DE112022004013T5

DE112022004013T5 - Flexible LED-Anzeige

Info

Publication number: DE112022004013T5
Application number: DE112022004013.0T
Authority: DE
Inventors: Edward Bailey
Original assignee: Autosystems a Division of Magna Exteriors Inc
Current assignee: Autosystems a Division of Magna Exteriors Inc
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2024-05-29
Also published as: WO2023023335A1; US20230056752A1

Abstract

Eine LED-Anzeige umfasst einen LED-Chip, der so ausgebildet ist, dass er Licht um eine Brennachse emittiert. Eine Leiterplatte ist so ausgebildet, dass der LED-Chip selektiv elektrifiziert wird. Die Leiterplatte ist elastisch verformbar. Eine Optik ist optisch mit dem LED-Chip gekoppelt und definiert eine optische Achse. Die Optik ist elastisch verformbar. Die optische Achse und die Brennpunktsachse behalten eine allgemein ausgerichtete Position bei, wenn die Leiterplatte in einer nicht planaren Ausrichtung positioniert ist.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/235,134 mit dem Titel „FLEXIBLE LED DISPLAY“, die am 19. August 2021 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke durch Bezugnahme aufgenommen wird.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf lichtemittierende Dioden (LEDs) und ein Verfahren zu deren Herstellung, und insbesondere auf flexible LED-Anzeigen.
HINTERGRUND
LEDs bieten eine lange Lebensdauer (50.000 bis 100.000 Stunden im Vergleich zu 500 bis 1500 Stunden bei Glühbirnen), und Kostensenkungen bei vertikalen Flip-Chip-LED-Bauteilen haben die Anwendung solcher Bauteile in einem breiteren Spektrum von Betriebsbedingungen ermöglicht, die auf Automobil-, Mobilitäts- und Militärumgebungen zugeschnitten sind.
Über die Lebensdauer eines Fahrzeugs (z. B. 10 bis 20 Jahre) können anorganische LEDs eine Lösung für die Erzeugung von zuverlässigem weißem Licht mit hoher Leuchtdichte (Candela/m²) durch gepumpte blaue Leuchtstoffe bieten. In der Allgemeinbeleuchtung dominieren beispielsweise die kostengünstigen 5630- und 3030-LEDs, da die Kostenreduzierung eine weitere Verbreitung der Festkörperbeleuchtungstechnologie auf dem Markt ermöglicht, die sich im Jahr 2021 bereits auf 72 % beläuft.
Die künstlerischen Animationsfunktionen wurden jedoch nicht mit der vorgeschriebenen Sicherheitsbeleuchtung kombiniert, um anderen Fahrzeugen, Umstehenden und anderen mobilen Teilnehmern des Verkehrssystems, an dem teilautonome und vollautonome Fahrzeuge teilnehmen, Nachrichten und Kommunikation zu ermöglichen.
KURZBESCHREIBUNG
Aspekte und Vorteile der Technologie werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargelegt, können aus der Beschreibung ersichtlich sein oder durch praktische Anwendung der Technologie erlernt werden.
In einigen Aspekten ist der vorliegende Gegenstand auf eine LED-Anzeige gerichtet, die einen LED-Chip umfasst, der so ausgebildet ist, dass er Licht um eine Brennachse emittiert. Eine Leiterplatte ist so ausgebildet, dass der LED-Chip selektiv elektrifiziert wird. Die Leiterplatte ist elastisch verformbar. Eine Optik, die optisch mit dem LED-Chip gekoppelt ist und eine optische Achse definiert, wobei die Optik elastisch verformbar ist, wobei die optische Achse und die Fokusachse eine allgemein ausgerichtete Position beibehalten, wenn die Leiterplatte in einer nicht-planaren Ausrichtung positioniert ist.
In einigen Aspekten ist der vorliegende Gegenstand auf ein Verfahren zur Herstellung einer LED-Anzeige gerichtet, das die Herstellung eines flexiblen Leiterplattensubstrats umfasst. Das Verfahren umfasst auch das Bilden einer dielektrischen Schicht auf dem Leiterplattensubstrat. Das Verfahren umfasst ferner das Anbringen einer oder mehrerer Leiterbahnen auf der dielektrischen Schicht. Darüber hinaus umfasst das Verfahren die elektrische Kopplung eines LED-Flip-Chips mit der einen oder den mehreren Leiterbahnen. Schließlich umfasst das Verfahren die optische Kopplung einer Optik mit dem LED-Flip-Chip.
In einigen Aspekten ist der vorliegende Gegenstand auf eine Fahrzeug-LED-Anzeige gerichtet, die einen ersten LED-Flip-Chip, der so ausgebildet ist, dass er Licht um eine Brennachse emittiert, und einen zweiten LED-Flip-Chip umfasst, der neben dem ersten LED-Flip-Chip angeordnet und so ausgebildet ist, dass er Licht um eine Brennachse emittiert. Eine Leiterplatte ist so ausgebildet, dass der erste LED-Chip und der zweite LED-Chip selektiv elektrifiziert werden. Die Leiterplatte ist elastisch verformbar und definiert eine oder mehrere Kerblinien innerhalb einer gegenüberliegenden Oberfläche des ersten LED-Chips und des zweiten LED-Chips. Eine erste Optik ist optisch mit dem ersten LED-Chip gekoppelt und definiert eine erste optische Achse. Die erste Optik ist elastisch verformbar. Die erste optische Achse und die erste Brennpunktachse bleiben im Allgemeinen ausgerichtet, wenn die Leiterplatte in einer nicht planaren Ausrichtung positioniert ist. Eine zweite Optik ist optisch mit dem zweiten LED-Chip gekoppelt und definiert eine zweite optische Achse. Die zweite Optik ist elastisch verformbar. Die zweite optische Achse und die zweite Brennpunktachse bleiben im Allgemeinen ausgerichtet, wenn die Leiterplatte in einer nicht planaren Ausrichtung positioniert ist.
