JP5474539B2 - フレキシブル・ディスプレイの改良された共通コンタクト配置 - Google Patents

Description

本開示は電子装置に関し、特にフレキシブル・ディスプレイの改良された共通コンタクト配置に関する。

フレキシブル・ディスプレイの共通コンタクトでは、フロントプレーン・ラミネートと（アクティブ・マトリクス）バックプレーンとの間に電気的接続が行われなければならない。フロントプレーンの積層化で最上部の基板が撓む際に問題が生じる。以降説明されるようにディスプレイにおける共通コンタクト領域の観点から、この撓みを制御することは好ましい。電気的に接続されることが必要な２つの部分を含むディスプレイに対して、例えばフロントプレーンの導電層（例えばＩＴＯ）とバックプレーンの共通コンタクトとの間に電気的接続をもたらすために、現在は異方性導電ステッカーが採用されている。この方法には幾つかの欠点がある。

特に、共通コンタクトを形成するために現在使用されている方策には３つの問題点がある。
１）異方性導電ステッカーは、積層化でＩＴＯ層を損傷する可能性のある不揃いの形状の大きな金属微粒子を含む。共通コンタクト・ステッカーは、共通コンタクト領域上に不揃いの形状の金属微粒子を含む。これは、不安定な電気的接触につながる可能性があり、微粒子は隣接層を損傷する可能性がある。
２）高さの違いと非貼付領域とが導電テープ端における座屈を誘導する可能性があるので、コンタクト・ステッカーは正確或いはほぼ正確に共通コンタクト部に適合すべきである。共通コンタクト、ステッカー及び周辺領域の高さの違いが図１Ａと１Ｂとで明確にわかる。図１Ａと１Ｂとにより、共通コンタクト領域（長円形）と共通コンタクト・ステッカー（共通コンタクト領域上の長方形）との間の大きさの不一致に関する２つの典型例がわかる。また、図１Ａと１Ｂとにより、不揃いの形状の大きな金属微粒子がわかることにも留意したい。
３）ステッカーを適用する現在のプロセスは手作業であるため高価となる。

本実施形態によれば、フレキシブル・ディスプレイ装置は第１の面、第２の面及び第１の面と第２の面との一方の上の共通コンタクト領域を有する。電気的接続部は、第１の面と第２の面との電気的接続をもたらすように構成され、電気的接続部は第１の面と第２の面との間に電気経路をもたらすために共通コンタクト領域に与えられる固体形状の液状導電体を含む。

電子装置は、機械的圧力を受ける、互いに対向する第１の面及び第２の面と、前記第１の面と前記第２の面の共通コンタクト領域に対応して前記第１の面と前記第２の面の電気的接続をもたらすように構成された電気的接続部とを備え、前記電気的接続部は、前記第１の面と前記第２の面との間に電気経路をもたらすように、前記第１の面に形成された窪みに与えられる硬化性液体を含む凝固形状の液状導電体を含み、前記第１の面および前記第２の面をロールにより巻き出し方向に進めて積層を行うときに、前記窪みが前記第１の面と前記第２の面との積層化の際に前記液状導電体の損傷を減少するように選択された長さと幅寸法を有することを特徴とする。

特に有用な実施形態で、等方性導電体の使用が示されている。別の実施形態では、製造性の観点より、ペースト又は高粘性液体としての導電性接着剤の適用が好ましい。しかし、積層工程での撓みにより接着剤が共通コンタクト領域から剥離されることがある。スペーサの追加により撓みを防ぐことは、フロントプレーン・ラミネート上の層（例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層）にひび割れを生じさせる場合がある。しかし、適切に使用されるならスペーサは適用されることができる。

