[go: up one dir, main page]

TW201500679A - 模造發光二極體光板 - Google Patents

模造發光二極體光板 Download PDF

Info

Publication number
TW201500679A
TW201500679A TW103119421A TW103119421A TW201500679A TW 201500679 A TW201500679 A TW 201500679A TW 103119421 A TW103119421 A TW 103119421A TW 103119421 A TW103119421 A TW 103119421A TW 201500679 A TW201500679 A TW 201500679A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
light panel
layer
led
features
Prior art date
Application number
TW103119421A
Other languages
English (en)
Inventor
Eric William Kahrs
Bradley Steven Oraw
Original Assignee
Nthdegree Tech Worldwide Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nthdegree Tech Worldwide Inc filed Critical Nthdegree Tech Worldwide Inc
Publication of TW201500679A publication Critical patent/TW201500679A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/65—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction specially adapted for changing the characteristics or the distribution of the light, e.g. by adjustment of parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • F21V33/0004—Personal or domestic articles
    • F21V33/0052—Audio or video equipment, e.g. televisions, telephones, cameras or computers; Remote control devices therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H10H20/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H10H20/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Illuminated Signs And Luminous Advertising (AREA)

Abstract

一初始平坦之光板藉由在一可撓性基板上方印刷導體層及微LED以並聯連接該等LED而形成。該光板接著經受在該光板中形成三維特徵部(諸如任何形狀之凸塊)之一模造程序。該等特徵部可經設計以產生一所需之光發射輪廓，增加光提取及/或產生圖形影像。在一項實施例中，形成一整合之光板及觸控感測器，其中該等模造之特徵部輸送該感測器之觸控位置。在一項實施例中，一可固化樹脂被施加至該光板以固定該等模造之特徵部。在另一實施例中，光學特徵部模造於該平坦光板上方。在另一實施例中，該光板之各模造部分形成一單獨零件，其接著自該光板分割。

Description

模造發光二極體光板 相關申請案之交叉參考
本申請案係基於Eric William Kahrs等人在2013年6月4日申請之美國臨時申請案第61/830,861號，該案讓渡給本受讓人且以引用之方式併入本文。
本發明係關於形成一發光二極體(LED)燈，且特定言之係關於形成一薄、平坦LED光板且接著模造該光板以具有三維特徵部。
LED燈相較於白熾燈極大減少操作成本，係比螢光燈更合意，且具有一非常長之壽命。
本受讓人先前已發明一平坦光板，其藉由在一可撓性基板上之一導體層上方印刷微垂直LED晶粒以電接觸該LED之底部電極，接著在曝露該LED之頂部電極之該導電層上方印刷一薄介電層，接著印刷另一導體層以接觸該LED之頂部電極而形成。該等LED晶粒經印刷具有相同定向，諸如陽極電極向上。因此該等LED並聯連接。藉由施加跨該等導體層之一正確極性電壓，照明該等LED。藉由使用一透明薄膜作為該基板且使該等導體層之任一者或兩者透明，光可退出穿過任一表面或同時穿過兩個表面。若該等LED係基於氮化鎵且發射藍光，則一磷光體層(例如，YAG)可沈積於發光表面上方以使該光板發射任何顏色之光，諸如白光。該等光板可經形成以具有小於2毫米之一厚 度。
藉由印刷微垂直LED且控制在一基板上之其等定向而形成一光源之進一步細節可在題為Method of Manufacturing a Printable Composition of Liquid or Gel Suspension of Diodes之美國申請公開案US 2012/0164796中找到，該案讓渡給本受讓人且以引用之方式併入本文。
該公開案US 2012/0164796之段落0435描述該可撓性光板如何「可被卷曲、折疊、扭轉、螺旋、修平、扭結、皺折及經塑形為具有任何類型之各種形式及設計之任一者，其等包含(例如且不限制於)架構形狀、其他藝術或幻想設計之折疊或皺折折紙形狀、愛迪生燈泡形狀、螢光燈泡形狀、枝形燈形狀......」。如所見，該公開案描述該等各種形狀如何由彎曲該光板而實現且由於該光板具有略微彈性，故該產生之形成必須由某些外部支撐結構保持，諸如一愛迪生基底。
