專利名稱：集成電光組件及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到集成電光組件，更確切地說是涉及到含有有機(jī)器件的電光組件。
通常，用于圖象顯示設(shè)備的二維有機(jī)LED陣列由多個(gè)排列成行和列的有機(jī)LED(一個(gè)或更多個(gè)組成一象素)組成。陣列中每個(gè)分立的有機(jī)LED一般由一個(gè)光發(fā)射第一電極、一個(gè)沉積在第一電極上的有機(jī)電致發(fā)光介質(zhì)和一個(gè)位于有機(jī)電致發(fā)光介質(zhì)頂部的金屬電極構(gòu)成。LED的各電極被連接起來構(gòu)成一個(gè)二維X-Y尋址圖形。實(shí)踐中，借助于使光發(fā)射電極沿X方向圖形化而金屬電極沿Y方向圖形化來獲得X-Y尋址圖形(或者若有需要時(shí)反過來圖形化)，其中X和Y二個(gè)方向彼此垂直。電極的圖形化通常用掩?；蚋g技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。由于掩模的技術(shù)限制，對(duì)于象素間距小于0.1mm的高密度信息顯示，通常采用腐蝕工藝。
用上述方法制作的電致發(fā)光有機(jī)器件，特別是有機(jī)發(fā)光器件(LED)之類，一般采用邊緣互連作為將發(fā)光器件連接到外部電路的一種通用的方法。這種互連通常使用從位于襯底外緣附近的電極線延伸到標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板的柔性電纜。由于這種邊緣連接，使顯示模塊足印相當(dāng)大且至多只能用雙掃描驅(qū)動(dòng)方式。為了用無源驅(qū)動(dòng)器得到更高的反差比，需要多掃描驅(qū)動(dòng)方式。
此外，在一般的電致發(fā)光有機(jī)器件中，在陰極中采用一個(gè)低功函數(shù)金屬層以確保電子有效地注入電極以及低的工作電壓。但低功函數(shù)金屬是活性的并對(duì)氧和潮氣敏感，而且金屬的氧化限制了器件的壽命。為了得到長期穩(wěn)定性和長壽命，一般要求氣密封接或準(zhǔn)氣密封接。采用了幾種氣密封接，其中最普通的是金屬之類的無機(jī)材料。
電致發(fā)光有機(jī)器件的制造與鈍化中出現(xiàn)的一個(gè)問題是電致發(fā)光有機(jī)器件的有機(jī)層不能承受很高的溫度(即一般高于約300℃)這一事實(shí)的結(jié)果。在許多情況下，即使只接近有機(jī)層的臨界溫度，特別是如果提高了的溫度維持較長的時(shí)間，也會(huì)使所用的材料變壞并降低制得的器件的可靠性和/或壽命。
幾種氣密封接和準(zhǔn)氣密封接目前被采用，其中最普通的是金屬密封外殼。但金屬密封外殼制造很昂貴，而且安裝費(fèi)工。而且，金屬密封外殼大而重，致使由于增大了器件本身的厚度和尺寸而嚴(yán)重限制電致發(fā)光有機(jī)器件的應(yīng)用。
氣密封接電致發(fā)光有機(jī)器件的一種更新的方法是用電介質(zhì)或金屬之類的無機(jī)材料對(duì)它們進(jìn)行涂覆以達(dá)到氣密封接。但電致發(fā)光有機(jī)器件對(duì)電介質(zhì)和金屬沉積過程中通常要求的高溫很敏感。于是，為了滿足低溫準(zhǔn)則，一般必須用PECVD方法來沉積陶瓷或金屬材料。這種密封方法的主要問題是在PECVD沉積過程中，輻射極可能損傷電致發(fā)光有機(jī)器件。
目前需要提出一種相對(duì)便宜而方便的集成電光組件即發(fā)光器件顯示模塊和能保證電致發(fā)光有機(jī)器件與外部驅(qū)動(dòng)器和控制電路直接互連的制造方法，這樣可用多掃描驅(qū)動(dòng)方式并因此減小器件的尺寸和厚度以及保證電致發(fā)光有機(jī)器件的氣密封接。
因此，提供一種能克服這些問題的新的集成電光組件即發(fā)光器件顯示模塊制造方法，當(dāng)是極為有助益的。
本發(fā)明的目的是提供一種尺寸比現(xiàn)有采用有機(jī)器件的組件即顯示模塊更小而薄的新的改進(jìn)了的集成電光組件及制造方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在尺寸方面不受電連接限制的帶有有機(jī)LED的集成電光組件。
