具有發光二極體的層狀組件的製作方法

2023-05-14 23:34:56 1

專利名稱：具有發光二極體的層狀組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及引入了發光二極體的層狀組件(assemblages feuillet6s )。
背景技術：
先前已經提出過包含二極體的層狀組件。關於這一主題已經教導 過多種結構，主要是為了在預期的產品中組成各種結構。看來在這些 出版物中很大程度上忽略了以工業規模生產它們的實用方法，其目標 圍繞原理多過實際結構。
由於這些原因，電致發光二極體用作光源迄今仍然只限於少數結 構，而同樣的二極體在顯示器領域中得到廣泛使用。作為光源，目前 主要將二極體用於汽車領域中構建剎車燈或道路交通信號燈。在這些
應用中，其廉價和單色光源的特定性質是尤為受歡迎的。
可用的二極體的特性在發展，它們的應用擴展至常規光源例如白
熾燈或螢光燈的替代品，這歸因於與它們尤其與白熾燈相反的極低的
消耗、所消耗能量轉化成光的高比例相關的優點。
現在提出了在組件中集合數十個二極體的"燈泡"，其對於先前
形式的再現多過對所用二極體固有特性的優化。為此，與這種新的照
明方法代表的潛力相比，這些照明器件的生產仍然相對較少。

發明內容
本發明的意圖是在經濟的工業條件下生產包含眾多二極體的光源 構成組件。本發明的目標還在於提供能夠產生眾多最終產品的中間基 礎產品。
為此，本發明的目標在於生產組件，其能夠進行分割以便產生可 變尺寸而且具有期望的二極體數目的較小元件，從而提供根據計劃用 途所確定的照明特性。
為了生產包含二極體的層狀窗玻璃(vitrages)，先前已經提出 過各類結構。出版物W0 2004/009349就在這個範圍內。然而，該出版 物旨在提供有限尺寸的最終產品，例如機動車輛的窗玻璃，基本上如 顯示裝置那樣引入二極體。除了它們的尺寸之外，這些產品的特性在 於採用有限數目的二極體，與針對照明的應用相反。生產條件取決於 這些特性。
本發明人尋找容許生產大尺寸層狀組件的條件。
該方法中的一種推測的困難在於以下能力生產這些在層狀材料 內部引入了固體元件的層狀組件而不引入缺陷，並且沒有以負面方式 改變這些層狀材料的基本性能(尤其是機械強度性能)的風險。儘管 使用不是高度自動化的技術的小尺寸生產相對易於進行，但是可以推 斷大量生產會引起某些困難。
將固體元件引入至層狀窗玻璃中往往遇到避免缺陷(例如氣泡) 存在或"脫層("laminations)"的困難。特別是在將與電學功能有 關的元件引入至層狀窗玻璃中(例如當導體由金屬窄條組成時稱為"母 線"的這些導體的布置中)時會遇到這些困難。
源於這些觀察，多個厚度大得多的元件(例如厚度達到通常用於 層狀窗玻璃中的夾層(intercalaires )片材厚度的發光二極體)的引 入看來會特別棘手。大量可得的發光二極體具有幾毫米左右的尺寸， 而它們的厚度在最小的情況下為幾十毫米。它們的結構(其中包括用 於引導所產生的光的反射部分和保護它們的外殼)意味著雖然厚度降 低是期望的，但卻只是有限的程度。與在先技術中引入的元件相比這 些尺寸非常大。
不管這類生產中可能存在的偏見如何，本發明人已經表明使用沒 有引入任何附加元件的層狀材料生產的常規工業技術，可以製造以必 要數量引入二極體的層狀材料以便形成顯示高的光強度的組件。
層狀窗玻璃的形成必要地包含至少一個剛性透明材料片材，例如 玻璃片材或有機玻璃類例如聚丙烯酸酯或聚碳酸酯材料的片材。與該 一個或多個片材結合的是給予整體以沖擊強度性能的片材。當使用兩
片剛性片材時，稱為夾層的附加片材是熱塑型的。它通常由廣泛用於 層狀安全窗玻璃的諸如聚乙烯醇縮醛，特別是聚乙烯醇縮丁醛的材料 構成，不過還有聚氯乙烯、聚烯烴等。當使用單片剛性片材時，其通 常表示為"雙層"窗玻璃組件，所述片材與提供一定抗劃傷性的聚氨 酯類材料結合，儘管其硬度顯著低於玻璃或有機玻璃片材的硬度。