雖然使用該等揭示之技術不能製成良好之三維形狀，但該可撓性光板之該上文印證揭示之使用仍係受限的。舉例而言，該光板不能經折疊以產生一圓形凸塊陣列，其等改變該發射輪廓及/或增加光提取。另外，吾人期望提供具有三維特徵部之一光板，其中該等特徵部不需要由一外部支撐結構保持。另外，吾人期望在該光板之該等各種層不與彼此分層的情況下形成該等良好之三維特徵部。
在一項實施例中，藉由在由一薄可撓性基板支撐之一第一導體層上方印刷一微LED晶粒陣列而形成一光板。該等LED晶粒之該底部電極(例如，陰極電極)電接觸該第一導體層。在該第一導體層上方印刷一介電層。一第二導體層沈積於該等LED晶粒之該頂部電極(例如，陽極電極)上方以電接觸該等頂部電極。該光板可藉由使用一透明基板及透明導體層自其頂部或底部表面發射光。
該等層材料經選定係可模造的而無任何負面影響，且該模造之形成仍然無任何外部結構。根據該光板之變形，歸因於拉伸應力及壓縮應力，該等層係較佳地與實際一樣薄以避免分層。
提供一適當之模壓機，且在該等相對之模具部分之間擠壓該光板。該壓機可係一冷壓機或一熱壓機。在一項實施例中，該模具在該光板中形成一圓形凸塊陣列，其中各凸塊廣泛展開該光。除展開該光外，歸因於在該光板中存在全內反射(TIR)引起之較少波導，該等凸塊增加光提取。取決於該等LED自該等凸塊之該凸側發射或自該凹側發射，該等凸塊亦可用於校準來自該光板之該光。此當該模造之光板用作用於一房間之一般照明之一頭頂燈時減少眩光。
在另一實施例中，為幫助該模造之光板保持其形狀，該等模造區域之該等非發射表面係塗佈有或充填有一注入樹脂(或其他適當材料)作為該模造程序之部分。
可以一連續捲輪式薄膜輸送(roll-to-roll)程序執行該光板之該形成及該模造及樹脂充填程序。
在一項實施例中，該模造可用於形成由該等LED背光照明之凸出之文數字字元，諸如用於識別在一整合電容式觸控板之觸控位置。
在另一實施例中，不透明圖案(諸如文數字字元之底片)可在該平坦光板上印刷，接著一模具與該不透明圖案對齊以在該光板中形成與該不透明圖案一致之一凸出之圖案。
預期且描述以上實施例之各種變化。
8‧‧‧可撓性光板/光板
10‧‧‧起始基板/基板/透明基板
12‧‧‧導體層/透明導體層/下伏導體層/薄導體層
14‧‧‧微無機LED/LED
16‧‧‧頂部金屬電極/頂部電極/電極
18‧‧‧底部金屬電極/底部陰極電極
19‧‧‧介電層
20‧‧‧透明導體層/導體層/薄導體層
20A‧‧‧透明導體層
20B‧‧‧透明導體層
22‧‧‧基板部分/部分
24‧‧‧光產生部分/頂部部分/部分
26‧‧‧公模具/模具
28‧‧‧母模具/模具
32‧‧‧公模造工具/工具
36‧‧‧公模具/模具
38‧‧‧母模具/模具
40‧‧‧液體樹脂/樹脂
42‧‧‧通道
44‧‧‧模具
46‧‧‧層
48‧‧‧基板
50‧‧‧供應輥
52‧‧‧捲取輥
56‧‧‧彎曲模造工具/工具
57‧‧‧磷光體層
58‧‧‧圖案化不透明圖形層/板
60‧‧‧透明部分
62‧‧‧透明或擴散樹脂/樹脂
64‧‧‧不透明隔片
66‧‧‧磷光體層
68‧‧‧圖案化不透明圖形層/圖形層
70‧‧‧透明聚碳酸酯層/聚碳酸酯層/層
72‧‧‧背光式觸控感測器
74‧‧‧偵測器/LED控制電路
75‧‧‧背光式觸控感測器
76‧‧‧觸控感測器電極/電極
78‧‧‧背光式觸控感測器
80‧‧‧LED控制電路
82‧‧‧偵測器
84‧‧‧多工器
86‧‧‧觸控感測器鍵盤
90‧‧‧匯流排
92‧‧‧匯流排
94‧‧‧導電通孔
96‧‧‧導電通孔
98‧‧‧底部陽極導線/導線
100‧‧‧底部陰極導線
102‧‧‧薄金屬滑條
106‧‧‧供應輥
108‧‧‧站
110‧‧‧模造站
112‧‧‧金屬化站
114‧‧‧捲取輥
根據本發明之一項實施例，圖1係具有夾置於兩個導體層之間以並聯連接該等LED之一垂直LED陣列之一薄光板之一橫截面。
圖2A係在一模造步驟之前之圖1之該光板之一簡化橫截面圖。
圖2B繪示被定位於圖2A之光板上方之公模具及被定位於圖2A之 光板下方之母模具。該等模具可處於室溫或被加熱。
圖2C繪示使該等模具抵靠該光板一形成其。
圖2D繪示該產生之模造之光板。該光板可含有此等凸塊之一大陣列。
圖3A至圖3D繪示除圖1之該光板係在該模具中基板側向上以外之如圖2A至圖2D之該相同程序。
圖4A至圖4E繪示僅需要一公模具之一熱成形程序。自該模具中之小孔拉出之一真空或在該光板上向下推之一高氣壓可用於使該光板圍繞該公模具形成。
圖5A至圖5C繪示一模造程序，其中一形狀保持樹脂經注入以維持該模造光板之該形成。
圖6A至圖6C繪示在一光板模造程序期間執行之一捲輪式薄膜輸送層積程序。
圖7A至圖7C繪示具有以一熱模造程序模造之一磷光體層之一光板。
圖8A至圖8C繪示具有正被模造之印刷圖形之一光板，其中該模具係與該等圖形對齊。
圖9係一光板之一部分之一近視圖，該光板具有在其上方模造之一光學特徵部，其中該光學特徵部可包含一模造之不透明垂直隔板，且其中層積層可提供於該模造之光學特徵部上方以(諸如)顯示一文數字字元，該等層積層包含一磷光體層、一不透明圖形圖案及一保護性透明層。
圖10係可經模造之一背光式觸控感測器之一部分之一橫截面圖，其中該光板藉由共用導體/電極與該觸控感測器整合。
圖11係可經模造之另一類型之一背光式觸控感測器之一部分之一橫截面圖，其中該光板藉由共用導體/電極與該觸控感測器整合。
圖12繪示可用於該模造、背光式觸控感測器中之一觸控感測器電極圖案。
圖13係一背光式觸控螢幕感測器之一正視圖，其中該等觸控位置係凸出或曲折模造部分來輸送文數字字元。
圖14係在形成金屬匯流條用於連接至一電源後之一光板之一橫截面。
圖15係圖14之該結構之一俯視圖，其中圖14係沿圖15中之線14-14取得。
