TWI582943B - 包含印刷發光二極體之折疊三維光片 - Google Patents
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Description
本申請案係基於2013年9月9日由Bradley S.Oraw等人申請之美國臨時申請案第61/875,303號，該申請案讓渡給本案受讓人且以引用的方式併入本文中。
本發明係關於一種具有印刷發光二極體(LED)之一陣列之光片，且特定言之係關於形成三維折疊光片以達成多種發光特徵。
本案受讓人先前已發明可藉由以下而形成之一平坦光片：在一可撓性基板薄膜上之一導體層上方印刷微觀無機(GaN)垂直LED晶粒以電接觸LED之底部電極；接著在曝露LED之頂部電極之導體層上方印刷一薄介電層；接著印刷另一導體層以接觸LED之頂部電極以使其等並聯連接。任一或兩個導體層可以係透明的，以容許LED光穿過。可印刷LED以具有大百分比之具有相同定向之LED，因此可使用一DC電壓驅動光片。光片可具有係大約一片紙或布之厚度之在5密耳至13密耳之間之一厚度。
圖1及圖2繪示此一光片10。可針對一特定應用客製化光片10之大小及印刷LED之圖案。
在圖1中，一原始基板11可係聚碳酸酯、PET(聚酯)、PMMA、麥拉或其他類型之聚合物片或甚至一薄金屬薄膜、紙、布或其他材料。
在一實施例中，基板11係約25微米至50微米厚。
接著(諸如)藉由印刷而在基板11上方沈積一導體層12。若僅自相對側發射來自LED之光，則基板11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壓鋁薄膜。替代地，可首先在基板11上方層壓一反射層，接著為在反射薄膜上方印刷一透明導體層12。亦可在基板11之背面上提供包含一白色漫射塗料之一反射薄膜。
接著在導體層12上方印刷微觀無機LED 14之一單層。LED 14係垂直LED且包含標準半導體GaN層，該等標準半導體GaN層包含一n層，及作用層，及一p層。GaN LED通常發射藍光。然而，LED 14可係發射紅色、綠色、黃色或其他色彩之光之任何類型之LED。
基於GaN之微LED小於一人頭髮之直徑之三分之一且高度上係小於十分之一，當LED跨待照明之基板11稀疏地散佈時，會造成其等基本上無法由肉眼看見。此屬性允許由微LED製成之一幾乎或部分透明光產生層之建構。在一實施例中，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施加至基板11時，可自由調整每單位面積之微LED裝置之數目。跨表面之一經良好分散之隨機分佈可產生幾乎任何所要表面亮度。受讓人已示範遠超過10,000cd/m2之燈。可使用絲網印刷或其他形式之印刷來將LED以一墨水形式來印刷。藉由印刷微觀垂直LED且控制其等在一基板上之定向而形成一光源之進一步細節可在發明名稱為Method of Manufacturing a Printable Composition of Liquid or Gel Suspension of Diodes之美國申請公開案US 2012/0164796中找到，該案讓渡給本案受讓人且以引用的方式併入本文中。
在一實施例中，製造包含數千個垂直LED之一LED晶圓，使得用於各個LED之頂部金屬電極16很小以容許光出射LED之頂面。底部金屬電極18係反射的(一鏡)且應具有對於可見光之90%以上之一反射
性。取決於LED之厚度，存在一些側光。在實例中，陽極電極在頂部上且陰極電極在底部上。
藉由在處理期間使用一或多個載體晶圓且移除生長基板以增進對兩個LED表面之接達以用於金屬化而在晶圓上完全形成LED(包含陽極及陰極金屬化)。使用一可溶解接合黏著劑將LED晶圓接合至載體晶圓。在於晶圓上形成LED之後，在各個LED周圍之晶圓之前表面中光微影界定且蝕刻溝渠至等於底部電極之一深度，使得各個LED具有小於50微米之一直徑及約4至8微米之一厚度，使其等基本上無法由肉眼所看見。各個LED之一較佳形狀係六邊形。溝渠蝕刻曝露下伏晶圓接合黏著劑。接著在一溶液中溶解接合黏著劑以自載體晶圓釋放LED。可代替性地藉由使晶圓之背面變薄直到切斷LED而執行切斷。取決於金屬化設計，產生圖1之LED 14。接著在包含一黏度改質之聚合物樹脂之一溶劑中均勻地浸漬微觀LED 14以形成用於諸如絲網印刷或快乾印刷之印刷之一LED墨水。
