JP2009503777A - 駆動回路が一体化された封止部を有する照明装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、発光ダイオード（Ｏ−ＬＥＤ）に関する。特に、これらの装置に必要な駆動電子装置に関する。有機エレクトロルミネセント装置が備えられ、密閉された非常に平坦なハウジングを有する。Ｏ−ＬＥＤの機能性を改善するため、Ｏ−ＬＥＤモジュールの高さを大幅に低減するため、費用効果がある大量生産を可能とするために、駆動回路と電子駆動素子、又は電子駆動素子を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）が装置のカバープレートに組み込まれている。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動回路が一体化されたシーリング（封止部）を有するエレクトロルミネセント、例えば、発光装置（Ｏ−ＬＥＤ）に関する。特に、この装置に必要な駆動電子装置に関する。そのような装置は、透明基板と、透明基板に面する第１面及び第１面に対して反対の第２面を有するカバープレートと、透明基板とカバープレートの間に配置された有機エレクトロルミネセント層を備えた少なくとも１つのエレクトロルミネセント素子と、透明基板とカバープレートを結合する中間封止手段と、を備えている。

有機発光ダイオード（Ｏ−ＬＥＤ）は、未来の光源に対する高い可能性のある解決である。これらは、費用効果のある製品のための広いエリアでの高効率光源になることが期待されている。しかしながら、これらは、通常は、利用できる供給電圧をＯ−ＬＥＤの必要な電流に適用するための駆動電子装置を必要とする。システム全体の高効率を達成するため、これら駆動電子装置は、種々のタイプの電子部品を有する切換えモード電源でなければならない。この回路を一体化するため、Ｏ−ＬＥＤの裏側に取り付けられたプリント回路基板（ＰＣＢ）を使用することで、堅固で平坦な構造を得ることができる。

そのような装置が国際公開第０３／０３４５１３号に開示されている。装置の中間封止手段が、駆動電子装置のための基板として使用されている。問題は、これらの電子装置のために必要な従来の部品が嵩張り且つ堅固であることである。これは、薄く、可能であるならば可撓性を有するＯ−ＬＥＤ素子と対照的である。国際公開第０３／０３４５１３号に記載された装置は、ガラス製の基板層とセラミック製の回路基板に基づいている。

したがって、本発明の目的は、密封された非常に平坦なハウジングを備えた、冒頭の段落で述べたタイプの有機エレクトロルミネセント装置を提供することである。さらに、それは、Ｏ−ＬＥＤの機能性が改良され、Ｏ−ＬＥＤモジュールの高さが大幅に減じられ、費用効果が高い大量生産を可能にする。

この目的は、駆動回路と、電子駆動素子，又は電子駆動素子を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）が装置のカバープレートに組み込まれることにより実現される。

このため、全ての駆動部品を、できるだけ平坦な構造にＯ−ＬＥＤと共に配置することができる。その結果、この装置は、従来技術で引用されたものよりも相当に平坦とすることができる。

本発明の機能上の結果、Ｏ−ＬＥＤがそれ自体当然に可撓性を有するという技術的な事実が、このＯ−ＬＥＤのように可撓性を有する回路基板を構成することにより、この特徴を際立たせるのに使用される。かくして、装置全体が最終的に可撓性を有したままであり、これは、多くの潜在的な技術的適用において非常に有利である。平坦な構造と大きな可撓性の組合せは、非常に平坦で効率的な装置を生じる。

本発明のさらなる有利な点は、広いエリアを覆うランプが多くのセルからなることである。本発明は、各セルが背面側にそれ自体の駆動装置を備えることを可能にする。このようにして、全てのセルの均一な光出力又はある光パターンの適用を達成するために、各セルを容易に制御することができる。種々の電子的機能性が可能であり、この独創的でコンパクトにもかかわらず可撓性を有する構造を用いることにより、Ｏ−ＬＥＤの背面に組み込むことができる。

駆動装置の用意のための非常に簡単な提供は、本装置を（例えば、ダイオード電流を供給電圧に）調整するために回路基板に一体化することができる直列抵抗であってもよい。この抵抗は、他の可撓性を有する材料から選択してもよい。

より高度な解決は、例えば電流制御トランジスタを用いて実現される線形制御回路である。このトランジスタは高速である必要がないので、構造が平坦且つ可撓性を有したままとするように、プリントポリマートランジスタを用いることができる。

