(57)【要約】  本発明は、（ａ）光源光１１０を作り出すための光源１００と、（ｂ）光源光１１０の少なくとも一部を変換するための透明変換デバイス２００と、を有し、透明変換デバイス２００は、離散粒子２１０を含む第１の高分子含有母材２０１を有し、離散粒子２１０は、分散された発光材料２１２を具備する第２の高分子含有母材を有する、照明装置１を提供する。
2014508818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）光源光を作り出すための光源と、（ｂ）前記光源光の少なくとも一部を変換するための透明変換デバイスと、を有し、前記透明変換デバイスは、離散粒子を含む第１の高分子含有母材を有し、前記離散粒子は、分散された発光材料を具備する第２の高分子含有母材を有する、照明装置。
【請求項２】
前記発光材料は、有機ダイを有する、請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記発光材料は、ランタノイドベースの発光材料、遷移金属ベースの発光材料、及び、量子ドット材料を含むグループから選択された、無機発光材料を有する、請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記離散粒子は、０．１μｍ〜５ｍｍの範囲の大きさを有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記離散粒子は、長さと幅との比が少なくとも２である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１の高分子含有母材は、第１の高分子を有し、前記第２の高分子含有母材は、第２の高分子を有し、前記第１及び第２の高分子は、本質的に異なる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記光源は、前記透明変換デバイス内に少なくとも部分的に埋め込まれる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記光源は、ソリッドステートＬＥＤ光源又はレーザダイオードを有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記第１の高分子含有母材は、バインダ含有被覆層を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第１の高分子含有母材は、連続層である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記透明変換デバイスは、フレキシブルなユニットである、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記離散粒子は、前記発光材料の寿命を改善するための被覆層を更に有する、請求項１記載の発光装置。
【請求項１３】
前記透明変換デバイスは、前記発光材料の寿命を改善するための被覆層を更に有する、請求項１又は１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記第１の高分子含有母材は、５０ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下、好ましくは２５ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下、より好ましくは５ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下、更に好ましくは１ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下の酸素透過率を有する、請求項１又は１２に記載の発光装置。
【請求項１５】
離散粒子を含む第１の高分子含有母材を有し、前記離散粒子は、分散された発光材料を具備する第２の高分子含有母材を有する、光源光の少なくとも一部を変換するための透明変換デバイス。
【請求項１６】
前記離散粒子は、０．１μｍ〜５ｍｍの範囲の大きさを有する、請求項１５記載の透明変換デバイス。
【請求項１７】
前記第１の高分子含有母材は、バインダ含有被覆層を有する、請求項１５又は１６に記載の透明変換デバイス。
【請求項１８】
前記第１の高分子含有母材は、連続層である、請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の透明変換デバイス。
【請求項１９】
前記離散粒子は、前記発光材料の寿命を改善するための被覆層を更に有する、請求項１５記載の透明変換デバイス。
【請求項２０】
前記透明変換デバイスは、前記発光材料の寿命を改善するための被覆層を更に有する、請求項１５又は１９に記載の透明変換デバイス。
【請求項２１】
前記第１の高分子含有母材は、５０ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下、好ましくは２５ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下、より好ましくは５ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下、更に好ましくは１ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下の酸素透過率を有する、請求項１５又は１９に記載の透明変換デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（ａ）光源光を作り出すための光源と（ｂ）透明変換デバイスとを有する照明装置、及び、かかる変換デバイス自体に関する。
