(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光子のエネルギーをアップコンバージョンする媒体であって、
少なくとも２つの成分と、前記少なくとも２つの成分が分散したマトリックスとを有し、
第１の成分は、ｗ以上ｘ以下の第１の波長領域λ１にある光を吸収可能であり、前記マトリックス内で増感剤として振る舞い、
第２の成分は、ｙ以上ｚ以下の第２の波長領域λ２にある光を放射可能であり、前記マトリックス内で発光成分として振る舞い、
前記第１の波長領域λ１は、前記第２の波長領域λ２以上であり、
前記第１の成分が、前記第１の波長領域λ１の光を吸収すると、前記発光成分が前記第２の波長領域λ２にある光を放射し、
前記第１の成分及び前記第２の成分は、有機化合物であり、
前記第１の成分及び前記第２の成分は、前記マトリックスに分散しており、
前記マトリックスは、固体、ゲル、または粘度が０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓ以上の液体である、媒体。
【請求項２】
前記マトリックスは、３００〜１６００ｎｍの範囲の光を透過する、請求項１記載の媒体。
【請求項３】
前記液体は、０．５９ｘ１０−３〜１ｘ１０６Ｐａ．ｓの範囲内の粘度を有する、請求項１または２記載の媒体。
【請求項４】
前記マトリックスは、弾性、可塑性、粘弾性、または粘塑性の性質を有する固体である、請求項１または２記載の媒体。
【請求項５】
前記マトリックスは、１ｘ１０３〜１ｘ１０１７Ｐａ．ｓの範囲内の粘度を有する有機または無機のガラスである、請求項１、２または４記載の媒体。
【請求項６】
前記マトリックスは、０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓ以上の粘度を有する粘性の液体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項７】
前記マトリックスは、以下のオリゴマーから選択される１または複数の物質から生成され、
前記オリゴマーは、有限数の単量体ユニット及びコオリゴマー（ｃｏ−ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ）を有し、
前記コオリゴマーは、複数の単量体ユニットから成っており、
前記単量体ユニットは、置換または非置換のスチレン、フェニレン、フェニレンジアミド、フェニレンジオール、メチルメタクリレート、フェノール、アクリル酸、ビニル、例えばビニルアルコールまたは塩化ビニル、乳酸、カルボハイドレート、カルボネート、イミド、アミド、例えばアクリルアミド、オレフィン、例えばエチレン及びプロピレン、酸化オレフィン、例えば酸化エチレンまたは酸化プロピレン、オレフィングリコール、例えばエチレングリコール及びプロピレングリコール、テレフタル酸、イプシロン−カプロラクタム、ウレタン、シラン、シロキサン、これらを置換及び官能化したもの、及び、これらのあらゆる組み合わせ、の類を含むがこれらに限定されず、
前記マトリックスは、前記媒体の粘度を変化、調整、及び制御するために、１または複数の有機溶媒または水を随意かつ追加的に含む、請求項６記載の媒体。
【請求項８】
前記マトリックスは、１ｘ１０−１の粘度を有する無機または有機ゲルである、請求項１、２、または４記載の媒体。
【請求項９】
前記有機ゲルは、非共有結合を有する有機物理ゲル、または、共有結合を有し、好ましくは架橋された化学ゲルであり、
架橋は、放射線照射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）、架橋用の化学物質の添加、またはこれら両方の処理を行うことで達成される、請求項８記載の媒体。
【請求項１０】
前記ゲルは、１または複数の直線状かつ分岐したポリマーを含み、
前記ポリマーは、ポリスチレン、ポリフェニレン、ポリナフタレート、ポリテレフタレート、ポリオレフィンナフタレート、ポリオレフィンテレフタレート、例えばポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリヒドロキシブチレート、ポリフェニレンジアミド、ポリフェニレンジオール、ポリメチルメタクリレート、ポリフェノール、ポリアクリル酸、ポリビニル、例えばポリビニルアルコールまたはポリ塩化ビニル、ポリ乳酸、ポリカルボハイドレート、ポリカルボネート、ポリイミド、ポリアミド、例えばポリアクリルアミド、オレフィン、例えばポリエチレン及びポリプロピレン、ポリ酸化オレフィン、例えばポリ酸化エチレンまたはポリ酸化プロピレン、ポリオレフィングリコール、例えばポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール、ポリテレフタル酸、ポリイプシロン−カプロラクタム、ポリウレタン、ポリシラン、ポリシロキサン、これらの組み合わせ、及びこれらの混合物（ｍｉｘｔｕｒｅｓ  ｏｒ  ｂｌｅｎｄｓ）を含むが、これらに限定されず、
前記マトリックスは、前記媒体の粘度を変化、調整、及び制御するために、１または複数の有機溶媒または水を随意かつ追加的に含む、請求項８または９記載の媒体。
【請求項１１】
前記マトリックスは、固体または１ｘ１０３Ｐａ．ｓ以上の粘度を有するガラスである、請求項１、２、または４記載の媒体。
【請求項１２】
前記マトリックスは、サーモプラスチックポリマー、コポリマー（ブロック共重合体、交互共重合体、及びグラフト共重合体）、またはこれらの混合物、及び／または、粘弾性または弾塑性（ｐｌａｓｔｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）を制御及び調整するための１または複数の適切な溶媒から生成される、請求項１１記載の媒体。
【請求項１３】
前記マトリックスは、ポリマー、または、ブロック共重合体、交互共重合体、及び／またはグラフト共重合体を含み、分子量が１０２〜１０９、好ましくは１０３〜約１０９となるコポリマーから生成され、
前記ポリマーまたはコポリマーは、ポリスチレン、ポリフェニレン、ポリナフタレート、ポリテレフタレート、ポリオレフィンナフタレート、ポリオレフィンテレフタレート、例えばポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリヒドロキシブチレート、ポリフェニレンジアミド、ポリフェニレンジオール、ポリメチルメタクリレート、ポリフェノール、ポリアクリル酸、ポリビニル、例えばポリビニルアルコールまたはポリ塩化ビニル、ポリ乳酸、ポリカルボハイドレート、ポリカルボネート、ポリイミド、ポリアミド、例えばポリアクリルアミド、オレフィン、例えばポリエチレン及びポリプロピレン、ポリ酸化オレフィン、例えばポリ酸化エチレン、またはポリ酸化プロピレン、ポリオレフィングリコール、例えばポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール、ポリテレフタル酸、ポリイプシロン−カプロラクタム、ポリウレタン、ポリシラン、ポリシロキサン、これらの組み合わせ、及びこれらの混合物（ｍｉｘｔｕｒｅｓ  ｏｒ  ｂｌｅｎｄｓ）を含むが、これらに限定されず、
前記マトリックスは、前記媒体の粘度を変化、調整、及び制御するために、１または複数の有機溶媒または水を随意かつ追加的に含む、請求項１１記載の媒体。
【請求項１４】
前記マトリックスは、熱硬化性プラスチックから生成される、請求項１１記載の媒体。
【請求項１５】
前記熱硬化性プラスチックは、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、好ましくは２つの成分からなるエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、及びフェノール−ホルムアルデヒド樹脂から選択される、請求項１４記載の媒体。
【請求項１６】
前記マトリックスは、弾性の固体、より具体的には、高分子エラストマーから生成される、請求項１、２、または４記載の媒体。
【請求項１７】
前記マトリックスは、弾性の固体、より具体的には、高分子エラストマーから生成され、
前記高分子エラストマーは、ポリアクリルゴム、シリコンゴム、フッ化シリコンゴム、フッ化エラストマー、パーフルオロエラストマー、ポリエーテル−ブロック−アミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ−ｂｌｏｃｋ−ａｍｉｄｅｓ）、及びオレフィンゴムから選択される、請求項１６記載の媒体。
【請求項１８】
前記マトリックスは、前記媒体の光の照射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）による光子エネルギーのアップコンバージョン過程には関与しない、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項１９】
前記第１の成分は第１の有機化合物であり、前記第２の成分は、第２の有機化合物である、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項２０】
前記第１の成分は、前記第２の成分と共有結合しておらず、かつ、複合体を形成していない（ｎｏｒ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｄ）、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項２１】
前記第１の成分は、前記第２の成分と共有結合し、または、複合体を形成している（ｃｏｍｐｌｅｘｅｄ）、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項２２】
前記第１及び第２の有機化合物は、互いに異なる化合物である、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項２３】
前記第１及び第２の有機化合物は、炭素を含む化合物であり、
前記炭素を含む化合物は、水素を含まない炭素のカルコゲニド、この誘導体、塩様の炭化物、金属炭化物、または金属カルボニルではない、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項２４】
前記発光成分による前記第２の波長領域λ２の発光は、２つの電子の直接（ｄｉｒｅｃｔ）または順次（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ）の励起、複数の電子の直接または順次の励起、または、高振動状態にある（ｐｏｐｕｌａｔｅｄ）分子の励起（「ホットバンド（ｈｏｔ−ｂａｎｄ）吸収」）に基づくアップコンバージョン過程によって起こり、
アップコンバージョン過程は、前記第１の成分からの前記第１の波長領域λ１の光を吸収することによって起こる、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項２５】
前記発光成分による前記第２の波長領域λ２の発光は、前記発光成分の光励起された分子間の三重項‐三重項消滅、及び／または、前記第１の成分の光励起された分子間の三重項‐三重項消滅、に基づくアップコンバージョン過程によって起こる、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項２６】
前記第２の波長領域λ２は、３６０〜７５０ｎｍの範囲であり、前記第１の波長領域λ１は、４５０〜１６００ｎｍの範囲である、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項２７】
前記第１の成分は、三重項状態（ｐｏｐｕｌａｔｅｄ  ｔｒｉｐｌｅｔ）または三重項−一重項状態（ｍｉｘｅｄ  ｔｒｉｐｌｅｔ−ｓｉｎｇｌｅｔ  ｓｔａｔｅ）を有する有機染料または分子、ＴＰＡ（ｔｗｏ−ｐｈｏｔｏｎ−ａｂｓｏｒｂｉｎｇ）染料、光制限化合物、三重項状態を有する他の分子、または光制限化合物、例えばフラーレンまたはカーボンナノチューブである、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項２８】
前記第２の成分は、有機染料である、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項２９】
前記第１の成分は、第１の有機染料であり、前記第２の成分は、第２の有機染料であり、前記第１及び第２の有機染料は同一または異なる、請求項１〜２８のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項３０】
前記第１及び／または第２の有機染料は、三重項状態を有するか、または２つの光子の直接及び／または順次の励起が可能な有機染料、複数の光子の直接及び／または順次の励起が可能な有機染料、非線形吸収が可能な有機染料、及び、ホットバンド吸収が可能な染料を含むグループから選択される、請求項２９記載の媒体。
【請求項３１】
前記有機染料、特に前記第１の有機染料は、三重項状態を有する有機分子と、特に三重項状態を有する有機金属錯体とを含むグループから選択され、
前記有機金属錯体は、波長の制御を確実に行うために、例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ（ＶＯ）、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｕ（ＵＯ２）を含む有機錯体、またはこれらの組み合わせとなるがこれらに限定されない、請求項２７〜３０のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項３２】
前記第１の有機染料は、三重項状態を有する化合物を含むグループから選択され、
前記三重項状態を有する化合物は、
・拡張された（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）ポルフィリン、テキサフィリン、サフィリン、オレンジリン（ｏｒａｎｇｅｒｉｎｓ）（炭素で架橋された（ｃａｒｂｏｎ−ｂｒｉｄｇｅｄ）あらゆるピロール系）、置換されたポリフィリン、及び、これらのあらゆる分子（ポルフィリン）であって、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ（ＶＯ）、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｕ（ＵＯ２）を含むがこれらに限定されない金属を含むもの、を含むポルフィリン、
・拡張されたフタロシアニン、置換されたフタロシアニン、及び、これらのあらゆるフタロシアニンであって、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ（ＶＯ）、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｕ（ＵＯ２）を含むがこれらに限定されない金属を含むもの、を含むフタロシアニン、
・これらのあらゆるものの混合物（ｍｉｘｔｕｒｅｓ）、
を含むが、これらに限定されず、
前記第２の有機染料は、３６０〜７５０ｎｍの範囲の蛍光発光を示す化合物、特に、３６０〜７５０ｎｍの範囲の蛍光発光を示す蛍光性の染料を含むグループから選択され、
前記蛍光性の染料は、例えば、
・アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、
・置換されたアントラセン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン
・フェニル（ビ、トリフェニル）架橋アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン
・フルオレン、チオフェン
・あらゆる側鎖パターンを有するか、または有しないポリフルオレン及びオリゴフルオレン、及びこれらの共重合体、
・ポリパラフェニレンビニレン、及び、ポリパラフェニレンエチニレンを含む、ポリパラフェニレン、
である、請求項３１記載の媒体。
【請求項３３】
前記第１及び前記第２の有機染料は、前記第１の有機染料の三重項状態が、三重項‐三重項消滅過程及びそれに続く前記第２の染料の励起した一重項状態へのエネルギー遷移が起こるエネルギーレベルにあるように選ばれる、請求項３１または３２記載の媒体。
【請求項３４】
前記第１及び第２の成分は、以下のものから選択される、請求項１〜３４のいずれか１項、特に請求項３１〜３３のいずれか１項に記載の媒体。
ａ）緑の対（Ｇｒｅｅｎ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＤＰＡ／ＰｄＯＥＰ；