本發(fā)明的目的是提供一種包括有機(jī)發(fā)光器件與外部驅(qū)動(dòng)電路直接互連的新的改進(jìn)了的集成電光組件及制造方法。
本發(fā)明的又一目的是提供一種含有對(duì)環(huán)境條件氣密封的有機(jī)LED陣列的集成電光組件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新的和改進(jìn)了的集成電光組件和制造方法，其中有機(jī)器件與印刷電路板的直接互連用來包封有機(jī)材料。
本發(fā)明的再一目的是提供含有有機(jī)LED的集成電光組件的制造方法，此方法在制造過程中不損傷LED。
本發(fā)明的又一目的是提供一種采用有機(jī)器件的集成電光組件的新的和改進(jìn)了的制造方法，此法相對(duì)方便而便宜。
在一個(gè)包括多個(gè)用其中制作有多個(gè)電鍍通道孔的印刷電路板直接互連于外部驅(qū)動(dòng)電路的有機(jī)發(fā)光器件(LED)的集成電光組件即發(fā)光器件顯示模塊中，以及在一個(gè)制造集成電光組件的方法中，至少部分地解決了上述和其它問題并實(shí)現(xiàn)了上述和其它目的。
本發(fā)明的有機(jī)LED制作在一個(gè)支持襯底上，此襯底包括多個(gè)位于支持襯底表面上的平行的、橫向間隔的、光透明的、導(dǎo)電條以確定多個(gè)第一電極。電致發(fā)光介質(zhì)沉積在多個(gè)第一電極的每一個(gè)上以便同多個(gè)電極的每一個(gè)的相關(guān)第一電極一起確定一個(gè)發(fā)光二極管。在電致發(fā)光介質(zhì)上放置一個(gè)金屬層以便確定多個(gè)平行的、橫向間隔的、正交于多個(gè)透明導(dǎo)電條的金屬條。橫向間隔的金屬條為每個(gè)發(fā)光二極管確定一個(gè)第二電極。構(gòu)成多個(gè)第一電極的多個(gè)導(dǎo)電條中的每個(gè)導(dǎo)電條以及構(gòu)成多個(gè)第二電極的多個(gè)金屬條中的每個(gè)金屬條，具有與制作在多層印刷電路板中的電鍍導(dǎo)電通道孔和導(dǎo)線電接觸的一端，用導(dǎo)電環(huán)氧樹脂電連接。借助于將制作在印刷電路板上的密封環(huán)與有機(jī)器件的襯底表面上的密封區(qū)密封接觸，以便用環(huán)氧樹脂粘合劑之類的密封材料將有機(jī)發(fā)光器件密封起來而形成一個(gè)氣密封接。
被認(rèn)為是本發(fā)明的特征的新穎特點(diǎn)在權(quán)利要求中進(jìn)行了描述。但結(jié)合附圖參照下列詳細(xì)描述，將最好地理解本發(fā)明本身及其其它的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是有機(jī)發(fā)光器件的簡化剖面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)；圖2是與印刷電路板互連和包封之前，根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)發(fā)光器件的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的集成電光組件的部分分解透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)集成電光組件實(shí)施例的剖面圖。
參照附圖，其中各圖中相似的參考號(hào)表示相似的部分，圖1是根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)發(fā)光器件10的部分陣列11的簡化剖面圖。圖2是其上制作了發(fā)光器件陣列11從而構(gòu)成本發(fā)明的集成電光組件的發(fā)光器件10的支持襯底的透視圖。
具體參照?qǐng)D1，示出的是有機(jī)發(fā)光器件10沿圖2中I-I線所見的襯底12，幾部分已被切去，致使只見到一部分襯底。在此特定實(shí)施例中，襯底12是諸如玻璃、石英、透明半導(dǎo)體材料之類的光學(xué)透明材料。通常借助于用制造電致發(fā)光有機(jī)LED的各種方法中的任何一種方法直接在襯底12上制作陣列11，從而將有機(jī)發(fā)光器件(LED)的象素陣列11置于襯底12上。作為一個(gè)特例，陣列11包括一個(gè)諸如銦-錫-氧化物(ITO)之類的導(dǎo)電材料透明層，其上置一諸如有機(jī)電致發(fā)光介質(zhì)之類的有源有機(jī)介質(zhì)，以及一個(gè)由包括一薄層低功函數(shù)金屬的金屬層組成的陰極，從而確定多個(gè)圖形化的電極(現(xiàn)討論)。
