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      發(fā)光裝置、其制造方法及使用發(fā)光裝置的裝置的制造方法_2

      文檔序號(hào):9402166閱讀:來源:國知局
      司制 "ARTON"(ART0N,注冊(cè)商標(biāo))、丙烯酸類樹脂等。透光性基體21的厚度,例如通常為50~ 300 μ m,優(yōu)選為 50 ~200 μ m。
      [0083] [透光性導(dǎo)電層]
      [0084] 作為透光性導(dǎo)電層沒有特別的限定,例如可使用由多個(gè)透光性導(dǎo)電填料和在使鄰 接的透光性導(dǎo)電填料彼此接觸的狀態(tài)下進(jìn)行粘接的透光性樹脂粘合劑形成的厚膜、通過濺 射或蒸鍍而形成的導(dǎo)電材料的薄膜、含有銀系微粒等非透光性的導(dǎo)電體的網(wǎng)狀電極等。透 光性導(dǎo)電層25是形成于透光性基體21的表面上的具有透光性且具有導(dǎo)電性的層。透光性 導(dǎo)電層25的透過率通常為10~85 %。
      [0085] 也就是說,作為透光性導(dǎo)電層25,可列舉出:(I) ITO (銦錫氧化物)、ZnO (氧化鋅) 等透光性導(dǎo)體的通過濺射、蒸鍍等而形成的導(dǎo)體薄膜;(2)將上述的ΙΤ0、Ζη0等透光性導(dǎo)體 的微粒分散在透光性樹脂(例如紫外線固化性丙烯酸類樹脂)中而成的料漿的涂布固化樹 脂膜;(3)例如通過Ag這樣的非透光性導(dǎo)電材料的感光性化合物,例如鹵化銀的利用涂布、 曝光/顯像處理的圖形化、Ag系或Au系微粒等的利用絲網(wǎng)印刷的圖形化、或Ag、Cu等非透 光性良導(dǎo)體的利用濺射法或電子束蒸鍍膜的激光照射、光刻蝕等的圖形化而形成的網(wǎng)狀電 極等。在這些中,(1)具有容易形成具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性的薄膜電極的優(yōu)點(diǎn),但與鄰接的透光 性彈性材料的粘接性稍差,因此與要得到發(fā)光裝置的耐彎曲性(其評(píng)價(jià)方法見后述)相比 有劣化傾向。與此相對(duì)應(yīng),(2)及(3)可提供耐彎曲性良好的發(fā)光裝置,(2)其效果特別好, 但具有在相對(duì)高溫(例如大約l〇〇°C )下的長時(shí)間放置時(shí)導(dǎo)電性發(fā)生變化的難點(diǎn)。(3)耐 彎曲性和導(dǎo)電穩(wěn)定性的平衡良好,但具有加工費(fèi)事以及得到的導(dǎo)電性的水平低的傾向。所 以,優(yōu)選根據(jù)所要得到的發(fā)光裝置的使用目的、使用方式等適宜選擇。
      [0086] 如此得到的透光性導(dǎo)電層25通常優(yōu)選將總光透射率規(guī)定為10~85%,將片電阻 (測定法見后述)規(guī)定為1000 Ω/□以下。特別是如果考慮到上述的(1)~(3)的特征,則 作為(1)的導(dǎo)體薄膜,優(yōu)選將厚度規(guī)定為0. 05~2 μ m,將片電阻規(guī)定為100~500 Ω / □, 優(yōu)選規(guī)定為10~50 Ω / □。
      [0087] 此外,作為(2)的導(dǎo)電性微粒分散的涂布型透光性導(dǎo)電層,優(yōu)選的是,將平均粒徑 (根據(jù)激光衍射法IS013320-1(JIS Z8825-1)的測定平均值)為10~200nm,尤其為20~ 100nm,高寬比(長徑/短徑或厚度)為2以上的棒狀或板狀的ΙΤ0、Ζη0等透光性導(dǎo)體的微 粒(填料),按50重量%以上、95重量%或90重量%以下的比例分散在丙烯酸類樹脂等總 光透射率為80 %以上、尤其為85~99 %的透光性粘合劑中,形成厚度為0. 5~10 μ m,尤其 為1~5μπι的涂膜,形成100~500 Ω/ □、尤其10~50 Ω/ □的片電阻。
