JP5352735B2 - チップレットを備えるフレキシブルｏｌｅｄディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、粗いフレキシブル基板上に分散配置される別々の基板を有する独立した制御素子を用いるフレキシブル発光ディスプレイデバイスに関する。

［関連出願の相互参照］
いずれも同じ譲受人に譲渡された、Cok他によって２００８年８月１４日に出願された「Display Device With Chiplets」と題する米国特許出願公開第１２／１９１，４６２号；Cok他によって２００８年１１月１７日に出願された「Emissive Device With Chiplets」と題する米国特許出願公開第１２／２７１，９５２号、及びCok他によって２００９年２月１１日に出願された「Display Device With Chiplets and Light Shields」と題する米国特許出願公開第１２／３６９，１６３号が参照され、それらの開示は本明細書に援用される。

フラットパネルディスプレイデバイスは、コンピューティングデバイスと共に、そしてポータブルデバイスにおいて、そしてテレビのような娯楽デバイス用に広く用いられている。そのようなディスプレイは通常、基板上に分散配置される複数のピクセルを用いて画像を表示する。各ピクセルは、各画素を表すために、通常赤色光、緑色光、及び青色光を放射する、一般的にサブピクセルと呼ばれるいくつかの異なる色の発光素子を組み込んでいる。種々のフラットパネルディスプレイ技術、たとえば、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、及び発光ダイオードディスプレイが知られている。近年では、フレキシブルフラットパネルディスプレイデバイスに益々の関心が寄せられている。

発光素子（ピクセル）を形成する発光材料の薄膜を組み込んだ発光ダイオード（ＬＥＤ）は、フラットパネルディスプレイデバイスにおいて数多くの利点を有し、光学システムにおいて有用である。Tang他に対する特許文献１は、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）発光素子のアレイを含む有機ＬＥＤカラーディスプレイを示している。代替的には、無機材料を用いることができ、無機材料は多結晶半導体マトリックス内に燐光性結晶又は量子ドットを含むことができる。有機材料又は無機材料の他の薄膜を用いて、発光薄膜材料への電荷の注入、輸送、又は遮断を制御することもでき、そのような薄膜が当該技術分野において知られている。それらの材料は基板上において電極間に配置され、封入カバー層又はプレートを備える。発光材料に電流が通電するときに、サブピクセルから光が放射される。放射される光の周波数は、用いられる材料の特性に依存する。そのようなディスプレイでは、基板を通じて（ボトムエミッター）、又は封入カバーを通じて（トップエミッター）、又はその両方を通じて光を放射することができる。

フラットパネルディスプレイデバイス内のピクセルを制御するための２つの異なる方法、すなわち、アクティブマトリックス制御及びパッシブマトリックス制御が一般的に知られている。アクティブマトリックスでは、制御素子はフラットパネル基板の上に分散配置される。通常、各サブピクセルは１つの制御素子によって制御され、各制御素子は少なくとも１つのトランジスタを含む。たとえば、簡単な従来技術のアクティブマトリックス有機発光（ＯＬＥＤ）ディスプレイでは、各制御素子は２つのトランジスタ（選択トランジスタ及びパワートランジスタ）と、サブピクセルの輝度を指定する電荷を蓄えるための１つのキャパシタとを含む。各発光素子は通常、独立した制御電極及び共通電極を用いる。

アクティブマトリックス制御素子を形成する１つの一般的な従来技術の方法は通常、シリコン等の半導体材料の薄膜をガラス基板上に堆積させ、次いでフォトリソグラフィ工程を通じて半導体材料をトランジスタ及びキャパシタに形成する。薄膜シリコンは、アモルファス又は多結晶のいずれかとすることができる。アモルファスシリコン又は多結晶シリコンから作製される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、結晶シリコンウェハーにおいて作製される従来のトランジスタと比較して相対的に大きく、かつ性能が低い。さらに、そのような薄膜デバイスは、高い温度（たとえば、アモルファスシリコンの場合に＞３００℃、及び大粒径ポリシリコンの場合に＞５００℃）において形成され、通常、ガラス基板にわたって局所的又は広域的な不均一性を示し、その結果として、そのような材料を用いるディスプレイの電気的性能及び外観が不均一になる。有機材料から作製される薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）は、シリコンＴＦＴよりも低い性能を有し、水分の影響を受けやすいが、低い温度（たとえば、＜２００℃）において処理される（たとえば、特許文献２）。しかしながら、全てのＴＦＴは、動作不能な素子又は機能障害を起こす素子を形成しないようにするために、非常に滑らかな基板を必要とする。