圖16繪示用於形成本文中描述之該等模造實施例之任一者之一捲輪式薄膜輸送程序，其在大氣壓力下執行。
在該等各種圖式中相似或相同之元件係用相同數字標示。
在本發明之一項實施例中，含有微LED晶粒之一薄光板經模造以具有任何類型之三維特徵部，諸如用於增加光提取及/或用於產生一所需光發射輪廓之一凸塊陣列。在另一實施例中，該光板經模造以對應於文數字字元或任何其他設計。在另一實施例中，光板形成一薄觸控感測器之一背光，且該背光式觸控感測器經模造以輸送文數字字元或任何其他設計。藉由使用微LED，當光板藉由模造彎曲時，LED將不會自其等導體層分離。揭示其他實施例。
在圖1中，一起始基板10可係聚碳酸酯、PET(聚酯)、PMMA、聚脂樹脂或其他類型聚合物板，或甚至係一薄金屬膜。在一項實施例中，基板10係約25至50微米厚。
接著(諸如)藉由印刷而將一導體層12沈積於基板10上方。若來自LED之光僅自相對側之層被發射，則基板10及/或導體層12可係反射的。舉例而言，導體層12可係一印刷鋁層或一層積鋁膜。替代地，可首先將一反射層層積於基板10上方，其後在反射層上方印刷一透明導 體層12。包含一白色擴散塗料之一反射膜亦可提供於基板10之背表面上。一適當透明導體層12可係一銀奈米線層，因為此一層具有高度可撓性。
接著在導體層12上方印刷一單層微無機LED 14。LED 14係垂直LED且包含標準半導體GaN層，其等包含一n層及作用層及一p層。
在本發明之實施例中使用之基於GaN之微LED小於一人類頭髮之直徑之三分之一且高度小於其之十分之一，當LED稀疏地跨基板10展開待被照明時，將其等演現對於裸眼係實質上不可見的。此屬性容許建構用微LED製成之一幾乎透明或部分透明之光產生層。在一項實施例中，LED 14具有小於50微米之一直徑及小於10微米之一高度。當將微LED應用至基板10時，可自由調整每單位區域之微LED裝置之數目。跨表面之一充分散佈之隨機分佈可產生幾乎任何所需之表面亮度。已由受讓人示範遠遠超過10,000cd/m2之燈。LED可使用螢幕印刷或其他形式之印刷而經印刷為一墨水。藉由印刷微垂直LED且在一基板上控制其等定向而形成一光源之進一步細節可在題為Method of Manufacturing a Printable Composition of Liquid or Gel Suspension of Diodes之美國公開申請案US 2012/0164796中找到，該案讓渡給本受讓人且以引用之方式併入本文。
在一項實施例中，含有數千垂直LED之一LED晶圓經製造使得各LED之頂部金屬電極16係小的以容許光退出LED之頂部表面。底部金屬電極18係反射的(一鏡)且應對於可見光具有超過90%之一反射率。取決於LED之厚度，存在一些側光。在實例中，陽極電極係在頂部上且陰極電極係在底部上。在其他實施例中，頂部電極可覆蓋LED之整個表面且係反射的，且光退出LED之底部穿過一透明導體層12及一透明基板10。在另一實施例，電極經形成使得光退出兩個表面，且燈發射光穿過光板之兩個表面。
藉由在處理期間使用一或多個載體晶圓且移除成長基板以接近兩個LED表面用於金屬化，LED完全形成(包含陽極及陰極金屬化)於晶圓上。在LED形成於晶圓上後，溝渠經光學微影地界定且蝕刻於圍繞各LED之晶圓之前表面中(至等於底部電極之一深度)，使得各LED具有小於50微米之一直徑及約4至8微米之一厚度，使其等對於裸眼實質上可見。各LED之一較佳形狀係六邊形。溝渠蝕刻曝露下伏晶圓接合黏合劑。接合黏合劑接著溶解於一溶液中以自載體晶圓釋放LED。可改藉由薄化晶圓之背表面而執行分割直到LED被分割。取決於金屬化設計，產生圖1之LED 14。微LED 14接著經均勻灌輸於包含一黏性改質之聚合樹脂之一溶劑中以形成用於印刷(諸如網版印刷或快乾印刷)之一LED墨水。
可改使用許多其他技術來形成LED 14，且LED 14可係大得多或小得多。本文描述之燈可由除印刷之技術建構。
接著在導體層12上方印刷LED墨水。LED 14之定向藉由提供一相對高之頂部電極16(例如，陽極電極)而被控制，使得頂部電極16藉由在印刷後將最小阻抗之流體路徑穿過溶劑而向上定向。陽極及陰極表面可與展示之該等相對。LED墨水經加熱(固化)以蒸發溶劑。在固化後，LED仍附接至下伏導體層12，其中一小量剩餘樹脂溶解於LED墨水中作為一黏度調節劑。樹脂之黏合性質及在固化期間LED 14下方之樹脂體積之減少將底部陰極電極18擠壓抵靠下伏導體層12，產生一良好之電連接。儘管可實現具有超過75%之LED處於相同定向中之滿意效能，但已實現超過90%之相似定向。
接著在導體層12上方有選擇地印刷一介電層19以封裝LED 14之側且進一步將其等固定於適當位置中。在固化以暴露頂部電極16期間，在介電層19中使用之墨水自LED 14之上表面拉回或自LED 14之頂部去濕。若任何介電保留在LED 14上方，則執行一覆蓋蝕刻步驟 以曝露頂部電極16。
一透明導體層20接著經印刷以接觸頂部電極16。導體層20可係一ITO或可包含銀奈米線。導體層20由燈固化以產生良好之電接觸至電極16。由於ITO係相對易碎且產生之光板將被模造，故較佳使用一固化之銀奈米線溶液來形成透明導體層20。與銀奈米線一起重疊以形成一可撓性三維線網格之固化熔結物具有用於容許光穿過之大開口。
由於LED 14具有相同定向，故在一界定區域內之在單層中之LED 14藉由導體層12/20並聯連接。由於LED 14並聯連接，故驅動電壓必須約等於一單一LED 14之電壓降。
可使用許多其他方法來形成LED 14，且LED 14不需要係微觀的或被印刷為本發明所應用。
可在透明導體層20上方印刷一可撓性、保護性層(未展示)。可在下面描述之模造步驟之前或之後在表面上方印刷一磷光體層(未展示)。磷光體層可包括在一可撓性黏合劑(諸如聚矽氧)中之磷光體粉(例如一YAG磷光體)。
圖1之可撓性光板8可具有任何大小且可甚至係在一捲輪式薄膜輸送程序期間形成之一連續板。
