照明膜結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種柔性的照明膜結(jié)構(gòu)，其中該柔性的照明膜結(jié)構(gòu)(10)包括柔性單聚合物箔(100)；在聚合物箔(100)的第一側(cè)(106)的具有用于部件的接觸區(qū)域(104)的柔性導電圖案層(102)；至少一個腔體(108)，從第二側(cè)(106)到第一側(cè)(106)的導電圖案層(102)的接觸區(qū)域(104)延伸通過聚合物箔(100)并且與至少一個接觸區(qū)域(104)重疊；至少一個非有機發(fā)光二極管倒裝芯片(112)，在至少一個腔體(108)中并且與接觸區(qū)域(104)電耦合；及在聚合物箔(100)的第二側(cè)(110)分層的第一柔性屏蔽箔(114)。
【專利說明】
照明膜結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及照明膜結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]有機LED或OLED提供了制造在原則上可以是柔性的相對薄的照明膜的可能性。但是，有機材料需要抵抗環(huán)境氧氣和水分的非常好的保護，以便從實際的角度來看具有足夠長的壽命預期。這就是為什么OLED被封閉在兩塊玻璃板之間，這導致薄度和柔性的損失。
[0003]在SMD(表面貼裝設(shè)備)LED(發(fā)光二極管)的制造過程中，部件以及甚至裸芯片可以在聚合物襯底的表面上接合(bond)，用于實現(xiàn)在一定程度上柔性的相對薄的照明結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的總厚度主要由LED設(shè)備的厚度和(一個或多個)聚合物襯底的厚度之和確定。該總厚度導致對照明表面的柔性的絕對限制。
[0004]但是，多個應(yīng)用需要比目前可能的更柔和更薄的結(jié)構(gòu)。因此，需要對這些照明膜的厚度和柔性的改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明力求提供改進的柔性的照明膜結(jié)構(gòu)及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了如權(quán)利要求1中所述的照明膜結(jié)構(gòu)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了如權(quán)利要求6所述的制造方法。
[0007]本發(fā)明提供了對照明膜的柔性和厚度的改進。這使得其能夠安裝在變化很大的形狀的表面上。
【附圖說明】
[0008]參照附圖，僅作為示例，本發(fā)明的示例實施例在下面進行描述，其中:
[0009]圖1示出了柔性的照明膜結(jié)構(gòu)的例子；
[0010]圖2示出了柔性單聚合物箔和柔性的導電層；
[0011]圖3示出了柔性單聚合物箔和構(gòu)圖的柔性的導電層；
[0012]圖4示出了柔性單聚合物箔和其連接區(qū)域被露出的柔性的導電層；
[0013]圖5示出了柔性單聚合物箔和在第二柔性屏蔽箔上的柔性的導電層；
[0014]圖6示出了連接區(qū)域上的粘合劑；
[0015]圖7示出了接合到連接區(qū)域的LED;
[0016]圖8示出了在至少一個發(fā)光二極管芯片和腔體的壁之間用彈性非導電材料填充的間隙；
[0017]圖9示出了柔性單聚合物箔上方的發(fā)光箔；
[0018]圖10示出了卷對卷處理的例子;及
[0019]圖11示出了制造方法的流程圖。【具體實施方式】
[0020]下面的實施例僅僅是例子。雖然本說明書可能在若干地方提到“一個”實施例，但這并不一定意味著每個這種引用是指相同的(一個或多個)實施例，或者特征僅適用于單個實施例。不同實施例的單個特征也可以被組合，以提供其它實施例。此外，詞語“包括”和“包含”應(yīng)當被理解為不將所描述的實施例限制到僅由已提及的那些特征組成，并且此類實施例還可以包含尚未具體提及的特征/結(jié)構(gòu)。
