JP2005108844A - 電界発光ランプユニット - Google Patents

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JP2005108844A
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Japan
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substrate
electroluminescent
conductive
electroluminescent lamp
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JP2004287641A
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English (en)
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Robert J Krafcik
ロバート・ジェイ・クラフィック
Douglas T Wheeler
ダグラス・ティー・ウィラー
Walter J Paciorek
ウォルター・ジェイ・ペイシオレック
Ralph Mcguigan
ラルフ・マクギガン
Rodney T Eckersley
ロドニー・ティー・エカースリー
Dee Lynn Johnson
ディー・リン・ジョンソン
Harold T Munson
ハロルド・ティー・ムンソン
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Durel Corp
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Durel Corp
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Abstract

【課題】 有用で安価に製造でき、自由に選択できる位置で種々の品質の光を選択的に放射する1つのランプユニットを提供する。
【解決手段】 看板ディスプレイとして使用される電界発光ランプユニットは、基板と、電界発光ランプと、導電ジャンパーとを備える。基板は、その表面上に配置された導電トレースと上記基板中を光が透過する透明部分とを有する。電界発光ランプは、上記基板より小さい領域を持ち、第1発光表面と露出した導電リード線を持つ反対側の第2発光表面とを有し、上記基板の上記表面上の所定位置に上記第1発光表面が、面と面とを接して配置されている。導電ジャンパーは上記ランプの露出した導電リード線を上記基板の上記導電トレースに電気的に接続する。
【選択図】 図8A

Description

本発明は低コストで用途の広い電界発光ランプ製品に関するものである。
当業者の間では知られているように、電界発光(electroluminescent)ランプは、一方を透明電極とする電極間に位置した適当な燐光物質からなる表面領域光源である。電極間に交流を印加すると、燐光物質が発光するが、その時の光の色は選択した燐光物質によって変わる。
そのようなランプは、発光計器板、ダイアルインジケータ、および看板やそのようなものを含む広い利用に適している。そのような電界発光ランプパネルは、インジウムすず酸化物(indium tin oxide)のような導電材を基板パネル全体にコーティングし、そのコーティングを以て燐光物質と後部電極層とが形成される、複数電極の内の一つの構成材料とすることにより製造されている。多くの用途において、パネルの表面全体が発光面でなくてもよく、非発光部はランプの前表面上に不透明なインクを印刷塗布することにより遮光されている。別の方法としては、特許文献1で説明されているように、透明層に対応した材料(インジウムすず酸化物)をパネルの表面全体に付着させ、その後、酸エッチングで表面の大部分を除去して離散した発光領域に対応した領域を除去跡に形成している。その後、燐光物質と後部電極層とを別々の領域に設けている。同様に燐光物質と後部電極の両方は、当業者にはよく知られている技術を利用することにより所望領域に形成されている。
米国特許第4,904,901号明細書
本発明では、モジュール式のランプユニットを形成するために、平板で柔軟性のある大きさの制限した電界発光ランプを、表面実装技術を採用した大きなプリント回路基板上に配置した上で固定している。その後、基板と固定されたランプを、必要な形に変形するか、又は、製品の中に組み込む。別の方法としては、ランプと基板は別々に形成した後に、組み合わせることもある。これらすべての場合において、ランプにより占有される領域は、発光に必要な領域に制限される。このように、本発明は、ランプによってカバーされる領域を大幅に減少することにより生産コストを減少させている。当業者には知られていることではあるが、ランプの電極に使用される導電性のある材料(例えば、インジウムすず酸化物)は、相対的に高価である。さらに、より小さいセグメントに分けられ別々にアドレス駆動されるランプは、ランプの非発光部が不透明なパターンで覆われた大きな領域のランプに比べて、電力消費がより少なく、発熱量もより少なく、また、信頼性も大きい。発光の必要な領域間をトレースする輝線をカバーする不透明なパターンも不要である。個々のランプを配置して固定させるプロセスの自動化は、事前に定義された命令に従ってランプを選択してプリント回路基板の表面へ配置し、その後、基板に接続して固定する、プログラム化された取捨実装ロボットを利用して行うのが望ましい。