更具體地說，在襯底12的表面上制作多個(gè)平行的、橫向分隔的、光學(xué)透明的導(dǎo)電條14。通常借助于本技術(shù)熟知的沉積一層材料并腐蝕這個(gè)層以形成條14，或借助于掩模并執(zhí)行金屬剝離技術(shù)來形成條14。在一個(gè)特定實(shí)施例中，襯底12由玻璃或聚合材料制成，而且其上沉積有一層選自諸如導(dǎo)電聚苯胺(PANI)或銦-錫-氧化物(ITO)之類的各種有機(jī)和無機(jī)導(dǎo)體的透光的導(dǎo)電材料。然后用常規(guī)光刻技術(shù)時(shí)此層進(jìn)行圖形化以形成能夠按列被尋址并在最終陣列11中用作陽極電極的多個(gè)平行的導(dǎo)電條14。
在導(dǎo)電條14頂部沉積一個(gè)連續(xù)層或有機(jī)材料，更具體地說是一個(gè)有機(jī)電致發(fā)光介質(zhì)15，它一般由一層空穴輸運(yùn)材料、一層有源發(fā)射極材料和一層電子輸運(yùn)材料組成。本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員當(dāng)然知道，在某些應(yīng)用中可免去空穴輸運(yùn)材料層或電子輸運(yùn)材料層，或二者都免去，在大多數(shù)情況下其結(jié)果是運(yùn)行稍差。
在電致發(fā)光介質(zhì)層15的頂部沉積一層低功函數(shù)金屬或一層金屬合金，用鋁、銀、銅或金之類的穩(wěn)定金屬的厚層覆蓋。穩(wěn)定金屬層被選來形成與低功函數(shù)金屬層的良好電接觸，從而形成LED陣列11的陰極電極，更具體地說是多個(gè)金屬化的條16。陰極電極即金屬化條16的圖形化借助于本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員通常所知的蔭罩技術(shù)(shadow mask)或蔭墻(shadow wall)來達(dá)到。通常，功函數(shù)小于約4.0eV的任何金屬都可以用作陰極材料，例如鋰、鎂、銦、鈣等。
本發(fā)明的二維陣列11中的有機(jī)電致發(fā)光介質(zhì)層15中所用的材料可包括現(xiàn)有技術(shù)中公開的任何一種有機(jī)EL器件材料。如上所述，有機(jī)電致發(fā)光介質(zhì)層15通常由一層空穴輸運(yùn)材料、一層有源發(fā)射極材料和一層電子輸運(yùn)材料組成。聚合物、有機(jī)分子或有機(jī)金屬復(fù)合物可用作空穴輸運(yùn)材料、有源發(fā)射極和電子輸出材料。在有源發(fā)射極層中，可含有用來增強(qiáng)器件效率以及獲得不同顏色的熒光摻雜劑。
可用真空蒸發(fā)來沉積有機(jī)電致發(fā)光介質(zhì)層15。當(dāng)使用聚合物材料時(shí)，也可以用諸如注入一填充、旋涂、滾涂、浸涂或手術(shù)刀之類的其它技術(shù)從適當(dāng)?shù)娜芤簛沓练e有機(jī)電致發(fā)光介質(zhì)層15。在需要建立由有機(jī)小分子材料和聚合物組成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的情況下，可能需要混合使用上述各種技術(shù)。
在本簡化實(shí)施例中，每個(gè)LED構(gòu)成一個(gè)象素，而且借助于以熟知的方式按行和列對(duì)特定的LED進(jìn)行尋址，此特定的LED就被激發(fā)以產(chǎn)生向下穿過襯底12發(fā)射的圖象。
本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員都知道，圖中的LED陣列11和襯底12都被高倍放大了。襯底12各邊的實(shí)際尺寸約為幾個(gè)mm(2-10mm)，而各LED的邊長(或圓形LED的直徑)約為5-50μm。由于襯底12的尺寸極小，故導(dǎo)電條14和金屬化條16的截面很小，這嚴(yán)重限制了它們的電流載運(yùn)能力即電流密度。