【背景技術】
【０００２】
母材中の発光材料が、当該技術分野において知られている。米国特許公開第２００６／０５５３１６号は、例えば、サブピクセル構造を有するカラー電子発光ディスプレイ及び当該ディスプレイを作るための方法について述べている。サブピクセル構造は、青色光を発する電子発光蛍光体と、青色光の吸収の結果として少なくとも１つの他の色を発するフォト発光蛍光体とを有する。米国特許公開第２００６／０５５３１６号は、かかるフォト発光蛍光体材料についても述べている。例えば、上記文献は、フォト発光蛍光体材料を作るための方法であって、母材材料中に粉末顔料を均一に分散するために、粉末顔料と母材材料とを混合するステップを有し、当該粉末顔料は、有機フォト発光性分子の固溶体を有し、上記母材材料は、有機フォト発光性分子のフォト発光効率が実質的に維持されるように、粉末顔料と化学的及び物理的に相性のよい、方法について述べている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既知の従来技術システムは、効率的でない発光材料を有する光コンバータにつながる可能性がある。特に、有機発光材料は、特定のタイプの母材材料中に埋め込まれた場合に問題を引き起こす可能性がある。例えば、幾つかのアプリケーションにおいて、有機発光材料は、高分子母材（polymeric matrix）の中に埋め込まれる。高分子母材は、単量体（モノマー）の高分子化、又は、溶液からの生成によって作り出される。モノマーを高分子化する場合、光誘起高分子化工程の間は、発光性分子が劣化する可能性があるため、光開始の高分子化を用いることはできない。
【０００４】
従って、本発明の一態様は、好ましくは、上記の欠点の１つ又は複数を少なくとも部分的に防止する、代替的な照明及び／又は透明変換デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
まず、有機発光性分子などの発光材料を、発光材料が、（分子状に）分散され、且つ、良好な光化学的安定性を有し得る、母材（ここでは、「第２の母材」又は「第２の高分子含有母材」とも称される）に埋め込むことが提案される。続いて、例えば、当該材料の薄片などの粒子が、作り出され、例えば、高い柔軟性を有するが、良好な発光及び光化学的安定性を有する複合透明変換デバイスを作り出すために、他の母材（ここでは、「第１の母材」又は「第１の高分子含有母材」とも称される）に分散される。
【０００６】
さらに、第１の高分子含有母材は、好ましくは、比較的低い酸素透過率と、比較的高い透明性とを有することが提案される。
【０００７】
さらに、高分子バインダ中に分散された高分子含有母材における発光性分子などの発光材料の粒子を用いることが提案される。当該粒子は、例えば、主に水性分散で分散され、光変換のために使用される様々な表明に付与され得る。当該態様では、現在用いられている無機発光材料の処理プラットフォームが、環境問題を回避して維持される。
【０００８】
高分子バインダ内に分散された発光性分子などの発光材料の粒子の使用は、例えば、造形品が、（例えば、以下に示されるように、保護被覆などで）被覆される必要がある場合にも好適である。
【０００９】
第１の態様では、本発明は、（ａ）光源光を作り出すための光源と、（ｂ）光源光の少なくとも一部を変換するための透明変換デバイスとを有し、前記透明変換デバイス（ここでは、「変換デバイス」とも称される）は、離散粒子を含む第１の高分子含有母材を有し、前記離散粒子（ここでは、「粒子」とも称される）は、分散された発光材料を具備する第２の高分子含有母材を有する、照明装置を提供する。従って、第２の高分子含有母材は、第１の高分子含有母材中に（薄片などの）粒子として含まれる。
【００１０】
上記変換デバイスは、例えば、安定であり、効率的であり、フレキシブルであり、比較的容易な態様で適用され得る。さらに、第１の母材は、例えば、（発光材料の）寿命改善の観点から有用である酸素バリアなどのバリアとしても機能してもよい。
【００１１】
更なる態様では、本発明は、上記透明変換デバイス自体、即ち、光源光の少なくとも一部を変換するための透明変換デバイスであって、離散粒子を含む第１の高分子含有母材を有し、前記離散粒子は、分散された発光材料を具備する第２の高分子含有母材を有する、透明変換デバイスを提供する。
【００１２】
「母材」なる用語は、ここでは、他の材料を収容する、層、本体、又は、粒子を意味するために用いられ、例えば、第１の母材は、第２の母材のための母材であり、第２の母材は、発光材料のための母材である。
【００１３】
透明変換デバイスは、例えば、透明な支持体に被覆される層であってもよい。透明変換デバイスは、自己支持体であってもよく、例えば、板又はフレキシブルな要素であってもよい。
【００１４】
透明変換デバイスは、無機又は有機発光材料、あるいは、これらの組み合わせを含んでいてもよい。「発光材料」なる用語は、複数の発光材料にも関する。有機発光材料は、ここでは、有機ダイとしても表される。
【００１５】
ある実施形態では、発光材料は、ランタノイドベースの発光材料、遷移金属ベースの発光材料、及び、量子ドット材料を含むグループから選択される無機発光材料を有する。従って、例えば、ソリッドステート照明、低圧又は高圧ランプ、あるいは、プラズマアプリケーションから知られる無機発光材料が適用される。適用される無機材料は、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ３＋などの三価のセリウムが添加されたガーネット系、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などの二価のＥｕが添加されたチオガリウム酸塩、及び、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋などの硫化物であり、これらは全て周知のものである（例えば、米国特許第７，１１５，２１７号又は米国特許第６，８５０，００２号を参照）。また、量子ドット（ＱＤ：Quantum Dots）が付与されてもよい。
