專利名稱：使用電壓可變介電材料的發(fā)光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開的實(shí)施方案總體涉及發(fā)光設(shè)備領(lǐng)域。更具體地，此處所描述 的實(shí)施方案包括集成或納有電壓可變介電材料(voltage switchable dielectric material)的發(fā)光設(shè)備。
背景技 術(shù)
傳統(tǒng)的發(fā)光結(jié)構(gòu)，例如白熾燈泡，正在被諸如LED和OLED之類 效率更高，功率更強(qiáng)的發(fā)光結(jié)構(gòu)所取代。雖然新的發(fā)光結(jié)構(gòu)給出了更 多的優(yōu)點(diǎn)，但它們同時(shí)也更為昂貴，更難以制造以及經(jīng)常還要用到特 殊材料。而且，雖然這種新設(shè)備可能比傳統(tǒng)發(fā)光結(jié)構(gòu)具有相對較長的 壽命，但LED和OLED暴露在瞬態(tài)電條件下時(shí)則可能會損壞。特別是， 有機(jī)和無機(jī)發(fā)光設(shè)備，包括用于這些設(shè)備中的半導(dǎo)體芯片和聚合物， 對靜電放電(ESD)和諸如電過應(yīng)力(EOS)、電磁脈沖(EMP)等其他 電壓瞬態(tài)高度敏感。這些設(shè)備過去都是由雪崩二極管或聚合物電涌抑 制器來保護(hù)的。


圖l是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的，被構(gòu)造為納有或集成了 VSD材料的發(fā)光設(shè)備的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的，被構(gòu)造成包括VSD材料的發(fā) 光二極管的筒化示意圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的，被構(gòu)造成含有 VSD材料的LEDi殳備。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的被安裝到一個(gè)納有VSD材料的墊底基底 或平臺上的LED設(shè)備。
圖5示出了又一個(gè)實(shí)施方案，其中， 一個(gè)或多個(gè)LED設(shè)備根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施方案被安裝到一個(gè)納有VSD材料的墊底基底(underlying substrate)或其他多元件平臺上。
圖6示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案構(gòu)造的0LED設(shè)備610。
圖7示出了一項(xiàng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的用于形成那集成了 VSD材 料的發(fā)光設(shè)備的技術(shù)。
圖8A-圖8E示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的，用于形成 LED設(shè)備的過程。
具體實(shí)施例方式
此處所描述的實(shí)施方案提供了電壓可變介電材料(VSD)作為發(fā)光 部件的一部分的應(yīng)用，該發(fā)光部件包括LED和OLED。 VSD材料可以,皮 提供作為封裝的一部分，或與這類發(fā)光設(shè)備的電部件和元件集成或組 合。如一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案所提供的，VSD材料的集成可保護(hù)發(fā)光設(shè) 備免受諸如靜電放電(ESD)和電過應(yīng)力(EOS)之類的電壓瞬態(tài)的影 響，以及免受潮濕、沖擊和其他電學(xué)或機(jī)械的危害。
實(shí)施方案還包括用于保護(hù)發(fā)光結(jié)構(gòu)(包括LED和OLED )免受ESD 事件的裝置設(shè)計(jì)和技術(shù)。特別是， 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供了將VSD 材料用于將ESD事件遮蔽在LED或OLED之外。
如此處所用的，"電壓可變材料，，或"VSD材料"是任何具有如下 特征的成分或成分的組合，其中所述特征為材料一直是介電的或不 導(dǎo)電的，除非對該材料施加一個(gè)超過材料特征電壓水平的電壓，在后 一情況下，材料變?yōu)閷?dǎo)電的。因此，VSD材料是介電的，除非有一超 過特征水平的電壓(例如，由ESD事件引起的)被作用到材料上，在這種情況下，VSD材料是導(dǎo)電的。VSD材料還可以被表征為任何可以被 表征為非線性電阻材料的材料。
存在各種各樣的VSDM。諸如美國專利4,977, 357，美國專利 5， 068， 634,美國專利5， 099， 380，美國專利5， 142， 263,美國專利 5， 189, 387，美國專利5， 248， 517，美國專利5,807, 509， WO 96/02924 和WO 97/26665之類的文獻(xiàn)給出了電壓可變介電材料的例子。在一個(gè) 實(shí)施中，VSDM材料對應(yīng)于在商標(biāo)名下"SURGX"制造的材料。
一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供了對如下的VSD材料的應(yīng)用，所述VSD 材料包括30-80%的絕緣體、0. 1-70%的導(dǎo)體以及0-70%的半導(dǎo)體。絕緣 材料包括但不限于有機(jī)硅聚合物、環(huán)氧、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、 聚苯醚、聚砜、溶膠凝膠材料、奶晶(creamer )、 二氧化硅、氧化鋁、 氧化鋯及其他金屬氧化物絕緣體。導(dǎo)電材料的例子包括金屬、如銅、 鋁、鎳、不銹鋼。半導(dǎo)體材料包括有機(jī)和無機(jī)半導(dǎo)體。 一些無機(jī)半導(dǎo) 體包括硅、碳化硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鎳、氧化鋅、^t化鋅。有 機(jī)半導(dǎo)體的例子包括聚3-己基噻吩、并五苯、二萘嵌苯、碳納米管和 C60富勒烯。具體配置和成分可以選擇成使其最適合于VSD材料的特 殊應(yīng)用。
