照明膜结构的制作方法

文档序号:10617652阅读:350来源:国知局
照明膜结构的制作方法
【专利摘要】一种柔性的照明膜结构,其中该柔性的照明膜结构(10)包括柔性单聚合物箔(100);在聚合物箔(100)的第一侧(106)的具有用于部件的接触区域(104)的柔性导电图案层(102);至少一个腔体(108),从第二侧(106)到第一侧(106)的导电图案层(102)的接触区域(104)延伸通过聚合物箔(100)并且与至少一个接触区域(104)重叠;至少一个非有机发光二极管倒装芯片(112),在至少一个腔体(108)中并且与接触区域(104)电耦合;及在聚合物箔(100)的第二侧(110)分层的第一柔性屏蔽箔(114)。
【专利说明】
照明膜结构
技术领域
[0001 ]本发明涉及照明膜结构。
【背景技术】
[0002]有机LED或OLED提供了制造在原则上可以是柔性的相对薄的照明膜的可能性。但是,有机材料需要抵抗环境氧气和水分的非常好的保护,以便从实际的角度来看具有足够长的寿命预期。这就是为什么OLED被封闭在两块玻璃板之间,这导致薄度和柔性的损失。
[0003]在SMD(表面贴装设备)LED(发光二极管)的制造过程中,部件以及甚至裸芯片可以在聚合物衬底的表面上接合(bond),用于实现在一定程度上柔性的相对薄的照明结构。结构的总厚度主要由LED设备的厚度和(一个或多个)聚合物衬底的厚度之和确定。该总厚度导致对照明表面的柔性的绝对限制。
[0004]但是,多个应用需要比目前可能的更柔和更薄的结构。因此,需要对这些照明膜的厚度和柔性的改进。

【发明内容】

[0005]本发明力求提供改进的柔性的照明膜结构及其制造方法。根据本发明的一方面,提供了如权利要求1中所述的照明膜结构。
[0006]根据本发明的另一方面,提供了如权利要求6所述的制造方法。
[0007]本发明提供了对照明膜的柔性和厚度的改进。这使得其能够安装在变化很大的形状的表面上。
【附图说明】
[0008]参照附图,仅作为示例,本发明的示例实施例在下面进行描述,其中:
[0009]图1示出了柔性的照明膜结构的例子;
[0010]图2示出了柔性单聚合物箔和柔性的导电层;
[0011]图3示出了柔性单聚合物箔和构图的柔性的导电层;
[0012]图4示出了柔性单聚合物箔和其连接区域被露出的柔性的导电层;
[0013]图5示出了柔性单聚合物箔和在第二柔性屏蔽箔上的柔性的导电层;
[0014]图6示出了连接区域上的粘合剂;
[0015]图7示出了接合到连接区域的LED;
[0016]图8示出了在至少一个发光二极管芯片和腔体的壁之间用弹性非导电材料填充的间隙;
[0017]图9示出了柔性单聚合物箔上方的发光箔;
[0018]图10示出了卷对卷处理的例子;及
[0019]图11示出了制造方法的流程图。【具体实施方式】
[0020]下面的实施例仅仅是例子。虽然本说明书可能在若干地方提到“一个”实施例,但这并不一定意味着每个这种引用是指相同的(一个或多个)实施例,或者特征仅适用于单个实施例。不同实施例的单个特征也可以被组合,以提供其它实施例。此外,词语“包括”和“包含”应当被理解为不将所描述的实施例限制到仅由已提及的那些特征组成,并且此类实施例还可以包含尚未具体提及的特征/结构。
[0021]应当指出的是,虽然附图示出了各种实施例,但它们是简化的并且只示出了一些结构和/或功能实体。附图中示出的连接可以指电和/或物理连接。对本领域技术人员来说很清楚,所描述的装置还可以包括与附图和文字中所描述的那些不同的其它功能和结构。 应当认识到的是,一些功能、结构、电源和信令的细节与实际的发明无关。因此,它们不需要在这里更详细地讨论。[〇〇22]图1示出了柔性的照明膜结构10的例子。图2至9示出了照明膜结构10的制造处理的不同阶段的例子。
[0023]为了减小结构的厚度并提高照明膜10的柔性,照明膜结构10的总厚度必须保持薄。
[0024]柔性的照明膜结构10是分层结构,其厚度可以小于大约1mm。例如,厚度可以是大约0.1mm或甚至更小。虽然薄膜通常是想要的,但是膜可以做得更厚,使得厚度为例如大约 2mm 〇