圖2A至圖2D繪示對圖1之光板8之一模造程序。圖2A之平坦光板8經簡化以僅展示基板10/導體層12部分22及LED 14/介電層19/導體層20部分24。
圖2B繪示定位於圖2A之光板8上方之一公模具26及定位於圖2A之光板8下方之一母模具28。模具26/28可處於室溫或被加熱。模具26/28可模造在光板8中之任何三維起伏圖案且為簡單起見展示一單一大凸塊。
模具26/28可係金屬、塑料或任何其他剛性材料。(諸如)用在光板8中之配準孔或標記將模具26/28與光板8對齊，且如在圖2C中展 示，模具26/28被放在一起以用足夠壓力擠壓抵靠光板8以永久扭曲光板8。若需要，可加熱模具26/28以在光板8中形成永久圖案。在另一實施例中，模具26/28處於室溫。
圖2D繪示產生之模造之光板8。
由於光產生部分24係凸側且基板部分22係凹側，故部分24係在拉伸應變下而部分22係在壓縮應變下。取決於使用之材料，部分之一者可比其他部分較佳地耐受拉伸應變或壓縮應變。因此，在決定哪一部分係凸側且哪一部分係凹側時此可係一考慮。模具形狀亦經設計以對在模造後之層之操作無負面影響。
可在模造光板上方印刷一磷光體層。
在一項實施例中，光板8可含有此等模造凸塊之一大陣列，諸如具有約1釐米之一直徑及1釐米或更大之一間距(自中心至中心)之大體上半球狀之凸塊。一凸塊之高度可係(例如)2毫米。凸塊不僅使光以一寬角度展開，而且減少在任何透明層中之波導，諸如介電層19、(若干)透明導體層12/20或透明基板10。由凸塊減少波導使更多光以小於臨界角度照射於材料介面上以避免全內反射(TIR)。不論任何LED 14是否定位於凸塊中，在光提取中之此增加將與任何大小之凸塊一起發生。
在圖2D之實例中，LED層係在頂部部分24中，且假定在LED「下方」存在一反射器層，假定存在形成一二維凸塊陣列，則自凸塊之圓表面以一非常寬之角度發射光。凸塊可形成一有序陣列或一隨機陣列。凸塊可具有任何形狀，其包含矩形或更複雜之設計，諸如字元。
圖3A至圖3D繪示如圖2A至圖2D之相同模造程序，但光板8定位於模具26/28之間，使得含有LED層之部分24係底部層，形成在圖3D中之一凹形形狀。因此，假定在LED與基板之間存在一反射層，則LED光將由凸塊聚集以產生亮點。凸塊可大體上形成拋物形反射器以 校準LED光，其中所有校準束之組合導致模造光板之一總校準光輸出。若凸塊係足夠小且接近彼此，則校準束將合併。
圖3D中之凸塊可甚至用於藉由以一角度直接觀看光板8而減少眩光，諸如當光板8用作照明一房間或汽車之一頭頂燈時。各凸塊之深度可經設計以將眩光限制至一特定角度用於滿足光標準，其中深度約大，眩光越少。與此相反，圖2D之凸塊將大體上增加眩光。
若足夠壓力用於永久扭曲層，則在光板8中使用之材料可大體上保持模造形狀。一些彈性可係可容許的。然而，若模造形狀含有細微特徵部或尖銳角度，則一熱模具可被需要以在模造期間軟化光板8以減少在層中之壓力。圖4A至圖4E繪示一熱模造程序。在所有實施例中，光板8之定向可倒置。
在圖4A中，提供平坦光板8。
在圖4B中，提供一可加熱公模造工具32。工具32可具有一圓柱形圓柱或一矩形稜柱形狀，諸如用於模仿用於觸控之一按鈕。
在圖4C中，光板8定位於加熱之工具32上方。工具32可設有用於藉由真空牽引光板8抵靠工具32之小氣孔，或在光板8上方之一加熱之鼓風機可擠壓光板8抵靠工具32，或一軟壓可將光板8推進抵靠工具32同時使其形狀與工具32相符。工具32自身可被加熱或可(諸如)藉由施加熱空氣或輻射能至光板8而在一熱氣中執行模造步驟。
在圖4D中，光板8經冷卻且自工具32移除。
若工具32經設計以形成一個別零件(諸如一三維文數字字元)，則模造光板8可藉由(諸如)印模而被修整以分割模造部分。在此一情況下，一單一工具可具有一模具結構陣列，且可以一單一步驟模造一大光板以形成零件之一陣列。零件可接著自光板分割。LED之導體可延伸至分割之零件之端用於連接至一電源。
圖5A至圖5C繪示另一類型之模造程序，其(甚至用一冷模程序) 使光板8保持自身模造之形狀。
在圖5A中，擠壓平坦光板8於一公模具36與一母模具38之間且固定於模具之間以塑形光板8。模具36/38可界定起伏特徵部之一陣列，且設計可採取任何形狀。
在圖5B中，一液體樹脂40被注入至模具中以黏著塑形光板8。模具36具有通向光板8之一或多個通道42，且樹脂40之壓力可用於形成在光板8與模具36之間之一間隙，其由樹脂40充填。注入一精確量之樹脂40。樹脂40可形成一層或完全充填特徵部之凹形部分。在模具仍施加壓力至光板8的同時，樹脂40接著經固化以硬化樹脂40。取決於使用之樹脂40之類型，可藉由加熱、冷卻或藉由UV而完成固化。樹脂40可係不透明或透明的。可使用其他材料。
在圖5C中，經塑形之光板8及經硬化之樹脂40層自模具移除。模造之部分可自光板分割。
圖6A至圖6C繪示一捲輪式薄膜輸送層積程序，其可用於結合類似於圖5A至圖5C之模造程序之一模造程序。另外，可在一協調捲輪式薄膜輸送程序中同時執行光板8之模造程序。
在圖6A中，平坦光板8定位於模具38及模具44之間。一電容式觸控感測器層亦可形成於LED/導體層上方或層積於光板8上方以形成一背光式觸控感測器。待層積於光板8上方之一層46係提供於一基板48上。基板48/層46由一供應輥50供應，且在層積後，基板48由一捲取輥52捲取。層46可係用於界定光板8之一發射光圖案之一經圖案化之不透明膜，或可係一薄觸控感測器層，或可係任何其他層或(若干)層。
在模造光板8之同時，藉由模具38/44之壓力使基板48/層46抵靠光板8之表面。層46可包含一黏合劑或由在加熱時黏著光板8之表面之一材料形成。至光板8之黏著力係大於至基板48之黏著力。
如在圖6B中展示，當模具係閉合時，樹脂40經注入穿過通道42且固化以使模造之光板8保持其形狀。
在圖6C中，模具係打開的，且基板48經拉開遠離層46，使得層46保留固定於光板8上方。層46可係一文數字字元之一底片，使得來自光板8之光以字元之形成或其他設計發射。若一透明觸控感測器亦包含於層中，則光板8背光照明觸控感測器以識別觸控位置，諸如具有數字0至9之一鍵盤。