ランプと基板の形を整えれば、例えば特別な美しいデザインを持たせるとか、スペースが限られているとか、ランプと基板とを広範囲な用途で利用できるようになる。さらに、ランプを柔軟なものとして柔軟な基板を利用すれば、カセットプレーヤの扉の開閉においてのように柔軟な基板が活用される応用において用いることができる。新しい熱成形技術により、ランプの機能を損なわずに安定した必要な3次元の形にランプを予め成形することができる。
また、本発明によれば、プリント回路基板上へ多数のランプを配置することができ、各ランプあるいは別々のグループは独立してアドレス駆動でき、異なった色や明るさの特性を有している。ユニット内の個々のアドレス駆動可能なランプはそれぞれ別々に駆動されるか、又は、1つの電源で励起されるようになっている。
本発明の一つの局面では、事前に選択された電界発光ランプを活動化するための導電トレース(conductive trace)を有する所定の大きさの支持基板を供給することを含む。各ランプが支持基板より小さく、支持基板上に配置され、所定の位置に平らに面と面(平らな面と平らな面)をかたく固定される、多数の電界発光ランプは、また支持基板の導電トレースに電気的に接続される。(採用した特別な構成に依存するため、面と面の接続は電界発光構成要素の前面あるいは後面のどちらかを含む。)
別の局面において、本発明は電界発光ランプユニットを以下のステップにより提供する。所定の大きさを持ち、電界発光ランプを活動させる最初の平らな構成と導電トレースをもつ変形可能な支持基板が供給される。少なくとも、1つのシート状の柔軟な電界発光ランプが、所定の位置に面と面を合わせて配置され、支持基板に固定され、電気的に導線に接続される。支持基板に固定されたシート状ランプは利用のため構成に必要な形に変えられる。
また、本発明の別の局面において、支持基板は柔軟性を持ち少なくとも1つのシート状電界発光ランプが基板に固定された後、支持基板と固定されたランプは構成に必要な形に変えられる。
また、さらに別の局面において、3次元照明対象物を構成する方法は、ほぼシート状の光伝送熱可塑支持基板上に、上記支持基板に付着させた薄膜透明電極と、該薄膜透明電極上に設けた、燐光物質層を構成する燐光粒子を含む層と絶縁層と後部導電電極層とを含む、複数の互いに重合した熱可塑性層とからなる電界発光ランプを設けることによりランプ部を形成し、所望の3次元の形状の型に上記ランプ部を配置し、上記支持基板と上記熱可塑性層とが機能的一体感を保つ条件の下で、上記ランプ部を上記型に対して押圧することにより上記ランプ部を上記所望の3次元形状に形成することにより発光可能な成形形状を得るべく上記ランプ部を加圧成形することよりなる。
本発明の実施例は以下の局面を含む。電気的にランプを導線に接続し支持基板に固定するステップは1つのステップでなされる。ランプは、支持基板の導線に超音波結合された(ultrasonically welded)露出した導体のリード線を持つ。シート状のランプは、ランプと基板との全体の厚みを介して配置された機械装置(例えば、機械的な小さな孔)によって支持基板に電気的に接続される。シート状電界発光ランプは負荷軽減部(strain relief)を含みまた変形された基板と固定されたランプの要求された最終の構成は複雑な形をしている。
複数のランプが使用されるところで、第1電界発光ランプは、第2電界発光ランプとは違った発光特性(例えば、色、強度)を持つ。
ランプ部を含む3次元発光物体の構成において、支持基板は二軸延伸シートでありポリエステルあるいはポリカーボネートの材料からでき、熱可塑層はポリフッ化ビニリデンである。ランプ部を形成する圧力に先行して、ランプ部は、ガラスが遷移する熱可塑温度または積み重ねられた層の熱可塑温度以下の成形温度まで熱せられ、その後、ランプ部は3次元形状に保たれて冷却される。成形温度は、190°Fから270°Fまでの範囲を持ち、好ましいのは230°Fから260°Fまでである。
一般的に、実践的で安価に製造でき、また自由に選択できる位置で種々の品質の光を選択的に放射する1つの総合的なランプモジュールを達成することは、特に重要であり、本発明により実践的に達成できる。
本発明の他の利点と特徴は以下の説明と請求項により明らかになるであろう。
以下添付の図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
図1において、多数のオーディオ/ビジュアル装置(例えば、テレビ、ビデオデッキ、ステレオ受信機)を制御する携帯リモート制御装置10はバッテリー16と制御ボード18を支えるくぼみ14を持った土台12を含む。制御ボード18は上記装置が受信する赤外線信号を発生するための電力と信号を分散させるために使用される構成部品20を含む。さらに、スイッチキーパッド22、モジュラーランプ回路24、およびグラフィックパネル26はくぼみ14の中に垂直方向に順番に備え付けられる。グラフィックパネル26は各制御される構成部品に関連した領域27、28、29を有するグラフィックを含む。さらに、各領域27、28、29は、その領域に対して指示される構成部品に関連した特殊な機能(例えば、入/切、ボリューム、チャンネル選択)を指示するための27a−27n、28a−28n、29a、29nの領域を有する。斜面溝(a bezel)(図示されていない)がグラフィックパネル26を土台12に固定するために使用されてもよい。この配列内で、リモート制御ユニット10は、選択されたオーディオ/ビジュアル装置に関連した領域を押すことにより操作する、発光した触れるための膜のようなキーパッドを有する。