[0025]柔性的照明膜结构10不仅可以薄,而且可以具有小的曲率半径。例如,曲率半径可以小于10mm。例如,曲率半径可以减小至大约1mm。柔性的照明膜10放在其上的表面可以是平面的、弯曲的或甚至双弯曲的。
[0026]如图2中所示,柔性的照明膜结构10包括柔性单聚合物箱100,其可以被认为是膜 10的衬底。箱1〇〇可以包括塑料,例如,诸如聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、液晶聚合物(LCP)等等。柔性的照明膜结构10还包括柔性导电层102,其可以被构图用于制造电子电路的导体,这使得照明膜结构10能够操作。
[0027]图3示出了具有构图的柔性导电层102的柔性的照明膜10的例子。导电图案具有用于部件的接触区域104。
[0028]在一个实施例中,导电且构图的层102可以包括在聚合物箱100的第一侧106的金属化的聚合物层结构。金属化的聚合物层结构可以层压(laminate)在聚合物箱100的第一侧106。聚合物箱100的第一侧106的金属化的聚合物层结构可以利用转印法在聚合物箱的顶部通过层压导电图案进行处理。另一种可能的方法是结合蒸发和电解沉积。非常直截了当的方法是利用市售的层压的金属(通常是铜或铝)涂覆的聚合物箱,其中导电迹线通过例如蚀刻、机械机器加工或激光烧蚀来构图。然后,金属化的聚合物层可以具有导体和接触区域104的电路的图案。
[0029]在一个实施例中,导电层102可以通过利用至少一种可印刷的导电油墨印刷导体和接触区域104的电路的图案而制成。图3示出了导电图案102的这两种实施例。
[0030]导体未在图中详细示出,但它们都包括在导电的构图的层102中。[0031 ]如图1和4中所示,柔性的照明膜10包括在聚合物箔100中的至少一个腔体108。这至少一个腔体108从第二侧110到第一侧106的导电图案102的接触区域104延伸通过聚合物箔100。每个腔体108的底表面至少部分地与至少一个接触区104重叠。这至少一个腔体108是为了露出接触区域104而制造的,用于使得诸如发光二极管芯片和其它电气部件的部件能够经由这至少一个腔体108从第二侧110安装。例如,这至少一个腔体108还使能对部件进行接合的任何动作。
[0032]在图1、5至9所示的实施例中,膜结构包括在导电图案102上的第二柔性屏蔽箔118,使得导电图案102在聚合物箔100和第二屏蔽箔118之间。第二屏蔽箔118可以具有像镜子的金属涂层,用于反射由发光二极管芯片112发送的光辐射。第二屏蔽箔118可以机械地支撑聚合物箔100并且机械地保护聚合物箔100。第二屏蔽箔118可以被层压在膜结构10的第一侧106。
[0033]在图1、6至9所示的实施例中,膜结构10可以包括在至少一个发光二极管芯片112和接触区域104之间的导电粘合剂116。导电粘合剂116可以从第二侧110通过腔体108分配。
[0034]在一个实施例中,导电粘合剂116是各向同性胶水。在一个实施例中,导电粘合剂116是各向异性胶水。
[0035]如图1和7中所示,柔性的照明膜结构10包括至少一个非有机发光二极管倒装芯片(flip-chip)112。在有机发光二极管(OLED)中,当电流被馈送到OLED时发射光的操作结构具有有机化合物。有机化合物一般被确定为具有碳的至少一种化学化合物的材料。非有机发光二极管在发射光的操作结构中不具有碳的化学化合物。
[0036]发光二极管芯片112从第二侧110被放在腔体108中。至少一个发光二极管芯片112中的每一个可被放在至少一个腔体108的腔体中。至少一个发光二极管芯片112中的每一个与接触区域104电耦合。接触区域104也可被称为焊盘。倒装芯片发光二极管芯片108可以在同一侧或表面具有阳极700和阴极702。阳极700和阴极702是发光二极管芯片112的电极端子。通过使用无机发光芯片112,膜10的亮度可以超过lOOOcd/m2或者甚至大于5000cd/m2。例如,具有用磷覆盖的1_X Imm芯片的Luxenon 3535L SMD LED可以输出30至351m(流明)。如果假设光的最大输出角为大约160°,则LED在立体角Ω =2*3i[l-cos(160°/2)]sr = 5.19sr范围内输出光。LED的亮度因而大约是301m/5.19sr = 5.8cd。因而要具有1000cd/m2需要大约173个LED芯片。于是,对于一平方米,可以使用14 X 14个LED芯片。于是,LED芯片之间的节距或距离是大约7.9cm。为了具有5000cd/m2需要多五倍的LED芯片,这导致865个LED。通过对数字取整,约为900个LED芯片,这导致3.4cm节距。例如,无机发光二极管芯片112是耐用的并且它们可以利用现代卷对卷(roll-to-roll)接合器被接合到薄且柔性的衬底箔100上的印刷导体。
