JP6059175B2 - 電気光学ディスプレイ - Google Patents
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Description
でもあり得る。
member)タイプがある。これは、例えば、米国特許第5,808,783号、第5,777,782号、第5,760,761号、第6,054,071号、第6,055,091号、第6,097,531号、第6,128,124号、第6,137,467号および第6,147,791号に記載されている(このタイプのディスプレイは、「回転バイクロマルボール(rotating bichromal ball)」ディスプレイと呼ばれることが多いが、上述した特許の一部では、回転部材は球形ではないため、「回転バイクロマル部材」と呼ぶ方が、より正確である)。このようなディスプレイは、数多くの小さなボディ(body)(典型的には、球形または円筒形)を用いている。このボディは、異なった光学特性を有する2以上の部分、および、内部双極子を有する。これらのボディは、マトリックス内の液体で満ちた液胞(vacuole)に浮遊し、ボディが自由に回転できるように、液胞は液体で満たされている。ディスプレイに電界を架けると、ボディは様々な位置へと回転し、画面を通して見えるボディの部分が変化するので、ディスプレイの外観が変化する。このタイプの電気光学媒体は、典型的には、双安定である。
型電気泳動媒体は、封入電気泳動媒体の下位種(sub−species)として、見なされる。
融通が利く。さらに、ディスプレイ媒体は、(様々な方法を使って)印刷され得るので、ディスプレイ自身は、安価に作製され得る。
こともできる。しかしながら、その結果、製造プロセスには、莫大なコストがかかり得る。
P.Kazlas、A.Ritenour、J.Au、Y.Chen、J.Goodman、R.PaoliniおよびH.Gates、22nd Intl. Display
Research Conference、Nice、2002年(Society of Information Display、San Jose)、Au、Y.Chen、A.Ritenour、P.KazlasおよびH.Gates、9th Intl. Display Workshops、広島、2002年(Society of Information Display、San Jose)、
Suoら、Mechanics of rollable and foldable film−on−foil electronics、App. Phys.Lett.、74、1177(1999年2月22日)。
基板と、
該基板の実質的に1つの面に配置された複数の非線形デバイスと、
該非線形デバイスと電気的に通信する複数の画素電極と、
電気光学媒体の層と
該画素電極に対して該電気光学媒体の層の反対面上の共通電極とを備え、
ここで、該ディスプレイの様々なパーツの係数(moduli)は、該ディスプレイが湾曲しているとき、中立軸または中立面が該非線形デバイスの該平面に実質的に横たわっているようにする。
該非パターニング半導体層の上に横たわる少なくとも2つの金属のディスクリート領域を形成することと、
該金属のディスクリート領域をマスクとして用い、該半導体層をエッチングすることと、を包含する。これによって、該半導体材料の層をパターニングし、該少なくとも2つの金属のディスクリート領域の下に横たわる半導体材料の少なくとも2つのディスクリート領域を残す。
前記基板上の前記半導体の非パターニング層を形成することと、
前記半導体材料の層の上に横たわる第一の金属層の少なくとも2つのディスクリート領域を形成することであって、該少なくとも2つのディスクリート領域のそれぞれは、トランジスタの電極を形成する、ことと、
該第一の金属層と前記半導体材料の層の上に横たわる誘電体層を形成することと、
該誘電体層の上に横たわる第二の金属層の少なくとも2つのディスクリート領域を形成し、該少なくとも2つのディスクリート領域のそれぞれは、トランジスタの電極を形成することと、
該第一と第二の金属層をマスクとして用い、前記半導体層をエッチングし、それによって、該基板上に少なくとも2つのトランジスタを形成するために、前記半導体材料の層をパターニングすることとを包含する。
半導体層と、
ソース電極およびドレイン電極であって、該半導体層と電気的に接続し、該半導体層のチャネル領域を残すため、互いに間隔を空けたソース電極およびドレイン電極と、
該半導体層の該チャネル領域の上に置かれたゲート誘電体層と、
