(57)【要約】【課題】流動はんだ付けを含む、公知のはんだ技術と両立できる、可撓性のあるＥＬランプを提供すること。【解決手段】ＥＬパネル（１０）は、接触領域を有する０．０２５ｍｍから０．１２７ｍｍの厚みの基板を備え、該接触領域は、スクリーン印刷または他の手段により該接触領域内に又は該接触領域上に形成されたストリップ（２２）で補強されている。【選択図】図２
2007537576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．０２５ｍｍから０．１２７ｍｍの厚みを有する透明な可撓性基板に１以上の発光領域を備えた厚膜無機ＥＬパネルであって、該パネルの少なくとも一方の側に所定の接触領域を有し、前記パネルにおける、前記一方の側とは反対の側には、前記接触領域に重なる補強ストリップが設けられている、ＥＬパネル。
【請求項２】
請求項１に記載のＥＬパネルであって、
前記補強ストリップは、０．０２５ｍｍより小さい厚みのスクリーン印刷層を備えていることを特徴とする、ＥＬパネル。
【請求項３】
請求項１に記載のＥＬパネルであって、
前記補強ストリップは、前記ＥＬパネルに接着剤により接合されたシート材料からできていることを特徴とする、ＥＬパネル。
【請求項４】
請求項１に記載のＥＬパネルであって、前記補強ストリップは、ＵＶ硬化性材料を含んでいることを特徴とする、ＥＬパネル。
【請求項５】
請求項１に記載のＥＬパネルであって、
前記補強ストリップは、実質的に不透明であることを特徴とする、ＥＬパネル。
【請求項６】
請求項１に記載のＥＬパネルであって、
前記ＥＬパネルは背面電極を備えており、前記補強ストリップは前記背面電極に重なっていることを特徴とする、ＥＬパネル。
【請求項７】
請求項１に記載のＥＬパネルであって、
前記ＥＬパネルは、透明な前面電極と、背面電極とを備えており、前記補強ストリップは前記前面電極と前記背面電極との間に位置していることを特徴とする、ＥＬパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚膜無機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ランプに関し、特に、はんだ付け、とりわけ流動はんだ付けに耐えうる、厚膜無機ＥＬランプ用電気リードの構成に関する。
【０００２】
本明細書中、当業者に理解されるように、「厚膜」とは、ある種類のＥＬランプを指し、「薄膜」とは、別の種類のＥＬランプを指す。これらの用語は、広く厚みに関するものにすぎないが、実際は、異なる分野を区別するものである。一般に、薄膜ＥＬランプは種々の層を、通常はガラス基板もしくは前層に真空蒸着させることにより、形成される。厚膜ＥＬランプは、通常、インク層を基板に、例えば、ロールコーティングやスプレー、または種々の印刷技術により付着させることによって形成される。インク付着のための技術は排他的ではないが、通常は、いくつかのランプ層が同じ方法で、例えばスクリーン印刷により付着される。薄い厚膜ＥＬランプは用語として矛盾するものではなく、そのようなランプは薄膜ＥＬランプよりかなり厚い。
【０００３】
厚膜ＥＬランプにおいて、当業者に理解されるように、「無機」とは、ホスト結晶としてシリコンやガリウムを含まない、結晶体からなる蛍光材料、即ち蛍光体を指す。（結晶は不用意に、または故意に不純物をドープされていてよい。「ホスト」とは、結晶自体を指し、ドーパントを指すものではない。）「無機」という用語は、ＥＬランプの原料となるその他の材料についてのものではない。厚膜ＥＬ蛍光体粒子は、通常、硫化亜鉛をベースにした物質であり、色中心として、活性化剤として、または蛍光体の特性を必要に応じて修正するため結晶格子の欠陥を修正するように、小量の他の物質を含んでいる。
【０００４】
本明細書中、ＥＬ「パネル」とは１以上の発光領域を含む一枚のシートであり、各発光領域がＥＬ「ランプ」である。ＥＬランプは、主に、２枚の導電電極の間に誘電層を有するコンデンサからなり、これら導電電極のうち少なくとも１枚は透明である。誘電層は蛍光粉末を含むことができ、または別個の蛍光粉末の層を誘電層に隣接して設けることもできる。蛍光粉末は、比較的低電流を用い、強い電場の存在下で光を放射する。
【背景技術】
【０００５】
近年（１９９０年以後）のＥＬランプは、通常、約０．１８ｍｍの厚みを有するポリエステルまたはポリカーボネート材料でできた透明な基板を備えている。酸化インジウムスズまたは酸化インジウムの透明な前面電極が約１０００Å（０．０００１ｍｍ）の厚みまで基板上に真空蒸着される。蛍光層が前面電極にスクリーン印刷され、蛍光層に誘電層がスクリーン印刷される。背面電極は誘電層にスクリーン印刷される。当該技術分野では、ロールコーティングによって各層を付着させることも知られている。