接著在導體層12上方印刷LED墨水。可藉由提供一相對高的頂部電極16(例如，陽極電極)而控制LED 14之定向，使得頂部電極16藉由在印刷之後採取具有最少電阻之流體路徑通過溶劑而向上定向。陽極及陰極表面可與所展示之該等表面相對。加熱(固化)LED墨水以蒸發溶劑。在固化之後，LED保持附接至下伏導體層12，其中溶解於LED墨水中之一小量之殘餘樹脂作為一黏度改質劑。樹脂之黏著性質及在固化期間LED 14下方之樹脂之體積之減少使底部陰極電極18壓抵於下伏導體層12，此產生一好的電連接。雖然可在75%以上之LED在相同定向之情況下達成令人滿意的效能，但已達成90%以上之相同定向。
接著在導體層12上方選擇性印刷一透明聚合物介電層19以囊封LED 14之側且進一步將其等固定於適當位置中。用於形成介電層19
之墨水在固化期間自LED 14之上表面向後拉或自LED 14之頂部去濕以曝露頂部電極16。若在LED 14上方剩餘任何介電質，則可執行一毯式蝕刻步驟以曝露頂部電極16。
接著印刷一透明導體層20以接觸頂部電極16。藉由燈固化導體層20以產生至電極16之良好的電接觸。
在一界定區域內之單層中之LED 14由導體層12/20並聯連接，此係因為LED 14具有相同定向。因為LED 14經並聯連接，所以驅動電壓將約等於一單一LED 14之電壓降。
可在透明導體層20上方印刷一可撓性聚合物保護層22。若期望波長轉換，則可在表面上方印刷一磷光體層，或層22可表示一磷光體層。磷光體層可包括諸如樹脂或聚矽氧之一透明可撓性黏結劑中之磷光體粉末(例如，一YAG磷光體)。一些藍色LED光穿過磷光體層洩漏且與磷光體層發射組合以產生(例如)白光。展示一藍色光線23。
圖1之可撓性光片10可係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隨後經衝壓成型用於一特定應用之一連續片。
圖1及圖2亦繪示光片10上之薄導體層12及20可如何沿著其等之邊緣由經印刷且固化以電接觸導體層12及20之金屬匯流條24至27電接觸。沿著相對邊緣之金屬匯流條由在橫截面外部之一經印刷金屬部分一起短路。該結構可具有一或多個導電通孔30及32(金屬填充之通孔)，其等形成一底部陽極引線34及一底部陰極引線36，使得可自基板11之底部產生全部電連接。代替通孔，頂部金屬可藉由諸如在光片之邊緣上方延伸之金屬帶之其他構件連接至底部金屬。施加至引線34及36之一適合電壓差可開啟LED 14以發射光穿過光片10之一個或兩個表面。
圖2係圖1之光片10之一俯視圖，其中圖1係沿著圖2中之線1-1獲得。若光片10係寬的，則跨至少透明導體層20將存在一顯著IR降。可
沿著相對匯流條24與25之間之導體層20之表面印刷薄金屬澆道38以導致導體層20具有一更均勻電壓，此導致更均勻電流散佈。在一實際實施例中，一光片10中可存在數千個LED 14。
圖3係其中LED 14發射朝向透明基板11穿過一透明導體層42之光之一平坦光片40之一相關實施例之一橫截面圖。頂層44可以係一反射體，且頂部導體層46可以係透明的或係一反射體。在實例中，透明基板11具有經印刷於其上方之諸如一透明黏結劑中之一YAG磷光體之一黃色磷光體層48。經展示為藍色光線49及50之一些藍色LED光穿過磷光體層48洩漏，且一些藍色LED光由磷光體層48波長轉換以產生一黃色光線52。當藍光及黃光組合時，光呈現白色。
如圖4中所展示，在圖1及圖3之兩項實施例中，出射磷光體層之藍色LED光歸因於結構之性質而具有一強垂直分量及較弱小角度分量。舉例而言，內反射淺LED光線。將半功率藍光發射輪廓54展示為一橢圓形。在另一方面，由磷光體層(在任一實施例中)發射之光更加朗伯(Lambertian)化。將半功率磷光體發射輪廓56展示為圓形。結果，歸因於光之不充分混合而存在相對於視角之較差的亮度及色彩均勻性。更具體言之，當接近垂直於光片之一角度時光呈現更藍。