該チャネル領域に対して該ゲート誘電体層の反対面上に配置されたゲート電極であって、該ゲート電極への印加電圧の変化が半導体層のチャネル領域の導電性を変化可能とし、それにより該トランジスタをスイッチする、ゲート電極と
を備える。ここで、該ゲート誘電体層は、該チャネル領域に隣接する該ソース電極と該ドレイン電極との少なくとも一部に拡がり、補助誘電体層は、該ゲート誘電体層の重なっている部分と、該ソース電極および該ドレイン電極の間に提供され、該補助誘電体層は、該チャネル領域の少なくとも一部に存在しない。
半導体材料の層を形成することと、
該半導体材料の層の上に置かれた導電性材料の層を形成することと、
該導電性材料の層の上に置かれた補助誘電体層を形成することと、
該補助誘電体層と該導電性材料の層とをパターニングし、それによって、該導電性材料の層から、該半導体材料の層のチャネル領域によって分離された間隔の空いたソース電極とドレイン電極とを形成することであって、その結果、該補助誘電体層が、該チャネル領域の少なくとも一部から除去される、ことと、
少なくとも該チャネル領域に横たわり、該ソース電極と該ドレイン電極に隣接するゲート誘電体層を形成することと、
該ゲート誘電体層の上に置かれ、該半導体層の該チャネル領域に隣接するゲート電極を形成することとを包含する。
薄い半導体層を形成することと、
該半導体層に直接、間隔を空けたソース電極とドレイン電極を印刷することであって、該半導体層は、該ソース電極と該ドレイン電極との間の該半導体層に、チャネル領域を残している、ことと、
該半導体層の該チャネル領域の上に置かれたゲート誘電体層を提供することと、
該半導体層の該チャネル領域に対して該ゲート誘電層の反対面上にゲート電極を提供することとを包含する。
(項目1)
基板(100)と、
該基板(100)の実質的に1つの面に配置された複数の非線形デバイス(102)と、
該非線形デバイス(102)と電気的に通信する複数の画素電極(106)と、
電気光学媒体の層(110)と、
該画素電極(106)に対して該電気光学媒体の層(110)の反対面上の共通電極(112)と
を備える、電気光学ディスプレイであって、
該ディスプレイの様々なパーツの係数は、該ディスプレイが湾曲しているとき、中立軸または中立面が該非線形デバイス(102)の該平面に実質的に横たわっているようにするものであることを特徴とする、電気光学ディスプレイ。
(項目2)
上記中立軸または中立面は、上記非線形デバイス(102)の平面から、上記ディスプレイの全厚さの5%を超えない偏差を有する、項目1に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目3)
上記中立軸または中立面は、上記非線形デバイス(102)の平面から、上記ディスプレイの全厚さの1%を超えない偏差を有する、項目2に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目4)
上記非線形デバイス(102)および上記画素電極(106)との間に置かれた誘電体材料の層(104)と、該誘電体の層(104)を通じて延び、上記画素電極(106)を上記非線形デバイス(102)に接続する導電性ビア(108)とをさらに備える、項目1に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目5)
基板上に複数の非線形デバイスを製造するプロセスであって、
該基板上に、半導体材料の非パターニング層(200)を形成することと、
該非パターニング半導体層(200)の上に横たわる少なくとも2つの金属のディスクリート領域(202、204、206、208、210)を形成することと
を包含し、該プロセスは、
該金属のディスクリート領域(202、204、206、208、210)をマスクとして用い、該半導体層(200)をエッチングすることと、それによって、該半導体材料の層(200)をパターニングし、該少なくとも2つの金属のディスクリート領域(202、204、206、208、210)の下に横たわる半導体材料の少なくとも2つのディスクリート領域を残すこととを特徴とする、プロセス。
(項目6)
上記少なくとも2つの金属のディスクリート領域を形成する前に、誘電体層を堆積することと、該誘電体層と上記半導体材料の層との双方を同じエッチングステップにおいてエッチングし、それによって、上記金属のディスクリート領域と上記半導体材料のディスクリート領域との間に、少なくとも2つの誘電体のディスクリート領域を形成することとを、さらに包含する、項目5に記載のプロセス。
(項目7)