此外， 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案將VSD材料容納在其上放置有發(fā)光設(shè) 備的墊底基底或板上。VSD材料還可以施加在一個(gè)隨后用于形成一些 或所有余下的設(shè)備的基底上。可以利用諸如電鍍之類的離子沉積工藝 在基底上形成導(dǎo)電元件，而VSD材料處于導(dǎo)電狀態(tài)。對導(dǎo)電元件的放 置和構(gòu)造必須是選擇性的，以便容納電學(xué)引線、終端(即輸入或輸出) 以及其他被提供到、用到或包含到發(fā)光設(shè)備中的導(dǎo)電元件。
而且， 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案給出了， VSD材料被集成或納入到殼 內(nèi)、中間層內(nèi)，或者以一些其他形式被集成或連接到發(fā)光設(shè)備上。
此外， 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案還給出了，在用于于基底上形成發(fā)光 設(shè)備的導(dǎo)電元件和部件的電鍍或其他離子沉積過程中使用VSD材料。 在一個(gè)實(shí)施方案中，形成的基底包括了一層VSD材料。 一層有抗蝕劑 的材料被提供在VSD材料層上。該抗蝕材料被選擇性地除去以形成一 個(gè)圖案，其中曝光了抗蝕層中的一些區(qū)域，這些區(qū)域標(biāo)識了那些將要 處于那些要形成發(fā)光設(shè)備的導(dǎo)電元件的地點(diǎn)以下的位置。在一個(gè)實(shí)施方案中，圖案可以對應(yīng)于以下中的一個(gè)或多個(gè)(i)進(jìn)入或穿出發(fā)光 部件的電學(xué)引線(lead)和/或終端，發(fā)光部件和基底上其他元件之間 的電學(xué)互聯(lián)件，或發(fā)光部件之間的電學(xué)互聯(lián)件，(ii )半導(dǎo)體或設(shè)備的 其他發(fā)光部件。 一旦圖案形成，在基底上施加一個(gè)超過VSD材料特征 電壓的電壓。在施加電壓的同時(shí)，基底凈皮暴露在離子沉積下，從而使 導(dǎo)電材料連接到VSD材料上。這導(dǎo)致在基底上至少存有部分圖案的地 點(diǎn)形成導(dǎo)電線路。
此處所描述的各種實(shí)施方案將VSD材料應(yīng)用到LED和0LED i殳備 上，以實(shí)現(xiàn)一種可以制造和/或構(gòu)造出具有內(nèi)在ESD^呆護(hù)的LED/0LED 設(shè)備的耐用、大規(guī)模技術(shù)。例如對于高亮度的LED,傳統(tǒng)的方法一直 遭受著不能對付ESD事件這一困擾，至少在沒有實(shí)施那些昂貴的和/ 或效果可量稱的方案下是這樣的。相反，此處描述的實(shí)施方案可以VSD 材料到LED和0LED設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，以便提供對抗ESD事件的內(nèi)在 保護(hù)。而且，如針對圖7和圖8A-8E的實(shí)施方案所描述的，VSD材料 可以被納入LED設(shè)備內(nèi)和基底內(nèi)，以提高和促進(jìn)這種設(shè)備的制造，并 同時(shí)提供內(nèi)在的ESD保護(hù)。
圖l是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的，被構(gòu)造為納有或集成了 VSD材料 的發(fā)光設(shè)備的框圖。設(shè)備100包括一個(gè)發(fā)光部件，該發(fā)光部件將電流 從一個(gè)輸入終端112攜帶到輸出終端114。穿過部件110的電流導(dǎo)致 光的產(chǎn)生。部件110可以由不同材料和/或結(jié)構(gòu)組成。例如，在LED情 況下，部件110可以由眾多可能的半導(dǎo)體材料中的一個(gè)組成。而另一 方面，OLED可以由有機(jī)材料組成，該有機(jī)材料包括聚合物。發(fā)光部件 110也可以包括其他類型的部件。例如，此處所描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施方案也可以實(shí)施在燈絲上，該燈絲由特殊材料形成，當(dāng)電流穿過時(shí)， 該特殊材料"點(diǎn)著"以發(fā)出具有特殊光譜的光。
根據(jù)，例如，所用材料的類型和/或部件110的結(jié)構(gòu)，發(fā)射的光的 光諉可能變化。在發(fā)光部件是LED的情況下，發(fā)射的光可能包括來自 可見光譜(如，白光、藍(lán)光、綠光、紅光和黃光)，或者來自不可見 光鐠(如，紅外和近紫外)的光。不管用于發(fā)光部件no的材料類型和結(jié)構(gòu)如何，此處所描述的實(shí) 施方案能夠使設(shè)備作為一個(gè)整體能因VSD材料的納入而可以更好地抵 御瞬態(tài)電壓及事件。
為了形成設(shè)備IOO，發(fā)光部件110可以被提供在各種可選環(huán)境之 一里。在一個(gè)實(shí)施中，發(fā)光部件110被設(shè)置在一個(gè)任選基底122上或 者其他平臺上，而導(dǎo)電元件將設(shè)備IOO連接到其他被設(shè)置在或安置到 該基底上的設(shè)備上。作為可替代的或者附加的特征， 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施 方案提供了將發(fā)光部件110納入到盒124內(nèi)。 一些結(jié)構(gòu)(包括膜或基 底124 )可以將發(fā)光部件110貼附到盒子124上，以及盒子124可以 是半透明的或者包括半透明部分。作為又一個(gè)變體，發(fā)光部件110可 以被提供為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，例如，如圖3的實(shí)施方案所描述的，發(fā)光設(shè)備 IOO可以是LED形式，并包括那些從LED的輸入/輸出終端112， 114 開始延伸的電學(xué)引線，以使LED可以被表面組裝到基底上。可替代地， 發(fā)光部件110可以被提供作為基底的一部分，以及可以包括其他部件。