本開示の以上その他の目的、特徴及び利点は、添付図面と共に読まれるべき以降の本開示の例示的実施形態の詳細な説明より明らかになるであろう。

本開示は、以降の図面を参照しながら、好適な実施形態に関する以降の説明を詳細に提供する。

本明細書で説明される実施形態は電子ディスプレイ技術に関し、特にディスプレイ装置のフロントプレーンとバックプレーンを電気的に接続するために採用された共通コンタクト領域を有するフレキシブル・ディスプレイに関する。ある有用な実施形態で、フレキシブル・ディスプレイは、フロントプレーン・ラミネートを（アクティブ・マトリクス）バックプレーンに接続する共通コンタクト領域に等方性導電体を備える。ディスプレイ製造方法も説明される。別の実施形態では、コンタクトを形成するためにペースト又は高粘性液体として導電性接着剤が適用されている。共通コンタクトの形状は、一方向又は二方向の寸法が閾値未満（例えば＜１ｍｍ）になるように選択される。

ある実施形態で、フロントプレーンの積層化での最上部の（フレキシブル）基板の撓みを減少又は除去する工程が提供され、従って接着剤が圧搾され共通コンタクト領域を部分的にのみ充填することを防ぐ。本実施形態は、（１）積層化でＩＴＯ層を損傷する可能性のある不揃いの形状の大きな金属微粒子を含む、異方性ステッカー、（２）導電テープ端における座屈を誘導する高さの違い及び非貼付領域を引き起こす、共通コンタクト部に正確に適合しないコンタクト・ステッカー、及び（３）手作業プロセスでステッカーを適用する費用、による問題を防ぐ。

本発明がフレキシブル・ディスプレイの観点で説明されていることは理解されるべきであるが、本発明の教示はさらに広く、任意のディスプレイ技術タイプ或いは共通ノード接続を必要とする他の任意の装置又は部品に適用することができる。特に、本原理による実施形態はフレキシブル基板が第２基板に電気的に結合される全ての装置で使用されることができる。共通コンタクトの例示的実施例は追加の電子的接続を含むように適応させられてもよいことも理解されるべきである。これらの接続は、半導体パッケージ用途、プリント配線板用途、電子的部品及びコンピュータの組立体用途、或いは、機械的・電気的接続が形成される他の任意の用途において、採用されることができる。

本実施形態の例は、接続領域又は共通電極領域を有する検出素子及び／又は表示素子を含むフロントプレーンに結合された電子装置（バックプレーン）のマトリクスアレイを含む。特に有用な例は、以降で説明されるようにアクティブ・マトリクス方式のフレキシブル・ディスプレイである。

次に同様の参照符号が同一又は同類の要素を参照する図面を参照し、最初に図２を参照すると、例示的ディスプレイ装置１００は２つの主要素又は部分１０２と１０３とを含む。ディスプレイ１００は、マサチューセッツ州ケンブリッジのＥ Ｉｎｋ社（Ｅ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から近年利用可能とされた電子インク技術のような電気泳動インク粒子を含むマイクロカプセルを採用するフレキシブル・ディスプレイの観点で説明されているが、いかなるディスプレイや電子装置も本明細書の教示を利用することができる。第１の要素１０３は、例えばバックプレーン基板物質１１７上に有機電子薄膜導電体（ＴＦＴｓ）１０５を含むアクティブ・マトリクス・バックプレーン１０４を含む。本出願で、物質１１７はポリマー、金属、ガラスなどを含んでよい。

ＴＦＴｓ１０５と他の電気構造体（金属線、絶縁装置）は、バックプレーン１０４の基板１１７の最上部、よって電気泳動層１０６を備える接合面の近くに供される。第２の要素１０２は、バックプレーン１０４の最上部に積層された層１０６に電気泳動（Ｅ ｉｎｋ）ディスプレイ作用を含む。この第２の要素１０２は、フロントプレーン・ラミネート（ＦＰＬ）とも呼ばれる。共通コンタクト領域は、ＦＰＬ１０２がバックプレーン１０３に電気的に接続されなければならない領域を含む。共通コンタクト領域は物理的装置ではなく、むしろ上部と下部の基板とが電気的に接続される位置である。フロントプレーン１０２上とバックプレーン１０３上とのコンタクト・パッド１１１と１１２とは、共通コンタクト領域の一要素である。導電体１１０（例えば等方性ステッカー又は接着剤）も共通コンタクト構造の一要素である。導電体１１０は、最上部の基板１２０上の例えばＩＴＯのような連続的に下層にある導電層１０８と、バックプレーン１０４上の導電物質１０９との間の電気的接触を完了するために使用される。このＩＴＯ１０８は層１０６のＥ Ｉｎｋを切り換えるために形成されたキャパシタの電極の１つであり、その一方でキャパシタの他の電極はバックプレーン１０３の層１０４上の画素パッド１０１によって形成される。ＩＴＯ電極１０８に正確な電位を与えることができるように、電極１０８はバックプレーン１０３に接続される必要がある。