在一替代性實施例中，在模造步驟前直接將圖形印刷於平坦光板8上。
圖7A至圖7C繪示類似於圖4A至圖4C之一程序，其中光板8定位於一彎曲模造工具56上方。在模造之前，一磷光體層57形成於LED層上方。光板8接著(諸如)藉由氣壓或一可變形擠壓工具而被擠壓抵靠工具56，同時光板8被加熱。工具56自身可經加熱或光板8藉由空氣或藉由輻射熱而加熱以軟化其。此使光板8在冷卻時保持模造形狀且緩和層上之應力。產生之形成形成具有任何大小及數目之凸塊。如先前描述，此可用於產生一所需之光發射輪廓及/或增加光提取。若光板8經整合至一觸控感測器中，則起伏圖案亦可提供一所需之觸覺。可跨整個光板8形成一小凸塊陣列。工具56可形成其他設計(諸如文數字字元)而非凸塊。
除平坦光板8亦包含印刷於LED層與基板之間以有選擇地容許光穿過之一圖案化不透明圖形層58外，圖8A至圖8C之程序類似於圖7A至圖7C之程序。在圖8B中，板8/58接著由模造工具56模造且加熱，接著冷卻，故板8/58保留模具之形狀。在圖8C中，在被自模具釋放後，形成之板部分可經分割用於任何用途。在圖8C之橫截面中，由LED產生之光僅被容許發射穿過在圖形層58中之透明部分60中。透明部分60可係一文數字字元之部分。
在所有實施例中，光板8之兩個導體層可係設有用於接收一電壓以照明LED之金屬電極。取決於應用，此等金屬電極可形成光板8之頂部或底部上。當光板8之模造部分經分割且貼附至最終產品時，光板8上之金屬電極連接至一電源之導線。連接方式取決於特定應用。
圖9係已模造於光板8上方之一光學特徵部之一近視圖。儘管兩個LED經展示照明光學特徵部，但存在照明光學特徵部之許多更多LED 14。光學特徵部藉由在光板8上方模造而任意展示各種可能性。
在一項實施例中，一透明或擴散樹脂62或其他光發射材料係在光板8之一部分上方模造之注入物。許多相同或不同特徵部可同時在光板8之一部分上方或在整個光板8上方模造以形成一光學特徵部陣列之注入物。
模具可同時形成一不透明隔片64，其平分光學特徵部。
用於將藍LED光轉換為一不同顏色(諸如白色)之一磷光體層66層積或模造於模造樹脂62上方。LED 14可發射任何顏色，且一磷光體層係可選的。
(諸如)用於對一觸控感測器產生文數字字元之一圖案化不透明圖形層68層積或模造於樹脂62及磷光體層66上方。圖形層68可係任何不透明材料，諸如用碳粉末灌輸之一黏合劑。
一透明聚碳酸酯層70沈積於光學特徵部上方。層70可經模造、噴灑、印刷等等。聚碳酸酯層70在光板8上方產生一硬罩，使得模造之特徵部甚至在被觸控時保留其等之形狀。此一聚碳酸酯層70可與本文描述之任何實施例使用。磷光體轉換光退出穿過在圖形層68中之開口。藉由將結構之發光表面與LED 14疏遠，來自LED 14之光較佳地經混合且經擴散以改良跨光出口區域之亮度一致性及顏色一致性。
光板8之模造或在光板8上方之模造之光學特徵部之一個應用係對一觸控感測器輸入裝置(諸如一鍵盤)形成字元。圖10繪示一背光式 觸控感測器72之一部分。透明導體層20A/20B經圖案化以並聯互連印刷之LED 14之全部或一子集且亦形成觸控感測器電極圖案。圖10僅展示一單一觸控感測器位置，且感測器位置可經形成為在一區域上方之一有序陣列，諸如以對應於數字0至9。藉由一使用者觸控在一感測器位置內之一區域，在透明導體部分20A及20B之間之電容改變，且電容中之此改變由一偵測器/LED控制電路74處理以識別觸控之區域。接著執行進一步處理以執行使用者所需之功能。不同感測器位置可經快速掃描以偵測在任何位置處電容中之改變。
圖11繪示另一類型之背光式觸控感測器75之一單一位置，其中在透明導體層20與底部導體層12之間之電容當使用者觸控在該區域中之感測器時改變。
在感測器中之LED 14可全部開啟以背光照明整個觸控感測器，或僅感測器之一或多個區域可經背光照明以提供已感測一觸控區域之視覺回饋至使用者，或一旦已觸控任何區域，則可僅背光照明感測器。由感測器信號之處理判定特定應用。
圖12繪示在一10個位置之背光式觸控感測器78中之觸控感測器電極76之一可能配置。電極76亦可為LED充當充當導體層部分，使得光板及觸控感測器被整合。在另一實施例中，電極76係在LED光板上方層積之透明導體，且光板部分及觸控感測器部分係獨立的。一LED控制電路80控制LED，且一偵測器82及多工器84用於感測感測器之一被觸控之區域用於進一步處理。LED之照明可或不可係關於感測器區域之觸控。
圖13係用於鍵入數字之一觸控感測器鍵盤86之一正視圖。數字係光板8之凸出部分，其等係由本文描述之任何模造程序形成。數字0至9可代表在一不透明圖形層中之開口或可代表印刷LED之區域。數字亦可代表聚集光之光板之凹入部分。
圖14繪示在光板8上之薄導體層12及20如何可藉由金屬匯流條90及92沿導體層12及20之邊緣電接觸，匯流條90及92經印刷且固化以電接觸導體層12及20。沿相對邊緣之金屬匯流條藉由在橫截面外側之一印刷之金屬部分而同時被縮短。結構可具有一或多個導電通孔94及96(充填金屬之穿孔)，其等形成一底部陽極導線98及一底部陰極導線100，使得所有電連接可自基板10之底部形成。頂部金屬可藉由其他構件(諸如在光板之邊緣上方延伸之金屬條)(而非通孔)而連接至底部金屬。施加至導線98及100之一適當電壓差開啟LED 14以發射光穿過光板之一個或兩個表面。可在模造步驟之前或之後形成金屬匯流排。
圖15係圖14之結構之一俯視圖，其中圖14係沿圖15之線14-14取得。若光板8係寬的，則跨至少透明導體層20將存在一明顯之IR降。在相對匯流排92之間沿導體層20之表面印刷薄金屬滑條102以使導體層20具有一較一致之電壓，導致較一致之電流展開。在一實際實施例中，在一光板8中可存在數千LED 14。
產生之結構可係小於1毫米厚，或若需要更大剛性，則結構可係比1毫米厚。
