TW201711927A - 在用於封裝之薄基板上之印刷發光二極體、電池及驅動器電路 - Google Patents
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Abstract
在一可撓性基板上印刷發光二極體(LED)、一電池、一閃光器及一致動器。該致動器可係在一足夠環境光照射於該致動器上時引起該電池及該閃光器使該等LED週期性地通電之一光控開關。該基板可係含有一產品(諸如一刮鬍刀)之一透明封裝中之一嵌件。當該封裝位於一商店中之一展台前面時,環境光引起該等LED閃光(諸如,每隔10秒至30秒閃光一次)以將消費者吸引至該產品。該基板亦可形成該封裝之外表面之部分。該閃光器可僅藉由在不同時間使該等LED之不同群組通電而使該等LED閃光或產生一動態顯示。
Description
本發明係關於在一可撓性基板上印刷發光二極體(LED)、電池、LED驅動器組件及一致動器,該基板(諸如)用於包含於用於廣告或其他臨時用途之一產品封裝中。
在消費購物商店中,諸如刮鬍刀、高爾夫球等等之消費性產品之封裝係吸引消費者注意之重要因數。此引人注意之廣告通常由封裝外側上之印刷材料組成。在一些情況中,封裝係一透明塑膠,因此消費者可看見產品,且印刷廣告係位於封裝內側。
一產品封裝上之任何引人注目廣告會將消費者之注意力吸引至封裝且增加產品售出之可能性。
因此,需要用於在一產品封裝上提供更引人注意廣告之一技術。
在一薄的可撓性基板上印刷LED、一或多個電池、一致動器電路及該等LED之一驅動器電路。該基板可係紙板、一塑膠薄膜或其他廉價材料。印刷電路可被放置於一透明產品封裝中或形成該封裝之一外表面。可將該等LED印刷成一客製化圖案,或可將一單獨遮罩層層疊於印刷電路上方,使得該遮罩層中之開口界定視線圖案。
該印刷驅動器電路可係用於延長電池壽命且產生一引人注意之動態顯示之一簡單閃光電路。當驅動閃光LED時,一印刷電池可具有超過500小時之一壽命。因此,當未展示封裝時,該等LED不會閃光,一光偵測器開關亦可經印刷以僅在足夠環境光由該光偵測器開關偵測時啟動該驅動器。
在一實施例中,該閃光器/驅動器在不同時間驅動該等LED之不同群組以使顯示圖案看似在移動。若將一裝飾遮罩層用於該印刷電路上方,則該遮罩層中之開口可界定動態光圖案。可將用於廣告之標準色油墨印刷於該遮罩層上。
可設想使用其他印刷電路來引人注意。
在另一實施例中,印刷包含LED之主動組件及被動組件之一通用可程式化陣列。接著,使用印刷金屬跡線來客製化用於一特定應用之該等組件之互連。例如,可使用各種電阻器或電容器值來程式化閃光頻率,或可使LED之不同圖案通電。
可棄式印刷電路係廉價的,此係因為其可使用一捲軸式印刷程序來整體印刷。
10‧‧‧封裝嵌件
12‧‧‧星形圖案
14‧‧‧基板
16‧‧‧發光二極體(LED)
18‧‧‧電池
20‧‧‧閃光器電路
22‧‧‧光控開關
26‧‧‧封裝
28‧‧‧刮鬍刀
30‧‧‧第一捲軸
32‧‧‧印刷階段
34‧‧‧固化階段
36‧‧‧捲取輥
40‧‧‧底部導電層
42‧‧‧頂部導電層
44‧‧‧介電層
46‧‧‧電晶體
48‧‧‧超級電容器
50‧‧‧遮罩層
52‧‧‧光線
54‧‧‧印刷單元
56‧‧‧印刷電池
圖1係自一捲軸單一化之前之複數個產品封裝嵌件之一前視圖,其中一閃光星形圖案(或其他設計)充當一消費者購物環境中之一引人注意工具。
圖2係一單一印刷產品封裝嵌件之一前視圖,其展示使用一印刷電池及一閃光器來通電之LED之一星形圖案,其中僅當足夠環境光由一光控開關偵測時啟用閃光器。
圖3繪示一透明封裝中之一刮鬍刀後面之圖2之嵌件,其中當封裝藉由展示於一商店中而曝露於環境光時,星形圖案閃光。
圖4繪示可用於印刷整個電路之一捲軸式印刷程序。
圖5係一簡化印刷電路及覆蓋於該電路上方之一遮罩層之一橫截面,其中該遮罩層具有界定光圖案之開口及一裝飾面。