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Technologie werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche besser verständlich. Die beigefügten Zeichnungen, die Bestandteil dieser Beschreibung sind, veranschaulichen Ausführungsformen der Technologie und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Technologie.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine vollständige und befähigende Offenbarung der vorliegenden Technologie, einschließlich der besten Ausführungsform, die sich an einen Fachmann richtet, ist in der Beschreibung dargelegt, die auf die beigefügten Fig. verweist, in denen:

1 zeigt eine herkömmliche LCD-Anzeige in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung,
2A und 2B zeigen eine LED-Anzeige auf einer starren Platte in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung,
3A ist eine Tabelle, die mögliche Dickenmessungen eines flexiblen LED-Leiterplattenmaterialstapels auf einem Metall mit niedrigem WAK innerhalb einer LED-Anzeige in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
3B ist ein Querschnittsdiagramm der LED-Anzeige in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung,
4A ist eine Tabelle, die mögliche Dickenmessungen eines flexiblen LED-Leiterplattenmaterialstapels innerhalb einer LED-Anzeige in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
4B ist ein Querschnittsdiagramm der LED-Anzeige in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung,
5A-5G zeigen eine konforme LED-Anzeige als Rücklichtplatine in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung,
6A-6E zeigen eine flexible LED-Anzeigeplatine mit primärer Optik in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung,
7A ist eine Vorderansicht der flexiblen LED-Anzeige in einem unbeleuchteten Zustand in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung,
7B ist eine Vorderansicht der flexiblen LED-Anzeige in einem teilweise beleuchteten Zustand, um eine Grafik in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu bilden,
7C ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIIC-VIIC von 7B, und
8 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer LED-Anzeige in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

Die wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen soll die gleichen oder analoge Merkmale oder Elemente der vorliegenden Technologie darstellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen der Offenbarung verwiesen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind. Jedes Beispiel dient der Erläuterung des Diskurses, nicht der Einschränkung der Offenbarung. In der Tat wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen in der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Geist der Offenbarung abzuweichen. So können beispielsweise abgebildete oder beschriebene Merkmale mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine noch weitergehende Ausführungsform zu erhalten. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung solche Modifikationen und Variationen umfasst, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
In diesem Dokument werden relationale Begriffe, wie z. B. erster und zweiter, oberer und unterer und ähnliche, ausschließlich zur Unterscheidung einer Einheit oder Handlung von einer anderen Einheit oder Handlung verwendet, ohne dass dies notwendigerweise eine tatsächliche Beziehung oder Reihenfolge zwischen diesen Einheiten oder Handlungen erfordert oder impliziert. Die Ausdrücke „umfasst“, „enthaltend“ oder jede andere Abwandlung davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente enthält, sondern auch andere Elemente enthalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder zu einem solchen Prozess, Verfahren, Artikel oder einer Vorrichtung gehören. Ein Element mit dem vorangestellten Zusatz „umfasst ... ein“ schließt ohne weitere Einschränkungen die Existenz weiterer identischer Elemente in dem Verfahren, der Methode, dem Gegenstand oder der Vorrichtung, die das Element umfasst, nicht aus.
Die Begriffe „erstes“, „zweites“ und „drittes“ können hier austauschbar verwendet werden, um ein Bauteil von einem anderen zu unterscheiden, und sollen keine Aussage über die Lage oder Bedeutung der einzelnen Bauteile machen. Die Begriffe „gekoppelt“, „befestigt“, „angebracht an“ und dergleichen beziehen sich sowohl auf die direkte Kopplung, Fixierung oder Anbringung als auch auf die indirekte Kopplung, Fixierung oder Anbringung über eine oder mehrere Zwischenkomponenten oder -merkmale, sofern hierin nicht anders angegeben. Der Begriff „selektiv“ bezieht sich auf die Fähigkeit eines Bauteils, auf der Grundlage einer manuellen und/oder automatischen Steuerung des Bauteils in verschiedenen Zuständen zu arbeiten (z. B. in einem EIN- und einem AUS-Zustand).
Wie hierin verwendet, entspricht eine „x-Richtung“ einer Länge (z. B. einer langen Abmessung) eines LED-Chips, eine „y-Richtung“ entspricht einer Breite eines LED-Chips und eine z-Richtung entspricht einem vertikalen Abstand von einem LED-Chip. Darüber hinaus entspricht der „Pitch“ dem Abstand zwischen zwei LED-Chips in x- und y-Richtung.
Darüber hinaus ist jede Anordnung von Bauteilen, mit der dieselbe Funktionalität erreicht werden soll, effektiv „verbunden“, so dass die Funktionalität erreicht wird. Daher können zwei Komponenten, die hier kombiniert werden, um eine bestimmte Funktionalität zu erreichen, als „miteinander verbunden“ angesehen werden, so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird, unabhängig von Architekturen oder intermedialen Komponenten. Ebenso können zwei auf diese Weise miteinander verbundene Komponenten als „funktionsfähig verbunden“ oder „funktionsfähig gekoppelt“ betrachtet werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen, und zwei Komponenten, die auf diese Weise miteinander verbunden werden können, können auch als „funktionsfähig koppelbar“ betrachtet werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen. Einige Beispiele für funktionsfähig gekoppelte Komponenten sind unter anderem physisch zusammenpassende, physisch interagierende Komponenten, drahtlos interagierende, drahtlos interagierende Komponenten, logisch interagierende und/oder logisch interagierende Komponenten.
Die Singularformen „ein“, „ein“ und „die“ schließen den Plural ein, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor.
Der in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendete Begriff „annähernd“ wird verwendet, um eine quantitative Darstellung zu modifizieren, die zulässigerweise variieren kann, ohne dass dies zu einer Änderung der Grundfunktion führt, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend ist ein Wert, der durch einen oder mehrere Begriffe wie „ungefähr“, „annähernd“, „im Allgemeinen“ und „im Wesentlichen“ modifiziert wird, nicht auf den genau angegebenen Wert beschränkt. Zumindest in einigen Fällen kann die annähernde Formulierung der Genauigkeit eines Messinstruments oder der Genauigkeit der Methoden oder Geräte zur Konstruktion oder Herstellung der Komponenten und/oder Systeme entsprechen. Die annähernde Formulierung kann sich zum Beispiel darauf beziehen, dass der Wert innerhalb einer Spanne von zehn Prozent liegt.
Darüber hinaus wird die Technologie der vorliegenden Anmeldung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Das Wort „beispielhaft“ wird hier verwendet, um „als Beispiel, Instanz oder Illustration“ zu bedeuten. Jede hier als „beispielhaft“ beschriebene Ausführungsform ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen auszulegen. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, sind alle hier beschriebenen Ausführungsformen als beispielhaft zu betrachten.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „und/oder“, wenn er in einer Liste von zwei oder mehr Bestandteilen verwendet wird, dass jeder der aufgelisteten Bestandteile allein oder eine beliebige Kombination von zwei oder mehr der aufgelisteten Bestandteile verwendet werden kann. Wenn zum Beispiel eine Zusammensetzung oder Baugruppe als Komponenten A, B und/oder C enthaltend beschrieben wird, kann die Zusammensetzung oder Baugruppe A allein, B allein, C allein, A und B in Kombination, A und C in Kombination, B und C in Kombination oder A, B und C in Kombination enthalten.
1 zeigt eine Konstruktion, bei der Flüssigkristallanzeigen („LCDs“) mittels Bildsequenzierung flüssige Grafiken bilden können, um mit Hilfe von Flüssigkristall-Lichtmodulatoren erzeugte Bewegungen zu erzeugen.
Bei dieser Konstruktion muss das Licht, das durch eine Reihe von LEDs 1001 erzeugt wird, die das Licht von der Seite in einen sich verjüngenden Lichtleiter 1000 einstrahlen, von einer Lichtquelle nach oben durch einen Lichtmodulatorabschnitt mit Hilfe zahlreicher optischer Vorrichtungen wie Reflektorpunkte oder Streupunkte 1003 ausgestrahlt werden, die in ihrer Dichte und in nichtlinearen Mustern moduliert werden, um durch Lichtumlenkung und -rückführung durch einen Reflektor 1002 ein gleichmäßiges Licht an der Oberseite des Displays zu erzeugen. In einigen Fällen weist das austretende Licht jedoch Streifen und Hot Spots auf, die mit Hilfe von Diffusoren 1004 gestreut werden können, um eine angenehme, gleichmäßige Lichtfläche zu erzeugen, sowie zwei Schichten von Helligkeitsverbesserungsfolien (BEF) 1005 und 1006, die dazu beitragen, das Licht mit Hilfe von Mikroprismen aus dem Lichtleiter zu extrahieren. Die Vorrichtungen oder BEF-Folien 1005 und 1006 sorgen auch für eine Homogenisierung, bevor sie Polarisatoren 1007 und LCD 1008 passieren, das aus einem TFT-Elektroden-Array, Flüssigkristall, Glas und Farbfiltern besteht, bevor es durch eine Schutzfolie oder Glasplatte an die Luft gelangt.