【００１６】
ある実施形態では、発光材料は、（有機蛍光体発光材料としても知られる）有機ダイを有する。有機発光材料は、例えば、ＢＡＳＦ（登録商標）によって提供される、Lumogen F Yellow 083、Lumogen F Yellow 170、Lumogen F Orange 240、Lumogen F Red 305、Lumogen F Blue 650の名称として知られる材料などの１又は複数のペリレン誘導体を有する。
【００１７】
有機発光材料は、白色光を得るために、青色発光ダイオードが、緑色発光材料から赤色発光材料などを励起するために使用されるリモート蛍光体材料アプリケーション向けであると、現在、考えられている。有機発光材料は、無機発光材料と比較して、多くの利点を有する。発光スペクトルの位置及びバンド幅は、高い効率を得るために、可視光範囲の任意の場所になるよう、容易に設計され得る。また、極めて小さい光散乱と、高い量子効率とが、システム効率を更に改善することが示されている。さらに、有機であり、持続可能な性質のため、無機のＬＥＤ発光材料よりも幾らかのオーダで安価であり、従って、多くのアプリケーションにおいて使用される。
【００１８】
有機発光材料の関心のあるアプリケーションの１つは、フレキシブルな構成である。この目的のため、有機発光材料は、かかるフレキシブルな母材に組み込まれる（分子的に溶解又は分散される）実施形態において用いられる。
【００１９】
しかしながら、上記のように、無機発光材料が適用されてもよく、又は、無機発光材料と有機発光材料との組み合わせが適用されてもよい。
【００２０】
第１の高分子含有母材は、第１の高分子を有する母材に関する。当該母材は、他のコンポーネントを有していてもよい。特定の実施形態では、第１の母材は、本質的に、第１の高分子からなる。
【００２１】
第１の高分子含有母材は、ある実施形態では、バインダ含有被覆層を有する。例えば、高分子含有母材が、まず、特に、高分子バインダを有する被覆層として供給される。当該被覆層は、透明な支持体などの支持体に供給されてもよく、被覆を付与後、被覆は、乾燥又は硬化されてもよい。当該態様では、被覆層は、発光材料被覆層を用いた古典的な照明アプリケーションなどにおいて、供給されてもよい。しかしながら、ここでは、第１の母材は、発光材料又は分子自体を含まないが、発光材料中に分散された高分子母材粒子を含んでいる。オプションで、又は、追加的に、以下に示すように、第１の母材は、（第２の母材粒子に含まれる発光材料に加えて、）発光材料を含んでいてもよい。
【００２２】
従って、ある実施形態では、第１の高分子含有母材は、バインダ含有被覆層を有する。典型的なバインダは、例えば、アクリレートバインダ、エポキシバインダ、及び、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）バインダである。従って、特定の実施形態では、第１の高分子含有母材は、１又は複数のアクリレートバインダ、エポキシバインダ、及び、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）バインダを有する母材であってもよい。
【００２３】
「第１の高分子含有母材」なる用語は、ある実施形態では、特に、硬化又は加工処理された層を表す。
【００２４】
このため、上記供給された層は、連続又は不連続であってもよい。特に、（バインダ含有被覆層から）開始材料の一部が蒸着される、バインダを有する被覆アプリケーションを使用する場合、被覆層は、（小さな）クラックを含んでいてもよく、ひいては、不連続であると考えられる。
【００２５】
さらに、他の実施形態では、第１の高分子含有母材は、特に、１又は複数のポリウレタン、ポリアルケン、ポリアクリレート、及び、（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの）シロキサンを有する母材であってもよい。これは、特に、フレキシブルなアプリケーションにとって適している。従って、ある実施形態では、第１の高分子含有母材は、フレキシブルな母材である。当該態様では、透明変換デバイスは、フレキシブルなユニットであってもよい。
【００２６】
第２の高分子含有母材は、第２の高分子を有する母材に関する。当該母材は、他のコンポーネントを有していてもよい。特定の実施形態では、第２の母材は、本質的に、第２の高分子からなる。
【００２７】
第２の高分子含有母材、即ち、粒子の建材は、特に、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（プレキシガラス又はパースペックス（登録商標））、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（及び、その共重合体）、（ＰＥＴＧ）、（グリコール変性ポリエチレンテレフタレート）、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）、及び、ポリスチレンを含むグループから選択される１又は複数の高分子を有する母材であってもよい。
【００２８】