（すなわち、９，１０−ジフェニルアントラセン（ＤＰＡ）／２，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフィリンパラジウム（ＰｄＯＥＰ））
ｂ）赤の対（Ｒｅｄ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＢＰＥＡ／ＰｄＴＰＴＢＰ；
（すなわち、９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン（ＢＰＥＡ）／メソ‐テトラフェニル‐テロラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ））
ｃ）近赤外の対（Ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａ  ｒｅｄ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＢＰＥＮ／ＰｄＴＰＴＮＰ；
（すなわち、９，１０−ビス（フェニルエチニル）ナフタセン（ＢＰＥＮ）／メソ‐テトラフェニル‐オクタメトキシド‐テトラナフト［２，３］ポルフィリンパラジウム（ＰＤＴＰＴＮＰ））
ｄ）赤から青への直接の対（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ−ｔｏ−Ｂｌｕｅ  ｃｏｕｐｌｅ）：ペリレン／ＰｄＴＰＴＢＰ；
（すなわち、ジベンズ［ｄｅ，ｋｌ］アントラセン（ペリレン）／メソ‐テトラフェニル‐テトラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ））
ｅ）赤外から緑への直接の対（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ−ｔｏ−Ｇｒｅｅｎ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＢＰＢＴ／ＰｄＴＰＴＮＰ；
（すなわち、４，４’−ビス（５−テトラアセニル）−１，１’−ビフェニレン（ＢＰＢＴ）／メソ‐テトラフェニル‐オクタメトキシド‐テトラナフト［２，３］ポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＮＰ））
ｆ）赤外から黄の対（Ｉｎｆｒａｒｅｄ−ｔｏ−ｙｅｌｌｏｗ  ｃｏｕｐｌｅ）：ルブレン／ＰｄＴＡＰ；
（すなわち、５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセン（ルブレン）／テトラアントラポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＡＰ））
【請求項３５】
前記第１及び前記第２の成分は、前記マトリックスに均一に分散している、請求項１〜３４のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項３６】
前記第１及び前記第２の成分は、平均の寸法（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が５ｎｍ〜９９９μｍとなる粒子にカプセル化され、これらの粒子が前記マトリックスに均一に分散している、請求項１〜３４のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項３７】
前記粒子の平均の寸法は、１０ｎｍ〜９９９μｍである、請求項３６記載の媒体。
【請求項３８】
前記粒子は、前記粒子を前記マトリックスに分散させる官能基によって官能化されている表面を有し、
前記官能基は、好ましくは、Ｈ、‐（ＣＨ２）ｎＣＨ３、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＣＯＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＳＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＮＲ２、‐（（ＣＨ２）ｐ‐Ｏ）ｎ‐ＣＨ３、であり、
Ｒは、Ｈ、置換または非置換のアルケニルまたはアルキニル、ハロゲン、例えばＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＮＯ２、ＮＨ２、ＣＮ、ＳＯ３Ｈ、またはＯＨ
である、請求項３６または３７記載の媒体。
【請求項３９】
少なくとも１つの基質と、
好ましくは前記少なくとも１つの基質に沈着し、または接触した請求項１〜３８のいずれか１項に記載の媒体と、
を備える、光子エネルギーアップコンバージョン装置。
【請求項４０】
前記媒体は、１またはいくつかの層として、前記基質に沈着し、いくつかの層として沈着する場合には、前記基質上に多層構造を形成する、請求項３９記載の光子エネルギーアップコンバージョン装置。
【請求項４１】
２以上の基質を備え、
前記基質の間に、前記媒体が挟まれている、請求項３９または４０記載の光子エネルギーアップコンバージョン装置。
【請求項４２】
前記基質は、それぞれ独立して（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ，  ａｔ  ｅａｃｈ  ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）、好ましくはガラス、石英、シリコン、窒化物、または炭化物から選択される固体の基質、これらのあらゆるものからなるシート、または、柔軟性のある基質、例えばポリマーシート及び樹脂膜である、請求項３９〜４１のいずれか１項に記載の光子エネルギーアップコンバージョン装置。
【請求項４３】
前記媒体は、２つのガラスの基質に挟まれている、請求項３９〜４２のいずれか１項に記載の光子エネルギーアップコンバージョン装置。
【請求項４４】
請求項１〜３８のいずれか１項に記載の媒体を備え、
前記媒体は、所望の形状、例えば球体、立方体、平行六面体（ｐａｒａｌｌｅｌｉｐｅｄ（ｐａｒａｌｌｅｌｅｐｉｐｅｄ））、または不規則な形状の物体に形成される、光子エネルギーアップコンバージョン装置。
【請求項４５】
スペクトル集約装置、特に、太陽電池、温室、または窓、例えば家、車、または他の物体の窓に設けられる、太陽のスペクトルを集約するスペクトル集約装置、スペクトル幅が変わる光源のためのスペクトル集約装置、例えば放射線のフィルター（ｅｍｉｓｓｉｖｅ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）、ディスプレイ、例えば放射性の（ｅｍｉｓｓｉｖｅ）アップコンバージョンレーザープロジェクションディスプレイ、または、温度センサである、請求項３９〜４４のいずれか１項に記載の光子エネルギーアップコンバージョン装置。
【請求項４６】
請求項１〜３８のいずれか１項に記載の媒体、または、請求項３９〜４５のいずれか１項に記載の光子エネルギーアップコンバージョン装置の使用方法であって、
前記媒体または前記光子エネルギーアップコンバージョン装置を、スペクトル集約装置、特に、太陽電池、温室、または窓に設けられる、太陽のスペクトルを集約するスペクトル集約装置、スペクトル幅が変わる光源のためのスペクトル集約装置、例えば放射線のフィルター、ディスプレイ、例えば放射性のアップコンバージョンレーザープロジェクションディスプレイ、ディスプレイシステムまたは、温度センサとして使用する、媒体または光子エネルギーアップコンバージョン装置の使用方法。
【請求項４７】
・請求項１〜３８のいずれか１項に記載の媒体、または、請求項３９〜４５のいずれか１個に記載の光子エネルギーアップコンバージョン装置を用意するステップと、
・前記媒体または前記光子エネルギーアップコンバージョン装置に、４５０ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲の波長の電磁波を照射するステップと、
を含む、光子エネルギーアップコンバージョン方法。
【請求項４８】
前記電磁波は、太陽のスペクトルのあらゆる部分、またはすべての部分である、請求項４７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光子のエネルギーをアップコンバージョンさせるための媒体、前記媒体を備える光子エネルギーアップコンバージョン装置、及び前記媒体の使用方法（ｕｓｅｓ）に関する。本発明はまた、前記媒体または前記装置を用いて光子エネルギーをアップコンバージョンさせる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの系において、より長波長の光の照射によって、より短波長の光の放出が引き起こされることが観察されてきた。この現象はまた、「周波数アップコンバージョン」または簡潔には「アップコンバージョン」に関連しており、ほとんどの場合、パルスレーザによって得られる高光強度の状態（ｈｉｇｈ  ｌｉｇｈｔ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ）に伴って生じる。現在、アップコンバージョンプロセスは、複数のより低い遷移状態の単一のより高い励起状態へのエネルギー遷移（ｅｎｅｒｇｙ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）を伴う、と信じられている。そして、このより高いエネルギー準位は、より低い波長、すなわち、より高いエネルギーを持った光を放出可能である。このプロセスは、結晶、薄膜、及びナノ粒子を含む固体状態における多くの無機の系に関して説明されてきた。通常は、結晶系におけるアップコンバージョンプロセスは、「増感（ｓｅｎｓｉｔｉｚｉｎｇ）」要素、「活性剤（ａｃｔｉｖａｔｏｒ）」要素、及び／又はマトリックス（結晶）要素を含む。典型的に、マトリックスは、活性剤とともに増感剤（ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓ）として振舞う希土類イオンと相互にドープされている（ｉｓ  ｃｏ−ｄｏｐｅｄ  ｗｉｔｈ）。一のドーパント（ｄｏｐａｎｄ（ｄｏｐａｎｔ））は、吸収された光子のエネルギーが別のドーパントに遷移するとすぐに、低波長領域（典型的には赤外線領域）で、活性剤イオンを吸収し、青または緑の領域で発光する（Ｅ．Ｌ．Ｆａｌｃａｏ−Ｆｉｌｈｏ  ｅｔ  ａｌ．  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ＯＳＡ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  １１，  ８８１  （１９９４））。さらに、結晶質のナノ粒子の混合物は、ホストマトリックス中に分散されて薄膜を形成する、と記述されている。これらの結晶質のナノ粒子はまた、エネルギーアップコンバージョンの能力を有することが示されている。そして、アップコンバージョンのプロセスは、様々な種類のナノ粒子の間で起こり、エネルギー遷移段階を含む（例えば、米国特許第６，５４１，７８８号明細書）。または、結晶質のナノ粒子は、例えば、Ｅｕ３＋イオン、Ｔｂ３＋イオン、Ｔｂ３＋イオン、Ｃｅ３＋イオンなどの他のドーパントにとってのマトリックスとして振舞う。そして、光の放射上の（ｕｐｏｎ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｉｇｈｔ）これらのドーパントは、蛍光強度及び量子効率を増大させることができる。
【０００３】
これらのシステムは、レーザ発振物質（ｌａｓｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、光起電装置（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ｄｅｖｉｃｅｓ）などの製造にとって潜在的に興味深いものである。しかしながら、これらの製造に含まれる要素の性質のために、これらの製造にはむしろコストもかかり、さらに、例えば、広範囲にわたる膜の製造またはフレキシブル基板の製造は、例えば太陽電池のような商業的に有用な光起電装置の製造に特に有用であるべきであるが、前記システムは、これらの製造には、特に適しているというわけではない。
【０００４】
この問題を解決するための一つの提案は、無機化合物の代わりに有機化合物を使用することであった。これらの有機アップコンバージョンの系は全て、直接的な二光子または多光子の励起、及び／又は、高振動状態にある分子の第１の励起状態への励起に基づいている。後者のプロセスはまた、時々、「ホットバンド吸収（ｈｏｔ  ｂａｎｄ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）」と呼ばれる。直接的な、すなわち、同時に起こる２つの光子の励起において、アップコンバージョンは、２つの光子が、大きな二光子吸収（ＴＰＡ）断面積を有する染料を直接注入した結果である。これらの染料は、溶液か、または、膜（不活性なマトリックス、すなわち、固体溶媒としての不活性なポリマーを有するいわゆる固溶体を含む。）に存在する。この不活性なマトリックスは、アップコンバージョンプロセスに全く関与しないという意味で不活性である。様々な系が記述されており、より大きなＴＰＡ断面積（ＴＰＡ−ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）及びＴＰＡ染料を有する新規な有機染料のための継続的な調査がある。この新規な有機染料は、高分子に結合されるか、あるいは、ポリマーにドープされる（米国特許第５，９１２，２５７号明細書、米国特許第６，５５５，６８２号明細書、米国特許第６，１００，４０５号明細書、Ｔ．Ｋｏｊｅｉ  ｅｔ  ａｌ．  Ｃｈｅｍ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ２９８，  １  （１９９８）、Ｇ．Ｓ．Ｈｅ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ  ６８，  ３５４９  （１９９６）、Ｒ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．Ｐｈｙｓ．：Ｃｏｎｄｅｎｓ．Ｍａｔｔｅｒ  １３  Ｌ３１３  （２００１）、Ｒ．Ｓｃｈｒｏｄｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  Ｃｈｅｍ．  Ｐｈｙｓ．  １１６，  ３４４９（２００１））。ＴＰＡ染料がポリマーマトリックスにドープされる場合には、再び、ポリマーは、アップコンバージョンプロセスに関与しない不活性な化合物となる。
【０００５】
アップコンバージョンが、ホットバンド吸収、すなわち、高振動状態にある分子の励起に起因する場合には、これは、場合によっては、物質のレーザ冷却（ｌａｓｅｒ  ｃｏｏｌｉｎｇ）のために（Ｊ．Ｌ．  Ｃｌａｒｋ  ｅｔ  ａｌ．Ｐｈｙｓ  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔｔ  ７６，  ２０３７  （１９９６））、及び／又は、光電子装置の温度プローブとして（Ｊ．Ｍ．  Ｌｕｐｔｏｎ，  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ  ８０，  １８６  （２００２））使用されている。
【０００６】
有機化合物の分野における調査の別の領域は、「光リミッタ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｉｍｉｔｅｒｓ）」の分野である。光制限物質（ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｉｍｉｔｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ）は、非線形の吸収特性を示す。これは、励起状態の断面積（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）は、基底状態の断面積よりも大きいという現象のためである。入力エネルギーが大きければ大きいほど、より多くの分子が、より大きな断面積を有する状態に励起ようになるので、吸収係数を増大させる結果となる。ピコ秒及びナノ秒という時間的尺度におけるこの非線形吸収に基づいた光リミッタは、金属フタロシアニン、ポルフィリン及びフラーレンだけでなく、無機のナノ粒子をも含む多くの物質について報告されている（Ｑｕｒｅｓｈｉ  ＦＭ  ｅｔ  ａｌ．  Ｃｈｅｍ．  Ｐｈｙｓ．  ２３１，  ８７  （１９９８）、及び、以下に引用される他の参考文献；Ｓｕｎ  ｅｔ  ａｌ．  Ｉｎｔ．  Ｒｅｖ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  １８（１）  ４３  （１９９９）、及び、以下に引用される参考文献；Ｗ．Ｓｕ，  Ｔ．Ｍ．  Ｃｏｏｐｅｒ，  Ｃｈｅｍ．  Ｍａｔｅｒ．  １０，  １２１２（１９９８）１、Ｊ．Ｗ．Ｐｅｒｒｙ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２７３，  １５３３  （１９９６）、Ｋ．Ａ．  Ｎｇｕｅｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．  １１８，  ５８０２（２００３））。