これを可能とするため、ＩＴＯのような透明導電物質を含み得る下層の導電層１０８への接触がむき出しになるように、抵抗性電気泳動層１０６の一部分は局所的には存在しない。層１０７は、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のような絶縁物質を含む。最上部の基板１２０は、例えば２５ミクロンのポリエチレンテレフタレート層（ＰＥＴ）のような絶縁層１２１を含んでよい。

例示的実施形態によると、導電物質又は電気的接続部１１０は、上記で概説された問題点の１つ又は複数を解決するために共通電極領域に適用される。ある実施形態で、導電物質１１０は等方性導電ステッカーを含む。このステッカーは上記で説明された問題点１を解決するために採用されることができる。従来技術の異方性導電ステッカーに存在する硬質金属粒子の代わりに、等方性ステッカー１２３は図３Ａと３Ｂとに示されるように細線１２８を含む。しかし、上記で説明された問題点２と３とを十分に解決できていないので、等方性ステッカーの使用は部分的解決でしかない。これらの線を備えるステッカー１２３は、１つの例示的実施形態である。他の型の等方性導電ステッカーも採用されてもよい。

別の特に有用な実施形態で、問題点１、２及び３は全て、図４で例示的に示されているように導電物質１１０が硬化性液状導電体１１５の適用を含む場合に解決されている。

図４を参照すると、ある実施形態で、液状導電体１１５は導電体１１０を形成するために共通コンタクト領域内に入念に添加されることのできる高粘性液体を含む。添加は手作業である場合も自動である場合もあり、問題点３を解決するために好ましくは自動化される。高さの問題も、液状導電体１１５を使用して解決されることができる。

液状導電体１１５が採用される本実施形態で、汚れのないコンタクト領域を保つことが関心事であることは理解されるべきである。例えばＥ−Ｉｎｋのクリーニング・プロセスで、Ｅ−Ｉｎｋエッジ付近の領域に完全に汚れがないことはないかもしれず、もしそのまま放置されると“Ｅ−Ｉｎｋがない”領域の幅は減少し、これにより、さらに汚れた非コンタクト面をもたらすことになる。これは、十分な手入れと共通コンタクト領域のフロントプレーン１０２やバックプレーン１０３の適切なクリーニングにより簡単に解決される。

導電体１１５の物質を固定するため、物質は好ましくは硬化性である。ある実施形態で、紫外線（ＵＶ）硬化性導電接着剤が採用されており、例えばＮｏｒｌａｎｄ（商標）ＮＣＡ１３０（商標）は適切な物質である。ＮＣＡ１３０（商標）を適用し、続いてＦＰＬ１０６を積層すると、図５Ａと５Ｂとに示されるように導電体１１０が供される。

特に有用な実施形態で、導電性接着剤又は膠１１５の付着方法は、例えばシングル・ノズルのプリンタを使用する直接プリントを含んでよい。ある実施形態で、導電性膠１１５は熱及び／又は光によって硬化される無溶剤のワンポット・システムを含む。別の実施形態で、導電性膠１１５は、例えば、第１の導電層が物理的に接着を促進し、及び／又は、最終の接着を高め、第２の導電層が導電性を改良することができる２工程で与えられる２層のような多層プロセスを含む。そのような第１の導電層の例は、カーボンナノチューブを添加されたポリアニリン又はＰＥＤＯＴ−ＰＳＳつまりポリチオフェン誘導体／ポリスチレンスルホン酸のような導電性ポリマー複合材料を含んでもよい。第２の層は、ＮＣＡ１３０（商標）を含んでもよい。他の適切な物質も同様に、これらの層に採用されてよい。

