本明細書においては、デバイスを作成するための、伸張可能、折畳み可能、及び任意にはプリント可能なプロセスと、伸張、圧縮、撓曲、又は他の態様で変形される場合に良好な性能を示すことが可能な、半導体、電子回路、及びそれらの構成要素などの、伸張可能、折畳み可能、及び任意にはプリント可能なデバイスとが、開示される。歪み隔離層は、機能デバイス層に対して良好な歪み隔離をもたらす。多重層デバイスは、歪み誘起破損を受けやすい材料を含む機能層に対してコインシデントである又は近位に位置するようにニュートラル機械表面を位置決めするように、構築される。ニュートラル機械表面は、多重層デバイスの層のいずれかをパターニングすることなどにより、空間的に不均一である特性を有する１つ又は複数の層によって位置決めされる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸張可能及び折畳み可能な電子デバイスを作製する方法であって、
ａ．第１のヤング率を有する受容基板を第２のヤング率を有する隔離層で被覆するステップであり、前記隔離層が受容表面を有し、前記第２のヤング率が前記第１のヤング率より小さい、ステップと、
ｂ．支持基板上にプリント可能な電子デバイスを設けるステップと、
ｃ．前記支持基板から前記隔離層の前記受容表面に前記プリント可能な電子デバイスを転写するステップと
を含み、前記隔離層が、前記転写された電子デバイスの少なくとも一部分を、加えられる歪みから隔離する、方法。
【請求項２】
前記受容基板が、ポリマー、エラストマー、セラミック、金属、ガラス、半導体、無機ポリマー及び有機ポリマーからなる群より選択される材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記受容基板が、布地、ビニル、ラテックス、スパンデックス、皮、及び紙からなる群より選択される材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記隔離層が、前記歪みが加えられる隔離層を有さないデバイスと比較して少なくとも２０％以上の歪みの隔離を実現する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のヤング率に対する前記第１のヤング率の比は１０以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プリント可能な電子デバイスが電子デバイスの構成要素を備え、前記構成要素が複数の相互接続部を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記相互接続部の少なくとも一部分が、湾曲ジオメトリを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記隔離層がポリマーを含み、前記ポリマーが前記受容基板に少なくとも部分的に浸透する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記受容基板が繊維を含み、前記繊維の少なくとも一部分が前記隔離層に埋め込まれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記受容基板が、前記隔離層と前記受容基板との間の接触面積を増大させる表面テクスチャを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
封入層内に前記転写された電子デバイスの少なくとも一部分を封入するステップをさらに含み、
前記封入層が、前記第２のヤング率以下のヤング率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記封入層が、不均一なヤング率を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ａ．受容基板と、
ｂ．前記受容基板の１つの表面を少なくとも部分的に被覆する隔離層であって、前記受容基板のヤング率以下のヤング率を有する隔離層と、
ｃ．前記隔離層により少なくとも部分的に支持される電子デバイスと
を備え、前記隔離層は、前記電子デバイスが伸張される場合に又は折り畳まれる場合に、前記隔離層を有さない電子デバイスに比較して少なくとも２０％以上の歪みの隔離を実現することが可能である、伸張可能及び折畳み可能な電子デバイス。
【請求項１４】
前記電子デバイスが、前記隔離層に結合される結合領域を備える、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項１５】
前記電子デバイスが、隣合う結合領域同士を接続する複数の非結合領域を備え、前記複数の非結合領域が屈曲相互接続部を備える、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項１６】
前記電子デバイスを少なくとも部分的に封入する封入層をさらに備え、前記封入層が、前記隔離層のヤング率以下のヤング率を有する、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項１７】
前記封入層が、不均一質なヤング率を有する、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
伸張可能及び折畳み可能な電子デバイスを作製する方法であって、
ａ．基板層と、機能層と、１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層とを備える多重層のデバイスを用意するステップであり、前記機能層が、前記基板層によって支持され、前記多重層の少なくとも１つの層が、空間的に不均一な特性を有し、前記空間的に不均一な特性により、前記機能層に対してコインシデントである又は近位に位置するニュートラル機械表面が位置決めされる、ステップ
を含む、方法。
【請求項１９】
ａ．前記デバイス中に１つ又は複数の可撓可能及び折畳み可能な領域を設け、前記デバイス中に１つ又は複数の剛性領域を設けるために、前記空間的に不均一な層中に空間的に不均一な特性のパターンを生成するステップ
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記不均一な特性が、
ａ．ヤング率、
ｂ．追加層の堆積、
ｃ．層厚、
ｄ．凹部フィーチャ、
ｅ．前記機能層中におけるデバイス構成要素の空間的パターニング、又は
ｆ．前記機能層中の電子構成要素のジオメトリ
の中の１つ又は複数から選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記空間的な不均一は、前記基板層、前記機能層及び前記１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層のいずれかを側方パターニングすることを含むステップにより実現される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記側方パターニングが、薄膜又は追加層を備える１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層を有する前記基板をパターニングすることにより実現される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記側方パターニングが、１つ又は複数の封入層を備える１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層を有する前記基板をパターニングすることにより実現される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記側方パターニングが、１つ又は複数の凹部フィーチャを有する前記基板をパターニングすることにより実現される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