スイッチキーパッド22はスイッチボード30bと共に制御ボード18に接続した導電トレース32を有する柔軟なポリエステルボード30aを含む。スイッチボード30bはスイッチ34を含み、各スイッチは特定の構成部品の特定の機能に対応しており、スイッチ上への下方向の力の利用が特定の機能に対応した導線32を効果的にショートさせるような回路ボード30a上へ配置される。
本発明の技術を使用することにより作られるモジュラーランプユニット24はスイッチキーパッド22とグラフィックパネル26の間に配置され、多数の柔軟な電界発光ランプ40が配置されている所に導電性インクで書かれた導電トレース36を有する柔軟なプリント回路基板35を含む。各電界発光ランプ40はプラスティック基板上に付着させられた導電性のインクにより形成される1組の導電性パッド41a、41b(図4A)を有する。これらの導電性パッドは電源と接地バスに伸びる導電性トレース36に対する電気的接合点を与える。ランプ40の導電性パッド41aの接合点でない導電トレース36の一部分は一般的に、電子的に絶縁され、銀の移動を減少させ、水分に対する抵抗力を与えるため誘電体層をカバーする。そのような誘電体層を与える方法の1つは、例えば、デュポン社(E.I.Dupont de Nemours & Co.,Wilmington, DE)により製造された製品番号5014のような紫外線インク(UV curable ink)で柔軟な基板35上の導電トレース36の一部にプリントする時にスクリーンすることである。柔軟な基板35は、厚さが約0.007インチで、また表面が最終的にインジウムすず酸化物でコーティングされたモデル番号ST505(ICI社の製品(ICI Corp.,Wilmington,DE))のポリエステルをベースとした材料から作られる。
図2において、典型的な電界発光ランプ40が示されている。それは、発光する特定の領域に対し大きさを制限され、透明な基板42(例えば、厚さが約0.007インチのポリエステルフィルムのシート)から始まる多数の層を含む。基板42の一方の表面には、透明な導電性のある材料、酸化アルミニウム、金、銀ないしその他の合成被覆層でも良いが、好ましくはインジウムすず酸化物(ITO)があらかじめ被覆されている。ITO材料は基板パネルに真空スパッタリングで蒸着されて、約1000オングストロームの厚さの透明な前面コーティング44を形成している。透明な前面コーティング44は、例えば、ポリマーバインダーに分散した銅あるいはマンガンをドーピングした硫化亜鉛のような電界燐光物質の粒子を形成する燐光物質層46により覆われている。燐光物質層46は、スクリーン印刷法によって前面の透明なコーティング44に塗布されて、約0.001インチの厚さを有する。誘電体層48は、厚みが約1、000オングストロームで、ポリマーバインダーに分散したチタン酸塩バリウムの如きの高誘電率材料で形成されている。この誘電体層48は、ランプ40の縁部まで延在するように燐光物質層46上にスクリーン印刷により塗布されている。この誘電体層48上には、スクリーン印刷用インクを形成すべくポリマーバインダーに分散した例えば銀や炭素の如きの導電性粒子で形成された後部電極50が付着されている。このインクはスクリーン印刷法により誘電体層48に塗布されて、厚さ0.0005インチの後部電極50を形成している。ランプ40のいくつかの用途においては、後部電極50上に別の絶縁層(図示せず)を形成して、起こりうる感電事故を防いだり、あるいはランプを湿気から保護するようにしても良い。これらの層に対する適当なポリマーバインダーとしては、米国特許第4,816,717号で説明されているPVDFがある。
図1を再度参照すると、予め形成された電界発光ランプ40のそれぞれは、スイッチキーパッド22の特定の短絡スイッチ34とグラフィックパネル26の対応する領域27、28、29の間に配置されている。ランプ40はフレキシブルであるから、カバープレート26に与えられる下向きの力が、ランプ40に対し損害を与えないで短絡スイッチ34に伝えられるようになっている。本実施例において、グラフィックパネル26の特定な領域に関連した電界発光ランプ40は異なった選択された色を有している。例えば、ビデオカセットレコーダ(VCR)の制御に関連した領域29は、青色光を発光するランプ40bで照射されるが、テレビの機能に関連した領域27はオレンジ色光を発光する電界発光ランプ40aで照射されるようになっている。
図3A−3Dにおいて、モジュル式ユニットのフレキシブル基板35に、予め形成された小型電界発光ランプ40を接着させる方法が示されている。
図3Aに示したように、発光側33を上方に向けてランプ40をフレキシブル基板35上に位置決めするが、その時、ランプの導電パッド41a、41bは基板のトレース36の上に重なるようにする。少量の接着液又は、ここに示されているように、感圧式両面テープ52を、フレキシブル基板35とランプ40の後部電極50との間であって、導電パッド41a、41bとの間の領域に貼付してランプ40をフレキシブル基板35に軽く接着させる。図2に戻って参照すると、導電パッド41bは後部電極50に直接接続されているが、導電パッド41aは、経由孔(図示されていない)を介して透明な前面コーティング44に接続されている。接着テープ52を用いれば、製造時にランプ40とフレキシブル基板35との組合体を、後述のようにランプ40が回路板の下方に臨むようにひっくり返す(flipped over)ことができる。