【０００７】
少なくとも１つの増感剤成分及び少なくとも１つのエミッタ成分を含む、多くの２分子または多分子の系では、光子エネルギーのアップコンバージョンは、三重項−三重項の消滅プロセス（ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）に基づいて起こることが示されている（Ｂａｌｕｓｃｈｅｖ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｎｇｅｗ．  Ｃｈｅｍ．  Ｉｎｔ．  Ｅｄ．，  ２００７，  ４６，  １−５）。このような光子エネルギーのアップコンバージョンは、本質的に結び付いた三段階の連鎖であると信じられている。第１の段階は、増感剤分子での項間交差（ｉｎｔｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ）（ＩＳＣ）であり、その後に第２の段階、すなわち、増感剤の三重項のエミッタの三重項への励起遷移（ｔｈｅ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）（三重項−三重項遷移（ｔｒｉｐｌｅｔ−ｔｒｉｐｌｅｔ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）、ＴＴＴ）に続く。第３の段階は、ほとんどエミッタ分子の三重項同士の間における、その後に続く三重項−三重項消滅（ｔｒｉｐｌｅｔ−ｔｒｉｐｌｅｔ  ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ）（ＴＴＡ）である。光子エネルギーのアップコンバージョンを補助する効果的な三重項−三重項消滅は、増感剤として振舞う広範囲の様々な金属錯体、及び、異なるエミッタ分子について観察されている。光子エネルギーのアップコンバージョンプロセスに基づいた、このような三重項−三重項消滅の主な利点は、干渉性の（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）励起光の非依存性（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）である。さらに、光子エネルギーのアップコンバージョンを補助する三重項−三重項消滅は、低い強度（１００ｍＷｃｍ−２程度）を有する励起光と、低いスペクトルパワー密度（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｐｏｗｅｒ  ｄｅｎｓｉｔｙ）（１２５μＷｎｍ−１程度）とを必要とするだけである［Ｂａｌｕｓｃｈｅｖ  ｅｔ  ａｌ．，  ＡＰＬ，  ９０，  １８１１０３，  ２００７］。光子エネルギーのアップコンバージョンを補助する三重項−三重項消滅に基づくこれらの研究は、溶液中において行われてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述の有機物の系では、対応する系に存在するアップコンバートする物質の固有の特性のため、あるいは、実用的な応用及び装置に使用することが事実上不可能である全体の機構の微妙な性質のため、特に用途が広いことは証明されない。さらに、場合によっては、特に、無機成分に基づいた系の場合には、アップコンバージョンは、−１８０℃以下の非常に低い温度の条件下でしか誘導され得ない。また、光制限物質が単独でアップコンバージョンする性質を示すことは、今までに報告されていない。無機物に基づいた系は、高強度、通常は、ｋＷ／ｃｍ２のオーダーの強度の単色レーザ光を用いた場合にしか機能しない。また、それらの系は、励起光源の非常に高いスペクトルパワー強度、典型的にはＷｎｍ−１のオーダーの強度を必要とする。さらに、それらの系は、これまで報告されている限りでは、高強度を有する場合のみであるが、結晶質の粉末でｃａ．１％、最大でも４％の低い効率しか有していない（Ｐａｇｅ  ｅｔ  ａｌ．，  １９９８，  Ｊ．Ｏｐｔ．  Ｓｏｃ．  Ａｍ．  Ｂ，  Ｖｏｌ．  １５，  Ｎｏ．３，  ９９６）。さらに、これまでに報告されている系は、放出された波長の割合（ｔｈｅ  ｒａｔｉｏ  ｏｆ  ｅｍｉｔｔｅｄ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）に影響を与えるあらゆる可能性なしに、使用された対応する物質に固有の発光特性（ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）しか有していない。
【０００９】
無機物の系は、結晶質の物質に基づいており、ナノ結晶に適用して使用されるために特別に準備されなければならない。このような準備をすることにより、無機物の系は膜に適用される。あるいは、その代替として、結晶は微粉にされ、膜に分配される。その結果、結晶質の粉末の膜内への分配に伴う問題が発生する。
【００１０】
以上により、本発明の目的は、入射及び放射される放射線の波長に対して非常に広い用途（ｇｒｅａｔ  ｖｅｒｓａｔｉｌｉｔｙ）を示す、光子エネルギーアップコンバージョン用の媒体を提供することにある。この媒体は、これゆえ、所望の励起及び／または発光（放射）特性に応じたものとなりうる。さらに、本発明の目的は、広い領域を覆うフィルムを形成するのに適した媒体を提供することにある。これゆえ、光電子装置に適した生成物の提供が可能になる（ｅｎａｂｌｅ  ｔｈｅ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔａｉｌｏｒ−ｍａｄｅ  ｏｐｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）。本発明の目的は、また、低強度及び／または低スペクトルパワー密度の光源、例えば太陽やＬＥＤ（広域、非同期（ｎｏｎ−ｃｏｈｅｒｅｎｔ））を効果的に使用することができる媒体を提供することを目的とする。この媒体は、これゆえ、スペクトル集約装置（好ましくは、アップコンバートするもの（ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ））として使用されうる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、光子のエネルギーをアップコンバージョンする媒体であって、少なくとも２つの成分と、前記少なくとも２つの成分が分散したマトリックスとを有し、第１の成分は、ｗ以上ｘ以下の第１の波長領域λ１にある光を吸収可能であり、前記マトリックス内で増感剤として振る舞い、第２の成分は、ｙ以上ｚ以下の第２の波長領域λ２にある光を放射可能であり、前記マトリックス内で発光成分として振る舞い、前記第１の波長領域λ１は、前記第２の波長領域λ２以上であり、前記第１の成分が、前記第１の波長領域λ１の光を吸収すると、前記発光成分が前記第２の波長領域λ２にある光を放射し、前記第１の成分及び前記第２の成分は、有機化合物であり、前記第１の成分及び前記第２の成分は、前記マトリックスに分散しており、前記マトリックスは、固体、ゲル、または粘度が０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓ以上の液体である、媒体により解決される。
【００１２】
好ましくは、前記マトリックスは、３００〜１６００ｎｍの範囲の光を透過する。
【００１３】
一実施形態では、前記液体は、０．５９ｘ１０−３〜１ｘ１０６Ｐａ．ｓの範囲内の粘度を有する。
【００１４】
好ましい実施形態では、前記マトリックスは、弾性、可塑性、粘弾性、または粘塑性の性質を有する固体である。
【００１５】
他の実施形態では、前記マトリックスは、１ｘ１０３〜１ｘ１０１７Ｐａ．ｓの範囲内の粘度を有する有機または無機のガラスである。
【００１６】
一実施形態では、前記マトリックスは、０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓ以上の粘度を有する粘性の液体である。好ましくは、前記マトリックスは、以下のオリゴマーから選択される１または複数の物質から生成され、前記オリゴマーは、有限数の単量体ユニット及びコオリゴマー（ｃｏ−ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ）を有し、前記コオリゴマーは、複数の単量体ユニットから成っており、前記単量体ユニットは、置換または非置換のスチレン、フェニレン、フェニレンジアミド、フェニレンジオール、メチルメタクリレート、フェノール、アクリル酸、ビニル、例えばビニルアルコールまたは塩化ビニル、乳酸、カルボハイドレート、カルボネート、イミド、アミド、例えばアクリルアミド、オレフィン、例えばエチレン及びプロピレン、酸化オレフィン、例えば酸化エチレンまたは酸化プロピレン、オレフィングリコール、例えばエチレングリコール及びプロピレングリコール、テレフタル酸、イプシロン−カプロラクタム、ウレタン、シラン、シロキサン、これらを置換及び官能化したもの、及び、これらのあらゆる組み合わせ、の類を含むがこれらに限定されず、前記マトリックスは、前記媒体の粘度を変化、調整、及び制御するために、１または複数の有機溶媒または水を随意かつ追加的に含む。
【００１７】
一実施形態では、前記マトリックスは、１ｘ１０−１の粘度を有する無機または有機ゲルである。好ましくは、前記有機ゲルは、非共有結合を有する有機物理ゲル、または、共有結合を有し、好ましくは架橋された化学ゲルであり、架橋は、放射線照射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）、架橋用の化学物質の添加、またはこれら両方の処理を行うことで達成される。
【００１８】
好ましくは、前記ゲルは、１または複数の直線状かつ分岐したポリマーを含み、前記ポリマーは、ポリスチレン、ポリフェニレン、ポリナフタレート、ポリテレフタレート、ポリオレフィンナフタレート、ポリオレフィンテレフタレート、例えばポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリヒドロキシブチレート、ポリフェニレンジアミド、ポリフェニレンジオール、ポリメチルメタクリレート、ポリフェノール、ポリアクリル酸、ポリビニル、例えばポリビニルアルコールまたはポリ塩化ビニル、ポリ乳酸、ポリカルボハイドレート、ポリカルボネート、ポリイミド、ポリアミド、例えばポリアクリルアミド、オレフィン、例えばポリエチレン及びポリプロピレン、ポリ酸化オレフィン、例えばポリ酸化エチレンまたはポリ酸化プロピレン、ポリオレフィングリコール、例えばポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール、ポリテレフタル酸、ポリイプシロン−カプロラクタム、ポリウレタン、ポリシラン、ポリシロキサン、これらの組み合わせ、及びこれらの混合物（ｍｉｘｔｕｒｅｓ  ｏｒ  ｂｌｅｎｄｓ）を含むが、これらに限定されず、前記マトリックスは、前記媒体の粘度を変化、調整、及び制御するために、１または複数の有機溶媒または水を随意かつ追加的に含む。
【００１９】
一実施形態では、前記マトリックスは、固体または１ｘ１０３Ｐａ．ｓ以上の粘度を有するガラスである。好ましくは、前記マトリックスは、サーモプラスチックポリマー、コポリマー（ブロック共重合体、交互共重合体、及びグラフト共重合体）、またはこれらの混合物、及び／または、粘弾性または弾塑性（ｐｌａｓｔｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）を制御及び調整するための１または複数の適切な溶媒から生成される。
【００２０】
好ましくは、前記マトリックスは、ポリマー、または、ブロック共重合体、交互共重合体、及び／またはグラフト共重合体を含み、分子量が１０２〜１０９、好ましくは１０３〜約１０９となるコポリマーから生成され、前記ポリマーまたはコポリマーは、ポリスチレン、ポリフェニレン、ポリナフタレート、ポリテレフタレート、ポリオレフィンナフタレート、ポリオレフィンテレフタレート、例えばポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリヒドロキシブチレート、ポリフェニレンジアミド、ポリフェニレンジオール、ポリメチルメタクリレート、ポリフェノール、ポリアクリル酸、ポリビニル、例えばポリビニルアルコールまたはポリ塩化ビニル、ポリ乳酸、ポリカルボハイドレート、ポリカルボネート、ポリイミド、ポリアミド、例えばポリアクリルアミド、オレフィン、例えばポリエチレン及びポリプロピレン、ポリ酸化オレフィン、例えばポリ酸化エチレン、またはポリ酸化プロピレン、ポリオレフィングリコール、例えばポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール、ポリテレフタル酸、ポリイプシロン−カプロラクタム、ポリウレタン、ポリシラン、ポリシロキサン、これらの組み合わせ、及びこれらの混合物（ｍｉｘｔｕｒｅｓ  ｏｒ  ｂｌｅｎｄｓ）を含むが、これらに限定されず、前記マトリックスは、前記媒体の粘度を変化、調整、及び制御するために、１または複数の有機溶媒または水を随意かつ追加的に含む。
【００２１】
好ましい実施形態では、前記マトリックスは、熱硬化性プラスチックから生成される。好ましくは、前記熱硬化性プラスチックは、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、好ましくは２つの成分からなるエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、及びフェノール−ホルムアルデヒド樹脂から選択される。
【００２２】
一実施形態では、前記マトリックスは、弾性の固体、より具体的には、高分子エラストマーから生成される。好ましくは、前記マトリックスは、弾性の固体、より具体的には、高分子エラストマーから生成され、前記高分子エラストマーは、ポリアクリルゴム、シリコンゴム、フッ化シリコンゴム、フッ化エラストマー、パーフルオロエラストマー、ポリエーテル−ブロック−アミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ−ｂｌｏｃｋ−ａｍｉｄｅｓ）、及びオレフィンゴムから選択される。
【００２３】
一実施形態では、前記マトリックスは、前記媒体の光の照射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）による光子エネルギーのアップコンバージョン過程には関与しない。
【００２４】
一実施形態では、前記第１の成分は第１の有機化合物であり、前記第２の成分は、第２の有機化合物である。
【００２５】
一実施形態では、前記第１の成分は、前記第２の成分と共有結合しておらず、かつ、複合体を形成していない（ｎｏｒ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｄ）。
【００２６】
他の実施形態では、前記第１の成分は、前記第２の成分と共有結合し、または、複合体を形成している（ｃｏｍｐｌｅｘｅｄ）。
【００２７】
一実施形態では、前記第１及び第２の有機化合物は、互いに異なる化合物である。
【００２８】
一実施形態では、前記第１及び第２の有機化合物は、炭素を含む化合物であり、前記炭素を含む化合物は、水素を含まない炭素のカルコゲニド、この誘導体、塩様の炭化物、金属炭化物、または金属カルボニルではない。
【００２９】
好ましくは、前記発光成分による前記第２の波長領域λ２の発光は、２つの電子の直接（ｄｉｒｅｃｔ）または順次（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ）の励起、複数の電子の直接または順次の励起、または、高振動状態にある（ｐｏｐｕｌａｔｅｄ）分子の励起（「ホットバンド（ｈｏｔ−ｂａｎｄ）吸収」）に基づくアップコンバージョン過程によって起こり、アップコンバージョン過程は、前記第１の成分からの前記第１の波長領域λ１の光を吸収することによって起こる。
