JP6039424B2 - 有機発光デバイス接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、光源、特に光源接続部に関し、特に、有機発光ダイオードパネルのような発光デバイス及び接続部、並びにかかるパネルとの電気的接続方法に関する。

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスは当技術分野で周知である。ＯＬＥＤデバイスは通例１以上の有機発光層を電極間に配置してなる。例えば、基板上に形成したカソードと有機層と透光性アノードは、カソードとアノードの間に電流を流すと発光する。電流により、カソードから有機層に電子が注入され、アノードから有機層に正孔が注入される。電子と正孔は有機層を移動して発光中心（通常は有機分子又はポリマー）で再結合する。再結合プロセスによって、電磁スペクトルの紫外域又は可視光域の光子が放出される。

ＯＬＥＤの層は、通例、有機層がカソード層とアノード層の間に配置されるように構成される。光子が発生して放出されると、光子は有機層を移動する。カソード（概して金属を含む）に向かって移動する光子は、反射されて有機層へと戻る。一方、有機層から透光性アノードに向かって基板へと移動する光子は、ＯＬＥＤから光エネルギーの形で放出される。ある種のカソード材料は透光性を有しており、実施形態によっては光はカソード層から放出され、ＯＬＥＤデバイスから多方向に放出されることになる。このように、ＯＬＥＤデバイスは少なくともカソード層と有機層とアノード層とを有している。無論、任意構成要素としての追加の層を光源構造に追加してもよいし、追加しなくてもよい。

カソードは、一般に、比較的低い電圧で電子が放出されるように仕事関数の小さい材料を含む。慣用される材料としては、金、ガリウム、インジウム、マンガン、カルシウム、スズ、鉛、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛、ジルコニウム、サマリウム、ユーロピウムのような金属並びにこれら２種以上の混合物又は合金が挙げられる。一方、アノード層は一般に仕事関数の大きい材料からなるが、これらの材料は概して透光性を有するためアノード層に使用されることが知られている。適当な材料としては、特に限定されないが、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、インジウムドープ酸化スズ、酸化マグネシウムインジウム及び酸化ニッケルタングステンのような透明導電性酸化物、金、アルミニウム及びニッケルのような金属、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）のような導電性ポリマー、並びにこれら２種以上の混合物及び組合せ又は合金が挙げられる。

好ましくは、これらの発光デバイス又はＯＬＥＤデバイスは一般に可撓性であり、曲率半径約１０ｃｍ未満の形状に曲げることができる。これらの発光デバイスが大面積であること、つまり面積約１０ｃｍ²以上の寸法のものであることも好ましく、場合によっては、互いに結合して１以上のＯＬＥＤデバイスからなる発光表面積の広い可撓性の平面状ＯＬＥＤパネルを形成する。

好ましくは、パネルは、水分及び酸素がＯＬＥＤデバイスに悪影響を及ぼすため気密封止される。発光パネルとの電気経路を確立するとともに、電気経路が可撓性を維持し、簡単かつ正確に位置決めされ、良好な導通を確立し、薄型構造を維持することが望ましい。

米国特許出願公開第２００４／０１６５６８号

光パネルは、外周縁を有する平面状発光面を有する光源を含む。バックシートが発光面と実質的に平行に配置され、１以上の電気フィードスルー領域が、外周縁から内側に離隔した位置でバックシートを貫通している。平面状コネクタケーブルが、外周縁から電気フィードスルー領域までバックシート上に延在して光源との電気的接続を確立する。

一実施態様では、発光面はＯＬＥＤであり、コネクタケーブルは可撓性である。

バックシートは、離隔した複数の電気フィードスルー領域を含んでいてもよく、コネクタケーブルは、パネルの離散光源部分との電気的接続を確立するための離隔した複数の導電性パッドを含む。各導電性パッドは好ましくは開口を有していて、光源との電気的接続を確立するため銀エポキシのような導電性接着剤を開口を通して塗工するのに役立てることができる。

