JP4077905B2 - 一体型電気光学パッケージおよび作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一体型電気光学パッケージ(integrated electro-optical package)に関し、さらに詳しくは、有機デバイスを内蔵する一体型電気光学パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、画像表示装置用の二次元有機ＬＥＤアレイは、ロウとカラムに配列された複数の有機ＬＥＤ（そのうち一つまたはそれ以上がピクセルを形成する）からなる。アレイにおける各有機ＬＥＤは、光透過第１電極と、第１電極上に被着された有機エレクトロルミネセンス媒体と、有機エレクトロルミネセンス媒体上の金属電極とによって一般に構成される。ＬＥＤの電極は、二次元Ｘ−Ｙアドレス指定パターンを形成するように接続される。実際には、Ｘ−Ｙアドレス指定パターンは、Ｘ方向およびＹ方向を互いに直交させて、光透過電極をＸ方向にパターニングし、金属電極をＹ方向に（あるいは望ましければその反対に）パターニングすることによって達成される。電極のパターニングは、シャドウ・マスクまたはエッチング方法のいずれかによって一般に行われる。シャドウ・マスクの技術的な制限のため、０．１ｍｍ以下のピクセル・ピッチを有する高密度情報ディスプレイでは、エッチング・プロセスが一般に利用される。
【０００３】
上記のように形成されたエレクトロルミネセンス有機デバイス、特に有機発光デバイス（ＬＥＤ）などは、発光デバイスを外部回路に接続する公認の方法として、エッジ相互接続(edge interconnection)を一般に利用する。この種の相互接続は、基板の外部エッジの周辺に位置する電極ラインから標準的なプリント回路板まで延在する可撓性ケーブルを一般に利用する。このエッジ接続のため、ディスプレイ・モジュールの面積(foot print)はかなり大きく、せいぜい、デュアル・スキャン駆動方式しか利用できない。パッシブ・ドライバでより高いコントラスト比を達成するためには、マルチスキャン駆動方式が必要になる。
【０００４】
さらに、一般に、エレクトロルミネセンス有機デバイスは、効率的な電子注入電極および低動作電圧を確保するため、カソードにおいて低仕事関数の金属の層を利用する。しかし、低仕事関数の金属は酸素および水分に対して反応し、影響を受けやすく、金属の酸化はデバイスの寿命を制限する。長期的な安定性および寿命を達成するためには、気密シールまたは準気密シールが通常必要になる。いくつかの種類の気密シールが利用されており、そのうちもっとも一般的なものは金属などの非有機材料である。
【０００５】
エレクトロルミネセンス有機デバイスの作製およびパッシベーションにおいて生じる問題は、エレクトロルミネセンス有機デバイスの有機層が非常に高い温度（すなわち、一般に約３００℃以上）に耐えられないという事実に起因する。多くの場合、特に高温が比較的長い間維持される場合に、有機層の臨界温度に近づくだけでも、用いられる材料を劣化させ、生成されるデバイスの信頼性および／または寿命を低下させうる。
【０００６】
いくつかの種類の気密シールおよび準気密シールが現在利用されているが、そのうち最も一般的なものが金属缶(metal can) である。しかし、金属缶は作製するのが極めて高価で、組み立てるのに多大な労力を要する。さらに、金属缶は大きく重量があり、そのためデバイス自体の厚さおよび寸法を大きくすることでエレクトロルミネセンス有機デバイスの用途を著しく制限する。
【０００７】
エレクトロルミネセンス有機デバイスを気密封止するより最近の手段として、誘電体または金属などの非有機材料でデバイスをオーバコーティングして、気密シールを達成する手段がある。しかし、エレクトロルミネセンス有機デバイスは、誘電体および金属の被着中に通常必要とされる高温に極めて弱い。従って、低温条件を満たすためには、一般にセラミックまたは金属材料をＰＥＣＶＤ法によって被着しなければならない。この封止方法の主な問題点は、ＰＥＣＶＤ被着中に、エレクトロルミネセンス有機デバイスへの放射ダメージの可能性が高いことである。
【０００８】
現在、比較的安価で、便利な一体型電気光学パッケージまたは発光デバイス・ディスプレイ・モジュールおよびエレクトロルミネセンス有機デバイスを外部ドライバおよび制御回路と直接相互接続して、マルチスキャン駆動方式を可能にし、それによりデバイスの寸法および厚さを低減し、エレクトロルミネセンス有機デバイスの気密封止を行うことができる作製方法が必要とされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、これらの問題を克服する新規な一体型電気光学パッケージまたは光り発光デバイス・ディスプレイ・モジュールおよびその作製方法を提供することは極めて有利である。
【００１０】
本発明の目的は、有機デバイスを利用する従来のパッケージまたはディスプレイ・モジュールに比べて、寸法が小さくて薄い、新規な改善された一体型電気光学パッケージおよび作製方法を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、電気接続によって寸法が制限されない、有機ＬＥＤを有する一体型電気光学パッケージを提供することである。
【００１２】