此外，亮度及色彩不均勻性即使在一垂直角度處仍發生，此係因為光直接在各個LED上方將會更藍且更亮。
即使不存在磷光體層，仍存在藍色LED光之少的混合，此導致差的亮度均勻性。
若為了色彩及/或亮度均勻性期望更佳光混合，則一漫射片需要與光片隔開。墊高高度不當地增加外觀尺寸厚度且因此減少一薄印刷光源之優勢。
另外，當白光光片用於一房間之頂部照明時，存在導致大量眩光(光發射由一觀看者直視)之一廣角度之發射。在此等應用中，將期
望光更經向下引導同時具有好的亮度及色彩均勻性。
需要用於增加一薄光片之亮度及色彩均勻性且用於控制光之定向性(諸如當光片係用於照明一房間之一頂部光時用於減少眩光)之一技術。
在一實施例中，(諸如)藉由模製或衝壓而折疊包含夾置於兩個導體之間之一無機LED晶粒層之一薄光片以形成其中經發射之光線可混合以達成在全部視角處之經改良亮度及色彩均勻性之三維結構。當光片具有在其上方之一磷光體層且LED光及磷光體光組合以產生諸如白光之一複合色彩時，本發明尤其有用。經折疊光片具有傾斜發光壁或甚至垂直壁，使得自壁發射之大多數光與自其他壁發射之光混合且最終經反射遠離光片。壁之間之平坦表面係反射的。在一些實施例中，一些傾斜壁之部分或全部係反射的。
折疊可形成一手風琴形狀之光片。光混合之程度一般對應於折疊之深度、角度及間距，但當光片被用作一頂部白光源時具有任何深度、角度及間距之折疊可大大改良光混合且減小眩光。
在另一實施例中，折疊產生敞開盒或錐體或六邊形之一陣列。預期且描述其他折疊圖案。
在一實施例中，為了強力保持薄光片中之折疊，在折疊中沈積一黏著劑材料以提供機械支撐。另外，將折疊結構貼附至一背片。
可代替性地使用其他技術形成LED且LED可係更大或更小。可藉由除印刷之外之技術建構本文中所描述之燈。
10‧‧‧光片
11‧‧‧起始基板
12‧‧‧導體層
14‧‧‧微觀無機發光二極體(LED)
16‧‧‧頂部金屬電極
18‧‧‧底部金屬電極/底部陰極電極
19‧‧‧透明聚合物介電層
20‧‧‧透明導體層
22‧‧‧可撓性聚合物保護層
23‧‧‧藍色光線
24‧‧‧金屬匯流條
25‧‧‧金屬匯流條
26‧‧‧金屬匯流條
27‧‧‧金屬匯流條
30‧‧‧導電通孔
32‧‧‧導電通孔
34‧‧‧底部陽極引線
36‧‧‧底部陰極引線
38‧‧‧薄金屬澆道
40‧‧‧平坦光片
42‧‧‧透明導體層
44‧‧‧頂層
46‧‧‧頂部導體層
48‧‧‧黃色磷光體層
49‧‧‧藍色光線
50‧‧‧藍色光線
52‧‧‧黃色光線
54‧‧‧半功率藍光發射輪廓
56‧‧‧半功率磷光體發射輪廓
60‧‧‧光片
62‧‧‧折疊線
64‧‧‧白光發射區域
66‧‧‧反射區域
68‧‧‧向下發射之白色光線/光線
70‧‧‧向下發射之白色光線/光線
72‧‧‧半透明漫射片
74‧‧‧垂直光線
78‧‧‧介電材料
82‧‧‧背片
84‧‧‧光片
88‧‧‧平坦光片/折疊光片
90‧‧‧折疊線
92‧‧‧紅光發射區域
94‧‧‧綠光發射區域
96‧‧‧藍色發射區域
98‧‧‧反射區域
100‧‧‧切割區域
102‧‧‧敞開盒/混合盒
104‧‧‧平坦光片
106‧‧‧敞開盒
108‧‧‧平坦光片
110‧‧‧黃色YAG磷光體層
112‧‧‧四側錐體
114‧‧‧平坦光片
116‧‧‧黃色YAG磷光體層
118‧‧‧反射區域
120‧‧‧敞開錐體
124‧‧‧平坦光片
126‧‧‧六邊形
128‧‧‧平坦光片
130‧‧‧六邊形
1-1‧‧‧線
圖1係相對於基板表面發射光之一先前技術薄、平坦、可撓性光片之一橫截面，其中可使用一磷光體層以產生白光。
圖2係圖1之結構之一俯視圖，其中圖1係沿著圖2中之線1-1獲
得。
圖3係類似於圖1但其中LED光經發射穿過透明基板且其中在基板之光發射表面上提供一磷光體層之一先前技術光片之一橫截面。
