JP2006508406A - 可撓性電子回路およびディスプレイ - Google Patents
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Abstract
Description
Chen,Y.,et al.,SID Intl.Symp.Digest Tech.Papers.San Jose 2001(Society of Information Display,San Jose),p.157;
Kazlas,P.,et al.,22nd Intl.Display Research Conference Nice 2002(Society of Information Display,San Jose);および
Au,J.,et al.,9th Intl.Display Workshops Hiroshima 2002(Society of Information Display,San Jose)がある。
(3*Vmax+Vmin)/4>Vc>(Vmax+3*Vmin)/4
ここに、Vmax、Vminはそれぞれ、駆動中にソースに印加される最大電圧および最小電圧、Vcは、伝導層に印加される電圧である。電圧は次の式を満足させるのが好ましい。
さらに、最も望ましいのは、次の関係を実質的に満たすことである。
別の側面において、本発明は、金属基板を被覆するポリマ材料上に、複数の電子的構成要素を形成するプロセスを提供するものであって、このプロセスには金属基板上にポリマ材料の複数の離散エリアを形成した後、このポリマ材料の離散エリア上に複数の電子的構成部品を形成することが含まれる。下に述べる理由によって、本発明のこの側面は、今後、“メサ・プロセス”と呼ぶことにする。
一つ以上のピクセル電極を有する、一元方向に曲がったバックプレーンを準備するステップ、
このバックプレーンを電気光学的媒体の層および光伝送電気的伝導層を含む積層体に、電気光学的媒体がバックプレーンと伝導層との間に横たわるように適用するステップ、および
この積層体をバックプレーンに熱および/または圧力を加えて接着するステップを含む。
一つ以上のピクセル電極を有する、一元方向に曲がったバックプレーンを準備するステップ、
反対側に第一接着剤層および第二接着剤層、その少なくとも一方はリリース・シートでカバーされている、を有する固体電気光学的媒体の層を含む両面リリース・フィルムを準備するステップ、
第一接着剤層および第二接着剤層の一方をさらし、両面リリース・シートをバックプレーンに積層するステップ、および
第一接着剤層および第二接着剤層の他方をさらし、さらされた接着剤層を伝導層に積層するステップを含む。
被覆可能な電気光学的媒体をバックプレーンの表面に適用して、その上に電気光学的媒体の均一層を形成するステップ、
透明な伝導層をバックプレーン上の電気光学的媒体の表面上に適用し、その上に伝導層の均一層を形成するステップ、および
透明なカプセル材を伝導層の表面上に適用し、カプセル材の均一層を形成するステップを含む。
すでに述べたように、一側面によれば本発明は、電気光学的ディスプレイ中で使用するバックプレーンを提供する。このバックプレーンは、一側面または二側面に絶縁ポリマ材料で被覆された、パタン化金属箔を含み、この金属箔は、絶縁ポリマ材料上に設けられた複数の薄膜電子素子を有する。結果として得られるバックプレーンは、重量が軽くなっているにもかかわらず、連続的な金属箔の寸法安定性を実質的に維持する。
電気光学的ディスプレイのバックプレーン中の基板として金属箔を使う利点は、しかしながら、機械的支持に限らない。電子的構成要素の形成の間、機械的支持および寸法的安定性をもたらすことに加えて、このような金属箔は、バックプレーンの電子回路の部分として使用できる。