Die Lichtanzeige kann eine hohe Auflösung haben, z. B. HD 1080p, leidet aber unter einem schlechten Kontrast von weniger als 300:1, der bei direkter Sonneneinstrahlung verwaschen wird, was zur Verwendung von Schirmen und Abdeckungen führt, um die angezeigten Grafiken zu sehen. Auch der optische Wirkungsgrad kann mit weniger als 10 % schlecht sein, was die Anwendung für Rücklichter und Displays an der Außenseite eines Fahrzeugs erschwert.
2 zeigt eine LED-Anzeige 2000, die aus roten, grünen und blauen (RGB) Chips 2002 besteht, die in einem Gehäuse 2003 auf einer Leiterplatte 2001 angeordnet sind. In einigen Beispielen können die im Gehäuse 2003 angeordneten RGB-Chips 2002 eine Abmessung von 3 Millimeter (mm) x 3 mm haben und auf der Leiterplatte 2001 in einem bestimmten Abstand angeordnet sein, der 4 mm x 4 mm betragen kann.
Die Leiterplatte 2001 elektrifiziert die LED-Chips mit 3 Farben/Packung, um Mischfarben zu erzeugen. In einigen Fällen kann die LED-Anzeige 200 einen verbesserten optischen Wirkungsgrad haben, da die LED-Anzeige 200 selbst leuchtet, was dazu führt, dass keine zusätzlichen Lichtmodulationsblätter benötigt werden, da die LED-Emitter selbst die modulierte Lichtintensität erzeugen. In einigen Beispielen kann die LED-Anzeige 2000 sehr hell sein mit einer Helligkeit von mehr als oder gleich 1000 nits und einer Lichtausbeute von mehr als oder gleich 70% in verschiedenen Beispielen.
Ein Problem mit den 3030 LED-Anzeigen ist die begrenzte Auflösung von 10x25 Pixeln oder 250 Pixeln, was zu groben Grafiken und Schwierigkeiten beim Erkennen von Piktogrammen, Buchstaben oder Ziffern führt, die für die Nachrichtenübermittlung erforderlich sind. Ein weiteres Problem mit dieser LED-Anzeige ist, dass sie starr und nicht flexibel ist und daher nicht an eine Freiformfläche angepasst werden kann, wie z. B. das in den 5A-5G gezeigte Rücklicht.
In den 3A und 3B ist eine flexible LED-Anzeige 3000 in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Wie im Folgenden näher beschrieben wird, kann die flexible LED-Anzeige 3000 in einer oder mehreren Achsen gekrümmt werden und Grafiken in Form von Piktogrammen, Schriftzügen und/oder Ziffern erzeugen.
Wie dargestellt, kann die LED-Anzeige 3000 eine Schutzschicht 3001 (z.B. Silikon) enthalten, um die LED-Chips 3003 z.B. vor Verschmutzung, Schwefelwasserstoff und Feuchtigkeit zu schützen und die Lichtausbeute des LED-Chips 3003 zu verbessern.
In verschiedenen Beispielen kann die LED-Anzeige 3000 außerdem eine Leiterplatte mit einer Schaltung enthalten, die so ausgebildet ist, dass sie die LED-Chips 3003 mit Strom versorgt oder mit Energie versorgt. Die Leiterplatte 3010 kann ein Substrat 3009 umfassen, das aus einem glasverstärkten Epoxid-Laminatmaterial (z.B. FR4), einem isolierten Metallsubstrat (IMS), bei dem der Metallleiter nicht aus reinem Aluminium besteht, sondern aus einer Aluminium-Silizium-Legierung, wie z.B. der Aluminium-Silizium-Legierung 4032, die bis zu 22% Silizium und einen um 20% niedrigeren CTE ppm/Grad Celsius enthält, einer gewebten Glasgewebeoberfläche und einem Vlieskern-Verbundstoff, der aus einem Epoxid-Kunstharz (z.B, CEM-1, CEM-2, CEM-3, CEM-4 und/oder CEM-5), einem zerkleinerten Glasmaterial oder einem anderen praktikablen Material, das ein wärmeleitendes Dielektrikum ist und eine hohe Biegefestigkeit, die größer als 200 MPa sein kann, und einen Biegemodul, der größer als 25 GPa sein kann, aufweist. In einigen Beispielen kann die Leiterplatte aus einem dünnen keramikgefüllten und/oder glasgefüllten Verbundwerkstoff bestehen. Die Leiterplatte kann beispielsweise eingebettete keramische Partikel, Fasern oder Bänder wie Bornitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Yttriumoxid oder Zirkonoxid enthalten, die die Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte verbessern können. Die verbesserte Wärmeleitfähigkeit kann es den LED-Chips 3003 ermöglichen, bei niedrigeren Temperaturen zu arbeiten und dadurch die Leistung und Effizienz der flexiblen LED-Anzeige 3000 zu verbessern.
In verschiedenen Beispielen können die LED-Chips 3003 direkt oder indirekt mit einer oder mehreren Leiterbahnen 3007 verlötet werden, die aus Kupfer, Aluminium, Zinn, Silber oder einem anderen Material bestehen können. In verschiedenen Beispielen können die Leiterbahnen 3007 außerdem mit chemisch Nickel 3005 und Tauchgold 3006 (ENIG) beschichtet werden, um die Haftung des Lots 3004 an den Leiterbahnen 3007 zu verbessern und ein Anlaufen in rauen Umgebungen zu verhindern.
In einigen Beispielen kann die Leiterplatte flexibel sein (z. B. in der Lage, sich einem nichtlinearen Profil ohne Leistungseinbußen anzupassen). In solchen Fällen kann die Anzeige ein Polyimid-Dielektrikum 3008 enthalten, das die Schaltung von dem flexiblen Aluminium-Leiterplattensubstrat 3009 elektrisch isolieren kann. In verschiedenen Beispielen kann das flexible Aluminium-Silizium-PCB-Substrat 3009 eine Dicke von 0,2 mm bis 0,6 mm haben. Außerdem kann das flexible Aluminium-Silizium-Leiterplattensubstrat 3009 nicht nur flexibel sein, sondern auch die von den LED-Chips 3003 erzeugte Wärme ableiten. Die Silikonmaterialien behalten ihre Transparenz auch bei hohen Temperaturen im sichtbaren Wellenlängenbereich. Darüber hinaus können die Schaltkreisverbindungen so gestaltet werden, dass sie zusammen mit dem PCB-Substrat 3009, auf dem das Polyimid 3008 aufgeklebt ist, Wärme ableiten. Das Polyimid-Material kann außerdem eine Biegung des Dielektrikums ohne Rissbildung ermöglichen, so dass die dielektrische Festigkeit erhalten bleibt.