図3Bにおいて、ランプ40は、コネチカット州ダンブリー所在のブランソン超音波会社(Brason Ultrasonics Corp.)製のモデル901AE IW Integrated Welderの如きの超音波溶接機54(図5)を使用することによりフレキシブル基板35に電気的にまた機械的に接着される。図3Aに関連して前述したように、ランプ40とフレキシブル基板35の組合体は、フレキシブル基板35の下側の表面37がランプ40の導電パッド41aの領域より上に位置する刻み目のある溶接工具56に対峙するようにひっくり返した上で、溶接機54に臨ませる。刻み目のある溶接工具56は、直径が約0.25インチで、先端には長さ約0.20インチ、0.30インチ間隔で格子状に配列した比較的鋭い先端60を有している。この構成で、ランプ40の透明なコーティング44は、溶接機54のX−Y基盤プレート58に対面している。溶接機54は、基盤プレート58と平行な平面上に先端56を位置決めするように電気的にプログラムされている。
図3Cに示されているように、溶接機54は、先端60がフレキシブル基板35を貫通してランプ40に至るのに要する正確な時間だけ所定圧力で下面37へと刻み目のある溶接工具56を下降させるように、プログラムされている。先端60は後部電極50、燐光物質46を貫通してランプ40の透明基板42の中へと延在する。当業者には知られているように、振動溶接(vibration welding)とは、熱可塑性材料間に強力な構造的あるいは高圧力密閉シールを形成する技術である。高周波電気エネルギー(20KHz)は、溶接機54のコンバータ装置(図示されていない)にソリッドステート型電源装置から印加されるようになっている。コンバータ装置は電気エネルギーを、電気エネルギーを超音波周波数での機械的振動エネルギーに変換する。振動エネルギーは溶接工具56を介して接着部分に伝えられ、摩擦によってツールの先端部で熱に変換される。本実施例において、フレキシブル基板35の下面37は、ランプ40の後部電極50に対して25〜75msecの間、10〜20lbs/in2の圧力の下で振動する。界面領域で発生する摩擦熱は、フレキシブル基板35のポリエステル材料と透明な基板42に対し、強い分子結合が生ずるような融合を引き起こす。
図3Dにおいて、溶接動作を完了させるために、刻み目のある溶接工具56は、フレキシブル基板35から上昇させて、融合したフレキシブル基板35のポリエステルとランプ40の透明な基板との間に機械的な溶着点を形成する。機械的な溶着点62の溶着強度は母材のそれに近づく。同時に、刻み目のある溶接工具56によって与えられる局所的な熱と振動により、後部電極50のスクリーン印刷可能な導電性ポリマーインクが浸透位置から押しやられて、機械的溶着点62の間に電気接触経路64を形成することになり、従って、電気的な連続性が得られる。
図4A、4Bにおいて、ランプ40は、フレキシブル基板35の導電トレースに接続した1組の導電パッド41aを有しているものとして図示されている。溶接工具56の先端60の格子状の配列は、機械的溶着点62と、印刷された後部電極40と印刷された導電性トレース36との間での導電性インクと導電性インクとの電気接触経路64にも格子状のパターンを持たせるのに使われている。遮断線69は、後部電極50と前部電極44の間で電気的な孤立を与えるために後部電極50を介してレーザーで引かれている。図3A−3Dに示されているように(あるいは、以下に述べる方法を使用した時)後部電極50のフレキシブル基板35に対する接続により前部電極44と後部電極50とが短絡を引き起こすことから、電気的絶縁が設けられている。
予め形成された小型ランプ40は、他の結合手段を用いてフレキシブル基板35に接続することもできるのは明らかである。例えば、図9においては、機械的アイレット120は頭付きピン122を有するものとして図示されているが、この頭付きピン122をランプ40とフレキシブル基板35とに挿通させて、基板の底面39にて平坦にすることにより、ランプ40を基板に確固に取り付けている。別の方法としては、図10で示されているように、ミネソタ州ミネアポリス所在のスリーエム社(3M Corporation)製のモデル番号9703の製品の如くの強力な導電性接着フィルム130を用いてランプ40を基板35に確実に固定しても良い。
フレキシブル基板35に対する選択された小さなサイズのランプ40を固定する方法は、自動化された生産ライン環境での利用に対して有効に適応される。図5において、自動ランプ取付け組立ライン70には、ランプ40を固定するための所定の導電トレースと所定の領域を持ったフレキシブル基板35が供給されている。フレキシブル基板35は一連の生産ステーションを介してラインに沿って運ばれる。例えば、準備ステーション72では、充填ステーション73に運ばれる前に、フレキシブル基板35は清掃されランプ40を受け入れる準備をする。各基板35は一般的に、一つのステーションから次のステーションに移動する時にフレキシブル基板に対する支え、溶着工程での位置合わせのために固い型取り工具によって支えられる。接着テープ52、130(図3A、図10を参照して説明した)やエポキシ樹脂接着剤の如くの組立補助剤は、接着実施ステーション74でフレキシブル基板35上の適当な位置に配置される。接着実施拠点74は、導電パッド41aからランプを取り除く領域上へランプ40を支えるのに充分な速乾性のエポキシ樹脂の一滴の注入を制御する注射器を備えている。