      [0088] 這樣的導(dǎo)電性微粒分散型透光性導(dǎo)電層之所以具有上述片電阻所代表的導(dǎo)電性, 是因?yàn)榉稚⒃谕腹庑詷渲澈蟿┲械膶?dǎo)電性微粒(填料)(多個(gè))以彼此接觸的狀態(tài)存在。 因此,優(yōu)選透光性導(dǎo)電填料按50重量%以上且95重量%以下的比例存在于透光性導(dǎo)電層 中。
      [0089] 如果涂膜型透光性導(dǎo)電層25的厚度低于0. 5 μ m,則有因透光性導(dǎo)電層25含有無 導(dǎo)電性的透光性樹脂粘合劑,而使透光性導(dǎo)電層25的片電阻過大的顧慮。此外,如果透光 性導(dǎo)電層25的厚度低于0. 5 μ m,則有因透光性導(dǎo)電層25的強(qiáng)度及追隨性降低,而在透光性 導(dǎo)電層25沿著LED芯片10的電極層15的角部等具有邊緣的部位較大地彎曲時(shí)透光性導(dǎo) 電層25發(fā)生斷裂的顧慮。另一方面,如果透光性導(dǎo)電層25的厚度超過10 μ m,則有因膜厚 過大而難形成,同時(shí)因彎曲等而斷裂的顧慮。
      [0090] 透光性導(dǎo)電層25中,通過透光性樹脂粘合劑粘接多個(gè)透光性導(dǎo)電填料,因此透光 性導(dǎo)電層25整體具有耐彎曲性或變形追隨性。
      [0091] 另一方面,作為(3)的由網(wǎng)狀型電極構(gòu)成的透光性導(dǎo)電層,優(yōu)選通過形成Au或Ag 等非透光性良導(dǎo)電體的截面積等量徑為2~20 μ m、網(wǎng)眼為100~1000 μ m的網(wǎng),而形成總 光透射率為10~85%、電阻為0. 1~50Ω/ □、尤其為〇. 1~10Ω/ □的片電阻。
      [0092] 構(gòu)成網(wǎng)狀電極的Au等為非透光材料,但由于構(gòu)成網(wǎng)狀電極的面積比例小,所以作 為網(wǎng)狀電極整體為透光性的,可提供上述那樣的總光透射率。
      [0093] 根據(jù)上述(1)~(3)中任一構(gòu)成的透光性導(dǎo)電層25中,通過激光加工或刻蝕處理 等而使與N型半導(dǎo)體層42上的電極層(陰極)15A連接的導(dǎo)電層25A或與P型半導(dǎo)體層44 上的電極層(陽極)15B連接的導(dǎo)電層25B圖形化。
      [0094] <透光性彈性材料層>
      [0095] 透光性彈性材料層30由彈性材料形成,粘接在LED芯片的周圍13和透光性導(dǎo)電 體20 (20A、20B)的透光性導(dǎo)電層25 (25A、25B)側(cè)的表面上,從而粘接LED芯片10和透光性 導(dǎo)電體 20(20A、20B)。
      [0096] 具體而言,透光性彈性材料層30在用透光性導(dǎo)電體20A的透光性導(dǎo)電層25A側(cè)和 透光性導(dǎo)電體20B的透光性導(dǎo)電層25B側(cè)夾住LED芯片10的狀態(tài)下,以填充形成于透光性 導(dǎo)電體20A與透光性導(dǎo)電體20B之間、且形成于LED芯片的周壁13的周圍的空間的方式而 形成。