本発明の目的は、有機発光デバイスと外部ドライブ回路との直接相互接続を含む、新規な改善された一体型電気光学パッケージおよび作製方法を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、環境条件から気密封止された有機ＬＥＤのアレイを収容する一体型電気光学パッケージを提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、有機デバイスとプリント回路板の直接相互接続が有機材料を封止すべく機能する、新規な改善された一体型電気光学パッケージおよび作製方法を提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、作製中にＬＥＤを破損しない、有機ＬＥＤを内蔵する一体型電気光学パッケージを作製する方法を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の目的は、製造するのが比較的便利で安価な有機デバイスを利用して、一体型電気光学パッケージを作製する新規な改善された方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題等は、複数のメッキ貫通孔(plated through-hole vias)が形成されたプリント回路板を利用して、外部ドライバ回路に直接相互接続された複数の有機発光デバイス（ＬＥＤ）を含む一体型電気光学パッケージまたは発光デバイス・ディスプレイ・モジュールおよびこの一体型電気光学パッケージを作製する方法において少なくとも部分的に解決され、上記の目的等は実現される。
【００１８】
本発明の有機ＬＥＤは、複数の第１電極を画定するように、支持基板の一面に配置された複数の並列で、横方向に離間され、光学的に透明な、導電性ストリップを含む支持基板上に作製される。エレクトロルミネセンス媒体は、複数の電極の関連した第１電極と共に、発光ダイオードを画定するように、複数の第１電極のそれぞれの上に配置される。金属層は、複数の透明な導電ストリップに直交する複数の並列で、横方向に離間された金属ストリップを画定するように、エレクトロルミネセンス媒体上に配置される。横方向に離間された金属ストリップは、各発光ダイオードの第２電極を画定する。複数の第１電極を形成する複数の導電性ストリップの各導電性ストリップと、複数の第２電極を形成する複数の金属ストリップの各金属ストリップは、導電性エポキシを利用して電気的にインタフェースされた多層プリント回路板において形成されたメッキ貫通孔および導電性リードと電気接触した端部を有する。気密シールは、エポキシ接着剤などの封止材料を利用して有機発光デバイスを気密封止するように、プリント回路板に形成された封止リングを有機デバイスの基板の表面上で封止領域と封止接触して配置することによって形成される。
【００１９】
【実施例】
本発明の新規な特徴は、特許請求の範囲に記載される。ただし、本発明自体および他の特徴および利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されよう。
【００２０】
同様な参照番号は図面を通じて同様な部品を表す図面を参照して、図１は本発明による有機発光デバイス１０の部分的なアレイ１１の簡略断面図である。図２は、発光デバイスのアレイ１１が形成され、それにより本発明の一体型電気光学パッケージの発光デバイス１０を形成する、支持基板の斜視図を示す。
【００２１】
図１を特に参照して、基板１２の一部のみが見えるように一部を切り欠いた、図２の線１−１からみた有機発光デバイス１０の基板１２を示す。この特定の実施例では、基板１２は、ガラス，水晶，透明な半導体材料など、光学的に透明な材料である。有機発光デバイス（ＬＥＤ）のピクセルのアレイ１１は、一般にエレクトロルミネセンス有機ＬＥＤを作製するさまざまな方法のうちの任意の方法で基板１２上に直接アレイ１１を作製することによって、基板１２上に配置される。特定の例として、アレイ１１は酸化インジウム錫（ＩＴＯ：indium-tin-oxide) などの導電材料の透明な層を含み、有機エレクトロルミネセンス媒体などの活性有機媒体はその上に配置され、金属層からなるカソードは低仕事関数の金属の薄層を含み、それにより複数のパターニングされた電極（以下で説明する）を画定する。
【００２２】
具体的には、複数の並列で、横方向に離間され、光学的に透明な導電性ストリップ１４が基板１２の表面に形成される。一般に、ストリップ１４は、材料の層を被着し、この層をエッチングして、ストリップ１４を形成するか、あるいはマスクを施して、当技術分野で周知な金属リフトオフ法を実施することによって形成される。特定の実施例では、基板１２はガラスまたはポリマ材料からなり、この上に被着された光透過性の導電材料の層を有し、この導電材料の層は、導電性ポリアニリン（ＰＡＮＩ）または酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などさまざまな有機または非有機導体から選択される。次に、この層は従来のリソグラフィ法によってパターニングされ、カラム単位にアドレス指定でき、かつ最終的なアレイ１１においてアノード電極として機能する複数の並列な導電性ストリップ１４を形成する。
【００２３】
導電性ストリップ１４の上に、有機材料の連続層、より具体的には、一般に正孔輸送材料(hole transporting material)の層と、活性エミッタ材料の層と、電子輸送材料の層とからなる有機エレクトロルミネセンス媒体１５の層が被着される。もちろん、ある用途では、正孔輸送材料の層および電子輸送材料の層のいずれか一方または両方を省くことができ、ほとんどの場合、その結果、若干動作が悪くなることが当業者に理解される。