ランプ40は、ロボットアーム76を備えている数値制御式ランプ搭載ステーション75で「取上げ、配置」の方法(a "pick and place" fashion)で基板35上に配置される。大きさが異なり、色、強度も異なる種々のランプ40が、選択トレイないしフレキシブル電界発光ランプのスプールから供給される。フレキシブル基板35に接着すべきランプ40の数、種類、位置を定義する命令が、ロボットアーム76をしてランプ50を選択し、かつ当該ランプ40をフレキシブル基板35に実装するように、組立ライン70に与えられるようになっている。ロボットアーム76は、未硬化エポキシ樹脂が塗布されているランプ40を取り出し、位置決めして、エポキシ樹脂が部分的に硬化するのに充分な時間だけ押圧し、その後次のランプ40を取り出すのに、真空式ピックアップ機構を利用している。
あるモジュル式ランプの組立においては、下側37(後部電極50)が一連の溶着ステーション78a−78cに対面するようにフレキシブル基板/ランプの組立体をひっくり返す反転ステーション77(a flip station)を使用する必要があるかもしれない。そのような応用においては、テンプレートがフレキシブル基板35をひっくり返すために使用される。
各溶着ステーション78a−78cは、機械的または電気的に特定のランプ40をフレキシブル基板の所定の位置に固定するために、図3B〜図3Dを参照して説明したように動作する。別の構成では、数値制御式ロボットアームを備えた1つの溶着ステーションを、フレキシブル基板35上に位置したすべてのランプ40に対する溶着作業を行うのに用いても良い。
最後に、完成したモジュル式ランプユニットが、清掃、検閲、検査、および運搬のための包装がなされる取出しステーション79まで運ばれる。
他の実施例は、請求の範囲の中に含まれる。例えば図6において、自動車のダッシュパネル88とメーター類84〜87を支持するための計器台82を持つ自動車のダッシュボードを含む自動車のインテリアが示されている。計器台82は自動車の操縦席の湾曲したダッシュボードの形状に合わせて凹状になっている。例えば、計器類84〜87は、速度計、回転数計、温度計、燃料計であっても良い。ダッシュパネル88には、シートベルト、ドア・トランクの開閉、ハイビームヘッドライト、交流発電機のような機能の警告灯89〜94のためのプリントされた図柄を含んでいる。
図7において、前述の方法で作製されたフレキシブル多ランプモジュール式ユニットは、計器台82内で計器84〜87とダッシュパネル88の双方の後方に位置決めされている。モジュールのフレキシブル回路95は、導電トレース96を介して電源(図示せず)に接続した電界発光ランプ84a〜87a、89a〜94aを有しているものとして図示してある。電界発光ランプ84a〜87a、89a〜94aは、対応する計器類84〜87および警告灯89〜94に一致した形と大きさをしている。各電界発光ランプ84a〜87a、89a〜94aは独立してアドレス駆動でき、必要に応じて、特定の障害(例えば、シートベルトが締められていない)が検出された時、ランプを電源に接続するスイッチと接続されている。多数のランプを有するフレキシブルモジュールは、小さな曲率半径が得られる程度、変形するかあるいは曲がるようになっている。これらの領域において、フレキシブル回路95と接着されたランプ84a、87aには切り込み97を形成して、ランプ84a、87aとフレキシブル回路95とに作用する折曲応力を軽減させるようにしても良い。
図示していないが、もう1つの実施例においては、図7に示した多数のランプを有するフレキシブルモジュール式ユニットを支持基板のように、所望の構成に熱と圧力を加えて形成した熱可塑性(作製後は平らになる)の相対的に厚い自己支持基板を採用して構成しても良い。
ランプを3次元物体として構成する場合、「熱形成」(thermalforming)と称する方法を用いるのが好都合である。熱形成は、真空圧と圧力の何れか一方、又は両方で型の上、或いは中へ引き延ばす前に、プラスチックフィルムをガラス遷移温度まで熱して曲げる一般的に知られている熱形成の過程とは異なったものである。熱形成は、ガラス遷移温度より低い、制御された温度で実施される大変異なった方法であり、そこでの圧力形成作用は、ランプの層の機能的一体性を妨げることなく、ランプを型に馴染ませるのに使われる。このように、新しい3次元の形におけるランプは、ランプとしての機能を果たす。例えば、アリゾナ州テンピ所在のデュラル社(Durel Corporation)製のデュレルー3(Durel-3TM)のような電界発光ランプのある種のタイプは、広く多様な3次元構成へ熱形成されるのに役立つことが分かった二軸延伸ポリエステルフィルムからなる支持基板上で作成される。別の方法としては、そのような電界発光ランプはポリカーボネートフィルム上に設けても良い。一般に、そのような基板上に設けられるランプの熱形成の温度限界は190°Fから270°Fの間であり、特に230°Fから260°Fの範囲が好ましい。上限は、電界発光ランプの熱可塑層が損害を受ける温度と、さらに延伸ポリマー製基板の場合においては、支持基板が収縮する温度により制限される。ランプの熱可塑層は一般的にポリフッ化ビニリデンからなり、燐光物質層を形成する燐光粒子を含む層と、絶縁層と、例えば後部電極を形成するための導電粒子を含む層からなる。熱形成に適当な温度範囲が、ポリエステルとポリカーボネートのガラス遷移温度より低いことは重要なことである。温度限界の下限はランプの恒久的な変形に必要な温度によって決められる。これら相対的に低い温度での熱形成により、支持基板と熱可塑層の一体感を維持することができる。特に、熱形成後の燐光物質層はランプに対する光の単一な分散を与え、信頼できる電気的連続性は伝導層を通して維持される。さらに、支持基板の収縮は熱形成の過程において避けられる。