[0021]應(yīng)當指出的是，雖然附圖示出了各種實施例，但它們是簡化的并且只示出了一些結(jié)構(gòu)和/或功能實體。附圖中示出的連接可以指電和/或物理連接。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很清楚，所描述的裝置還可以包括與附圖和文字中所描述的那些不同的其它功能和結(jié)構(gòu)。 應(yīng)當認識到的是，一些功能、結(jié)構(gòu)、電源和信令的細節(jié)與實際的發(fā)明無關(guān)。因此，它們不需要在這里更詳細地討論。[〇〇22]圖1示出了柔性的照明膜結(jié)構(gòu)10的例子。圖2至9示出了照明膜結(jié)構(gòu)10的制造處理的不同階段的例子。
[0023]為了減小結(jié)構(gòu)的厚度并提高照明膜10的柔性，照明膜結(jié)構(gòu)10的總厚度必須保持薄。
[0024]柔性的照明膜結(jié)構(gòu)10是分層結(jié)構(gòu)，其厚度可以小于大約1mm。例如，厚度可以是大約0.1mm或甚至更小。雖然薄膜通常是想要的，但是膜可以做得更厚，使得厚度為例如大約 2mm 〇
[0025]柔性的照明膜結(jié)構(gòu)10不僅可以薄，而且可以具有小的曲率半徑。例如，曲率半徑可以小于10mm。例如，曲率半徑可以減小至大約1mm。柔性的照明膜10放在其上的表面可以是平面的、彎曲的或甚至雙彎曲的。
[0026]如圖2中所示，柔性的照明膜結(jié)構(gòu)10包括柔性單聚合物箱100,其可以被認為是膜 10的襯底。箱1〇〇可以包括塑料，例如，諸如聚酰亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、液晶聚合物(LCP)等等。柔性的照明膜結(jié)構(gòu)10還包括柔性導電層102,其可以被構(gòu)圖用于制造電子電路的導體，這使得照明膜結(jié)構(gòu)10能夠操作。
[0027]圖3示出了具有構(gòu)圖的柔性導電層102的柔性的照明膜10的例子。導電圖案具有用于部件的接觸區(qū)域104。
[0028]在一個實施例中，導電且構(gòu)圖的層102可以包括在聚合物箱100的第一側(cè)106的金屬化的聚合物層結(jié)構(gòu)。金屬化的聚合物層結(jié)構(gòu)可以層壓(laminate)在聚合物箱100的第一側(cè)106。聚合物箱100的第一側(cè)106的金屬化的聚合物層結(jié)構(gòu)可以利用轉(zhuǎn)印法在聚合物箱的頂部通過層壓導電圖案進行處理。另一種可能的方法是結(jié)合蒸發(fā)和電解沉積。非常直截了當?shù)姆椒ㄊ抢檬惺鄣膶訅旱慕饘?通常是銅或鋁)涂覆的聚合物箱，其中導電跡線通過例如蝕刻、機械機器加工或激光燒蝕來構(gòu)圖。然后，金屬化的聚合物層可以具有導體和接觸區(qū)域104的電路的圖案。
[0029]在一個實施例中，導電層102可以通過利用至少一種可印刷的導電油墨印刷導體和接觸區(qū)域104的電路的圖案而制成。圖3示出了導電圖案102的這兩種實施例。
[0030]導體未在圖中詳細示出，但它們都包括在導電的構(gòu)圖的層102中。[0031 ]如圖1和4中所示，柔性的照明膜10包括在聚合物箔100中的至少一個腔體108。這至少一個腔體108從第二側(cè)110到第一側(cè)106的導電圖案102的接觸區(qū)域104延伸通過聚合物箔100。每個腔體108的底表面至少部分地與至少一個接觸區(qū)104重疊。這至少一個腔體108是為了露出接觸區(qū)域104而制造的，用于使得諸如發(fā)光二極管芯片和其它電氣部件的部件能夠經(jīng)由這至少一個腔體108從第二側(cè)110安裝。例如，這至少一個腔體108還使能對部件進行接合的任何動作。
[0032]在圖1、5至9所示的實施例中，膜結(jié)構(gòu)包括在導電圖案102上的第二柔性屏蔽箔118，使得導電圖案102在聚合物箔100和第二屏蔽箔118之間。第二屏蔽箔118可以具有像鏡子的金屬涂層，用于反射由發(fā)光二極管芯片112發(fā)送的光輻射。第二屏蔽箔118可以機械地支撐聚合物箔100并且機械地保護聚合物箔100。第二屏蔽箔118可以被層壓在膜結(jié)構(gòu)10的第一側(cè)106。