概して、第１の高分子の化学組成は、第２の高分子とは、本質的に異なる。さらに、第１の母材の化学組成は、概して、（発光材料に関わらず）第２の母材とは異なる。従って、ある実施形態では、第１の高分子含有母材は、第１の高分子を有し、第２の高分子含有母材は、第２の高分子を有し、第１及び第２の高分子は、本質的に、異なる。特に、（有機発光材料の第２の母材における質量％は、以下のように、比較的小さくてもよいが、）有機発光材料は、この比較には含まれない。第１の母材及び第２の母材が本質的に同一の高分子を含む実施形態では、当該本質的に同一の高分子の重量％は、少なくとも１つの母材において、５０wt.%より低く、特に２０wt.%より低く、特に１０wt.%より低い。しかしながら、例えば、第１の母材がＰＤＭＳベースであり、第２の母材がＰＭＭＡベースである場合のように、概して、第１及び第２の母材は、本質的に異なり、上記本質的に同一の高分子の重量％は、ある段階において、本質的に５wt.%より低い（本質的に同一の高分子では、本質的に０wt.%である）。
【００２９】
幾つかの特定の発光材料が、上述された。一般的に、第２の高分子含有母材における（有機）発光（分子）の濃度は、（第１の母材の総重量に比して）０．００００１wt%から最大でも５wt%までの範囲であってもよい。他の実施形態では、薄片などの粒子は、有機発光性分子の組み合わせを含んでいてもよい。量子ドットの場合、上記濃度は、第２の高分子含有母材に関し、重量で１ｐｐｍから最大でも１wt%の範囲でさえあってもよい。無機発光材料の場合、上記濃度は、第２の高分子含有母材に関し、１wt%から５０wt%の範囲であり得る。
【００３０】
第１の高分子含有母材における第２の高分子含有母材の粒子の濃度は、（第１及び第２の母材の総重量に比して、）少なくとも５wt.%のように、２〜７０wt.%の範囲など、１〜９０wt.%の範囲にあってもよい。
【００３１】
（所望の相関色温度（ＣＣＴ）及び演色評価数（ＣＲＩ）を有する）白色発光照明装置を得るために、異なるタイプの有機発光性分子及び／又は異なるタイプの無機発光材料の組み合わせを用いて、ＬＥＤなどの光源からの青色光を、他の色に、部分的に変換することが必要であろう。
【００３２】
第２の高分子含有母材は、当該技術分野において既知の工程によって作られてもよく、例えば、発光材料の存在下で、モノマー及び発光材料を有する混合物を供給し、当該混合物を重合することによって、作られてもよい。重合化した後、生成物は、粒子に、（レーザ）切断、又は、挽かれてもよい。上記混合物は、最終的な粒子のための所望の形状を有するキャビティ（モールド）において、硬化されてもよい。
【００３３】
離散粒子は、０．１μｍ〜５ｍｍの範囲の大きさを有していてもよい。粒子は、球状、立方体状、星形、円筒形状などの、任意の所望の形状を有していてもよい。変換デバイスは、異なる形状の離散粒子を有していてもよい。変換デバイスにおいて、光の一様な変換を促すために、非球状の粒子を用いることが有用であろうが、１よりも大きい縦横比を有する粒子を用いるのが好ましい。縦横比は、長さ／幅の比である。特定の実施形態では、離散粒子は、少なくとも２、特に、少なくとも１０の長さ／幅の比を有する。異なる粒子は、異なる縦横比を有していてもよい。変換デバイスは、異なる縦横比を持つ複数の粒子を有していてもよい。
【００３４】
粒子は、第１の母材とは区別できるため、「離散」と表される。粒子と第１の母材との間の境界が観察可能であり、第１の母材と粒子との間の化学組成における違いが評価可能である。
【００３５】
変換デバイスに光源光を供給するために照明装置において用いられる光源は、透明変換デバイス中に、少なくとも一部が埋め込まれてもよい。例えば、自己支持型変換デバイスは、１又は複数の光源を少なくとも部分的にそれぞれ収容するために、１又は複数の凹部又はキャビティを有していてもよい。更に他の実施形態では、光源及び変換デバイスは、変換デバイスの端部において、光源光を供給するように構成されていてもよい。光源は、変換デバイスに接触していてもよいが、変換デバイスからの距離が非ゼロである位置に配置されてもよい。特定の実施形態では、光源は、ソリッドステートＬＥＤ光源を有する。他の実施形態では、光源は、レーザダイオードを有する。ある実施形態では、光源のアレイが、変換デバイスを照明するために付与される。異なるタイプの光源の組み合わせが、付与されてもよい。
【００３６】
変換デバイスは、層又は自己支持型ボディなどの、任意の形状を有していてもよい。変換デバイスは、平坦、湾曲された、成形された、丸みを帯びた六角形状、管状、立方体状などであってもよい。自己支持型ボディは、剛体又はフレキシブルであってもよい。厚みは、一般的に、０．１〜１０ｍｍの範囲であってもよい。長さ、及び／又は、幅（又は直径）は、例えば、０．０１〜５ｍ、０．０２〜５ｍ、０．１〜５０ｍｍであってもよい。
【００３７】
ある実施形態では、薄片などの高分子発光粒子は、（追加的な）被覆を有していてもよい。薄片などの上記粒子は、例えば、発光フォイルの片側又は好ましくは両側をバリア層で保護し、このように被覆されたフォイルを、（高い縦横比の）薄片などの粒子に切断することによって得られる。
【００３８】
（例えば、薄片を有する）透明変換デバイスは、（第１の母材に埋め込まれた（及び／又は、第１の母材中に））寿命を改善するためのゲッタなどの追加的な材料を含んでいてもよい。
【００３９】
他の実施形態では、離散粒子及び／又は変換デバイスは、発光材料の寿命を改善するための被覆層を更に有する。被覆層は、発光材料の緩やかな劣化をもたらす酸素の離散粒子への移動を減少させる。当該態様では、被覆層は、発光材料の寿命ひいては変換デバイスの寿命を改善する。