図11Aにおいて、電界発光ランプの熱形成の1つの方法は、250°Fのオーブンにおいて、型締めしたアルミ製雄型と雌型140、142の加熱を含む。デュレル3EL(Durel-3 EL)ランプ144を型140、142の間に配置し、C型クランプ146を用いて、間に挟まれた部品を保持するためわずかな圧力をかける。挟まれたランプ144とクランプ146とは、約8分間、同一温度でオーブンに戻し、その後取り出してクランプを更に締める。15分間の冷却後、クランプ146を外して、熱形成されたランプ144aを取り出す。この熱形成されたランプ144は、電源に接続されると、ランプの熱形成された領域と平らな領域の両方において均一な光度で光を発光する。図11Bと図11Cに示されているように、アルミニウム製型140、142の形は、円形の溝148でランプ144aの形状が定まるようになっており、ランプ144がその機能を損なうことなく熱形成さる間に受けた熱による変形の度合いを示すために使用される。
図12Aと図12Bに示した他の用途では、電気的接点152を支持するためのデュレル3電界発光ランプ151の平坦パッド部分150は、弾性止め金(spring detent)を形成するために図11A−11Cを参照しながら説明した方法で熱形成されている。パッド部分は、ある用途においては十分なバネ効果を得るために0.002インチで十分であるけれども、電極表面の面上に約0.010インチ持ち上げられて変形される。電力が電界発光ランプの両表面上の接点に与えられるようになっている用途では、導電性接着剤を接点点において良好な電気的接触を維持するために用いる。弾性止め金はランプとその電源に対して電気的な連続性を保証する接点での導電性接着剤に対し一定の圧力を作用させるようになっている。
図12Cに示した他の実施例では、電界発光ランプ154は、ソケット155へ挿入するための、接触パッド上で熱形成された集積された一段高くしたポリマー製バネ止め金153を有している。ソケット155は、バネ止め金153の高さよりわずかに小さい弾性指157を有する対応コネクタを含む。ランプ自身のポリマー製バネ止め金153は、挿入時に圧縮されるようになっているから、接点間で掃引動作なされる。図12Aと12Bは、ランプの両面の止め金を示してしるが、ランプの同じ表面上に止め金を設ける構成もまた可能である。
また別の実施例において、熱形成されたランプは種々の光を出力するランプ156に構成されている。図13Aと図13Bにおいて、1インチ幅で8インチの細長い片を持つデュレル3ELランプ材料は、螺旋状のコイル160に形成され、円筒のマンドレルのまわりに締め付けられ、5分間250°Fの温度でオーブンの中に入れられる。締め付けられたランプ材料158はマンドレルから取り出した後7分間放置して冷却する。取り出すと、ELランプ156は、圧縮し得る螺旋状のばねとして維持されるが、伸長した形となるように付勢されている。図13Bにおいて、最大に伸長した形まで引き伸ばすとELランプ156は螺旋コイル160から最大量の光を発する。反対に、図13Aに示されているように、発光量を減少させるには、螺旋状コイル160を圧縮すると、別々のコイル間がマスクされて、ランプ156から発する全体の光が減少する。図13Cに示されているように、種々の光を発するランプは例えば自動車の速度計に使用される。本実施例において、種々の光を発するランプは、ダッシュパネルの中に装備され、自動車の速度が増加した時は伸び、減速した時は短くなるように照明コイルに必要な圧力を与えるために自動車の速度計のケーブルに接続する。
図14において、さらに別の実施例では、熱形成された電界発光ランプ170は、携帯電話174の前面のグラフィック172を照明するようになっている。電話は2段階のバックライト式キーボード176と、グラフィックの段部に合わせて折り曲げられた1つの熱形成ランプ170を含む。この程度の熱変形は、ある用途においては、インジウムすず酸化物(ITO)導電コーティングの割れとランプ接触点180から伸びた導電トレースに沿ったランプ170の後部電極のカーボンインクコーティングの割れを引き起こす。導電レース178のITO層が損傷すると、折り目に沿ったランプの領域から出力される光が減少する。従って、好ましい実施例においては、銀のインクの形式の銀の支持パッド182が、ランプ170の表面全体に対し信頼性のある電気的接続を維持するために折れ曲がった部分を橋渡しするために使用されている。図14Bと図14Cとに、熱形成された電界発光ランプの前部及び後部電極の折れ曲がった部分の断面図が示されている。図14Bに示されているように、ITO層183が付着したポリエステルの支持基板181には、熱形成される部分上にスクリーン印刷で形成した銀の支持パッド182が設けられている。燐光物質と誘電体と後部電極の層184、185及び186のそれぞれは、銀の支持パッドとITO層上に継続して配置されている。図14Cにおいて、前部及び後部電極の間に絶縁を持たせるために後部電極と誘電体と燐光物質の層を形成するに先立って、ITO層183が領域187のところにレーザーでエッチングされている以外は、前述のと同一方法で熱形成したランプの後部電極部を介して銀の支持パッドが形成されている。