図４で示されているように、場合によっては、領域１４１の一部分は導電性接着剤１１５に覆われていない。これは、最初は全領域を完全に覆うのに十分な物質が与えられていたという事実にもかかわらず起こる場合がある。液状導電体１１５の物質除去の理由は、図５Ａ〜５Ｂからわかる。

図５Ａから５Ｂを参照すると、積層化の間、圧力ｐが（積層ロールによって）最上部の基板１２０に与えられる（図５Ａ）。これは共通コンタクト領域の導電体１１０を覆う最上部の基板１２０を撓ませ、粘性導電性接着剤１１５を圧搾する（図５Ｂ）。圧力が除かれると、最上部の基板１２０は元の位置に向かって後退し、且つ、接着面が後退する。従って、接着剤は共通コンタクト領域の容積を部分的にしか充填しない。

図６を参照すると、ある実施形態で硬化性導電液体１１５の剥離は積層プロセスによる撓みを減少することによって防がれる。この撓みを減少する１つの方法は、１つ又は複数のスペーサ１２５を導電体１１０の上又は隣に採用することである。スペーサ１２５は、硬化された導電体１１０上、液状の導電体１１０内、又は導電体１１０付近に配置された、ボール、ブロック、ファイバー又は他の構造体を含んでよい。

積層プロセスにおいて、スペーサ１２５と接触する下層の導電（ＩＴＯ）層１０８を損傷する危険性がある。この危険性は鋭利で硬質な金属微粒子の使用を避けることにより最小限に抑えることができる。球状粒子、リブ又はコラムスペーサの適用は、損傷の危険性を下げる。例えばソフト・ポリマー球体は「硬質な」ガラス又は金属球体よりも良い。

下層の導電層１０８のいずれの損傷も、共通コンタクト１１０の電気的性能に関する信頼性の問題につながる可能性がある。また、下層の導電層１０８を損傷することは水蒸気透過度が局所的に高くなることを意味する可能性もある。これはさらに、より高い相対湿度によるディスプレイ１００の信頼性の問題につながる。

積層プロセスによる撓みを制限する別の解決策は、導電物質１１５を高粘性液体として適用することと、層１０６に形成される窪み１４５に導電体１１０の形状を適応することとを含む。別の方向に優先して、ある方向（例えば長さに対する幅）で共通コンタクト領域の窪み１４５の寸法を減少することは好ましいことがある。

図５Ｂを再度参照すると、導電体１１０の位置の最上部の基板１２０の撓みを防ぐために、幾つかの幾何学及び／又はプロセス・パラメータが調整／最適化されることができる。図７に示されているように、共通コンタクト領域の位置の基板（１２０）の撓みは、一定で印加された圧力（ｑ）のもと単純な縁部固定梁１３０を含むことができる。この梁の長さＬでの最大撓みδは、図８において、δ＝Ｃ_ｖｑＬ^４／Ｄ…（１）として与えられ、ここで、Ｄが板の曲げ剛性であり、Ｄ＝Ｅｈ^３／｛１２（１−ｖ^２）｝…（２）であり、Ｅが弾性係数であり、ｈが板の厚みであり、ｖがポアソン比であり、定数Ｃ_ｖが１／３８４である。

本例で、０．１ａｔｍより大きく１０ａｔｍ未満のｑ（０．１ａｔｍ＜ｑ＜１０ａｔｍ）で印加された圧力で２５μｍの厚みを有する例示的「板」（例えば最上部の基板１２０に対する薄いＰＥＴ箔）に対する最大撓みδ（式１）は、図８でＬの関数として示されている。本例でＥ Ｉｎｋ層（図２の１０６）の層厚は５０μｍである。図８より、低圧（＜０．２ａｔｍ）且つスパン長Ｌが１ｍｍ未満（＜１ｍｍ）でのみ、２５μｍＰＥＴ箔（最上部の基板１２０）の本出願の許容可能な撓みが得られることが分かる。