コネクタケーブルは、好ましくは約１０ミルの桁の厚さを有する。

コネクタケーブルとバックシートの間に接着剤を介在させてもよい。

光パネルの組立て方法は、平面状光源であって、発光面と、発光面と実質的に平行に延在するバックシートと、平面状光源の外周よりも内側の位置でバックシートに設けられた１以上の電気フィードスルー領域とを有する平面状光源を準備する工程を含む。バックシート上にコネクタケーブルを配置して、コネクタケーブルの第１の部分を光源の外側に延ばして駆動回路に接続する工程も、本組立て方法の一部である。本方法は、コネクタケーブルの第２の部分をバックシートの電気フィードスルー領域に電気的に接続する工程とも含む。

この方法は、可撓性コネクタケーブルの長さ方向に導電性トレースを絶縁する工程と、コネクタケーブルの表面に離隔した複数の導電性パッドを設けて、バックシートの同様に離隔した電気フィードスルー領域との電気接点を確立する工程とを含む。

フィードスルー領域に導電性パッドを電気的に接続する際にコネクタケーブルをバックシートに一時的に固定してもよい。

電気的接続工程は、フィードスルー領域に導電性材料を充填して導電性パッドとフィードスルー領域の間に電気接点を確立することを含む。

充填工程は、導電性エポキシのような導電性流体材料を導電性パッドの１以上の開口を通して導入する工程と、しかる後に導電性パッド及びフィードスルー領域を電気絶縁体で覆うこととを含む。

主な利点は、可撓性を維持しながら、ＯＬＥＤパネルの外部領域からＯＬＥＤパネルの有効かつ確実な電気的経路を確立できることである。

別の利点は、パネル内の各ＯＬＥＤデバイスに個別に対処できることにある。

さらに別の利点は、簡単な一段接続でパネル内のすべてのＯＬＥＤをゼロ挿入力（ＺＩＦ）コネクタで接続できることにある。

さらに別の利点は、フラットフレックスケーブルの薄型構造と併せて導電性エポキシ及び絶縁体キャップの可撓性によって順応型照明ソルーションが得られることにある。

フラットフレックスケーブルの導電性アルミニウムパッドの開口は製造を簡単にし、フラットフレックスケーブルを最初に配置してから接着剤を塗工して位置精度を確保することができる。

ＯＬＥＤパネルへの低コスト電気的取付け方法であることに加えて、この構成は、広い面積を全体的に一様に照明し、複数のデバイスを相互接続し、パネルの可撓性を維持する。

本発明の他の利点及び効果は、好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読んで理解することによって明らかとなろう。

ＯＬＥＤパネルの背面の平面図。 好ましいフラットフレックスケーブルの拡大平面図。 図１のＯＬＥＤパネルに最初に配置又は一時的に固定されたフラットフレックスケーブルの平面図。 図３のケーブル及びＯＬＥＤパネルの部分断面図。 電気的相互接続が完了した後の図４と同様の断面図。 ＯＬＥＤパネルアセンブリの背面の平面図。 フラットフレックスケーブルが実装された状態の図６のＯＬＥＤパネルアセンブリの平面図。

以下の説明では、平面状可撓性光源又はＯＬＥＤデバイスの具体的な詳細は当業者に公知であり、本明細書の「背景技術」の欄にも記載したので、それ以上の説明は不要であろう。本発明で必要とされる詳細については以下で説明し、図面に示す。まず図１〜図４を参照すると、可撓性光パネル１００は、外周又は縁１０４を有する第１の平面状発光面１０２で少なくとも部分的に形成された光源１０２を含む。図１〜図４に示す実施形態では、外周縁１０４は、対向する縁部が平行に配置された四辺形又は矩形の形態を有する。特に、縁部１０４ａと１０４ｂは平行であり、縁部１０４ｃと１０４ｄも同様に平行である。特定の実施形態では、第１の縁部１０４ａ及び第２の縁部１０４ｂは縁部１０４ｃ，１０４ｄに対して実質的に垂直である。無論、ＯＬＥＤパネル１００について、本発明の技術的範囲及び要旨から逸脱せずに異なる構成を採用できることはいうまでもない。

