高良率低成本大面积柔性OLED照明模组的制作方法

文档序号:15629968发布日期:2018-10-12 20:21阅读:332来源:国知局
本发明涉及一种oled(organiclight-emittingdevice)光源。更特别地,涉及一种高良率低成本大面积柔性oled照明模组,其制备方法以及包含该照明模组的oled照明灯具。
背景技术
::oled照明由于高效、冷光源和新形式近年来广受关注。最新在光提取方面的进展已经实现了oled照明达到130lm/w的效率(k.yamae,etal.,siddigest,682(2014))。lgdisplay商业化的硬底光板也能在3000k下达到90lm/w的效率(lgdisplay:oledlightpaneluserguidev3.0)。这已经与效率在70-100lm/w的led可相比拟了(https://www.energy.gov/eere/ssl/led-basics)。lgdisplay的luflex系列照明是将不同尺寸的oled做在柔性基板上,最大有300mmx300mm。使用这种oled光板的展示和产品已经在市面上可见(见图1a至图1c)。然而,oled照明与其他照明,如led,荧光灯,和白炽灯相比仍然价格过高。举例来说,一台lgoledsky台灯售价$255.99,一座velaoled壁灯售价$2,590,而它的吊灯更高达$9,990。与此同时,一台taotronicsled台灯仅售$27.99,即便是一块blackjackled面光源也仅要$359(www.amazon.com)。这严重阻碍了oled商业化进程,将其局限在高端奢侈品领域。而且,市面上已经可以看到由多个led组装形成的大面积光源或者柔性光源,这更进一步缩小了这两种光源的区别,增加了oled进入通用照明的挑战。一般共识是oled的高成本来源于有机材料,尤其是发光层材料,生产成本以及最重要的,低良率。为降低生产成本的一个显而易见的方法是增加母板的大小,这样每批产能就可以得到提高。尽管更高代产线的前期投资较高,但计算发现在5年之后,一个可生产6英寸基板的设备和5.5代线生产的单片基板的成本几乎没有差别(barryyoung,costofownershipmodelforoledssl)。但这并没有解决良率问题。低良率主要来源于粉尘,它们会造成阳极和阴极间的短路以至于损坏整个光板。为了降低粉尘影响,有人发明了嵌入保险丝的做法(us8,836,223b2),或是通过构建一个串联(tandem)结构来增加有机层厚度。保险丝的做法会有帮助,但是有极限-当有超过1%的象素短路时整个光板就被认为失效。串联结构确实对一些尺寸的粉尘有阻挡效果,但对直径大于500纳米的粉尘无用。而柔性oled照明对粉尘尤为敏感,因为即便它们落在了完整的有机层之上,仍可以穿透薄膜封装层,减短器件寿命。其他工作集中在进一步提高器件性能,包括效率和寿命,来降低$/lm,并利用低成本的卷对卷(roll-to-roll)工艺将器件制备在柔性基板上。然而,器件性能的提升相对于led成本的降低仍然慢了一些,并且,柔性照明的效率和寿命依然是个大问题。首先声明,此发明专注于通用照明应用,与us9,954,389b2所描述的基于显示或是无源阵列(passivematrix)是有本质区别的,在显示或是无源阵列中每个象素都有自己的驱动电路,虽然象素也排成阵列形式,但都是在一块基板上,且尺寸比本申请中所述的单块基板小几个数量级。尽管us9,954,389b2中也有使用柔性印刷电路板来驱动oled,但由于是显示应用,电路更为复杂,而且其oled都是制备在同一块基板上的。当下商业用的oled灯具趋势都是尽量在一块基板上做最大照明区域的oled光板,然后用这些光板中的每一个或多个排列形成灯具。一些使用商业oled光板的灯具在图1a至图1c中有展现。在这里,所有oled光板,无论大小,都是由lgchem以模组形式提供的。“模组”指的是一个电子器件仅有一组外部电路驱动装置。如图2a所示,这些lgchem的oled模组都有一对电线延伸至光板以外并用一个插座固定以便使用。电源驱动也可以提供,如图2b所示的脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation)和幅度调制(amplitudemodulation)。每个这样的模组实质就是一个搭配了外部电线的oled光板。这样的一个模组,或一块单独的光板,由于过大的发光面积,依然不可避免地承受低良率、高成本的问题。近期在微显示领域的进展已经能够将led以阵列形式排布在基板上(us2005/0207156a1)。然而,为了达到高分辨率,这些led都是紧密排列在一起(见图3a)。何况,这些led都非常小,不适合应用于大面积通用照明。有一些想法是将多个oled和led间隔排列(us9,887,175b2)做照明应用(见图3b)。尽管在这样排列的oled之间有间距,这是为了给led留放位置以提供点光源效果。此外,us9,887,175b2中的oled需两块基板和黏着剂实现封装(即传统的盖板封装),这样会降低填充率。在我们的发明中,不需要使用led,我们还会介绍一个专有策略来最大化填充率并实现有效封装。