上記少なくとも2つの金属のディスクリート領域は、上記半導体上に金属の非パターニング層を堆積し、その後、上記少なくとも2つの金属のディスクリート領域を形成するために、該金属の層をパターニングすることによって形成される、項目5に記載のプロセス。
(項目8)
上記基板上の上記半導体の非パターニング層(200)を形成することと、
上記半導体材料の層(200)の上に横たわる第一の金属層の少なくとも2つのディスクリート領域(202、204)を形成することであって、該少なくとも2つのディスクリート領域(202、204)のそれぞれは、トランジスタの電極を形成する、ことと、
該第一の金属層と上記半導体材料の層(200)との上に横たわる誘電体層を形成することと、
該誘電体層の上に横たわる第二の金属層の少なくとも2つのディスクリート領域(208)を形成し、該少なくとも2つのディスクリート領域(208)のそれぞれは、トランジスタの電極を形成することと、
該第一と第二の金属層をマスクとして用い、上記半導体層(200)をエッチングし、それによって、該基板上に少なくとも2つのトランジスタを形成するために、上記半導体材料の層(200)をパターニングすることと
を包含する、項目5に記載のプロセス。
(項目9)
電界効果トランジスタであって、
半導体層(302)と、
ソース電極(S)およびドレイン電極(D)であって、該半導体層(302)と電気的に接続し、該半導体層(302)のチャネル領域を残すため、互いに間隔を空けた該ソース電極(S)および該ドレイン電極(D)と、
該半導体層(302)の該チャネル領域の上に置かれたゲート誘電体層(308)と、
該チャネル領域に対して該ゲート誘電体層(308)の反対面上に配置されたゲート電極(G)であって、該ゲート電極(308)への印加電圧の変化が半導体層(302)のチャネル領域の導電性を変化可能とし、それによって該トランジスタをスイッチする、ゲート電極(G)と
を備え、該トランジスタは、
該ゲート誘電体層(308)が、該チャネル領域に隣接する該ソース電極(S)と該ドレイン電極(D)との少なくとも一部に拡がることと、
補助誘電体層(306)が、該ゲート誘電体層(308)の重なっている部分と、該ソース電極(S)および該ドレイン電極(D)の間に提供されることと、
該補助誘電体層(306)が、該チャネル領域の少なくとも一部に存在しないことと
を特徴とする、電界効果トランジスタ。
(項目10)
上記補助誘電体層(306)が、上記ゲート誘電体層(308)の少なくとも2倍の厚さを有する、項目9に記載の電界効果トランジスタ。
(項目11)
上記補助誘電体層(306)が、3を超えないk値を有するlow k誘電体から形成される、項目9に記載の電界効果トランジスタ。
(項目12)
上記補助誘電体層が、二酸化珪素、ポリイミド、または、スクリーン印刷可能な誘電体から形成される、項目9に記載の電界効果トランジスタ。
(項目13)
上記ゲート電極(G)が印刷によって形成される、項目9に記載の電界効果トランジスタ。
(項目14)
お互いに隣接して配置された項目9に記載の電界効果トランジスタを少なくとも2つ備え、上記ゲート誘電体(308)がトランジスタから別のトランジスタへと連続的である、電界効果トランジスタアレイ。
(項目15)
電界効果トランジスタを形成するプロセスであって、
半導体材料の層(302)を形成することと、
該半導体材料の層(302)の上に置かれた導電性材料の層を形成することと
を包含し、該プロセスは、
該導電性材料の層の上に置かれた補助誘電体層(304)を形成することと、
該補助誘電体層(304)と該導電性材料の層とをパターニングし、それによって、該導電性材料の層から、該半導体材料の層(302)のチャネル領域によって分離された間隔の空いたソース電極(S)とドレイン電極(D)とを形成することであって、その結果、該補助誘電体層(306)が、該チャネル領域の少なくとも一部から除去される、ことと、
少なくとも該チャネル領域の上に横たわり、該ソース電極(S)および該ドレイン電極(D)の一部に隣接するゲート誘電体層(308)を形成することと、
該ゲート誘電体層(308)の上に置かれ、該半導体層(302)の該チャネル領域に隣接するゲート電極(G)を形成することと
を特徴とする、プロセス。
(項目16)
上記ゲート電極(G)が印刷によって形成される、項目15に記載のプロセス。
(項目17)
上記補助誘電体層(304)が、上記ゲート誘電体層(308)の少なくとも2倍の厚さを有する、項目15に記載の電界効果トランジスタ。
(項目18)
トランジスタを製造するプロセスであって、該プロセスは、
薄い半導体層を形成することと、
該半導体層の上に直接、間隔を空けたソース電極とドレイン電極を印刷することであって、該半導体層は、該ソース電極と該ドレイン電極との間の該半導体層に、チャネル領域を残している、ことと、