駆動電子装置は、好ましくはＤＣ／ＤＣコンバータからなる。電流制御を有する降圧コンバータが、Ｏ−ＬＥＤのダイオード電圧よりも高い供給電圧に適用される。電流制御を有する昇圧コンバータが、ダイオード電圧よりも低い供給電圧に適用される。また、一体化された変圧器を有するフライバックコンバータを、供給電圧とダイオード電圧の大きな差のために使用してもよい。このフライバックの２次側のダイオードは省略してもよく、Ｏ−ＬＥＤをそのために用いてもよい。各セルの出力を個々に制御できるように、各コンバータは制御段を備えている。これは、本発明に関するＯ−ＬＥＤを用いて照明パターンを形成するのに重要である。

また、平坦で可撓性を有するコイルが、作成され、装置内に組み込まれる。これらのコイルは、いくつかの適用に必要である。コイルは、Ｏ−ＬＥＤ（無線電力Ｏ−ＬＥＤ）のリモート給電に役立つ。この組合せは、非常に有効である。なぜなら、導電経路の外側から内側への連結が必要ないため、フィルムのように平坦で、照明パターンを形成する可撓性を有するＯ−ＬＥＤを得ることができるからである。

装置全体の可撓性を減じることなく、Ｏ−ＬＥＤシステム間の遠隔通信のためのＷＩＦＩ、及び／又は外乱をフィルタするためのＬＣの組合せからなる受動フィルタ、また、ＬＣの組合せからなりある周波数を選択する受動狭帯域フィルタ（例えば直列共振回路）のような、さらなる電子素子を一体化することが可能である。

異なるＯ−ＬＥＤセルは、異なる中心周波数のフィルタを備えている。そして、各セルは、それ自体に関連した周波数で制御することができる。セル群が同じ周波数、例えば、全て赤のセル、全て緑のセル、全て青のセルが同じ周波数を有していてもよい。かくして、全てのセルのＲＧＢ色を連帯して制御することができる。

各セルは、ＰＣＢに一体化された極めて小さな変圧器を、ＡＣバス電圧をセル電流に適用するために備えていてもよい。その変圧器の２次側は、付加的な整流段（例えば、フルブリッジ，ハーフブリッジ又は単一ダイオードの整流器）を備えていてもよい。改変例として、２つの隣り合うセルを並列でないように接続し、かくして整流器として作動させてもよい。このように、付加的な外部整流器は必要ではない。

変圧器の１次側を、多数のセルを覆う大きなエリアにわたって分布させてもよい。全てのセルで、２次巻線はセルを駆動するため磁束の一部を拾う。このように、各個々のセルへの相互接続は必要ではない。

一体化されたキャパシタを、多数のセルの容易な多重化を可能にするアナログのサンプルホールド装置として作動させてもよい。

各セルの独立した作動のため（例えば、個々の照明パターン又は色スキームを設定するため）、駆動装置に情報が付加される。

解決として、背面側のプリント回路基板（ＰＣＢ）が、一体化された平面的な部品を含む。これは、組立体として、又は裏側がプリント回路基板で製作された完全に一体化されたＯ−ＬＥＤ装置として実現することができる。このように、Ｏ−ＬＥＤの封止部（シーリング）は、電子的機能を果たす。さらなる図面が、一体化されたインダクタを有する例を示す。図面でのアスペクト比は１：１ではなく、プリント回路基板（ＰＣＢ）の厚さが誇張されている。また、キャパシタや抵抗器のような受動部品をＰＣＢに一体化してもよい。

独立項で定義された特徴を備えた特徴の組合せの全ては、平坦且つ可撓性を有し又は曲げることができる本発明に関連するＯ−ＬＥＤの広範囲な適用を開く。本発明では、ポリマー材料をプリント回路基板の一例として用いることができる。この分野の技術状態と比較すると、この種の材料がセラミック材料よりも安価で且つ大きなサイズで利用できることは有利である。また、ポリイミドのような可撓性を有するプリント回路基板を用いることにより、インダクタを含む可撓性を有する部品を、この可撓性を有する基板に一体化することができる。

このようにして、封止部と電子装置とを可撓性を有するものとすることができ、これにより、完全に可撓性を有し又は曲げられる表示モジュールを得ることができる。

また、ある明確な解決では、各セル又はセル群は、各ルミネセント素子又はセル，又はルミネセント素子又はセルの群を識別し選択的に生成する電子バスアドレスユニットを備えている。かくして、各セル又はセル群が選択的に発光され、非接触誘導性結合との組合せで導電通路が必要ない。