【００４０】
他の実施形態では、透明変換デバイス又は照明装置の第１の高分子含有母材は、５０ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下、好ましくは２５ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下、より好ましくは５ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下、さらに好ましくは１ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ以下の酸素透過率を有する。第１の高分子含有母材の酸素透過率が低いほど、第１の高分子含有母材への酸素の分散量が小さくなり、特に、有機蛍光体材料又は量子ドットの場合、発光材料の劣化速度が小さくなるであろう。
【００４１】
他の実施形態では、透明変換デバイスは、有機発光材料を持つ粒子を有する一方、第１の母材が、（直接的に）無機発光材料を有していてもよい。ある実施形態では、このことが、逆であってもよい。
【００４２】
ある実施形態では、粒子は薄片を有し、薄片は、多層からなる。
【００４３】
他の実施形態では、変換デバイス、即ち、特に、第１の母材は、例えば、変換デバイスからの光抽出を促進するために、Ａｌ２Ｏ３含有粒子及び／又はＴｉＯ２含有粒子のような粒子などの構造体を更に含んでいてもよい。
【００４４】
「上流」及び「下流」なる用語は、光生成手段（ここでは、特に光源）からの光の伝搬に対する部品又は特徴の配置に関し、光生成手段からの光のビーム内の第１の位置に対し、光生成手段により近い光のビーム内の第２の位置は「上流」であり、光生成手段からより遠い光のビーム内の第３の位置は「下流」である。
【００４５】
「透明」なる用語は、ここでは特に、可視光波長範囲から選択された波長を持つ光に対し９０〜１００％の範囲の光透過を持つ変換デバイスを指す。ここでは、「可視光」なる用語は、３８０〜７８０ｎｍの範囲から選択された波長を持つ光に関する。透過率は、特定の波長の光を、第１の強度で垂直に、導波路に供給し、材料に供給された当該波長の光の第１の強度に対する、材料を透過後に測定された当該波長の光の強度を評価することによって決定され得る（「E-208 and E-406 of the CRC Handbook of Chemistry and Physics, 69th edition, 1088-1989」参照）。なお、発光材料の存在のため（下記参照）、導波路板は有色であってもよいことに留意すべきである。
【００４６】
「本質的に全ての放射」、又は、「本質的に構成する」における「本質的に」なる用語は、ここでは、当該技術分野における当業者によって理解されるであろう。「本質的に」なる用語は、「全く」、「完全に」、「全て」などを具備する実施形態を含んでいてもよい。従って、実施形態では、形容詞の「本質的に」は、除去され得る。可能であれば、「本質的に」なる用語は、９５％以上、特に９９％以上、特に９９．５％以上、１００％を含む、９０％以上であることを表していてもよい。「有する」なる用語は、「有する」なる用語が「からなる」を意味する実施形態も含む。
【００４７】
さらに、明細書及び請求項における第１、第２、第３などの用語は、同様の要素を区別するために用いられ、順序又は時間順を説明するために必要なものではない。適切な状況下では用語は交換可能であり、ここで説明される本発明の実施形態は、ここで説明又は図示された順序とは異なる順序で動作可能であることが理解されるべきである。
【００４８】
ここでの装置（デバイス）は、とりわけ動作中について説明されている。当該技術分野の当業者にとっては明らかであろうが、本発明は、動作の方法又は動作中の装置（デバイス）に限定されるものではない。
【００４９】
上記実施形態は、本発明を限定するものではなく、当該技術分野における当業者は、添付の請求項の範囲を逸脱しない範囲で、多くの代替的な実施形態を設計可能であろうことに留意すべきである。請求項中、括弧内の任意の参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきでない。「有する」なる動詞及びその活用形の使用は、請求項中に述べられた要素又はステップ以外の存在を除外しない。要素の前にある不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、かかる要素が複数存在することを除外しない。本発明は、幾つかの個別の要素を有するハードウェア手段によって、また、適切にプログラムされたコンピュータによって、実施可能である。幾つかの手段を挙げている装置クレームでは、これらの手段の幾つかは、全く同一のハードウェアによって体現されてもよい。特定の特徴が相互に異なる従属項において述べられているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが好適に使用できないということを示すものではない。
【００５０】
本発明は、明細書に説明された、及び／又は、添付の図面に示された、１又は複数の特徴を有する装置に更に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
本発明の実施形態が、対応する参照符号が対応する部品を示している添付の概略図を参照して、単なる例示により、説明される。
【図１】図１ａ及び図１ｂは、本発明に従った基本的な実施形態を概略的に示している。
【図２】図２ａ〜図２ｄは、変換デバイス及び光源の特定の構成を概略的に示している。