對于圖1的實(shí)施方案，位置132-140表示了 VSD材料集成到設(shè)備 100中的地點(diǎn)。由于位置132-140是設(shè)備上其他類似位置或區(qū)域的表 示，因此對給定的單獨(dú)位置132-134的討論也適用于一類由該位置表 示的地點(diǎn)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，VSD材料可以被設(shè)置在設(shè)備100上由 位置132表示的地點(diǎn)。在這種地點(diǎn)，VSD材料可以和延伸到終端112 和114內(nèi)的導(dǎo)電通道116和118 (例如線路(trace)、引線框架)組 合或集成。在又一實(shí)施方案中，VSD材料可以和終端112， 114中的一 個(gè)或兩個(gè)組合或集成，如位置134所表示的。作為一個(gè)替代或進(jìn)一步 的變化，VSD材料可以被提供在設(shè)備上IOO上由位置136表示的地點(diǎn)。 在這種地點(diǎn)，VSD材料可以被組合或集成到發(fā)光部件110上(內(nèi))。
對于那些VSD材料集成或組合到電學(xué)元件和部件的實(shí)施方案，替 代地或者附加地， 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供了 VSD材料被集成或組合 到設(shè)備100的機(jī)械部件或方面。位置138表示包含了被應(yīng)用到設(shè)備100 的盒子124上或作為盒子124 —部分的VSD材料。在一個(gè)實(shí)施中，VSD 材料的成分可以具有該材料在盒子124中應(yīng)用時(shí)所需的機(jī)械特性(例 如剛度，彎曲度)。因此，例如，VSD材料可以組成封裝發(fā)光部件120 的殼的一部分?？商娲兀琕SD材料可以;故納入到那將設(shè)備100貼附到盒子124上的結(jié)構(gòu)中。
除了使用盒子124之外，可替代地或附加地，i殳備100可以;故安 裝到基底122上。在一個(gè)實(shí)施中，基底122可以納入作為較大系統(tǒng)一 部分的設(shè)備，如那些印刷電路板或母板上的部分?；?22可以相對 較小，例如具有可以獨(dú)立放置單個(gè)設(shè)備100，或一列相似設(shè)備100的 尺寸。位置140表示將VSD材料施加到那些覆蓋基底122的地點(diǎn)。如 對一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施方案所描述的，將VSD材料施加到基底上可以 是在基底上形成電學(xué)元件這一制造過程的一部分。
如對圖1實(shí)施方案所描述的，VSD材料在設(shè)備100上的設(shè)置位置 可以變化。對放置VSD材料的地點(diǎn)的考慮是基于一些因數(shù)的，這些因 數(shù)包括(i )所需的將要用到的VSD材料的數(shù)量；(ii )所用成分的 機(jī)械特性和質(zhì)量；(iii )納入VSD材料這一組裝的容易度；以及(iv) 用于發(fā)光設(shè)備的媒介或應(yīng)用。例如，如對圖8A-8E的實(shí)施方案所描述 的，有利的是將VSD材料用作電鍍工藝的一部分，以形成電學(xué)引線、 觸點(diǎn)、通孔(vias )及電路板的其他導(dǎo)電元件。在這種情況下，可以 借助那依賴VSD材料的工藝預(yù)先確定以及形成用于終端112， 114或電 學(xué)引線116， 118的地點(diǎn)，在電路板上形成這些終端和電學(xué)引線。通過 這種工藝，VSD材料可以和終端112， 114或電學(xué)引線116, 118集成。 例如，VSD材料可以位于導(dǎo)電線路以下，該導(dǎo)電線路要么和終端112， 114對應(yīng)，要么和引線116, 118對應(yīng)。
發(fā)光二極管
根據(jù)此處描述的實(shí)施方案，發(fā)光二極管是一種可以集成或者納有 VSD材料的發(fā)光設(shè)備。這個(gè)部分示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的集成或 納有VSD材料的發(fā)光二極管的不同實(shí)施。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的，被構(gòu)造成包括VSD材料的發(fā) 光二極管的筒化示意圖。在圖2的一個(gè)實(shí)施方案中，LED 210可以被 被設(shè)置在任意一個(gè)多樣的環(huán)境中或構(gòu)造中。在一個(gè)實(shí)施方案中，LED部 件210可以是成套設(shè)備(例如具有半透明的外殼)，或者可替代地， 是發(fā)光設(shè)備的一部分(例如芯片)。LED部件210可以對應(yīng)于集成電 路芯片，該集成電路芯片由半導(dǎo)體材料形成，包括摻雜的基底和多個(gè)半導(dǎo)體化合物厚度層。用于LED中的具體材料包括硅、砷化鎵、磷化 鎵、鎵鋁砷、碳化硅、藍(lán)寶石、鉆石、硒化鋅、氮化鋁和氮化銦鎵。
在一個(gè)實(shí)施方案中，LED部件210被構(gòu)造成在正常操作條件下接 收電流215("正常電流215")以及提供電壓116.當(dāng)被電流激活時(shí)， LED部件210發(fā)光，該光具有由LED部件的成分決定的波長特性。