在一個(gè)典型的運(yùn)行中，借助于相繼接通象素行并向列饋送象數(shù)據(jù)而形成圖象。以這種方式，一次只有一行被尋址即“接通”。于是，各行的導(dǎo)電條14只需為一個(gè)LED(接通了的行中的一個(gè)LED)載運(yùn)足夠的電流。但在接通行中的所有LED有可能被同時(shí)接通。于是，可能被要求為行中許多(例如100-1500個(gè))LED提供電流的接通行的金屬化條16就必須載運(yùn)許多倍于列金屬條的電流。
通常，組成導(dǎo)電條14的材料的導(dǎo)電性比例為金屬化條16差。這是由于此材料不僅必須是導(dǎo)電的，而且必須是透光的或基本上透明(傳導(dǎo)至少80％的陣列11中所產(chǎn)生的光)。為了改變傳導(dǎo)性的這一差異，導(dǎo)電條14被用作列導(dǎo)體而金屬化條16被用作行導(dǎo)體。
現(xiàn)參照?qǐng)D3，示出的是一個(gè)局部分解透視圖，示出了集成電光組件30各元件的相對(duì)位置。圖4示出了裝配成一個(gè)完整集成電光組件的圖3各元件切去幾部分后的放大圖。通常，集成電光組件30由二個(gè)主要元件(有機(jī)發(fā)光器件10和其上制作了驅(qū)動(dòng)電路的多層印刷電路板(PCB)20)組成。多層印刷電路板20根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員熟知的技術(shù)來制造，而且通常由標(biāo)準(zhǔn)FR4板和電路路線層組成。多個(gè)驅(qū)動(dòng)器及控制電路22一般制作成半導(dǎo)體芯片，并引線連接或塊形連接于PCB20的上主表面21上的電接觸上。通常，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)器和控制電路22可以在制作PCB20之后的任何方便的時(shí)候安裝到PCB20上。在集成電光組件30的安裝過程中，發(fā)光器件10的導(dǎo)電條14和金屬化條16，利用引線即跡線25、制作在PCB20中的電鍍的通道孔24以及導(dǎo)電環(huán)氧樹脂26，通過多個(gè)垂直互連23而被連接于多個(gè)行和列驅(qū)動(dòng)器以及控制電路22。顯然，發(fā)光器件10與PCB20及驅(qū)動(dòng)器與控制電路22之間的良好電接觸通過使用可做成塊狀(如圖4所示)或做成諸如Z軸導(dǎo)電環(huán)氧樹脂的導(dǎo)電材料層的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂26而獲得。這些垂直互連23允許使用多掃描驅(qū)動(dòng)方式，因而無需額外的電連接有源面積就可得到更高的反差顯示比。此外，提供了一個(gè)諸如多個(gè)I/O腳31的對(duì)外部電路的電連接。
如前所述，有機(jī)LED陣列11，特別是低功函數(shù)金屬層對(duì)周圍氣氛中的氧和潮氣敏感，因而必須進(jìn)行氣密封接以提供可靠性和合理壽命。因此，在PCB20的下表面上制作了一個(gè)介電材料的密封環(huán)28。在安裝過程中，利用密封材料29將密封環(huán)28固定在發(fā)光器件10周圍形成的密封區(qū)而在PCB20與發(fā)光器件10之間形成氣密封接。密封環(huán)氧樹脂之類被用作密封材料29。于是，PCB20就用來包封有機(jī)發(fā)光器件陣列11而無需金屬密封外殼之類的其它包封元件。這種將PCB20用作包封元件的做法導(dǎo)致比現(xiàn)有技術(shù)方法和器件更易于制造的緊湊的有機(jī)集成電光組件30。
這就公開了一種改進(jìn)了的集成電光組件即發(fā)光器件顯示模塊，它是氣密封接的并含有作為光源的有機(jī)型LED。所公開的是采用有機(jī)LED的能夠多掃描驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生更高的反差比的改進(jìn)了的互連和封裝結(jié)構(gòu)。這種改進(jìn)了的封裝結(jié)構(gòu)和制作技術(shù)顯著地降低了對(duì)封裝件尺寸的限制，其中通過同時(shí)用作包封元件的印刷電路板來獲得垂直互連。LED陣列對(duì)潮氣和環(huán)境是氣密封接的，因而對(duì)有機(jī)LED很少或沒有損傷，這就極大地改善了可靠性而且成為小而緊湊。