在上述常規組件中，對具有最終的產品尺寸的元件或對中間產品
進行層疊(feuilletage)。層狀機動車窗玻璃的形成屬於第一類，而建 築窗玻璃的形成通常落入第二類。在後者中，通常直接在平板玻璃生 產線上對生產的批量產品進行層疊。最大批量產品的常規尺寸為大約 3x6m或更大。在層疊之後將這些批量產品切成建築公司顧客要求的 尺寸。
組裝方法可以特別地根據所述部件的尺寸而且根據夾層片材的性 質而略有不同。然而，所有技術均包含溫度和壓力的使用。這兩種條 件具有使熱塑性材料更有延展性以及在該材料與剛性基材之間施加接 觸以便獲得良好粘附性的效果。
組裝期間施加的壓力可以由向組裝產品施加真空產生，這具有除 去結合在一起的片材之間存在的空氣的附加作用，或者由組成片材的 機械壓制產生，該壓制可以與多少有點高的真空相組合。
對於非常大的批量產品，例如上述那些，施加壓力的唯一實用可 能性在於使片材經受一次或多次壓延(calandrage)操作，優選在促 進熱塑性片材的適度軟化的溫度下進行。
出乎意料地，本發明人表明可以通過諸如那些用於大批量窗玻璃 組件的技術組裝帶有多個發光二極體的片材。特別地，本發明人表明 可以用包含至少一個壓延操作的技術進行組裝。根據本發明，對直接 來源於生產的大批量產品或者必要時對較小尺寸的元件進行該操作。
當二極體被引入至層狀組件中時，它們必定位於熱塑性材料中。 為此，引入的二極體的厚度不能大於該材料或該片材的厚度。為了提 供就剛性基材上可能的二極體破碎而言的最低水平的安全性，看來保 持二極體本身的厚度與這些二極體引入至其中的片材的厚度之間的差
是必要的。
本發明人進行的試驗表明，為了保證二極體的良好引入同時防止 它們受到有破壞它們的風險的機械應力，優選提供比二極體稍厚的材 料，但是將這一額外厚度保持儘可能小，特別是出於成本的原因，而 且是因為通常優選得到不太厚的組件的原因。二極體引入至其中的材
料的厚度優選不比二極體厚度大50%以上。更優選地，該厚度不比二 極管厚度大20%以上而且可以有利地不大10°/。以上。
必要時，為了避免對二極體施加使它們穿入熱塑性材料中的大壓 力，可以在組裝之前在該材料的片材中形成溝槽(logements)。為此， 使該材料片材進行壓花(embos sage)操作，其圖案與隨後二極體的植入 一致。當二極體密度很高時以及使二極體穿入塑料材料中所需的壓力 變得過高時，這種布置看來有用。
為了使引入更容易，二極體的外殼優選具有容許良好穿入熱塑性 材料中的形狀。
此外，為了確保二極體與熱塑性材料良好接觸，還可以在該熱塑 性材料片材的構成材料的膜中包覆它們。對其進行熔融則導致良好的 均勻性。
在前述內容中，涉及到包含一個夾層片材的層狀材料。本發明也 可以用多個夾層片材來實現。當夾層片材的厚度無法在商業上獲得時， 這種布置是特別必要的。當為了將二極體引入夾層中而使第一片材具 有在該片材中切成意圖容納該二極體的尺寸和場地的"溝槽"時，多 個片材的使用也是有利的。在這種情況下，由這些溝槽貫穿的片材有 利地用保護二極體免於與玻璃片材剛性接觸的均勻片材補足。
為了生產意圖用於廣泛應用的產品，還優選的是使用市場上最常 可得到的構成元件。在這一點上，夾層片材佔這些產品生產成本的相 當大的部分。因此優選一方面選擇標準厚度的片材，另一方面選擇盡 可能小厚度的片材。對於必要的厚度，可以參考上述那些。有利地， 二極體的選擇至少部分地受其厚度的控制，以使得它們最好地滿足該 使用最薄夾層片材的要求。


參照附圖中的圖板，在本說明書的其餘部分詳細舉例說明本發明， 其中
圖la以橫截面示意性顯示根據本發明在組裝之前的構成元件；
圖lb是在將元件組裝之後對應於圖la的產品的結構；