In verschiedenen Beispielen kann die LED-Anzeige 3000 einen Krümmungsradius bis hinunter zu einem Radius von 2 mm aufweisen. Darüber hinaus können bei einigen V-Ritzungen 3011 die Platten der Leiterplatte in zwei Achsen (z. B. X und Y) verformt werden, um Freiformkonturen zu erzeugen.
In einigen Fällen elektrifizieren die einzelnen Leiterbahnen die LED-Chips 3003 einzeln in einem engen Abstand (z. B. bis zu etwa 0,2 mm), um eine Anzeige mit höherer Auflösung zu ermöglichen, die in der Lage ist, Grafiken, wie Piktogramme, Text, Zahlen und/oder andere Informationen mit verbesserter Sichtbarkeit darzustellen. Darüber hinaus können die LED-Chips 3003 jeweils als LED-Chip on Board (COB) ausgebildet sein. In einigen Beispielen kann der LED-COB so gestaltet sein, dass er 100-350 µm (z. B. Minichips) und 2-100 µm (z. B. Mikrochips) einnimmt. Darüber hinaus kann bei Konfigurationen von Mikro-LED-Chips mit einer Größe von weniger als 50 µm ein Saphir- oder Si-Substrat entfernt werden, z. B. durch UV-Excimer oder durch Schleifätzung, oder es kann Polieren verwendet werden. In einigen Fällen kann durch die Verwendung eines LED-Chips auf der Platine im Vergleich zu einem Standardgehäuse 3030 oder 3,0 x 3,0 mm die Platzeinsparung für jeden LED-Chip auf der Platine 86 über 99 % betragen. In einigen Beispielen kann der LED-Chip 3003 ein LED-Flip-Chip sein, bei dem sowohl eine erste Elektrode als auch eine zweite Elektrode auf einer gemeinsamen Seite des LED-Chips 3003 auf einer von der Lichtauskopplungsfläche abgewandten Oberfläche angeordnet sind. Als solche können die LED-Chips 3003 mit den Leiterbahnen verbunden sein.
Zusätzlich oder alternativ kann der LED-Chip 3003 in verschiedenen Beispielen eine Reihe von LEDs enthalten, die so ausgebildet sind, dass sie verschiedene Lichtfarben für einen RGBW (rot, grün, blau und weiß)-LED-Chip, einen RGB-LED-Chip, einen weißen LED-Chip und/oder eine andere Auswahl von LEDs emittieren. Darüber hinaus kann in einigen Fällen jeder LED-Chip 3003 einen internen LED-Treiber zur Steuerung der Lichtausgabe des jeweiligen LED-Chips enthalten. Alternativ dazu kann in einigen Fällen ein Controller 3012 als Treiber für einen oder mehrere der LED-Chips 3003 ausgebildet werden, wobei der Controller 3012 von dem LED-Chip 3003 entfernt ist. Die direkte Emissionsfähigkeit der Anzeige kann eine hohe Effizienz von mehr als oder gleich 90 % ermöglichen. Darüber hinaus kann die Anzeige eine 16-Bit-Graustufen-Dimmung für weiche Übergänge und flüssige Grafiken erreichen. Außerdem kann die Anzeige einen hohen Kontrast aufweisen, der größer oder gleich 1.000: 1 sein kann. In verschiedenen Fällen kann die Helligkeit des Displays eine Helligkeit von mehr als oder gleich 8.000 nits cd/m² in Rot 625nm oder 30.000 nits cd/m² in Weiß D55 erreichen, wodurch das Display in Außenbeleuchtungs-, Signalisierungs- und Nachrichtenumgebungen eingesetzt werden kann.
Mit weiterem Verweis auf 3A und 3B kann der Controller 3012 als jedes geeignete prozessorbasierte Gerät ausgebildet werden, das in der Technik bekannt ist, wie z. B. ein Computergerät oder jede geeignete Kombination von Computergeräten. So kann der Controller 3012 in mehreren Ausführungsformen einen oder mehrere Prozessoren und zugehörige Speichergeräte enthalten, die so ausgebildet sind, dass sie eine Vielzahl von computerimplementierten Funktionen ausführen. Es wird deutlich, dass der Controller 3012 in mehreren Ausführungsformen einem bestehenden Steuergerät eines Fahrzeugs 500 (5A) entsprechen kann oder der Controller 3012 kann einer separaten Verarbeitungsvorrichtung entsprechen. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der Controller 3012 innerhalb der LED-Anzeige 3000 implementiert werden, um zu ermöglichen, dass die offengelegte LED-Anzeige 3000 implementiert werden kann, ohne dass zusätzliche Software auf bestehende Steuergeräte des Fahrzeugs 500 (5A) hochgeladen werden muss. In Beispielen, in denen der Controller 3012 funktionsfähig mit dem Leiterplattensubstrat 3009 gekoppelt ist, kann der Controller 3012 so montiert werden, dass die Leiterplatte in der Lage ist, sich einem nichtlinearen Profil anzupassen, ohne die Leistung des Controllers 3012 zu beeinträchtigen.
Bezugnehmend auf die 4A und 4B kann die LED-Anzeige 4000 eine Silikonschicht 4001 zum Schutz der Komponenten der LED-Anzeige 4000, eine Lötmaske 4002 zum Isolieren und Schützen der Schaltung, LED-Chips 4003, die direkt oder indirekt an der Leiterplatte 4011 durch Lötmittel 4004 haften, das an der Tauchvergoldung 4005 haftet, die auf chemisch Nickel auf der oberen Oberfläche der Leiterbahnen 4007 (z. B. Cu-Verbindungen) aufgebracht wird, umfassen. In einigen Fällen können die Leiterbahnen 4007 eine Dicke von 1/3 oz Cu bis 1 oz Cu aufweisen, je nach dem Abstand zwischen den Pads zur Elektrifizierung der LED-Chips 4003 und der gewünschten Wärmeableitung.
In den in 4A und 4B dargestellten Beispielen kann ein Leiterplattensubstrat 4008 aus einem elastischen Material bestehen, das Flexibilität und dielektrische Isolierung ermöglicht, z. B. aus einem keramisch gefüllten fr4- oder CEM3-Material, in dem die Füllstoffe als keramische Fasern oder Bänder angeordnet sind. In verschiedenen Beispielen kann das elastische Material z. B. durch Einbetten von Keramikpartikeln wie Bornitrid, Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Yttriumoxid oder Zirkonoxid in ein dielektrisches Medium des CEM3-Materials hergestellt werden. In solchen Fällen kann die Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,3 Grad Celsius/Watt bei Standardmaterialien auf bis zu etwa 1,5 Grad C/Watt verbessert werden. Dadurch können die LED-Chips 4003 bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden, wodurch sich Leistung und Effizienz verbessern. In verschiedenen Beispielen kann die Dicke des Dielektrikums 4008 so dünn wie 40 µm bis zu 1,6 mm und in einigen Fällen zwischen 0,1 und 0,2 mm sein, um eine Flexibilität zu erreichen, die eine Biegung der LED-Anzeige ermöglicht, da die Biegung zumindest teilweise von der Dicke abhängig ist. Zum Beispiel kann sich ein mit Keramikfasern gefüllter Verbundstoff mit einer Dicke von 0,2 mm bis zu einem Krümmungsradius von 30 mm biegen, und ein mit Keramikfasern gefüllter Verbundstoff mit einer Dicke von 0,4 mm kann sich bis zu einem Krümmungsradius von 165 mm biegen, bevor er bricht. In einigen Fällen reicht ein Krümmungsradius zwischen 20 und 40 mm für viele Freiformflächen aus, an denen die LED-Anzeige 4000 angebracht werden kann.