すでに述べたように、本発明の第三側面は、伝導層、絶縁層および伝導層から絶縁層の反対側上の一つ以上のトランジスタを含むバックプレーンに印加される電圧を制御することに関し、バックプレーンはさらに、トランジスタのゲートに印加される電圧を変化させ、これによって、トランジスタをオン(導通)およびオフ(非導通)の間を切替える手段を備えている。本発明のこの側面によれば、伝導層は、接地から異なる電圧およびディスプレイの走査の間にトランジスタのソースに印加される電圧の範囲内に維持される。もし走査の間にソースに印加される最大電圧および最小電圧がそれぞれ、VmaxおよびVmin、伝導層に印加される電圧をVcとすれば、これらの電圧は次の関係式を満たすのが望ましい。
次の式を満足させるのが非常に好ましい。
さらに、最適なのは、次の関係を実質的に満たすことである。
大抵の電気光学的ディスプレイの電力消費の主要部分は、その形式の一連の容量性開閉条件によって占められる。
ここに、Cは関連キャパシタンス、Vは、容量性負荷の両端の電圧差、fは駆動周波数である。このタイプの分離条件は、ソース線・キャパシタンス、ゲート線・キャパシタンス、およびピクセル・キャパシタンスに対して発生する。しかしながら、通常、ソース線・キャパシタンス(従来のように、ゲート線を行に、ソース線を列に、ドレーン・ラインをピクセル電極に割り当てると想定したときの、列電極キャパシタンスのこと)が、ディスプレイの電力消費を支配する。一例として、60H前記のフレーム・レートで走査されるSVGA(800x600)の場合、ソース線は28.8MH前記で、ゲート線は36MH前記で、ピクセルは60H前記で変調される。言い換えれば、このようなディスプレイでは、ディスプレイの新しいラインが書き込まれるたびごとに、ただ一行の電極が高から低へ、および/または低から高へ切替えられねばならず、これに対して、800列電極は、書き込まれる画像中の各ピクセルの値によってランダムな値の間で切替えられねばならない。
本発明のメサ・プロセスは、薄膜歪を低減する方法を提供する。この薄膜は、アレーがポリマ被覆金属基板上で形成されるときに、電子的構成要素(特に、これに限らないが、電気光学的ディスプレイのバックプレーン)のアレーの形成の間に割れる。最近の製造においては、ディスプレイ基板は、1メートル平方にも及び、この大面積に亘って薄膜歪を最小化することは重要である。
図8Aおよび8Bは、このような“オーバ・エッチング”プロセスを示す。図8Aは、図7の構造に類似の構造800を示し、この中では、薄膜802が、メサ704を載せた基板702条に堆積している。図8A中に示すように、薄膜802は、メサ704の上面に亘って広がるのみならず、隣接するメサ間にも広がり、このように、メサをブリッジし、薄膜歪を増す(推測されることは、薄膜802は、二つのメサ間に存在するのみならず、基板702のエッジに隣接する他の露出部分上にも存在することである。しかしながら、薄膜802のこの部分は、理解を容易にするために、図8Aおよび8Bから省略されている。)図8Bは、図8Aの構造をオーバ・エッチングした結果を示し、したがって、メサ704をアンダーカットし、メサと薄膜802の干渉部分間の物理的接続を破る。図8Bから分かることは、オーバ・エッチングは、メサ704および薄膜802の干渉部分の間の接触を破ることであり、このようにして、メサ704を互いから物理的に隔離し、後の製造ステップ中の過剰な薄膜歪を回避することである。
(b)6−8μmのポリイミド(例えば、前述のHDマイクロシステムズ5878G)で金属箔基板を被覆する、
(c)溶剤を除去するためにポリイミドを100℃で焼く、
(d)フォトレジストを塗布し、プリ・ベークし、パタン化し(望みのメサ・パタンを形成する)、現像し、ポスト・ベークする、
(e)ポリイミド・メサをメサのアンダータットをして/なしで、ウェット・エッチングする、
(f)ポリイミドを300℃でキュアする、および
(g)TFT製造プロセスの残りのステップを行う。