      [0097] 更具體地講,也可將透光性彈性材料層30填充在形成于LED芯片10的電極層15 表面的凹凸形狀45的凹部46與透光性導(dǎo)電體20A的透光性導(dǎo)電層25A的表面26之間的 間隙空間48中。如果如此將透光性彈性材料層30填充在間隙空間48中,則在透光性導(dǎo)電 體20A的透光性導(dǎo)電層25A中不會(huì)產(chǎn)生裂縫,且LED芯片10的電極層15與透光性導(dǎo)電體 20A的透光性導(dǎo)電層25A強(qiáng)固地粘接,因此即使使發(fā)光裝置1被較大地彎曲或施加熱循環(huán), 也可確保強(qiáng)固的電連接。也就是說,即使使發(fā)光裝置1被較大地彎曲或施加熱循環(huán),也能維 持發(fā)光裝置1的亮燈,因此是優(yōu)選的。
      [0098] 圖5是表示將LED芯片10的由Au形成的第1電極層15A與第1透光性導(dǎo)電體 20A之間剝離時(shí)的第1電極層15A側(cè)的表面的掃描式電子顯微鏡照片的一個(gè)例子。
      [0099] 如圖5所示,得知:在剝離后的LED芯片10的第1電極層15A的表面,沿著電極層 15A的表面的凹凸形狀、并且在其以上強(qiáng)固地粘結(jié)有透光性彈性材料層30。圖6是表示將 LED芯片10的第1電極層15A與第1透光性導(dǎo)電體20A之間剝離時(shí)的第1電極層15A側(cè)的 表面的元素分布圖像。如圖6所示,從第1實(shí)施方式的發(fā)光裝置的、表示將LED芯片10的 第1電極層15A與第1透光性導(dǎo)電體20A之間剝離時(shí)的第1電極層15A側(cè)的表面的掃描式 電子顯微鏡照片(圖6(A))、根據(jù)能量色散X射線光譜儀(EDX)得到的碳的元素分布圖照片 (圖6⑶)、根據(jù)EDX得到的錫的元素分布圖照片(圖6(C))可以看出:在LEDlO的第1電 極層15A的表面可大量觀察到碳元素(源自彈性材料30)的區(qū)域中幾乎沒有觀察到錫元素 (源自ITO分散導(dǎo)電層25A),相反,在大量存在錫元素的地方只觀察到少量碳元素。再者, 圖6 (A)、圖6 (B)、圖6 (C)的倍率為250倍,電子射線的加速電壓為15. OkV,照片圖6 (A)的 上部的數(shù)字表示SEM二次電子圖像的濃淡,照片圖6(B)和圖6(C)的上部用數(shù)字表示的濃 淡表示觀察面中的元素 C(碳)及Sn(錫)的原子%。再者,圖6(A)、圖6(B)、圖6(C)在實(shí) 際的測定時(shí)能夠用彩色照片進(jìn)行觀察,上述原子%可以不是根據(jù)照片的濃淡而根據(jù)顏色的 變化進(jìn)行判別。
      [0100] 在圖6㈧、圖6 (B)、圖6 (C)中,錫多且?guī)缀鯖]有觀察到碳的區(qū)域?yàn)長ED芯片10的 第1電極層15A與含在第1透光性導(dǎo)電層25A (主要為含在第1透光性導(dǎo)電層25A中的透 光性導(dǎo)電填料ΙΤ0)直接接觸的區(qū)域(區(qū)域a)。這里,圖6(C)中觀測到的錫表示在將第1 電極層15A和第1透光性導(dǎo)電層25A剝離時(shí),將含錫的透光性導(dǎo)電填料轉(zhuǎn)印在第1電極層 15A上。由這些結(jié)果得知:LED芯片10的第1電極層15A與第1透光性導(dǎo)電層25A進(jìn)行了 良好的電連接。
      [0101] 另一方面,在圖6(A)、圖6(B)、圖6(C)中,LEDlO的第1電極層15A的表面中存在 大量碳而幾乎沒有觀察到錫的區(qū)域?yàn)橥ㄟ^在LED芯片10的第1電極層15A與第1透光性 導(dǎo)電層25A之間進(jìn)入透光性彈性材料層30而使LED芯片10的第1電極層15A與第1透光 性導(dǎo)電層25A之間機(jī)械地接合的區(qū)域(區(qū)域b)。得知:如此在本發(fā)明的發(fā)光裝置中,通過 在LED芯片10的第1電極層15A與第1透光性導(dǎo)電層25A之間共存區(qū)域a和區(qū)域b,從而 一同維持良好的電連接和機(jī)械接合。