在一個(gè)實(shí)施方案中，VSD材料被設(shè)置在支撐LED部件210的基底 220或其他結(jié)構(gòu)以下，或者成為該基底或結(jié)構(gòu)的一部分。例如，LED 部件210可以被安裝到一個(gè)連接多個(gè)元件的基底上，該多個(gè)元件包括 LED部件210。在正常條件下，基底220具有介電特性，因而正常電流 215和電壓供應(yīng)216沒有受到阻止。然而，如果浪涌電壓(或瞬態(tài)) 生成并超過VSD材料的特征電壓水平，基底的VSD材料變換到導(dǎo)電狀 態(tài)。在導(dǎo)電狀態(tài)下，VSD材料為所導(dǎo)致的電流流動提供接地。浪涌電 壓230受到了基底220中的VSD材料的接地效應(yīng)的影響。導(dǎo)致電壓流 230的浪涌電壓可以是任何被施加到或集成到基底220上的VSD材料 的特征電壓水平以上的電壓。
對于任何其他實(shí)施方案來說，VSD材料可以通過任意的一個(gè)或多 個(gè)數(shù)量、濃度、地點(diǎn)、厚度或成分構(gòu)造成具有適合特定應(yīng)用的特征電 壓。因此，例如，VSD材料的特征電壓可以被選擇為低于LED部件210 的擊穿電壓，以便使LED部件不會在任何ESD事件中損壞。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的，被構(gòu)造為包括 了 VSD材料的LED設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方案中，LED設(shè)備310是成套的， 以便其被安裝到基底上或其他設(shè)備上以進(jìn)行照明。LED設(shè)備310包括 半導(dǎo)體部件320、外殼220以及電學(xué)引線312和314。電學(xué)引線312 和314提供了負(fù)的和正的終端，以使電流從部件320中流過。在一個(gè) 實(shí)施方案中，VSD材料以在電學(xué)引線312之間延伸和連接的構(gòu)造350 的形式加以提供。
在一個(gè)實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)350中的VSD材料的量相對較少，以便 構(gòu)造350提供相對小的結(jié)構(gòu)支撐。在又一實(shí)施方案中，VSD在構(gòu)造350 中的量包括了充足的質(zhì)量，以便為那些處于貼附位置中的電學(xué)引線312 和314底提供支撐。
在正常操作下，VSD材料的結(jié)構(gòu)350可以為電學(xué)引線提供絕緣和構(gòu)件。當(dāng)存在一個(gè)超過所用VSD成分的特征電壓水平的瞬態(tài)電壓時(shí)， 結(jié)構(gòu)350從介電狀態(tài)變換為導(dǎo)電狀態(tài)。在這種情形中，結(jié)構(gòu)350提供 了電學(xué)引線312和314之間的導(dǎo)電路徑。其效果是在瞬態(tài)電壓出現(xiàn)時(shí) 將LED31Q接地。
VSD材料結(jié)構(gòu)350可以，基于所用的VSD材料的成分和/或量，而 包括一個(gè)低于LED設(shè)備整體擊穿電壓的特征電壓水平。這樣，瞬態(tài)電 壓的存在較少可能損壞LED設(shè)備310。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的被安裝到一個(gè)納有VSD材料的墊底基底 或平臺上的LED設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)備400包括一個(gè)安裝或 連接到墊底基底420上的LED設(shè)備410。該LED設(shè)備410包括半導(dǎo)體 部件，該半導(dǎo)體部件例如是由集成電路芯片提供的。 一層VSD材料(VSD 層415)被設(shè)置在LED設(shè)備410下面(例如，芯片下面)。
在正常條件下，VSDM層415是介電的，而且不會影響LED設(shè)備410 的操作。當(dāng)ESD或其他電學(xué)事件發(fā)生時(shí)，VSD層415將該事件導(dǎo)致的 電流導(dǎo)入地中。
圖5示出了又一個(gè)實(shí)施方案，其中， 一個(gè)或多個(gè)LED設(shè)備根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施方案被安裝到一個(gè)納有VSD材料的墊底基底或其他多元件平 臺上。在圖5的一個(gè)實(shí)施方案中，基底510包括多個(gè)部件512，包括 一個(gè)或多個(gè)LED設(shè)備514。如對一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施描述的，基底510 可以有一層VSD材料("VSD層520")。如對圖8A-8E的實(shí)施方案描 述的，VSD層520可以在形成其他電學(xué)元件的步驟中#:添加，其他電 學(xué)元件包括那些集成地和VSD材料520組合在一起的電路元件和線 路。
可替代地，可以獨(dú)立于其他電學(xué)部件在基底510上的形成來提供 VSD材料。例如，VSD材料可以獨(dú)立于線路元件的形成而被提供在基底 上，但是以一種可以使VSD材料將那些設(shè)備接地的方式耦接到LED設(shè) 備上。
具有VSD材料的OLED設(shè)備
一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案將VSD材料納入或集成到OLED設(shè)備上。根據(jù) 一個(gè)實(shí)施方案，OLED設(shè)備被耦接到VSD材料上，以便當(dāng)存在超過OLED運(yùn)行規(guī)定的瞬態(tài)電壓和其他非正常電學(xué)事件時(shí)，VCD材料可以將電流 導(dǎo)離0LED設(shè)備。