Die Flexibilität der Werkstoffe und ein niedriger WAK oder Wärmeausdehnungskoeffizient können für die Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit der Lötstellen der Leiterplatte 4011 bei extremen Temperaturzyklen nützlich sein. Im Vergleich zu 500 Zyklen eines reinen Aluminiums 1090 mit einem WAK von 23,6 ppm/Grad Celsius kann eine Aluminium-Silizium-Legierung mit einem WAK von 19 ppm/Grad Celsius beispielsweise eine höhere Anzahl von Thermoschockzyklen von - 40 Grad Celsius bis +125 Grad Celsius über 2.000 Zyklen überstehen, ohne dass es zu Ausfällen oder Rissen in den Lötstellen kommt, was die Helligkeit der LED-Anzeigepixel beeinträchtigen kann.
In einigen Beispielen kann die Leiterplatte 4011 eine oder mehrere leitende Schichten 4009 aus einem Wärmeableitungsmaterial 4009, wie z. B. Cu, enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann die Leiterplatte 4011 eine oder mehrere Substratschichten 4008 enthalten. In verschiedenen Beispielen können ein oder mehrere thermische Durchgänge, die aus Cu bestehen können, durch die leitenden Schichten 4009 und/oder die Substratschichten 4008 definiert werden, um Wärme von den Leiterbahnen 4007 durch diese hindurch abzuleiten. Wie in 4B dargestellt, kann das Substrat beispielsweise acht leitende Schichten 4009 (oder eine beliebige andere Anzahl von leitenden Schichten 4009) enthalten, die durch sieben entsprechende Substratschichten 4008 getrennt sind. In einigen Fällen kann jede der Substratschichten 4008 eine gemeinsame Dicke aufweisen. Alternativ kann mindestens eine dielektrische Schicht eine Dicke aufweisen, die sich von mindestens einer anderen dielektrischen Schicht unterscheidet.
Wie in 4B gezeigt, können die thermischen Durchgänge durch ein oder mehrere Löcher gebildet werden, die durch die verschiedenen leitenden Schichten 4009 und/oder Substratschichten 4008 definiert sind, um Wärme von der LED-Anzeige 4000 abzuleiten. Wie dargestellt, können die thermischen Durchgänge eine Verbindung enthalten, die aus jedem praktikablen Material, wie z. B. Kupfer (Cu), gebildet werden kann. Darüber hinaus kann ein Füllmaterial angrenzend an die Verbindung, die leitenden Schichten 4009 und/oder die Substratschichten 4008 angeordnet sein. Bei dem Füllmaterial kann es sich zum Beispiel um ein Epoxidmaterial und/oder ein anderes praktikables Material handeln. Wie hier vorgesehen, ermöglichen die thermischen Durchkontaktierungen eine zusätzliche Wärmeübertragung, indem sie den Wärmewiderstand verringern. Die Anzahl und Position der thermischen Durchkontaktierungen haben einen Einfluss auf den Wärmewiderstand.
In einigen Fällen kann eine Lötmaske 4010 das Wärmeableitungsmaterial 4009 (z. B. Cu) auf der Rückseite der Schaltung schützen.
Die 5A-5G zeigen verschiedene Ausführungsformen der Anbringung einer flexiblen LED-Anzeige 5010 an der Rückleuchte eines Fahrzeugs 5000 in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Wie gezeigt, kann die LED-Anzeige 5010 in zwei Achsen gebogen werden, abhängig von der Ausrichtung der eingebetteten Keramikfasern, dem Muster der V-Noten und der Dicke der Leiterplatte, um sowohl nach hinten gerichtetes Licht 5002 als auch seitlich abstrahlendes Licht 5006 zu ermöglichen. Dies ist mit herkömmlichen starren LED-Anzeigen 5010 nicht möglich, da sie sich nicht an diese Formen anpassen können und gleichzeitig die Elektrifizierung der LED-Chips 5001 bei Temperatur, Vibration und anderen Umweltbelastungen, die im Allgemeinen in Transportumgebungen auftreten, zuverlässig aufrechterhalten.
Wie gezeigt, können die LED-Chips 5001 auf der flexiblen Leiterplatte in Mustern haften, die Grafiken, Sicherheitssignale und Piktogramme für die Nachrichtenübermittlung erzeugen können. In verschiedenen Beispielen kann der Abstand der LED-Musterung so klein wie 0,2 mm oder weniger und so groß wie 4 mm (oder größer) sein, je nach gewünschter Auflösung und Größe des LED-Chips 5001. In verschiedenen Fällen können die LED-Chips 5001 zwischen 2 µm und 500 µm in Mini-Chip-Form mit Flip-Chip-Elektroden sein, die direkt oder indirekt an der LED-Leiterplatte haften können.
Wie in 5D gezeigt, kann die Konfiguration 5003 der LED-Anzeige 5010 zum Beispiel Lichtwellen erzeugen, die sich von der Ecke der LED-Anzeige 5010 zur unteren linken Ecke ausbreiten. Diese Übergänge können so programmiert werden, dass jede LED für die elektrische Erregung adressierbar ist oder in Zonen gruppiert wird. Wie bei einem größeren Abstand von 4,0 mm gezeigt, sind die Linien oder Spitzen der Wellen sichtbar und deutlich, bei einem Abstand von 0,2 mm wird die Anzeige jedoch vollständig zusammenhängend, wenn man die Auflösung des menschlichen Auges betrachtet, die etwa 60 Zyklen/Grad eines Sichtfelds (FOV) beträgt.
Wie in 5E gezeigt, kann die Konfiguration 5004 der LED-Anzeige 5010 zum Beispiel verschiedene LED-Chips oder Pixel 5001 vertikal elektrifizieren, was einen schwungvollen Übergang oder eine Blinkeranimation ermöglicht, die eine Richtungsänderung des Fahrzeugs darstellt. In verschiedenen Beispielen kann die Intensität des Lichts größer oder gleich 80 cd sein, und die Farben für die Signalisierung können Bernstein, Gelb bis Orangerot und Tiefrot bei 650 nm sein.
Wie in 5F gezeigt, kann die Konfiguration 5005 der LED-Anzeige 5010 z.B. die elektrifizierten LED-Chips 5001 dimmen, um eine definierte Intensität des Positionsschlusslichts zu erzeugen, die zwischen 2 - 20 cd für ein schwaches Leuchten zu Sicherheitszwecken liegen kann.