プラスチックから作製されるフレキシブル基板は比較的透明であるが、数多くの制約を有する。そのような基板は通常、３００℃より高い温度において、又はさらには２５０℃若しくは２００℃であっても物理的に劣化する。それゆえ、その基板を、又はその基板上に堆積された材料を処理することは非常に難しい。たとえば、従来のＰＥＮは約１５０℃の処理温度を有し、ＰＥＴは約１２０℃の処理温度を有する。さらに、プラスチックは、従来のフォトリソグラフィーにおいて用いられる化学薬品及び処理に対する耐性が限られている場合があり、それにより、基板で用いられる材料及び処理の種類が制限される。そのような基板は処理温度、応力及び相対湿度が変化するときの寸法安定性が悪いことも知られており、それにより、基板上に形成される構造の分解能が制限される。プラスチック基板は酸素及び水蒸気も浸透しやすく、ＯＬＥＤ材料のような有機材料を劣化させる可能性がある。さらに、特許文献３において言及されるように、フラットパネルディスプレイのために一般的に用いられる素子、たとえば、薄膜シリコントランジスタのような、薄膜電子素子を形成するための基板としての役割を果たすほど十分に滑らかで、かつ傷がないプラスチックを形成するのは難しい。ポリマー内の触媒副生成物及び無機微粒子、並びに不十分な処理条件が全て表面粗さに影響を及ぼす。ポリマーのような軟質の材料の場合、掻き傷又は異物のようなアーティファクトが問題となる可能性がある。

現在、多層障壁を有し、水分浸透の影響を極めて受けにくくしている、プラスチックを組み込む市販のフレキシブル基板及びカバー製品を、たとえば、３Ｍから購入することができる。そのような多層は通常、有機層及び無機層の交互層を用いる。プラスチックは、寸法安定性及び温度範囲を改善するために耐熱化することもできる（たとえば、米国特許第７，４４９，１３５号）。しかしながら、そのような製品は依然として比較的粗く、上記に挙げた難点のうちの多くに直面し、付加的な安定化及び表面処理を用いなければ、薄膜トランジスタを用いる薄膜ディスプレイデバイスには不十分である。

フレキシブル基板を提供する代替の手法は金属箔を用いることである。金属箔は、水分不浸透性であり、熱膨張係数が低いという利点を有し、比較的安価であり、たとえば、９００℃の高い処理温度に適合する。しかしながら、金属箔、たとえば、鋼又はアルミニウム箔は不透明であり、それゆえ、フラットパネルディスプレイデバイス内の基板及びカバーいずれとしての役割も果たすことができない（フラットパネルディスプレイから光が脱出しなければならないため）。金属箔も非常に粗く、薄膜電子部品の形成をサポートするだけの十分に滑らかな表面を設けるために、平滑化処理、又は平坦化層の使用、又は焼きなまし処理を必要とする（たとえば、特許文献４に記述される）。たとえば、通常の鋼箔は＞６００オングストロームのｒｍｓ（二乗平均平方根）粗さを有する。鋼箔表面上にＰＥＣＶＤによって二酸化シリコンの無機層を形成することによって、ｒｍｓ粗さを半分に、たとえば、＞３００オングストロームまで小さくすることができる。他の技法、たとえば、化学又は機械研磨によって、ｒｍｓ粗さを一桁以上、たとえば、＞２０オングストロームまで小さくすることができる。さらに処理することによって、ｒｍｓ粗さを＞１０オングストロームまで小さくすることができ、市販の基板ガラス、たとえば、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｅａｇｌｅ ２０００と同程度に滑らかにすることができる。１０オングストローム未満のｒｍｓ表面粗さは、薄膜トランジスタを形成するのに十分である。鋼箔は、おそらくいくつかの層及びポリイミドのような材料を利用する、スピンオンガラス技法を用いることによって平坦化することもできる。それゆえ、金属箔基板は、従来の薄膜トランジスタ処理及び性能をサポートするほど十分に滑らかにすることができる。

一般的に、プラスチック基板及び金属基板のいずれの場合も、平坦化用コーティングの厚みは１ミクロン未満である。しかしながら、そのような平滑化処理は費用及び時間を要する。さらに、基板材料を安定させるためにさらに別の処理が必要な場合には、基板のコストが増加する。

特許文献５において、Matsumura他は、ＬＣＤディスプレイを駆動するために用いられる結晶シリコン基板を記述する。その特許出願は、第１の半導体基板から作製されるピクセル制御デバイスを、第２の平坦なディスプレイ基板上に選択的に移動し、固定するための方法を記述する。ピクセル制御デバイス内の配線相互接続、並びにバス及び制御電極からピクセル制御デバイスまでの接続が示される。しかしながら、これらの基板は比較的厚く、フレキシブルデバイスに適合しない。

米国特許第６，３８４，５２９号明細書 米国特許出願公開第２００６／０１６３５５９号明細書 米国特許第７，４６６，３９０号明細書 米国特許第７，０３７，３５２号明細書 米国特許出願公開第２００６／００５５８６４号明細書