記１つ又は複数の凹部フィーチャが、エッチホールである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記基板層、前記機能層及び前記１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層のそれぞれが、ある厚さを有し、前記側方パターニングが、前記基板層又は前記１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層の厚さを選択的に変更することにより実現される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記側方パターニングが、前記基板層又は前記１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層の機械的特性を調節することにより実現され、前記機械的特性が、多孔度、架橋の度合い、及びヤング率からなる群より選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層が、１つ又は複数の封入層である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
前記封入層が、側方方向において選択的に変化する厚さを有する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記機能層が、ポップアップ相互接続部を備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項３１】
歪みにより誘起される破損に対して最もセンシティブである機能層に対してコインシデントである又は近位に位置するように、前記ニュートラル機械平面を位置決めするステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３２】
湾曲表面を有する電子デバイスを作製する方法であって、
ａ．基板層、機能層、及び１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層を備える多重層のデバイスを用意するステップであり、前記機能層が、基板層によって支持され、前記多重層の少なくとも１つの層が、空間的に不均一な特性を有し、前記空間的に不均一な特性により、機能層に対してコインシデントである又は近位に位置するニュートラル機械表面が位置決めされる、ステップと、
ｂ．曲線表面を設けるステップと、
ｃ．前記多重層のデバイスにより前記曲線表面を共形ラッピングし、それにより湾曲表面を有する電子デバイスを作製するステップと
を含む、方法。
【請求項３３】
折畳み可能な電子デバイスを作製する方法であって、
ａ．キャリア層表面を設けるステップと、
ｂ．犠牲層により前記キャリア層表面の少なくとも一部分を被覆するステップと、
ｃ．前記犠牲層に基板層を付着するステップであり、前記基板層が、前記電子デバイスの少なくとも１つの構成要素を支持する、ステップと、
ｄ．前記基板層を貫通する複数の犠牲層アクセス開口をパターニングするステップと、
ｅ．前記複数のアクセス開口を介して前記犠牲層に犠牲除去材料を案内することにより、前記キャリア層表面から前記基板層を除去し、それにより、折畳み可能な電子デバイスを得るステップと
を含む、方法。
【請求項３４】
表面上に電子デバイスのアレイをパターニングする方法であって、
ａ．支持基板表面上に機能層を設けるステップであり、前記機能層が、電子デバイスのアレイを備える、ステップと、
ｂ．前記機能層に１つ又は複数のアクセス開口をエッチングするステップと、
ｃ．前記機能層及び前記アクセス開口に対してポリマー材料を鋳込むステップであり、前記アクセス開口の前記鋳込まれたポリマーが、前記支持基板表面からの前記アレイの高度に忠実な引き上げを容易にするアンカを生成する、ステップと、
ｄ．前記ポリマー材料にエラストマースタンプを接触させるステップと、
ｅ．前記支持基板から離れる方向に前記エラストマースタンプを除去して、前記基板から前記ポリマー材料を除去し、それにより、前記支持基板から前記ポリマー材料に固定された前記アレイを除去するステップと
を含む、方法。
【請求項３５】
湾曲表面に平坦な電子デバイスをプリントするための方法であって、
ａ．実質的に平坦な基板表面にデバイスを設けるステップと、
ｂ．曲線ジオメトリを有するエラストマースタンプを用意するステップと、
ｃ．前記エラストマースタンプを変形させるステップであり、前記変形により、実質的にフラットなスタンプ表面が得られる、ステップと、
ｄ．前記基板表面上の前記デバイスに前記実質的にフラットなスタンプ表面を接触させるステップと、
ｅ．前記基板から離れる方向に前記エラストマースタンプを引き上げることにより前記基板表面から前記デバイスを除去し、それにより、前記基板表面から前記実質的にフラットなスタンプ表面に前記構成要素を転写するステップと、
ｆ．前記エラストマースタンプを弛緩させ、それにより、前記実質的にフラットなスタンプ表面を、湾曲ジオメトリを有する表面に変形させるステップと
を含む、方法。
【請求項３６】
前記基板表面上の前記デバイスが、第１の剛性デバイスアイランドに接続される１つの端部と、第２の剛性デバイスアイランドに接続される第２の端部とを有する、圧縮可能な相互接続部を備える、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記相互接続部が、前記エラストマースタンプ表面全体にわたって空間的に変化するジオメトリを有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
変形させる前記ステップが、
ａ．前記曲線スタンプに側方力を加え、それにより、前記スタンプを実質的にフラットにするサブステップ
を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
曲線ジオメトリを有する前記エラストマースタンプが、
ａ．湾曲表面を有する受容基板を用意するステップと、
ｂ．前記受容基板湾曲表面に対して前記エラストマースタンプを鋳込み、それにより、曲線ジオメトリを有する前記スタンプを得るステップと
により用意される、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
曲線状のエラストマースタンプに力を加えて、前記スタンプを実質的にフラットにするためのデバイスであって、
ａ．前記エラストマースタンプを固定可能に受容するためのホルダと、
ｂ．固定可能に受容されたエラストマースタンプに対する力を生成するために、前記ホルダに作動的に連結される力生成器であり、前記力が、前記曲線状のエラストマースタンプを実質的にフラットにすることが可能である、力生成器と
を備える、デバイス。
【請求項４１】
ａ．エラストマーである支持層と、
ｂ．前記支持層により支持される機能層と、
ｃ．１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層と
を備え、前記支持層、前記機能層及び前記１つ又は複数のニュートラル機械表面調節層の少なくとも１つ又は複数のいずれかの層が、空間的に不均一な特性を有し、これにより、前記機能層に対してコインシデントである又は近位に位置するニュートラル機械表面が生成される、伸張可能及び折畳み可能な電子デバイス。
【請求項４２】
前記不均一層特性が、１つ又は複数の機械的に剛性のアイランド領域間に散在された１つ又は複数の可撓可能な又は弾性のデバイス領域をもたらす、請求項４１に記載の電子デバイス。
【請求項４３】
前記機能層が、ナノリボンのアレイを備える、請求項４１に記載の電子デバイス。
【請求項４４】
前記ナノリボンは、バックリングされ、第１の剛性アイランド領域に接続される第１の端部と、第２の剛性アイランド領域に接続される第２の領域とを有する、請求項４３に記載の電子デバイス。