一种瓷砖式平面光源在us2005/0248935a1中被介绍,其目的在于通过事先设计接触电极将相邻oled光板在各自边界处互相连接以形成紧凑的oled光板阵列(见图3c)。在这样做的时候,每个光板都有至少两个同向的接触电极,并且板与板之间的连接是特定的。在我们的发明中,接触电极没有固定要求,并且没有要求相邻光板要有电路连接。尤其是,这些oled光板中的电极彼此通过焊接,键合,特殊的互补外框等连接,而不是像我们的工作中用到的一块共享柔性印刷电路板。另外,在us2005/0248935a1中,基板和fpc没有同时存在。即便fpc作为基板的材料被使用,也会存在多数fpc而每一个fpc都只和一个oled重合。而在我们的发明中,基板和fpc同时存在并起到各自不同的作用,而且一个fpc与多个oled重合。最后,在us9,337,441b2中介绍了一种oled照明系统,其中多个oled共享一个罩板,此罩板提供外部驱动(见图3d)。这里的核心思想是将母板切成多组紧密排列的oled集合,而这些在同一个罩板下的oled集合都共享同一个基板。而在我们的发明中,每一个oled光板是被切割的以至他们的基板互相分隔。这种做法的好处是能够筛选出坏的光板而仅组装好的,使得模组的良率大大提高,而这是us9,337,441b2中的结构无法实现的,因为所有的光板都使用同一个基板。另外,在我们的发明中,这些光板都是特意被间隔排列以至在基板与基板间有一定空隙。这样即使单个光板可能是在硬板上制备的,仍可以实现大面积柔性照明瓷砖(large-areaflexibletiles)。us9,337,441b2中要求保护的结构要想实现大面积柔性照明就必须使用全柔性基板,而这样器件的良率会大打折扣。技术实现要素:本发明旨在提供一种oled照明模组,其制备方法以及包含该照明模组的oled照明灯具来解决至少部分上述问题。本发明的oled照明模组,其制备方法以及包含该照明模组的oled照明灯具可实现高良率,低成本和大面积柔性。根据本发明的一个实施例,公开一种oled照明模组,包含:多个oled光板,其中所述oled光板包含基板,oled器件,封装层,至少一个阳极接触,至少一个阴极接触,以及至少一个发光表面;第一柔性印刷电路板,包含第一表面和第二表面,以及印刷在所述第一表面的第一电路;其中至少两个所述oled光板的至少一个所述阳极接触和至少一个所述阴极接触电连接到所述第一柔性印刷电路板的所述第一表面上的所述第一电路,使得多个所述oled光板被外部地电接入;其中至少两个所述oled光板的所述基板是彼此分隔的。根据本发明的另一实施例,还公开了一种制备oled照明模组的方法,包含:a)决定一oled光板的有源区面积;设计光板布局;b)设计光板分布;为所述光板分布设计相应的电路;将设计的所述电路印刷到柔性印刷电路板的第一表面上;c)在至少一个母板上制造多个oled光板;封装所述多个oled光板;将至少一个所述母板切割成单独的oled光板;d)并且将至少两个单独的所述oled光板电结合到所述柔性印刷电路板的第一表面上,其中所述oled光板能够在外部被驱动;其中至少两个oled光板的基板之间具有大于0.1mm的空间;其中步骤b可在步骤c之前、之后或同时实施。一个oled照明灯具,包含至少一个所述的oled照明模组。本发明公开的新型oled照明模组,由于其包含oled光板的基板是彼此分隔开的,因此意味着其中的oled光板可来自不同的母板,例如利用不同的材料所制备出的不同母板,降低了成本。同时,相对于切割出包括多个oled光板的单元,同一母板可以切割出更多的单个oled光板的单元。从获得的更多oled光板中筛选出好的单元并组装,会使得oled照明模组的良率大大提高。另外,oled照明模组中的这些oled光板,被间隔排列后使得在基板与基板间有一定空隙,这样可以用制备在硬板上的光板来实现大面积柔性照明。这相对于必须使用全柔性基板来实现大面积柔性照明,提高了良率和降低了成本。附图说明图1a至图1c是使用多个oled照明光板的oled灯具的展示图,其中每个光板都是一个模组。图2a是图1a-1c中的oled灯具的每个模组的发光面和背面的展示图。图2b是用于驱动图2a中oled模组的电力驱动器的展示图。图3a是紧密堆积的led阵列形成的微型显示器的示意图。图3b是包含多个oled和led的照明器件的示意图。图3c是包含在光板边缘上彼此电互连的照明单元的瓷砖式平板照明系统的示意图。图3d是包含多个oled单元的oled照明系统的示意图,其中多个oled单元共用一个盖,其中电接触连接到所述盖。图4是最大化填充率的接触设计例子的示意图。图5a是fpc上电路布局的一个示例的一部分的示意图。图5b是oled光源的相应方案的示意图,其中oled光板是并联电连接。图6a是fpc上电路布局的一个示例的一部分的示意图。图6b是oled光源的相应方案的示意图,其中oled光板是串联电连接。图7a-图7e是具有多个底部发光oled光板的oled照明瓷砖的示意图,其中图7a在fpc板上没有薄膜封装层,图7b中没有光提取层,图7c具有一个光提取层,图7d具有单独的光提取层,图7e具有支撑膜。图8a-图8b是具有顶部发光oled光板的oled照明瓷砖的示意图,其中图8a没有光提取层,图8b具有光提取层。