圖6示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案構(gòu)造的OLED設(shè)備610。該 OLED設(shè)備610可以包括多種組合在一起的，當(dāng)電流流過該設(shè)備時(shí)發(fā)光 的層。在一個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)備610包括一些厚度層或一些層的疊層。 在這樣的疊層中，第一透明導(dǎo)體614在疊層的一端上提供陽極終端， 以及第二導(dǎo)體615在疊層的另一端上提供了一個(gè)陰極終端。該疊層包 括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電的聚合物層616，包括與第一導(dǎo)體614 (陽極)相鄰 放置的導(dǎo)電聚合物層以及和第二導(dǎo)體615 (陰極)相鄰放置的第二導(dǎo) 電聚合物層。有機(jī)發(fā)射體620可以放置在有機(jī)聚合物層616之間。驅(qū) 動608可以耦接到疊層上，并連同所施加的電壓差602實(shí)現(xiàn)對發(fā)射體 620的控制和利用。根據(jù)常規(guī)的方法，由所施加的電壓差602導(dǎo)致的 電流促使有機(jī)發(fā)射體620發(fā)光。
在一個(gè)實(shí)施方案中，VSD材料層620連接到驅(qū)動器608.當(dāng)遇到來 自意外源(例如ESD事件)的電流時(shí)，該VSD材料提供接地。與被驅(qū) 動器608接入或?qū)隣LED610相反的是，VSD變成導(dǎo)電的，它將OLED 設(shè)備610接地以對抗浪涌。可以構(gòu)造、設(shè)計(jì)或選擇VSD材料，以使其 具有低于OLED設(shè)備610擊穿電壓的特征電壓水平(該電壓下，VSD材 料變換成導(dǎo)電的)，以便該VSD材料在設(shè)備被擊穿或不能運(yùn)作之前變 成導(dǎo)電的并將設(shè)備接地。
帶有VSD材料的設(shè)備的形成
圖7示出了一項(xiàng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的用于形成那集成了 VSD材 料的發(fā)光設(shè)備的技術(shù)。如圖7所描述的方法可以用于形成諸如LED或 其他發(fā)光部件之類的設(shè)備，包括那些可以被安裝到板或基底上，與其 他部件具有相互連接性的設(shè)備。
以下文獻(xiàn)描述了使用VSD材料電鍍或形成電路和部件的通用技 術(shù)于2004年9月14日提交的美國專利申請10/941， 226，名稱為
"Current Carrying Structure Using Voltage Switchable Dielectric Material" , Lex Kosowsky為唯一發(fā)明人；上述申請是 美國專利6， 797， 145 (正式美國專利申請?zhí)枮?0/315, 496 )的繼續(xù)申請，該美國專利于2002年12月9日提交，名稱為"Current Carrying Structure Using Voltage Switchable Dielectric Material" ， Lex Kosowsky為唯一發(fā)明人；上述申請又是美國專利申請09/437， 882的 繼續(xù)申請，該申請于1999年11月IO提交，現(xiàn)已放棄；上述申請要求 美國臨時(shí)申請60/151, 188的優(yōu)先權(quán)，該申請于1999年8月27日提交， 現(xiàn)已期滿。所有前述申請根據(jù)各自的用途被分別納入本文。
根據(jù)步驟710, VSD材料被施加到導(dǎo)電部件和元件有待被設(shè)置在其 上的基底或表面上?？赡鼙怀练e到基底上的VSD材料的量，根據(jù)所述 工藝的應(yīng)用，厚度范圍在l樣i米到IOOO微米之間。
在步驟720,非導(dǎo)電材料層被提供在VSD材料之上。例如，可以 在VSD材料上沉積光致抗蝕材料。
步驟730提供了非導(dǎo)電層被模制在基底上。所述模制過程曝光了 一些區(qū)域，這些區(qū)域在位置上和隨后導(dǎo)體元件的形成之處重合，這些 導(dǎo)體元件將包括有待納入發(fā)光部件的電學(xué)元件的一部分。例如，該模 制可以選擇性地指定一些曝光區(qū)域，這些曝光區(qū)域和用于發(fā)光部件的 電學(xué)引線或終端的形成位置重合。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以對非導(dǎo)電 層應(yīng)用掩膜，以便對該層進(jìn)行模制。
對于一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施方案所描述的發(fā)光設(shè)備，被曝光的區(qū)域 可以重合于那些將要提供用于通往或發(fā)自發(fā)光設(shè)備的電學(xué)引線、終端 或連接元件的線路的地點(diǎn)。然而，如對圖3實(shí)施方案所描述的，VSD 材料例如可以在發(fā)光部件的電學(xué)引線之間延伸。相應(yīng)地，才莫制過程還 可以暴露VSD材料以備以后在不帶有額外的導(dǎo)體材料或線路的情況下 的使用。這樣，模制可以曝光那些VSD材料將要被暴露的區(qū)域。
在步驟740， VSD材料被觸發(fā)或從介電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到導(dǎo)電狀態(tài)?？梢?對該VSD材料施加一個(gè)超過材料特征電壓水平的電壓。該電壓可以被 施加到包括VSD材料的厚度層上，或被施加到位于VSD材料以下的基 底部分。在后一情況下，位于VSD材料以下的基底部分可以是導(dǎo)電的 (例如由銅或其他金屬形成的)，以便攜帶電荷到VSD材料上。在一 些情況下可能希望向?qū)щ娀咨鲜┘与妷?，以便避免VSD材料在基底 方向上形成的線性導(dǎo)電性。所施加的電壓可以是穩(wěn)定的(例如"DC") 或者是脈沖式的。在VSD材料是導(dǎo)電的時(shí)侯，步驟750提供了執(zhí)行離子沉積過程， 以在圖案的曝光區(qū)域內(nèi)形成導(dǎo)電元件(例如線路)。很多工藝中的任 何一個(gè)都可以被用來將離子媒介沉積到至少 一些由非導(dǎo)電層圖案所限 定的曝光區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施中，執(zhí)行電鍍過程，在該過程中，帶有VSD 材料以及圖案化光致抗蝕材料的基底被浸入到電解液中。