Wie in 5G gezeigt, kann die Konfiguration 5004 der LED-Anzeige 5010 beispielsweise ein Freiformmuster anzeigen, das aus vielen Richtungen rund um das Fahrzeug, einschließlich der Seitenansicht, gesehen werden kann, was mit einer starren Leiterplatte nicht möglich ist. Die hier beschriebene Leiterplatte kann unidirektional entlang der langen oder kurzen Achse oder in einer leichten Verdrehung, wie in dieser Ausführungsform gezeigt, gebogen werden.
6A-6E stellt eine flexible LED-Anzeige 6000 dar, die gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung in einer Achse gebogen ist. Im Allgemeinen kann die LED-Anzeige 6000 eine Leiterplatte 6003 umfassen, die LED-Chips 6001 enthält, die auf der Leiterplatte 6003 angebracht sind, um verschiedene Lichtmuster zu erzeugen. Ein LED-Chip 6001 kann zum Beispiel eine Kollimation in einem Lambertschen Muster mit etwa 0,2 - 0,3 cd/lm erzeugen. In einigen Fällen können speziell auf die kleine Emissionsfläche des LED-Chips zugeschnittene Mini-Optiken 6002 verwendet werden, um die Kollimation des LED-Chips 6001 zu verstärken, wodurch die Kollimation auf 2 - 10 cd/lm erhöht werden kann, wodurch mehr nützliches Licht in eine bestimmte Richtung gelenkt werden kann.
Wie in 6C gezeigt, kann die LED-Anzeige 6000 in einigen Beispielen eine Krümmung in einer Richtung aufweisen, die mehr als, gleich oder größer als 71 mm auf einem Radius sein kann. In einigen Fällen kann die Krümmung es ermöglichen, gerichtetes Licht in eine bestimmte Richtung zu lenken. Die gezeigte Optik 6002 kann einen 25-Grad-Strahl erzeugen, was eine Verbesserung gegenüber dem natürlichen 125-Grad-Strahl des nackten LED-Chips 6001 darstellen kann. In einigen Beispielen kann die Optik 6002 ein niedriges Profil haben (z. B. weniger als oder gleich 4 mm). Darüber hinaus kann die Optik 6002 Lichtmuster mit einer engen Dichte bilden, was die Kombination von Lichtgleichmäßigkeit und Kollimation ermöglichen kann. Außerdem können Hot Spots so reduziert werden, dass sie für den Fahrer nicht wahrnehmbar sind.
In den 7A-7C ist eine flexible Anzeige 7000 in Übereinstimmung mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Wie dargestellt, umfasst die LED-Anzeige 7000 ein Array 7020 aus 12 x 12 LED-Chips 7003, die über eine programmierbare Steuerung 7012 einzeln mit Strom versorgt werden können, um Freiform-Grafiken, Informationsanzeigen (z. B. Schriftzüge und Zahlen) und Beleuchtungsfunktionen zu erzeugen. Wie in 7B gezeigt, kann die LED-Anzeige 7000 beispielsweise verschiedene Beleuchtungsmuster erzeugen, wie z. B. den dargestellten Buchstaben „M“.
In einigen Fällen können die LED-Chips 7003 auf eine integrierte CMOS-Backplane übertragen werden, um sowohl die Steuerung als auch die elektronische Treiberfunktion zu übernehmen. In solchen Fällen kann ein System, das ursprünglich eine Platzierung von Lichtpixeln mit 100 Hz ermöglichte, nun ein Vielfaches davon erreichen (z. B. das 10- bis 2.500-fache), da kleinere Mikropixelelemente, die auf die Si-Backplane gebondet sind, von Hochgeschwindigkeitsmaschinen platziert werden können. So entsprechen beispielsweise 100 Hz bei 100 Pixeln/Kachel einer effektiven Pixelplatzierungsrate von 10 kHz bei einer LED-Chipgröße von 100 µm. Bei einer LED-Chipgröße von 50 µm kann mit 100 Hz und 400 Pixeln/Kachel eine effektive Bestückungsrate von 40 kHz erreicht werden. In verschiedenen Beispielen sind bei einer LED-Chipgröße von 8 µm 125 Pixel/1 mm Kante möglich, womit 15.625 Pixel/1 mm² erreicht werden können. Wenn die Mikrokacheln mit 100 Hz platziert werden, ergibt sich eine effektive Pixelplatzierungsrate von 1,5 MHz.
In 7C ist ein Querschnitt der LED-Anzeige 7000 entlang der Linie VIIC-VIIC von 7B zu sehen. Wie zuvor beschrieben, kann die LED-Anzeige 7000 eine Schutzschicht 7001, eine Lötmaske 7002, einen oder mehrere LED-Chips 7003 und eine oder mehrere Leiterbahnen 7007 enthalten, die mit chemischem Nickel und Tauchgold 7006 (ENIG) beschichtet sein können, um die Haftung des Lots 3004 an den Leiterbahnen 7007 zu verbessern und das Anlaufen in rauen Umgebungen zu verhindern. Darüber hinaus kann die LED-Anzeige 7000 ein Polyimid-Dielektrikum 7008 enthalten, das die Schaltung von dem flexiblen Leiterplattensubstrat 7009 elektrisch isolieren kann.
Wie dargestellt, sind Lichtstrahlengänge 7013, die von einem ersten LED-Chip 7003 und einem zweiten LED-Chip 7003 ausgehen, von dem ersten LED-Chip 7003 und dem zweiten LED-Chip 7003 in einem beleuchteten Zustand dargestellt, während ein dritter LED-Chip 7003 in einem unbeleuchteten Zustand ist. Wie dargestellt, umfassen die Lichtstrahlenpfade 7013 einen zentralen Segment-Strahlenfächer 7014, der durch eine Optik 7015 innerhalb einer beliebigen Umlenkung von der Optik 7015 verläuft. Die Lichtstrahlenpfade 7013 umfassen auch einen seitlichen Segment-Strahlenfächer 7016, der auf eine Umlenkfläche 7017 trifft, die den Strahlenpfad 7013 von mindestens einem Teil der Lichtstrahlen innerhalb des seitlichen Segment-Strahlenfächers 7016 verändert. In einigen Fällen kann die Umlenkfläche 7017 eine total innenreflektierende (TIR) Fläche sein. Wie dargestellt, kann die Schutzschicht 7001 zumindest teilweise außerhalb der Optik 7015 in Z-Richtung angeordnet sein.
In verschiedenen Beispielen kann jede der Optiken 7015 unabhängig und/oder in Kombination gebildet werden. Darüber hinaus können die Optiken 7015 flexibel oder elastisch verformbar sein und aus einer polymerisierbaren Verbindung, einem Mold-in-Clear-Material (MIC), einem Mold-in-White-Material (MIW) und/oder einem beliebigen anderen Material gebildet werden. Solche flexiblen Materialien können Urethane, Silikon, thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder andere flexible Materialien optischer Qualität oder Kombinationen von Glaslinsenmaterialien mit hoher Härte (ShoreD 60) mit weichem Silikongewebe (ShoreA 40) umfassen.