また、本発明の文脈では、バスアドレスユニットのための電子素子は、上述のように実行されカバープレートに組み込まれる。また、特定の組合せで、このバスアドレス回路は、平面的な部品のみで構成され、そして、特別な解決では、このような装置は可撓性を有し又は曲げられる。

かくして、可撓性を有し又は曲げられる、そのような薄い構造の半導体素子を作製することができる。これは、従来の無機半導体でも実現することができる。厚さ寸法は、１００マイクロメータより小さくなくてはならない。

本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載の実施形態を参照することにより、明らかとなるであろう。

図１は、頂部封止部１０及び相互接続としての可撓性を有するホイルを備えたＯ−ＬＥＤ２０の断面図である。全部の構造が層状にされており、可撓性及び曲げられるようにされている。

このＯ−ＬＥＤ２０の発光側の透明基板１は、開示された本発明の意味では光を伝達する可撓性材料である。可撓性ホイル１０は、内側のＯ−ＬＥＤと外側の導電経路との間の相互接続を実現するため、両面に銅層２を有するポリイミドコアを有する層である。したがって、この可撓性ホイルは曲げられる。

Ｏ−ＬＥＤセル３は、可撓性ホイル１０と透明基板１との間に位置している。このＯ−ＬＥＤセル自体は、一方の面の導電層４と、透明基板１に面する方を向いた他方の面の透明導電層５とを備えている。活性Ｏ−ＬＥＤ層は、Ｏ−ＬＥＤセルの導電層４と、Ｏ−ＬＥＤの透明導電層５との間に位置している。

いくつかのＯ−ＬＥＤセルの透明導電層は一体にすることができるが、Ｏ−ＬＥＤの他方の面にある導電層は分離していなくてはならない。すなわち、これらは、各Ｏ−ＬＥＤそれ自体、つまり互いに独立したものを達成するため、互いに絶縁されなければならない。

透明基板と可撓性ホイルとの間の隙間は、少なくともＯ−ＬＥＤの外側で、側部封止部８により密閉されている。

Ｏ−ＬＥＤの導電層は、導電ポストに連結されており、この導電ポストは、これらＯ−ＬＥＤの導電裏面を内側導電層（この場合、可撓性ホイル１０の銅層２）に接続している。

これらＯ−ＬＥＤセル３は、好ましくは透明基板１に配置され、又は、より好ましくは互いの間に定められた隙間を有するよう透明導電層５に配置されている。

共通透明導電層のための導電ポスト７は、この隙間に配置されている。この導電ポスト７とこの隙間の寸法は、これらの導電ポストとＯ−ＬＥＤセルの導電層との間のショートカットを防ぐように組み合わされている。

この点において、記載の意味ではショートカットは所定の最大限の曲げ又は屈曲動作の範囲では起こらないと考えるべきである。

可撓性ホイル１０のポリイミドコア９を貫いて、導電層内側と導電層外側との間に導電ビア６がある。

図２は、図１と同様な断面図である。駆動電子装置１１のための基板を有する頂部封止部としての可撓性ホイル１０を備えたＯ−ＬＥＤ２０が示されている。複数のサンドイッチ構造は図１と同様であるが、可撓性ホイル１０は２層のポリイミドコア９を有する複数層システムであって、一方が実質的に図１と同じ構造であり、２番目の可撓性ホイル層は駆動電子素子１１のための集積回路基板を有している。構造の一つの可能性は、電子部品１１を、全装置の頂部封止部の集積部分であるこの回路基板の上面に取り付けることである。

他の可能性は、この頂部封止部の中間層に少なくとも幾つかの電子部品を配置することである。両方の構造の改変例では、全装置が可撓性を有し且つ曲げられ、全ての場合において全ての電子部品との十分な接触が実現されるように、可撓性の望ましい範囲を考える必要がある。

この頂部封止部のサンドイッチ構造では、プリント回路基板で通例である銅層２で作ることができる導電経路を外側上面が支持している。これらの層から頂部封止部の内側層への下向きの相互接続は、この場合、銅で作られている導電ビア６により実現される。

図３は、この装置の頂部封止部に完全に組み入れられた、一体化されたインダクタ３０を備えたＯ−ＬＥＤの断面図である。この実施形態では、図２と同様なサンドイッチ構造が示されている。中間層は、軟質の磁気コア３１とらせん状の巻線３２からなるインダクタ３０を大部分に備えている。これらインダクタ部品３１，３２は、完全に一体化されている。すなわち、これらは可撓性ホイル１０の上側層の体積内に完全に組み入れられている。

