JPH1091095A - 一体型電気光学パッケージおよび作製方法 - Google Patents

一体型電気光学パッケージおよび作製方法

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JPH1091095A JP16497997A JP16497997A JPH1091095A JP H1091095 A JPH1091095 A JP H1091095A JP 16497997 A JP16497997 A JP 16497997A JP 16497997 A JP16497997 A JP 16497997A JP H1091095 A JPH1091095 A JP H1091095A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のメッキ貫通孔24が形成されたプリン
ト回路板20を利用して、外部ドライバ回路22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30と、この一体型電気光
学パッケージ30を作成する方法を提供する。 【解決手段】 有機LED10は支持基板12上に作製
され、プリント回路板(PCB)20の最上面に装着さ
れたドライバおよび制御回路22への垂直相互接続23
を含む。垂直相互接続23は、プリント回路板20に形
成された導電性メッキ貫通孔24と、導電性リードと、
導電性エポキシ26とを利用して形成される。気密シー
ルは、有機発光デバイス10を気密封入するように基板
12の表面上の封入領域と封入接触して、プリント回路
板20上に形成された封入リング28配置することによ
って形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【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L
EDアレイは、ロウとカラムに配列された複数の有機L
ED(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LEDha、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(foo
t 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300QQQC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
密封入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
の封入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
バイスの気密封入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
気密封入された有機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入材料を利用して有機発光デバ
イスを気密封入するように、プリント回路板に形成され
た封入リングを有機デバイスの基板の表面上で封入領域
と封入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1
4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 tr
ansporting 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(docto
r-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L
ED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1
4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、各ロウの導電性ストリップ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(PC
B)20とによって構成される。多層プリント回路板2
0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(circu
it 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2
6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入しなければならな
い。従って、誘電材料の封入リング28は、PCB20
の下面に形成される。組み立て中に、封入材料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
入領域に封入リング28を取り付ける。封入材料29と
して封入エポキシなどが用いられる。従って、PCB2
0は、有機発光デバイスのアレイ11を封入する働きを
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、気密封入され、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入され、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 封入リング 29 封入材料 30 一体型電気光学パッケージ 31 I/Oピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シン−チャン・リー アメリカ合衆国カリフォルニア州カラバサ ス、パーク・エンセナダ23246

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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);少なくとも
    一つのドライバおよび制御回路(22)をその上に収容
    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);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);および周辺の周りの前記支持基板
    (12)を前記プリント回路板(20)に気密封入する
    ように配置された封入材(29);によって構成される
    ことを特徴とする一体型電気光学パッケージ。
  2. 【請求項2】 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、かつその上に少
    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);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
    配置された導電性エポキシ(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)に気
    密封入するために配置された封入材(28);によって
    構成されることを特徴とする一体型電気光学パッケー
    ジ。
  3. 【請求項3】 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(1
    2)上に有機デバイス(10)を設ける段階;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)を設ける段階;前記プリント回路板(2
    0)を前記有機デバイス(10)に導電性エポキシ(2
    6)で相互接続し、それにより前記有機デバイス(1
    0)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
    板に封入材料(29)で気密封入する段階;によって構
    成されることを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】 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;少なくとも一つのドライバおよび制御回路(2
    2)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(1
    6)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
    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)に封入する段階;によって
    構成されることを特徴とする方法。
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