圖16繪示用於形成具有模造部分之整個光板8之一捲輪式薄膜輸送程序。於一供應輥106上供應可具有或可不具有一層積導體層之可撓性基板10。各種光板8之層接著在站108上被印刷且固化。在一模造站110之下游處執行模造，且在一金屬化站112出執行任何金屬化。產生之板接著由一捲取輥114捲取，或替代性地，分割完成之板。
雖然已展示且描述本發明之特定實施例，但熟習此項技術者將明白在不脫離本發明廣闊態樣的情況下可做出改變及修改，且因此隨附申請專利範圍將在其等範疇內之所有此等改變及修改涵蓋為歸屬於本發明之真實精神及範疇內。
8‧‧‧可撓性光板/光板
22‧‧‧基板部分/部分
26‧‧‧公模具/模具
28‧‧‧母模具/模具

Claims (20)

  1. 一種照明結構，其包括：一發光二極體(LED)層，其提供於一可撓性基板上方；一第一導體層及一第二導體層，其等夾置該等LED以並聯連接該等LED，該LED層、該第一導體層、該第二導體層及該基板包括一可撓性光板；且在該光板中之一或多個模造之三維特徵部實現一光學效應。
  2. 如請求項1之結構，其中該等特徵部包括該光板之一凹形部分及該光板之一相對之凸形部分。
  3. 如請求項2之結構，其中光係從該光板之該凸形部分發射。
  4. 如請求項2之結構，其中光係從該光板之該凹形部分發射。
  5. 如請求項1之結構，其中該等特徵部之一陣列藉由在壓力下扭曲該光板而形成。
  6. 如請求項1之結構，其中該等特徵部包括使該光板之一光發射輪廓變寬之凸塊。
  7. 如請求項1之結構，其中該等特徵部包括校準由該光板發射之光之凸塊。
  8. 如請求項1之結構，其中該等特徵部包括增加該光板之光提取之凸塊。
  9. 如請求項1之結構，其中該等特徵部包括該光板之一凹形部分及該光板之一相對之凸形部分，其中該基板係在該凸側上且該LED層係在該凹側上。
  10. 如請求項1之結構，其中該等特徵部包括該光板之一凹形部分及該光板之一相對之凸形部分，其中該基板係在該凹側上且該LED 層係在該凸側上。
  11. 如請求項1之結構，其中該等特徵部包括形成於該光板中之複數個凸塊。
  12. 如請求項1之結構，其進一步包括在該等特徵部內之一不透明層，其中該不透明層經圖案化以讓光穿過在該不透明層中之開口。
  13. 如請求項12之結構，其中該等開口形成一文數字設計。
  14. 如請求項1之結構，其進一步包括與該光板整合之一電容式觸控感測器。
  15. 如請求項14之結構，其中該等特徵部對應於在該觸控感測器中之觸控感測器位置。
  16. 如請求項15之結構，其中該等特徵部識別該等觸控感測器位置。
  17. 如請求項1之結構，其中該等特徵部經模造於該光板上方。
  18. 如請求項1之結構，其進一步包括一硬化材料，其覆蓋該一或多個特徵部之至少一部分以保持該等特徵部之一形狀。
  19. 一種用於形成一發光結構之方法，其包括：在一可撓性基板上方提供一發光二極體(LED)層；提供夾置該等LED以並聯連接該等LED之一第一導體層及一第二導體層，該LED層、該第一導體層、該第二導體層及該基板包括一可撓性光板；且藉由一模具扭曲該光板以在該光板中形成三維特徵部以實現一光學效應。
  20. 如請求項19之方法，其中藉由該模具扭曲該光板之該步驟形成該光板之一凹形部分及該光板之一相對之凸形部分。
TW103119421A 2013-06-04 2014-06-04 模造發光二極體光板 TW201500679A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361830861P 2013-06-04 2013-06-04
US14/292,069 US9780270B2 (en) 2013-06-04 2014-05-30 Molded LED light sheet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201500679A true TW201500679A (zh) 2015-01-01

Family

ID=51984898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103119421A TW201500679A (zh) 2013-06-04 2014-06-04 模造發光二極體光板

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9780270B2 (zh)
EP (1) EP3005416A1 (zh)
KR (1) KR20160015315A (zh)
CN (1) CN105247676A (zh)
TW (1) TW201500679A (zh)
WO (1) WO2014197361A1 (zh)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9397265B2 (en) * 2013-04-15 2016-07-19 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Layered conductive phosphor electrode for vertical LED and method for forming same
US10403801B2 (en) 2013-11-13 2019-09-03 Rohinni, LLC Substrate insert molding with deposited light-generating sources
US9633883B2 (en) 2015-03-20 2017-04-25 Rohinni, LLC Apparatus for transfer of semiconductor devices
WO2017043707A1 (ko) * 2015-09-11 2017-03-16 엘지이노텍 주식회사 면 조명 장치