構造的熱可塑性回路板部材を変形するために必要な機械的な力が、一般的に比較的薄いポリエステルをベースとしたフレキシブル電界発光ランプを変形するのに必要な力よりも大きいという理由から、いくつかの用途では、対応するプリント回路(mating print circuit)の3次元ソケット表面部への配置に先だってランプを熱形成することは望ましい。このように、ランプが、ランプに対して3次元構造部を構成するのに必要な機械的な力を与えることなしに対応する回路の3次元形状の部分に等しい大きさと形を共に持った3次元形状のランプ部を構成すべく熱形成される。
熱形成の方法は、特定の特徴を際立たせるべく、また、製品の審美的な特性を増加するために、照明物体に対する3次元性を与えるために使用される。発光部を持った装飾用あるいは促進用品目として使用されるエンブレムあるいはバッジは、そのような方法から恩恵を受ける。図15Aにおいて、例えば、クリスマスツリー190は電界発光ランプ192を有しているが、この電界発光ランプ192は木の上の装飾用ボールを表している。各ランプは、装飾用ボールを半球のシートの表面から浮き立たせるために図11A〜図11Cを参照しながら説明した方法を使用することにより熱形成される。図15B、図15C、図15Dはそれぞれ、熱形成ランプの前、横、上から見た図を示す。この方法により浮き上がらせたランプは、ツリーに飾ったクリスマス装飾品を目立たせると共に、本物に似せた感じを出している。別の実施例では、比較的薄い基板上に互いに隣接して一対の半球形の電界発光ランプを配置し、基板における両ランプ間の部分をヒンジとして、このヒンジを中心として半球形ランプを折り畳むことにより球形のランプとなるようにしても良い。
電界発光ランプの熱形成は、上記の装飾用ボールのように、像を上昇または浮き上がらせるために用いても良いし、又は、凹んだ形の像を与えるために「押し下げ」(deboss)るのに用いても良い。何れにしても、ランプによって表される像を強調するためディメンジョンが追加されたり、通常の平らなランプの美しさを増加させることができる。電界発光ランプの浮き上げと押し下げは図11Aとともに述べられた方法を使用してなされる。別の方法としては、図16に示された代替の機構は、浮き上がらせたあるいは押し下げられた像の形を表す窪んだ部分203を有する成形ツール部材202を含む。シート状電界発光ランプ204を成形ツール202上に定置し、固い後板210にエラストマ膜が取り付けられている空圧式加圧部材206を用いてランプ240を熱形成するようになっている。操作時に、成形ツール部材202を所望温度まで加熱し、空圧式加圧部材206を、固い後板210の縁部がランプの鏡面と係合するまで下降させる。いくつかの実施例においては、固い後板210を介してさらに熱を加えるのが望ましいこともある。膨張ポート211に空気圧を供給して充分な力でエラストマー膜208を膨張させることにより、成形ツール部材202の凹所内でランプ204を変形させる。その後成形ツール部材202の加熱をやめ、充分な冷却後に空圧式加圧部材を畳み込み、しかる後に成形ツール部材202から熱成形したランプを取り出す。
電界発光ランプの形成にあたり正確に定義されたエッジを必要としない用途においては、ランプはより温度の低い圧力の成形条件の下で圧力成形しても良いのは明らかである。これはまた、支持基板の機能的な統合性と成形ランプの熱可塑層を維持するであろう。図11B、図12A、図14Cを参照しながら説明した実施例は、圧力形成が、発光できるように形成された形を与えるために使用される例を示したものである。他方では、より高い定義とより複雑な形(例えば、浮き彫りされた英数字シンボル)を必要とする実施例に対しては、上記の温度領域での熱形成が好ましい。図11Aと図16について説明したC形クランプと空圧式加圧発生機構は、それぞれ電界発光ランプを作るための圧力に対して適当なものである。
図8A〜図8Cにおいて、電界発光ランプ100は看板99を光らせるために用いられている。約0.020インチの厚さのポリカーボネート製基板102は、例えば、「EXIT」のような謄写された文字列を表す部分的に透明な領域103と共に前面106上にグラフィック104を含む。基板102の反対側の後面108における電力をランプに供給する導電トレース110は、ランプ100に接着した接続パッド112を持つ基板102の外側の周辺に沿って形成されている。ここでは、ランプ100は図2を参照しながら説明した方法を使用して作製されている。しかしながら、看板99のランプ100は柔軟でなくても良いので、前述したように表面実装技術を用いて固いランプを用いても良い。図1と図8について説明した実施例とは違って、ランプ100の発光側113は、発光した光が透明な領域103を通過するように、基板102の後面108(インク側)と面を合わせて配置され、薄いシート状の透明な接着剤115(図8C)を使用することで基板102上で支持される。図8Bと図8Cにおいて、一方の表面に銀トレース116を持つ可撓性ポリエステルジャンパー114は基板102の接続パッド112にランプ100の非発光側118上の後部電極を接続するために使用される。ランプ100と導電トレース110間の接続は、図3A〜図3E、図9、図10について説明した上記接着方法の任意の1つを使用することにより達成できる。