[0037]在本申请中,发光二极管芯片112是尚未包装或封装的发光二极管管芯。即,发光二极管芯片112包括半导体结构但不包括壳体、容器或外壳,尽管例如包装的发光二极管芯片通常包括塑料壳体、容器或外壳。发光二极管芯片发射光辐射。光辐射可以是紫外光、可见光或红外光。发光二极管芯片112可以包括单色发光二极管芯片或RGB(红绿蓝)发光二极管芯片。根据选定的发光二极管芯片112的类型,可以以电的方式控制膜结构10的照明颜色。根据照明膜100的应用,发光二极管芯片112可以是致密的或稀疏的。发光二极管芯片112的稀疏分布使制造更快,并带来低制造成本。
[0038]当发光二极管112是致密的时,它们彼此的距离或节距是基于芯片的尺寸受限的。 另一个限制来自于导体技术和可获得的薄层电阻。例如,大块铜、铝、银和/或金的电阻比银墨好得多。这就是为什么蚀刻和层压那些金属会导致更高的密度。当节距为芯片尺寸的大约1.5倍时,高密度得以实现。当节距为芯片尺寸的大约2倍时,通过使用印刷方法,高密度得以实现。芯片的稀疏分布在原则上无论多稀疏都可以,但是照明的强度和均匀性确定芯片在膜结构10中能够多稀疏。[〇〇39]在图1、7和8所示的实施例中,至少一个发光二极管芯片112和腔体108的壁1080之间的间隙200可以用弹性非导电材料202填充。在一个实施例中,这至少一个发光二极管芯片112可以被弹性非导电材料202包围。弹性非导电材料202可被分配到每个间隙200。
[0040]如图1和9中所示,柔性的照明膜结构10包括在聚合物箱100的第二侧110分层的第一柔性屏蔽箱114。第一屏蔽箱114可以是塑料、环氧树脂或硅。第一屏蔽箱114可以在其中具有发光芯片112的聚合物箱100上被层压。环氧树脂和硅可以在聚合物箱100上被分配。第一屏蔽箱114可以机械地保护发光芯片112和其它部件。第一屏蔽箱114还可以在柔性的照明膜10内以期望的方式引导光并且它还可以从柔性的照明膜10向外在期望的方向引导光。 [0041 ]在图1和9所不的实施例中,第一屏蔽箱114可以包括被放在至少一个发光二极管芯片112上方的发光箱120。发光箱120可以层压在一层第一屏蔽箱114上,其中第一屏蔽箱 114可以包括至少一层。如果第一屏蔽箱114包括若干层122、124,则发光箱120可以驻留在两层第一屏蔽箱114之间。
[0042]在一个实施例中,发光箱114可以是磷箱。在一个实施例中,发光箱114可以根据导电层102来构图。
[0043]柔性照明膜结构10可以具有宽的照明表面。柔性照明膜结构10的面积可以是一个或多个平方米。作为替代,柔性照明膜结构10的面积可以是一个或多个平方分米。在一个实施例中,柔性照明膜结构10的面积可以是一个或多个平方厘米。[〇〇44]柔性照明膜结构10可以利用在图10中示出的卷对卷(R2R)方法来制造。这种处理使得能够制造具有长寿命预期的宽、薄且柔性的照明膜。而且,其效率和亮度可以比目前 0LED的效率和亮度更好。柔性照明膜10的寿命可以超过1万小时或者甚至10万小时。
[0045]柔性照明膜10可以简短地描述如下:[〇〇46]-衬底膜100基于聚合物 [〇〇47]-衬底膜薄(小于100M1)[〇〇48]-衬底膜可以具有宽的表面
[0049]-导体可以利用印刷技术印刷在衬底膜10上,或者具有金属的箱的蚀刻可以被使用
[0050]-LED是未包装的无机LED芯片 [〇〇51]-到导体的LED耦合是基于接合技术 [〇〇52]-制造过程使用卷对卷方法