      [0102] 此外,在LED芯片10的電極層15B的表面,雖然通??梢姷奖入姌O層15A的表面 的凹凸形狀45更微小的凹凸形狀,但在該電極層15B的表面的微小的凹凸形狀與透光性導(dǎo) 電體20B的透光性導(dǎo)電層25B的表面之間形成的微小的間隙空間內(nèi)也可形成透光性彈性材 料層30。另外,在電極層15B側(cè),電極層的中心附近豐富地存在透光性彈性材料,在電極周 邊部,清楚地觀察到電極與透光性導(dǎo)電層直接接觸的痕跡。如此,如果在透光性導(dǎo)電層25B 的表面的微小的間隙空間內(nèi)也形成透光性彈性材料層30,在除其以外的區(qū)域也某種程度地 存在透光性彈性材料,則在透光性導(dǎo)電體20B的透光性導(dǎo)電層25B中產(chǎn)生裂縫的可能性減 小,且LED芯片10電極層15與透光性導(dǎo)電體20B的透光性導(dǎo)電層25B強(qiáng)固地粘接,因此即 使使其彎曲或施加熱循環(huán)也能保持強(qiáng)固的電連接,因此是優(yōu)選的。也就是說,即使使發(fā)光裝 置1強(qiáng)彎曲或施加熱循環(huán),也能維持發(fā)光裝置1的亮燈狀態(tài),因此是優(yōu)選的。
      [0103] 本發(fā)明者發(fā)現(xiàn):在將發(fā)光裝置的透光性導(dǎo)電體和LED芯片剝離后,用EDX觀察的 LED電極15A及15B中的無論哪一個(gè)中,在碳的面分析中碳的原子%為50%以上的區(qū)域的 面積與該LED電極的面積的比率(以后稱為LED電極的彈性材料被覆率。測定法后述)為 10 %以上且90 %以下,優(yōu)選為20 %以上且80 %以下的情況下,在LED芯片10的電極層15 與透光性導(dǎo)電體20之間實(shí)現(xiàn)良好的電連接和機(jī)械接合,并考察了實(shí)現(xiàn)這樣的條件的手段。
      [0104] 透光性彈性材料層30為具有透光性且不具有導(dǎo)電性的彈性材料的層。透光性彈 性材料層30的總光透射率為1~99 %,優(yōu)選為5~90 %。
      [0105] 透光性彈性材料層30中所用的彈性材料的維卡軟化溫度(測定法后述)優(yōu)選為 80°C以上且160°C以下,更優(yōu)選為100°C以上且140°C以下。此外,透光性彈性材料層30中 所用的彈性材料的拉伸儲(chǔ)藏彈性模量優(yōu)選在〇°C~100°C之間為0.0 lGPa以上且IOGPa以 下的范圍,更優(yōu)選在〇°C~100°C之間為0.1 GPa以上且7GPa以下的范圍。
      [0106] 關(guān)于透光性彈性材料層30中所用的彈性材料,優(yōu)選在維卡軟化溫度時(shí)不熔化,維 卡軟化溫度中的拉伸儲(chǔ)藏彈性模量為〇. IMPa以上,熔化溫度為180°C以上,更優(yōu)選為200°C 以上,或熔化溫度比維卡軟化溫度高40°C以上,更優(yōu)選高60°C以上。透光性彈性材料層30 中所用的彈性材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選為一 20°C以下,更優(yōu)選為一 40°C以下。
      [0107] 彈性材料為高分子材料的彈性體,是樹脂。這里所用的彈性材料,如因具有維卡軟 化溫度而理解的那樣,為具有熱塑性的熱塑性彈性材料。例如,為在室溫附近顯示出橡膠彈 性,在高溫時(shí)顯示熱塑性的聚合物。熱塑性彈性材料可以是通過升溫到固化溫度而聚合,然 后具有熱塑性的材料。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的發(fā)光裝置的制造方法,其特征在于: 在將這樣的熱塑性彈性材料薄板夾在LED芯片電極與導(dǎo)電層之間的狀態(tài)下,通過在與維卡 軟化點(diǎn)同等或比其高一些且低于熔化溫度的溫度下進(jìn)行真空壓制,在不賦予過度的可塑性 (使其流動(dòng))的情況下使其變形,從而良好地保持LED芯片電極與導(dǎo)電層的電接觸,同時(shí)填 充兩者間的空隙,提高兩者間的粘接力(防剝離的效果)。