それゆえ、性能及び可撓性が改善され、製造工程及び材料の要件が緩和される放射ディスプレイデバイスが必要とされている。

本発明によれば、フレキシブル放射デバイスが、
（ａ）粗い基板表面を有し、表示エリアを画定する粗いフレキシブル基板と、
（ｂ）前記粗い基板表面上に形成される有機低温接着層であって、該有機低温接着層の少なくとも一部は５ミクロン以上の厚みを有する、有機低温接着層と、
（ｃ）前記表示エリア内に分散され、前記有機低温接着層に接着する複数のチップレットであって、各チップレットは１つ又は複数の接続パッドを有する、複数のチップレットと、
（ｄ）前記表示エリア内の前記有機低温接着層上に形成される複数のパターニングされたボトム電極であって、各ボトム電極は、対応するチップレットの１つの接続パッドにのみ電気的に接続される、ボトム電極；該ボトム電極上に形成される発光材料の１つ又は複数の層；及び該発光材料の１つ又は複数の層上に形成されるトップ電極と、
（ｅ）前記トップ電極上に配置され、前記粗い基板表面に接着されるフレキシブル封入層と、
を備え、
前記基板の前記粗い表面は、１００オングストローム以上のｒｍｓ粗さを有し、
前記有機低温接着層は、前記チップレットの一部の上に延在する。

本発明は、より高い性能を有し、可撓性が改善されたフレキシブル発光ダイオードデバイスのための簡略化された構造を提供する。本発明によれば、粗い表面を有する基板を使用できるようになり、滑らかな基板表面を与える基板処理の必要性が小さくなるので、製造工程要件が緩和され、より広範な材料を利用できるようになる。

本発明の実施形態によるデバイスの部分断面図である。 本発明の代替の実施形態による、封入層を有するデバイスのさらに詳細な部分断面図である。 本発明の代替の実施形態による、封入層を有するデバイスのさらに詳細な部分断面図である。 本発明の代替の実施形態による、封入層を有するデバイスのさらに詳細な部分断面図である。 本発明の別の実施形態によるデバイスの平面図である。

図面内の種々の層及び素子は大きく異なるサイズを有するので、図面は縮尺通りではない。

図１を参照すると、フレキシブル放射デバイス１は、粗い基板表面１１を有する粗いフレキシブル基板１０を含む。粗いフレキシブル基板１０上に表示エリア２１が画定される（図３）。粗い基板表面１１上に有機低温接着層３０が形成され、有機低温接着層３０の少なくとも一部は５ミクロン以上の厚みＤ２を有する。粗い基板表面１１に複数のチップレット２０が接着され、各チップレット２０は１つ又は複数の接続パッド２４を有し、複数のチップレット２０は表示エリア２１内に分散される。表示エリア２１内の有機低温接着層３０上に、複数のパターニングされたボトム電極１２が形成され、各ボトム電極１２は１つのチップレット２０の接続パッド２４に電気的に接続される。ボトム電極１２上に発光材料の１つ又は複数の層１４が形成され、発光材料の１つ又は複数の層１４上にトップ電極１６が形成される。電極１２、１６及び発光材料の層１４は、発光ダイオード１５を形成する。

トップ電極１６上にフレキシブル封入層５０が配置され、粗い基板表面１１に接着される。フレキシブル封入層５０は、トップ電極１６上に（又はトップ電極１６上に形成される層上に）直に形成することもできるし、別の基板（たとえば、カバー）とすることもできる。トップ電極１６上に（又はトップ電極１６上に形成される層上に）オプションのポリマーバッファー層４０を形成することができ、ポリマーバッファー層４０上にフレキシブル封入層５０を形成して、完全に固体のフレキシブル放射デバイス１を形成することができる。

本明細書において用いられるときに、粗い基板表面１１は、たとえば、シリコンのような無機材料又はペンタセンのような有機材料を含む、薄膜トランジスタを実効的に形成するのを妨げるほど十分に大きな粗さを有する基板表面である。粗いフレキシブル基板１０は金属（たとえば、ステンレス鋼箔）又はポリマー（たとえば、ＰＥＮ又はＰＥＴ）とすることができ、おそらくポリマー層間に無機層が入り込んでいる構造とすることができる。金属箔は、３００オングストローム〜６００オングストロームのｒｍｓ粗さを有することができる。さらに処理することによって、５０オングストローム〜３００オングストローム以上のｒｍｓ粗さを得ることができる。本発明によれば、フレキシブル基板の表面が１００オングストローム以上のｒｍｓ粗さを有する場合には、実効的な薄膜トランジスタの形成が妨げられることがわかった。

本発明の有機低温接着層は、２００℃未満で堆積され、２００℃より高い温度において劣化する有機材料から作製される低温接着層である。さらに、有機低温接着層３０は、同様の低い温度、たとえば、２００℃において堆積及び硬化することができ、フレキシブル放射デバイス１の性能を劣化させることなく、たとえば、２００℃より高い温度において同様に劣化する材料を含むことができる。本発明の他の実施形態では、有機低温接着層３０は、室温、たとえば、２０℃〜４０℃の温度において形成することができる。