【００３０】
一実施形態では、前記発光成分による前記第２の波長領域λ２の発光は、前記発光成分の光励起された分子間の三重項‐三重項消滅、及び／または、前記第１の成分の光励起された分子間の三重項‐三重項消滅、に基づくアップコンバージョン過程によって起こる。
【００３１】
一実施形態では、前記第２の波長領域λ２は、３６０〜７５０ｎｍの範囲であり、前記第１の波長領域λ１は、４５０〜１６００ｎｍの範囲である。
【００３２】
一実施形態では、前記第１の成分は、三重項状態（ｐｏｐｕｌａｔｅｄ  ｔｒｉｐｌｅｔ）または三重項−一重項状態（ｍｉｘｅｄ  ｔｒｉｐｌｅｔ−ｓｉｎｇｌｅｔ  ｓｔａｔｅ）を有する有機染料または分子、ＴＰＡ（ｔｗｏ−ｐｈｏｔｏｎ−ａｂｓｏｒｂｉｎｇ）染料、光制限化合物、三重項状態を有する他の分子、または光制限化合物、例えばフラーレンまたはカーボンナノチューブである。
【００３３】
一実施形態では、前記第２の成分は、有機染料である。
【００３４】
一実施形態では、前記第１の成分は、第１の有機染料であり、前記第２の成分は、第２の有機染料であり、前記第１及び第２の有機染料は同一または異なる。好ましくは、前記第１及び／または第２の有機染料は、三重項状態を有するか、または２つの光子の直接及び／または順次の励起が可能な有機染料、複数の光子の直接及び／または順次の励起が可能な有機染料、非線形吸収が可能な有機染料、及び、ホットバンド吸収が可能な染料を含むグループから選択される。
【００３５】
一実施形態では、前記有機染料、特に前記第１の有機染料は、三重項状態を有する有機分子と、特に三重項状態を有する有機金属錯体とを含むグループから選択され、前記有機金属錯体は、波長の制御を確実に行うために、例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ（ＶＯ）、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｕ（ＵＯ２）を含む有機錯体、またはこれらの組み合わせとなるがこれらに限定されない。好ましくは、前記第１の有機染料は、三重項状態を有する化合物を含むグループから選択され、前記三重項状態を有する化合物は、
・拡張された（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）ポルフィリン、テキサフィリン、サフィリン、オレンジリン（ｏｒａｎｇｅｒｉｎｓ）（炭素で架橋された（ｃａｒｂｏｎ−ｂｒｉｄｇｅｄ）あらゆるピロール系）、置換されたポリフィリン、及び、これらのあらゆる分子（ポルフィリン）であって、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ（ＶＯ）、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｕ（ＵＯ２）を含むがこれらに限定されない金属を含むもの、を含むポルフィリン、
・拡張されたフタロシアニン、置換されたフタロシアニン、及び、これらのあらゆるフタロシアニンであって、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ（ＶＯ）、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｕ（ＵＯ２）を含むがこれらに限定されない金属を含むもの、を含むフタロシアニン、
・これらのあらゆるものの混合物（ｍｉｘｔｕｒｅｓ）、
を含むが、これらに限定されず、前記第２の有機染料は、３６０〜７５０ｎｍの範囲の蛍光発光を示す化合物、特に、３６０〜７５０ｎｍの範囲の蛍光発光を示す蛍光性の染料を含むグループから選択され、前記蛍光性の染料は、例えば、
・アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、
・置換されたアントラセン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン
・フェニル（ビ、トリフェニル）架橋アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン
・フルオレン、チオフェン
・あらゆる側鎖パターンを有するか、または有しないポリフルオレン及びオリゴフルオレン、及びこれらの共重合体、
・ポリパラフェニレンビニレン、及び、ポリパラフェニレンエチニレンを含む、ポリパラフェニレン、
である。
【００３６】
一実施形態では、前記第１及び前記第２の有機染料は、前記第１の有機染料の三重項状態が、三重項‐三重項消滅過程及びそれに続く前記第２の染料の励起した一重項状態へのエネルギー遷移が起こるエネルギーレベルにあるように選ばれる。
【００３７】
一実施形態では、前記第１及び第２の成分は、以下のものから選択される。
ａ）緑の対（Ｇｒｅｅｎ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＤＰＡ／ＰｄＯＥＰ；
（すなわち、９，１０−ジフェニルアントラセン（ＤＰＡ）／２，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフィリンパラジウム（ＰｄＯＥＰ））
ｂ）赤の対（Ｒｅｄ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＢＰＥＡ／ＰｄＴＰＴＢＰ；
（すなわち、９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン（ＢＰＥＡ）／メソ‐テトラフェニル‐テロラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ））
ｃ）近赤外の対（Ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａ  ｒｅｄ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＢＰＥＮ／ＰｄＴＰＴＮＰ；
（すなわち、９，１０−ビス（フェニルエチニル）ナフタセン（ＢＰＥＮ）／メソ‐テトラフェニル‐オクタメトキシド‐テトラナフト［２，３］ポルフィリンパラジウム（ＰＤＴＰＴＮＰ））
ｄ）赤から青への直接の対（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ−ｔｏ−Ｂｌｕｅ  ｃｏｕｐｌｅ）：ペリレン／ＰｄＴＰＴＢＰ；
（すなわち、ジベンズ［ｄｅ，ｋｌ］アントラセン（ペリレン）／メソ‐テトラフェニル‐テトラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ））
ｅ）赤外から緑への直接の対（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ−ｔｏ−Ｇｒｅｅｎ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＢＰＢＴ／ＰｄＴＰＴＮＰ；
（すなわち、４，４’−ビス（５−テトラアセニル）−１，１’−ビフェニレン（ＢＰＢＴ）／メソ‐テトラフェニル‐オクタメトキシド‐テトラナフト［２，３］ポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＮＰ））
ｆ）赤外から黄の対（Ｉｎｆｒａｒｅｄ−ｔｏ−ｙｅｌｌｏｗ  ｃｏｕｐｌｅ）：ルブレン／ＰｄＴＡＰ；
（すなわち、５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセン（ルブレン）／テトラアントラポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＡＰ））
【００３８】
一実施形態では、前記第１及び前記第２の成分は、前記マトリックスに均一に分散している。
【００３９】
一実施形態では、前記第１及び前記第２の成分は、平均の寸法（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が５ｎｍ〜９９９μｍとなる粒子にカプセル化され、これらの粒子が前記マトリックスに均一に分散している。好ましくは、前記粒子の平均の寸法は、１０ｎｍ〜９９９μｍである。
【００４０】
一実施形態では、前記粒子は、前記粒子を前記マトリックスに分散させる官能基によって官能化されている表面を有し、前記官能基は、好ましくは、Ｈ、‐（ＣＨ２）ｎＣＨ３、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＣＯＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＳＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＮＲ２、‐（（ＣＨ２）ｐ‐Ｏ）ｎ‐ＣＨ３、であり、Ｒは、Ｈ、置換または非置換のアルケニルまたはアルキニル、ハロゲン、例えばＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＮＯ２、ＮＨ２、ＣＮ、ＳＯ３Ｈ、またはＯＨである。
【００４１】
本発明の目的は、少なくとも１つの基質と、好ましくは前記少なくとも１つの基質に沈着し、または接触した請求項１〜３８のいずれか１項に記載の媒体と、を備える、光子エネルギーアップコンバージョン装置によっても解決される。好ましくは、前記媒体は、１またはいくつかの層として、前記基質に沈着し、いくつかの層として沈着する場合には、前記基質上に多層構造を形成する。
【００４２】
一実施形態では、２以上の基質を備え、前記基質の間に、前記媒体が挟まれている。
【００４３】
一実施形態では、前記基質は、それぞれ独立して（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ，  ａｔ  ｅａｃｈ  ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）、好ましくはガラス、石英、シリコン、窒化物、または炭化物から選択される固体の基質、これらのあらゆるものからなるシート、または、柔軟性のある基質、例えばポリマーシート及び樹脂膜である。
【００４４】
一実施形態では、前記媒体は、２つのガラスの基質に挟まれている。
【００４５】
本発明の目的は、本発明の媒体を備え、前記媒体は、所望の形状、例えば球体、立方体、平行六面体（ｐａｒａｌｌｅｌｉｐｅｄ（ｐａｒａｌｌｅｌｅｐｉｐｅｄ））、または不規則な形状の物体に形成される、光子エネルギーアップコンバージョン装置によっても解決される。
【００４６】
好ましくは、本発明による装置は、スペクトル集約装置、特に、太陽電池、温室、または窓、例えば家、車、または他の物体の窓に設けられる、太陽のスペクトルを集約するスペクトル集約装置、スペクトル幅が変わる光源のためのスペクトル集約装置、例えば放射線のフィルター（ｅｍｉｓｓｉｖｅ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）、ディスプレイ、例えば放射性の（ｅｍｉｓｓｉｖｅ）アップコンバージョンレーザープロジェクションディスプレイ、または、温度センサである。
【００４７】
本発明の目的は、本発明の媒体または装置を、スペクトル集約装置、特に、太陽電池、温室、または窓に設けられる、太陽のスペクトルを集約するスペクトル集約装置、スペクトル幅が変わる光源のためのスペクトル集約装置、例えば放射線のフィルター、ディスプレイ、例えば放射性のアップコンバージョンレーザープロジェクションディスプレイ、ディスプレイシステムまたは、温度センサとして使用することによっても解決される。
【００４８】
本発明の目的は、・本発明の媒体または装置を用意するステップと、・前記媒体または前記光子エネルギーアップコンバージョン装置に、４５０ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲の波長の電磁波を照射するステップと、を含む、光子エネルギーアップコンバージョン方法によっても解決される。
【００４９】
好ましくは、前記電磁波は、太陽のスペクトルのあらゆる部分、またはすべての部分である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【発明を実施するための形態】
【００５１】
上記で報告された従来技術のすべての有機物の系は、溶液のマトリックス、すなわち、活性の成分が溶媒内に存在するマトリックスに基づくものであった。このため、装置内でこれらを利用することは難しく、密閉された空間が必要であった。本願発明者は、光子エネルギーをアップコンバージョンするための媒体を発明した。この媒体は、有機増感剤及び発光体を基礎とするものであり、拡張された領域にこのような媒体をフィルムとして沈着させることができるマトリックスを含む。したがって、増感剤及び発光体が位置する空間を密閉し、または、溶媒の漏洩を避けるための方策を講じる必要が無い。さらに、本発明による媒体は、三次元の形状をなすことができ、したがって、例えば、長い波長の光を短い波長の光にコンバートするディスプレイ、窓、または物体として使用されることが可能となる。驚くべきことに、本件の発明者は、以下の事項を発見した。すなわち、固体、ゲル、または粘度が０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓ以上、好ましくは１．０ｘ１０−３Ｐａ．ｓより大きく、さらに好ましくは３．０ｘ１０−３Ｐａ．ｓより大きくなる液体であるマトリックスに、有機増感剤及び発光体を埋め込み、分散させると、このようなマトリックス、増感剤及び発光体を有する媒体は、大きなディスプレイや窓を含む多数のアプリケーションに良好に適用される。これは、固体、ゲル、または高粘度のマトリックスは、媒体に対し、一旦所望の形状、例えばシートにされると、その形状を維持させるためである。ここで使われている「高粘度」という用語は、０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓ以上、好ましくは１．０ｘ１０−３Ｐａ．ｓより大きく、さらに好ましくは３．０ｘ１０−３Ｐａ．ｓより大きい粘度を参照するために用いられる。０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓ以上という値は、周囲の環境が室温である場合のトルエンの粘度である。本発明のマトリックスの粘度は、少なくとも、このような値に等しい。この値よりも低いと、従来技術に関連する同様の問題（形状持続性の欠如、漏洩、広い発光領域の装置に使用できない等）が必然的に生じる。
【００５２】
本発明の媒体は、非同期の太陽光であって、低い１０ｍＷ／ｃｍ２の強度であっても機能し、高い効率、すなわちおよそ５〜６％の効率を示す。すなわち、スペクトル濃度が５０μＷｎｍ−１となる励起原である太陽光であっても、高い効率、すなわちおよそ５〜６％の効率を示す。さらに、本発明のアップコンバージョン過程における量子効率は、励起光のコヒーレント特性によらない。
【００５３】
本発明によれば、光子の励起は、光子エネルギーのアップコンバージョンに使用される。光子の励起では、励起した発光体の三重項状態の寿命に依存する時間のミスマッチがおよそ４０μｓ生じる。さらに、光子の励起は、０．３ｅＶ以上の広さの励起エネルギー領域から生じる。このエネルギー領域は、増感剤が吸収するスペクトルの幅に依存する。そして、光子の励起では、増感剤及び発光剤分子特有の拡散係数に依存する、２０μｍ以上の特別な分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）が生じる。これにより、本発明の媒体がスペクトル集約装置に使用されることが可能になる。
【００５４】
さらに、励起光の前の波動（ｗａｖｅ  ｆｒｏｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｌｉｇｈｔ）は必要ない。なぜなら、電子は、例えばディスプレイの表面にぶつかるまで、空間内でランダムな配向性を有するからである。さらに、本発明の媒体内の成分は、活性成分（すなわち、光子エネルギーのアップコンバージョン過程に関与する成分）に影響を与える、すなわち、媒体のスペクトル特性の制御を可能とするだけでなく、マトリックスの組成物が、媒体及び媒体で形成されたフィルムまたは物体の制御された形態を維持することを可能にするという意味で、非常に用途が広くなっている。
【００５５】
