求項1に記載のディスプレイ。 - 【請求項3】 基板(92;92’;135)を特徴とし、前記ディスプレ
イ媒体(12;12’;71;93;132)が、該基板(92;92’;13
5)上にプリントされている、先行する請求項の内のいずれかに記載のディスプ
レイ。 - 【請求項4】 前記少なくとも1つの粒子(36;42,44;52;60
;86)が、電気泳動粒子(36;42,44;52;86)、または回転ボー
ル(60)であることを特徴とする、先行する請求項の内のいずれか1つに記載
のディスプレイ。 - 【請求項5】 前記有機半導体が、ポリマーまたはオリゴマー半導体を含む
ことを特徴とする、先行する請求項の内のいずれか1つに記載のディスプレイ。 - 【請求項6】 前記半導体が、ポリチオフェン、ポリ(3−アルキルチオフ
ェン)、アルキル置換オリゴチオフェン、ポリチエニレンビニレン、およびポリ
(パラ−フェニレンビニレン)の内のいずれか1つ以上を含むことを特徴とする
、請求項5に記載のディスプレイ。 - 【請求項7】 前記有機半導体が、アルファ−ヘキサチエニレン、ぺンタセ
ン、フタロシアニン、ベンゾジチオフェン、フラーレン、バックミンスターフラ
ーレン、テトラシアノナフトキノン、およびテトラキス(メチルアミノ)エチレ
ンの内のいずれか1つ以上を含むことを特徴とする、請求項1から4の内のいず
れか1つに記載のディスプレイ。 - 【請求項8】 前記有機系電界効果トランジスタ(90’;130)に隣接
して配置される障壁層(110;133,135)を特徴とする、先行する請求
項の内のいずれか1つに記載のディスプレイ。 - 【請求項9】 前記ディスプレイ媒体の前記第2の面に隣接して配置される
複数のピクセル電極(124;134)と、複数の有機系電界効果トランジスタ
(90’;130)であって、それぞれが、隣接する前記障壁層(110;13
3,135)により保護されている複数の有機系電界効果トランジスタ(90’
;130)とを特徴とする、請求項8に記載のディスプレイ。 - 【請求項10】 前記有機系電界効果トランジスタ(130)のそれぞれが
、障壁カプセル(136)内にカプセル化され、前記ピクセル電極(134)の
内の1つと関連付けられ、駆動することを特徴とする、請求項9に記載のディス
プレイ。 - 【請求項11】 請求項8から10の内のいずれか1つに記載のディスプレ
イであって、前記障壁層が、 (a) 金属フィルム、 (b) 金属酸化物コーティング、 (c) ポリマーコーティング、 (d) 前記トランジスタ(90’;130)を光から保護することが可能な
材料、 (e) 該トランジスタ(90’;130)を前記ディスプレイ媒体(93;
132)から保護することが可能な材料、 (f) 該トランジスタ(90’;130)を酸素から保護することが可能な
材料、および (g) 該トランジスタ(90’;130)を湿気から保護することが可能な
材料、 の内の1つ以上を含むことを特徴とする、ディスプレイ。 - 【請求項12】 前記障壁カプセル(136)が、前記トランジスタ(13
0)のそれぞれと、それに関連付けられるピクセル電極(134)との間の電気
的接触を提供する複数のバイアを含むことを特徴とする、請求項10に記載のデ
ィスプレイ。 - 【請求項13】 先行する請求項の内のいずれか1つに記載のディスプレイ
であって、前記有機系電界効果トランジスタが、 (a) 不透明であるか、 (b) 該トランジスタを酸素から保護することが可能な材料から形成される
か、または、 (c) 該トランジスタを湿気から保護することが可能な材料から形成される
、 基板上に配置されていることを特徴とする、ディスプレイ。 - 【請求項14】 ディスプレイ(10;10’;70;80;126)を製
造する方法であって、 (a) 複数のカプセル(34;41;50;84)を含むカプセル化された
ディスプレイ媒体(12;12’;71;93;132)であって、該複数のカ
プセル(34;41;50;84)のそれぞれが、懸濁流体(38;54;66
;88)内で移動可能な少なくとも1つの粒子(36;42,44;52;60
;86)を含み、該ディスプレイ媒体(12;12’;71;93;132)が
、第1の面(11)および対向する第2の面(13)を有し、該ディスプレイ(
10;10’;70;80;126)が、該第1(11)および第2(13)の
面の内の1つを介して観察イメージを表示する、カプセル化されたディスプレイ
媒体(12;12’;71;93;132)を提供する工程を包含する方法であ
って、 (b)有機半導体を含む有機系電界効果トランジスタアレイ(20;20’;
75;89;90;90’;100;130)であって、該ディスプレイ媒体(
12;12’;71;93;132)の該第2の面(13)に隣接して配置され
ることにより、該ディスプレイ媒体(12;12’;71;93;132)をア
ドレシングすることが可能となる有機系電界効果トランジスタアレイ(20;2
0’;75;89;90;90’;100;130)を提供する工程を特徴とす
る、方法。 - 【請求項15】 前記ディスプレイ媒体(12;12’;71;93;13
2)が第1の基板上に設けられ、前記トランジスタアレイ(20;20’;75
;89;90;90’;100;130)が第2の基板上に設けられ、該ディス
プレイ媒体(12;12’;71;93;132)および該トランジスタアレイ
(20;20’;75;89;90;90’;100;130)が組み合わされ
、前記ディスプレイ(10;10’;70;80;126)を形成することを特
徴とする、請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】 前記トランジスタアレイ(20;20’;75;89;9
0;90’;100;130)が、プリントにより形成されることを特徴とする
、請求項14または15に記載の方法。 - 【請求項17】 前記トランジスタアレイ(20;20’;75;89;9
0;90’;100;130)が、溶媒補助プリントにより形成されることを特
徴とする、請求項16に記載の方法。 - 【請求項18】 前記トランジスタアレイ(20;20’;75;89;9
0;90’;100;130)が、 (a) 該トランジスタアレイの内の少なくとも1つのトランジスタの前記有
機半導体を蒸着させる工程、 (b) 該トランジスタアレイの内の少なくとも1つのトランジスタの絶縁体
を溶媒コーティングする工程、 (c) 該トランジスタアレイの内の少なくとも1つのトランジスタの導電性
リード線を蒸着させる工程、 (d) 該トランジスタアレイの内の少なくとも1つのトランジスタのゲート
電極と、ソース電極と、ドレイン電極の内の少なくとも1つを溶媒コーティング
する工程、 (e) 該トランジスタアレイの内の少なくとも1つのトランジスタの該有機
半導体、および絶縁体の内の少なくとも1つを蒸着させる工程、および (f) 該トランジスタアレイの内の少なくとも1つのトランジスタのゲート
電極、ソース電極、ドレイン電極、絶縁体、および該有機半導体の内の少なくと
も1つをスパッタリングする工程、 の内のいずれか1つ以上により形成されることを特徴とする、請求項14から
17の内のいずれか1つに記載の方法。 - 【請求項19】 形成する前記ディスプレイ(10;10’;70;80;
126)が、請求項2から13の内のいずれか1つに定義されるディスプレイで
あることを特徴とする、請求項14から18の内のいずれか1つに記載の方法。
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