有機低温接着層３０は、たとえば、放射又は低温熱、たとえば、２００℃未満の温度において硬化することができる接着ポリマーを含むことができる。硬化性ポリマーによっては１００℃の温度において硬化できるものもあり、本発明にとって有用である。有機低温接着層３０は可撓性にすることができる。有機低温接着層３０は、同じ材料の少なくとも２つの副層、すなわち、チップレット２０が最初に接着される表面としての役割を果たすことができる第１の副層３０ａ、及びチップレット２０を埋め、チップレット２０の少なくとも一部を覆う、低温接着層３０の少なくとも一部３０ｃを有する埋込用副層３０ｂを有する多層を含むことができる。接着副層３０ａは、チップレット２０に対して十分な接着を与えるのに十分な厚みのみを有する必要がある。チップレット２０は、粗いフレキシブル基板表面１１の粗さに比べて相対的に大きいので（たとえば、２０ミクロン×１００ミクロン〜４０ミクロン×２５０ミクロン）、チップレット２０は概ね平坦に接着されるであろう。基板表面粗さは、粗い基板表面１１に対するチップレット２０の接着を妨げない。二層の副層はいずれも、同時に硬化して、単一の材料から形成される１つの区別できない構造を形成することができる。

チップレット２０は結晶シリコン内に形成され、発光ダイオード１５を駆動するために接続パッド２４に接続される回路２２を含むことができ、薄膜トランジスタの性能よりもはるかに高い性能を有する。本発明は、薄膜トランジスタとは違って、粗いフレキシブル基板１０上に形成されないチップレット２０を用いるので、従来技術において教示されるようなアクティブマトリックスデバイス内の滑らかな基板表面は不要である。しかしながら、有機低温接着層３０は、チップレット２０を接着し、かつ発光材料の層１４を機能的に堆積することができる表面を提供できるだけの十分な厚みを有しなければならない。チップレット２０は一般的に５ミクロン〜２０ミクロン以上の厚みを有する。５０ミクロン又は１００ミクロンの厚みを有するさらに大きなチップレットを用いることもでき、結果として有機低温接着層の厚みが増す。その際、有機低温接着層３０は、５ミクロン〜１００ミクロンの相補的な厚みを有しなくてはならない。本発明の一実施形態では、有機低温接着層３０の少なくとも一部３０ｃが、チップレット２０の少なくとも一部の上に延在し、チップレットを所定の位置に確実に固定する。図１の例示は、厚みがあり、平坦化する表面を有する有機低温接着層３０を示すが、有機低温接着層表面は完全に滑らかである必要はなく、その表面は、トップ電極１６及びボトム電極１２を短絡する場合がある厚みの急激な変化がないほど十分に滑らかであることのみが必要とされる。

本発明は、粗いフレキシブル基板１０が、たとえば、シリコン薄膜トランジスタフォトリソグラフィー工程において見られるような高い処理温度を受ける必要がないという利点も提供する。たとえば、低温ポリシリコン薄膜トランジスタフォトリソグラフィー工程は通常８００℃を超える温度を利用する。たとえば、アモルファスシリコン薄膜トランジスタフォトリソグラフィー工程は、３００℃を超える温度を利用する。チップレット２０がＬＥＤ１５を駆動するための回路部２２を提供するので、粗いフレキシブル基板１０は、そのような高い温度は受けることなく、それでも、フレキシブル放射デバイス１は非常に高い性能を有する。それゆえ、粗いフレキシブル基板１０は、相対的に低い温度、たとえば、１５０℃、２００℃、又は２５０℃において形成することができる安価な材料を含むことができる。また、粗いフレキシブル基板１０は、相対的に低い温度、たとえば、１５０℃、２００℃、又は２５０℃において劣化する安価な材料を含むこともできる。たとえば、材料が劣化すると、寸法安定性が影響を及ぼされ、透明性が低下するか、機械的な完全性を失うか、又は水分に対する浸透性が高くなる。

図２ａ及び図２ｂを参照すると、本発明のさらに別の実施形態では、ボトム封入層６０及びトップ封入層６２を用いて、ＬＥＤ１５への水分又は酸素の浸透性を低減することができる。本発明の一実施形態では、有機材料（たとえば、有機ＬＥＤ又はＯＬＥＤを形成する）を用いることができ、そのような有機材料は、環境内にそのような異物が存在すると劣化するので、封入層は、フレキシブル放射ディスプレイ１の寿命を改善することができる。封入層は、基板及びカバーのために用いられる製品において知られている。しかしながら、そのような製品は、ＯＬＥＤの用途によっては不十分である可能性があり、さらに、曲げによって応力を受ける際に破損しやすい。それゆえ、付加的な保護層が役に立つことがある。１つ又は複数のボトム封入層６０は、有機低温接着層３０内に、かつチップレット２０の少なくとも一部の上に配置される無機材料を含むことができる。たとえば、ボトム封入層６０は、図２ａに示されるように、有機低温接着層３０の部分３０ａの上に、及びチップレット２０の一部の上に形成することができる。

図２ｂに示される代替の実施形態では、ボトム封入層６０は、有機低温接着層３０全体の上に、かつチップレット２０の少なくとも一部の上に形成される。トップ封入層６２はトップ電極１６の上に形成することができる。トップ封入層６２及びボトム封入層６０は、たとえば、酸化シリコン、窒化シリコン及び金属を含むことができる。複数の層を用いることができる。トップ封入層６２及びボトム封入層６０は、種々の方法、たとえば、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）を用いて堆積することができる。