本発明によれば、より大きな多用途性は、少なくとも二つの独立した活性化合物の特性を組み合わせる可能性という点において、達成される。新しい系／組成物は、それぞれの成分単独では示されない多様な特性を持って、生成される。例えば、吸収分子、すなわち「増感剤」は多様であり、これゆえ、アップコンバートされる低エネルギー波長も多様である。それに代わり、あるいはそれに加えて、発光分子は多様であり、これゆえ、アップコンバートした発光の高エネルギー波長に多様性を持たせることが可能になる。少なくとも１つの有機化合物を増感剤または発光体として使用するか、またはこれら両方に有機化合物を用いることで、有機化合物が有する良好なフィルム形成特性を利用することが可能になる。これにより、本発明の組成物を、特に、広い発光領域の光電子機器に適用することが可能になる。
【００５６】
本願で用いられる「ｘｎｍ〜ｙｎｍの範囲で透明な」という用語は、この範囲の全体、または一部における透明性を参照するために用いられる。
【００５７】
本願のマトリックスに関して用いられる「弾性の」という用語は、例えば圧力または圧迫の作用によって変形した後、このような圧力または圧迫から開放された際に、前記変形の前の元の形状に戻るマトリックスを参照するために用いられる。
【００５８】
本願のマトリックスに関して用いられる「樹脂」という用語は、作用された力に応じて、元に戻らない変形を受けるマトリックスを参照するために用いられる。
【００５９】
本願で使用される「粘弾性の」という用語は、時間に依存する特性であり、圧力を受けた物体が粘性及び弾性の応答を示す特性である。粘弾性の物体は、圧力を常時受けることで、粘性的な流動を示す。しかし、力学的エネルギーの一部は、圧力が解除された後に保存され、回復する。しばしば高分子の溶液、融液（ｍｅｌｔｓ）、及び構造化された懸濁液に使用され、粘弾性は、通常、瞬時に作用または取り去られる常時の圧力（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｓｔｒｅｓｓ）、引っ張り力（ｓｔｒａｉｎ）、または力学的な圧力または引っ張り力に対する応答として、評価される。
【００６０】
本願で用いられる「粘塑性」という用語は、ある大きな値の力、すなわち降伏応力（ｙｉｅｌｄ  ｓｔｒｅｓｓ）の下では、固体のようにふるまい、さらに大きな力が作用した際（ｗｈｅｎ  ｔｈｉｓ  ｓｔｒｅｓｓ  ｉｓ  ｅｘｃｅｅｄｅｄ）に、粘性的な液体のように流動するという物体の特性を示す。粘塑性の物体は、しばしば、高度に凝集された懸濁液及び高分子ゲルに使用される。
【００６１】
本願で用いられる「熱可塑性ポリマー」は、温度に応じて樹脂の振る舞いを示すポリマーである。すなわち、熱可塑性ポリマーは、加熱すると溶融し、冷却すると凝固する。
【００６２】
本願で用いられる「熱硬化性樹脂」は、樹脂体、例えば、エネルギー（例えば熱）を作用させることで、強固な形態に硬化するものを参照するために、用いられる。このような硬化の過程は、しばしば、樹脂体の分子の間に架橋、例えば高分子鎖を形成する。
【００６３】
本願で用いられる「粘性」という用語は、流出に耐える物体の傾向を参照するために用いられる。
【００６４】
本願で用いられる「２つの成分のエポキシ樹脂」は、２つの前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）成分がともに加えられたときにのみ生成されるエポキシ樹脂を参照するために用いられる。より具体的には、このようなエポキシ樹脂は、熱硬化性のエポキシドポリマーであり、触媒または「硬化剤」と混ぜられた際に硬化する。このような「２つの成分のエポキシ樹脂」としては、例えば、ビスフェノールＡ、及びエピクロロヒドリンがある。
【００６５】
本願で使用される「粘性の液体」は、０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓ以上の液体を参照するために用いられる。当業者であれば、液体の粘度を測定する方法、及び、購入可能な粘度計が存在することを知っている。後述する実施例で報告されるいくつかの実施形態によれば、本願発明者は、ほぼ（２０〜１０００）ｘ１０−３Ｐａ．ｓの粘度値を有するものをマトリックスに使用する。しかし、このような粘度を測定する方法は重要ではない。すべての公知の粘度計は、１０パーセント以内の誤差（ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ）で同じ結果を与えるからである。
【００６６】
本願で使用される「ゲル」という用語は、通常、１（または複数）の成分（これらは「ネットワーク成分（ｎｅｔｗｏｒｋ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）」とも称される）が他の成分、例えば溶媒にコロイドとして分散する系を参照する。好ましくは、「ゲル」は、有限の、通常はより小さな降伏応力が作用したコロイド系である。
【００６７】
例えば、高分子ゲルにおいては、ネットワーク成分は高分子であり、高分子は、ゲルを形成するために、水のような溶媒にコロイド状に分散する。高分子ネットワークは、共有結合または、局所的に秩序化された振る舞いが行われる領域での（ｗｉｔｈ  ｒｅｇｉｏｎｓ  ｏｆ  ｌｏｃａｌ  ｏｒｄｅｒ  ａｃｔｉｎｇ）ネットワーク結合として（ａｓ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ）の物理的な凝集力により形成されるネットワークである。ゲルは、分散した成分の分子同士の相互作用が、非共有結合、実際はファンデルワールス相互作用となる場合に、物理的なものとなり、ゲルは、分散した成分の分子同士の相互作用が共有結合である場合に、化学的なものとなる。随意に、成分は物理的または化学的に架橋される。物理的な架橋がなされる場合、分子同士に共有結合は生じないが、分散された成分が物理的により合わされる。化学的な架橋がなされる場合、分散された成分の分子同士が共有結合する。この共有結合は、放射線の照射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）または化学的な架橋を行う物質を添加することにより達成される。
【００６８】
本願で使用される「有機の」という用語は、その一般的に理解されている意味で使用される。すなわち、この用語は、炭素を含む化合物に関連する。本願で使用されるように、この用語は、元素炭素、少なくともフラーレンの形状のものを含む。さらに、「有機の」という用語は、特定のカーボン含有化合物、例えば水素を含まない炭素のカルコゲニド、例えばＣＯ、ＣＯ２、ＣＳ２及びこれらの誘導体、例えばＨ２ＣＯ３、ＫＳＣＮを除外し、さらに、炭素を含む元素の二元化合物であり、水または希釈された酸の影響により炭化水素に分解する塩様の炭化物を除外するものである。塩様の炭化物は、一般的な構造ＭＩ２Ｃ２またはＭＩＩＣ２を有する。ＭＩまたはＭＩＩは、１または２価の金属イオンを意味する。カルシウム、銀、及び銅の塩様の炭化物は、分解してアセチレンになり、アルミニウムの塩様の炭化物（Ａｌ４Ｃ３）は、分解してメタンになる。さらに除外される炭素含有化合物であって、「有機の」という用語の一部を構成していないものは、金属炭化物である。この金属炭化物は、合金の特性を有する非化学量論的化合物である。これらは酸に耐性を示し、導電性である。
【００６９】
本発明によれば、増感剤及び発光体の成分は、粒子にカプセル化され、この粒子は、ナノメーターまたはマイクロメーターの範囲の平均寸法（ａｖｅｒａｇｅ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）を有する。もしこの平均寸法がナノメーターの範囲となる場合、このような粒子は、本願では「ナノ粒子」として参照される場合がある。当業者であれば、どのように成分を粒子にカプセル化するかを知っている。成分を粒子にカプセル化する方法は多数ある。例えば、乳化技術により、カプセル化がなされる。
【００７０】
本願で使用される「ナノ粒子」は、１〜７５０ｎｍの範囲、好ましくは５〜５００ｎｍの範囲、より好ましくは５〜２５０ｎｍの範囲のサイズを有する粒子を示すためのものである。これらのナノ粒子は、結晶挙動を示し、この場合、これらは「ナノ結晶」としても参照される。
【００７１】
本願で使用される「ナノチューブ」という用語は、チューブ状の構造物、好ましくは炭素からなる構造物を示すためのものであり、寸法は、上記で定義した「ナノ粒子」と同じ大きさのオーダーとなる。
【００７２】
本願で用いられる「ホスト分子」及び「ゲスト分子」は、２種類の分子を示すためのものである。これらは互いに異なり、ゲスト粒子として参照される分子は、ホスト分子として参照される分子で構成されるマトリックス内に埋め込まれる。
【００７３】
本願で用いられる「ディスプレイシステム」は、１またはいくつかのディスプレイ装置を参照するためのものである。もっとも単純な形態では、ディスプレイシステムは単一の「ディスプレイ」または「ディスプレイ装置」と同等である。より複雑な形態では、いくつかのこのような単一のディスプレイがともにアセンブルされて、本発明によるディスプレイシステムが形成される。
【００７４】
本願で用いられる「光」という用語は、３００ｎｍ〜１６００ｎｍ及びこの範囲内の任意の一部の波長を有する電磁波を参照するためのものである。
【００７５】
本発明による、基質（柔軟性のある固体または硬質の固体）を含む装置においては、このような基質は、好ましくは「光の透過性」を有する。「光の透過性」を有する基質は、光子エネルギーをアップコンバージョンする媒体を励起するために使用される領域の波長、光子エネルギーをアップコンバージョンする媒体が発光する放射線の領域の波長を少なくとも透過する基質を参照するためのものである。本発明によるディスプレイは、少なくとも１つの基質に接触し、光子のアップコンバージョンを行う媒体の、フィルム、層構造、複数フィルム、多層構造として形成される。好ましくは、このような媒体は、２つの基質に挟まれ、少なくとも一方の基質、好ましくは両方の基質が透過性を有する。層状構造の媒体は、一以上の層を有しており、また、一以上の増感剤／発光体成分の対を有している。各々の対は、異なる吸収特性、異なる発光特性、または異なる吸収及び発光特性の双方を有する。これらの異なる増感剤／発光体の対は、異なる層またはディスプレイの異なるピクセル内に存在するので、ＲＧＢディスプレイ、モノカラーディスプレイ、マルチカラーディスプレイ、またはホワイトディスプレイの製造が可能となる。
【００７６】
本発明によるディスプレイの他の実施形態においては、光子エネルギーアップコンバージョンを行う媒体が所望の３次元の形状、例えば、文字（ｌｅｔｔｅｒ）、数字（ｎｕｍｅｒａｌ）、立方体、ピラミッド、平行六面体（ｐａｒａｌｌｅｌｉｐｅｄ（ｐａｒａｌｌｅｌｅｐｉｐｅｄ））、会社のロゴ、またはあらゆる他の規則的または不規則的な所望の形状に形成される。これは、本発明による光子エネルギーアップコンバージョン用の媒体が有する形状維持性によって可能になるものである。
【００７７】
本願で使用される「スペクトル集約装置」という用語は、調整のための装置、例えば、前記デバイスへ入射される光のスペクトルの波長領域を狭くする装置を参照するためのものである。これにより、前記デバイスから発光された光は、例えば、前記入射光より狭いか、またはよりシフトされた領域の波長に調整される。好ましくは、このような調整、例えば波長領域を狭くする調整のために、光子エネルギーのアップコンバージョン過程を単独で、または、光子エネルギーのダウンシフトまたはダウンコンバージョンをアップコンバージョン過程とともに行う。例えば、光子エネルギーのアップコンバージョンを単独で行うか、光子エネルギーのダウンシフトをアップコンバージョンとともに行うことで、前期デバイスに入射された光のスペクトルの広さが、調整され、例えば狭くされる。そして、光のスペクトルの広さが、効果的に「集約」されて、より狭くなる。狭くなったスペクトルは、元の入射されたスペクトル内に位置するか、または、このスペクトルの外に位置することとなる。一例としては、太陽光のスペクトルが、効果的に狭くされて、太陽光のスペクトル全体よりも狭い領域を有する可視光の波長領域（ＶＩＳ  ｒｅｇｉｏｎ）となる。この調整は、赤外の領域が可視領域となる光子エネルギーのアップコンバージョン単独か、ＵＶ領域から可視領域への（ダウンシフトまたはダウンコンバージョンによる）赤方偏移と組み合わされたアップコンバージョンにより、行われる。さらには、可視領域自体の内であっても、領域を狭くすることは達成される。たとえば、赤の領域を緑の領域にアップコンバージョンしたり、青の領域を緑の領域にダウンシフトすることが可能である。光子エネルギーのアップコンバージョン単独、または、光子エネルギーのダウンシフトまたはダウンコンバージョンと組み合わされたアップコンバージョンに基づくスペクトル集約装置を、本発明、太陽電池の光子の捕獲、温室における異なる領域の光子の利用、または他の適した装置に従って（ｉｎ  ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ  ｗｉｔｈ）使用することで、各々の効率が改善される。同様のコンセプトは、家屋及び車の窓にも適用される。例えば車では、車の内部に入射される太陽光のスペクトルのある部分を集約したいという要望があり、例えば、より赤、より緑、等に集約したい場合がある。このコンセプトでは、例えば、近赤外線を可視光の波長領域にアップコンバージョンするか、紫外線を可視光の波長領域にダウンコンバージョンすることで、照明の強調が可能となる。
【００７８】
本願で使用される「波長領域の調整」は、処理を参照するために使用される。この処理によって、物体に照射された光のスペクトルの波長領域が狭くなり、すなわちより狭くなり、または、少なくとも元の位置からずれる。「調整された波長領域」は、狭い波長領域、または、元の位置からずれた波長領域である。このように狭くなった、またはずれた波長領域は、一部または全部が元の波長領域に含まれるか、または、全部が前記もとの波長領域から外れる。本願で用いられる「前記装置に入射される光のスペクトルの波長領域を調整するための装置」という用語は、これゆえ、「スペクトル集約装置」（ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ  ｏｒ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）と同義語として用いられる。
【００７９】
あらゆる理論に制約されることを願うことなく、三重項‐三重項消滅に補助された本発明に係る光子エネルギーアップコンバージョン系の一実施形態に従ったアップコンバージョン過程の作用の法則は、以下のものである。すなわち、第１の成分、例えばＭＯＥＰ（ｍｅｔａｌｌａｔｅｄ  ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ  ｍａｃｒｏｃｙｃｌｅ）の一重項のＱバンドにある光子が光を吸収した後に、効果的なＩＳＣ（ｉｎｔｅｒ−ｓｙｓｔｅｍ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ）によって、高寿命の三重項状態の第１の成分（増感剤）が多数生成される（ｈｉｇｈｌｙ  ｐｏｐｕｌａｔｅｄ）。さらに、この三重項状態は、引き続いて起こるエネルギー遷移過程のための貯蔵庫とみなされている。この状態から、２つの励起の経路が可能である。第１の経路では、励起された前記第１の成分の分子同士の間で起こる三重項‐三重項消滅（ＴＴＡ）の結果として、第１の成分の分子のひとつが、基底状態に戻り、他方が、より高い三重項状態に励起される。ついで、第１の成分の一重項励起から第２の成分の励起された一重項状態への効果的な遷移が行われる。第２の成分は、発光成分であり、例えば青色の発光体である。第２の経路では、追加的なアップコンバージョンの経路が可能である。第２の経路では、初めに、第１の成分の三重項励起が直接第２の発光成分分子の三重項状態に移行し、ついで、再度三重項‐三重項消滅が起こり、このとき、第２の成分の三重項状態が、第２の成分（発光成分）の励起された一重項状態に再度移行する。
【００８０】