图9a-图9c是具有两面oled光板的照明光源示意图,其中图9a中使用具有对齐的oled光板的两个底部发射oled照明瓷砖,图9b中使用具有交替的oled光板的两个底部发光oled照明瓷砖,图9c是使用双面fpc板材。图10a是oled照明瓷砖的一部分的平面示意图。图10b是图10a中沿着线a-a'的对应截面示意图,其中没有光提取层。图10c是图10a中沿着线a-a'的对应截面示意图,其中具有光提取层。图11a和图11b是一部分oled照明瓷砖的示意图,其中图11a是顶部发光oled光板组装到网状fpc板上,图11b是透明oled器件以相同配置组装到网状fpc板上。图12是在照明光板之间安装有传感器的oled照明瓷砖的示意图。图13是包括多个刚性oled光板的大面积柔性oled瓷砖的示意图。图14是高良率低成本oled瓷砖模组的制备方法流程图。具体实施方式如本文所用,“顶部”意指离基板最远,而“底部”意指离基板最近。在将第一层描述为“安置”在第二层“上”的情况下,第一层被安置为距基板较远。除非规定第一层“与”第二层“接触”,否则第一与第二层之间可以存在其它层。举例来说,即使阴极和阳极之间存在各种有机层,仍可以将阴极描述为“安置在”阳极“上”。如本文所用,术语“oled光板”包含一块基板,oled器件,一层封装层,以及至少一个阳极接触和一个阴极接触延伸至封装层外用于驱动。所述oled器件包含一层阳极层,一层阴极层,一层或多层有机发光层置于阳极层和阴极层之间。所述oled器件中不包含基板和封装层,这些已存在于oled光板中。如本文所用,术语“模组”指的是仅有一套外部电驱动装置的电子器件。如本文所用,术语“封装层”可以是厚度小于100微米的薄膜封装,其包括将一层或多层薄膜直接涂覆到器件表面,或者也可以是黏着到基板上的盖片(coverglass)。如本文所用,术语“有源区面积(activearea)”指的是oled器件通电时的发光区域。有源区面积可以是规则图形也可以是不规则图形。如本文所用,术语“分隔”指的是两个物体物理上不连接并不形成统一性的物体。如本文所用,术语“填充率”指的是发光区域和整个光板的面积比例。如本文所用,术语“柔性印刷电路”(fpc)指的是任何柔性基板上涂有以下任一种或它们的组合,包括但不限于:导电线,电阻,电容,电感,晶体管,微机电系统(mems)等。柔性印刷电路的基板可以是塑料,薄膜玻璃,镀有绝缘层的金属薄膜,织物,皮革,纸张,等等。一张柔性印刷电路板一般厚度小于1mm,更优的厚度小于0.7mm。如本文所用,术语“光提取层”可以指光扩散膜或者其他用于光提取的微结构,也可以是具有光提取效果的薄膜层。光提取层可以位于oled光板的基板表面,也可以在其他合适的位置,如介于基板和阳极之间,或者有机层与阴/阳极之间,阴极与封装层之间,封装层表面,等等。如本文所用,所述oled照明模组包含多个oled光板(panels),其最低可包含2个oled光板,最多可根据使用需要自行设置。根据本发明的一个实施例,公开了一种oled照明模组,包含:多个oled光板,其中所述oled光板包含基板,oled器件,封装层,至少一个阳极接触,至少一个阴极接触;第一柔性印刷电路板,包含第一表面和第二表面,以及印刷在所述第一表面的第一电路;其中至少两个所述oled光板的至少一个所述阳极接触和至少一个所述阴极接触电连接到所述第一柔性印刷电路板的所述第一表面上的所述第一电路,使得多个所述oled光板被外部地电接入;其中至少两个所述oled光板的所述基板是彼此分隔的。根据本发明的一个实施例,所述oled光板具有至少一个发光表面。根据本发明的一个实施例,oled照明模组中进一步包含光提取层。根据本发明的一个实施例,oled照明模组中所述光提取层是扩散膜,并附接于至少一个所述oled光板的至少一个发光表面。根据本发明的一个实施例,oled照明模组中所述光提取层延伸到至少一个所述oled光板的发光表面之外。根据本发明的一个实施例,oled照明模组中所述光提取层附接到所述第一柔性印刷电路板的至少一部分。根据本发明的一个实施例,oled照明模组中所述封装层是薄膜封装层。根据本发明的一个实施例,oled照明模组中所述封装层是粘合到所述基板的盖片。根据本发明的一个实施例,oled照明模组中至少一个oled光板的所述基板是柔性的。根据本发明的一个实施例,oled照明模组中进一步包含一个或多个传感器,其中至少一个所述传感器放置在两个oled光板之间。根据本发明的一个实施例,oled照明模组中所述传感器包含下列中的一种或多种传感器:运动传感器,图像传感器,声音传感器,温度传感器,气体传感器,湿度传感器,或红外传感器。根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled光板还包含发射具有第一峰值波长的光的第一oled光板,和发射具有第二峰值波长的光的第二oled光板,其中所述第一峰值波长和所述第二峰值波长相差至少10nm。根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled光板进一步包含第三oled光板,其中第一oled光板发射具有400-500nm第一峰值波长的光,第二oled光板发射具有500-580nm第二峰值波长的光,第三oled光板发射具有580-700nm第三峰值波长的光。