【００２４】
エレクトロルミネセンス媒体１５の層の上に、アルミニウム，銀，銅または金などの安定金属の厚い層で蓋締めされた低仕事関数の金属または合金の層が被着される。この安定金属の層は、低仕事関数の金属の層と良好な電気接触を形成するように選択され、それによりＬＥＤアレイ１１のカソード電極、より具体的には、複数の金属化ストリップ１６を形成する。電極または金属化ストリップ１６のカソードのパターニングは、当業者に周知のシャドウ・マスク法またはシャドウ・ウォール(shadow wall) 法のいずれかによって達成される。一般に、例えば、リチウム，マグネシウム，インジウム，カルシウムなど、約４．０ｅＶ以下の仕事関数を有する金属はカソード材料として利用できる。
【００２５】
本発明の二次元アレイ１１における有機エレクトロルミネセンス媒体１５の層において用いられる材料は、従来技術において開示される有機ＥＬデバイスの任意の材料を含むことができる。上述のように、有機エレクトロルミネセンス媒体１５の層は、一般に正孔輸送材料の層，活性エミッタ材料の層および電子輸送材料の層からなる。ポリマ，有機分子および有機金属化合物は、正孔輸送材料，活性エミッタおよび電子輸送材料として利用できる。活性エミッタ層では、デバイス効率の向上のため、および異なる発色を達成するために用いられる蛍光ドーパントも取り入れることができる。
【００２６】
有機エレクトロルミネセンス媒体１５の層は、真空蒸着によって被着できる。また、有機エレクトロルミネセンス媒体１５の層は、ポリマ材料を利用する場合、適切な溶液からの注入・充填(injection-fill)，スピン・コーティング，ロール・コーティング，ディップ・コーティングまたはドクタ・ブレーディング(doctor-blading)などの他の方法によっても被着できる。小さな有機分子材料とポリマの両方からなるヘテロ構造アレイを作る場合、上記の方法の組み合わせが必要なこともある。
【００２７】
この簡略実施例において、各ＬＥＤはピクセルを形成し、周知な方法で特定のＬＥＤをロウ(row) とカラム(column)でアドレス指定することにより、特定のＬＥＤは付勢され、基板１２を介して下方向に透過される画像を生成する。
【００２８】
ＬＥＤアレイ１１および基板１２は図面において大きく拡大されていることが当業者に理解される。基板１２の実際の寸法は、各辺が数ミリメートル（２ｍｍ〜１０ｍｍ）で、各ＬＥＤは一辺（あるいはＬＥＤが円形の場合、直径）が５〜５０ミクロン程度である。基板１２は極めて小さいため、導電性ストリップ１４および金属化ストリップ１６は極めて小さい断面を有し、そのためその電流伝達能力または電流密度は著しく制限される。
【００２９】
一つの典型的な動作では、ピクセルのロウを順次オンして、ビデオ・データをカラムに供給することによって画像は形成される。この方式では、一度に一つのロウがアドレス指定、すなわち「ターンＯＮ」される。従って、各ロウに対する導電性ストリップ１４は、一つのＬＥＤ（ＯＮとなるロウの一つのＬＥＤ）についてのみ十分な電流を伝達する必要がある。しかし、ＯＮロウにおけるすべてのＬＥＤは同時にＯＮされる可能性がある。従って、ロウにある多くのＬＥＤ（例えば、１００〜１５００個のＬＥＤ）について電流を伝達するために潜在的に必要なＯＮロウの金属化ストリップ１６は、カラム金属トレースよりも何倍もの多くの電流を伝達しなければならない。
【００３０】
一般に、導電性ストリップ１４を形成する材料は、例えば、金属化ストリップ１６よりも導電性が低い。これは、材料が導電性だけでなく、光学的に透過または実質的に透明でなければならない（アレイ１１において生成される光の少なくとも８０％を伝導しなければならない）ためである。この伝導の差を相殺するため、導電性ストリップ１４はカラム導体として用いられ、金属化ストリップ１６はロウ導体として用いられる。
【００３１】
ここで図３を参照して、一体型電気光学パッケージ３０の部品の相対的な位置を示す分解斜視図を示す。完成した一体型電気光学パッケージ３０に組み立てられた図３の部品の、一部を切り欠いた拡大図を図４に示す。一般に、一体型電気光学パッケージ３０は、２つの主要部品、すなわち、有機発光デバイス１０と、ドライバ電子部品が形成された多層プリント回路板（ＰＣＢ）２０とによって構成される。多層プリント回路板２０は、当業者に周知の方法によって作製され、一般に標準的なＦＲ４基板のサンドイッチ層と回路中継層(circuit routing layers)とによって構成される。複数のドライバおよび制御回路２２は一般に半導体チップとして形成され、ＰＣＢ２０の上主面２１上の電気コンタクトにワイヤ・ボンディングまたはバンプ・ボンディングされる。一般に、ドライバ電極を構成するドライバおよび制御回路２２は、ＰＣＢ２０の形成後の任意の便宜的なときにＰＣＢ２０に装着できる。一体型電気光学パッケージ３０の組み立て中に、発光デバイス１０の導電性ストリップ１４および金属化ストリップ１６は、電気リードまたはトレース２５と、ＰＣＢ２０に形成されたメッキ貫通孔２４と、導電性エポキシ２６とを利用して、複数の垂直相互接続２３を介して複数のロウおよびカラム・ドライバおよび制御回路２２に接続される。発光デバイス１０と、ＰＣＢ２０と、ドライバおよび制御回路２２との間の良好な電気インタフェースは、導電性バンプ（図４に図示）として、もしくはｚ軸導電性エポキシなどの導電性材料の層として形成できる導電性エポキシ２６を利用して達成される。これらの垂直相互接続２３は、電気接続のための余分な活性領域を必要とせずに、マルチスキャン駆動方式を可能にし、そのためより高いコントラスト比を可能にする。さらに、複数のＩ／Ｏピン３１など、外部電極への電気インタフェースも設けられる。