圖4繪示展示藍色LED光如何具有不同於磷光體之發射輪廓之一發射輪廓，導致亮度及色彩不均勻性之圖1或圖3之光片。
圖5係展示折疊線、白光發射區域(例如，塗佈有一YAG磷光體)及其中無LED或磷光體定位之反射區域之根據本發明之一實施例之一平坦光片之一俯視圖。
圖6繪示沿著折疊線折疊之圖5之光片。
圖7繪示其中在光片之頂部上方附接一漫射片之圖6之折疊光片。
圖8繪示其中為了經改良之亮度及色彩均勻性使一漫射片與光片之頂部隔開之圖6之折疊光片。
圖9繪示其中為了添加結構完整性至折疊在頂面、底面或兩者上沈積一黏著劑之圖6之折疊光片。
圖10繪示其中為了添加結構完整性至折疊將一背片貼附至折疊光片之圖6之折疊光片。
圖11係展示折疊線、白光發射區域(例如，塗佈有一YAG磷光體)及其中無LED或磷光體定位之反射區域之另一平坦光片之一俯視圖。
圖12繪示沿著折疊線折疊之圖11之光片。
圖13係展示折疊線、紅光發射區域、綠光發射區域、藍光發射區域、反射區域及切割區域之另一平坦光片之一俯視圖。紅色及綠色發射區域可在藍色LED上方與紅色及綠色磷光體重合，且藍色發射區域可在藍色LED上方不與磷光體重合。
圖14繪示沿著折疊線折疊之圖13之光片，其中形成敞開盒之一陣列。
圖15係圖13之光片設計之一變化型式。
圖16繪示沿著折疊線折疊之圖15之光片，其中形成敞開盒之一陣列。
圖17係展示折疊線之另一平坦光片之一俯視圖，其中表面覆蓋有上覆藍色LED之一黃色YAG磷光體層。
圖18繪示沿著折疊線折疊之圖17之光片，其中形成敞開錐體之一陣列。
圖19係展示折疊線之另一平坦光片之一俯視圖，其中一些區域覆蓋有上覆藍色LED之一黃色YAG磷光體層且其他區域係反射的。
圖20繪示沿著折疊線折疊之圖19之光片，其中形成敞開錐體之一陣列。
圖21係展示折疊線、紅光發射區域、綠光發射區域、藍光發射區域、反射區域及一切割區域之另一平坦光片之一俯視圖。
圖22繪示沿著折疊線折疊之圖21之光片，其中形成敞開六邊形之一陣列。
圖23係展示折疊線、紅光發射區域、綠光發射區域、藍光發射區域、反射區域及一切割區域之另一平坦光片之一俯視圖。
圖24繪示沿著折疊線折疊之圖23之光片，其中形成敞開六邊形之一陣列。
使用相同數字標記各圖式中類似或相同之元件。
在全部實施例中，圖1至圖4中所展示之平坦光片10/40可用作原始結構。光片10/40係極具可撓性且具有大約紙或布之一厚度，諸如在5至13密耳之間。多種實施例展示諸如藉由以下而折疊光片：在壓力下在一加熱模具之間夾置平坦光片以產生折疊，接著冷卻折疊光片且自模具移除折疊光片。可使用其他技術以折疊光片。包含LED之平
坦光片可係除了圖1至圖4之特定設計之外，但光片係非常薄且可折疊係重要的。取決於所要光輸出，LED之密度可以係任何值。
若存在關於跨一印刷LED 14發生一折疊且可能斷開LED電極與導體層之一者之間之一電接觸，則諸如藉由使用一遮罩層在絲網上之絲網印刷僅可在其中不存在折疊之區域中印刷LED。LED將仍一般隨機分佈於其中印刷有LED之區域中。
透明導體層及其他導體層可經形成以極具可撓性且可折疊的。例如接觸一LED電極且容許光穿過之印刷透明導體層可以係形成一篩網之燒結銀奈米導線之一薄層。光穿過篩網中之開口。此一透明導體墨水可在市場上購得。加熱包含奈米導線之印刷墨水以蒸發溶劑且燒結重疊奈米導線以形成一導電篩網。ITO係一熟知透明導體但可能太易碎而難以折疊且難以提供一可靠電流路徑。
圖5係展示折疊線62、白光發射區域64及其中無LED或磷光體定位之反射區域66之一平坦光片60之一俯視圖。圖式係具有光發射表面。白光發射區域64可具有具印刷藍色LED之一下伏單層之一YAG磷光體之一頂層。反射區域66可僅係其中無LED或磷光體經印刷之區域，且反射體可係圖3中之層44或圖1中之導體層12或基板11。替代地，可藉由在光片60之頂面上方印刷諸如銀之一反射層而形成反射區域66。光片60可係任何大小，諸如足夠代替一4x8英尺之螢光嵌燈以用於頂部房間照明。