根据本发明的一个实施例,oled照明模组,进一步包含支撑膜,其中所述支撑膜附接于所述第一柔性印刷电路板的与发光面相对的一侧的至少一部分。根据本发明的一个实施例,其中所述第一柔性印刷电路板仅与oled光板的一部分重叠。根据本发明的一个实施例,其中所述第一柔性印刷电路板与至少两个oled光板重叠。根据本发明的一个实施例,其中所述第一柔性印刷电路板通过导电胶电连接到oled光板上。根据本发明的一个实施例,oled照明模组,进一步包含印刷在所述第一柔性印刷电路板的第二表面上的第二电路,其中至少一个oled光板电连接到所述第一表面,并且至少另一个oled光板电连接到所述第一柔性印刷电路板的第二表面。根据本发明的一个实施例,其中至少一个oled光板在电路上独立地驱动。根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled光板具有相同或不同的形状。根据本发明的一个实施例,其中至少两个oled光板是从两个母板上切割来的。根据本发明的一个实施例,其中所述第一柔性印刷电路板的第一表面或第二表面中的至少一个预先涂覆有薄膜封装层。根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled光板不均匀地分布在所述第一柔性印刷电路板上。根据本发明的一个实施例,oled照明模组,进一步包含第二柔性印刷电路板,其中多个oled光板电连接到所述第二柔性印刷电路板,其中所述第一柔性印刷电路板和第二柔性印刷电路板被连接,使得所述第一柔性印刷电路板上的至少一个oled光板沿着与所述第二柔性印刷电路板上的至少一个oled光板相反的方向发射光。根据本发明的一个实施例,其中所述第一柔性印刷电路板小于1mm厚度。根据本发明的一个实施例,其中所述第一柔性印刷电路板进一步包含一张柔性基板,所述柔性基板选自由以下组成的组:塑料,薄膜玻璃,镀有绝缘层的金属薄膜,织物,皮革,纸张,及其组合。根据本发明的一个实施例,其中至少两个oled光板的基板之间具有大于0.1mm的空间。根据本发明的另一个实施例,公开了一种制备oled照明模组的方法,包含以下步骤:a)决定一oled光板的有源区面积;设计光板布局;b)设计光板分布;为所述光板分布设计相应的电路;将设计的所述电路印刷到第一柔性印刷电路板的第一表面上;c)在至少一个母板上制造多个oled光板;封装所述多个oled光板;将至少一个所述母板切割成单独的oled光板;d)并且将至少两个单独的所述oled光板电结合到所述柔性印刷电路板的第一表面上,其中所述oled光板能够在外部被驱动;其中至少两个oled光板的基板之间具有大于0.1mm的空间;其中步骤b可在步骤c之前、之后或同时实施。根据本发明的一个实施例,其中由公式a=929m-2/3决定oled光板的有源区面积,其中oled光板的有源区面积a,单位为cm2,m是每立方英尺直径大于x微米的平均粉尘数,其中x选自0.1-0.5之间。根据本发明的一个实施例,进一步包含设置光提取层。根据本发明的一个实施例,其中所述光提取层是扩散膜,并附接于至少一个所述oled光板的至少一个发光表面。根据本发明的一个实施例,其中所述光提取层延伸到至少一个所述oled光板的发光表面之外。根据本发明的一个实施例,其中所述光提取层附接到所述第一柔性印刷电路板的至少一部分。根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled光板是薄膜封装的。根据本发明的一个实施例,其中至少一个oled光板的所述基板是柔性的。根据本发明的一个实施例,还包括将一个或多个传感器组装在所述柔性印刷电路板上的两个oled光板之间。根据本发明的一个实施例,其中所述传感器包括以下中的一个或多个:运动传感器,图像传感器,声音传感器,温度传感器,气体传感器,湿度传感器或红外传感器。根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled光板还包含发射具有第一峰值波长的光的第一oled光板,和发射具有第二峰值波长的光的第二oled光板,其中所述第一峰值波长和所述第二峰值波长相差至少10nm。根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled光板进一步包含第三oled光板,其中第一oled光板发射具有400-500nm第一峰值波长的光,第二oled光板发射具有500-580nm第二峰值波长的光,第三oled光板发射具有580-700nm第三峰值波长的光。根据本发明的一个实施例,进一步包含支撑膜,其中所述支撑膜附接于所述第一柔性印刷电路板的未连接oled光板的一侧的至少一部分。根据本发明的一个实施例,其中所述第一柔性印刷电路板仅与oled光板的一部分重叠。根据本发明的一个实施例,其中所述第一柔性印刷电路板通过导电胶电连接到oled光板上。根据本发明的一个实施例,其中至少一个oled光板在电路上独立地驱动。根据本发明的一个实施例,其中所述第一柔性印刷电路板小于1mm厚。根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled光板从两个或更多个母板上制造的。根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled光板在被集成到第一柔性印刷电路板之前经过筛选。