圖6繪示一單元陣列中之兩個可程式化單元,其中該等單元可相同或不同,且其中使用印刷金屬跡線來程式化該等單元以執行一客製化功能。一印刷電池驅動客製化電路。
藉由本發明受讓人之自身努力而獲知如何在一可撓性導電基板上形成且印刷具有適當定向之微小兩端垂直發光二極體(LED)及如何將該等LED並聯連接以形成一光片。此等LED之印刷細節可見於名稱為「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,該案已讓與本發明受讓人且以引用方式併入本文中。
亦藉由本發明受讓人之自身努力而獲知如何形成且印刷雙極電晶體、MOSFET、電阻器、二極體、電容器、電感器及如何將此等組件與一印刷金屬圖案互連以形成各種電路。此等電路之印刷細節可見於名稱為「Printing Complex Electronic Circuits」之美國申請公開案US 2014/0268591中,該案已讓與本發明受讓人且以引用方式併入本文中。
亦藉由本發明受讓人之自身努力而獲知如何形成且印刷非常薄之電池。此等電池之印刷細節可見於名稱為「Printed Energy Storage Device」之美國申請公開案US 2014/0302373中,該案已讓與本發明受讓人且以引用方式併入本文中。
可採用此等技術來形成一可棄式、自供電、引人注意之新穎產品封裝。
圖1至圖5係針對形成一薄的可撓性印刷封裝嵌件之一實例,其中封裝之外部部分係透明塑膠。可設想使用諸多其他概念。
圖1繪示在自捲軸單一化之前製造於一捲軸式印刷程序中之複數個封裝嵌件10之正面。星形圖案12可表示印刷LED之圖案或一較大LED陣列駐留於其後之一裝飾遮罩層中之一開口。
圖2繪示各種電路印刷於其上之一薄的可撓性基板14之正面。使用諸如網版印刷、膠版印刷、凹版印刷等等之任何適合印刷程序來將LED 16印刷成一星形圖案。替代地,LED可被印刷成諸如一矩形之任何圖案,且一裝飾遮罩層覆蓋於LED上方以客製化及界定光圖案。因此,嵌件可通用於各種產品,且可客製化各產品之裝飾遮罩層。
在一實施例中,LED 16基於GaN且發射藍光。可將一磷光體印刷於LED上方或印刷於裝飾遮罩層之一透明薄膜上以產生任何色彩。可依任何密度印刷微小LED以產生所要亮度及圖案清晰度。
各LED 16包含標準半導體GaN層,其包含一n型層、一作用層及一p型層。LED 16與一晶圓分離以形成單一化微小晶粒。接著,將微小LED均勻地浸漬於包含一黏度調節聚合物樹脂之一溶劑中以形成用於諸如網版印刷或膠版印刷之印刷之一LED油墨。LED可經塑形使得其在表面上自定向。受讓人已達成超過90%相同定向。
LED 16印刷於一可撓性基板上之一導電層上。由於相對較低濃度,LED 16將被印刷成一單層且非常均勻地分佈於導電層上方。接著,藉由使用(例如)一紅外線烤爐來加熱而蒸發溶劑。在固化之後,使用作為一黏度調節劑溶解於LED油墨中之少量殘餘樹脂來使LED 16保持附著至下伏導電層。樹脂之黏著性及固化期間之LED 16下方之樹脂量之減少使底部LED電極緊貼下伏導體以與下伏導體歐姆接觸。接著,將一介電層印刷於表面上方以囊封LED 16且進一步將其固定於適當位置中。接著,將一頂部透明導電層(例如ITO)印刷於介電層上方以電接觸頂部LED電極且在適合於所使用之透明導體之類型之一烤爐中固化該頂部透明導電層。若需要散佈電流,則沿透明導電層印
刷薄金屬匯流條。導電層電終接於用於將電力供應至LED 16之陽極引線及陰極引線處。因此,個別LED 16藉由夾於兩個導電層之間而並聯連接。在另一實施例中,(若干)導電層可經分段以形成LED之群組,且各群組中之LED可被單獨定址。亦可取決於電性要求而使群組依串聯及並聯之任何組合連接。