[0033]在圖1、6至9所示的實施例中，膜結(jié)構(gòu)10可以包括在至少一個發(fā)光二極管芯片112和接觸區(qū)域104之間的導電粘合劑116。導電粘合劑116可以從第二側(cè)110通過腔體108分配。
[0034]在一個實施例中，導電粘合劑116是各向同性膠水。在一個實施例中，導電粘合劑116是各向異性膠水。
[0035]如圖1和7中所示，柔性的照明膜結(jié)構(gòu)10包括至少一個非有機發(fā)光二極管倒裝芯片(flip-chip)112。在有機發(fā)光二極管(OLED)中，當電流被饋送到OLED時發(fā)射光的操作結(jié)構(gòu)具有有機化合物。有機化合物一般被確定為具有碳的至少一種化學化合物的材料。非有機發(fā)光二極管在發(fā)射光的操作結(jié)構(gòu)中不具有碳的化學化合物。
[0036]發(fā)光二極管芯片112從第二側(cè)110被放在腔體108中。至少一個發(fā)光二極管芯片112中的每一個可被放在至少一個腔體108的腔體中。至少一個發(fā)光二極管芯片112中的每一個與接觸區(qū)域104電耦合。接觸區(qū)域104也可被稱為焊盤。倒裝芯片發(fā)光二極管芯片108可以在同一側(cè)或表面具有陽極700和陰極702。陽極700和陰極702是發(fā)光二極管芯片112的電極端子。通過使用無機發(fā)光芯片112，膜10的亮度可以超過lOOOcd/m2或者甚至大于5000cd/m2。例如，具有用磷覆蓋的1_X Imm芯片的Luxenon 3535L SMD LED可以輸出30至351m(流明)。如果假設(shè)光的最大輸出角為大約160°，則LED在立體角Ω =2*3i[l-cos(160°/2)]sr = 5.19sr范圍內(nèi)輸出光。LED的亮度因而大約是301m/5.19sr = 5.8cd。因而要具有1000cd/m2需要大約173個LED芯片。于是，對于一平方米，可以使用14 X 14個LED芯片。于是，LED芯片之間的節(jié)距或距離是大約7.9cm。為了具有5000cd/m2需要多五倍的LED芯片，這導致865個LED。通過對數(shù)字取整，約為900個LED芯片，這導致3.4cm節(jié)距。例如，無機發(fā)光二極管芯片112是耐用的并且它們可以利用現(xiàn)代卷對卷(roll-to-roll)接合器被接合到薄且柔性的襯底箔100上的印刷導體。
[0037]在本申請中，發(fā)光二極管芯片112是尚未包裝或封裝的發(fā)光二極管管芯。即，發(fā)光二極管芯片112包括半導體結(jié)構(gòu)但不包括殼體、容器或外殼，盡管例如包裝的發(fā)光二極管芯片通常包括塑料殼體、容器或外殼。發(fā)光二極管芯片發(fā)射光輻射。光輻射可以是紫外光、可見光或紅外光。發(fā)光二極管芯片112可以包括單色發(fā)光二極管芯片或RGB(紅綠藍)發(fā)光二極管芯片。根據(jù)選定的發(fā)光二極管芯片112的類型，可以以電的方式控制膜結(jié)構(gòu)10的照明顏色。根據(jù)照明膜100的應(yīng)用，發(fā)光二極管芯片112可以是致密的或稀疏的。發(fā)光二極管芯片112的稀疏分布使制造更快，并帶來低制造成本。
[0038]當發(fā)光二極管112是致密的時，它們彼此的距離或節(jié)距是基于芯片的尺寸受限的。 另一個限制來自于導體技術(shù)和可獲得的薄層電阻。例如，大塊銅、鋁、銀和/或金的電阻比銀墨好得多。這就是為什么蝕刻和層壓那些金屬會導致更高的密度。當節(jié)距為芯片尺寸的大約1.5倍時，高密度得以實現(xiàn)。當節(jié)距為芯片尺寸的大約2倍時，通過使用印刷方法，高密度得以實現(xiàn)。芯片的稀疏分布在原則上無論多稀疏都可以，但是照明的強度和均勻性確定芯片在膜結(jié)構(gòu)10中能夠多稀疏。[〇〇39]在圖1、7和8所示的實施例中，至少一個發(fā)光二極管芯片112和腔體108的壁1080之間的間隙200可以用彈性非導電材料202填充。在一個實施例中，這至少一個發(fā)光二極管芯片112可以被彈性非導電材料202包圍。彈性非導電材料202可被分配到每個間隙200。
