тонкопленочное светодиодное устройство с возможностью поверхностного монтажа

Формула изобретения

Тонкопленочное светодиодное полупроводниковое устройство, предназначенное для сборки методом поверхностного монтажа, содержащее подложку с расположенным поверх нее электролюминесцентным слоем с контактами и микросхему управления, контакты которой соединены с контактами электролюминесцентного слоя с образованием присоединительных выводов, отличающееся тем, что микросхема управления расположена внутри подложки со стороны, противоположной стороне с электролюминесцентным слоем, контакты микросхемы и электролюминесцентного слоя соединены через по меньшей мере одно вертикальное отверстие, выполненное в подложке, состоящей из слоя кремния на сапфире, при этом микросхема управления расположена внутри слоя кремния, электролюминесцентный слой расположен на обратной стороне на сапфире, между сапфировом и электролюминесцентным слоем расположен слой окиси индия, а присоединительные выводы служат для поверхностного монтажа устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к светодиодным устройствам, и может найти применение в электронной промышленности при разработке и производстве светодиодных устройств, используемых при создании устройств отображения информации (дисплеев, информационных табло и т.п.).

В настоящее время известны и нашли широкое применение при создании устройств отображения информации OLED (от англ. Organic Light Emitting Diode - органический светодиод), или тонкопленочные светодиоды, состоящие из многослойной органической подложки с нанесенным на нее излучающим слоем, в качестве которого также используют органическое соединение. Такие светодиоды обладают малыми габаритами при достаточно высоких эксплуатационных характеристиках (отсутствие необходимости подсветки, высокая цветопередача и т.п.), что делает возможным их массовое применение при создании световых панелей или дисплеев для различных малогабаритных устройств, таких как сотовые телефоны, МР3-плееры и т.п. Вместе с тем, таким диодам присущи и серьезные недостатки, самыми существенными из которых являются малый срок службы, обусловленный материалом подложки (органика), а также практическая невозможность создания на их основе больших матриц, например, для информационных табло. Последнее обусловлено, в частности, особенностями конструкции выводов, располагаемых на боковых поверхностях светодиода ввиду малой механической прочности органической подложки, что в свою очередь отрицательно сказывается на возможности стыковки светодиодов при создании больших матриц.

Задача предлагаемого изобретения состоит в создании принципиально новой конструкции тонкопленочного светодиода с органическим излучающим слоем, который, обладая всеми достоинствами OLED (габариты, эксплуатационные характеристики), был бы лишен присущих органическим светодиодам недостатков.

Технический результат, достигаемый созданием заявленной конструкции светодиода, состоит в возможности использования его для создания устройств отображения информации с большой площадью внешней поверхности (например, информационное табло) при одновременном сохранении малых габаритов устройства в целом.

Для достижения поставленного результата в известном тонкопленочном светодиодном устройстве, предназначенном для сборки методом поверхностного монтажа и содержащем подложку с расположенным поверх нее электролюминесцентным органическим слоем с контактами и микросхему управления, контакты которой соединены с контактами электролюминесцентного слоя с образованием присоединительных выводов, предлагается микросхему управления расположить внутри подложки со стороны, противоположной стороне с электролюминесцентным слоем, контакты микросхемы и электролюминесцентного слоя соединить через по меньшей мере одно вертикальное отверстие, выполненное в подложке, состоящей из слоя кремния на сапфире, при этом микросхему управления расположить внутри слоя кремния, электролюминесцентный слой - на противоположной стороне сапфира между ним и слоем окиси индия, а присоединительные выводы использовать для поверхностного монтажа устройства.

Изобретение иллюстрируется изображением заявленного устройства в разрезе (см. чертеж).

Возможность достижения поставленного результата обусловлена тем, что использование для изготовления подложки светодиода таких материалов, как кремний и сапфир, более стойких к внешним воздействиям, нежели используемые при создании подложки OLED органические материалы, позволяет существенно повысить срок службы всего устройства в целом, сохранив при этом его эксплуатационные характеристики на высоком уровне, при этом существенно повысив такой показатель, как срок службы, сохранив при этом такое важное достоинство OLED диодов, как весьма малая общая толщина устройства в целом. Кроме того, использование такого материала подложки, как кремний на сапфире, делает возможным формирование вертикальных отверстий по всей ее толщине, что позволяет существенно повысить общую компактность устройства и, как следствие, использовать его для создания устройств отображения информации большой площади, что более подробно будет раскрыто ниже.

В общем виде заявленное светодиодное полупроводниковое устройство состоит из подложки, выполненной из пластинки сапфира (Al₂ O₃) 1 с наращенным на ней слоем кремния 2. Технология изготовления подобного материала широко известна и в данном описании не рассматривается. Слой сапфира служит изолятором будущего светодиодного устройства, слой кремния - элементом электронной схемы управления. Внутри слоя кремния расположена микросхема управления 3, контакты 4 которой соединены с контактами 4' электролюминесцентного слоя 5. Последний расположен на слое 6 окиси индия, который в свою очередь расположен поверх пластинки сапфира. Соединение 7 контактов микросхемы и электролюминесцентного слоя произведено через вертикальное отверстие или отверстия, выполненные в подложке и транспортном слое. Подобное соединение контактов (через отверстия), равно как и описанное расположение микросхем, позволяет формировать контакты присоединительных выводов 8 светодиода на тыльной его стороне, существенно повысив его компактность за счет исключения необходимости формирования боковых выводов и, как следствие, позволяет бесшовно компоновать светодиоды по их боковым поверхностям в единую матрицу больших размеров, например в информационное табло.

В заключении следует отметить, что для специалистов в данной области является очевидным, что возможность использования заявленной конструкции вышеописанным образом является приоритетной, но не единственной возможностью и заявленная конструкция с одинаковым успехом может быть использована и для создания малогабаритных экранов для сотовых телефонов, МРЗ плееров и т.п.