US10918882B2 (en) 2015-12-22 2021-02-16 Colgate-Palmolive Company Oral treatment device
US10870014B2 (en) 2015-12-22 2020-12-22 Colgate-Palmolive Company Oral treatment device
US9901744B2 (en) * 2015-12-22 2018-02-27 Colgate-Palmolive Company Oral treatment device
US10369375B2 (en) 2015-12-22 2019-08-06 Colgate-Palmolive Company Oral treatment device
US10465861B1 (en) * 2016-01-13 2019-11-05 OPē, LLC Light source with quantum dot layer
JP6695230B2 (ja) * 2016-07-22 2020-05-20 Ｎｉｓｓｈａ株式会社 Ｌｅｄ埋込み照光フィルムとその製造方法、照光表示パネル、フィルムインサート成形用照光インサートフィルム
US10141215B2 (en) 2016-11-03 2018-11-27 Rohinni, LLC Compliant needle for direct transfer of semiconductor devices
US10504767B2 (en) 2016-11-23 2019-12-10 Rohinni, LLC Direct transfer apparatus for a pattern array of semiconductor device die
US10471545B2 (en) 2016-11-23 2019-11-12 Rohinni, LLC Top-side laser for direct transfer of semiconductor devices
US10062588B2 (en) 2017-01-18 2018-08-28 Rohinni, LLC Flexible support substrate for transfer of semiconductor devices
USD849956S1 (en) 2017-07-12 2019-05-28 Colgate-Palmolive Company Oral care device
USD849942S1 (en) 2017-07-12 2019-05-28 Colgate-Palmolive Company Illuminated oral care device
CN107818931B (zh) * 2017-09-30 2021-10-19 厦门市三安光电科技有限公司 半导体微元件的转移方法及转移装置
KR102024994B1 (ko) * 2017-10-25 2019-09-24 김석칠 3d프린팅을 활용한 입체간판 제조방법
CN107884868A (zh) * 2017-11-21 2018-04-06 上海理湃光晶技术有限公司 一种复合光学穿戴显示波导器件的制备方法
US10410905B1 (en) 2018-05-12 2019-09-10 Rohinni, LLC Method and apparatus for direct transfer of multiple semiconductor devices
US11094571B2 (en) 2018-09-28 2021-08-17 Rohinni, LLC Apparatus to increase transferspeed of semiconductor devices with micro-adjustment
US11110291B2 (en) 2018-10-11 2021-09-07 Colgate-Palmolive Company Oral treatment device, system and method
US11090505B2 (en) 2018-10-11 2021-08-17 Colgate-Palmolive Company Oral treatment device, system and method
US11040218B2 (en) 2018-10-11 2021-06-22 Colgate-Palmolive Company Oral treatment device, system and method
US11141603B2 (en) 2018-10-11 2021-10-12 Colgate-Palmolive Company Oral treatment device, system and method
CN111668357A (zh) * 2019-03-06 2020-09-15 隆达电子股份有限公司 封装体
TWI726685B (zh) * 2020-04-16 2021-05-01 錼創顯示科技股份有限公司 微型發光元件顯示裝置
CN112577019A (zh) * 2021-01-02 2021-03-30 赛尔富电子有限公司 一种扩散条形灯罩、条形灯及灯罩制造方法
US12008202B2 (en) * 2022-05-12 2024-06-11 Ligitek Electronics Co., Ltd. Touch light-emitting module having hollowed portion for incapsulation resin and manufacturing method thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7858994B2 (en) * 2006-06-16 2010-12-28 Articulated Technologies, Llc Solid state light sheet and bare die semiconductor circuits with series connected bare die circuit elements