      [0108] 作為透光性彈性材料層30中所用的彈性材料,可列舉出丙烯酸系彈性材料、烯烴 系彈性材料、苯乙烯系彈性材料、酯系彈性材料、氨基甲酸酯系彈性材料等。
      [0109] 也可以根據(jù)需要含有其它樹脂成分、填充劑、添加劑等。
      [0110] 為了提高制品發(fā)光裝置內(nèi)的彈性材料的填充率,且確保LED芯片電極與基板導(dǎo)電 層的接觸,優(yōu)選透光性彈性材料層30的厚度為與LED芯片10的厚度的同等以下。透光性 彈性材料層30的厚度的上限值優(yōu)選為比LED芯片10的厚度(高度)小5 μ m的厚度,更優(yōu) 選為比LED芯片10的厚度小10 μ m的厚度,進(jìn)一步優(yōu)選為比LED芯片10的厚度小20 μ m 的厚度。此外,透光性彈性材料層30的厚度的下限值通常為LED芯片10的厚度的1/2,優(yōu) 選為LED芯片10的厚度的3/5。
      [0111] 這里,所謂透光性彈性材料層30的厚度,是在LED芯片10的離LED本體11的周壁 100 μ m以上的部分中測定的透光性彈性材料層30的厚度,在有鄰接的LED時(shí),是所述LED 間的透光性彈性材料層30的厚度為最薄的部分的厚度。該厚度通常與通常配置在LED芯 片上下的真空壓制前的彈性材料薄板的合計(jì)厚度沒有明顯不同。
      [0112] <制造方法>
      [0113] 參照?qǐng)D7對(duì)發(fā)光裝置1 (圖1)的制造方法進(jìn)行說明。
      [0114] 關(guān)于發(fā)光裝置1,在將透光性彈性材料薄板35配置在LED芯片10的電極層15與 透光性導(dǎo)電體20的透光性導(dǎo)電層25之間后,在用弱的壓力進(jìn)行了預(yù)壓制后,對(duì)作業(yè)空間抽 真空。優(yōu)選在這樣的真空氣氛中一邊將層疊體加熱至比透光性彈性材料的維卡軟化點(diǎn)(Tv) 低10°C的溫度以上、且高30°C、更優(yōu)選高20°C的溫度以下的溫度(Tp)(也就是說,一邊加熱 至優(yōu)選按照Tv - KTC彡Tp彡Tv+30°C,更優(yōu)選按照Tv - KTC彡Tp彡Tv+20°C而確定的 范圍內(nèi)的溫度(Tp)),一邊進(jìn)行壓接來進(jìn)行制造。
      [0115] 再者,透光性彈性材料層30中所用的彈性材料的維卡軟化溫度下的拉伸儲(chǔ)藏彈 性模量優(yōu)選為〇. IMPa以上,更優(yōu)選為IMPa以上,例如為IMPa~lGPa。
      [0116] 此外,透光性彈性材料層30中所用的彈性材料的加熱壓接溫度下的拉伸儲(chǔ)藏彈 性模量優(yōu)選為〇. IMPa以上,更優(yōu)選為IMPa以上,例如為IMPa~lGPa。
      [0117] 關(guān)于這些維卡軟化溫度、加熱壓接溫度的拉伸儲(chǔ)藏彈性模量的優(yōu)選的范圍,與其 它參數(shù)同樣,在本說明書的其它實(shí)施方式也相同。
      [0118] [層疊和真空熱壓]
      [0119] 更詳細(xì)地講,參照?qǐng)D7,在透光性導(dǎo)電體20B的透光性導(dǎo)電層25B上,以覆蓋透光性 導(dǎo)電層25B整體的方式載置具有規(guī)定厚度的透光性彈性材料薄板35,為了在得到的發(fā)光裝 置中得到所希望的顯示圖形,在其上的規(guī)定位置和方向上配置一個(gè)以上的LED芯片10。再 在其上載置具有規(guī)定厚度的透光性彈性材料薄板35,再在其上將透光性導(dǎo)電體20A以透光 性導(dǎo)電層25A在下方的方式載置在規(guī)定位置上。透光性彈性材料薄板即第1透光性絕緣樹 脂薄板具有覆蓋透光性導(dǎo)電層25A整體的形狀。層疊的順序也可以使上下反轉(zhuǎn)。