より好ましくは、前記第１の有機染料（すなわち増感剤）は、ポルフィリン、メタロポルフィリン、具体的には、オクタエチルポルフィリンパラジウム（または‐Ｐｔ、または‐Ｃｕ、または‐Ｚｎ）、またはフタロシアニンである。前記第２の有機染料（すなわち発光体）は、（側鎖パターンを有するか、有しないか、または異なる側鎖パターンを有する（ｗｉｔｈ  ｏｒ  ｗｉｔｈｏｕｔ（ｄｅｆｆｅｒｅｎｔ）））ポリフルオレンまたはオリゴフルオレン、具体的には、ＰＦ２／６である。注目すべきは、本発明の一実施形態において、増感剤及び発光体が有機化合物であることである。これらの有機化合物は重合可能であり、重合は、同じ高分子内で生じる。すなわち、これらは、ブロック共重合体、ランダム共重合体、または増感剤／または発光体の高分子として、同じ高分子の一部を形成する。各々の他の成分は、末端をふさぐ群を形成する。このような高分子は、例えば、発光体成分で末端をふさがれた、増感剤成分の高分子である。逆もまた同様である。さらに、不活性のポリマー（例えばポリスチレン）を、基幹として用い、増感剤及び発光体を両方含むポリマーを形成してもよい。ここで、増感剤及び発光体は、共有結合により基幹の側鎖となるか、または主鎖に含まれる。ここで述べたポリマーは、２つの成分が互いに共有結合したものの例である。
【００８１】
好ましい増感剤成分、発光体成分、及びマトリックス成分（「不活性のマトリックス」は、マトリックスがアップまたはダウンコンバージョン過程、またはダウンシフト過程に関与しない事実に言及するものである）の具体的な実施例は、以下に示される。
【００８２】
［増感剤分子（または増感剤成分）］
「増感剤」は、光を吸収可能な分子であり、有機染料、または有機金属錯体であり、好ましくは三重項状態を多数有する（ｗｉｔｈ  ａ  ｈｉｇｈ  ｐｏｐｕｌａｔｅｄ  ｔｒｉｐｌｅｔ  ｓｔａｔｅ）。
【００８３】
有機金属錯体は、定義ごとに（ｐｅｒ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）、少なくとも、一または複数の分子、いわゆるリガンドＬで囲まれた金属Ｍを含む化合物である。リガンドＬは、一般的に、配位共有結合により金属イオンに結合している。
【００８４】
リガンドは、有機分子であり、環状または非環状であり、芳香性または非芳香性であり、単座配位または多座配位である。
【００８５】
リガンドが拡張された（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）芳香族系である場合、金属に結合していなくても、それら自身が有機染料の増感剤となる。
【００８６】
より詳細には、Ｐｄ−ポルフィリン（有機金属錯体）及び金属を含まないポルフィリン（有機分子）は、ともに増感剤である。
【００８７】
【化１】
0005491408.tif 000002
【００８８】
有機金属錯体は、以下のいずれかである。
【００８９】
・一般的な構造ＭＬｍでを有する単環である。
ｍは、リガンドの数であり、ｍ＝１〜８、好ましくは１〜３である。
【００９０】
・通常のリガンドＢ経由の金属架橋を有する（ｗｉｔｈ  ｍｅｔａｌｓ  ｂｒｉｄｇｅ  ｖｉａ  ｃｏｍｍｏｎ  ｌｉｇａｎｄ  Ｂ）多環の錯体である。すなわち、一般的な構造ＬｍＭ‐［Ｂ‐ＭＬｍ］ｎを有する。Ｌｍは、この化学式の各部位（ａｔ  ｅａｃｈ  ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）において、各々独立に選ばれたリガンドである。ｎは、繰り返し単位であり、１〜１０、好ましくは１〜３であり、Ｂは、多座配位子として作用するあらゆる架橋性の有機分子、またはハロゲン化物、例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉである。
【００９１】
・Ａ経由で架橋されたリガンドを有する多環の錯体である。
すなわち、一般的な構造ＭＬｍ‐［Ａ‐ＬｍＭ］ｎを有し、Ｌｍは、この化学式の各部位（ａｔ  ｅａｃｈ  ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）において、各々独立に選ばれたリガンドである。ｎは、繰り返し単位であり、１〜６、好ましくは１〜３であり、Ａは、以下のように定義されるものであるか、または、これらのユニットのあらゆる組み合わせ、または、リガンドを架橋している間（ｗｈｉｌｅ）に、結合した系（ｆｕｓｅｄ  ｓｙｓｔｅｍ）を形成するあらゆる有機ユニットである。
【００９２】
【化２】
0005491408.tif 000003
【００９３】
Ｒは、Ｈ、置換または非置換のあらゆるアルキル、アリール、またはヘテロアリールであり、ｎ１は、０〜１０、好ましくは０〜２であり、Ｒ３は、Ｈ、‐（ＣＨ２）ｎＣＨ３、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＣＯＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＳＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＮＲ２、‐（（ＣＨ２）ｐ‐Ｏ）ｎ‐ＣＨ３、である。
【００９４】
金属Ｍは、例えば、Ｌｉ、Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ、Ｃａ，Ｓｒ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｙｂ，Ｅｕ，Ｎｄ，Ｇｄ，Ｔｈから選択され、好ましくは、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＯＳ，Ｒｅである。
【００９５】
リガンドＬは、例えば、以下のグループから選択されるが、これらに限定されない。このグループは、ヘテロ環芳香性または非芳香性の系であり、カーボンではなく、好ましくは窒素または酸素である原子を少なくとも１つ含む。この原子により、リガンドは金属に結合される。前記ヘテロ環芳香性または非芳香性の系は、単環または多環の凝集された環系、または、互いに共有結合した複数の環の系である。ここで、前記環系または複数の環は、随意に、さらなる置換基Ｚで置換されていてもよい。
【００９６】
Ｚは、一または複数の成分が、各部位（ａｔ  ｅａｃｈ  ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）において独立に、Ｈ、置換または非置換のアルケニルまたはアルキニル、ハロゲン、例えばＣｌ、Ｂｒ，Ｆ，Ｉ，ＮＯ２、ＮＨ２、ＣＮ、ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、Ｈ、‐（ＣＨ２）ｎＣＨ３、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＣＯＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＳＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＮＲ２、‐（（ＣＨ２）ｐ‐Ｏ）ｎ‐ＣＨ３、から選択され、Ｒは、Ｈ、置換または非置換のあらゆるアルキル、アリール、またはヘテロアリールであり、ｎは、０〜１０、好ましくは０〜６であり、ｐは、０〜４、好ましくは１〜２である。Ｚは、また、あらゆる芳香性またはヘテロ芳香性の系であり、好ましくは、以下の構造式ｘで示される。
【００９７】
【化３】
0005491408.tif 000004
【００９８】
ｎ２は、１〜５であり、Ｒ１は、Ｈ、あらゆるアルケニル、アルキニル、アリール、ハロゲン、例えばＣｌ、Ｂｒ，Ｆ，Ｉ，ＮＯ２、ＮＨ２、ＣＮ、ＳＣＮ、＝Ｃ（ＣＮ）２、＝Ｏ、‐ＳＯ３Ｈ、ＯＨ、Ｈ、‐（ＣＨ２）ｎＣＨ３、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＣＯＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＳＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＮＲ２、‐（（ＣＨ２）ｐ‐Ｏ）ｎ‐ＣＨ３であり、Ｒ３は、Ｈ、‐（ＣＨ２）ｎＣＨ３、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＣＯＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＯＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＳＲ、‐（ＣＨ２）ｎ‐ＮＲ２、‐（（ＣＨ２）ｐ‐Ｏ）ｎ‐ＣＨ３である。
【００９９】
リガンドＬは、例えば、置換または非置換のポルフィリンの大員環系（ｍａｃｒｏｃｙｃｌｉｃ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｏｆ  ｐｏｒｐｈｙｒｉｎｅｓ  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、これらの誘導体の拡張された（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）系、例えばベンゾポルフィリンまたはナフタロポルフィリンからなる群から選択されるが、これらに限定されない。
【０１００】
【化４】
0005491408.tif 000005
【０１０１】
リガンドＬは、例えば、テトラアザポルフィリン、フタロポルフィリン、またはナフタロシアニンの大員環系であって、置換または非置換のものからなる群から選択されるが、これらに限定されない。
【０１０２】
【化５】
0005491408.tif 000006
【０１０３】
リガンドＬは、例えば、コロール（ｃｏｒｒｏｌｅｓ）またはアザコロール（ａｚａ−ｃｏｒｒｏｌｅｓ）の大員環系であって、置換または非置換のものであって、ベンゾまたはナフト拡張された系（ｂｅｎｚｏ−  ａｎｄ  ｎａｐｈｔｏ−  ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｓｙｓｔｅｍｓ）を含む群から選択されるが、これらに限定されない。
【０１０４】
【化６】
0005491408.tif 000007
【０１０５】
リガンドＬは、例えば、置換または非置換の線形のテトラ、トリ、またはジピロールの系であって、ベンゾまたはナフト拡張された系（ｂｅｎｚｏ−  ａｎｄ  ｎａｐｈｔｏ−  ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｓｙｓｔｅｍｓ）を含む群から選択されるが、これらに限定されない。
【０１０６】
【化７】
0005491408.tif 000008
【０１０７】
リガンドＬは、例えば、置換または非置換のピリジン、ｂｉ−、ｔｅｒ−、またはポリピリジン、フェナントロリン、キノリン、イソキノリン、ビス‐イソキノリン、ヒドロキシキノリンからなる群から選択されるが、これらに限定されない。
【０１０８】
【化８】
0005491408.tif 000009
【０１０９】
リガンドＬは、例えば、置換または非置換のヘテロ芳香環分子であって、以下の構造式及びこれらのあらゆる組み合わせからなる群から選択されるが、これらに限定されない。
【０１１０】
【化９】
0005491408.tif 000010
【０１１１】
Ｘ、Ｙは、それぞれ独立にＮＲ、Ｏ、Ｓである。
【０１１２】
リガンドＬは、例えば、置換または非置換のベンゼン‐１，２‐ジオール、ベンゼン‐１，２‐ジアミン、エタン‐１，２‐ジアミン、エタン‐１，２‐ジオール、ナフタレン‐２，３‐ジアミン、ナフタレン‐２，３‐ジオール、アントラセン‐２，３‐ジオール、アントラセン‐２，３‐ジアミン、シュウ酸アミド、シュウ酸、エチレンジアミンテトラ酢酸を含む誘導体から選択されるが、これらに限定されない。
【０１１３】
【化１０】
0005491408.tif 000011
【０１１４】
増感剤は、有機染料であり、以下の群から選択されるが、これらに限定されない。
【０１１５】
・置換または非置換のクマリン及びこれらの誘導体
【０１１６】
【化１１】
0005491408.tif 000012
【０１１７】
Ｚは、上述したとおりである。
【０１１８】
・置換または非置換の、シアニン、メロシアニン、及びアゾ染料、及びこれらの誘導体
【０１１９】
【化１２】
0005491408.tif 000013
【０１２０】
ｎ３は、０〜６であり、好ましくは０〜３である。
【０１２１】
Ａｒ１及びＡｒ２は、互いに同一または異なっており、各部位（ａｔ  ｅａｃｈ  ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）において独立に、以下の構造式、または、これらの構造式のあらゆる組み合わせから選択される。
【０１２２】
【化１３】
0005491408.tif 000014
【０１２３】
Ｚ、Ｒ、Ｒ３は上述したとおりである。
【０１２４】
・スクアリリウム及びクロコニアム（ｃｒｏｃｏｎｉｕｍ）色素の誘導体であって、置換または非置換のもの
【０１２５】
【化１４】
0005491408.tif 000015
【０１２６】
Ｘ、Ｙ、Ａｒ１及びＡｒ２は、上述したとおりである。
【０１２７】
・セミスクアリリウムまたはセミクロコニアム（ｓｅｍｉ−ｃｒｏｃｏｎｉｕｍ）染料の誘導体であって、置換または非置換のもの、及びこれらの誘導体
【０１２８】
【化１５】
0005491408.tif 000016
【０１２９】
・あらゆる芳香性またはヘテロ芳香性の系で架橋された（ポリ）スチレン（ａｎｙ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ａｎｄ  ｈｅｔｅｒｏａｒｏｍａｔｉｃ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｂｒｉｄｇｅｄ  （ｐｏｌｙ−）ｓｔｙｒｅｎｅ）、他の芳香性またはヘテロ芳香性の環、芳香性またはヘテロ芳香性の系が結合した２級または３級アミン、一方の末端が芳香性の系または有機金属錯体で塞がれた（ｍｏｎｏ−ｅｎｄｃａｐｐｅｄ）（ポリ）フェニレン
【０１３０】
・以下の化合物の誘導体であって、置換または非置換のもの。
すなわち、ａ）一方の末端が芳香性の系で塞がれた（ｍｏｎｏ−ｅｎｄｃａｐｐｅｄ）（ポリ）フェニレン、ｂ）芳香性またはヘテロ芳香性のユニットで置換された２級または３級アミン、または、ｃ）〜ｆ）芳香性またはヘテロ芳香性の系であって、（ポリ）スチレン、他の（ポリ）芳香性またはヘテロ芳香性の環で架橋された系
構造式は以下で示される。
【０１３１】
【化１６】
0005491408.tif 000017
【０１３２】
ｎ４は、１〜４、好ましくは１〜２である。Ａｒ１、Ａｒ２、Ｘ、及びＲは上述したとおりである。
【０１３３】
有機染料は、また、リガンドＬの群、例えばポルフィリン、フタロシアニン、コロール（ｃｏｒｒｏｌｅｓ）であって、金属に結合していないものから選択される。
【０１３４】
［発光体分子（発光体成分）］
発光体分子は、（効率的に）発光する一重項状態を有する有機分子である。発光体分子は、グループＥから選択される。Ｅは、例えば、以下の群から選択されるが、これらに限定されない。
【０１３５】
・置換または非置換のアントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ルブレン、及びこれらの誘導体。コアは、以下の構造として示される。
【０１３６】
【化１７】
0005491408.tif 000018
【０１３７】
Ｚは上述したとおりである。
【０１３８】
・置換または非置換のペリレン、フェナントレン、トリフェニレン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ベンゾクリセン、フェナレン、アセナフチレン、コラヌレン。コアの構造は、以下に示される。
【０１３９】
【化１８】
0005491408.tif 000019
【０１４０】
Ｚは、上述したとおりである。
【０１４１】
・非芳香性、芳香性、及びヘテロ芳香性の縮合した系の誘導体であって、置換または非置換のもの、または、これらの構造のあらゆる組み合わせ。
コアの構造は以下に示される。
【０１４２】
【化１９】
0005491408.tif 000020
【０１４３】
Ｚは、上述したとおりである。Ｙは、Ｃ、Ｓｉ、Ｎ、Ｓ，Ｏである。
【０１４４】
・（ポリ）シロール、（ポリ）ピロール、またはチオフェンに基づく化合物からなる群であって、置換または非置換のもの。コアの構造は以下に示される。
【０１４５】
【化２０】
0005491408.tif 000021
【０１４６】
Ｚ及びｎ４は、上述したとおりである。Ｙ１は、Ｓｉ（Ｚ）２、‐Ｎ（Ｚ）、またはＳである。
【０１４７】
発光体分子は、また、以下の一般式で現れる分子であってもよい。
【０１４８】
【化２１】
0005491408.tif 000022
【０１４９】
ｐは、０〜２０である。Ｅ及びＡは上述したとおりである。Ｌｍは、それが現れる場合には、この構造式の各部位（ａｔ  ｅａｃｈ  ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）において独立に選択されるリガンドである。