根据本发明的一个实施例,其中所述第一柔性印刷电路板进一步包含一张柔性基板,所述柔性基板选自由以下组成的组:塑料,薄膜玻璃,镀有绝缘层的金属薄膜,织物,皮革,纸张,及其组合。根据本发明的再一个实施例,公开了一种oled照明灯具,包含至少一个如上所述的oled照明模组。尽管减小有源区面积是很自然可以想到的提高良率的方法,却很少有报道如何决定最大的有源区面积。在这里,我们描述了决定oled合适有源区面积的第一经验法则。通常oled照明在超净间进行制备,阳极层和圩堤层(通常是一种大分子聚合物,如聚酰亚胺(polyimide),盖住ito的边缘以防止ito毛刺穿透有机层)在百级超净间图形化制备,有机层、阴极层和封装在千级超净间图形化制备。有时,阳极层也可以通过掩模版在溅射腔制备,这种情况下,所有工艺步骤都可在千级净室完成(us8,564,192b2)。在量产工厂,更优的做法是所有工艺都在百级超净间完成。在ito和圩堤层引入的粉尘(如果有的话)有可能会破坏图形,但是通常可以被去除并且很少影响最终器件的良率。相反,在有机层蒸镀过程引入的粉尘是最紧要的,因为它们会造成整个器件短路失效。百级净室的标准是每立方英尺内直径大于0.5微米的粉尘要少于100颗。这意味着,假设粉尘在空间均匀分布,对于每一颗直径大于0.5微米的粉尘它们在每平方英尺的单位面积上少于21.54颗,即0.023/cm2。这样在理论上,在百级超净间内,每43cm2以下将不存在直径大于0.5微米的粉尘。这即是理论上无直径大于0.5微米的粉尘的最大有源区阈值面积。一个串联结构的oled的有机层可以轻松达到0.5微米厚。于是,如果有源区面积被控制在无粉尘阈值下,良率可超过90%并拥有100%的理论值。类似的,我们可以推理得到在千级超净间内(每立方英尺直径大于0.5微米但小于5微米的粉尘少于1000颗,并且直径大于5微米的粉尘少于250颗),没有直径大于0.5微米的最大面积为8cm2。对于一个薄型的oled器件来说,通常有机层厚度在100-300纳米间,因此,更优的有源区面积应是阈值面积的一半以保证高良率。另一个做法是,在实验室区域进行更精细的粉尘测量来决定某种特定器件结构所需的无颗粒阈值面积。比方说,可以对直径大于0.3微米的粉尘进行测量并以此计算阈值面积。一个通用公式可以如下表述:如果粉尘直径>xμm测量值少于每立方英尺m颗,其中x在0.1-0.5之间(更优化的为0.3-0.5之间),那么一个高良率oled光板的有源区阈值面积a[cm2]可以计算为:a=929m-2/3[cm2]公式1如此计算有源区阈值面积也对薄膜封装(tfe)器件有益,可以防止粉尘落在tfe层中而减短器件寿命。接下来,独立光板版图可以在发光面积不超过阈值面积的基础上进行设计,接着可以设计母板上的阵列。当光板尺寸缩小时,非常重要的一点是仍要确保良好的填充率,即发光面积和整个光板面积的比例。不然的话,每块母板上的单块光板产出数量会下降以至成本上升。尽管如此,生产小面积光板的一个好处是避免使用总线,总线通常被嵌入在ito和有机层之间以提高大面积光板的光强均匀性(us8,927,308b2)。由于缩小了发光面积,光强均匀性会有改善,而会增加制造成本、引入可能的短路以及不发光面积的总线就不再需要了。此外,同样由于面积的缩小均匀性的提高,接触电极可以被设计成更少的数量以增加填充率。在一个合适的设计中,一个四边形光板可以有最多3边没有接触电极而仍保持良好的均匀性。一些接触电极设计的例子,但是不局限于这些,在图4中展示,其中“+”号代表阳极接触,“-”号代表阴极接触。下文将详细阐述,在使用柔性印刷电路板(fpc)进行粘合的时候,接触电极的面积可以极大地缩小从而进一步提高填充率。具体的光板设计规则将不在本文中介绍,但本领域的技术人员都具备该知识。改善封装技术可以更进一步提高填充率。传统的盖片封装方案会占用空间,但无边形式可以由薄膜封装所实现(us8,933,468b2)。为进一步降低成本,薄膜封装可以用打印或喷涂方式涂到基板上(us9,343,678b2)。这种打印或喷涂的封装层也可以用在圩堤层中,这样理论上高成本的光刻步骤就不需要了。另外的方案是,用无机材料,包括但不局限于,氧化硅和氮化硅,通过掩模版或者全面pecvd镀膜后光刻的方法来制备圩堤层。用这些无机材料替代有机材料做圩堤可以提高器件寿命。上述光板可以在大面积母板上以阵列形式组合。阵列图形会综合考虑光板图形,光板接触电极位置,以及生产设备的能力。这种阵列组合知识为本领域的专业人士所具备。注意这种阵列形式组合只是生产步骤中的一部分,在生产完成后每一块光板都会被从母板上切割下来。不要把它与下面即将描述的为最终模组进行的光板分布图形相混淆。理论上来说,每一块光板也可以独立制造,即,每一块光板的基板本身即为母板。每一块独立基板本身可以是任何形状,规则的或不规则的,只要当他们在母板上排列时能达到最大利用率。我们在本文中同时介绍了一种新型的接触电极贴合方法来减少非发光面积。一张柔性印刷电路板(fpc)上预先印上了电路可以用来贴合光板。印刷电子是一个成熟的领域,它可以用低成本在塑料上印刷铜,银,tco,或者有机导电材料。近年来的进展显示更加复杂的元器件和组件也可以通过印刷得到,比如薄膜晶体管(tft)以及由这些tft搭建出来的电路。