[0040]如圖1和9中所示，柔性的照明膜結(jié)構(gòu)10包括在聚合物箱100的第二側(cè)110分層的第一柔性屏蔽箱114。第一屏蔽箱114可以是塑料、環(huán)氧樹脂或硅。第一屏蔽箱114可以在其中具有發(fā)光芯片112的聚合物箱100上被層壓。環(huán)氧樹脂和硅可以在聚合物箱100上被分配。第一屏蔽箱114可以機械地保護發(fā)光芯片112和其它部件。第一屏蔽箱114還可以在柔性的照明膜10內(nèi)以期望的方式引導光并且它還可以從柔性的照明膜10向外在期望的方向引導光。 [0041 ]在圖1和9所不的實施例中，第一屏蔽箱114可以包括被放在至少一個發(fā)光二極管芯片112上方的發(fā)光箱120。發(fā)光箱120可以層壓在一層第一屏蔽箱114上，其中第一屏蔽箱 114可以包括至少一層。如果第一屏蔽箱114包括若干層122、124,則發(fā)光箱120可以駐留在兩層第一屏蔽箱114之間。
[0042]在一個實施例中，發(fā)光箱114可以是磷箱。在一個實施例中，發(fā)光箱114可以根據(jù)導電層102來構(gòu)圖。
[0043]柔性照明膜結(jié)構(gòu)10可以具有寬的照明表面。柔性照明膜結(jié)構(gòu)10的面積可以是一個或多個平方米。作為替代，柔性照明膜結(jié)構(gòu)10的面積可以是一個或多個平方分米。在一個實施例中，柔性照明膜結(jié)構(gòu)10的面積可以是一個或多個平方厘米。[〇〇44]柔性照明膜結(jié)構(gòu)10可以利用在圖10中示出的卷對卷(R2R)方法來制造。這種處理使得能夠制造具有長壽命預期的寬、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的壽命可以超過1萬小時或者甚至10萬小時。
[0045]柔性照明膜10可以簡短地描述如下:[〇〇46]-襯底膜100基于聚合物 [〇〇47]-襯底膜薄(小于100M1)[〇〇48]-襯底膜可以具有寬的表面
[0049]-導體可以利用印刷技術(shù)印刷在襯底膜10上，或者具有金屬的箱的蝕刻可以被使用
[0050]-LED是未包裝的無機LED芯片 [〇〇51]-到導體的LED耦合是基于接合技術(shù) [〇〇52]-制造過程使用卷對卷方法
[0053]-亮度超過lOOOcd/m2或甚至超過5000cd/m2。[〇〇54]圖11示出了制造方法的流程圖的例子。在步驟1100中，在聚合物箱100的第一側(cè) 106提供具有用于部件的接觸區(qū)域104的柔性導電圖案層102。在步驟1102中，形成從第二側(cè) 110到第一側(cè)106的導電圖案層102的接觸區(qū)域104延伸通過聚合物箱100的至少一個腔體108，用于露出接觸區(qū)域104并用于從第二側(cè)110經(jīng)由至少一個腔體108執(zhí)行部件的安裝。在步驟1104中，至少一個非有機發(fā)光二極管倒裝芯片112中的每一個被放在至少一個腔體108的腔體中。在步驟1106中，至少一個非有機發(fā)光二極管倒裝芯片112與露出的接觸區(qū)域104電耦合。在步驟1108中，第一柔性屏蔽箔114在聚合物箔100的第二側(cè)110提供。
[0055]對本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，隨著技術(shù)的進步，本發(fā)明性概念可以以各種方式實現(xiàn)。本發(fā)明及其實施例不限于上述示例實施例，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
【主權(quán)項】