【０００６】
スクリーン印刷に用いられるインクはバインダ、溶媒および充填材を含み、充填材が、インクの性質を決める。従来、当該技術分野で知られているように、各層の溶媒及びバインダが化学的に同一もしくは化学的に類似であることは、隣接する層の間に化学的融和性と良好な接着性を提供する。例えば、米国特許第４８１６７１７号（ハーパーら）を参照。化学的に融和する蛍光体、染料、バインダ、充填剤、溶媒又は担体を見つけること、そして、硬化後に、可撓性のような所望の物理的特性や、色彩や明るさ等の所望の光学特性を作り出すことは容易ではない。
【０００７】
従来技術により構成されるパネルは、通常０．１７８ｍｍの厚みしかないが比較的剛性があり、例えば３次元の表面を有するように成形することは困難である。層の厚みと剛性とは直接関連がない。層をつくる材料が剛性に影響する。
【０００８】
比較的可撓性のあるＥＬパネルが当該技術分野で知られている。約０．１７８ｍｍ厚みの基板上につくられるパネルと異なり、可撓性材料、例えば約０．０２５−０．１２７ｍｍ厚みのウレタンから作られる薄い基板上に形成されたＥＬパネルは、その形状が保持されずに屈曲したりカールしたりする。ポリウレタン層でできているＥＬランプが知られている。例えば、米国特許第４２９７６８１号（ダークソン）及び５８５６０３０号（バロウズ）を参照。このようなパネルは、その薄さと可撓性故に、パネルを最終製品に組み立てることを自動化すること、とりわけ、パネルに、該パネルを溶融することなくリードをはんだ付けすることは困難である。
【０００９】
ＥＬランプを製品に自動組み立てする際、顧客はしばしば、ＥＬランプに、いわゆる流動はんだ付けをしたいと考える。流動はんだ付けでは、プリント回路基板の一方の側、または電気接続されるリードを含む他のデバイスが、大きなはんだ溜まりに接触させられることによって、基板上の全ての接続部が同時にはんだ付けされる。流動はんだ付けは、一工程で多くのデバイスを接続することを可能にし、大量生産と低コストを実現する。流動はんだ付けはまた、薄い厚膜ＥＬパネルのリード領域を部分的に溶融し得る。流動はんだ付けと同様に、回路基板上のはんだバンプも短時間で加熱され、複数のデバイスを同時に接続する。スポットはんだやレーザーはんだなどの代替手段は、費用がかかり、高価な設備を必要とする。リードを圧着するような機械的接続もまた、費用がかかり、リードの壊れやすい性質によって欠陥が生じやすい。
【００１０】
過渡的（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）溶融が、当該技術分野では知られている。米国特許第６５２１９１６号（ロバートら）は、このように記載している。「はんだ付けに伴う過渡的な温度上昇の問題を回避するために用いられる最も一般的な妥協策は、単に、デバイス構造に用いられる電気リードの熱抵抗を上げることである。これらはんだ付けされうるリードの熱抵抗を上げることによって、はんだ付け作業の間、デバイス本体内の温度変化は最小限に抑えられる。このような熱抵抗の増加は、通常、以下のような方法で、リードの電気的性能に大きく影響することなく達成される。１)熱伝導性の低いリード材料（鋼など）を用いる。２)リードの離間長さ（はんだ接触部とデバイス本体との距離）を大きくする。または、３)リードの断面積を小さくする。」
上記に引用した原理は、上記特許に記載されたＬＥＤや他の発光半導体のために用いることができるが、ＥＬパネルには適用されない。その理由の一つは、リードが、金属でない、とりわけ銅ではない導電性インクから作られているためにすでに実質的な熱抵抗を有しているからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記を鑑みて、本発明の目的は、流動はんだ付けを含む、公知のはんだ技術と両立できる、可撓性のあるＥＬランプを提供することである。
【００１２】
本発明のもう一つの目的は、機械的なコネクタと両立できる、可撓性ＥＬランプを提供することである。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、ランプの他の部分と化学的に融和性のある、ＥＬランプ用リード構成を提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、ランプをプリント回路基板に接合することを可能にする、ＥＬランプ用リード構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的は、以下のような本発明において達成される。即ち、本発明において、ＥＬパネルは、接触領域を有する０．０２５から０．１２７ｍｍ厚みの基板を備え、該基板の接触領域は、該接触領域内または該接触領域上で印刷され、コーティングされ、付着されもしくは他の方法で形成されたストリップで補強されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を考慮することによって、より完全に理解されるであろう。