圖2是形成本發明組件的過程的概要圖3a是根據本發明在組裝之前的另一組構成元件；
圖3b顯示圖3a中所示元件的組件；
圖4是圖3a的變化形式，其中在組件中插入粘結劑(colle);
和
圖5是本發明組件的變化形式，其中每一玻璃片材均塗覆有導電層。
具體實施例方式
在圖l的圖示中，所述組件由藉助於PVB型夾層3結合在一起的 兩塊玻璃片材1和2構成。
玻璃片材2塗覆有薄導電層4。所述層是常用於窗玻璃上的那些 層之一。該層例如通過熱解，尤其是CVD得到，也就是ITO型或者氟 摻雜的或銻摻雜的Sn02的層，或者通過真空濺射技術得到，特別是包 含一種或多種與保護性和"去反射"介電層組合的金屬層的那些，或 者該層是由通過印刷或絲網印刷施加的導電油墨或糊劑所形成的層。
該薄導電層4形成網絡，該網絡的圖案直接通過圖案印刷或者通 過局部中斷初始均勻施加的層來獲得。可以例如通過在施加過程中使 用掩模或者通過局部化的燒蝕產生該圖案。該層的去除按常規的方式 實現，例如通過機械或化學磨蝕或者通過雷射處理。
該層的厚度必須足以使其電阻最小化。然而，當光也必須透射通 過片材2時，層4必須不會構成透射的障礙。在這種情況下，該層的 厚度必然是受限的。為了滿足這兩個矛盾的要求，必須選擇最合適的 折衷解決方案，其考慮到了構成該層的材料的性質也提供一定的範圍， 所有的層沒有相同的導電性。
通常，最導電的層，特別是基於銀的那些層，可以是幾納米厚。 不那麼導電的層可以具有幾十乃至數百納米的厚度。
將系列電致發光二極體6放在片材2的表面上。這些二極體與在 層4中形成的導電網絡相連。二極體各自連接至兩個與直流電源的兩 極各自相連的獨立的導體上。
每個二極體的導體例如經由導電粘結劑的點7用本身已知的方法 與導電層相連。必要的話可以用本身已知的任何其他類似的固定方法 代替該粘結劑。由於導電層非常薄的厚度，通常優選粘結劑。
實際上，粘結二極體導體的點通常向基材提供充分的二極體固定 以便經受隨後的組裝操作。然而可以進行二極體6的主體直接在基材 上的額外粘結。如果這類粘結劑被施加，它優選是非導電性的，以便 不會有幹擾電路的風險。作為示例說明，可以在與必須將二極體引入 至其中的夾層片材的材料相同或相容的材料製成的外殼(enveloppe) 中固定二極體。
其中電源電路的兩極布置在同一片材上的圖1所示的模型在組裝 之前進行二極體的布置和固定的範圍內是優選的，從而確保這些二極 管有效和精確地固定。然而，必要時，可以將電源導體元件的每個元 件分別布置在兩個片材上，如下文中參照圖5所述那樣。
圖3a和3b顯示根據本發明的另一組裝方法，其中將二極體的電 源電路布置在片材14上，然後將該片材結合至層狀組件中。
這類片材用於支撐例如意圖在窗玻璃(特別是汽車窗玻璃)中保 護免受紅外影響的層。最常用於這些片材的材料既堅固又具有很小的 厚度。最常見地涉及到聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
在構成元件的代表中，分別顯示夾層片材3和構成電源電路的片材。
另外，由於PET型片材本身不會與玻璃粘結，通常將它們在兩個 夾層片材之間引入。提供有利地具有與片材3相同構成的附加片材15， 以便夾住片材14，從而確保與兩個片材1和2的良好粘結。
不同的片材被分別地提供；然而，為了組裝方便起見，可以優選
預先形成包含具有電源電路4的片材14和夾層片材15或3中至少一 個的子組件。
當如此將片材結合在一起時，以下參照圖la和lb所示類型的結 構描述的組裝方法同樣適用於圖3a和3b中所示結構的情況。
PVB型夾層片材的成本意味著僅用單一的其中插入有二極體的片 材是有利的。如果使用PET型支撐片材，如圖3所示，該片材本性上 無法單獨與玻璃片材2粘結，可以用粘結劑16的薄膜塗覆該玻璃片材 或支撐片材14的表面。在圖4中顯示出施加至玻璃片材上的粘結劑。