【図３】図３ａ〜図３ｉは、本発明の概念の範囲内における種々の変形例及びオプションを概略的に示している。  図面は、必ずしも縮尺通りではない。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１は、（ａ）光源光１１０を作り出すためのソリッドステートＬＥＤ又はレーザダイオードなどの光源１００を有する照明装置１を概略的に示している。光源光は、例えば、紫外線光、紫色光、又は、青色光であってもよいが、とりわけ青色光である。光源１００は、本質的に同じ波長分布を持つ、又は、（紫外線光と青色光とのように）異なる波長分布を持つ、光源光１１０を作り出すことが可能な複数の光源であってもよい（以下の例を参照）。特に、青色光、及び／又は、緑色、黄色、橙色、赤色のうちの１又は複数などの可視光が作り出される。
【００５３】
照明装置１は、（ｂ）透明変換デバイス２００を更に有する。変換デバイス２００は、光源１００の下流に配置される。当該変換デバイス２００は、特に、光源光１１０の少なくとも一部を変換するために構成される。例えば、青色光が、緑色、黄色、橙色、赤色のうちの１又は複数に、少なくとも部分的に変換されてもよい。光源光１１０が青色であって、符号１１に示されるように、白色の照明装置光を作り出す場合、透明変換デバイス２００は、光源光１１０の一部を変換するが、光源光１１０の一部が透明変換デバイス２００を透過することも許容する。照明装置光１１は、変換デバイス２００の下流側において見られる（即ち、前面から放出される）。
【００５４】
透明変換デバイス２００は、離散粒子２１０を含む第１の高分子含有母材２０１を有する。実際、離散粒子２１０は、第１の高分子含有母材２０１中に埋め込まれている。
【００５５】
離散粒子２１０は、分散された発光材料２１２を具備する第２の高分子含有母材２１１を有する。発光材料２１２は、光源光１１０の少なくとも一部を吸収し、発光材料光を生成するコンバータである。変換デバイス２００から出る光１１は、発光材料２１２によって生成された光を少なくとも有するが、オプションで、光源光１１０を有していてもよい。例えば、光源光１１０は、青色光であってもよく、発光材料光は、黄色及び赤色であってもよい。つまり、照明装置光１１として白色光が生成され得る。
【００５６】
装置１中の発光材料２１２は、（フレキシブルな）構成の後ろにあるＬＥＤによって照らされ得る。例えば、ＬＥＤの完全なアレイが使用され得る（下記参照）。変換デバイス２００は、背面２３２及び前面２３１を持ち、一般的に端部２３３を有する。変換デバイス２００は、背面２３２から前面２３１への方向において照らされ得る。オプションで、及び／又は、追加的に、変換デバイス２００は、光源１００を具備する端面２３３において照らされてもよい。
【００５７】
図１ｂは、変換デバイス２００をより詳細に示している。離散粒子２１０が、第１の母材２０１中に埋め込まれている。粒子２１０自体は、発光材料２１２が埋め込まれた、第２の母材材料２１１を有する。ここでは、一例として、粒子状の発光材料が図示されているが、発光材料２１２は、例えば、有機ダイを有する場合、第２の母材２１１中に分子的に分散されていてもよい。上述のように、ある実施形態では、第１の母材２０１が、（発光材料２１２を有する第２の母材２１１に加えて）、無機発光材料などの発光材料（図示省略）を有していてもよい。
【００５８】
図２ａ〜図２ｄは、変換デバイス及び光源の特定の構成を概略的に示している。図２ａは、変換デバイス２００が、接触位置にある光源１００、特にＬＥＤによって照らされた実施形態を示している。
【００５９】
図２ｂは、光源１００が、変換デバイス２００中に少なくとも部分的に埋め込まれた実施形態を示している。この目的のため、変換デバイス２００は、例えば、背面２３２において、キャビティを有していてもよい。
【００６０】
図２ｃでは、変換デバイス２００が、変換デバイス２００の端部２３３にある、１又は複数の光源１００、特にＬＥＤ又はレーザダイオードによって照らされており、これは、いわゆる端部照明構成である。かかる構成を用いることによって、極めて薄い（フレキシブルな）照明装置が作られ得る。これは、特に興味深いことである。光源１００は、変換デバイス２００に接触して図示されているが、かかる態様で構成される必要性はない（一例として、図２ｄを参照）。当該構成では、光は、側部から、変換デバイスを照明可能な透明な導波路（図示省略）へ結合されてもよい。当該構成において、変換デバイスは、導波路に対して光学的に接触している必要はない。
【００６１】
図２ｄでは、変換デバイス２００は、非接触位置にある、１又は複数の光源１００、特にＬＥＤ又はレーザダイオードによって照らされている。かかる構成は、フレキシブルな照明システムにおいて好適である。
【００６２】
ここで説明される全ての照明装置１において、変換デバイス２００は、１又は複数の、光学的層、あるいは、反射層又はミラーなどの光学的部品、波長選択層又はミラーなどを有していてもよい。明確化のため、かかる層又は部品は、図示されていない。
【００６３】
さらに、特定の実施形態では、青色発光ＬＥＤが用いられる。他の実施形態では、異なる波長で発光するＬＥＤが用いられてもよい。
【００６４】
図示されていないが、発光材料光を反射し、オプションで、背面２３２からの方向における光源光１１０を反射するように構成された、前面２３１側において反射器又は反射層が配置された構成がここでは含まれ、照明装置光１１が照明装置１の背面２３２から放出される。
【００６５】
全ての種類の形状の離散粒子２１０が付与されてもよい。図３ａ〜図３ｅ（及び図３ｇ）は、細長い形状を持つ、即ち１より大きい縦横比を持つ粒子２１０を概略的に示している。