In verschiedenen Beispielen kann jeder LED-Chip 7003 so ausgebildet sein, dass er Licht um eine Brennachse 7021 emittiert. Zusätzlich oder alternativ kann die Optik 7015 optisch mit dem LED-Chip 7003 gekoppelt sein und eine optische Achse 7022 definieren. In einigen Fällen behalten die optische Achse 7022 und die Brennachse 7021 eine allgemein ausgerichtete Position bei, wenn die Leiterplatte in einer nicht planaren Ausrichtung positioniert ist.
Wie die Kombination von LED-Chips mit einer Optik auf einer flexiblen Kurve zeigt, kann die Lampe Licht in den für die FMVSS 108-Qualifikation erforderlichen Intensitätszonen erzeugen. FMVSS 108 bezieht sich auf den Federal Motor Vehicle Safety Standard 108, der sich auf alle Beleuchtungs- und Signaleinrichtungen in Kraftfahrzeugen bezieht. Die Mini-Chip-Optik reduziert außerdem das Streulicht und das Übersprechen und ermöglicht bildliche Darstellungen, Grafiken und Text, wie sie für eine LED-Anzeige erforderlich sind, um mehrere Funktionen zu erzeugen.
In 8 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Wellenlängenumwandlungsvorrichtung gemäß den Aspekten des vorliegenden Gegenstands beschrieben. Im Allgemeinen wird das Verfahren 8000 hier unter Bezugnahme auf die hier beschriebene LED-Anzeige beschrieben. Es wird jedoch deutlich, dass das offengelegte Verfahren 8000 mit Beleuchtungssystemen mit anderen geeigneten Konfigurationen implementiert werden kann. Darüber hinaus sind die hier beschriebenen Verfahren nicht auf eine bestimmte Reihenfolge oder Anordnung beschränkt, auch wenn in 8 die Schritte in einer bestimmten Reihenfolge zur Veranschaulichung und Diskussion dargestellt sind. Ein Fachmann, der die hierin enthaltenen Offenbarungen verwendet, wird verstehen, dass verschiedene Schritte der hierin offengelegten Methoden weggelassen, neu angeordnet, kombiniert und/oder auf verschiedene Weise angepasst werden können, ohne dass dies vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abweicht.
Wie in 13 gezeigt, kann das Verfahren 8000 bei (8002) die Herstellung eines flexiblen Leiterplattensubstrats umfassen. Wie hierin vorgesehen, kann das Substrat aus einem glasverstärkten Epoxid-Laminatmaterial (z. B. FR4), einem isolierten Metallsubstrat (IMS), einer Glasgewebeoberfläche und einem nicht gewebten Glaskern in Kombination mit Epoxid-Kunstharz (z. B. CEM-1, CEM-2, CEM-3, CEM-4 und/oder CEM-5), einem Glasmaterial oder jedem anderen praktikablen Material hergestellt werden. In einigen Fällen kann die Herstellung eines flexiblen Leiterplattensubstrats auch das Einritzen einer oder mehrerer Oberflächen des Substrats umfassen, um die Flexibilität des Substrats weiter zu verbessern.
In einigen Fällen kann die Herstellung des flexiblen Leiterplattensubstrats außerdem die Bildung eines Leiterplattenstapels aus mindestens zwei Substratschichten mit einem dazwischen liegenden leitfähigen Material umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Herstellung des flexiblen Leiterplattensubstrats auch die Bildung eines oder mehrerer thermischer Durchgänge durch den Leiterplattenstapel umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Herstellung des flexiblen Leiterplattensubstrats auch die Positionierung einer Zwischenverbindung in mindestens einem der thermischen Durchgangslöcher umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Herstellung des flexiblen Leiterplattensubstrats auch die Positionierung eines Füllmaterials in dem mindestens einen der thermischen Durchgangslöcher einschließen.
Bei (8004) kann das Verfahren 8000 die Bildung einer dielektrischen Schicht auf dem Leiterplattensubstrat umfassen. Darüber hinaus kann das Verfahren 8000 bei (8006) das Anbringen einer oder mehrerer Leiterbahnen auf der dielektrischen Schicht umfassen.
Bei (8008) kann das Verfahren 8000 die elektrische Kopplung eines LED-Flip-Chips mit der einen oder mehreren Leiterbahnen umfassen. In einigen Beispielen kann der LED-Chip ein LED-Flip-Chip sein, bei dem sowohl eine erste Elektrode als auch eine zweite Elektrode auf einer gemeinsamen Seite des LED-Chips auf einer von der Lichtextraktionsfläche abgewandten Oberfläche angeordnet sind. Als solche können die LED-Chips mit den Leiterbahnen verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ kann der LED-Chip in verschiedenen Beispielen eine Anordnung von LEDs enthalten, die so ausgebildet sind, dass sie verschiedene Lichtfarben für einen RGBW (rot, grün, blau und weiß)-LED-Chip, einen RGB-LED-Chip, einen weißen LED-Chip und/oder eine beliebige andere Auswahl von LEDs emittieren.
Bei (8010) kann das Verfahren 8000 die optische Kopplung einer Optik mit dem LED-Flip-Chip umfassen. In verschiedenen Beispielen kann jede der Optiken unabhängig und/oder in Kombination gebildet werden. Darüber hinaus können die Optiken flexibel oder elastisch verformbar sein und aus einer polymerisierbaren Verbindung, einem Mold-in-Clear-Material (MIC), einem Mold-in-White-Material (MIW) und/oder einem beliebigen anderen Material gebildet werden. Solche flexiblen Materialien können Urethane, Silikon, thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder andere flexible Materialien optischer Qualität umfassen. In einigen Fällen kann jeder LED-Chip so ausgebildet sein, dass er Licht um eine Brennachse emittiert. Zusätzlich oder alternativ kann die Optik optisch mit dem LED-Chip gekoppelt sein und eine optische Achse definieren. In einigen Fällen behalten die optische Achse und die Brennachse eine allgemein ausgerichtete Position bei, wenn die Leiterplatte in einer nicht planaren Ausrichtung positioniert ist.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in zahlreichen Anwendungen und Branchen eingesetzt werden. Zum Beispiel, wie oben erwähnt, könnte die vorliegende Offenbarung in Automobil-Beleuchtungssystemen verwendet werden. Das Beleuchtungssystem kann auch in anderen Transportindustrien, wie unbemannten Fahrzeugen, Drohnen, Hoverboards, Mopeds, Fahrrädern, Motorrädern oder anderen mobilen Geräten eingesetzt werden. In ähnlicher Weise kann die vorliegende Offenbarung alternativ in jede andere beleuchtbare Vorrichtung implementiert werden, wie z. B. Branding-Benachrichtigungen, Sicherheitsbenachrichtigungen, Protokolle und/oder Nachrichten. Zum Beispiel können Schaufenster, Häuser, Werbetafeln oder andere Marketingflächen das hier beschriebene Beleuchtungssystem nutzen.