また、この改変例でも、可撓性ホイル１０は可撓性を有し且つ曲げられる。したがって、らせん状巻線３２並びに軟質磁気コア３１は、薄膜状に形成されている。他の構造は、図２に示したものと同様である。

一体化されたインダクタは、外部インダクタと結合されている。これは、Ｏ−ＬＥＤの非接触運転を生じることができる。

インダクタと同様に、封止部頂部、すなわち、可撓性ホイルにキャパシタを一体化することが可能である。これは、装置に、多数のセルの容易な多重化を可能にさせる。

特許請求の範囲に記載されたように、本発明は、Ｏ−ＬＥＤの非常にコンパクト、すなわち、平坦な構造を導く。さらに、この平坦な構造は、可撓性及び屈曲性を有するようにＯ−ＬＥＤを作製する選択肢を支える。この特別な実施形態は、Ｏ−ＬＥＤの新たな分野の適用を実際に生成する。

頂部封止部としての可撓性ホイルを備えたＯ−ＬＥＤを示す。 駆動電子装置のための基板を有する頂部封止部としての可撓性ホイルを備えたＯ−ＬＥＤを示す。 一体化されたインダクタを有するＯ−ＬＥＤを示す。

符号の説明

１ 透明基板
２ 銅層
３ Ｏ−ＬＥＤセル
４ 導電層
５ 透明導電層
６ 導電ビア
７ 導電ポスト
８ 側部封止部（封止手段）
９ ポリイミドコア
１０ 頂部封止部（カバープレート）
１１ 駆動電子装置
３０ インダクタ
３１ 磁気コア
３２ 巻線

Claims (13)

1. 駆動回路が一体化された封止部を有するエレクトロルミネセント装置であって、
   透明基板と、透明基板に面する第１面及び第１面と反対にある第２面とを有するカバープレートと、透明基板とカバープレートとの間に配置された有機エレクトロルミネセント層を備えた少なくとも１つのエレクトロルミネセント素子と、透明基板とカバープレートとを連結する中間封止手段と、を備え、
   駆動回路と電子駆動素子，又は，電子駆動素子を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）が装置のカバープレートに組み込まれていることを特徴とする装置。
2. 前記半導体駆動素子が、プリントポリマー半導体材料で作られていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 透明基板とカバープレート並びに封止手段とプリント回路基板である駆動装置は、可撓性又は曲げられる材料で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 駆動装置は、好ましくはプリント回路基板に一体化された可撓性を有する電気抵抗性材料で作られている直列抵抗により提供されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 駆動装置は、電流制御トランジスタにより実行される線形制御回路により提供されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
6. 駆動装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備え、
   各コンバータは、照明パターンを生成するため各エレクトロルミネセント素子又はセルの出力を個々に制御するように、制御段を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の装置。
7. エレクトロルミネセント素子のリモート給電を行うための少なくとも１つの巻線が、カバープレート及び／又は可撓性を有する回路基板に組み込まれたことを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
8. エレクトロルミネセント素子は、有機発光ダイオードＯ−ＬＥＤであることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. Ｏ−ＬＥＤシステム間の遠隔通信のためのＷｉＦｉ、及び／又は、ＬＣの組合せを有する受動フィルタ、及び／又は、ＬＣの組合せを有する狭帯域バンドフィルタからなるさらなる電子素子が、カバープレートに一体化されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
10. 異なるエレクトロルミネセント素子又はセル（Ｏ−ＬＥＤ）が、異なるセルを異なる照明色を有する組立体にグループ化するために、異なる中央周波数のフィルタを備えたことを特徴とする請求項１又は５に記載の装置。
11. 複数のエレクトロルミネセント素子又はセルの組立体又は配置には、ＡＣバス電圧をセル電流に適用するために、各素子又はセルがＰＣＢ、すなわちカバープレートに一体化された極めて小さな変圧器を備え、変圧器の２次側に整流段が設けられたことを特徴とする請求項１又は８に記載の装置。
12. 各セル又はセル群は電子バスアドレスユニットを備え、
    電子バスアドレスユニットにより、各ルミネセント素子又はセル、又はルミネセント素子又はセルの群が、識別され選択的に生成されることを特徴とする請求項１又は９に記載の装置。
13. 半導体の素子は、曲げられるように又は可撓性を有するように薄く形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。

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