作為替代性的實(shí)施，使用粉末涂料涂裝工藝來執(zhí)行離子沉積。在 該過程中，粉末顆粒被帶上電荷。該粉末的應(yīng)用可以通過將粉末沉積 到曝光區(qū)域或者將基底浸入到粉末池中來實(shí)現(xiàn)。
進(jìn)一步，又一實(shí)施方案可以使用電噴霧工藝。離子媒介可以以帶 電顆粒的形式包含在溶液中。該溶液可以在VSD材料是導(dǎo)電的時(shí)候施 加到基底上。該噴霧的應(yīng)用可以包括對墨汁或涂料的使用。
其他沉積技術(shù)也可以用于在VSD材料處于導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)執(zhí)行到VSD 材料上的沉積。例如，諸如物理氣相沉積(PVD)或化學(xué)氣相沉積(CVD) 等真空沉積工藝。在PVD中，金屬離子被引入腔中以和氣體離子混合。 可以使位于基底上的VSD材料為導(dǎo)電的，具有正電荷，以便吸附和結(jié) 合腔內(nèi)的離子。在CVD中，可以對基底表面上的VSD材料施加一薄層 離子材料。
在步驟760,將非導(dǎo)電材料可選擇地從基底上除去，從而留下所 形成的導(dǎo)電元件。在一個(gè)實(shí)施中，底液(例如KOH)或者水被施加到 基底上，以移去光致抗蝕材料。導(dǎo)電元件可以對應(yīng)于電學(xué)引線、線路 和其他被放置用來使基底的各種部件和/或區(qū)域相互連接和/或?qū)⑺鼈?連接到發(fā)光設(shè)備的元件。
繼移去光致抗蝕材料層之后， 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供了對形成 有電學(xué)元件的基底進(jìn)行拋光的步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用了化學(xué) 機(jī)械拋光來拋光基底。
所得的基底包含了那些具備了內(nèi)在的應(yīng)對EOS事件的能力的電學(xué) 元件。對于發(fā)光設(shè)備以及包含了發(fā)光設(shè)備的基底和其他設(shè)備，可以利 用圖7所描述的過程來形成包括了發(fā)光設(shè)備的終端和電學(xué)引線的線路 元件，以及包括其他電學(xué)元件和連接基底上其他部件的相互連接元件。 在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，形成基底，將諸如微芯片、存儲部件以及 其他設(shè)備安裝到板上的預(yù)定位置處，這些預(yù)定位置和導(dǎo)體部件和元件的圖案重合。
圖8A-圖8E示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的，用于形成 LED設(shè)備的過程。為了使VSD材料與LED設(shè)備的電學(xué)部件和元件，或 者與載有LED的基底("LED基底")集成地形成，可以執(zhí)行如圖8A-圖8E所描述的過程。LED基底可用于一單個(gè)LED設(shè)備、LED設(shè)備陣列 或者一個(gè)組合有其他電學(xué)部件和元件的LED。在后一情況中，例如， LED可以為電路板上的部件提供一個(gè)狀態(tài)指示燈。圖8A-8E示出了一 個(gè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的，其中發(fā)光部件855和各種其他部件或連接 元件組合的實(shí)施方案。
作為其他優(yōu)點(diǎn)之一，VSD材料的使用簡化了 LED或LED基底的電 學(xué)部件或元件等設(shè)備的形成，同時(shí)，使它們具有內(nèi)在的可以對付E0S 或ESD事件的能力。特別是，將VSD材料集成到LED基底的電學(xué)部件 中可以使VSD材料在出現(xiàn)瞬態(tài)電壓時(shí)(如當(dāng)ESD事件發(fā)生時(shí))可以將 設(shè)備接地。
在圖8A所示的一個(gè)步驟中，基底810被形成為包括VSD材料812. 在一個(gè)實(shí)施中，VSD材料812被沉積作為覆蓋在墊底基底808上的層。
隨后，圖8B示出了一個(gè)步驟，在該步驟中，非導(dǎo)電層820 ^皮沉積 在基底810上。非導(dǎo)電層820可能對應(yīng)于，例如，光致抗蝕材料。
在圖8C所示的步驟中，非導(dǎo)電層被模制，以形成被曝光的區(qū)域 830。作為所描述的形成過程的結(jié)果，所得的圖案對應(yīng)于那些將要被設(shè) 置在LED基底上的導(dǎo)電元件和部件的圖案。
在圖8D所描述的步驟中，導(dǎo)電型元件840形成于區(qū)域44Q上，所 述區(qū)域由形成于圖4C的步驟中的圖案來限定。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，一 個(gè)超過VSD材料812的特征電壓的電壓被施加到基底810上。電壓的 施加導(dǎo)致VSD材料812從介電狀態(tài)變換到導(dǎo)電狀態(tài)。一旦VSD材料812 在施加電壓下變成導(dǎo)電的，離子媒介被沉積在由圖案限定的曝露區(qū)域， 以形成電學(xué)元件和部件。
在一個(gè)實(shí)施方案中，離子媒介沉積通過電鍍工藝來執(zhí)行。在電鍍 工藝中，基底810被浸入電解液，在該電解液中，來自溶液的離子媒 介于圖案限定的暴露區(qū)域中和VSD材料(該VSD材料處于導(dǎo)電狀態(tài)) 結(jié)合。該步驟的結(jié)果是，導(dǎo)電材料840形成于基底810上，VSD材料812位于導(dǎo)電元件或部件的下面，所述導(dǎo)電元件或部件出得自于導(dǎo)電 材料840的形成。