这些导电线条的宽度从几十到几百微米不等,可以大大降低oled光板接触电极面积。fpc通常也非常薄,一般在12到125微米左右。有些fpc是透明的。除了印刷oled的驱动电路,其他电路,例如但并不局限于,天线,放大器,变送器,等,也可以被印刷在柔性板上。一个电连接和驱动oled光板的电路设计实例的一部分被画在了图5a,其对应电路图在图5b。多个oled光板501在fpc板510上被集成。每个oled光板501一端有一个阳极接触,在相对的另一端有一个阴极接触。oled光板501的阳极接触与获取电线502电连接,其阴极接触与获取电线503电连接。在这个组合中,oled光板501在电路上并联连接。另一个电路设计实例的一部分被画在了图6a,其对应电路图在图6b,这里oled光板601是串联连接在fpc板610上。获取电线602接在了第一个oled光板的阳极,获取电线603接在了最后一个oled光板的阴极。这两个例子最适合两边各有一个异性接触电极的光板。尽管如此,有不同于此接触电极设计的光板也可以使用该版图,或者,也可以使用别的电路设计。由于fpc板可以印刷细微尺寸,还可以实现对单个光板的独立驱动。这样一来,每一个oled光板都可以在不同的工作点下驱动,从而达到高均匀性,或者有意的非均匀性,或者更长的寿命。oled光板的接触电极可以通过照相镜头高度对准后贴合到fpc板上。至于在fpc上为多个光板设计连接电路,在电子工程领域是非常基本的技能,该领域的技术人员都具备该知识。fpc板可以从外部获取电源,通过以下方式但不局限于,电源线,电源插座,内置电池,电源控制器,无线充电及其他。每一张fpc可以贴合多个oled光板并在光板之间留出空隙。图7a表现了一个oled瓷砖式模组700,上有多个底发光的oled光板710被集成在了fpc板707上。oled光板710包含一个基板701,一个oled器件702,至少一对电极704包含有至少一个阳极和一个阴极接触,一个封装层703。封装层703可以是用uv固化胶粘合在基板上的盖片。封装层703更倾向于是一层低于100微米厚的薄膜封装层。oled光板710通过一个贴合结构705被贴合在事先印刷了电路的fpc板707上。oled光板可以通过热或压力被贴合到印刷板上。贴合结构705可以但不局限于是,掺有金属颗粒的导电胶,引线键合(awirebonding),焊接或是任何其他该领域技术人员了解的结构。贴合过程可以,但不局限于,压力贴合,热贴合,uv贴合或是以上几种的混合。为了能同时贴合多块oled光板,受青睐的方案为提供一块平台将fpc板置于其上,使用机械手臂拾取oled光板并将其置于fpc板上需要的位置。贴合结构可以在放oled光板前制备。举例来说,如果要使用导电环氧树脂胶贴合,可以在同一个系统中集成一个点胶器将环氧树脂胶水涂置于需要处。如果该导电环氧树脂胶需要uv固化,一个uv灯源将在oled光板放置在涂布的胶水上后照射在贴合处。在另一种压力贴合方案中,可以用与环氧树脂胶水轮廓相应的治具压到放置在胶水上的oled光板上。加热装置也可被集成到系统中来提供升温贴合。平台本身可以是一个加热板,或者可以在与环氧树脂胶水轮廓相应的地方做线槽布置热导线。点胶,机械手臂,uv光照,加压治具,以及/或加热装置都可以集成在一个机器人系统中。为了提高精度,还可使用对准相机。注意以上所述仅为贴合案例,该领域的专业人员具备各种贴合方案的知识。另外可以在fpc板707和oled光板710之间镀上薄膜封装层706,如图7b所示。在这个实施例中,光从基板一侧射出,相反于封装层一侧,这被考虑为底发光器件。在图7c中,光提取层708可以被塑封到oled光板710上以增强光提取效果。光提取层708可以是一张自带粘胶的光扩散膜。光提取层708也可以是镀在基板发光面的薄膜。额外的粘胶709可以填充在光提取层708和fpc板707之间,但不是必须的。光提取层708也可以为每块oled光板而分隔开,如图7d所示。如果fpc板非常薄,一层支撑膜709可以塑封到没有oled发光那侧的fpc板上,如图7e所示。支撑膜709可以自带粘胶。在其他实施例中,顶发光器件可以被集成为一张瓷砖式光源。图8a描绘了一张瓷砖式oled模组800,包含有多个顶发光的oled光板810。在这个结构中,光从oled光板810的封装侧射出。每个oled光板810通过贴合结构802被贴合在了fpc板801上。类似的,如图8b所示,光提取层803可以加附到oled光板810上,因为现在发光面在基板对面。额外的粘合胶804可以填充在fpc板801和光提取层803之间。在一些实施例中,两个底发光的oled瓷砖式模组可以背对背地塑封在一起形成双面发光的模组,如图9a所示。图9a中,第一张底发光的瓷砖式oled模组911可以通过涂布在两张发光瓷砖的fpc板上的贴合胶913被贴合到第二张底发光的瓷砖式oled模组912上,来形成双面发光的模组910。在瓷砖式模组911上的oled光板901和在瓷砖式模组912上的oled光板902可以形成完全对应。另一种方案中,在瓷砖式模组921上的oled光板901和在瓷砖式模组922上的oled光板902可以交错安置,这样模组920可以两侧同时发光并且没有缝隙,如图9b所示。