すでに述べたように、本発明のさらなる側面は、可撓性電気光学ディスプレイの繊維、他の織物材料、および他の可撓性材料(例えば、衣服に使われる革およびポリマ皮膜)への統合の方法に関する。このような可撓性電気光学ディスプレイを繊維および類似の材料に取付ける最も実用的な方法は、縫付けによるものである。しかしながら、可撓性電気光学ディスプレイは、容易に縫付けできない。ポリマ層または金属層に針を通すと、このような層に有害なよじれを生じ、ディスプレイの一部を形成する脆い薄膜回路に亀裂を入れる可能性がある。
すでに述べたとおり、本発明は、一元的に曲がった基板上に電気光学的ディスプレイを形成するための(第一)プロセスを提供する。このプロセスは、一元的に曲がった一つ以上のピクセルを含むバックプレーンで始まる。このバックプレーンは、この曲面構成に事前に形成されていてもよく、平面に形成されたものを曲面構成に曲げてもよく、または、一元方向に曲がった表面に、好ましくは永久に接着されてもよい。それから、電気光学的媒体層および光伝送電気的伝導層を含む積層体が曲がったバックプレーンに適用される。その積層体は、電気光学的媒体がバックプレーンと電気的伝導層で終わるように適用される。その積層体はまた、電気光学的媒体に塗布された積層接着剤層を含み、そのプロセスは、この積層接着剤層がバックプレーンに直ちに接触するように行われる。この積層体は、その上で、バックプレーンにブラッダ・プレスまたは加熱ロール積層機を使って熱および/または圧力を加えて接着され、その結果、電気光学的媒体がバックプレーンに電気光学的媒体上の最小限の応力で接着される。電気光学的媒体中のすべての内部応力は、材料が流動を許されるので、接着プロセス中に緩和されうる。その結果プロセスが完了した後、完成したディスプレイ中のその後の材料クリープは、最小限にとどまる。最後に、積層体の端およびバックプレーンは、適正なシーラントを使って切断および/またはシールされうる。
最後に、すでに述べたように、本発明は、電気光学的ディスプレイを曲面上に形成するプロセスを提供する。この表面は、一次元または二次元で曲がりうる。このプロセスは、曲がったバックプレーンで始まる。カプセル化電気泳動媒体のような被覆可能な電気光学的媒体は、バックプレーンの表面にスプレーされるか、印刷され、乾燥が必要なら、キュアされるか、別の方法で処理され、均一な層に形成される。透明電気的伝導層は、電気光学的媒体の表面にスプレーされるか、印刷され、乾燥が必要なら、キュアされるか、別の方法で処理され、均一な層に形成される。透明カプセル剤は、伝導層の表面にスプレーされるか、印刷されて、乾燥が必要なら、キュアされるか、別の方法で処理され、均一な層に形成される。選択的には、プロセスの最終ステップにおいて、端シーラントが、ディスプレイの端周辺にスプレーまたは印刷で施されて、電気光学的媒体およびディスプレイの他の構成要素が保護され、ディスプレイと周囲環境との間の、例えば、水分および/または酸素の交換を防ぐ。
(a)能動的マトリクス・トランジスタ、受動的マトリクス・トランジスタ、または直接駆動型マトリクス・トランジスタでありうる、かつ、典型的には、ポリマ皮膜、金属箔またはこれらの組合せ(ポリエチレン・ポリイミドでカバーされるステンレス鋼箔上に形成されるバックプレーンについては、前述の2002/0019081を参照)上に形成されうる、バックプレーン1200、
(b)典型的には、カプセル化電気光学的媒体層で、電気泳動タイプ、液晶タイプまたは放射タイプでありうる、電気光学的媒体層1202、
(c)有機材料または無機材料から形成されうる、光伝送(好ましくは透明)電気的伝導層1204、および
(d)有機材料または無機材料から形成されうる、光伝送(好ましくは透明)カプセル剤または保護層1206からなる。
Claims (31)
- 電気光学的ディスプレイに使用するためのバックプレーン(100,200,300,400)であって、貫通して伸びる複数のアパチャを有し、絶縁ポリマ材料(104,106,108)により少なくとも側面が被覆されている、且つパタン化金属箔(102)を含み、前記絶縁ポリマ材料(104,106,108)上に設けられた複数の薄膜電子素子(302,402)を有する前記バックプレーン。