【図２Ａ】

【図２Ｂ】

【図４Ａ】

【図４Ｂ】

【図７Ｂ】

【図９Ｄ】

【図１１】

【図１２Ａ】

【図１２Ｃ】

【図１２Ｄ】

【図１５Ａ】

【図１５Ｂ】

【図１５Ｄ】

【図１６Ｃ】

【図１６Ｄ】

【図１６Ｅ】

【図１７Ａ】

【図１７Ｂ】

【図１７Ｃ】

【図１７Ｆ】

【図１９】

【図２０】

【図２２】

【図２６】

【図２９】

【図３４Ｃ】

【図３４Ｄ】

【図３５Ａ】

【図３５Ｂ】

【図４７】

【図４８】

【図４９】

【図５０】

【図５２】

【図５４】

【図５５】

【図６４Ｄ】

【図７１】

【図７２】

【図７５Ｃ】

【図７５Ｄ】

【図７５Ｅ】

【図８４】

【図８５】

【図１】

【図２Ｃ】

【図２Ｄ】

【図３Ａ】

【図３Ｂ】

【図５】

【図６】

【図７Ａ】

【図７Ｃ】

【図７Ｄ】

【図７Ｅ】

【図７Ｆ】

【図８Ａ】

【図８Ｂ】

【図９Ａ】

【図９Ｂ】

【図９Ｃ】

【図１０Ａ】

【図１０Ｂ】

【図１２Ｂ】

【図１３】

【図１４】

【図１５Ｃ】

【図１６Ａ】

【図１６Ｂ】

【図１７Ｄ】

【図１７Ｅ】

【図１８】

【図２１】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２７】

【図２８】

【図３０】

【図３１】

【図３２】

【図３３】

【図３４Ａ】

【図３４Ｂ】

【図３６】

【図３７】

【図３８】

【図３９】

【図４０】

【図４１】

【図４２】

【図４３】

【図４４】

【図４５】

【図４６】

【図５１】

【図５３】

【図５６】

【図５７】

【図５８】

【図５９】

【図６０】

【図６１】

【図６２】

【図６３】

【図６４】

【図６５】

【図６６】

【図６７】

【図６８】

【図６９】

【図７０】

【図７３】

【図７４】

【図７５】

【図７６】

【図７７】

【図７８】

【図７９】

【図８０】

【図８１】

【図８２】

【図８３】

【図８６】

【図８７】

【図８８】

【図８９】

【図９０】

【図９１】

【図９２】

【公表番号】特表２０１１−５１７３７０（Ｐ２０１１−５１７３７０Ａ）
【公表日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４９８８４（Ｐ２０１０−５４９８８４）
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３６１９２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１１６４１
【国際公開日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（５０６１７５８４０）ザ　ボード　オブ　トラスティーズ　オブ　ザ　ユニヴァーシティー　オブ　イリノイ (30)
【Ｆターム（参考）】