US7259030B2 (en) * 2004-03-29 2007-08-21 Articulated Technologies, Llc Roll-to-roll fabricated light sheet and encapsulated semiconductor circuit devices
JP2006134145A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Seiko Epson Corp Ｉｃカード
TWI350409B (en) 2006-07-06 2011-10-11 Nat Univ Chung Hsing Flexible and could be rolling-up area lights module and the method of producing thereof
US8852467B2 (en) 2007-05-31 2014-10-07 Nthdegree Technologies Worldwide Inc Method of manufacturing a printable composition of a liquid or gel suspension of diodes
US8783915B2 (en) * 2010-02-11 2014-07-22 Bridgelux, Inc. Surface-textured encapsulations for use with light emitting diodes
US8198109B2 (en) * 2010-08-27 2012-06-12 Quarkstar Llc Manufacturing methods for solid state light sheet or strip with LEDs connected in series for general illumination

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014197361A4 (en) 2015-03-12
US20140355251A1 (en) 2014-12-04
CN105247676A (zh) 2016-01-13
US9780270B2 (en) 2017-10-03
EP3005416A1 (en) 2016-04-13
KR20160015315A (ko) 2016-02-12
WO2014197361A1 (en) 2014-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201500679A (zh) 模造發光二極體光板
US9657903B2 (en) Geometrical light extraction structures for printed LEDs
TWI582943B (zh) 包含印刷發光二極體之折疊三維光片
TWI393241B (zh) 發光裝置、顯示器及其製造方法
US9074758B2 (en) Interlocking light sheet tiles
US9075172B2 (en) Light converting optical structure and lighting device utilizing the same
US9082936B2 (en) Transparent LED lamp for bidirectional lighting
TWI525864B (zh) 垂直印刷串聯發光二極體
CN109154743A (zh) 用于光漫射的方法和设备
US8828759B2 (en) Formation of uniform phosphor regions for broad-area lighting systems
TW201023337A (en) Light emitting module and display device having the same
KR102315159B1 (ko) 광-발생원들을 이용한 광 확산
TW201337429A (zh) 用於形成整合式光導之方法及系統
TWI514050B (zh) 背光膜片及其製造方法與成型設備
US20130294075A1 (en) Lighting system and method of manufacture
WO2016039908A1 (en) Folded 3-d light sheets containing printed leds
TW200832746A (en) Light-emitting diode device and manufacturing method thereof
US20170040300A1 (en) Lighting device and method for producing a lighting device
WO2012059855A1 (en) Light emitting sheet
JP2022180211A (ja) 電子デバイス、および、その製造方法
EP3627040A1 (en) Hot spot reduction in segmented flexible light guides
JP2010263154A (ja) 光半導体封止用シート
EP3746699A1 (en) Hot spot reduction in segmented flexible light guides
JP2018157163A (ja) 半導体発光モジュールおよびその製造方法
TWM514114U (zh) 發光二極體之透鏡封裝系統