図２ｃを参照すると、有機低温接着層３０は、複数のボトム封入層６０と交互になった複数の層を有する多層を含むことができる。たとえば、第１の接着層３０ａを形成することができ、第１の接着層にチップレット２０を接着することができ、第１のボトム封入層６０ａを堆積することができ、第１のボトム封入層６０ａ上に第２の接着層３０ｄを形成することができ、第２のボトム封入層６０ｂを堆積することができ、第２のボトム封入層６０ｂ上に第３の接着層３０ｂを形成することができ、それ以降も同様である。ボトム封入層６０は通常非常に薄く（１ミクロン未満）、有機低温接着層３０全体は相対的に厚い（たとえば、１０ミクロン以上）ので、ボトム封入層及び有機低温接着層のいくつかの交互層が、基板１０上に容易に形成される。

フォトリソグラフィー法を用いて、有機低温接着層３０及びボトム封入層（存在する場合）を貫通するバイアを形成することによって、チップレット２０の接続パッド２４に接触することができる。

本発明のボトムエミッタ実施形態では、ボトム電極１２及び粗いフレキシブル基板１０が透明である。本発明のトップエミッタ実施形態では、トップ電極１６及びフレキシブル封入層５０が透明である。トップ電極１６又はボトム電極１２のいずれかが透明である場合、該電極は、スパッタリングによって堆積されるＩＴＯのような透明な導電性酸化物を含むことができる。トップ電極１６、ボトム電極１２のいずれかが必ずしも透明でない場合には、該電極は、蒸着又はスパッタリングによって堆積されるアルミニウムのような金属を含むことができる。いずれの場合でも、接続パッド２４をボトム電極１２に電気的に接続するために金属ワイヤ１３を用いることができるが、必ずしも用いられるとは限らない。

本発明のさらに別の実施形態では、粗いフレキシブル基板１０に機械的に応力をかけながら、チップレット２０のうちの１つ又は複数、トップ電極１６又はボトム電極１２、１つ又は複数の発光層１４、及びトップ封入層６２又はボトム封入層６０（存在する場合）の形成を行なうことができる。本発明の一実施形態では、基板の機械的応力は引っ張り応力である。これらの構成要素に機械的な応力をかけることによって、フレキシブル放射デバイス１が、元の応力に対して相補的な適切な方向において機械的に応力を受けるときに、それらの構成要素は応力緩和することができ、それにより、より大きな機械的応力下にあっても動作し続けることができる。

本発明のさらに別の実施形態では、フレキシブル放射デバイスの種々の層が類似の材料又は厚みを有することができる。そのような類似性は、材料及び工程のコスト及びばらつきを低減することができ、ＬＥＤ１５及びチップレット２０素子に近接して、又はおそらくボトム封入層又はトップ封入層に近接してフレキシブル放射デバイス１の中立応力面を配置することによって、さらに高い耐応力性を与えることができる。たとえば、一実施形態では、ポリマーバッファー層４０（存在する場合）は、厚みＤ２を有する有機低温接着層３０に類似の材料を含むことができるか、又は類似の厚みＤ４を有することができる。代替的には、別の実施形態では、粗いフレキシブル基板１０及びフレキシブル封入層５０は、類似の材料を含むか、又は類似の厚みＤ１、Ｄ５を有する。さらに、機械的なモデリングによれば、ＬＥＤ１５及びチップレット２０素子内における改善された耐応力性は、粗いフレキシブル基板１０が有機低温接着層３０よりも可撓性が高い実施形態によって得ることができることが示される。

本発明の実施形態によれば、機械的にロバストであり、かつ可撓性の実施態様を提供するために、粗いフレキシブル基板１０及びフレキシブル封入層５０は、有機低温接着層３０及びオプションのバッファー層４０（Ｄ４、Ｄ２）よりも著しく厚い（Ｄ１、Ｄ５）。同様に、有機低温接着層３０及びオプションのバッファー層４０は、電極１２、１６及び材料層１４（Ｄ３）よりも著しく厚い（Ｄ４、Ｄ２）。「著しく厚い」は、その厚みが少なくとも２倍厚く、好ましくは５倍厚いことを意味する。いくつかの実施形態では、「著しく厚い」は、１０倍以上厚いことを意味することができる。たとえば、本発明の種々の実施形態において、粗いフレキシブル基板１０及びフレキシブル封入層５０は、１００ミクロン厚〜２ｍｍ厚とすることができる。有機低温接着層３０及びバッファー層４０は２ミクロン厚、１０ミクロン厚、２０ミクロン厚、又は５０ミクロン厚以上とすることができる。電極及び発光層１２、１６、１４は通常、２ミクロン厚未満であり、１ミクロン厚未満であることが好ましい。

フレキシブル基板上の無機素子は、クラック、スリップ又は層間剥離による破損を被る。有機低温接着層３０の少なくとも一部３０ｃがチップレット２０の一部の上方に延在するようにして、有機低温接着層３０内にチップレット２０を配置することによって、スリップ及び層間剥離の問題が緩和される。詳細には、有機低温接着層３０内にチップレット２０を有することによって（すなわち、３０ｂ）、スリップの問題が緩和され、チップレット２０が有機低温接着層３０ａの表面に沿って滑らないようになる。チップレット２０の少なくとも一部の上方に延在する有機低温接着層３０の一部３０ｃを有することによって、層間剥離の問題が緩和され、有機低温接着層３０からチップレット２０を容易に剥離できないようになる。