還是如所描述的，所用的電壓可以是穩(wěn)定的或脈沖式的。
可以執(zhí)行可替代的離子媒介沉積工藝。例如，如對圖7實(shí)施方案 描述的，可以利用粉末涂料涂裝工藝將帶電的粉末顆粒沉積到由圖案 限定的暴露區(qū)域?？商娲?，電噴霧可以結(jié)合液體中的離子媒介，并 將電學(xué)材料形成到圖案限定的暴露區(qū)域中。而且，可以使用其他技術(shù)， 包括任何對圖7實(shí)施作描述時(shí)所述的氣相沉積技術(shù)。
在圖8E的步驟中，非導(dǎo)電層820被移開，拋光或減少基底上的導(dǎo) 電元件840，以形成一些或所有線路、電學(xué)引線和LED基底部件。在 一些需要保留非導(dǎo)電層820的應(yīng)用中，可以不用將非導(dǎo)電層820移去。
圖8E示出了 LED基底的部件和元件是如何作為所描述過程的結(jié)果 而形成的。在一個(gè)實(shí)施方案中，VSD材料812和線路元件集成并位于 線路元件之下，該線路元件例如是，(i )發(fā)光部件855的正和負(fù)終端， (ii )通向或發(fā)自終端的電學(xué)引線，(iii)連接到LED基底的其他部件 和元件的連接元件。 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案還可以提供使VSD材料812 位于線路元件以下，例如位于基底動力結(jié)構(gòu)865 (例如電池，或通往 電池或電源接收器的電學(xué)引線)以下，或者例如位于那些將LED連接 到其他有待供電的部件的線路元件以下。
如圖8A-8E所描述的實(shí)施方案可以實(shí)現(xiàn)在覆蓋VSD材料的LED基 底內(nèi)制備電學(xué)部件和元件。以這種方式，LED基底具備了內(nèi)在的可以 將ESD或EOS等導(dǎo)致的瞬態(tài)電壓接地的能力。而且，相比于更為常見 的技術(shù)，該LED基底可以以更少的制造步驟制備而成。
一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案使LED基底包括了 LED部件陣列，這些陣列 部件可以被設(shè)計(jì)成獨(dú)立于基底，并可以單獨(dú)使用，或者和其他LED組 合使用。
雖然如對圖8A-8E描述的實(shí)施方案以及本申請中的其他地點(diǎn)描述 了 VSD材料的應(yīng)用，但一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供了不同成分和構(gòu)造的 VSD材料在單個(gè)LED基底上的應(yīng)用。例如，VSD材料812在基底(圖 8A)上的應(yīng)用可以包括對多個(gè)VSD材料的應(yīng)用，每個(gè)具有不同成分。 這可以實(shí)現(xiàn)對LED或LED基底的設(shè)計(jì)，可以利用具有最適合于特定電學(xué)部件或元件的機(jī)械或電學(xué)特性的VSD材料。
雖然圖8A-圖8E對于LED或LED基底的制備來說是;f艮針對性的， 但是諸如那些在本申請其他實(shí)施方案中所描述的發(fā)光部件可以部分通 過諸如此處描述的過程來制備和形成。
而且，對于所描述的任何實(shí)施方案，LED基底可以是多維的。例 如用于LED基底的部件可以;陂納入在基底的兩個(gè)面上，以及通過^吏用 一個(gè)或多個(gè)通孔可導(dǎo)電地連接在一起。導(dǎo)電性通孔的制備可以以任何 傳統(tǒng)的方法來執(zhí)行?？商娲兀?一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案如下地提供了如 圖8A-8E的實(shí)施方案所示的，在基底上形成通孔(i)鉆或形成一個(gè) 孔809，該孔延伸穿過基底808 (圖8A); (ii)當(dāng)施加VSD材料時(shí)， 將VSD材料延伸到通孔809中；(iii )當(dāng)模制光致抗蝕材料時(shí)，形成 圖案，從而形成一條用于使導(dǎo)電線路元件延伸到孔809的邊界的路徑， (i v)進(jìn)行離子沉積以使該通孔表面上覆蓋有導(dǎo)電材料，其形成導(dǎo)電性 的或可操作的通孔819;以及(v)重復(fù)所述步驟以在基底的相對面上 納入電學(xué)元件和部件。使用VSD材料形成電鍍的通孔419的過程在美 國專利6， 797, 145中有詳細(xì)描述，本申請通過援引的方式將其納入。
除了兩個(gè)面的基底外，通孔可以將導(dǎo)電性延伸到多個(gè)導(dǎo)電層，以 獲取設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)幕?。例如?一些基底包括那些含有電學(xué)部件和元件 的中間厚度層。通孔可以延伸以連接這種嵌入在基底整個(gè)厚度層中的 中間厚度層。以這種方式，LED基底可以在不同的平面或表面上含有 導(dǎo)電性連接的LED，以及和LED相互連接的部件或元件。
總結(jié)
參考附圖加以描述的實(shí)施方案被認(rèn)為是示例性的，申請人所要求 的不應(yīng)該限于這種示例性實(shí)施方案的細(xì)節(jié)?？梢詫λ鰧?shí)施方案進(jìn)行 各種修改和變化，包括將不同的示例性實(shí)施方案中獨(dú)立描述的特征合 并在一起。相應(yīng)地，本發(fā)明的范圍意在由以下權(quán)利要求來限定。而且， 作為預(yù)期的是，此處要么單獨(dú)描述要么作為實(shí)施方案一部分的特殊特 征可以和其他單獨(dú)描述的特征或其他實(shí)施方案的一部分組合，即使其 他特征和實(shí)施方案并沒有提及該特殊特征。