圖2亦展示印刷於基板14上之一電池18。電池18可係一印刷二氧化鋅錳(ZnMnO2)電池(如受讓人之美國申請公開案2014/0302373中所描述),或可係一印刷鋰離子電池或其他類型之印刷電池。各種類型之印刷電池係眾所周知的且描述於公開案中。電池可經串聯及/或並聯連接以提供適當電流及電壓來驅動LED 16達所要時間長度。
圖2亦展示可係一習知電路但使用印刷組件來形成之一閃光器電路20。諸多類型之已知閃光器電路可被使用且通常由電晶體、電阻器、二極體及電容器組成。受讓人之美國申請公開案US 2014/0268591描述使用此等組件來印刷電路。將微小單一化電晶體晶粒浸漬於一溶劑中以印刷電晶體,類似於印刷LED之方式。接著,將電晶體油墨印刷於一導電層上。可使用另外兩個導電層來接觸三端電晶體以使電晶體並聯連接。可藉由印刷諸如碳之電阻性材料且控制電阻器之大小以設定其值而印刷電阻器。電容器可係包含專用電極材料及電解質之超級電容器,或電容器可係普通電容器。印刷電容器係眾所周知的。一簡單閃光器電路包括一電容器,其電荷使用一電流源來線性增加,直至線性變化電容器電壓觸發橫跨一電壓而連接LED之一電晶體開關且使該電容器放電。接著,自振盪週期再次開始。電容器及/或一電阻器之值設定閃光頻率。在一實施例中,封裝中之LED僅每隔10秒至30秒閃光不到1秒以延長電池壽命。
圖2亦展示可係印刷光二極體或光電晶體之一光控開關22。當存在足夠光入射於光控開關22時,傳導電流通過用於接通閃光器電路20
之光控開關22。光控開關電路係眾所周知的。光二極體或光電晶體可係依類似於用於印刷LED 16之方式的一方式印刷且並聯連接之微小裝置。
一般而言,歸因於印刷電路中之限制,待形成之電路應相對較簡單。
在另一實施例中,未印刷電池18,而是使用一習知扣式電池。扣式電池可安裝於焊接至印刷電路之焊墊之一適合插座中。
接著,如圖3中所展示,可將圖1及圖2之所得印刷嵌件10放置於諸如一刮鬍刀28之產品後面之一透明或半透明封裝26中。在運送至商店期間,無光照射,因此閃光器20無法由光控開關22啟用。當封裝26展示於商店中且位於可被消費者看見之一前面位置中時,入射於光控開關22上之環境光引起閃光器電路20被接通以開始使LED 16閃光。當商店晚上關門時,閃光將停止且延長電池壽命。就一類型之印刷電池而言,當LED依一低頻率閃光時,電池壽命可超過數月。不位於展架前面之封裝26會使其光控開關22被其他封裝26阻擋,因此電池壽命應超過數年。
替代地,印刷電路可位於形成封裝之外側之一材料(諸如一紙板箱)上。
印刷電路可取決於基板材料而小於1mm厚。
圖4繪示可如何使用一捲軸式程序來形成圖2之封裝嵌件10。在一第一捲軸30上提供起始基板14。當基板14未捲起時,其經受一印刷階段32及一固化階段34以形成電路。印刷階段32包括用於各種組件及導電層之各種階段。接著,由一捲取輥36捲取完成封裝嵌件10且稍後單一化完成封裝嵌件10。
圖5係嵌件10之一簡化實例之一橫截面圖。各種組件會被複製多次,此係因為微小組件之諸多者必須並聯連接以傳導足以驅動LED
16之電流。圖中展示將LED 16夾於中間之底部導電層40及透明頂部導電層42。導電層40可被所有電路用作一接地平面。一介電層44囊封LED 16之側。由一單一光二極體表示光控開關22,且由一電晶體46及一超級電容器48表示閃光器。圖中亦展示印刷電池18。
LED 16可呈一裝飾圖案或一通用矩形圖案。一裝飾遮罩層50可包含精確界定光發射圖案之開口或透明塑膠窗。圖中展示光線52。遮罩層50可具有印刷於其頂部上之任何廣告。遮罩層50可係紙板、塑膠或任何其他材料。遮罩層50可經黏著地固定於印刷電路上方。
在一實施例中,遮罩層50具有諸如表示一輪之區段之複數個開口。各開口後面具有LED之一單獨群組,且由閃光器20使LED群組依序通電以提供一動畫顯示。
若開口係一透明塑膠材料,則一磷光體層可覆蓋該透明材料以產生具有任何類型之圖案之任何色彩組合。替代地,將該磷光體層沈積於印刷LED層上方。亦可使用其他量子點。