本発明の一実施形態では、粗いフレキシブル基板１０は、有機低温接着層３０よりも可撓性が高い。「可撓性が高い」は、弾性係数が小さいことを意味する。本発明の別の実施形態では、フレキシブル封入層５０は、ポリマーバッファー層４０（存在する場合）よりも可撓性が高い。本発明のさらに別の実施形態では、有機低温接着層３０は、チップレット２０よりも可撓性が高い。フレキシブル基板１０及びフレキシブル封入層５０が、有機低温接着層３０及びオプションのポリマーバッファー層４０よりも可撓性が高いことを要求することによって、接着層３０及びオプションのポリマーバッファー層４０内の応力がそれぞれ緩和される。有機低温接着層３０がチップレット２０よりも可撓性が高く、さらには、フレキシブル基板１０が有機低温接着層３０よりも可撓性が高いことを要求することによって、チップレット２０における応力及びクラック、並びにスリップ及び層間剥離が緩和される。チップレット２０は光エミッターを制御する際に重要な素子であるので、チップレット２０（及び接続パッド２４からチップレットへの接続）内の応力を緩和することによって、応力下のフレキシブル放射ディスプレイデバイス１の性能が改善されるであろう。同様に、オプションのポリマーバッファー層４０がフレキシブル封入層５０よりも可撓性が低いことを要求することによって、薄い電極１２、１６及び１つ又は複数の材料層１４内の応力が緩和される。これらの層における破損は、ピクセル、又はフレキシブル放射ディスプレイデバイス１全体における破損を引き起こす可能性があるので、ポリマーバッファー層４０内の応力を緩和することによって、応力下のフレキシブル放射ディスプレイデバイス１の性能が改善されるであろう。

本発明の一実施形態によれば、ワイヤ１３の１つ又は複数の層がバス２８を形成することができる。バス２８は、外部コントローラー２６からチップレットに信号（たとえば、電源信号、グラウンド信号、データ信号及び選択信号）を与えるためにチップレット接続パッド２４に接続され、有機低温接着層３０上に形成される。好ましい実施形態では、ワイヤ１３の単一の層が用いられる。ワイヤ１３の導電率は応力によって影響を及ぼされる可能性があるので、有機低温接着層３０の上にワイヤ１３を設けることによって、フレキシブル放射ディスプレイデバイス１が曲げられるときに、ワイヤが受ける応力を低減する。ワイヤ１３上にオプションの封入層６０を形成することができる。

トップエミッター又はボトムエミッターのいずれの構成でも、オプションのカラーフィルターを用いて、１つ又は複数の材料層１４によって放射される光をフィルタリングすることができる。粗いフレキシブル基板１０の少なくとも一部とボトム電極１２との間にカラーフィルターを形成することができる。カラーフィルターはフレキシブル基板１０の一部の上に直に、又は粗いフレキシブル基板１０上に形成される他の層の部分の上に形成することができる。トップエミッター実施形態では、カラーフィルターはフレキシブルカバー上に、又はトップ電極上に直に配置することができる。ディスプレイデバイスでは、複数のチップレット、及び独立して制御される複数のボトム電極１２と共に、複数のカラーフィルターを用いて、異なる色のサブピクセルを有する複数のピクセル構成要素を形成することができる。カラーフィルターは、フレキシブル基板上で発光材料がパターニングされない場合に特に有用である。代替的には、ボトム電極に合わせて、フレキシブル基板上で異なる発光材料をパターニングすることができ、各発光材料が異なる色の光を放射して多色ディスプレイを形成する。

本発明の種々の実施形態において、ボトム電極１２はバス２８又はボトム電極接続を含むワイヤ１３と共通のステップにおいて形成することができ、それにより、製造コストを削減する。１つ又は複数のバス２８を粗いフレキシブル基板１０上に形成することができ、バス２８は、ボトム電極１２と共通のステップにおいて形成することができる。１つ又は複数のバス２８とボトム電極１２との間にバス絶縁層を形成することができる。絶縁層はバス絶縁層の上若しくは下又はバス絶縁層内に位置することができる。チップレット及び接続パッド上に、かつ１つ若しくは複数の発光層１４又はトップ電極１６下にチップレット絶縁層を形成することができる。バス絶縁層は、チップレット絶縁層と共通のステップにおいて形成することができる。本発明の構成要素を共通のステップにおいて形成することによって、処理ステップ及びコストが削減される。同様に、チップレット上の接続パッドとボトム電極との間に形成されるワイヤ１３は、ボトム電極１２の前に、又はボトム電極１２の後に、又は最も望ましくは、処理ステップ及びコストを削減するためにボトム電極１２と同じステップにおいて形成することができる。