バックシート１１０は、好ましくは、空気及び水分に不透性の材料から形成される。バックシートは発光面１０２を支持し、好ましい一実施形態では、光源１０２の片側又は片面を実質的にカバーする表面積を有する。この好ましい実施形態では不透性バックシートを不透光性としてバックシートと反対側の拡大平面１０２から光を放出してもよいが、他の事例では、バックシートを透光性として、背面も発光面としてもよいことは自明であろう。光源１０２及びバックシートの外周縁は好ましくは気密封止される。例えば、図１、図３及び図４に示す通り、発光面１０２の縁部はその全周にわたってバックシートの延長部で封止される。場合によっては、バックシートは、発光面の寸法と同一の広がりをもつが、他の例では、バックシートは環状外周部を封止するフレーム様構造を有する。外周シールのさらに具体的な詳細は本発明の一部をなすものではなく、本願出願人に譲渡された係属中の米国特許出願第１２／６９１６７４号（整理番号２４１６７３（ＧＥＣＺ２０１０６２ＵＳ０１））を参照することができる。ＯＬＥＤの気密封止に関する具体的な詳細は、米国特許出願第１２／４７００３３号（整理番号２３７４８４−１）に記載されている。

光パネルの所定の位置には、光パネルを構成する個々のＯＬＥＤデバイスとの連絡のため１以上、好ましくは複数の電気フィードスルー領域１２０（図１）が設けられる。これらの電気フィードスルー領域１２０は通例外周から内側に離隔して配置される。外部駆動回路（図示せず）との有効な電気的接続を確立することが必要とされる。本発明では、平面状又は平坦な可撓性ケーブル１２２で外部回路とフィードスルー領域１２０を相互接続する。導電性トレース１２４がケーブル内に設けられ、ケーブルの一端又はその近傍のＺＩＦコネクタ１２６のような通常のコネクタから延びている。コネクタは好ましくは露出した導電部１２８を有する。コネクタ１２６を介して外部回路（図示せず）と適切に接続することができ、トレース１２４を通して、ケーブルに設けられた１以上の導電性パッド１３０（図２）に電流を供給することができる。自明であろうが、導電性パッド１３０（好ましくは錫めっき銅その他の導電性材料からなる）同士の間隔は、ＯＬＥＤパネルのバックシートの電気フィードスルー領域同士の間隔と一致する。これらの導電性パッド（１３０）は、好ましくは、フラットフレックスケーブルとＯＬＥＤデバイスとの導通の維持に資する両面型（上下両面に電気接点を有する）である。同様に、ケーブル１２２は、コネクタ１２６が好ましくはＯＬＥＤパネルの外周縁の外側に位置して、そこで外部回路と接続できるように十分な寸法を有する。好ましい実施形態は、コネクタがＯＬＥＤデバイスの外周縁の外側に位置するものであるが、他の実施例として、コネクタがデバイスの外形寸法を越えずに、外周の内側で電気的に接続されるものを挙げることができる。この種の接続方法は、ＯＬＥＤデバイスの裏側の奥行きに問題がなく、ＯＬＥＤデバイスの外周の外側領域が制限要因となる場合に必要とされる。コネクタの露出導電部１２８及び導電性パッド１３０の部分を除いて、導電性トレース１２４は互いに絶縁され、外部環境からも絶縁される。例えば、ケーブルは、トレース同士及び外部環境からの電気的絶縁に役立つ薄形ポリマー又はプラスチック構成であってよい。例えば、好ましい平坦な可撓性ケーブルは厚さ１０ミル以下であり、ＯＬＥＤパネルの可撓性に悪影響を与えない。可撓性ケーブルのこれらの物理的特性は、例示にすぎず、限定的なものではない。

図１〜図５の好ましい実施形態では、例えば、導電性パッド１３０は各々可撓性ケーブルを完全に貫通した１以上の開口１４０を含む。電気フィードスルー領域１２０は、平坦な可撓性ケーブルの平面に対して開放又は露出される。このように、ケーブル１２２は、導電性パッド１３０がＯＬＥＤパネルのフィードスルー領域１２０と整列して重なるように配置される。いったん適切に配置又は所望通り整列させれば、ケーブルはその位置に保持される。例えば、ケーブルを外部ホルダで所定の位置に一時的に保持してもよいし、或いは接着剤を可撓性ケーブルのＯＬＥＤパネル側の表面に使用して可撓性ケーブルをバックシートに一時的に固定又は接着してもよい。接着剤１４２は、図４及び図５に示してある。任意の適当な接着剤を使用し得るが、ＯＬＥＤパネル及び可撓性ケーブルの可撓性に悪影響を与えないように接着剤の厚さは最小限に抑えるべきである。また、パッド１３０とフィードスルー領域１２０との電気的接続を妨げないように、適宜ケーブルの他の領域に接着剤を配置してもよい。