雖然已描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員來說，可作進(jìn)一步的修改和改進(jìn)。因此，顯然本發(fā)明不局限于已示出的特定形式，而且我們認(rèn)為所附權(quán)利要求覆蓋了所有不超越本發(fā)明構(gòu)思與范圍的修改。
權(quán)利要求
1.一種集成電光組件，其特征是一個(gè)確定多個(gè)象素的支持襯底；一個(gè)其上至少含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和控制電路且其中制作有多個(gè)電鍍的通道孔的印刷電路板；一個(gè)用來將多個(gè)電鍍的通道孔直接互連到多個(gè)象素，從而使制作在支持襯底上的多個(gè)象素與至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器與控制電路實(shí)行電連接的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂；以及一個(gè)用來繞周界將支持襯底氣密封接于印刷電路板的密封劑。
2.權(quán)利要求1所述的集成電光組件，其進(jìn)一步特征是支持襯底上制作有多個(gè)導(dǎo)電條、一層有機(jī)電致發(fā)光介質(zhì)和多個(gè)金屬化條，從而確定出多個(gè)象素。
3.權(quán)利要求2所述的集成電光組件，其進(jìn)一步特征是多個(gè)導(dǎo)電條由銦-錫-氧化物(ITO)組成。
4.權(quán)利要求3所述的集成電光組件，其進(jìn)一步特征是多個(gè)金屬化條由一種低功函數(shù)的金屬和覆蓋以穩(wěn)定金屬的金屬合金而制成。
5.權(quán)利要求2所述的集成電光組件，其進(jìn)一步特征是有機(jī)電致發(fā)光介質(zhì)由一層空穴輸運(yùn)材料、一層有源發(fā)射極材料和一層電子輸運(yùn)材料組成。
6.權(quán)利要求1所述的集成電光組件，其進(jìn)一步特征是印刷電路板是一個(gè)含有交替的FR4板與電路線路層的多層印刷電路板。
7.權(quán)利要求6所述的集成電光組件，其進(jìn)一步特征是多個(gè)電鍍的通道孔用作多個(gè)垂直互連以便將各個(gè)導(dǎo)電條中每一個(gè)的端部以及多個(gè)金屬化條中每一個(gè)的端部電連接到至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和控制電路。
8.權(quán)利要求7所述的集成電光組件，其進(jìn)一步特征是導(dǎo)電環(huán)氧樹脂制成塊狀。
9.權(quán)利要求7所述的集成電光組件，其進(jìn)一步特征是導(dǎo)電環(huán)氧樹脂包括一層Z軸導(dǎo)電環(huán)氧樹脂。
10.一種制造集成電光組件的方法，其特征是下列步驟在確定多個(gè)象素的支持襯底上提供一個(gè)有機(jī)器件；提供一個(gè)其上含有至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和控制電路且其中制作有多個(gè)電鍍的通道孔的印刷電路板；用導(dǎo)電環(huán)氧樹脂將印刷電路板互連到有機(jī)器件，從而使多個(gè)有機(jī)器件象素與至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和控制電路實(shí)行電連接；以及用密封材料將印刷電路板氣密封接于支持襯底。
全文摘要
一種集成電光組件，它包括多個(gè)利用其中制作有多個(gè)電鍍的通道孔的印刷電路板而直接互連到外部驅(qū)動(dòng)電路的有機(jī)發(fā)光器件(LED)，以及一種制造集成電光組件的方法。有機(jī)LED被制作在支持襯底上并包括通向安裝在印刷電路板(PCB)的上表面上的驅(qū)動(dòng)器與控制電路的垂直互連。利用制作在印刷電路板中的電鍍的通道孔、導(dǎo)電引線和導(dǎo)電環(huán)氧樹脂來制作垂直互連。
文檔編號(hào)G09F9/33GK1167966SQ9710546
公開日1997年12月17日 申請(qǐng)日期1997年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月10日
發(fā)明者魏承平, 師宋青, 豪辛-丘格·李 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司