該半導体層の該チャネル領域の上に置かれたゲート誘電体層を提供することと、
該半導体層の該チャネル領域に対して該ゲート誘電層の反対面上にゲート電極を提供することと
を特徴とする、プロセス。
(項目19)
上記半導体層が、50nmを超えない厚さを有する、項目18に記載のプロセス。
(項目20)
上記半導体層が、シリコンで形成される、項目18に記載のプロセス。
(項目21)
複数の画素電極(808)と、各画素電極(808)に関連した環状ダイオードとを備える、電気光学ディスプレイ用のバックプレーンであって、該バックプレーンは、
各環状ダイオードが少なくとも1つの有機層(804、806)を備えることを特徴とする、バックプレーン。
(項目22)
上記複数の環状ダイオードと電気的接続がある少なくとも1つの縦列電極(902、902’)をさらに備え、該縦列電極(902、902’)は、該縦列電極(900、902’)と直接接続している各環状ダイオード(804、806)の層より狭い、項目21に記載のバックプレーン。
(項目23)
項目21に記載のバックプレーンと、上記バックプレーンに隣接して配置された電気光学媒体(810)の層とを備えた、電気光学ディスプレイであって、上記画素電極(808)の電圧を変化させると、電気光学媒体(810)の光学状態が変化し、該電気光学媒体は、その切り替わる閾値を有する、電気光学ディスプレイ。
(項目24)
複数の画素電極(808)と、各画素電極(808)に関連したダイオードと、該複数のダイオードと電気的接続のある少なくとも1つの縦列電極(902、902’;1002)とを備える、電気光学ディスプレイ用のバックプレーンであって、該ディスプレイは、該縦列電極(902、902’;1002)が、それと直接接続している各ダイオードの層(804、806;1004)より狭いことを特徴とする、バックプレーン。
(項目25)
上記縦列電極(902、902’)と直接接続している上記各ダイオードの層(804、806)が、有機物である、項目24に記載のバックプレーン。
(項目26)
少なくとも1つのダイオード(1002、1004、1006)が金属−絶縁体−金属ダイオードである、項目24に記載のバックプレーン。
(項目27)
項目24に記載のバックプレーンと、上記バックプレーンに隣接して配置された電気光学媒体(810)の層とを備えた、電気光学ディスプレイであって、上記画素電極(808)の電圧を変化させると、電気光学媒体(810)の光学状態が変化し、該電気光学媒体(810)は、その切り替わる閾値を有する、電気光学ディスプレイ。
(項目28)
縦列電極(1102)と、
該縦列電極(1102)の上に置かれた誘電体層または半導体層(1104)と、
該誘電体層または半導体層(1104)の上に置かれた上部誘電体層(1106)と、
該上部誘電体層(1106)の上に置かれた画素電極(1108)であって、該画素電極(1108)は、該上部誘電体層(1106)内のアパーチャを介して拡がり、該誘電体層または半導体層(1104)に接続する、画素電極(1108)と
を備える、電気光学ディスプレイ用バックプレーンであって、該バックプレーンは、
該画素電極(1108)と該誘電体層または半導体層(1104)との間の接続領域の幅が、縦列電極(1102)の幅の4分の1を超えないことを特徴とする、バックプレーン。
前述のように、本発明は、制御係数電気光学ディスプレイを提供する。本ディスプレイは、基板と、該基板上の実質的に1つの面に配置された複数の非線形デバイスと、該非線形デバイスと電気通信中の複数の画素電極と、電気光学媒体の層と、該画素電極から電気光学媒体の層の反対面上にある共通電極とを備える。この電気光学ディスプレイにおいて、該ディスプレイの様々なパーツの係数は、該ディスプレイが湾曲しているとき、中立軸または中立面(すなわち、圧縮も張力も存在しない軸または平面)が該非線形デバイスの該平面に実質的に横たわっている。望ましくは、該中立軸または中立面は、該非線形デバイスの平面から、該ディスプレイの全厚さの約5%を超えない偏差であり、好ましくは、全厚さの約1%を超えない偏差である。
(a)50μm厚のポリイミドシートより開始する。
(b)前述したE InkとMITによる特許および特許出願に記載された様式で、ゲート金属誘電体層、半導体層、コンタクト層、および、ソース/ドレイン金属層からなる薄膜トランジスタ層を作成する。
(c)基板材料と機械的に類似した誘電体材料を堆積およびキュアまたは積層する。
つまり、2つの材料が、実質的に以下の関係を満足するように、