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光設(shè)備，包括一個(gè)通過在至少一個(gè)第一終端和第二終端之間運(yùn)載電流而發(fā)光的部件；一種電壓可變介電(VSD)材料，該材料的特性是(i)在沒有出現(xiàn)超過VSD材料的特征電壓水平的電壓時(shí)該材料是介電的，以及(ii)在施加了超過該特征電壓水平的電壓時(shí)該材料是導(dǎo)電的；其中VSD材料相對于發(fā)光部件來放置，以對該部件提供接地，抵抗任何超過VSD材料特征電壓水平的瞬態(tài)電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述部件是二極管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述部件由半導(dǎo)體形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，所述部件包括從第一終端延伸 的第一引線，以及從第二終端延伸的第二引線，以及其中VSD材料位 于第一引線和第二引線之間，并與第一引線和第二引線接觸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，所述部件被設(shè)置在基底上，以 及其中VSD材料和基底放置在一起。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述部件由有機(jī)聚合物形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述部件和以下任何一個(gè)或多個(gè) 部件接觸，這些部件為(i )半導(dǎo)體，(ii)所述部件的第一終端，(iii) 所述部件的第二終端，Uv)從第一終端延伸的第一引線，或(v)從 第二終端延伸的第二引線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中，所述材料被提供在基底上，位 于以下任何一個(gè)或多個(gè)部件以下，這些部件為(i)由半導(dǎo)體材料形 成的部件，(ii)所述部件的第一終端，(iii)所述部件的第二終端，(iv)第一終端的第一引線，或者(v)第二終端的第二引線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述設(shè)備具有特征擊穿電壓，它 對應(yīng)于被施加到部件上時(shí)會導(dǎo)致設(shè)備損壞的最小電壓值，以及其中VSD材料的特征電壓值低于該特征擊穿電壓。
10. —種發(fā)光設(shè)備，包括一個(gè)半導(dǎo)體部件，該半導(dǎo)體部件被配置成在對其施加電流時(shí)發(fā)光； 一種被耦接到該半導(dǎo)體部件的電壓可變材料(VSD)，其中，該VSD材料被放置成具有這樣的特性(i )在沒有出現(xiàn)超過VSD材料的特征 電壓水平的電壓時(shí)該材料是介電的，以及(ii)在施加超過該特征電 壓水平的電壓時(shí)該材料是導(dǎo)電的；其中該VSD材料被放置成，當(dāng)VSD材料是導(dǎo)電的時(shí)候，將電流導(dǎo)離半導(dǎo)體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中，所述半導(dǎo)體部件是二極管。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中，所述設(shè)備具有特征擊穿電壓， 它對應(yīng)于被施加到部件上時(shí)會導(dǎo)致設(shè)備損壞的最小電壓值，以及其中 VSD材料的特征電壓值低于該特征擊穿電壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中，VSD材料被施加到半導(dǎo)體部 件安裝在其上的基底上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中，VSD材料用來將半導(dǎo)體部件 貼附到基底上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中，半導(dǎo)體部件包括第一終端和 第二終端，以及其中VSD材料與第一終端和第二終端中的一個(gè)或兩個(gè) 電接觸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中，VSD材料在從第一終端延伸 的第 一 引線和從第二終端延伸的第二引線之間延伸，并與它們接觸。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中，該設(shè)備還包括一個(gè)盒子，以 及其中VSD材料和盒子提供在一起，或作為盒子的一部分。
18. —種發(fā)光設(shè)備，包括一個(gè)包括了多個(gè)層的疊層，所述的多個(gè)層包括有機(jī)發(fā)射體層； 一種耦接到該疊層的電壓可變材料(VSD)，其中VSD材料被放置 成具有以下特性(i)在沒有出現(xiàn)超過VSD材料的特征電壓水平的電 壓時(shí)該材料是介電的，以及(ii)在施加超過該特征電壓水平的電壓 時(shí)該材料是導(dǎo)電的；其中該VSD材料被放置成，當(dāng)VSD材料是導(dǎo)電的時(shí)候，將電流導(dǎo)離疊層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備，其中疊層包括陽極終端和陰極終端， 在陽極終端和陰極終端上作用一電壓差，以及其中VSD材料被提供為 和一個(gè)或兩個(gè)終端連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中陽極終端被提供在驅(qū)動器上，以及其中VSD材料位于驅(qū)動器下，以及VSD材料變成導(dǎo)電時(shí)將電流導(dǎo)離疊0
全文摘要
將電壓可變介電材料(VSD)作為發(fā)光部件一部分的設(shè)備，該發(fā)光部件包括LED和OLED。
文檔編號H01L33/00GK101578710SQ200680043524
公開日2009年11月11日 申請日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日
發(fā)明者L·科索斯基 申請人:肖克科技有限公司