有利地，該粘結劑可以是熱塑性的以便在組裝各片材時將它活化。
圖5中所示的本發明的實施方案與前述實施方案的區別在於構成 二極體電源兩極的兩個導電層由兩個單獨的元件支撐。在當前情況下， 將導電層17和18布置在玻璃片材1和2中的每個板上。為了進行組 裝操作，將二極體預先布置在夾層片材中，二極體的導體布置在該片 材兩側。此外在該配置中，不用說可以在組裝之前固定二極體的導體。 為此，必須在組裝操作過程中或者通過後繼操作提供必要的接觸。由 於本發明的組裝操作包括通過壓延的形成，因為對夾在導電層和夾層 片材表面之間的這些導體施加的壓力，可以確保足夠的接觸。不過還 可以例如用導電糊劑塗覆二極體的導體，該導電糊劑在組裝操作的溫 度下熔化以使得在組裝時發生"粘結"。
採取用於生產常規層狀窗玻璃組件的壓延技術進行包含二極體的 層狀板組件的形成。根據本發明的壓延操作示意性地經由圖2所示。
該過程包括，在如剛才說明的那樣在將二極體固定至片材2所帶 的電源電路上之後，施加足以引入二極體6的厚度[的夾層片材3， 接著布置第二片材l。
片材1和2有利地是來自玻璃生產線的那些片材。這些片材可以 具有大約3x6m的尺寸。
考慮到片材的尺寸，不能便利地使用包括藉助於真空環或真空袋 使片材脫氣的組裝方法，這些手段常規用於層狀汽車窗玻璃的生產而 且在上述在先文獻中得到推薦。必須依照通過壓延的脫氣技術來進行。
疊置的片材整體8放在傳送裝置上並且送入爐9中以便將它加熱
至提高夾層片材的延展性而且提高其粘結至玻璃片材上的能力的溫 度。對於PVB片材，該溫度有利地為40-70X:左右。
使如此加熱的片材經由通過由兩個輥示意性顯示的壓延機10進 行脫氣操作。
壓延過程中施加的壓力有利地為2-10巴左右，優選3-8巴。
通過壓製片材進行的該壓延使二極體穿入一方面施加在導電層4 上而另一方面施加在第二片材1的表面上的夾層片材中。該壓延基本 上除去了片材1和2與夾層3之間存在的空氣。
如所述那樣，由夾層片材的材料進行的二極體的良好包封取決於 該材料的塑性。它還取決於二極體的外部形狀。這些形狀可以特別地 根據二極體的尺寸和夾層材料的塑性而顯著變化。如果後者更耐二極 管的穿入，則為了避免會遭受損壞該二極體固定的風險的力，可以優 選在夾層片材中提供溝槽。另選地，也可以賦予壓入夾層材料中的二 極管的那一面尖銳的形狀，例如楔形。
這一階段下，片材之間存在有限的粘結。
重複該操作。使片材在第二爐11中經過，升高溫度至55-70r左 右，並且在12經歷第二壓延。
在這兩次壓延操作之後，不僅片材牢固地粘結在一起，而且另外 使邊緣充分粘結從而確保將組件密封以使得空氣不能再次進入片材之 間。
然後通過使組件進入更高溫度和處於壓力下的高壓釜13中來補 足組件的均化和透明度的獲得。此外，對於PVB夾層片材，高壓釜中 的保持溫度為120-150X:左右並且保持20-60分鐘。壓力為8-15巴。 這些條件不僅產生緊密匹配片材1和2的夾層片材，而且使殘留在組 件中的痕量空氣得以除去。
包括兩次壓延操作的上述組裝方式可以限制成通過單個爐。在這 種情況下，在室溫下進行第一次壓延，該壓延使片材保持在彼此適當 的位置。在單一爐中的經過是在不會密封片材邊緣以便容許良好脫氣
的溫度下進行的。該溫度為55-70C左右。因此邊緣的密封僅在隨後 的階段在高壓釜中發生。
對3. 15mm厚的玻璃片材構成的組件進行試驗，其中之一塗覆有銻 摻雜的氧化錫層。
不同厚度的PVB夾層片材被用於確定獲得二極體良好引入所需的 條件。所考慮的厚度通過疊置0. 38mm厚PVB片材(0.76、 1.14、 1. 52…mm)獲得。
通過在導通區域之間形成寬0. 15腿的絕緣槽，通過雷射燒蝕產生 導電電路。所用二極體為以名稱Osram (LWL283型)銷售的那些。二 極管尺寸為1. 7 x 0. 8mm和不同的厚度0. 6mm、 0. 8mm和1.2mm。