Der hier verwendete Begriff „Softwarecode“ oder „Code“ bezieht sich auf Anweisungen oder eine Reihe von Anweisungen, die den Betrieb eines Computers oder Steuergeräts beeinflussen. Sie können in einer vom Computer ausführbaren Form vorliegen, z. B. als Fahrzeugcode, d. h. als Satz von Befehlen und Daten, die direkt von der Zentraleinheit eines Computers oder von einem Steuergerät ausgeführt werden, oder in einer für den Menschen verständlichen Form, z. B. als Quellcode, der zur Ausführung durch die Zentraleinheit eines Computers oder durch ein Steuergerät kompiliert werden kann, oder in einer Zwischenform, z. B. als Objektcode, der von einem Compiler erzeugt wird. Der hier verwendete Begriff „Softwarecode“ oder „Code“ umfasst auch alle für den Menschen verständlichen Computeranweisungen oder eine Reihe von Anweisungen, z. B. ein Skript, das mit Hilfe eines Interpreters, der von der Zentraleinheit eines Computers oder von einem Steuergerät ausgeführt wird, spontan ausgeführt werden kann.
In dieser schriftlichen Beschreibung wird die Technologie, einschließlich der besten Ausführungsform, anhand von Beispielen offengelegt, um dem Fachmann die Möglichkeit zu geben, die Technologie zu praktizieren, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und der Durchführung von integrierten Verfahren. Der patentierbare Umfang der Technologie wird durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die dem Fachmann einfallen. Solche anderen Beispiele sollen in den Anwendungsbereich der Ansprüche fallen, wenn sie Strukturelemente enthalten, die sich nicht vom wörtlichen Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden zum wörtlichen Wortlaut der Ansprüche enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 63/235134 [0001]

Claims

LED-Anzeige, die aufweist: einen LED-Chip, der so ausgebildet ist, dass er Licht um eine Brennachse emittiert, eine Leiterplatte, die so ausgebildet ist, dass sie den LED-Chip selektiv elektrifiziert, wobei die Leiterplatte elastisch verformbar ist, und eine Optik, die optisch mit dem LED-Chip gekoppelt ist und eine optische Achse definiert, wobei die Optik elastisch verformbar ist, wobei die optische Achse und die Fokalachse eine allgemein ausgerichtete Position beibehalten, wenn die Leiterplatte in einer nicht-planaren Ausrichtung positioniert ist.
LED-Anzeige nach Anspruch 1, wobei der LED-Chip so ausgebildet ist, dass er nach hinten gerichtetes Licht und seitlich abstrahlendes Licht von der Außenseite eines Fahrzeugs emittiert.
LED-Anzeige nach Anspruch 1, wobei der LED-Chip ein Flip-Chip ist, bei dem sowohl eine erste als auch eine zweite Elektrode auf einer gemeinsamen Seite des LED-Chips angeordnet sind.
LED-Anzeige nach Anspruch 1, wobei der LED-Chip eine RGBW-LED ist.
LED-Anzeige nach Anspruch 1, wobei die Optik eine Kollimationsoptik ist.
LED-Anzeige nach Anspruch 1, die außerdem Folgendes umfasst: eine Schutzschicht, die zumindest teilweise in Z-Richtung außerhalb der Optik liegt.
LED-Anzeige nach Anspruch 3, wobei die Leiterplatte weiterhin umfasst: ein Substrat, das ein keramisches Material enthält, und eine oder mehrere Leiterbahnen, die auf dem Substrat angeordnet und elektrisch mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verbunden sind.
LED-Anzeige nach Anspruch 7, wobei das Substrat eine erste Substratschicht und eine zweite Substratschicht umfasst, und wobei eine leitende Schicht zwischen der ersten Substratschicht und der zweiten Substratschicht angeordnet ist.
LED-Anzeige nach Anspruch 8, bei der mindestens ein thermischer Durchgang durch die erste Substratschicht und die leitende Schicht definiert ist.
LED-Anzeige nach Anspruch 9, wobei die Leiterplatte mindestens ein eingebettetes Keramikteilchen, eine eingebettete Keramikfaser oder ein eingebettetes Keramikband enthält.
LED-Anzeige nach Anspruch 9, wobei die Leiterplatte aus einer Aluminium-Silizium-Legierung besteht.
Verfahren zur Herstellung einer LED-Anzeige, wobei das Verfahren umfasst: Herstellung eines flexiblen Leiterplattensubstrats, Bildung einer dielektrischen Schicht auf dem Leiterplattensubstrat, Anbringen einer oder mehrerer Leiterbahnen auf der dielektrischen Schicht, elektrisches Koppeln eines LED-Flipchips mit der einen oder den mehreren Leiterbahnen und optische Kopplung einer Optik mit dem LED-Flip-Chip.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Herstellung des Substrats für die flexible Leiterplatte ferner die Bildung eines Stapels aus mindestens zwei Substratschichten mit einem dazwischen angeordneten leitfähigen Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Herstellung des flexiblen Leiterplattensubstrats ferner die Bildung eines oder mehrerer thermischer Durchgänge durch den Stapel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Herstellung des flexiblen Leiterplattensubstrats ferner das Positionieren einer Zwischenverbindung in mindestens einem der ein oder mehreren thermischen Durchgänge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Herstellung des flexiblen Leiterplattensubstrats ferner das Positionieren eines Füllmaterials in mindestens einem der einen oder mehreren thermischen Durchgänge umfasst.
Fahrzeug-LED-Anzeige mit: einen ersten LED-Flip-Chip, der so ausgebildet ist, dass er Licht um eine Brennachse emittiert, einen zweiten LED-Flip-Chip, der neben dem ersten LED-Flip-Chip angeordnet und so ausgebildet ist, dass er Licht um eine Brennachse emittiert, eine Schaltungsplatine, die so ausgebildet ist, dass sie den ersten LED-Chip und den zweiten LED-Chip selektiv elektrifiziert, wobei die Schaltungsplatine elastisch verformbar ist und eine oder mehrere Kerblinien innerhalb einer gegenüberliegenden Oberfläche des ersten LED-Chips und des zweiten LED-Chips definiert, eine erste Optik, die optisch mit dem ersten LED-Chip gekoppelt ist und eine erste optische Achse definiert, wobei die erste Optik elastisch verformbar ist und wobei die erste optische Achse und die erste Brennachse eine allgemein ausgerichtete Position beibehalten, wenn die Leiterplatte in einer nicht-planaren Ausrichtung positioniert ist, und eine zweite Optik, die optisch mit dem zweiten LED-Chip gekoppelt ist und eine zweite optische Achse definiert, wobei die zweite Optik elastisch verformbar ist und wobei die zweite optische Achse und die zweite Brennachse eine allgemein ausgerichtete Position beibehalten, wenn die Leiterplatte in einer nicht planaren Ausrichtung positioniert ist.
Fahrzeug-LED-Anzeige nach Anspruch 17, wobei ein Abstand zwischen dem ersten LED-Flip-Chip und dem zweiten Flip-Chip weniger als 1 Millimeter (mm) beträgt.
Fahrzeug-LED-Anzeige nach Anspruch 17, wobei der erste LED-Flip-Chip und der zweite Flip-Chip so ausgebildet sind, dass sie ein Kontrastverhältnis von größer als oder gleich 10.000:1 erzeugen.
Fahrzeug-LED-Anzeige nach Anspruch 17, wobei der erste LED-Flip-Chip und der zweite Flip-Chip so ausgebildet sind, dass eine Helligkeit der Anzeige erzeugt werden kann, die sich einer Helligkeit von mehr als oder gleich 8.000 nits cd/m² nähert.