【００３２】
上述のように、有機ＬＥＤのアレイ１１、特に低仕事関数の金属の層は、周囲環境における酸素および水素の影響を受けやすく、そのため信頼性および妥当な寿命を提供するために気密封止しなければならない。従って、誘電材料の封止リング２８は、ＰＣＢ２０の下面に形成される。組み立て中に、封止材料２９を利用してＰＣＢ２０と発光デバイス１０との間に気密シールが形成され、発光デバイス１０の周辺に形成された封止領域に封止リング２８を取り付ける。封止材料２９として封止エポキシなどが用いられる。従って、ＰＣＢ２０は、有機発光デバイスのアレイ１１を封止する働きをし、金属缶などのさらなる封止部材は必要ない。このようにＰＣＢ２０を封止部材として利用する結果、従来の方法およびデバイスに比べて製造するのが簡単な小型な有機一体型電気光学パッケージ３０が得られる。
【００３３】
以上、気密封止され、光源として有機タイプのＬＥＤを内蔵する改善された一体型電気光学パッケージまたは発光デバイス・ディスプレイ・モジュールが開示された。有機ＬＥＤを利用して、より高いコントラスト比を生成するためマルチスキャン駆動方式が可能な改善された相互接続およびパッケージ構造が開示された。この改善されたパッケージ構造および作製方法は、封止部材としても機能するプリント回路板によって垂直相互接続が達成されるという点で、パッケージの寸法に対する制限を大幅に軽減する。ＬＥＤのアレイは、周囲の水分および環境から気密封止され、有機ＬＥＤに対するダメージはほとんどあるいはまったくなく、そのため信頼性を大幅に改善し、しかも小型である。
【００３４】
本発明の特定の実施例について図説してきたが、更なる修正および改善は当業者に想起される。従って、本発明は図示の特定の形式に制限されず、特許請求の範囲は本発明の精神および範囲から逸脱しない一切の修正を網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による構造を示す有機発光デバイスの簡略断面図である。
【図２】プリント回路板との相互接続および封止前の、本発明による有機発光デバイスの斜視図である。
【図３】本発明による一体型電気光学パッケージの分解斜視図である。
【図４】本発明による有機一体型電気光学パッケージの実施例の断面図である。
【符号の説明】
１０ 有機発光デバイス
１１ アレイ
１２ 支持基板
１４ 導電性ストリップ
１５ エレクトロルミネセンス媒体
１６ 金属化ストリップ
２０ 多層プリント回路板（ＰＣＢ）
２１ 上主面
２２ ドライバおよび制御回路
２３ 垂直相互接続
２４ メッキ貫通孔
２５ 電気リードまたはトレース
２６ 導電性エポキシ
２８ 封止リング
２９ 封止材料
３０ 一体型電気光学パッケージ
３１ Ｉ／Ｏピン
【産業上の利用分野】
本発明は、一体型電気光学パッケージ(integrated electro-optical package)に関し、さらに詳しくは、有機デバイスを内蔵する一体型電気光学パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、画像表示装置用の二次元有機ＬＥＤアレイは、ロウとカラムに配列された複数の有機ＬＥＤ（そのうち一つまたはそれ以上がピクセルを形成する）からなる。アレイにおける各有機ＬＥＤは、光透過第１電極と、第１電極上に被着された有機エレクトロルミネセンス媒体と、有機エレクトロルミネセンス媒体上の金属電極とによって一般に構成される。ＬＥＤの電極は、二次元Ｘ−Ｙアドレス指定パターンを形成するように接続される。実際には、Ｘ−Ｙアドレス指定パターンは、Ｘ方向およびＹ方向を互いに直交させて、光透過電極をＸ方向にパターニングし、金属電極をＹ方向に（あるいは望ましければその反対に）パターニングすることによって達成される。電極のパターニングは、シャドウ・マスクまたはエッチング方法のいずれかによって一般に行われる。シャドウ・マスクの技術的な制限のため、０．１ｍｍ以下のピクセル・ピッチを有する高密度情報ディスプレイでは、エッチング・プロセスが一般に利用される。
【０００３】
上記のように形成されたエレクトロルミネセンス有機デバイス、特に有機発光デバイス（ＬＥＤ）などは、発光デバイスを外部回路に接続する公認の方法として、エッジ相互接続(edge interconnection)を一般に利用する。この種の相互接続は、基板の外部エッジの周辺に位置する電極ラインから標準的なプリント回路板まで延在する可撓性ケーブルを一般に利用する。このエッジ接続のため、ディスプレイ・モジュールの面積(foot print)はかなり大きく、せいぜい、デュアル・スキャン駆動方式しか利用できない。パッシブ・ドライバでより高いコントラスト比を達成するためには、マルチスキャン駆動方式が必要になる。
【０００４】
さらに、一般に、エレクトロルミネセンス有機デバイスは、効率的な電子注入電極および低動作電圧を確保するため、カソードにおいて低仕事関数の金属の層を利用する。しかし、低仕事関数の金属は酸素および水分に対して反応し、影響を受けやすく、金属の酸化はデバイスの寿命を制限する。長期的な安定性および寿命を達成するためには、気密シールまたは準気密シールが通常必要になる。いくつかの種類の気密シールが利用されており、そのうちもっとも一般的なものは金属などの非有機材料である。