1.一種柔性的照明膜結(jié)構(gòu)，其中該柔性的照明膜結(jié)構(gòu)(10)包括:柔性單聚合物箱(100);具有用于部件的接觸區(qū)域(104)的柔性導電圖案層(102)，該導電圖案層(102)是聚合 物箱(100)的第一側(cè)(106)的層；至少一個腔體(108)，從第二側(cè)(110)到第一側(cè)(106)的導電圖案層(102)的接觸區(qū)域 (104)延伸通過聚合物箱(100)，每個腔體(108)與至少一個接觸區(qū)域(104)重疊；至少一個非有機發(fā)光二極管倒裝芯片(112)，在至少一個腔體(108)中并且與接觸區(qū)域 (104)電耦合;及第一柔性屏蔽箱(114 )，在聚合物箱(100)的第二側(cè)(110)分層。2.如權(quán)利要求1所述的膜結(jié)構(gòu)，其中，導電圖案層(102)包括以下項中的至少一個:金屬 化的聚合物結(jié)構(gòu)和基于至少一種可印刷的導電油墨的導體。3.如權(quán)利要求1所述的膜結(jié)構(gòu)，其中，膜結(jié)構(gòu)包括在至少一個發(fā)光二極管芯片(112)和 接觸區(qū)域(104)之間的導電粘合劑(116)。4.如權(quán)利要求1所述的膜結(jié)構(gòu)，其中，膜結(jié)構(gòu)包括在導電圖案層(102)上的第二柔性屏 蔽箱(118)，使得導電圖案層(102)在聚合物箱(100)和第二屏蔽箱(118)之間。5.如權(quán)利要求1所述的膜結(jié)構(gòu)，其中，第一屏蔽箱0包括放在至少一個發(fā)光二極管芯片 (112)上的發(fā)光箱(120)。6.—種制造柔性的照明膜結(jié)構(gòu)的方法，其中該方法包括:在聚合物箱(100)的第一側(cè)(106)提供(1100)具有用于部件的接觸區(qū)域(104)的柔性導 電圖案層(102);形成(1102)從第二側(cè)(110)到第一側(cè)(106)的導電圖案層(102)的接觸區(qū)域(104)延伸 通過聚合物箱(100)的至少一個腔體(108)，用于露出接觸區(qū)域(104)且用于從第二側(cè)(110) 通過至少一個腔體(108)安裝部件；將至少一個非有機發(fā)光二極管倒裝芯片(112)當中每一個放(1104)在至少一個腔體 (108)的腔體中；將至少一個非有機發(fā)光二極管倒裝芯片(112)與露出的接觸區(qū)域(104)電耦合(1106); 及在聚合物箱(100)的第二側(cè)(110)提供(1108)第一柔性屏蔽箱(114)。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，利用以下項中的至少一個形成導電圖案層(102): (1)將金屬化的聚合物結(jié)構(gòu)層壓到聚合物箱(100)的第一側(cè)(106)并且構(gòu)圖金屬化的聚合物 結(jié)構(gòu)，及(2)利用至少一種導電油墨在聚合物箱(100)的第一側(cè)(106)印刷導體。8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，通過向接觸區(qū)域(104)分配導電粘合劑(116)來將至 少一個非有機發(fā)光二極管倒裝芯片(112)與接觸區(qū)域(104)電耦合；以及將至少一個發(fā)光二 極管芯片(112)接合到接觸區(qū)域(104)。9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在導電圖案層(102)上層壓第二柔性屏蔽箱(118)， 使得導電圖案層(102)在聚合物箱(100)和第二屏蔽箱(118)之間。10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在至少一個發(fā)光二極管芯片(112)上方層壓發(fā)光箱 (120)。
【文檔編號】F21S4/22GK105980768SQ201480075212
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年12月17日
【發(fā)明人】P·馬庫南, K·凱拉南
【申請人】弗萊克布瑞特有限公司