因為至少光片60之基板(例如，圖1至圖4中之基板11)係一類型之塑膠，所以其可以係使用一加熱模具而可容易模製。模具軟化光片同時提供壓力以沿著線62折疊光片60。模具可具有具三角形脊之一負圖案之一頂部部分及具三角形脊之一正圖案之一底部部分，其中平坦光片在壓力及熱下夾置於模具部分之間。替代地，模具可以係具有三角形脊之相對加熱滾輪因此折疊可發生於一輸送機系統上。當接著自模
具移除光片且光片冷卻時，其將整體上保持其形狀。
圖6繪示在其經折疊之後之光片60，其中折疊可形成長形三角形之列。向下發射之白色光線68及70經展示為反射出反射區域66。此等光線68/70可以係來自LED之藍光或由磷光體發射之光。向上發射之白光直接出射光片而無反射。使用圖6之結構使多種光線更佳混合。
取決於光片之大小，可存在數百個折疊。折疊特徵部之高度、特徵部之角度及其等之間距影響光混合及眩光。具有一更大間距之更淺折疊將一般發射更多直射光而無混合且將導致更多眩光及亮度及色彩之不均勻性。具有一更小間距之更陡特徵部將導致更多混合及更少眩光。減小間距容許印刷更多LED，導致一更亮燈，但可能會存在光由相對傾斜壁之更多吸收。一更大間距容許更多光經反射出折疊之間之反射區域66而無吸收。更多折疊等同於一更薄光片，此係期望的。更大折疊可等同於在折疊之方向中在機械上更堅固的光片。如所見，存在取捨，且最佳設計取決於光片之特定應用。
雖然由鄰近特徵部發射之多種光線將非常好的混合，但光亦將與來自面對相同方向之全部其他壁之光混合。存在更少垂直於光片發射之直射光。
因為一些藍色LED光穿過磷光體層且照射在一相對磷光體層上產生額外黃光，所以當設計光片時需要考慮此效應。藍光之此循環容許使磷光體層更薄，減小成本且增加光學效率。此適用於本文中所描述之全部實施例。
為了甚至更佳的混合及均勻性，可粗糙化反射區域66以散射光。
如圖7中所展示，為了甚至更佳混合且減小眩光，可提供一半透明漫射片72。隨著眩光減少，均勻性增加。漫射片72可具有一粗糙化表面或具有稜鏡、凸塊、嵌入式漫射粒子或散射且混合光之其他特徵
部。替代地，漫射片72可具有重引導光以更垂直於其表面以減小眩光且增加垂直於光片60之亮度之光學特徵部。展示此等垂直光線74。
圖8繪示漫射片72與光片60分離一隔開高度(stand-off height)，使得射入漫射片72之光更經混合且更均勻。此避免壁之頂點呈現為暗線。漫射片72可由亦固持光片60之一外部框架固定於適當位置中。
如圖9中所展示，因為光片60非常薄且可撓性，且在模製之後折疊可能不保持其等之形狀，所以光片60之非發射側可覆蓋有為了添加結構完整性填充折疊通道(或槽)且黏著至光片60之一介電材料78。圖9亦展示填充材料可視情況填充光片之光發射側且係透明的。可粗糙化或模製表面以改良光提取。所得光片60因此在一側或兩個側上係平坦的。材料78可作為一液體經塗覆以經由射出成型、塗佈、施配、擠壓或其他方法填充孔隙且經固化。材料78可以係導熱的。材料78可以係剛性或較軟的，此係因為材料78自身上一般存在較少應力。材料78可以係樹脂、聚矽氧或另一類型之聚合物黏著劑。
在另一實施例中，材料78可經預模製且使用一黏著劑貼附至光片。
材料78亦可藉由具有一適合折射率而用於改良光提取。
圖10繪示其中為了添加結構完整性至折疊將一背片82貼附至折疊光片60之圖6之折疊光片60。背片82可係任何適合材料(諸如與用於基板11(圖3)之材料相同之材料)，或可係更厚。背片82可係可撓性或半剛性。一半剛性背片82可用於形成用於用作一頂部光之一自支撐光片，其中僅使用一外部框架以支撐光片。當互連多個光片部分以形成一更大光片時，背片82亦可減輕製造程序。
圖11係展示折疊線62、白光發射區域64(例如，塗佈有一YAG磷光體)及其中無LED或磷光體定位之反射區域66之另一平坦光片84之一俯視圖。
圖12繪示沿著折疊線折疊之圖11之光片84。與圖6之光片60相比，光片84具有一些反射傾斜壁以及一反射平坦表面。此可用於達成光發射之某個定向性或其他光學效應且減小光吸收。