在另一个实施例中(见图9c),fpc板可以两面都印刷电路,多个oled光板可以被电连接到fpc板的两侧。这样,一个双面发光的瓷砖式模组930可以包含一个fpc板934。fpc板934两面都印刷有电路,如此oled光板931可以电贴合在一侧,而oled光板932和933在另一侧。薄膜封装层935可以被加附在fpc板934的两侧。同样,额外的光提取层可以加在发光层,但是此处没有画出。在一些实施例中,fpc板可以不是连续的,更优化的为网状或格状图形。图10a展示了瓷砖式oled照明模组100一部分的俯视图。多个oled光板110被集成在fpc板101上。每个oled光板有一个基板102和作为封装层的盖片103。注意,尽管盖片封装被画在图10a中,任何其他封装技术比如薄膜封装都可以在此被使用,其外围以103作为表征。与图10a中对应的沿aa’线的切面图画在了图10b中。这里,fpc板101具有格状结构,与盖片103没有重合或接触,仅通过贴合结构107与oled光板110电接触。在此例中,oled光板110是底发光器件。同样,光提取层104可以通过可选的粘合胶105被贴合到fpc板101上,如图10c中所示。这种格状fpc板的一个优势是可以利用同一种贴合技巧来集成底发光,顶发光和透明oled光板,并由此降低生产成本。这是因为普通fpc板是不透光的。即便有些透光,它们的光学性质也太差而不能使得合适的光透过。当fpc既不遮挡基板也不遮挡封装层时,光就有可能从任意方向射出。比如,图11a显示了一个瓷砖式oled模组上120上,多个顶发光oled光板111以如图10中所示的同样的贴合结构107集成在了fpc板101上。由于oled光板111从封装层一侧发光,光提取层106可以贴附在封装层一侧。此外,对于可以两面透光的透明oled光板121(见图11b),它们可以用相同的形式贴合到fpc板101上,从而构成双面发光瓷砖130。如此结构中,一张光提取层104可以贴附在基板一侧,另一张光提取层106可以贴附在封装层一侧。光提取层104和106可以是也可以不是同种类。这种oled光板的基板可以是硬质的玻璃,也可以是柔性基板,例如但不局限于,聚酰亚胺(pi),聚对苯二甲酸乙二酯(pet),聚萘二甲酸乙二醇酯(pen),金属薄膜,或者纺织品等。瓷砖式oled模组的最终尺寸可以由市场需求决定。比如,在亚洲国家可以使用1米乘1米,而在北美可以用6英尺乘6英尺(pnnl,oledlightingproducts)。在这些瓷砖式模组上的oled光板可以有不同的几何形状,只要它们能被电连接到fpc板上。这些具有不同几何形状的oled光板可以是从不同母板上切下来的。现在如果我们假设每个光板是一个发光面积为43cm2的正方形,其中三边在发光区边缘到基板边缘留有50微米间距,在剩下的一边留有50微米封装间距加500微米接触电极间距,这样光板总面积即为43.45cm2,填充率达99%。如果母版是6代线,粗略计算每张母板可以产出600片上述光板,再根据之前的预估,应有理论值100%的良率。这600片光板在封装后被切下来成为独立光板,然后被贴合到fpc板上形成瓷砖式或条带式oled模组。最后,薄膜光扩散层可以贴附到出光面并包合整个模组,出光面对于底发光来说是基板面,对于顶发光来说是封装层面。相反,如果一个发光面积为100cm2(假设10cmx10cm正方形)的光板要在六代线母板(1500mmx1800mm)上生产,最多可以产出270片。假设生产一张六代线母板成本为q,100cm2光板的良率为50%,43cm2光板的良率为90%,那么产出每一片良好的100cm2光板的成本为q/135,产出每一片良好的43cm2光板的成本为q/540。这已经降低了4倍成本。事实上,多数oled照明生产商还在使用小规模生产线,比如lgchem一直在使用二代(370mmx470mm)生产线。在二代线上,仅能产出12片100cm2光板,使得单片光板成本急剧上升至q/6(假设长期生产后六代线和二代线生产成本相似)。因此,通过增大母板尺寸和减小单片光板尺寸,成本可以缩减超过200倍。而且,即便在切割之后发现一些不良品,它们也可以在最终模组组装前被剔除,这样使得最终模组良率更高。我们在自己的实验室实践了这样的oled光板制造的经验准则。该实验室是用来在已有的ito的玻璃基板上蒸镀有机层。如前所述,粉尘在有机层蒸镀时最为关键,所以我们仅以该实验室作为计算。首先是计算粉尘数量,表1列出了测量结果。我们在实验室的不同区域进行了共9次测量。计算得到直径≥0.3微米的粉尘平均数量m为每立方英尺151颗。根据公式1,我们可以推算得到阈值有源区面积a接近33cm2。以此为标准,我们设计了有源区面积为21cm2的oled光板。这个面积的选择在确保小于阈值面积的同时也考虑进去了母板(我们使用的是6英寸乘6英寸大小)的最大产能。90块oled光板在该实验室生产,每块光板的有机层厚度在0.2微米之内,由粉尘引起失效光板数量为5,统计得到94.4%的良率。注意这个制造过程是在一个半自动化的实验室中进行,人为操作引入的粉尘是不可避免的。在一个全自动的生产环境中,我们预计良率会更高。table1.oled蒸镀实验室中粉尘计数结果.在一些实施例中,每块良好的oled光板可以紧挨着彼此被贴合到fpc板上。切记尽管这些光板可能物理上彼此接触,它们的基板仍是分离的,即两块基板物理上不连接,不构成统一的物体。