若進行大量生產,則各嵌件10之製造成本可少於$0.25。相反地,若使用需要被單獨處置且安裝於一印刷電路板上之離散組件來形成相同電路,則成本可能會超過$2.00。
在封裝中用於贏得消費者之注意之印刷電路之變動之一些實例包含以下內容。
一紅外線(IR)感測器及偵測電路可經印刷以用於光學地感測一熱訊符。當偵測到附近有人時,該電路觸發LED顯示器接通,諸如,出現閃光。
一運動感測器及偵測電路可經印刷以用於光學地感測封裝附近之運動。當有人靠近時,該電路觸發LED顯示器接通。
一遮蔽感測器及偵測電路可經印刷以用於光學地感測封裝前面之人何時阻擋環境光。接著,該電路觸發LED顯示器接通。
封裝之區域中之一外部視訊攝影機偵測到封裝之區域中存在購物者且將一觸發信號傳輸至封裝中之電路以啟動LED顯示器。
一磁性感測器可經印刷以用於偵測一外部磁場。一磁體經外部地提供於靠近支撐封裝之一貨架前面之位置處。當將一封裝移動至靠近該磁體之該貨架之前面時,該封裝中之該磁性感測器觸發LED顯示器接通。
一聲音感測器可經印刷以用於偵測聲音。當偵測到一足夠振幅之一聲音時,該聲音感測器觸發LED顯示器接通。
可印刷偵測電容之一變化之一近接或觸摸感測器。電容之變化可由一購物者走近封裝或觸摸封裝或踩在顯示器前面之一導電墊上引起。若偵測到電容之某一變化,則接通LED顯示器。
當藉由一店員給貨架上貨而打開封裝之一櫃檯來展示封裝時,一觸發機構通知封裝其正被展示。因此,啟動全部封裝中之LED顯示器。封裝電池壽命可持續超過1個月。在一替代實施例中,僅在自櫃檯取出封裝時啟動上文所描述之近接感測器以節省電力。例如,店員可自各封裝拉出一介電條以將電池端子連接至電路。或者,櫃檯中之一磁體可提供由各封裝中之一磁性感測器感測之一磁場,且一旦該磁場被終止,則啟動LED顯示器。
各封裝電路中之一電子感測器偵測一附近封裝中之電路以允許電路相互作用。例如,感測器可允許封裝中之LED顯示器依一同步圖案閃光。由於消費者之注意力被吸引至封裝之整個群組,所以此允許各LED顯示器閃光較少以延長電池壽命。
對於用於啟動LED顯示器之全部此等感測器及啟動器,圖5之光控開關22可表示此等感測器及啟動器。替代地,兩個或兩個以上感測器可包含於封裝嵌件中或封裝外層上,且必須觸發兩個感測器來接通LED顯示器。
此等感測器及啟動器可採用習知電路設計,同時使用受讓人之印刷技術來製造電路。例如,若要形成一光感測器,則複數個微小光偵測器二極體可經印刷為一小群組且經並聯連接以有效地形成一單一光感測器。同樣地,可藉由將微小晶粒印刷於一群組中且將其等並聯連接而形成用於偵測光偵測器之輸出之電路。
圖6繪示印刷單元54之一可程式化陣列及一印刷電池56。各印刷單元54包含諸如二極體、LED、電阻器、電晶體、電容器等等之未連接組件。一些單元可僅包含用於形成LED之一可變大小相連二維陣列之LED。接著,組件之互連經客製化以用於一特定應用,諸如,用於形成圖2之嵌件10。LED可佔據基板之大部分面積(諸如高達90%)且可經程式化以發射具有一可選擇圖案之光,諸如,用於背光照射一裝飾遮罩層。單元印刷於其上之基板可具有取決於應用需要多少單元(或LED)之任何大小。基板甚至可經折疊以減少空間。閃光器電路可藉由互連而程式化以使LED依任何圖案閃光。LED顯示器之致動器亦可經程式化為各種類型之致動器之任何者。
在全部實例中,LED層可經印刷於基板之一側上,且剩餘電路可經印刷於相對側上,使得僅LED被看見。穿過基板之通孔提供LED與驅動電路之間之互連。
可將一電感器線圈印刷於基板上來代替形成一電池,其中諸如由產品展示提供之一外部磁場藉由該線圈而轉換成一電流。接著,該電流經調節以用於使印刷電路通電或對電池充電。