【００１７】
図１は、可撓性ＥＬランプの断面図である。種々の層は、正確な比率では示されていない。ランプ１０において、リリースフィルム１１は、樹脂密封層（ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｌａｙｅｒ）１２を支持している。透明な前面電極１３が層１２に重なり、これは、ビニールゲル中のＰＥＤＯＴ又は酸化インジウムスズの粉末層である。（ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンージオキシチオフェン）は、ＥＬパネルをつくるために他の層にスクリーン印刷することができる、安定した透明な導電性ポリマーである。）蛍光層１５が前面電極に重なり、誘電層１６が蛍光層に重なっている。層１５及び１６は、用途によっては組み合わされる。誘電層１６に重なっているのは、不透明な背面電極１７である。密封層１８がランプ１０を、その周縁部（図示せず）の周りで密封している。各層のいずれも寸法通りでは示されていない。層１８は、例えば約０．０２５ｍｍ厚みであり、蛍光層と誘電層も同様である。
【００１８】
図２は、本発明の好ましい実施形態により構成されるコネクタを有するＥＬランプの断面図である。ランプ１０は、電力をランプ領域に供給するための母線２１を有している。母線２１は、好ましくは、カーボン粒子や銀粒子を含むスクリーン印刷された導電性インクである。本発明によれば、ランプ１０は、更に、可撓性ストリップ２２を備え、これは、好ましくは、ＵＶ硬化性断熱（ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ）層、例えば、アチソン（Ａｃｈｅｓｏｎ）  ４５２ＳＳをランプの圧着（ｃｒｉｍｐ）領域に沿って、０．０２５ｍｍより小さい、例えば０．０１３ｍｍまでの厚みにスクリーン印刷することにより形成される。ストリップ２２が硬化した後、コネクタ２３がランプ１０に圧着される。ランプは、０．０２５から０．１２７ｍｍ厚みしかなくても、ストリップ２２によって補強されているため、変形しない。ストリップ２２を有しないランプは、溶融はんだ（２７０℃）に３秒間浸され続けた。しかし、溶融はんだに５秒間接触させられたとき、圧着コネクタはランプから外れた。ストリップ２２を有するランプは２９０℃の溶融はんだに３秒間、５秒間、１０秒間の間浸けられたが、その全てについて目に見える損傷はなかった。
【００１９】
圧着コネクタ２３の平面図を図３に、断面図を図４に示す。コネクタ２３は通常、スズでめっきされた銅の薄いシートである。端部２７と２８（図３）は、湾曲されてコネクタの面に垂直な姿勢にさせられ、ＥＬランプに差し込まれると、容易にランプの導電層内を突き通る。次に、図４に示すように、端部はストリップ２２上に折り返され、コネクタは、ややステープルのように固定される。コネクタ２３の母線２１に対する機械的な接触が、電気接続のために必要とされる。ＥＬランプを駆動するために用いられる極端な低電流と高電圧のためには、機械的接続は最も適当である。他の種類の圧着コネクタが当該技術分野で知られており、本発明を実施するために用いることができる。端部２９は、導線周りに圧着されるか、またはロール状にされてプリント回路基板内に挿入される。
【００２０】
本発明によるランプの優れた耐熱性と機械的強度によって、他の種類の接続が可能になることが分かった。図５において、導電リード５１は、ＥＬランプ１０に熱接合されている。ランプ１０は母線２１と断熱ストリップ２２を有している。母線２１に重なるのは、例えば、３Ｍコーポレーション（３Ｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が販売するＺ軸接着剤（Ｚ−ａｘｉｓ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）又はテープ５２である。リード５１は、適当なジグ（図示せず）に保持され、矢印５５に示されるような熱と圧力が、リード５１をランプ１０に接合させるために加えられる。絶縁テープ５３が母線とリードに取り付けられ、ショートするのを防止する。テープ５３は接合前に取り付けられる。