- 請求項1によるバックプレーンであって、前記アパチャが矩形格子上に配列された前記バックプレーン。
- 請求項1によるバックプレーンであって、前記アパチャが前記パタン化金属箔の面積の約30パーセント以上を占める前記バックプレーン。
- 請求項3によるバックプレーンであって、前記アパチャが前記パタン化金属箔の面積の約60パーセント以上を占める前記バックプレーン。
- 請求項1によるバックプレーンであって、前記パタン化金属箔の両側が絶縁ポリマ材料によって被覆されている前記バックプレーン。
- 請求項5によるバックプレーンであって、前記パタン化金属箔の両側が同一の絶縁ポリマ材料によって被覆されている前記バックプレーン。
- 請求項5によるバックプレーンであって、前記パタン化金属箔の両側が異なる絶縁ポリマ材料によって被覆されている前記バックプレーン。
- 請求項1によるバックプレーンであって、前記薄膜電子素子(302)のおのおのは、各全体が前記金属箔中の一つのアパチャの範囲内にある前記バックプレーン。
- 請求項1によるバックプレーンであって、前記薄膜電子素子(402)のおのおのが前記金属箔中の複数のアパチャに亘って広がっている前記バックプレーン。
- 請求項1によるバックプレーンを含む電気光学的ディスプレイ。
- カプセル化電気泳動電気光学的媒体を含む、請求項10による電気光学的ディスプレイ。
- 電気光学的ディスプレイ中に使用するためのバックプレーンであって、前記バックプレーンは、絶縁ポリマ材料(504)により少なくとも側面が被覆された金属箔(502)を含み、絶縁ポリマ材料(504)上に設けられた複数の薄膜電子素子(506)を有し、さらに前記バックプレーンは、前記ポリマ材料(504)を貫通して伸び、且つ前記一つ以上の薄膜電子素子(506)を金属箔(502)へ電気的に接続する一つ以上の伝導バイア(510)を含む前記バックプレーン。
- 請求項12によるバックプレーンであって、前記金属箔がアンテナ、インダクタ・ループ、パワー・プレーン、キャパシタ、キャパシタ・コンタクト、ピクセル電極、および電磁誘導遮蔽の少なくとも一つとして機能する前記バックプレーン。
- 請求項12によるバックプレーンを含む電気光学的ディスプレイ。
- 電気光学的ディスプレイを有するスマート・カードの形態をした、請求項14による電気光学的ディスプレイであって、前記金属箔が前記カードおよびカード読み取り装置との間の通信に寄与する前記電気光学的ディスプレイ。
- 伝導層、絶縁層、および前記絶縁層の前記伝導層から反対側に配置された一つ以上のトランジスタを有するバックプレーンを駆動するためのプロセスであって、前記プロセスは、前記トランジスタのゲートに印加する電圧を変化させ、これによって前記トランジスタをオン状態とオフ状態との間で切り換えるためのステップを含み、前記プロセスはさらに、前記バックプレーンの駆動の間、前記伝導層を接地から異なる電圧に、かつ前記トランジスタのソースに印加される前記電圧の範囲内に維持するステップを含む前記プロセス。
- 請求項16によるプロセスであって、前記伝導層に印加される前記電圧が、次の関係
(3*Vmax+Vmin)/4>Vc>(Vmax+3*Vmin)/4
を満たし、Vmax、Vminはそれぞれ、駆動中に前記ソースに印加される最大電圧および最小電圧であり、Vcは、前記伝導層に印加される前記電圧である前記プロセス。 - 請求項17によるプロセスであって、前記伝導層に印加される前記電圧が、次の関係
(3*Vmax)+2*Vmin)/5>Vc>(2*Vmax+3*Vmin)/5
を満たす、前記プロセス。 - 請求項17によるプロセスであって、前記伝導層に印加される前記電圧が、次の関係
Vc=(Vmax+Vmin)/2