図２を再度参照すると、フロントプレーン１０２の積層化での共通コンタクト領域の導電体１１０上の撓みを防ぐために、窪み１４５に対して積層化に耐える１ｍｍ未満（＜１ｍｍ）の寸法を使用することが有利である。これを積層化の間の低圧と組み合わせることは、スペーサ１２５を使用せず導電性接着剤１１５を使用することを可能にするが、もし採用されれば、フロントプレーン１０２の下層の導電層１０８（例えばＩＴＯ層）を損傷する可能性がある。

変形された基板の撓みが大きい場合、最上部の基板に（大きく）引張荷重がかけられることは留意すべきである。大きな引張歪（例えば＞０．５％）は、下層の導電層１０８（ＩＴＯ層）のひび割れを引き起こす可能性もある。スパン長１．０ｍｍで撓みが４０μｍ未満であることが本例では好ましい。

窪み１４５を形成するためにＥ Ｉｎｋカプセルが除去されるフロント・パネル・ラミネート上の領域設計は、図９で示されているように積層ロールの方向に平行な寸法Ｌが１ｍｍ未満（＜１ｍｍ）であるべきである。図９で、導電体１１０に対するコンタクト領域２０２が示されている。導電体１１０は、窪み１４５に形成されている。

図１０は、導電体１１０が形成されるコンタクト領域２０２の上面図を示す。多数の領域２０２は、積層ロールの方向に垂直に形成されてもよい。長さは、幅より大きい寸法である。

共通コンタクトを形成する好ましい方法は、窪み１４５を例えば１ミリより非常に大きい（≫１ミリ）ようにＸ方向及びＹ方向の両方で大きくすることである。これはフロントプレーンとバックプレーンとの間の導電領域の並びを簡単にし、確実に添加されることのできる比較的大量の導電性のペースト／液体を与える。電気的接続部／導電体の信頼性に関して、大きな共通コンタクト領域を有することも好ましい。しかし、これは上記で説明されたように機械的問題により難しい。従って、ＸＹ面の必ずしも両次元でなく少なくとも一次元でコンタクト領域を大きくすることが好ましい。

所与の基板厚に対して、窪みの大きさの許容寸法は１ｍｍより大きくても小さくてもよい。ある例では、約１００ミクロンから２００ミクロンよりも大きい基板厚でＬが１ｍｍよりも大きいことがある。また、より剛性の装置は、より大きい寸法のＬを有してもよい。

図１１を参照すると、フレキシブル・ディスプレイの製造方法が例示的に示されている。ブロック３０２で、共通コンタクト領域が、積層化の結果としての高さの減少を制限するのに適切な大きさで形成される。適切な寸法の窪みが、積層工程で印加される圧力による電気的接続の損失を防ぐため、少なくとも第１の面に供される。開口部が、好ましくは約１ｍｍ未満の幅及び／又は長さで保たれる。他の寸法は、基板及び／又はアプリケーションの大きさに基づいて採用されることもできる。共通コンタクト導電体は、窪みの中に形成されるか、窪みに適合する。

ブロック３０６で、スペーサが、積層工程で印加される圧力による電気的接続の損失を防ぐため共通コンタクト領域内の窪みに形成され得る。スペーサは、好ましくは接着物質の適用前に形成される。スペーサ、好ましくは、球体スペーサが、接着テープ又は粘性接着物質（液体又はペースト）に存在してよい。液状（又は粘性）接着剤が適用されるとき、（リブ又はコラム）スペーサが、例えば平版技術を使用して形成されることもある。