圖13係展示折疊線90、紅光發射區域92、綠光發射區域94、藍光發射區域96、反射區域98及切割區域100之另一平坦光片88之一俯視圖。紅色及綠色發射區域92/94可在藍色LED上方而與紅色及綠色磷光體重合，且藍色發射區域96可在藍色LED上方而不與磷光體重合。若全部LED係藍色發射GaN LED，則其等可全部經並聯連接。替代地，可不使用磷光體且紅色發射區域92可包含紅色發射LED，綠色發射區域94可包含綠色發射LED，且藍色發射區域96可包含藍色LED。
圖14繪示沿著折疊線90折疊之圖13之光片88，其中形成敞開盒102(或立方體)之一陣列。各個盒具有發射紅光、綠光及藍光之壁且具有一底部反射體。各個盒102混合來自三個色彩之光以發射白光。光藉由接近之小盒而經進一步混合。各個盒102可係跨若干毫米或更大，因此一單一光片可具有數千個此等混合盒102。盒之大小影響折疊光片之厚度。若平坦光片88之相對側係黏著劑，則圖14之折疊光片88將係半剛性。折疊光片88亦可具有一半剛性背片用於結構完整性。為了色彩均勻性，折疊光片88之全部壁都在相同角度處係重要的，在此情況中形成一正方形盒。可藉由調整各個區域中之印刷LED之密度、磷光體(若使用)之類型、磷光體層之厚度及各個盒中之區域之大小而調整白光之色彩分量。另外，在不同色彩區域(RGB)中之LED可連接至單獨電源供應器以個別調整RGB百分比以實質上產生任何色彩。
形成盒或其他形狀增加光之定向性且減小眩光，諸如用於其中折疊光片用於一房間之頂部照明之應用。代替單獨RGB區域，盒之壁
可藉由塗佈有一黃色磷光體而全部產生白光。
圖15繪示展示折疊線90、紅光發射區域92、綠光發射區域94、藍光發射區域96、反射區域98及切割區域100之係圖13之光片88之一變化型式之一平坦光片104。
圖16繪示沿著折疊線90折疊之圖15之光片104，其中形成敞開盒106之一陣列。各個盒106具有發射紅光、綠光及藍光以產生白光之壁。反射區域98在底部處且在壁上以改良色彩混合且減小光之吸收。各個盒106中之相對壁發射一不同色彩，且相對壁係半反射體以最小化吸收。
在圖14及圖16中，可使盒之壁小於90度以增加直接出射光片而無反射之光之量，以減小之均勻性為代價而改良光學效率。若光片意欲用於一般照明且不直接觀看，則將不在意色彩或亮度均勻性之一些減小。
圖17係展示折疊線90之另一平坦光片108之一俯視圖，其中表面覆蓋有上覆藍色LED之一黃色YAG磷光體層110以發射白光。
圖18繪示沿著折疊線90折疊之圖17之光片108，其中形成敞開錐體112之一陣列。不使用反射體。如在圖14及圖16之實施例中般，光係高度定向性且經混合。可在一單一光片108中形成數百個或數千個四側錐體112。錐體壁之角度可用於控制眩光及定向性。亦可形成三側錐體。
圖19係展示折疊線90之另一平坦光片114之一俯視圖，其中一些區域覆蓋有上覆藍色LED之一黃色YAG磷光體層116且其他區域係反射區域118。
圖20繪示沿著折疊線折疊之圖19之光片，其中形成敞開錐體120之一陣列。反射區域118減小光之吸收。
圖21係展示折疊線90、紅光發射區域92、綠光發射區域94、藍
光發射區域96、反射區域98及一中心切割區域100之另一平坦光片124之一俯視圖。
圖22繪示沿著折疊線90折疊之圖21之光片124，其中形成具有一反射底面之敞開六邊形126之一陣列。各個六邊形126發射白光。可如先前描述般調整白光之色溫。為了增加之色彩純度具有相同色彩之壁面對彼此，因此用於混合三個色彩，一六邊形係理想的。用於混合四個色彩，八邊形較佳。
圖23係展示折疊線90、紅光發射區域92、綠光發射區域94、藍光發射區域96、反射區域98及一切割區域100之另一平坦光片128之一俯視圖。
圖24繪示沿著折疊線90折疊之圖23之光片128，其中形成具有反射壁(各與一發光壁相對)及一反射底面之敞開六邊形130之一陣列。反射區域98減小光之吸收。自各個六邊形130發射白光。在另一實施例中，紅色、綠色及藍色壁在六邊形130中之位置跨陣列變動以進一步混合色彩。