【０００５】
エレクトロルミネセンス有機デバイスの作製およびパッシベーションにおいて生じる問題は、エレクトロルミネセンス有機デバイスの有機層が非常に高い温度（すなわち、一般に約３００℃以上）に耐えられないという事実に起因する。多くの場合、特に高温が比較的長い間維持される場合に、有機層の臨界温度に近づくだけでも、用いられる材料を劣化させ、生成されるデバイスの信頼性および／または寿命を低下させうる。
【０００６】
いくつかの種類の気密シールおよび準気密シールが現在利用されているが、そのうち最も一般的なものが金属缶(metal can) である。しかし、金属缶は作製するのが極めて高価で、組み立てるのに多大な労力を要する。さらに、金属缶は大きく重量があり、そのためデバイス自体の厚さおよび寸法を大きくすることでエレクトロルミネセンス有機デバイスの用途を著しく制限する。
【０００７】
エレクトロルミネセンス有機デバイスを気密封止するより最近の手段として、誘電体または金属などの非有機材料でデバイスをオーバコーティングして、気密シールを達成する手段がある。しかし、エレクトロルミネセンス有機デバイスは、誘電体および金属の被着中に通常必要とされる高温に極めて弱い。従って、低温条件を満たすためには、一般にセラミックまたは金属材料をＰＥＣＶＤ法によって被着しなければならない。この封止方法の主な問題点は、ＰＥＣＶＤ被着中に、エレクトロルミネセンス有機デバイスへの放射ダメージの可能性が高いことである。
【０００８】
現在、比較的安価で、便利な一体型電気光学パッケージまたは発光デバイス・ディスプレイ・モジュールおよびエレクトロルミネセンス有機デバイスを外部ドライバおよび制御回路と直接相互接続して、マルチスキャン駆動方式を可能にし、それによりデバイスの寸法および厚さを低減し、エレクトロルミネセンス有機デバイスの気密封止を行うことができる作製方法が必要とされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、これらの問題を克服する新規な一体型電気光学パッケージまたは光り発光デバイス・ディスプレイ・モジュールおよびその作製方法を提供することは極めて有利である。
【００１０】
本発明の目的は、有機デバイスを利用する従来のパッケージまたはディスプレイ・モジュールに比べて、寸法が小さくて薄い、新規な改善された一体型電気光学パッケージおよび作製方法を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、電気接続によって寸法が制限されない、有機ＬＥＤを有する一体型電気光学パッケージを提供することである。
【００１２】
本発明の目的は、有機発光デバイスと外部ドライブ回路との直接相互接続を含む、新規な改善された一体型電気光学パッケージおよび作製方法を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、環境条件から気密封止された有機ＬＥＤのアレイを収容する一体型電気光学パッケージを提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、有機デバイスとプリント回路板の直接相互接続が有機材料を封止すべく機能する、新規な改善された一体型電気光学パッケージおよび作製方法を提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、作製中にＬＥＤを破損しない、有機ＬＥＤを内蔵する一体型電気光学パッケージを作製する方法を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の目的は、製造するのが比較的便利で安価な有機デバイスを利用して、一体型電気光学パッケージを作製する新規な改善された方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題等は、複数のメッキ貫通孔(plated through-hole vias)が形成されたプリント回路板を利用して、外部ドライバ回路に直接相互接続された複数の有機発光デバイス（ＬＥＤ）を含む一体型電気光学パッケージまたは発光デバイス・ディスプレイ・モジュールおよびこの一体型電気光学パッケージを作製する方法において少なくとも部分的に解決され、上記の目的等は実現される。
【００１８】
本発明の有機ＬＥＤは、複数の第１電極を画定するように、支持基板の一面に配置された複数の並列で、横方向に離間され、光学的に透明な、導電性ストリップを含む支持基板上に作製される。エレクトロルミネセンス媒体は、複数の電極の関連した第１電極と共に、発光ダイオードを画定するように、複数の第１電極のそれぞれの上に配置される。金属層は、複数の透明な導電ストリップに直交する複数の並列で、横方向に離間された金属ストリップを画定するように、エレクトロルミネセンス媒体上に配置される。横方向に離間された金属ストリップは、各発光ダイオードの第２電極を画定する。複数の第１電極を形成する複数の導電性ストリップの各導電性ストリップと、複数の第２電極を形成する複数の金属ストリップの各金属ストリップは、導電性エポキシを利用して電気的にインタフェースされた多層プリント回路板において形成されたメッキ貫通孔および導電性リードと電気接触した端部を有する。気密シールは、エポキシ接着剤などの封止材料を利用して有機発光デバイスを気密封止するように、プリント回路板に形成された封止リングを有機デバイスの基板の表面上で封止領域と封止接触して配置することによって形成される。