二極體的導體藉助於同樣導電的粘結劑與導電層粘結。
以彼此相隔5cm的規則網狀結構布置二極體。對於大於二極體厚 度的PVB厚度來說，如上所述進行的組裝產生其中二極體被非常有效 地引入到夾層片材中而沒有任何可見氣泡的產品。
通常，對於這類通過壓延進行的二極體引入來說，看來有利的是 保持PVB厚度比二極體厚度大20%左右。
特別令人驚訝地，沒有任何困難而且在通常用於構建層狀窗玻璃 組件的條件下引入二極體。二極體的存在沒有顯著地影響該組裝所需 的條件。同樣，值得注意的是二極體及其附件完全能夠經受施加的壓 力，特別是在壓延過程中。
權利要求
1. 引入了電致發光二極體的層狀組件，其包含第一介電材料剛性片材，至少一個導電網絡，該導電網絡以薄層形式要麼施加在該剛性片材上，要麼施加在用於支撐該網絡的非導電薄片材上，所述網絡為多個電致發光二極體供電，以及至少一個非導電塑料材料片材，它是基本上透明的並且均勻覆蓋該剛性片材和二極體，包封這些二極體，任選地，與該塑料材料片材粘結的第二剛性片材，所述剛性片材中的至少之一對光透明，包封二極體的塑料材料具有至少與二極體相等的厚度，並且進行的組裝包括至少一個壓延操作以便將片材彼此固定，而且將二極體引入至該塑料材料片材中。
2. 權利要求l的層狀組件，其中與該一個或多個剛性片材粘結 的包封二極體的材料被施加至二極體上以便在壓力和/或熱的作用下 貼合這些二極體。
3. 權利要求1的層狀組件，其中在包括該導電網絡和二極體的 第 一剛性片材上通過使傾倒在所述片材上的液體組合物交聯或聚合來 構成該塑料材料片材。
4. 權利要求l的組件，其中該塑料材料片材，在其施加於包括 該導電網絡和二極體的第 一剛性片材上之前，進行依照與二極體的分 布和尺寸基本對應的分布和尺寸的溝槽的壓花或切割，所述片材的施 加導致每個二極體在所述片材的溝槽中。
5. 權利要求l的組件，其中該塑料材料是聚乙烯醇縮醛、聚氯 乙烯、聚烯烴、聚氨酯和離聚物樹脂之一。
6. 前述權利要求之一的組件，其中該兩個剛性片材通過玻璃片 材或基於聚丙烯酸酯或聚碳酸酯的材料的片材構成。
7. 前述權利要求之一的組件，其中電致發光二極體的外殼具有 促進沒有任何間隙地與該非導電塑料材料接觸的形狀，其中在該非導 電塑料材料中包封二極體。
8. 權利要求1的組件，其中該壓延在部分真空下的容器中進行。
9. 權利要求6的組件，其中剛性片材為兩個玻璃片材，該塑料 材料片材為PVB片材，通過壓延這三個片材並且進入高壓釜中而獲得 組件，所述高壓釜處於導致各片材之間彼此均化和粘結的溫度和壓力下。
10. 權利要求l的組件，其中在施加於第一剛性片材上之前，二 極管和提供與該導電網絡電接觸的元件由塑料材料片材支撐，該塑料 材料片材與帶有電源電路的片材連接。
11. 權利要求10的組件，其中支撐二極體的塑料材料是PVB片材 並且帶有該電路的片材是PET片材。
12. 權利要求l的組件，其中兩個剛性片材各自帶有導電層，二 極管與這些層中的每個層接觸。
全文摘要
本發明涉及引入了電致發光二極體的層狀組件，其包含第一介電材料剛性片材，導電網絡，該導電網絡以薄層形式要麼施加在該剛性片材上，要麼施加在用於支撐該網絡的非導電薄片材上，所述網絡為多個電致發光二極體供電，以及至少一個非導電塑料材料片材，它均勻覆蓋該剛性片材和二極體，包封這些二極體，任選地，與該塑料材料片材粘結的第二剛性片材，包括至少一個壓延操作以便將片材彼此固定，而且將二極體引入至該塑料材料片材中。
文檔編號C03C17/23GK101365582SQ200680051243
公開日2009年2月11日 申請日期2006年11月20日 優先權日2005年11月21日
發明者H·勒菲弗 申請人:旭硝子歐洲平板玻璃股份有限公司