Yddd 2=Ysds 2
する。ここで、Ydおよびddは、誘電体層の弾性係数と厚さ、Ysとdsは、基板の弾性係数と厚さである。この方程式が満足されるとき、トランジスタはシステムの中立軸に横たわり、膜の歪みは、最小となる。こうして得られた電気光学媒体および前面材料のコンプライアンスに基づいて、理想的な誘電体層の厚さを再計算できる。
(d)電極材料をトランジスタ回路に接続するため、誘電体層にビアホール(via hole)をパターニングする。
(e)回路を完成するために、ビアと画素電極材料を堆積する。材料は、印刷またはインクジェットされ得るか、真空技術を用いて堆積され得る。これらの材料は、この上なく整合性よいはずであり、理想的には、基板と誘電体材料と同じ機械的性質を有する。
(f)電気光学媒体および前面電極を堆積する。例えば、前述した米国特許出願公開第2004/0027327号に記載されたような前面積層の積層化による。
既に述べたように、本発明の第二の局面は、基板上に複数の非線形デバイスを製造する「内部マスク」プロセスに関する。この内部マスクプロセスは、基板上に、半導体材料の非パターニング層を形成することと、該非パターニング半導体層の上に横たわる少なくとも2つの金属のディスクリート領域を形成することと、該金属のディスクリート領域をマスクとして用い、該半導体層をエッチングすることと、それによって、該半導体材料の層をパターニングし、該少なくとも2つの金属のディスクリート領域の下に横たわる半導体材料の少なくとも2つのディスクリート領域を残すこととを包含する。
既に述べたように、本発明の第三の局面は、補助誘電体電界効果トランジスタを提供する。本トランジスタは、基板上に半導体材料の非パターニング層を形成することと、該半導体材料の層の下に横たわる第一の金属層の少なくとも2つのディスクリート領域を形成し、該少なくとも2つのディスクリート領域のそれぞれは、トランジスタの電極を形成することと、該第一の金属層と前記半導体材料の層の上に横たわる誘電体層を形成することと、該誘電体層の上に横たわる第二の金属層の少なくとも2つのディスクリート領域を形成し、該少なくとも2つのディスクリート領域のそれぞれは、トランジスタの電極を形成することと、該第一と第二の金属層をマスクとして用い、該半導体層をエッチングし、これによって、該基板上に少なくとも2つのトランジスタを形成するために、該半導体材料の層をパターニングすることとを包含する。本発明は、また、このような補助誘電体電界効果トランジスを形成するプロセスを提供する。
既に述べたように、本発明は、「印刷薄型半導体」プロセスを提供する。本プロセスは、薄い半導体層を形成することと、該半導体層に直接、間隔を空けたソース電極とドレイン電極を印刷し、該ソース電極と該ドレイン電極との間の該半導体層に、チャネル領域を残すようにすることと、該半導体層の該チャネル領域の上に置かれたゲート誘電体層を提供することと、該半導体層の該チャネル領域から該ゲート誘電層と反対面上にゲート電極を提供することを包含する。本プロセスは、ソースとドレイン領域が、単一の印刷ステップで形成されるような薄膜トランジスタの製造を可能とする。
1号を参照)で、排除される。また、このようなトランジスタを印刷で形成するプロセスに関する。
既に述べたように、本発明の二つの局面は、ダイオードバックプレーンを有する電気光学ディスプレイ(すなわち、環状ダイオードバックプレーンおよび狭幅縦列電極バックプレーン)に関する。
Claims (3)
- 電気光学ディスプレイ用のバックプレーンであって、該バックプレーンは、複数の画素電極(808)と、各画素電極(808)に関連した環状ダイオードとを備え、
該バックプレーンは、各環状ダイオードが、各画素電極の下に配置された少なくとも2つの有機層(804、806)を備えることを特徴とする、バックプレーン。 - 複数の前記環状ダイオードと電気的接続がある少なくとも1つの縦列電極(902、902’)をさらに備え、該縦列電極(902、902’)は、該縦列電極(900、902’)と直接接続している各環状ダイオードの有機層(804、806)より狭い、請求項1に記載のバックプレーン。
- 請求項1に記載のバックプレーンと、前記バックプレーンに隣接して配置された電気光学媒体(810)の層とを備えた電気光学ディスプレイであって、前記画素電極(808)の電圧を変化させることによって、該電気光学媒体(810)の光学状態が変化されることが可能であり、該電気光学媒体は、切り替えのための閾値を有する、電気光学ディスプレイ。
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