【００６６】
図３ａ〜図３ｅは、変換デバイス２００が、加工処理又は硬化されたバインダ高分子を具備する層である実施形態を概略的に示している。バインディング高分子２４０は、粒子をともに収容する母材を形成する。例えば、離散粒子を含む、高分子含有母材としての液状バインダ組成が、基板に付与され、硬化されてもよい。図３ｂ〜図３ｅは、異なる変形例の一部を概略的に示している。図３ｂは、図３ａと同じであるが、図３ｃは、離散粒子２１０が異なる大きさ、ここでは複数の異なる大きさを持つ実施形態を概略的に示している。図３ｄは、離散粒子２１０が、各サブセットにおいて、離散粒子２１０が本質的に同じ大きさを持つ、粒子の２つのサブセットを有する実施形態を概略的に示している。従って、粒子２１０は、おおよそ同じサイズ（形状又は厚み）、異なるサイズ、又は、２種類のサイズなどを持ち得る。
【００６７】
図３ｅは、１つの変換デバイス２００に一体化された、２つの層２０１、実際は２つの変換デバイスを有する実施形態を概略的に示している。当該技術分野における当業者にとって明らかであるように、２つより多くの層２０１が付与されてもよい。さらに、層２０１は、隣りの１又は複数の隣接層と物理的に接していてもよいが、非ゼロの距離に配置されてもよい。さらに、複数の層を用いる場合、異なる層内の発光材料は、オプションで、異なっていてもよい。例えば、上流の層は、光源光１１０の少なくとも一部を緑色に変換する発光材料を有していてもよく、下流の層は、光源光１１０及び／又は下流の層の発光材料の発光材料光を赤色光に変換する発光材料を有していてもよい。
【００６８】
図３ａ〜図３ｅは、バインダベースの層のような変換デバイスを概略的に示している。しかしながら、当該技術分野における当業者にとって明らかであるように、縦横比、層の数について、同じ原理が自己支持型ボディに適用され得る。
【００６９】
従って、層は、異なる発光材料２１２を含む離散粒子２１０を有していてもよい。第２の高分子含有母材２０２における発光材料２１２の濃度は、特に、有機発光材料の場合、一般的に、０．００００１〜５wt%の間である。
【００７０】
ある実施形態では、薄片などの粒子は、有機発光性分子の組み合わせを含んでいてもよい。
【００７１】
量子ドットの場合、濃度は、第２の高分子含有母材に対して、重量で１ｐｐｍから最大でも１wt.%の範囲であってもよい。無機蛍光体の場合、濃度は、第２の高分子含有母材に対して、１wt.%から５０wt.%の範囲を取り得る。第２の高分子含有母材の粒子濃度は、第１の高分子含有母材において、１〜９０wt.%の範囲であってもよい。
【００７２】
用いられる濃度は、層（又はフォイル）の厚み、離散粒子の厚み及び濃度、を含む種々のパラメータに依存する。
【００７３】
有機発光材料の例は、ＢＡＳＦから購入可能な、Lumogen Red f305、Lumogen Orange f240、Lumogen Yellow f083、又は、Lumogen Yellow f170などのペリレン誘導体を含むが、これらに限定されない。有機発光材料は、ＩｎＰ、ＣｄＳｅなどの量子ドットであってもよい。また、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＬｕＡＧ：Ｃｅなどの、ナノ又はミクロンサイズの無機発光材料を有していてもよい。母材材料は、例えば、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣなどであってもよい。第１の高分子母材は、特にバインダとして用いる場合、例えば、アクリレート、エポキシ、ＰＶＡなどであってもよい。溶媒は、水であってもよいが、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの、「親和性のある」他の溶媒が用いられてもよい。粒子又はバインダは、発光材料の寿命を改善するためのゲッタを有していてもよい。他の実施形態では、幾つかの層が、互いに重なり合う。第１の高分子含有母材は、好ましくは、比較的低い酸素透過率を有し、例えば、以下の高分子材料（括弧内は、高分子材料の酸素透過率を示す）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）（０．８ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（０．８ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）（０．５ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）（５ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）（８ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）（９ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ）、ナイロン６（ＰＡ６）（１０ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ）、又は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（２０ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ｂａｒ）を有し得る。
【００７４】
図３ｆは、フレキシブルな変換デバイス２００を概略的に示している。
【００７５】