ケーブルを図３及び図４に示すように所定の位置に一時的に配置したら、フィードスルー領域１２０のキャビティ１４４を、可撓性ケーブルの外面１４６（内面１４８はＯＬＥＤパネルに重なって固定されている）から充填し、キャビティは導電性材料（例えば可撓性銀エポキシ１６０）のようなペースト接着剤で充填される（図５）。導電性材料１６０はキャビティ１４４を実質的に充填して導電性カバー部材１６１と電気的に接触し、導電性カバー部材１６１がＯＬＥＤデバイス１０２の導電部と電気的に接触する。キャビティ１４４の部分は絶縁材料１６２で裏打ちされ、銀エポキシ１６０のような導電性材料が平坦な可撓性ケーブルの外面１４６から導電性パッド１３０の開口１４０を通してキャビティ１４４に導入される（図４）。所望に応じて、エポキシが硬化する間にアセンブリを所定の位置に保持するため外圧を加えてもよい。さらに、図５に示すように、エポキシを硬化させるため銀エポキシ材料を絶縁体部分１６４で覆う。また、絶縁体は、硬化後も十分な可撓性を保つ感圧型、溶剤型又はＵＶ硬化型のいずれの材料であってもよい。その結果、平坦な可撓性ケーブル１２２は、アセンブリ全体の可撓性を損なうことなく、ＯＬＥＤパネルに機械的及び電気的に接続される。さらに、電気的接続を精確に配置することができ、しかも最終的なアセンブリは外部環境から効果的に気密封止される。導通は、システムの残りの部分とＯＬＥＤパネルの背面を通して確立され、構造の残りの部分を損なわずにバックシートを通して確立される。エンドコネクタは、パネルを構成する個々のＯＬＥＤデバイスすべてを電気システムの残りの部分に接続するのに使用できる簡単な一段接続である。電気フィードスルー領域１２０に個別に対処することによって、個々のＯＬＥＤデバイスに個別に対処できる。例えば、デバイスを調整して、あるＯＬＥＤデバイスをパネル内の別のＯＬＥＤデバイスとは別に取り扱う必要があることがある。

平坦な可撓性ケーブルの薄型構造は、銀エポキシ及び絶縁体キャップ１６４の可撓性と共に、ＯＬＥＤパネルを順応型照明ソルーションに適合させることができる。フラットフレックスケーブルのアルミニウムパッドの開口１４０は、ＯＬＥＤパネルの製造／組立てに資する。上述の取り、最初にフレックスケーブルをＯＬＥＤパネル上に配置し、銀エポキシを導電性パッドの開口を通してフィードスルー領域のキャビティに導入し、次いで絶縁層を配置する。フラットフレックスケーブルを最初又は一時的に配置してから接着剤を塗工することによって、位置精度を確保することができる。

図６及び図７の実施形態は図１〜図５の実施形態と実質的に同一である。そこで、説明の一貫性及び簡潔性のため、同じ要素は同じ符号で示す。具体的には、図６は、光パネルを複数の隣接したＯＬＥＤデバイス部分で構成し得ることを示す。ここでは、平坦な可撓性ケーブル並びに気密パッケージの背面を通して導通を確立する方法について具体的に示す。ＯＬＥＤデバイス部分の各々に電気フィードスルー領域１２０が設けられる。可撓性ケーブル１２２は、複数の導電性パッド１３０を電気フィードスルー領域と同じ寸法間隔で含んでいる。しかる後、機械的及び電気的相互接続を、図１〜図５に関する上述の説明を図６及び図７の複数のＯＬＥＤデバイス部分に適用して完成する。このように、可撓性ケーブルは、外部ドライバ又は外部回路から導電性トレースに沿って個々のフィードスルー領域１２０まで導通を確立するとともに、個々のＯＬＥＤデバイス部分間に配置された気密封止領域を効果的にブリッジすることができる。