預想一折疊光片中色彩及反射體之許多其他配置以達成一所要定向性同時亦改良跨光片之亮度及色彩均勻性且減小眩光。可拼貼不同形狀之多邊形之週期圖案。
取決於折疊特徵部之大小，所得折疊光片可具有任何厚度。
折疊光片可用於包含一般照明、顯示器(指示牌)、可定址顯示器、背光照明及汽車燈之應用。
盒、六邊形或其他形狀之任何者及由該等形狀發射之多種色彩可藉由印刷引導至該等部分中之LED之導體且在一X-Y解碼器處終結導體而針對一可定址色彩顯示器獨立控制，其中解碼器接收顯示信號且產生驅動信號用於照明光片中之指定XY位置處之LED。此亦可用於動態背光照明。
可容易彎曲折疊光片以滿足一廣範圍之外觀尺寸，諸如在隅角或其他非平坦表面周圍彎曲之光片。亦可形成圓錐體或圓柱體。
本文中所描述之全部特徵部可依多種組合來組合以達成一所要功能。
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瞭解可做出改變及修改而不脫離本發明之較廣態樣，且因此隨附申請專利範圍待在其等之範疇內涵蓋如落於本發明之真實精神及範疇內之全部此等改變及修改。
60‧‧‧光片
62‧‧‧折疊線
64‧‧‧白光發射區域
66‧‧‧反射區域
68‧‧‧向下發射之白色光線/光線
70‧‧‧向下發射之白色光線/光線
Claims (34)
- 一種發光裝置，其包括：一基板，其具有一第一導電表面；一無機發光二極體(LED)層，其沈積於該第一導電表面上，使得該等LED之一底部電極電接觸該第一導電表面；一第一介電層，其沈積於該第一導電表面上方；一第二導體層，其在該等LED上方使得該等LED之一頂部電極電接觸該第二導體層，其中該第一導電表面或該第二導體層之至少一者係透明的，其中該基板、該第一導電表面、該LED層、該第一介電層及該第二導體層形成一光片；且其中該光片經折疊以形成具有重複相同發光區段之一陣列之一折疊光片，每一區段具有呈複數個角度之複數個平坦發光壁使得該等發光壁之一些面對彼此以混合光線。
- 如請求項1之裝置，其中該第一導電表面及該基板係透明的。
- 如請求項1之裝置，其中該第二導體層係透明的。
- 如請求項1之裝置，其中該等LED包括藍色發光LED，該裝置進一步包括在該等LED之至少一些上方之一磷光體層。
- 如請求項1之裝置，其中使用一模具折疊該光片。
- 如請求項1之裝置，其中該光片包括反射區域及產生光之區域。
- 如請求項6之裝置，其中產生光之該等區域包括：發射白光之區域。
- 如請求項6之裝置，其中產生光之該等區域包括：發射紅光、綠光及藍光之區域。
- 如請求項1之裝置，其中該折疊光片形成具有一光出射開口及一反射底面之多壁式多邊形之一陣列。
- 如請求項9之裝置，其中該多邊形之壁包含發射一相同第一色彩光之相對第一壁，其中該多邊形中之一或多個第二壁發射不同於該第一色彩光之一第二色彩光。
- 如請求項10之裝置，其中全部該等LED係藍色發射LED，且該等第一壁或第二壁之至少一些包含紅色發射磷光體及綠色發射磷光體之一層。
- 如請求項9之裝置，其中該等多邊形包括具有四個壁及一反射底面之盒。
- 如請求項9之裝置，其中該等多邊形包括具有六個壁及一反射底面之六邊形。
- 如請求項9之裝置，其中該等多邊形包括錐體。
- 如請求項1之裝置，其中該複數個發光壁包含發射紅光、綠光及藍光之壁。
- 如請求項15之裝置，其中該複數個發光壁包含發射紅光之LED、發射綠光之LED及發射藍光之LED。
- 如請求項1之裝置，其進一步包括在該折疊光片上方之一漫射體。
- 如請求項1之裝置，其進一步包括在結構上支撐該折疊光片之一材料。
- 如請求項1之裝置，其中該LED層包括微觀印刷LED。
- 一種發光裝置，其包括：一基板，其具有一第一導電表面；一無機發光二極體(LED)層，其沈積於該第一導電表面上，使得該等LED之一底部電極電接觸該第一導電表面； 一第一介電層，其沈積於該第一導電表面上方；一第二導體層，其在該等LED上方使得該等LED之一頂部電極電接觸該第二導體層，其中該第一導電表面或該第二導體層之至少一者係透明的，其中該基板、該第一導電表面、該LED層、該第一介電層及該第二導體層形成一光片；其中該光片經折疊以形成具有呈複數個角度之複數個發光壁之一折疊光片；且其中該光片經折疊以具有傾斜壁之線性列，其中相對傾斜壁之間之一區域包括一反射體。