【００２１】
熱と圧力は、適当な道具かプラテンを用いて加えられる。４５ｐｓｉ（約３００ｋＰａ）の圧力が、十分であるが臨界的ではない。温度と時間は反比例する。生産性を上げるため、時間は短くされるべきであるが、これはより高い温度を必要とする。可撓性ストリップは、ランプのリード領域に対する損傷を防止する。例えば、２５秒間９０℃は適当であることが分かったし、１０秒間１１０℃も適当であることが分かった。これらは、限定ではなく、例示である。
【００２２】
図６は、本発明の別の実施形態を図示しており、ここではＥＬランプ１０がプリント回路基板６１に接合されている。Ｚ軸接着剤又はテープ６３が母線２１に重なり、ランプ１０をプリント回路基板６１に接合させる。矢印６５で示されるように熱と圧力が加えられ、ランプ１０をプリント回路基板６１の接触領域（図示せず）に接合させる。ストリップ２２があるために、ランプ１０は接合領域で十分に安定し、確実な電気的及び機械的接続を実現する。
【００２３】
このように、本発明によれば、流動はんだ付けのような公知のはんだ技術と両立する、機械的な接続部を備えた可撓性ＥＬランプが提供される。リード構成は、ランプの他の部分と化学的融和性があり、ランプの他の部分と化学的に同一又は類似の材料を用いる。圧着リード又は接合されたリードを用いることができる。例えば、可撓性コネクタに結合するためのアイレットなど、いかなる種類の圧着コネクタを用いることもできる。
【００２４】
上記した本発明から、当業者には、種々の変更が本発明の範囲内で可能であることが明らかであろう。例えば、母線はＥＬランプの片側又は両側に設けることができる。リードが電気的にショートしない限り、どんなインクを用いることもできる。即ち、特定のランプ用途が、例えば、複数の経路で印刷することによって補強ストリップをランプ層の間に組み込むようになっていてよい。そのような場合、例えば絶縁インクを補強ストリップに用いることができる。補強ストリップは透明であっても、不透明であっても、色が付いていてもよい。本発明は、補強フレームまたは骨組を有するＥＬランプに適用でき、補強ストリップを骨組に追加することができる。ＵＶ硬化性インクが好ましい実施形態に用いられているが、代わりに溶媒ベースのインクを用いても良い。更に、テープの一区分から作られる補強ストリップを、スクリーン印刷されるインクの代わりに用いることができる。一体のストリップを用いることができ、例えば、各コネクタに一区分を割り当てるようにして、区分化されたストリップを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好ましい実施形態により構成されるＥＬランプの断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態により構成されるコネクタを有するＥＬランプの断面図である。
【図３】クリンプコネクタの平面図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態により構成される、コネクタを有するＥＬランプの断面を示す端面図である。
【図５】本発明の別の態様により構成される、コネクタを有するＥＬランプの断面図である。
【図６】本発明の別の態様により構成される、プリント回路基板に接続されたＥＬランプの断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  ＥＬランプ
１１  リリースフィルム
１２  樹脂密封層
１３  前面電極
１５  蛍光層
１６  誘電層
１８  密封層
２１  母線
２２  ストリップ
２３  圧着コネクタ
２７、２８、２９  端部
５１  リード
５２、６３  接着剤
５３  絶縁テープ
６１  プリント回路基板
【図１】
2007537576.tif 000003
【図２】
2007537576.tif 000004
【図３】
2007537576.tif 000005
【図４】
2007537576.tif 000006
【図５】
2007537576.tif 000007
【図６】
2007537576.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月8日(2007.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項１に記載のＥＬパネルであって、
前記補強ストリップは、不透明であることを特徴とする、ＥＬパネル。
【国際調査報告】
2007537576.tif 000009