[0053]-亮度超过lOOOcd/m2或甚至超过5000cd/m2。[〇〇54]图11示出了制造方法的流程图的例子。在步骤1100中,在聚合物箱100的第一侧 106提供具有用于部件的接触区域104的柔性导电图案层102。在步骤1102中,形成从第二侧 110到第一侧106的导电图案层102的接触区域104延伸通过聚合物箱100的至少一个腔体108,用于露出接触区域104并用于从第二侧110经由至少一个腔体108执行部件的安装。在步骤1104中,至少一个非有机发光二极管倒装芯片112中的每一个被放在至少一个腔体108的腔体中。在步骤1106中,至少一个非有机发光二极管倒装芯片112与露出的接触区域104电耦合。在步骤1108中,第一柔性屏蔽箔114在聚合物箔100的第二侧110提供。
[0055]对本领域技术人员将清楚的是,随着技术的进步,本发明性概念可以以各种方式实现。本发明及其实施例不限于上述示例实施例,而是可以在权利要求的范围内变化。
【主权项】
1.一种柔性的照明膜结构,其中该柔性的照明膜结构(10)包括:柔性单聚合物箱(100);具有用于部件的接触区域(104)的柔性导电图案层(102),该导电图案层(102)是聚合 物箱(100)的第一侧(106)的层;至少一个腔体(108),从第二侧(110)到第一侧(106)的导电图案层(102)的接触区域 (104)延伸通过聚合物箱(100),每个腔体(108)与至少一个接触区域(104)重叠;至少一个非有机发光二极管倒装芯片(112),在至少一个腔体(108)中并且与接触区域 (104)电耦合;及第一柔性屏蔽箱(114 ),在聚合物箱(100)的第二侧(110)分层。2.如权利要求1所述的膜结构,其中,导电图案层(102)包括以下项中的至少一个:金属 化的聚合物结构和基于至少一种可印刷的导电油墨的导体。3.如权利要求1所述的膜结构,其中,膜结构包括在至少一个发光二极管芯片(112)和 接触区域(104)之间的导电粘合剂(116)。4.如权利要求1所述的膜结构,其中,膜结构包括在导电图案层(102)上的第二柔性屏 蔽箱(118),使得导电图案层(102)在聚合物箱(100)和第二屏蔽箱(118)之间。5.如权利要求1所述的膜结构,其中,第一屏蔽箱0包括放在至少一个发光二极管芯片 (112)上的发光箱(120)。6.—种制造柔性的照明膜结构的方法,其中该方法包括:在聚合物箱(100)的第一侧(106)提供(1100)具有用于部件的接触区域(104)的柔性导 电图案层(102);形成(1102)从第二侧(110)到第一侧(106)的导电图案层(102)的接触区域(104)延伸 通过聚合物箱(100)的至少一个腔体(108),用于露出接触区域(104)且用于从第二侧(110) 通过至少一个腔体(108)安装部件;将至少一个非有机发光二极管倒装芯片(112)当中每一个放(1104)在至少一个腔体 (108)的腔体中;将至少一个非有机发光二极管倒装芯片(112)与露出的接触区域(104)电耦合(1106); 及在聚合物箱(100)的第二侧(110)提供(1108)第一柔性屏蔽箱(114)。7.如权利要求6所述的方法,其中,利用以下项中的至少一个形成导电图案层(102): (1)将金属化的聚合物结构层压到聚合物箱(100)的第一侧(106)并且构图金属化的聚合物 结构,及(2)利用至少一种导电油墨在聚合物箱(100)的第一侧(106)印刷导体。8.如权利要求6所述的方法,其中,通过向接触区域(104)分配导电粘合剂(116)来将至 少一个非有机发光二极管倒装芯片(112)与接触区域(104)电耦合;以及将至少一个发光二 极管芯片(112)接合到接触区域(104)。9.如权利要求6所述的方法,其中,在导电图案层(102)上层压第二柔性屏蔽箱(118), 使得导电图案层(102)在聚合物箱(100)和第二屏蔽箱(118)之间。10.如权利要求6所述的方法,其中,在至少一个发光二极管芯片(112)上方层压发光箱 (120)。
【文档编号】F21S4/22GK105980768SQ201480075212
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年12月17日
【发明人】P·马库南, K·凯拉南
【申请人】弗莱克布瑞特有限公司
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