【０１５０】
［増感剤及び発光体成分が分散される非活性のマトリックス］
このマトリックスは、ＶＩＳ及び近ＩＲ領域の光を適度に透過し、定義済みの多様な粘度を有する。例は以下のとおりであるが、これらに限定されない。
【０１５１】
・オリゴマー、及びコオリゴマー、すなわち、スチレン、メチルメタクリレート、フェノール、アクリル酸、ビニルアルコール、カーボネート、イミド、アミド、エチレン、エチレングリコール、プロピレン、プロプレングリコール、一般的なオレフィン及びオレフィングリコール、テレフタル酸、イプシロン‐カプロラクトン、置換及び官能化されたスチレン、メチルメタクリレート、アクリル酸、ビニルアルコール、カーボネート、イミド、アミド、エチレン、エチレングリコール、プロピレン、プロプレングリコール、一般的なオレフィン及びオレフィングリコール、及びこれらの可能なすべての混合物であって、粘度を変化及び制御するための有機溶媒または水を含むもの
【０１５２】
・ポリマー及びコポリマー（ブロック、交互、及びグラフト共重合体）であって、分子量が１０３〜約１０９となるもの、例えば、以下のものであるが、これらに限定されない。すなわち、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、一般的なすべてのポリアクリル酸、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンタン（一般的なポリオレフィン）、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリヒドロキシブチレート、ポリ‐Ｌ‐乳酸、ポリイプシロン‐カプロラクトン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、すなわちポリエチレン及びポリアルキレングリコール、及び、これらのすべての混合物（ｍｉｘｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  ｂｌｅｎｄｓ）であって、粘度を変化及び制御するための有機溶媒または水を含むもの
【０１５３】
・物理的及び化学的高分子ゲル、すなわち、ａ）上述したすべてのオリゴマー及びポリマーであって、これらに限定されないもの、及びこれらの混合物であって、粘度を調整するための低分子量の溶媒を含むものを、放射線照射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）により架橋したもの
【０１５４】
・反応性の高いものを架橋したもの（ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ）（エポキシ樹脂など）
【０１５５】
上記で報告された従来技術のすべての有機物の系は、溶液に基づくものであった。このため、装置内でこれらを利用することは難しく、密閉された空間が必要であった。本願発明者は、光子エネルギーをアップコンバージョンするための媒体を発明した。この媒体は、有機増感剤及び発光体を基礎とするものであり、拡張された領域にこのような媒体をフィルムとして沈着させることができるマトリックスを含む。
【０１５６】
具体的には、本発明のいくつかの実施形態においては、「増感剤」は、非線形の吸収体である。すなわち、この非線形の吸収体は、とりわけ高強度の入射光（ｌｉｇｈｔ  ａｔ  ｈｉｇｈ  ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）に対して線形の振る舞いを示さないという吸収特性を示す。この吸収は、二つの光子の直接の励起過程の結果によるものであるので、増感剤は、十分に高いＴＰＡ横断面（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）を有していなければならない。２つあるいは複数の光子（ｔｗｏ−ｍｕｌｔｉ−ｐｈｏｔｏｎ）が順次に励起する場合には、これによって発光体が光制限化合物となり、ほとんどの場合で、発光体は、ＲＳＡ（ｒｅｖｅｒｓｅ  ｓａｔｕｒａｂｌｅ  ａｂｓｏｒｂｅｒ）となる。これらの系は、基底状態での吸収作用よりも高い励起状態（一重項または三重項）での吸収作用を有するものとして、定義される。これらの吸収作用の遷移（ｓｃｈｅｍｅ）は、図１で示されるように、５または６つのレベルのモデルで示される。この図では、Ｓ０が基底の一重項状態、Ｓ１、Ｓｘ、Ｓｎが、励起した一重項状態、Ｔ１及びＴｎが三重項状態となる。これらの化合物の性能は、基底状態の吸収作用（一重項及び三重項のレベルを含む）に対する励起状態の比、及び、飽和強度または流束（ｆｌｕｅｎｃｅ）に特徴付けられる。良好な特性（すなわち、良好なアップコンバージョンの振る舞い）のために、基底状態の吸収作用に対する励起状態の吸収作用の比を高くする一方で、飽和強度または流束（ｆｌｕｅｎｃｅ）を低くする必要がある。
【０１５７】
「発光体」成分（すなわち、第２の成分）は、増感剤成分のあらゆる高励起状態（すなわち、一重項Ｓｎまたは三重項Ｔｎ）から励起エネルギーが遷移する励起エネルギーレベルを放射的に緩和する（ｅｍｉｓｓｉｖｅｌｙ  ｒｅｌａｘｉｎｇ）必要がある。さらに、発光体成分の高い蛍光量子効率は、重要かつ好ましい。
【０１５８】
本発明によれば、より大きな多用途性は、少なくとも二つの独立した活性化合物の特性を組み合わせる可能性という点において、達成される。新しい系／組成物は、それぞれの成分単独では示されない多様な特性を持って、生成される。固体、ゲル、または粘度が０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓ以上のマトリックスを使用することで、このような媒体をフィルムまたは他の所望の形状に形成することが可能となり、特に、このような媒体を多数のアプリケーションに適用することが可能となり、漏洩を避けるための所定の方策を講じる必要がない。例えば、吸収分子、すなわち「増感剤」は多様であり、これゆえ、アップコンバートされる低エネルギー波長も多様である。それに代わり、あるいはそれに加えて、発光分子は多様であり、これゆえ、アップコンバートした発光の高エネルギー波長に多様性を持たせることが可能になる。少なくとも１つの有機化合物を増感剤または発光体として用いるか、またはこれら両方に有機化合物を用いることで、有機化合物が有する良好なフィルム形成特性を利用することが可能になる。これにより、本発明の組成物を、特に、広い発光領域を有する光電子機器に適用することが可能になる。
【０１５９】
本願で使用される「有機の」という用語は、その一般的に理解されている意味で使用される。すなわち、この用語は、炭素を含む化合物に関連する。本願で使用されるように、この用語は、元素炭素、少なくともフラーレンの形状のものを含む。さらに、「有機の」という用語は、特定のカーボン含有化合物、例えば水素を含まない炭素のカルコゲニド、例えばＣＯ、ＣＯ２、ＣＳ２及びこれらの誘導体、例えばＨ２ＣＯ３、ＫＳＣＮを除外し、さらに、炭素を含む元素の二元化合物であり、水または希釈された酸の影響により炭化水素に分解する塩様の炭化物を除外するものである。塩様の炭化物は、一般的な構造ＭＩ２Ｃ２またはＭＩＩＣ２を有する。ＭＩまたはＭＩＩは、１または２価の金属イオンを意味する。カルシウム、銀、及び銅の塩様の炭化物は、分解してアセチレンになり、アルミニウムの塩様の炭化物（Ａｌ４Ｃ３）は、分解してメタンになる。さらに除外される炭素含有化合物であって、「有機の」という用語の一部を構成していないものは、金属炭化物である。この金属炭化物は、合金の特性を有する非化学量論的化合物である。これらは酸に耐性を示し、導電性である。
【０１６０】
［実施例］
以下では、実施例となる図面に言及する。
【０１６１】
図１は、ＴＴＡによりサポートされるアップコンバージョン過程を示すエネルギー図（ｓｃｈｅｍｅ）案（ｐｒｏｐｏｓｅｄ）である。点で描かれた経路は、アントラセン誘導体／金属（ｍｅｔａｌｌａｔｅｄ）大員環系における、アップコンバージョンによるエネルギー励起の遷移を示す。例えば、アップコンバージョン対がＢＰＥＡ／ＰｄＰｈ４ＴＢＰとなる場合、光子励起のエネルギーは、１．９８±０．０８ｅＶとなる一方、放射された光子のエネルギーは、２．５±０．１ｅＶとなる。増感剤及び発光体の三重項多様体のエネルギー準位がスペクトルの重なりを有していること（ｗｈｅｎ  ｔｈｅ  ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｒｉｐｌｅｔ  ｍａｎｉｆｏｌｄ  ｔｈｅ  ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ  ａｎｄ  ｅｍｉｔｔｅｒ  ｈａｖｅ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｏｖｅｒｌａｐ）が最適である。
【０１６２】
図２は、本発明で使用される増感剤（Ａ）及び発光体（Ｂ）の構成を示す。いくつかの研究された対であって、可能なものは、ＰｄＯＥＰ（２，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフィリンパラジウム）及びＤＰＡ（９，１０−ジフェニルアントラセン）、ＰｄＴＰＴＢＰ（メソ‐テトラフェニル‐テロラベンゾポルフィリンパラジウム）及びＢＰＥＡ（９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン）、ＰｄＴＰＴＮＰ（メソ‐テトラフェニル‐オクタメトキシド‐テトラナフト［２，３］ポルフィリンパラジウム）及びＢＰＥＮ（９，１０−ビス（フェニルエチニル）ナフタセン）、Ｘ＝ＯＭｅ、ＰｄＴＰＴＢＰ（上述）及びルブレン、ＰｄＴＰＴＮＰ（メソ‐テトラフェニル‐オクタメトキシド‐テトラナフト［２，３］ポルフィリンパラジウム）及びルブレン、である。さらなる略語（ａｂｂｒｅｖｉａｔｉｏｎｓ）については、以下に示す図６の説明を参照。
【０１６３】
図３は、アップコンバージョンされた蛍光のＣＣＤカメラによる画像である。この蛍光は、４００ミクロン厚のアップコンバージョン層内のものであり、アップコンバージョン層は、密封されたポリカーボネート基質間に設けられる（前面の励起（ｆｒｏｎｔａｌ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ））。（Ａ）は、ＰｄＴＰＴＢＰ／ＢＰＥＡ系の画像を示し、（Ｂ）は、ＰｄＴＰＴＢＰ／ペリレン系の画像を示す。励起の強度は、３５ｍＷｃｍ−２より小さく、λ＝６３５ｎｍである（シングルモードダイオードレーザー）。ブロッキングフィルター（ｂｌｏｃｋｉｎｇ  ｆｉｌｔｅｒ）は使用されていない。
【０１６４】
図４は、例えば発光ディスプレイまたはスペクトル集約装置として使用される可能なアップコンバーターのさまざまな例を示す。より具体的には、（Ａ）ルブレン／ＰｄＴＰＴＮＰ（励起の波長λ＝６９５ｎｍ、強度  １００ｍＷｃｍ−２、シングルモードダイオードレーザー）、ポリカーボネート基質、Ｍｎが４００Ｄａ以下のＰＳ（ポリスチレン）で構成される粘性のマトリックス、を用いたもの。粘度は０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓより大きい。（Ｂ）ルブレン／ＰｄＴＰＴＢＰ（励起の波長λ＝６３５ｎｍ、強度１００ｍＷｃｍ−２、シングルモードダイオードレーザー）、（押し出し）ポリスチレンで構成される基質、分子量が３８０ＤａとなるＰＳで構成される粘性のマトリックス、を用いたもの。粘度は０．５９ｘ１０−３Ｐａ．ｓより大きい。
【０１６５】
図５は、本発明の媒体を太陽スペクトルの集約装置として使用したときの様子を示す。図５Ａは、染料で増感された（ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ）太陽電池（１０μｍのＴｉＯ２、液体の電解質、及び、図５（Ｂ）で示される構造の染料）の電圧／電流特性を示す。黒い円は、アップコンバーターが無い場合を示し、青い円は、０．２５ｃｍ−２の領域のレーザー励起によるアップコンバーター（ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）が存在する場合を示し、オレンジの星は、約４０Ｓｕｎｓの太陽光（Ｓｕｎ−ｌｉｇｈｔ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｃａ．  ４０  Ｓｕｎｓ）、すなわち、６２０〜６８０ｎｍのスペクトルの一部による励起がなされた場合を示す。アップコンバージョンの系：ペリレン／ＰｄＴＰＴＢＰ（励起の波長λ＝６３５ｎｍ、強度１００ｍＷｃｍ−２、シングルモードダイオードレーザー）、ガラス基質、密封、４００ＤａのＰＳによるマトリックス。図５Ｂは、研究（調査）対象の太陽電池のＩＰＣＥカーブを示す。挿入された構造は、電池に使用された染料の構造である。
【０１６６】
図６は、さまざまな発光特性を示す多数の媒体サンプルを示す。具体的には、
１）緑の対（Ｇｒｅｅｎ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＤＰＡ／ＰｄＯＥＰ（緑λ＝５３０ｎｍ→青λ＝４２０ｎｍ）；９，１０−ジフェニルアントラセン（ＤＰＡ）／２，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフィリンパラジウム（ＰｄＯＥＰ）
【０１６７】
２）赤から青への直接の対（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ−ｔｏ−Ｂｌｕｅ  ｃｏｕｐｌｅ）：ペリレン／ＰｄＴＰＴＢＰ（赤λ＝６３０ｎｍ→青λ４５０ｎｍ）；ジベンズ［ｄｅ，ｋｌ］アントラセン（ペリレン）／メソ‐テトラフェニル‐テトラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ）
【０１６８】
３）赤の対（Ｒｅｄ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＢＰＥＡ／ＰｄＴＰＴＢＰ（赤λ６３０ｎｍ→緑λ４８５ｎｍ）；９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン（ＢＰＥＡ）／メソ‐テトラフェニル‐テロラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ）
【０１６９】
４）赤外から黄の対（Ｉｎｆｒａｒｅｄ−ｔｏ−ｙｅｌｌｏｗ  ｃｏｕｐｌｅ）：ルブレン／ＰｄＴＡＰ（赤外λ＝８１０ｎｍ→黄λ＝５８０ｎｍ）；５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセン（ルブレン）／テトラアントラポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＡＰ）
【０１７０】
５）近赤外の対（Ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａ  ｒｅｄ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＢＰＥＮ／ＰｄＴＰＴＮＰ（近赤外λ＝７１０ｎｍ→黄λ５８０ｎｍ）；９，１０−ビス（フェニルエチニル）ナフタセン（ＢＰＥＮ）／メソ‐テトラフェニル‐オクタメトキシド‐テトラナフト［２，３］ポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＮＰ）
【０１７１】
６）赤外から緑への直接の対（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ−ｔｏ−Ｇｒｅｅｎ  ｃｏｕｐｌｅ）：ＢＰＢＴ／ＰｄＴＰＴＮＰ（赤外λ＝８１０ｎｍ（近赤外λ＝７１０ｎｍ）→緑λ＝５００ｎｍ）；４，４’−ビス（５−テトラアセニル）−１，１’−ビフェニレン（ＢＰＢＴ）／メソ‐テトラフェニル‐オクタメトキシド‐テトラナフト［２，３］ポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＮＰ）
【０１７２】
マトリックスは、ガラスのキュベット（ｇｌａｓｓ  ｑｕｖｅｔｔｅ）で密封された４００ＤａのＰＳ（ポリスチレン）である。
【０１７３】
図７は、図中に示した３つの対について、レーザー及び太陽光で励起を行った場合の比較を示す。各対の励起に使用される太陽光のスペクトルは、図中右に示される。マトリックスは、約４００Ｄａの分子量のＰＳが用いられる。溶媒は使用していない。
【０１７４】