【００１９】
【実施例】
本発明の新規な特徴は、特許請求の範囲に記載される。ただし、本発明自体および他の特徴および利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されよう。
【００２０】
同様な参照番号は図面を通じて同様な部品を表す図面を参照して、図１は本発明による有機発光デバイス１０の部分的なアレイ１１の簡略断面図である。図２は、発光デバイスのアレイ１１が形成され、それにより本発明の一体型電気光学パッケージの発光デバイス１０を形成する、支持基板の斜視図を示す。
【００２１】
図１を特に参照して、基板１２の一部のみが見えるように一部を切り欠いた、図２の線１−１からみた有機発光デバイス１０の基板１２を示す。この特定の実施例では、基板１２は、ガラス，水晶，透明な半導体材料など、光学的に透明な材料である。有機発光デバイス（ＬＥＤ）のピクセルのアレイ１１は、一般にエレクトロルミネセンス有機ＬＥＤを作製するさまざまな方法のうちの任意の方法で基板１２上に直接アレイ１１を作製することによって、基板１２上に配置される。特定の例として、アレイ１１は酸化インジウム錫（ＩＴＯ：indium-tin-oxide) などの導電材料の透明な層を含み、有機エレクトロルミネセンス媒体などの活性有機媒体はその上に配置され、金属層からなるカソードは低仕事関数の金属の薄層を含み、それにより複数のパターニングされた電極（以下で説明する）を画定する。
【００２２】
具体的には、複数の並列で、横方向に離間され、光学的に透明な導電性ストリップ１４が基板１２の表面に形成される。一般に、ストリップ１４は、材料の層を被着し、この層をエッチングして、ストリップ１４を形成するか、あるいはマスクを施して、当技術分野で周知な金属リフトオフ法を実施することによって形成される。特定の実施例では、基板１２はガラスまたはポリマ材料からなり、この上に被着された光透過性の導電材料の層を有し、この導電材料の層は、導電性ポリアニリン（ＰＡＮＩ）または酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などさまざまな有機または非有機導体から選択される。次に、この層は従来のリソグラフィ法によってパターニングされ、カラム単位にアドレス指定でき、かつ最終的なアレイ１１においてアノード電極として機能する複数の並列な導電性ストリップ１４を形成する。
【００２３】
導電性ストリップ１４の上に、有機材料の連続層、より具体的には、一般に正孔輸送材料(hole transporting material)の層と、活性エミッタ材料の層と、電子輸送材料の層とからなる有機エレクトロルミネセンス媒体１５の層が被着される。もちろん、ある用途では、正孔輸送材料の層および電子輸送材料の層のいずれか一方または両方を省くことができ、ほとんどの場合、その結果、若干動作が悪くなることが当業者に理解される。
【００２４】
エレクトロルミネセンス媒体１５の層の上に、アルミニウム，銀，銅または金などの安定金属の厚い層で蓋締めされた低仕事関数の金属または合金の層が被着される。この安定金属の層は、低仕事関数の金属の層と良好な電気接触を形成するように選択され、それによりＬＥＤアレイ１１のカソード電極、より具体的には、複数の金属化ストリップ１６を形成する。電極または金属化ストリップ１６のカソードのパターニングは、当業者に周知のシャドウ・マスク法またはシャドウ・ウォール(shadow wall) 法のいずれかによって達成される。一般に、例えば、リチウム，マグネシウム，インジウム，カルシウムなど、約４．０ｅＶ以下の仕事関数を有する金属はカソード材料として利用できる。
【００２５】
本発明の二次元アレイ１１における有機エレクトロルミネセンス媒体１５の層において用いられる材料は、従来技術において開示される有機ＥＬデバイスの任意の材料を含むことができる。上述のように、有機エレクトロルミネセンス媒体１５の層は、一般に正孔輸送材料の層，活性エミッタ材料の層および電子輸送材料の層からなる。ポリマ，有機分子および有機金属化合物は、正孔輸送材料，活性エミッタおよび電子輸送材料として利用できる。活性エミッタ層では、デバイス効率の向上のため、および異なる発色を達成するために用いられる蛍光ドーパントも取り入れることができる。
【００２６】
有機エレクトロルミネセンス媒体１５の層は、真空蒸着によって被着できる。また、有機エレクトロルミネセンス媒体１５の層は、ポリマ材料を利用する場合、適切な溶液からの注入・充填(injection-fill)，スピン・コーティング，ロール・コーティング，ディップ・コーティングまたはドクタ・ブレーディング(doctor-blading)などの他の方法によっても被着できる。小さな有機分子材料とポリマの両方からなるヘテロ構造アレイを作る場合、上記の方法の組み合わせが必要なこともある。
【００２７】
この簡略実施例において、各ＬＥＤはピクセルを形成し、周知な方法で特定のＬＥＤをロウ(row) とカラム(column)でアドレス指定することにより、特定のＬＥＤは付勢され、基板１２を介して下方向に透過される画像を生成する。
【００２８】