- 一種發光裝置，其包括：一基板，其具有一第一導電表面；一無機發光二極體(LED)層，其沈積於該第一導電表面上，使得該等LED之一底部電極電接觸該第一導電表面；一第一介電層，其沈積於該第一導電表面上方；一第二導體層，其在該等LED上方使得該等LED之一頂部電極電接觸該第二導體層，其中該第一導電表面或該第二導體層之至少一者係透明的，其中該基板、該第一導電表面、該LED層、該第一介電層及該第二導體層形成一光片；其中該光片經折疊以形成具有呈複數個角度之複數個發光壁之一折疊光片；其中該折疊光片形成具有一光出射開口及一反射底面之多壁式多邊形之一陣列；且其中該多邊形之壁包含係至少部分反射之壁。
- 一種形成一光片之方法，其包括： 提供具有一第一導電表面之一基板；在該第一導電表面上印刷一無機發光二極體(LED)層，使得該等LED之一底部電極電接觸該第一導電表面；在該第一導電表面上方且沿著該等LED之側壁沈積一第一介電層；在該等LED上方沈積一第二導體層，使得該等LED之一頂部電極電接觸該第二導體層，其中該第一導電表面或該第二導體層之至少一者係透明的；且其中該基板、該第一導電表面、該LED層、該第一介電層及該第二導體層形成一光片；及折疊該光片以形成具有重複相同發光區段之一陣列之一折疊光片，每一區段具有呈複數個角度之複數個平坦發光壁使得該等發光壁之部分面對彼此以混合光線。
- 如請求項22之方法，其中折疊之該步驟包括在熱及壓力下模製該光片。
- 如請求項22之方法，其中該第一導電表面、第二導體層及基板之至少一者係透明的。
- 如請求項22之方法，其中該折疊光片包括反射區域及產生光之區域。
- 如請求項25之方法，其中產生光之該等區域包括：發射白光之區域。
- 如請求項25之方法，其中產生光之該等區域包括：發射紅光、綠光及藍光之區域。
- 如請求項22之方法，其中該折疊光片形成具有一光出射開口及一反射底面之多壁式多邊形之一陣列。
- 如請求項28之方法，其中該等多邊形包括至少四個壁及一反射 底面。
- 如請求項28之方法，其中該等多邊形包括錐體。
- 如請求項22之方法，其中該等LED包括藍色發光LED，該裝置進一步包括在該等LED之至少一些上方之一磷光體層。
- 如請求項22之方法，其中該複數個發光壁包含發射紅光之LED、發射綠光之LED及發射藍光之LED。
- 一種形成一光片之方法，其包括：提供具有一第一導電表面之一基板；在該第一導電表面上印刷一無機發光二極體(LED)層，使得該等LED之一底部電極電接觸該第一導電表面；在該第一導電表面上方且沿著該等LED之側壁沈積一第一介電層；在該等LED上方沈積一第二導體層，使得該等LED之一頂部電極電接觸該第二導體層，其中該第一導電表面或該第二導體層之至少一者係透明的；且其中該基板、該第一導電表面、該LED層、該第一介電層及該第二導體層形成一光片；折疊該光片以形成具有呈複數個角度之複數個發光壁之一折疊光片；及其中折疊該光片以具有傾斜壁之線性列，其中相對傾斜壁之間之一區域包括一反射體。
- 一種形成一光片之方法，其包括：提供具有一第一導電表面之一基板；在該第一導電表面上印刷一無機發光二極體(LED)層，使得該等LED之一底部電極電接觸該第一導電表面；在該第一導電表面上方且沿著該等LED之側壁沈積一第一介電 層；在該等LED上方沈積一第二導體層，使得該等LED之一頂部電極電接觸該第二導體層，其中該第一導電表面或該第二導體層之至少一者係透明的；且其中該基板、該第一導電表面、該LED層、該第一介電層及該第二導體層形成一光片；折疊該光片以形成具有呈複數個角度之複數個發光壁之一折疊光片；其中折疊光片形成具有一光出射開口及一反射底面之多壁式多邊形之一陣列；及其中該多邊形之壁包含係至少部分反射之壁。
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