好ましい実施形態に関して本発明を説明してきた。修正及び変更は当業者には自明であり、本発明は上述の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求に範囲によって限定される。

１００ 光パネル
１０２ 光源
１０４ 外周
１１０ バックシート
１２０ 電気フィードスルー領域
１２２ ケーブル
１２４ 導電性トレース
１２６ コネクタ
１２８ 導電部
１３０ 導電性パッド
１４２ 接着剤
１４４ キャビティ
１４６ 外面
１４８ 内面
１６０ 銀エポキシ
１６１ 導電性カバー部材
１６２ 絶縁材料
１６４ 絶縁体部分

Claims (14)

1. 光パネルの組立て方法であって、
   平面状光源であって、発光面と、発光面と実質的に平行に延在するバックシートと、平面状光源の外周よりも内側の位置でバックシートに設けられた離隔した複数の電気フィードスルー領域とを有する平面状光源を準備する工程と、
   コネクタケーブルの第２の部分であって、開口を備える第２の部分をバックシートの複数の電気フィードスルー領域の各々に配置し、単一のコネクタケーブルの第１の部分を駆動回路に接続可能にする工程と、
   開口を通して導電性材料を導入してコネクタケーブルの第２の部分をバックシートの複数の電気フィードスルー領域の各々に電気的に接続する工程と
   を含む方法。
2. 充填の後に、コネクタケーブルの第２の部分を電気絶縁体で覆うことをさらに含む、請求項１記載の方法。
3. 有機発光ダイオード光源の組立て方法であって、
   可撓性の平面状光源であって、発光面と、発光面と実質的に平行に延在するバックシートと、平面状光源の気密封止された外周から内側の位置でバックシート上に設けられた第１及び第２の電気フィードスルー領域とを有する平面状光源を準備する工程と、
   バックシート上に単一の薄い可撓性コネクタケーブルを配置して、単一のコネクタケーブルの第１の部分を気密封止された外周の外側に延ばして駆動回路に接続可能にする工程と、
   単一のコネクタケーブルの第２の部分をバックシートの第１及び第２の電気フィードスルー領域に電気的に接続する工程と、
   電気的接続工程の後に、単一のコネクタケーブルの第２の部分及び第１及び第２の電気フィードスルー領域を絶縁体で覆う工程と
   を含み、
   接続する工程が、単一のコネクタケーブルの第２の部分に開口を設ける工程と、開口を通して導電性材料を導入する工程とを含む方法。
4. 前記コネクタケーブルの長さ方向に前記第１の部分から第２の部分まで導電性トレースを絶縁することをさらに含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 前記コネクタケーブルの表面に前記コネクタケーブルの長手方向に離隔した複数の導電性パッドを設けて、バックシートの同様に離隔した電気フィードスルー領域との電気接点を確立することをさらに含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記導電性パッドをフィードスルー領域に電気的に接続する際にコネクタケーブルをバックシートに一時的に固定することをさらに含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 前記導電性材料が導電性エポキシを含む、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. 充填の後に、導電性パッド及びフィードスルー領域を電気絶縁体で覆うことをさらに含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 充填時に、導電性パッド及びフィードスルー領域の少なくとも一方に圧力を加える工程を含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
10. 充填の前に、前記コネクタケーブルをバックシートに接着剤で固定することをさらに含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
11. 電気的接続工程の後に、コネクタケーブルの第２の部分及び電気フィードスルー領域を覆うパッチを貼付することをさらに含む、請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記平面状光源と前記コネクタケーブルが可撓性である、請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
13. 単一の前記コネクタケーブルを複数の前記平面状光源に接続する工程を含む、請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記フィードスルー領域にキャビティを設ける工程と、
    前記開口を通して前記キャビティに前記導電性材料を導入する工程を含む、請求項１乃至１３のいずれかに記載の方法。