フレキシブル基板１０はガラスを含むことができる。ワイヤ及びトップ電極１６又はボトム電極１２は、蒸着又はスパッタリングされた金属、たとえば、アルミニウム、銀又は合金から作製することができる。チップレット２０は、集積回路産業において十分に確立されている従来の技法を用いて形成することができ、同時係属で、本発明と同じ譲受人に譲渡される米国特許出願公開第１２／１９１，４７８号において記述される方法を用いて基板１０上に配置することができる。

チップレットは、粗いフレキシブル基板１０とは別に製造され、その後、粗いフレキシブル基板１０に取り付けられる。チップレット２０は、半導体デバイスを製造するための既知の工程を用いて、シリコン又はシリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）ウェハーを用いて製造されることが好ましい。各チップレット２０は、その後、粗いフレキシブル基板１０に取り付けられる前に分離される。それゆえ、各チップレット２０の結晶性基部は、チップレットの回路部２２がその形成される粗いフレキシブル基板１０とは別の基板と見なすことができる。詳細には、独立した基板は、その上にピクセルが形成される粗いフレキシブル基板１０とは別であり、マルチチップレットデバイスの独立したチップレット基板の面積は、合わせても、粗いフレキシブル基板１０より小さい。チップレット２０は、たとえば、薄膜アモルファスシリコンデバイス又は多結晶シリコンデバイスにおいて見られる能動構成要素よりも、高い性能の能動構成要素を提供する結晶基板を有することができる。チップレット２０は１００μｍ以下の厚みを有することができることが好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、チップレット２０の一部３０ｃの上に有機低温接着層３０を形成することが容易になる。

チップレット２０は半導体基板内に形成されるので、チップレットの回路部２２は、最新のリソグラフィツールを用いて形成することができる。そのようなツールによれば、０．５ミクロン以下の機構サイズを容易に手に入れることができる。たとえば、最新の半導体製造ラインは、９０ｎｍ又は４５ｎｍの線幅を達成することができ、本発明のチップレットを作製する際に用いることができる。それゆえ、各ピクセルにつき２つのトランジスタのような、ピクセルを駆動するチップレットの回路部を小さく作製することができる。しかしながら、チップレットは、ディスプレイ基板上に組み付けられると、チップレット上に設けられた配線層への電気的接続を作製するための接続パッドも必要とする。接続パッドのサイズは、粗いフレキシブル基板上で用いられるリソグラフィツールの機構サイズ（たとえば、５μｍ）、及び配線層に対するチップレットの位置合わせ（たとえば、±５μｍ）に基づいて決められなくてはならない。それゆえ、接続パッド２４は、たとえば、１５μｍ幅にすることができ、パッド２４間に５μｍの間隔をあけることができる。これは、パッドが一般的には、チップレット内に形成されるトランジスタ回路部よりも著しく大きくなることを意味する。

接続パッド２４は一般的に、トランジスタを覆う、チップレット２０上のメタライゼーション層内に形成することができる。製造コストを下げることができるように、できる限り小さな表面積を有するチップレットを作製することが望ましい。それゆえ、一般的には、トランジスタではなく、接続パッド２４のサイズ及び数が、チップレット２０のサイズを制限する可能性がある。

図３に示すように、本発明はマルチピクセルインフラストラクチャ又はマルチチップレットインフラストラクチャを有するデバイスにおいて用いることができ、チップレットが、各ピクセルをアクティブマトリックス素子として制御する回路部を有するアクティブマトリックス構成で、又はパッシブマトリックスコントローラーとして用いることができる。本発明は、コスト削減及び性能改善が重要であるときに利点を提供する。特に、本発明は、有機又は無機いずれかのアクティブマトリックスＬＥＤデバイスで実施することができ、情報表示デバイスにおいて特に有用である。好ましい実施形態では、本発明は、限定はしないが、Tang他に対する米国特許第４，７６９，２９２号及びVan Slyke他に対する米国特許第５，０６１，５６９号において開示されるような小分子又はポリマーＯＬＥＤから構成されるフラットパネルＯＬＥＤデバイスにおいて用いられる。たとえば、多結晶半導体マトリックス内に形成される量子ドットを用いる無機デバイス（たとえば、Kahenによる米国特許出願公開第２００７／００５７２６３号において教示される）、及び有機若しくは無機電荷制御層を用いるデバイス、又はハイブリッド有機／無機デバイスを用いることができる。有機又は無機発光ディスプレイの数多くの組み合わせ及び変形を用いて、トップエミッターアーキテクチャ又はボトムエミッターアーキテクチャのいずれかを有するアクティブマトリックスディスプレイを含む、そのようなデバイスを製造することができる。

本発明は、特定の好ましい実施形態を特に参照しながら詳細に説明されてきたが、本発明の精神及び範囲内で変形及び変更を実施できることが理解されるべきである。

Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５ 層の厚み
１ フレキシブル放射デバイス
１０ 粗いフレキシブル基板
１１ 粗い基板
１２ ボトム電極
１３ 金属ワイヤ
１４ １つ又は複数の発光材料層
１５ 発光ダイオード
１６ トップ電極
２０ チップレット
２１ 表示エリア
２２ 回路部
２４ 接続パッド
２６ コントローラー
２８ バス
３０ 有機低温接着層
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 多層有機低温接着層の副層部分
４０ ポリマーバッファー層
５０ フレキシブル封入層
６０、６０ａ、６０ｂ 封入層
６２ 封入層