ＬＥＤアレイ１１および基板１２は図面において大きく拡大されていることが当業者に理解される。基板１２の実際の寸法は、各辺が数ミリメートル（２ｍｍ〜１０ｍｍ）で、各ＬＥＤは一辺（あるいはＬＥＤが円形の場合、直径）が５〜５０ミクロン程度である。基板１２は極めて小さいため、導電性ストリップ１４および金属化ストリップ１６は極めて小さい断面を有し、そのためその電流伝達能力または電流密度は著しく制限される。
【００２９】
一つの典型的な動作では、ピクセルのロウを順次オンして、ビデオ・データをカラムに供給することによって画像は形成される。この方式では、一度に一つのロウがアドレス指定、すなわち「ターンＯＮ」される。従って、各ロウに対する導電性ストリップ１４は、一つのＬＥＤ（ＯＮとなるロウの一つのＬＥＤ）についてのみ十分な電流を伝達する必要がある。しかし、ＯＮロウにおけるすべてのＬＥＤは同時にＯＮされる可能性がある。従って、ロウにある多くのＬＥＤ（例えば、１００〜１５００個のＬＥＤ）について電流を伝達するために潜在的に必要なＯＮロウの金属化ストリップ１６は、カラム金属トレースよりも何倍もの多くの電流を伝達しなければならない。
【００３０】
一般に、導電性ストリップ１４を形成する材料は、例えば、金属化ストリップ１６よりも導電性が低い。これは、材料が導電性だけでなく、光学的に透過または実質的に透明でなければならない（アレイ１１において生成される光の少なくとも８０％を伝導しなければならない）ためである。この伝導の差を相殺するため、導電性ストリップ１４はカラム導体として用いられ、金属化ストリップ１６はロウ導体として用いられる。
【００３１】
ここで図３を参照して、一体型電気光学パッケージ３０の部品の相対的な位置を示す分解斜視図を示す。完成した一体型電気光学パッケージ３０に組み立てられた図３の部品の、一部を切り欠いた拡大図を図４に示す。一般に、一体型電気光学パッケージ３０は、２つの主要部品、すなわち、有機発光デバイス１０と、ドライバ電子部品が形成された多層プリント回路板（ＰＣＢ）２０とによって構成される。多層プリント回路板２０は、当業者に周知の方法によって作製され、一般に標準的なＦＲ４基板のサンドイッチ層と回路中継層(circuit routing layers)とによって構成される。複数のドライバおよび制御回路２２は一般に半導体チップとして形成され、ＰＣＢ２０の上主面２１上の電気コンタクトにワイヤ・ボンディングまたはバンプ・ボンディングされる。一般に、ドライバ電極を構成するドライバおよび制御回路２２は、ＰＣＢ２０の形成後の任意の便宜的なときにＰＣＢ２０に装着できる。一体型電気光学パッケージ３０の組み立て中に、発光デバイス１０の導電性ストリップ１４および金属化ストリップ１６は、電気リードまたはトレース２５と、ＰＣＢ２０に形成されたメッキ貫通孔２４と、導電性エポキシ２６とを利用して、複数の垂直相互接続２３を介して複数のロウおよびカラム・ドライバおよび制御回路２２に接続される。発光デバイス１０と、ＰＣＢ２０と、ドライバおよび制御回路２２との間の良好な電気インタフェースは、導電性バンプ（図４に図示）として、もしくはｚ軸導電性エポキシなどの導電性材料の層として形成できる導電性エポキシ２６を利用して達成される。これらの垂直相互接続２３は、電気接続のための余分な活性領域を必要とせずに、マルチスキャン駆動方式を可能にし、そのためより高いコントラスト比を可能にする。さらに、複数のＩ／Ｏピン３１など、外部電極への電気インタフェースも設けられる。
【００３２】
上述のように、有機ＬＥＤのアレイ１１、特に低仕事関数の金属の層は、周囲環境における酸素および水素の影響を受けやすく、そのため信頼性および妥当な寿命を提供するために気密封止しなければならない。従って、誘電材料の封止リング２８は、ＰＣＢ２０の下面に形成される。組み立て中に、封止材料２９を利用してＰＣＢ２０と発光デバイス１０との間に気密シールが形成され、発光デバイス１０の周辺に形成された封止領域に封止リング２８を取り付ける。封止材料２９として封止エポキシなどが用いられる。従って、ＰＣＢ２０は、有機発光デバイスのアレイ１１を封止する働きをし、金属缶などのさらなる封止部材は必要ない。このようにＰＣＢ２０を封止部材として利用する結果、従来の方法およびデバイスに比べて製造するのが簡単な小型な有機一体型電気光学パッケージ３０が得られる。
【００３３】
以上、気密封止され、光源として有機タイプのＬＥＤを内蔵する改善された一体型電気光学パッケージまたは発光デバイス・ディスプレイ・モジュールが開示された。有機ＬＥＤを利用して、より高いコントラスト比を生成するためマルチスキャン駆動方式が可能な改善された相互接続およびパッケージ構造が開示された。この改善されたパッケージ構造および作製方法は、封止部材としても機能するプリント回路板によって垂直相互接続が達成されるという点で、パッケージの寸法に対する制限を大幅に軽減する。ＬＥＤのアレイは、周囲の水分および環境から気密封止され、有機ＬＥＤに対するダメージはほとんどあるいはまったくなく、そのため信頼性を大幅に改善し、しかも小型である。
【００３４】
本発明の特定の実施例について図説してきたが、更なる修正および改善は当業者に想起される。従って、本発明は図示の特定の形式に制限されず、特許請求の範囲は本発明の精神および範囲から逸脱しない一切の修正を網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による構造を示す有機発光デバイスの簡略断面図である。