本発明における電界発光ランプを載せた表面を持つ携帯リモートコントロールユニットの分解図である。 は、図1の2−2線に沿って横から見た断面図である。 基板に固定されたランプを載せた表面の横から見た断面図である。 基板に固定されたランプを載せた表面の横から見た断面図である。 基板に固定されたランプを載せた表面の横から見た断面図である。 基板に固定されたランプを載せた表面の横から見た断面図である。 基板に固定されたランプを載せた表面の上から見た断面図である。 基板に固定されたランプを載せた表面の上から見た断面図である。 ランプを載せた表面の組立ての計画図である。 本発明によるランプを載せた表面を持つもう1つの実施例である。 図6の柔軟な回路の拡大図である。 本発明によるランプを載せた表面を持つ標示の分解図である。 図8Aの標示の組立完成図である。 図8Bの線8C−8Cに沿った電界発光ランプの横から見た断面図である。 機械的な小さな孔を利用した柔軟な基板に結合したランプを載せた表面の断面図である。 粘着性の細長い片(adhesive strip)を使用することにより柔軟な基板に結合したランプを載せた表面の断面図である。 電界発光ランプを形成する配列の横から見た図。 図11Aの配列によって与えられる電界発光ランプの上から見た図である。 図11Aの配列によって与えられる電界発光ランプの横から見た図である。 型にはめられて作られた弾性止め金(molded spring detents)を持ったを持った電界発光ランプの透視図である。 図12Aの線12B−12Bに沿った電界発光ランプの横からの断面図である。 ソケット(receptacle)への挿入のための型にはめられて作られた弾性止め金を持った電界発光ランプの透視図である。 最大拡大位置において、可変光源電界発光ランプを横から見た図である。 最大縮小位置において、可変光源電界発光ランプを横から見た図である。 スピードメータとして使用された図13Bと13Cの可変光源電電界発光ランプ透視図である。 本発明による、型にはめられて作られた電界発光ランプを持つ携帯電話の分解図である。 図14Aの線14B−14Bに沿った電電界発光ランプ光灯の横から見た断面図である。 図14Aの線14C−14Cに沿った電電界発光ランプ光灯の横から見た断面図である。 浮き出しになる電界発光ランプを持った装飾の計画図である。 図15Aの浮き出しになる電界発光ランプの前から見た図である。 図15Aの浮き出しになる電界発光ランプの横から見た図である。 図15Aの浮き出しになる電界発光ランプの上から見た図である。 電界発光ランプを形成するための代替の配列の横から見た断面図である。
符号の説明
35 フレキシブル基板
36 導電トレース
37 フレキシブル基板の下側の表面
40 電界発光ランプ
41a、41b 導電性パッド
42 透明基板
44 透明な前面コーティング
46 燐光物質層
48 誘電体層
50 後部電極

Claims (4)

  1. 看板ディスプレイとして使用される電界発光ランプユニットにおいて、
    表面を有する基板であって、上記表面上に配置された導電トレースと、上記基板中を光が透過する透明部分とを有する基板と、
    上記基板より小さい領域を持つ電界発光ランプであって、第1発光表面と、露出した導電リード線を持つ反対側の第2発光表面とを有し、上記基板の上記表面上の所定位置に上記第1発光表面が面と面とを接して配置されている電界発光ランプと、
    上記ランプの露出した導電リード線を上記基板の上記導電トレースに電気的に接続する導電ジャンパーと
    を備えたことを特徴とする電界発光ランプユニット。
  2. 請求項1に記載の電界発光ランプユニットにおいて、上記ジャンパーは、表面が導電材料で覆われたポリエステルの細い帯からなることを特徴とする電界発光ランプユニット。
  3. 請求項1に記載の電界発光ランプユニットにおいて、上記電界発光ランプは英数字の記号を表すものであることを特徴とする電界発光ランプユニット。
  4. 前面に複数のスイッチが配された携帯リモートコントロール装置であって、前記複数のスイッチは遠隔制御される第1装置の操作機能に対応する第1組のスイッチと、遠隔制御される第2装置の操作機能に対応する第2組のスイッチとからなる携帯リモートコントロール装置において、
    上記装置の上記前面に隣接し、上記基板の表面に配された導電トレースを持つ基板と、
    第1組のシート状電界発光ランプと、
    該第1組のシート状電界発光ランプのそれぞれは上記基板よりも小さい領域を有し、該第1組のシート状電界発光ランプは、上記基板の上記表面に面と面とを接するよう配されて固定されると共に電気的に接続され、第1の色の光を発し、かつ、上記第1組のスイッチを照明すべく位置決めされており、
    第2組のシート状電界発光ランプとを備え、
    該第2組のシート状電界発光ランプのそれぞれは上記基板よりも小さい領域を有し、該第2組のシート状電界発光ランプは、上記基板の上記表面に面と面とを接するよう配されて固定されると共に電気的に接続され、上記第1の色と異なる第2の色の光を発し、かつ、上記第2組のスイッチを照明すべく位置決めされている、携帯リモートコントロール装置。
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