図８は、本発明による媒体の三次元のサンプルの例である。アップコンバージョンは、６３５ｎｍ〜約４８０ｎｍで達成され、マトリックスは、２つの成分のエポキシ樹脂に基づく。アップコンバージョン対：ＢＰＥＡ／ＰｄＴＰＴＢＰ（赤λ６３０ｎｍ→緑λ４８５ｎｍ）；９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン（ＢＰＥＡ）／メソ‐テトラフェニル‐テロラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ）
【０１７５】
図９は、感光剤の例を示す。すなわち、
ａ）パラジウム（ＩＩ）２，３，９，１０，１６，１７，２３，２４−オクタキス（オクチロキシ）−フタロシアニン（ＤＯＰｄＰｃ）
ｂ）白金（ＩＩ）２，３，９，１０，１６，１７，２３，２４−オクタキス（オクチロキシ）−フタロシアニン
ｃ）パラジウム（ＩＩ）２，１１，２０，２９−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチル−２，３−ナフタロシアニン
ｄ）パラジウム（ＩＩ）１，８，１５，２２−テトラフェノキシ−フタロシアニン（ＰｈＰｄＰｃ）
【０１７６】
図１０は、発光体としてルブレンを有する感光剤（ＰｈＰｄＰｃ）について、フェニル−ヘプタデカン（ＰＨＤ）マトリックス中における感光剤の濃度を変化させた場合のアップコンバージョンスペクトルを示す。すなわち、
図１０Ａ）５ｘ１０−５Ｍ  ＰｈＰｄＰｃ  ＋  ５ｘ１０−４Ｍ  ルブレン
図１０Ｂ）１ｘ１０−５Ｍ  ＰｈＰｄＰｃ  ＋  ５ｘ１０−４Ｍ  ルブレン
励起波長６３５ｎｍ
図１０Ｃ）１ｘ１０−５Ｍ  ＰｈＰｄＰｃ  ＋  ５ｘ１０−４Ｍ  ルブレン
励起波長６９１ｎｍ
【０１７７】
図１１は、発光体としてルブレンを有する感光剤（ＤＯＰｄＰｃ）について、フェニル−ヘプタデカン（ＰＨＤ）マトリックス中における感光剤が以下の濃度である場合のアップコンバージョンスペクトルを示す。
１ｘ１０−４Ｍ  ＰｈＰｄＰｃ  ＋  １ｘ１０−３Ｍ  ルブレン。異なる曲線は、６３５ｎｍにおける持続波（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ）の励起の異なる強度に対応する（６３５ｎｍにおけるｃｗ）。
【０１７８】
図１２は、発光体の構造の例を示す。すなわち、
ａ）３−フェニル−ペリレン（ＰｈＰ）
ｂ）３−（２，３−ジフルオロ−フェニル）−ペリレン（ＤＦＰＰ）
ｃ）２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−１，３，５，７，８−ペンタ−メチル−ピロメテン−フルオロホウ酸錯体（ボディパイ（ｂｏｄｉｐｙ））
ｄ）ルビセン
【０１７９】
図１３は、一対のアップコンバージョンスペクトルを示す：ペリレンを有するメソ−テトラフェニル−テトラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ）、ＰｈＰを有するＰｄＴＰＴＢＰ、及び、ＤＦＰＰを有するＰＤＴＰＴＢＰ；励起波長６３２ｎｍ，１ｍＷ；
【０１８０】
図１４は、一対のアップコンバージョンスペクトルを示す：ルビセンを有するＰｄＴＰＴＢＰ。励起波長は６３２ｎｍである。説明文（ｔｈｅ  ｌｅｇｅｎｄ）に記載されているように、異なる曲線は、異なるレーザパワーに対応する；
【０１８１】
図１５は、１つの感光剤（ＰｄＴＰＴＢＰ）と３つの発光体、すなわち、ペリレン、ＢＰＥＡ（ビス（フェニルエチニル）アントラセン）及びルビセンを有するアップコンバージョンの系のアップコンバージョンスペクトルを示す；マトリックスであるＰＨＤ中の濃度は、５ｘ１０−５Ｍ  ＰｄＴＰＴＢＰ及び１．５ｘ１０−４Ｍ  ルビセン，１．５ｘ１０−４Ｍ  ペリレン及び１．５ｘ１０−４Ｍ  ＢＰＥＡ；励起波長６３２ｎｍ，１ｍＷ。
【０１８２】
図１６は、様々なマトリックス分子の構造の例を示す。すなわち、
ａ）１−フェニル−ヘプタデカン（ＰＨＤ）−エチレンに基づいたオリゴマー，
ｂ）１−フェニル−オクタデカン（ＰＯＤ）−エチレンに基づいたオリゴマー、結晶質、このオリゴマーは、粘度を調整するためにＰＨＤに添加される，
ｃ）ポリ（メチルフェニルシロキサン）７１０（登録商標）−粘度４５０−５５０ｃＳｔ（２５℃），
ｄ）ビベンジル−結晶質（低分子）−粘度を調整するためにＰＨＤに加えられる，
ｅ）オリゴスチレン（ＰＳ４００）
ｆ）ポリスチレン−ｂ−ポリ（エチレン／ブチレン）−ｂ−ポリスチレン）ブロック共重合体（ＳＥＢＳ）；
【０１８３】
図１７は、異なるマトリックス中に感光剤としてのＰｄＴＰＴＢＰ及び発光体としてのペリレンを有するアップコンバージョンの系のアップコンバージョンスペクトルを示す。全ての例における励起波長は６３２ｎｍであった。
図１７Ａ）１−フェニル−ヘプタデカン（ＰＨＤ）中，
図１７Ｂ）ＰＨＤ：ＰＯＤ＝５０：５０の混合物中，
図１７Ｃ）ＰＨＤ：ビベンジル＝９６：４の混合物中，
図１７Ｄ）ポリ（メチルフェニルシロキサン）７１０（登録商標）中，
図１７Ｅ）ＰＳ４００：ＰＳ６００＝５０：５０の混合物中，ここで、説明文に記載されているように、異なる曲線は、励起のための異なるレーザパワーに対応する，
図１７Ｆ）アップコンバージョンシステム  ＰｄＴＰＴＢＰ＋ＢＰＥＡ；  ＰｄＴＰＴＢＰ＋ペリレン、及び、ＰｄＴＰＴＢＰ＋ルビセンの他に、ＳＥＢＳ中のＰｄＴＰＴＢＰ＋ＢＰＥＡ＋ペリレン＋ルビセン；レーザパワー１ｍＷ；  差し込み図：１５０ｍＷｃｍ−２の非干渉性の（ｎｏｎ−ｃｏｈｅｒｅｎｔ）光源（ＬＥＤ）を用いて励起されたＰｄＴＰＴＢＰ＋ペリレンの系；
【０１８４】
図１８は、染料で増感された（ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ）太陽電池に結合した（ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｗｉｔｈ）、焦点が無く（ｎｏｎ−ｆｏｃｕｓｓｅｄ）、非干渉性の（ｎｏｎ−ｃｏｈｅｒｅｎｔ）光で作用するスペクトル集約（ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）の例を示す。これは、染料で増感された太陽電池（ＤＳＳＣ）がアップコンバートされた発光（非干渉性の赤色ＬＥＤ、９０ｍＷｃｍ−２）及び広域（２０ｘ２０ｍｍ２）のアップコンバーターとともに動作する原理の証明（ｐｒｏｏｆ−ｏｆ−ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）である。より具体的には、本図は、アップコンバートされた非干渉性の光を用いたＤＳＳＣの特性評価（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）を行うための装置一式（ｓｅｔ−ｕｐ）を示す。すなわち、図１８（ａ）は、装置一式の写真を示し、図１８（ｂ）は、装置一式の概略図を、アップコンバーター及び５パーセント集積された（ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ）アップコンバート光（ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ  ｌｉｇｈｔ）が照射されたＤＳＳＣの前面写真とともに示す。図１８（ｃ）は、装置一式に用いられるＬＥＤのスペクトルを示す。アップコンバーターは、以下のアップコンバージョン系を含む。このアップコンバージョン系は、１つの増感剤（ＰｄＴＰＴＢＰ）及び３つの発光体、すなわち、ペリレン、ＢＰＥＡ（９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン）、及びルビセンを含む。濃度は、マトリックスＰＨＤ内において、５ｘ１０−５Ｍ  ＰＤＴＰＴＢＰ、１．５ｘ１０−４Ｍ  ルビセン、１．５ｘ１０−４Ｍ  ペリレン、及び、１．５ｘ１０−４Ｍ  ＢＰＥＡとなる。アップコンバーター上での（ｏｎ  ｔｈｅ  ｕｐｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）励起波（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｗａｖｅ）の波長は、６３３〜６７０ｎｍであり、励起波のパワーは、９０ｍＷｃｍ−２である。アップコンバーターは、２０ｘ２０ｍｍ２の活性領域を有している一方、ＤＳＳＣの領域は１０ｘ１０ｍｍ２である。アップコンバートされた光子のうち、５パーセントだけ（ｏｎｌｙ）がこの装置では集積され、これにより、ＪＳＣは１００μＡ／ｃｍ２だけ（ｏｎｌｙ）となる。しかし、導波の構造（ｗａｖｅ  ｇｕｉｄｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）を用いることで、約８０％のアップコンバートされた（ＵＣ）光子が集積可能となることが予想される。
【０１８５】
図１９は、アップコンバージョンディスプレイの例を示す。２次元ディスプレイには、異なる色における透明ディスプレイ、１の励起源を有するマルチレイヤーディスプレイ、１の励起源を有する画素で構成されたディスプレイ（ｐｉｘｅｌａｔｅｄ  ｄｉｓｐｌａｙｓ）、及び２の励起源を有するマルチレイヤーディスプレイが含まれる。これらの全てのディスプレイは、本発明に従って実現されうる。より具体的には、図１９は、異なる発光色を有する透明ディスプレイを示す。励起波長は６３５ｎｍである。Ａ）は、青のアップコンバージョン対：メソ−テトラフェニル−テトラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ）＋ペリレンを示す。Ｂ）は、緑のアップコンバージョン対：ＰｄＴＰＴＢＰ＋（ビス（フェニルエチニル）アントラセン）（ＢＰＥＡ）を示す。また、Ｃ）は、黄色のアップコンバージョン対：ＰｄＴＰＴＢＰ＋ルビセンを示す。
【０１８６】
図２０は、異なる層で異なる発光色を有するマルチレイヤーディスプレイのためのデモンストレーションとしての透明ディスプレイを示す。励起波長は６３５ｎｍである。
Ａ）青のアップコンバージョン対：メソ−テトラフェニル−テトラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ）＋ペリレン、及び、緑のアップコンバージョン対：ＰｄＴＰＴＢＰ＋（ビス（フェニルエチニル）アントラセン）（ＢＰＥＡ）；
Ｂ）青のアップコンバージョン対：メソ−テトラフェニル−テトラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ）＋ペリレン、及び、黄色のアップコンバージョン対：ＰｄＴＰＴＢＰ＋ルビセン；
Ｃ）黄色のアップコンバージョン対：ＰｄＴＰＴＢＰ＋ルビセン、及び、緑のアップコンバージョン対：ＰｄＴＰＴＢＰ＋（ビス（フェニルエチニル）アントラセン）（ＢＰＥＡ）；
Ｄ）青のアップコンバージョン対：メソ−テトラフェニル−テトラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ）＋ペリレン、及び、緑のアップコンバージョン対：ＰｄＴＰＴＢＰ＋（ビス（フェニルエチニル）アントラセン）（ＢＰＥＡ）、及び、黄色のアップコンバージョン対：ＰｄＴＰＴＢＰ＋ルビセン。示されたディスプレイは、透明度の高い単色ディスプレイであり、これらのディスプレイは、間に距離をおいて配置され得る。このことは、同時に、透明度を維持している間、３次元効果を発生させる可能性がある。５以上の層は、原理上は可能である。
【０１８７】
図２１は、画素で構成されたディスプレイの第１の試作品を示す。この例における励起波長は６３５ｎｍである。青のアップコンバージョン対は、メソ−テトラフェニル−テトラベンゾポルフィリンパラジウム（ＰｄＴＰＴＢＰ）＋ペリレンであり、緑のアップコンバージョン対は、ＰｄＴＰＴＢＰ＋（ビス（フェニルエチニル）アントラセン）（ＢＰＥＡ）である。
【０１８８】
一の黄色のアップコンバージョン対は、ＰｄＴＰＴＢＰ＋ルビセンであり、他の黄色のアップコンバージョン対は、ＰｄＴＰＴＢＰ＋ルブレンである。
【０１８９】
図２２は、３次元ディスプレイの例を示す。原理の証拠として（ａｓ  ａ  ｐｒｏｏｆ  ｏｆ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）、アップコンバージョンされた発光物（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の位置／画素、すなわち、発光した画素（ｅｍｉｓｓｉｖｅ  ｐｉｘｅｌ）は、アップコンバージョンのための３次元媒体中で作られる。図２２ａは、ＰＨＤ中に５ｘ１０−５ＭのＰｄＴＰＴＢＰ＋５ｘ１０−４ＭのＢＰＥＡが含まれる系を示す。励起ビームは、直径６ｍｍであり、ｃａ．１１００μｍの長さとｃａ．２００μｍの高さを有するスポットにおける開口数（ＮＡ）が０．２５となるように焦点が合わせられる。励起波長は１．３ｍＷのレーザパワーで６８５ｎｍであった。
【０１９０】
図２２ｂは、ＰＨＤ中に２．５ｘ１０−５ＭのＰｄＴＰＴＢＰ＋５ｘ１０−４ＭのＢＰＥＡが含まれる系を示す。励起ビームは、直径１０ｍｍであり、ｃａ．１０００μｍの長さとｃａ．５００μｍの高さを有するスポットにおける開口数（ＮＡ）が０．１となるように焦点が合わせられた。励起波長は６８５ｎｍであり、レーザパワーは１５ｍＷであった。これは、本発明に従った媒体を使用した３次元ディスプレイも可能である、という原理の証拠である。
【０１９１】
明細書、請求の範囲、及び／又は図面に開示された本発明の特徴は、これらを単独で、及び、これを任意に組み合わせて、本発明を様々な形態で実現するための構成要素となり得る。
【図９ａ）】
0005491408.tif 000023
【図９ｂ）】
0005491408.tif 000024
【図９ｃ）】
0005491408.tif 000025
【図９ｄ）】
0005491408.tif 000026
【図１２ａ）】
0005491408.tif 000027
【図１２ｂ）】
0005491408.tif 000028
【図１２ｃ）】
0005491408.tif 000029
【図１２ｄ）】
0005491408.tif 000030
【図１６ａ）】
0005491408.tif 000031
【図１６ｂ）】
0005491408.tif 000032
【図１６ｃ）】
0005491408.tif 000033
【図１６ｄ）】
0005491408.tif 000034
【図１６ｅ）】
0005491408.tif 000035
【図１６ｆ）】
0005491408.tif 000036
【図１９Ａ）】
0005491408.tif 000037
【図１９Ｂ）】
0005491408.tif 000038
【図１９Ｃ）】
0005491408.tif 000039
【図２０Ａ）】
0005491408.tif 000040
【図２０Ｂ）】
0005491408.tif 000041
【図２０Ｃ）】
0005491408.tif 000042
【図２０Ｄ）】
0005491408.tif 000043
【図２１】
0005491408.tif 000044
【図２２ａ）】
0005491408.tif 000045
【図２２ｂ）】
0005491408.tif 000046
【図１】
0005491408.tif 000047
【図２】
0005491408.tif 000048
【図３】
0005491408.tif 000049
【図４】
0005491408.tif 000050
【図５Ａ】
0005491408.tif 000051
【図５Ｂ】
0005491408.tif 000052
【図６】
0005491408.tif 000053
【図７】
0005491408.tif 000054
【図８】
0005491408.tif 000055
【図１０Ａ】
0005491408.tif 000056
【図１０Ｂ】
0005491408.tif 000057
【図１０Ｃ】
0005491408.tif 000058
【図１１】
0005491408.tif 000059
【図１３】
0005491408.tif 000060
【図１４】
0005491408.tif 000061
【図１５】
0005491408.tif 000062
【図１７Ａ】
0005491408.tif 000063
【図１７Ｂ】
0005491408.tif 000064
【図１７Ｃ】
0005491408.tif 000065
【図１７Ｄ】
0005491408.tif 000066
【図１７Ｅ】
0005491408.tif 000067
【図１７Ｆ】
0005491408.tif 000068
【図１８】
0005491408.tif 000069