Claims (15)

1. フレキシブル放射デバイスであって、
   （ａ）粗い基板表面を有し、表示エリアを画定する粗いフレキシブル基板と、
   （ｂ）前記粗い基板表面上に形成される有機低温接着層であって、該有機低温接着層の少なくとも一部は５ミクロン以上の厚みを有する、有機低温接着層と、
   （ｃ）前記表示エリア内に分散され、前記有機低温接着層に接着する複数のチップレットであって、各チップレットは１つ又は複数の接続パッドを有する、複数のチップレットと、
   （ｄ）前記表示エリア内の前記有機低温接着層上に形成される複数のパターニングされたボトム電極であって、各ボトム電極は、対応するチップレットの１つの接続パッドにのみ電気的に接続される、ボトム電極；該ボトム電極上に形成される発光材料の１つ又は複数の層；及び該発光材料の１つ又は複数の層上に形成されるトップ電極と、
   （ｅ）前記トップ電極上に配置され、前記粗い基板表面に接着されるフレキシブル封入層と、
   を備え、
   前記基板の前記粗い表面は、１００オングストローム以上のｒｍｓ粗さを有し、
   前記有機低温接着層は、前記チップレットの一部の上に延在する、フレキシブル放射デバイス。
2. 前記粗い基板は２００℃よりも高い温度において劣化する、請求項１に記載のフレキシブル放射デバイス。
3. 前記有機低温接着層は、２つ以上の層、すなわち、前記チップレットを前記粗い基板表面に接着する第１の層、及び前記チップレットの少なくとも一部を埋める第２の層を含む多層である、請求項１に記載のフレキシブル放射デバイス。
4. 前記第１の層の上に、かつ前記チップレットの少なくとも一部の上に、前記有機低温接着層内に配置される１つ又は複数のボトム封入層をさらに備える、請求項３に記載のフレキシブル放射デバイス。
5. 前記フレキシブル基板は金属、鋼箔であるか、又はポリマーを含む、請求項１に記載のフレキシブル放射デバイス。
6. 前記有機低温接着層の上に、かつ前記チップレットの少なくとも一部の上に配置されるボトム封入層をさらに備える、請求項１に記載のフレキシブル放射デバイス。
7. 前記有機低温接着層は硬化性ポリマーである、請求項１に記載のフレキシブル放射デバイス。
8. 前記有機低温接着層は可撓性である、請求項１に記載のフレキシブル放射デバイス。
9. 前記トップ電極と前記フレキシブル封入層との間に形成されるポリマーバッファー層をさらに備える、請求項１に記載のフレキシブル放射デバイス。
10. 前記フレキシブル基板は、前記有機低温接着層よりも可撓性が高い、請求項１に記載のフレキシブル放射デバイス。
11. フレキシブル放射デバイスを作製する方法であって、
    （ａ）粗い基板表面を有し、表示エリアを画定する粗いフレキシブル基板を設けること、
    （ｂ）前記粗い基板表面上に有機低温接着層を堆積することであって、該有機低温接着層の少なくとも一部は５ミクロン以上の厚みを有すること、
    （ｃ）前記表示エリア内に分散され、前記有機低温接着層に接着する複数のチップレットを設けることであって、各チップレットは１つ又は複数の接続パッドを有すること、
    （ｄ）前記粗いフレキシブル基板を曲げること、
    （ｅ）前記曲げられた基板上の前記表示エリア内の前記有機低温接着層上に形成される複数のパターニングされたボトム電極であって、各ボトム電極は、対応するチップレットの１つの接続パッドにのみ電気的に接続される、ボトム電極；前記曲げられた基板上の前記ボトム電極上に形成される発光材料の１つ又は複数の層；及び前記曲げられた基板上の前記発光材料の１つ又は複数の層上に形成されるトップ電極を設けること、並びに
    （ｆ）前記トップ電極上に配置され、前記粗い基板表面に接着されるフレキシブル封入層を設けること、
    を含み、
    前記基板の前記粗い表面は、１００オングストローム以上のｒｍｓ粗さを有し、
    前記有機低温接着層は、前記チップレットの一部の上に延在する、方法。
12. ステップ（ｂ）及びステップ（ｃ）は、前記粗いフレキシブル基板が曲げられている間に実行される、請求項１１に記載のフレキシブル放射デバイスを形成する方法。
13. 前記粗いフレキシブル基板は、前記パターニングされたボトム電極が設けられる表面が引っ張られた状態にあるように曲げられる、請求項１１に記載の方法。
14. 前記トップ電極上、かつ前記フレキシブル封入層下にポリマーバッファー層を設けることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記トップ電極上、かつ前記フレキシブル封入層下にポリマーバッファー層を設ける前記ステップは、前記基板が曲げられている間に実行される、請求項１４に記載の方法。

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