      [0120] 接著,在將該層疊體預(yù)壓制后,將作業(yè)空間抽真空。在這樣的真空氣氛中一邊對(duì)層 疊體進(jìn)行加熱,一邊實(shí)施規(guī)定時(shí)間例如20~60分鐘的壓制。真空熱壓時(shí)的加熱溫度例如通 常為80~180°C,優(yōu)選為100~160°C。真空熱壓時(shí)的真空度(絕對(duì)壓)例如通常為IOkPa 以下,優(yōu)選為5kPa以下。真空熱壓時(shí)施加的壓力例如通常為0. 5~20MPa(5~200kgf/ cm2),優(yōu)選為 0· 6 ~12MPa(60 ~120kgf/cm2)。
      [0121] 于是,關(guān)于層疊體,透光性彈性材料薄板35可防止因壓制而使透光性導(dǎo)電體層發(fā) 生裂縫或斷裂,同時(shí)通過軟化來包住LED芯片10,軟化的透光性彈性材料層彼此粘接形成 一體化,形成透光性彈性材料層30,同時(shí)LED芯片的電極與透光性導(dǎo)電體層接觸從而取得 電連接。真空熱壓以使透光性彈性材料層30的厚度小于LED芯片10的厚度的方式進(jìn)行。 真空熱壓結(jié)束后,可得到圖1所示的發(fā)光裝置1。
      [0122] 在真空熱壓時(shí),通過與LED芯片10的電極層15接觸,而對(duì)透光性導(dǎo)電體20的透 光性導(dǎo)電層25局部地施加應(yīng)力。具體而言,對(duì)透光性導(dǎo)電體20A的透光性導(dǎo)電層25A施加 來自LED芯片10的電極層15A的凸部47的擠壓力。此外,對(duì)透光性導(dǎo)電體20B的透光性 導(dǎo)電層25B施加來自LED芯片10的電極層15B的構(gòu)成凹凸形狀45的凸部的擠壓力、和來 自LED芯片10的電極層15B的角部18的擠壓力。
      [0123] 可是,在將圖7所示的彈性材料層疊體向箭頭P的方向擠壓時(shí),由于軟化后的彈性 材料薄板35在LED芯片10的電極層15 (15A、15B)的表面與透光性導(dǎo)電體20 (20A、20B)的 透光性導(dǎo)電層25(25A、25B)之間的間隙空間48(圖2)中填充透光性彈性材料層30,所以透 光性導(dǎo)電體20的透光性導(dǎo)電層25因來自LED芯片10的電極層15 (15A、15B)的表面的凹 凸形狀45的凸部的擠壓力而發(fā)生裂縫或斷裂的可能性減小。
      [0124] 此外,透光性導(dǎo)電體20的透光性導(dǎo)電層25 (25A、25B)由透光性導(dǎo)電填料粒子(多 個(gè))和將鄰接的透光性導(dǎo)電填料粒子以彼此接觸的狀態(tài)粘接的透光性樹脂粘合劑構(gòu)成,具 有耐彎曲性或相對(duì)于變形的追隨性。因此,即使對(duì)透光性導(dǎo)電體20的透光性導(dǎo)電層25施 加來自LED芯片10的電極層15A的凸部47或電極層15B的角部18的局部的擠壓力,也不 易在透光性導(dǎo)電層25產(chǎn)生致命的裂縫,此外即使產(chǎn)生裂縫,由于存在透光性樹脂粘合劑, 透光性導(dǎo)電層的電連接的可靠性高,因此能夠維持亮燈。此外,在使得到的發(fā)光裝置1強(qiáng)彎 曲時(shí),也不易在透光性導(dǎo)電層25產(chǎn)生致命
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