を満たす、前記プロセス。 - 金属基板を被覆するポリマ材料上に複数の電子的構成要素を形成するプロセスであって、前記プロセスは、前記金属基板上にポリマ材料の複数の離散エリアを形成するステップ、およびその後、前記複数の電子的構成要素をポリマ材料の前記離散エリア上に形成するステップを含む前記プロセス。
- 請求項20によるプロセスであって、前記ポリマ材料の連続層が、前記金属基板上に形成され、その後、この連続層が分割されてポリマ材料の前記離散エリアを形成する前記プロセス。
- 請求項20によるプロセスであって、ポリマ材料の前記離散エリアの前記端のいくつか以上がアンダーカットされるプロセス。
- 請求項22によるプロセスであって、ポリマ材料の前記離散エリアの前記端の前記アンダーカットが、エッチング・ステップで行われるプロセス。
- 金属基板を有する電気光学的ディスプレイ(900)であって、前記ディスプレイは、電気光学的材料および前記電気光学的材料上に画像を書き込む手段を含む中央部分(902)、および前記中央部分(902)の周辺の少なくとも一部の周りに伸びる周辺部分(904)を有し、前記周辺部分(904)が、前記金属基板を貫通して伸びる複数のアパチャ(906)を有し、これらのアパチャを使って前記電気光学的ディスプレイを可撓性媒体にスティッチ状に合わせることができるようになっていることを特徴とする前記電気光学的ディスプレイ。
- 請求項24による電気光学的ディスプレイであって、前記ディスプレイの周辺部分が、電気光学的材料を持たない前記電気光学的ディスプレイ。
- 請求項24による電気光学的ディスプレイであって、前記周辺部分が、前記中央部分の周りに完全に広がり、そのため前記電気光学的ディスプレイの全周辺を前記繊維または他の可撓性材料にステッチ状に合わせることができるようになっている前記電気光学的ディスプレイ。
- 一次元に曲がった基板上の電気光学的ディスプレイを形成するためのプロセスであって、
一つ以上のピクセル電極を有し、一次元に曲がったバックプレーンを準備するステップ、
前記バックプレーンに電気光学的媒体の層および光伝送電気的伝導層を含む積層体を付けるステップ、ただし前記積層体は前記電気光学的媒体が前記バックプレーンと前記伝導層との間にあるように付けられるものとするステップ、および
前記積層体を熱および/または圧力の下で前記バックプレーンに接着するステップを含む前記プロセス。 - 請求項27によるプロセスであって、前記積層体はさらに前記電気光学的媒体層を覆う積層体接着剤層を含み、前記積層体接着剤層が前記バックプレーンと接触する前記プロセス。
- 一次元に曲がった基板上に電気光学的ディスプレイを形成するプロセスであって、前記プロセスは、
一つ以上のピクセル電極を有し、一次元に曲がったバックプレーンを準備するステップ、
両側上に第一接着剤層と第二接着剤層とを有する固体電気光学的媒体の層を含む両面リリース膜を準備するステップ、ただし前記接着剤層の少なくとも一方はリリース・シートでカバーされている、ステップ
第一接着剤層および第二接着剤層の一方を露出させ、前記両面リリース・シートを前記バックプレーンに積層するステップ、および
第一接着剤層および第二接着剤層の他方を露出させ、前記露出された接着層を電気的伝導層に積層するステップを含む前記プロセス。 - 一つ以上のピクセル電極を有する曲がったバックプレーン上に電気光学的ディスプレイを形成するプロセスであって、前記プロセスは、
被覆可能な電気光学的媒体を前記バックプレーンの表面上に付けて、その上に前記電気光学的媒体の均一な層を形成するステップ、
透明電気的伝導層を前記電気光学的媒体の表面に付けて、その上に前記伝導層の均一な層を形成するステップ、および
透明カプセル剤を前記バックプレーン上の前記電気的伝導層の表面に適用して、その上に前記カプセル剤の均一な層を形成するステップを含む前記プロセス。 - 端シーラントを前記ディスプレイの端の少なくとも一部の周りに付けるステップをさらに含む請求項30によるプロセス。
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