ブロック３１０で、硬化性導電液体は共通コンタクト領域の窪みに共通コンタクト導電体を形成するために適用される。これは共通コンタクトに硬化性導電液体をプリントすることを含んでもよい。硬化性導電液体の適用は、多層導電接続を形成するために複数工程プロセスで適用されてもよい。（基本的には、例えば面１０２又は１０３の上のいずれ側でもよい）。

ブロック３１２で、電気的接続を通して電気的導通状態を供しながら第２の面が第１の面に積層される。積層化は、好ましくは積層工程での電気的接続の損失を防ぐために閾値未満で印加される圧力を保つことを含む。ブロック３１４で、硬化性導電液体が電気的接続を形成するために硬化される。硬化は硬化性物質を適切に使用し、例えば熱又は光を含んでもよい。

フレキシブル・ディスプレイの改良された共通コンタクト配置の好適な実施形態を説明してきたが（限定的ではなく例示的にという意図で）、上記教示に鑑みて修正及び変形は当業者により行われることができることは留意すべきである。特に、添付の特許請求の範囲に定義されているように電気的接続が供されるような他の非ディスプレイ装置でも本発明の概念は適用されることができる。従って、添付の特許請求の範囲で要点が述べられているように本明細書で開示された実施形態の範囲と趣旨の範囲内で、開示された開示の特定の実施形態において変更が行われることができることは理解されるべきである。これまでは特許法によって要請される詳細と特性を記載してきたが、特許請求される内容及び特許証によって保護されることが望まれる内容は添付の特許請求の範囲に記載されている。

従来技術によるコンタクト・ステッカーと共通コンタクトとの間の不適当なカバレージ及び高さの違いを示す拡大図である。 従来技術によるコンタクト・ステッカーと共通コンタクトとの間の不適当な被覆面積及び高さの違いを示す拡大図である。 本原理による共通コンタクト領域での電気的接続により接続された第１の面と第２の面とを示す断面図である。 ある実施形態による等方性導電ステッカーを示す拡大図である。 図３Ａの該実施形態による等方性導電ステッカーの金属線をさらに拡大して示す拡大図である。 共通コンタクト領域に形成される液状導電体を示す拡大図であり、該液体はラミネート圧の結果として圧搾される。 ラミネート圧の印加と導電性液体の反応を示す断面図である。 ラミネート圧の印加と導電性液体の反応を示す断面図である。 ある実施形態による共通コンタクト領域に形成されるスペーサを示す断面図である。 ある実施形態による最上部の基板の反応をモデル化するためのビーム負荷状態を示す図解である。 フレキシブル・ディスプレイの２つの部分を積層する処理条件選択を助けるための、異なる圧力下での、スパン長Ｌに対する撓みのｌｏｇ−ｌｏｇプロットである。 バックプレーンとフロントプレーンとの間の電気的接続のために液状導電物質を採用する際に好ましい結果を可能にする、１つ又は複数の共通コンタクト導電体のある方向を示す図である。 バックプレーンとフロントプレーンとの間の電気的接続のために液状導電物質を採用する際に好ましい結果を可能にする、１つ又は複数の共通コンタクト導電体の別の方向を示す図である。 例示的実施例によるフレキシブル・ディスプレイの製造工程を示すフローチャートである。

Claims (2)

1. 機械的圧力を受ける、互いに対向する第１の面及び第２の面と、
   前記第１の面と前記第２の面の共通コンタクト領域に対応して前記第１の面と前記第２の面の電気的接続をもたらすように構成された電気的接続部とを備え、
   前記電気的接続部は、前記第１の面と前記第２の面との間に電気経路をもたらすように、前記第１の面に形成された窪みに与えられる硬化性液体を含む凝固形状の液状導電体を含み、
   前記第１の面および前記第２の面をロールにより巻き出し方向に進めて積層を行うときに、前記窪みが前記第１の面と前記第２の面との積層化の際に前記液状導電体の損傷を減少するように選択された長さと幅寸法を有することを特徴とする、電子装置。
2. 前記窪みが前記ロールの巻き出し方向に垂直な長さ寸法を有する、請求項１に記載の装置。

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