印刷LED/電路嵌件可代以用於任何其他應用。例如,具有印刷於其上之資訊之一飛行器亦可包含印刷LED及驅動器電路。LED可由一印刷電容觸摸感測器開關啟動,或由一光控開關啟動,或由感測移動之一印刷加速計啟動,或藉由撓曲而啟動。諸多應用無需在基板上提供一電池或光控開關。
亦可在基板上形成接收一啟動信號以啟用驅動器電路之一天線。
雖然已展示及描述本發明之特定實施例,但熟悉技術者應明白,可在不背離本發明之情況下於本發明之更廣泛態樣中作出改變及修改,因此,隨附申請專利範圍將落於本發明之真正精神及範疇內之所有此等改變及修改涵蓋於其範疇內。
10‧‧‧封裝嵌件
12‧‧‧星形圖案
26‧‧‧封裝
28‧‧‧刮鬍刀
Claims (20)
- 一種用於一產品之發光封裝,其包括:一產品之一封裝,該封裝含有在一商店中用於銷售給一消費者之一產品,其中該封裝之一部分包括:一基板;印刷發光二極體(LED),其等位於該基板上;一印刷電池,其位於該基板上;一印刷閃光器電路,其位於該基板上;及一印刷致動器,其位於該基板上,該印刷致動器經組態以在一觸發事件發生之後引起該電池及該閃光器使該等LED週期性地通電以吸引消費者之注意。
- 如請求項1之封裝,其中當足夠環境光照射於該致動器上時,回應於環境光而觸發該致動器以引起該電池及該閃光器使該等LED週期性地通電。
- 如請求項1之封裝,其中含有該等LED之該封裝之該部分包括一透明或半透明外封裝部分中之一嵌件。
- 如請求項1之封裝,其中含有該等LED之該封裝之該部分包括一外封裝層之一部分。
- 如請求項1之封裝,其中該基板具可撓性。
- 如請求項1之封裝,其中將該等LED印刷成LED之可選擇群組,且其中該閃光器電路在不同時間定址該等LED之不同群組以產生一動畫顯示。
- 如請求項1之封裝,其進一步包括具有開口之一遮罩層,其中該遮罩層覆蓋於該等LED上方以界定可由消費者看見之一光發射圖案。
- 如請求項1之封裝,其中該致動器包括偵測該封裝接近處之一人之一存在之一近接感測器。
- 如請求項8之封裝,其中該近接感測器偵測紅外線、聲音或運動之至少一者。
- 如請求項1之封裝,其中該致動器偵測一磁場。
- 如請求項12之封裝,其中該磁場係由定位於該封裝之一展示區域中之一磁體產生,且當該封裝足夠接近該磁體時,該致動器引起該電池及該閃光器使該等LED週期性地通電。
- 如請求項1之封裝,其中該閃光器電路包括主動裝置,其中該等主動裝置經印刷為單一化晶粒且經並聯連接。
- 如請求項1之封裝,其中該致動器包括主動裝置,其中該等主動裝置經印刷為單一化晶粒且經並聯連接。
- 如請求項1之封裝,其中可藉由將印刷於該基板上之裝置互連而程式化該閃光器電路。
- 如請求項1之封裝,其中可藉由將印刷於該基板上之裝置互連而程式化該致動器。
- 一種用於將一消費者吸引至一封裝產品之方法,其包括:提供一產品之一封裝,該封裝含有在一商店中用於銷售給一消費者之一產品,其中該封裝之一部分包括:一基板;印刷發光二極體(LED),其等位於該基板上;一印刷電池,其位於該基板上;一印刷閃光器電路,其位於該基板上;及一印刷致動器,其位於該基板上,該印刷致動器經組態以在一觸發事件發生之後引起該電池及該閃光器使該等LED週期性地通電以吸引消費者之注意;及 藉由該觸發事件而觸發該致動器以使該等LED週期性地通電。
- 如請求項16之方法,其中該致動器係一近接感測器,且該觸發步驟包括一人足夠接近該封裝以觸發該近接感測器。
- 如請求項16之方法,其中該致動器係一磁性感測器,且該觸發步驟包括一磁體足夠接近該封裝以觸發該磁性感測器。
- 如請求項16之方法,其中該閃光器電路包括主動裝置,其中該等主動裝置經印刷為單一化晶粒且經並聯連接。
- 如請求項16之方法,其中該致動器包括主動裝置,其中該等主動裝置經印刷為單一化晶粒且經並聯連接。
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