【図２】プリント回路板との相互接続および封止前の、本発明による有機発光デバイスの斜視図である。
【図３】本発明による一体型電気光学パッケージの分解斜視図である。
【図４】本発明による有機一体型電気光学パッケージの実施例の断面図である。
【符号の説明】
１０ 有機発光デバイス
１１ アレイ
１２ 支持基板
１４ 導電性ストリップ
１５ エレクトロルミネセンス媒体
１６ 金属化ストリップ
２０ 多層プリント回路板（ＰＣＢ）
２１ 上主面
２２ ドライバおよび制御回路
２３ 垂直相互接続
２４ メッキ貫通孔
２５ 電気リードまたはトレース
２６ 導電性エポキシ
２８ 封止リング
２９ 封止材料
３０ 一体型電気光学パッケージ
３１ Ｉ／Ｏピン
Claims (4)
- 一体型電気光学パッケージであって：
複数のピクセルを画定する支持基板（１２）；
その第１の側面に配置された少なくとも一つのドライバおよび制御回路（２２）を収容し、かつその第２の側面で相互接続するための複数のメッキ貫通孔（２４）が形成されたプリント回路板（２０）；
前記複数のメッキ貫通孔（２４）を前記複数のピクセルに直接相互接続するように配置され、それにより前記支持基板（１２）上に形成された前記複数のピクセルを前記少なくとも一つのドライバおよび制御回路（２２）と電気的にインタフェースする導電性エポキシ（２６）；および
前記支持基板（１２）を前記プリント回路板（２０）に対して、その周辺で気密に封止するように、前記第２の側面に配置された封止材料（２９）；によって構成され、
前記プリント回路板（２０）は、前記複数のピクセルに対して、封止部材として機能する、ことを特徴とする一体型電気光学パッケージ。 - 一体型電気光学パッケージであって：
支持基板（１２）；
前記支持基板（１２）上でパターニングされた導電材料の第１層（１４）；
前記導電材料の第１層（１４）の上にある有機材料の連続層（１５）；
前記導電材料の第１層（１４）に対して直交にパターニングされ、かつ前記有機材料の連続層（１５）の上にあり、有機発光デバイス（１０）の複数のピクセルを画定する、導電材料の第２層（１６）；
前記導電材料の第２層（１６）の上になるように配置され、かつその第１の側面に配置された少なくとも一つのドライバおよび制御回路（２２）を収容し、かつその第２の側面で相互接続するための複数のメッキ貫通孔（２４）が形成されたプリント回路板（２０）；
前記導電材料の第１層（１４）および前記導電材料の第２層（１６）によって画定された前記複数のピクセルを、前記少なくとも一つのドライバおよび制御回路（２２）と電気的に相互接続するために、前記第２の側面に配置され、前記メッキ貫通孔に整合する導電性エポキシ（２６）；および
前記有機発光デバイス（１０）を前記プリント回路板（２０）に対して気密に封止するために、前記第２の側面に配置された封止材料（２９）；によって構成され、
前記プリント回路板（２０）は、前記複数のピクセルに対して、封止部材として機能する、ことを特徴とする一体型電気光学パッケージ。 - 一体型電気光学パッケージを作製する方法であって：
複数のピクセルを画定する支持基板（１２）上に有機デバイス（１０）を設ける段階；
その第１の側面に配置された少なくとも一つのドライバおよび制御回路（２２）を収容し、かつその第２の側面で相互接続するための複数のメッキ貫通孔（２４）が形成されたプリント回路板（２０）を設ける段階；
前記メッキ貫通孔（２４）を前記有機デバイス（１０）に導電性エポキシ（２６）で相互接続し、それにより前記有機デバイス（１０）の複数のピクセルを前記少なくとも一つのドライバおよび制御回路（２２）と電気的にインタフェースする段階；
および前記プリント回路板（２０）を前記支持基板に対して封止材料（２９）で気密封止する段階；によって構成され、
前記プリント回路板（２０）は、前記複数のピクセルに対して、封止部材として機能する、ことを特徴とする方法。 - 一体型電気光学パッケージを作製する方法であって：
支持基板（１２）を設ける段階；
前記支持基板（１２）上で導電材料の第１層（１４）をパターニングして、それにより複数の導電性ストリップを画定する段階；
前記導電材料の第１層（１４）の上に有機材料の連続層（１５）を配置する段階；
前記導電材料の第１層（１４）に対して直交し、かつ前記有機材料の連続層（１５）の上にある導電材料の第２層（１６）をパターニングして、それにより複数の金属化ストリップおよび有機発光デバイス（１０）の複数のピクセルを画定する段階；
その第１の側面に配置された少なくとも一つのドライバおよび制御回路（２２）を収容し、かつ複数のメッキ貫通孔（２４）が形成されたプリント回路板（２０）を、前記導電材料の第２層（１６）の上になるように配置する段階；
前記導電材料の第１層（１４）および前記導電材料の第２層（１６）によって画定される前記複数のピクセルを、前記少なくとも一つのドライバおよび制御回路（２２）と電気的にインタフェースするため導電性エポキシ（２６）を、前記プリント回路板（２０）の第２の側面に配置する段階；および
前記有機発光デバイス（１０）を前記プリント回路板（２０）に対し封止する段階；によって構成され、
前記プリント回路板（２０）は、前記複数のピクセルに対して、封止部材として機能する、ことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (3)
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