或者,这些oled光板可以分开摆置,间距至少0.1mm,更优的为大于5mm。在一些实施例中,用于探测运动的传感器或者用于与其他电子设备沟通的无线收发器可以装在oled光板之间。举例来看,图12显示了一块瓷砖式oled模组200上集成了多个底发光的oled光板210,并且在这些光板间穿插了传感器201和202。传感器201和202可以是同种类型的传感器,或者,也可以有不同功能。传感器201和202的功能可以包括但不局限于,运动传感器,声控传感器,图像传感器,温度传感器,气体传感器,压力传感器,红外传感器以及/或湿度传感器。这种应用可以实现智能灯或是物联网。在一个实施例中,整面墙或天花板或窗可以被一个或多个瓷砖式oled模组200所覆盖。当传感器201和202探测到某个位置有人类运动时,这个区域的瓷砖式oled模组可以打开或调亮。例如,当人进入房间在书桌前坐下,书桌上方的oled模组可以开亮同时将周围灯调暗。无线通讯系统也可以集成在发光瓷砖中,以实现用其他电子产品进行远程控制。此外,也可以在光板之间故意留下空间以实现特定的发光效果。众所周知,oled光源并不严格遵循lambertian分布,尤其是那些微谐振腔结构(micro-cavity)的器件。这意味着,光强在不同的观察角度不完全一致,通常是90度角最亮并随着角度增大而减小。为了得到一个更均匀的光强分布,oled光板可以间隔地排放。另一方面,一个均匀发光面很像灰色天空,是不受欢迎的。因此,瓷砖上的oled光板可以组合成在某个区域很紧凑,而另一个区域松散,即非均匀分布,以造成光强上的变化。在提高良率之外,将一块大面积光源划分成小面积光源的另一个好处是可以用独立的红绿蓝光板实现白光发光。众所周知,在一定距离之外,人眼是无法区别白色背景和一组红绿蓝象素的。之前也有成功展示用嵌入了保险丝的红绿蓝光条制成可调节颜色的白光灯(us9,214,510b2)。在我们的发明中,每小片单色oled光板可以组合形成白光瓷砖或条带。在此应用中,单独的红绿蓝光板可以在不同的母板上制作随之被选取集成到瓷砖上。通过分别制造单色光板,每个颜色可以使用最佳器件结构来达到最佳性能(通常红色,绿色和蓝色oled的最佳器件结构不相同),并可以通过fpc电路设计上实现单独驱动。更何况,这样的制造工艺比用更换掩模版并使用金属总线的方法更为简单和低成本(us9,214,510b2)。同样的,用这种rgb格局可以实现颜色调控以增加灯具的功能。当嵌入的传感器和环境互动时,这些集成了单色光板的瓷砖式oled模组可以从冷色白光切换到温色白光用于夜间照明,或是根据环境或心情从一个单色切换到另一个单色,从而实现智能灯。每个oled光板可以在玻璃上生产,也可以在柔性基板上生产。当使用硬底玻璃基板时,最终的瓷砖式oled模组仍可以具有一定柔性从而进行弯折。这是因为,我们在硬底的oled光板之间留了空隙使得整个瓷砖仍然具有柔性。在此基础上,每一块硬底光板又减小了尺寸,使得弯折更加有效。图13展示了一个柔性大面积瓷砖式oled模组300,包含了多个oled光板310集成在fpc板307上。每个oled光板310含有一个硬底基板301。fpc板307上可以事先镀上一层薄膜封装层306。由此可见,尽管每个oled光板310本身是个硬质器件,整个瓷砖仍可以曲折。这相对于整个瓷砖用硬质基板完成要有优势,因为在那种情况下,运输难度和成本会因为重量和体积而增加。同时,这也比用整张柔性基板制作的大面积柔性oled光板要更受青睐,因为那样的大面积柔性光板通常良率很低而成本很高。图14展示了一个制作瓷砖式oled模组的方法的流程图。首先,在蒸镀有机层的生产区测量直径大于0.5微米(更优为直径大于0.3微米)的粉尘数目。之后,用公式a=929m-2/3来计算阈值有源区面积,即理论上不存在直径大于0.5微米(更优为直径大于0.3微米)的粉尘的最大面积。接着以最大化填充率为目标进行光板布局(panellayout)设计,这包括设计接触电极,母板上oled光板的阵列排布。这之后是模组上光板分布设计以及相应的fpc板上电路/驱动设计。随后,在母板上根据设计制备并封装oled光板。封装尽量在至少一边实现无边化。然后母板被切成小块独立光板,在此前后可以进行一次质量检测以剔除oled光板不良品。一张根据电路和驱动设计事先印刷好的柔性印刷电路板同时在准备着。作为选项,fpc板可以被镀上一层薄膜封装层,或是被事先集成了一些传感器或其他无线通讯装置。最后,这些被切割下来的独立oled光板依据电路设计被贴合到fpc板上以制作成瓷砖式或带条式oled模组。贴合可以通过一个集合了机械手臂,点胶,uv光照,加热装置,和/或加压治具的系统的贴合机器人完成。作为另一个选项,光提取层可以被塑封在完成的模组的发光面上。应当理解,这里描述的各种实施例仅作为示例,并无意图限制本发明的范围。因此,如本领域技术人员所显而易见的,所要求保护的本发明可以包括本文所述的具体实施例和优选实施例的变化。本文所述的材料和结构中的许多可以用其它材料和结构来取代,而不脱离本发明的精神。应理解,关于本发明为何起作用的各种理论无意为限制性的。当前第1页12当前第1页12
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