図３ｇは、離散粒子２１０の実施形態を概略的に示している。この実施形態では、粒子２１０は、長さＬ及び幅Ｗを持ち、ここでは、縦横比Ｌ／Ｗは、１よりも大きい。
【００７６】
離散粒子２１０の一例は、例えば、薄片である。薄片などの離散粒子２１０は、好ましくは２ｍｍ未満、より好ましくは０．５未満、さらに好ましくは０．１ｍｍ未満のサイズを持ち得る。薄片などの離散粒子２１０は、ランダムな形状、又は、矩形、六角形、三角形などの特定の形状を持ち得る。薄片などの離散粒子２１０の厚みは、一般的に、１００μｍ未満、より好ましくは１０μｍ未満であるが、もちろん、薄片などの離散粒子２０１のサイズに依存する。
【００７７】
高い縦横比を有する薄片などの離散粒子２１０は、好ましくは１０より大きい、より好ましくは１００より大きい縦横比を持ち得る。
【００７８】
薄片などの発光高分子離散粒子２１０は、ミリング、機械的切断、レーザ切断、リソグラフィなどを含むが、これらに限定されない種々の製造技術を用いて作られる。
【００７９】
図３ｈは、離散粒子２１０の代替的な実施形態を概略的に示している。離散粒子２１０は、分散された発光材料２１２を具備する第２の高分子含有母材２１１を有する。離散粒子２１０は、被覆層２１３を更に有する。被覆層２１３は、好ましくは、比較的低い酸素透過率及び比較的高い透明度を持つ材料を有する。ある実施形態では、被覆層２１３は、例えば、これらに限定されないが、酸化アルミニウム又は二酸化ケイ素などの無機材料を有する。酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素は、高い透明度と比較的低い酸素透過率とを有する材料である。被覆層２１３は、材料の単一の層、又は、代替的に、例えば、２又は３以上の無機層の多層からなる。被覆層２１３は、第２の高分子含有母材２１１及び発光材料２１２への酸素の移動を減少させる。特に、発光材料２１２が、酸素起因の劣化に対して敏感である有機発光材料及び／又は量子ドット材料を有する場合、発光材料２１２の光化学安定性が、被覆層２１３のおかげで改善される。結果として、発光材料２１２ひいては離散粒子２１０の寿命が改善される。例えば、被覆層２１３を付与することによって、高分子含有母材２１１中の酸素濃度を０．１vol. %未満に低下させることは、透明な離散粒子２１０の寿命を、５倍から１０倍、改善することになり得る。被覆層２１３は、化学気相堆積（ＣＶＤ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）工程により付与されてもよい。ＣＶＤ及びＡＬＤ工程は、共に、例えば、流動床反応器において実施され得る。
【００８０】
図３ｉは、変換デバイス２００の寿命を改善するための被覆層２１５を有する変換デバイス２００の代替的な実施形態を概略的に示している。変換デバイス２００は、例えば、図１又は図３ｆに示されるように、離散粒子２１０を含む第１の高分子含有母材２０１を更に有する。被覆層２１５は、被覆層２１３と同様に、好ましくは、比較的低い酸素透過率と比較的高い透明度とを持つ材料を有する。ある実施形態では、被覆層２１５は、これらに限定されないが、例えば、酸化アルミニウム又は二酸化ケイ素などの無機材料を有する。酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素は、高い透明度と極めて低い酸素透過率とを有する材料である。被覆層２１５は、材料の単一の層、又は、代替的に、例えば、２又は３以上の無機層の多層からなる。被覆層２１５は、第２の高分子含有母材２１１への酸素の移動を減少させ、発光材料の寿命ひいては変換デバイス２００の寿命を向上させる。代替的に、離散粒子２１０は、図３ｈに示されるように、被覆層を同様に含んでいてもよい。
【００８１】
アプリケーションは、レトロフィット電球、ＬＥＤ  ＴＬ管（ＴＬＥＤ）を含み、上記材料は、青色ＬＥＤによって照射され得る壁上の塗料として使用され得る。
【００８２】
・例
【００８３】
０．１wt%のLumogen F Yellow 083（ＢＡＳＦ）が、ジクロロメタン中の２０wt.%のＰＭＭＡに分子的に溶解された。１０ミクロンの厚さの薄膜が、ドクターブレード法を用いることによって、処理された。次いで、当該材料の小さな粒子／薄片がミリングによって作り出された。その後、薄片は、PDMS Sylgard 184（１：１０の比の架橋剤）のフレキシブルな母材中に埋め込まれた。次に、混合物が、平坦面に注がれ、摂氏６０度で１０時間処理され、高い柔軟性を有するとともに、良好な発光性及び光化学安定度を有する組成が得られた。
【図１ａ】
2014508818.tif 000003
【図１ｂ】
2014508818.tif 000004
【図２ａ】
2014508818.tif 000005
【図２ｂ】
2014508818.tif 000006
【図２ｃ】
2014508818.tif 000007
【図２ｄ】
2014508818.tif 000008
【図３ａ】
2014508818.tif 000009
【図３ｂ】
2014508818.tif 000010
【図３ｃ】
2014508818.tif 000011
【図３ｄ】
2014508818.tif 000012
【図３ｅ】
2014508818.tif 000013
【図３ｆ】
2014508818.tif 000014
【図３ｇ】
2014508818.tif 000015
【図３ｈ】
2014508818.tif 000016
【図３ｉ】
2014508818.tif 000017
【国際調査報告】
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2014508818.tif 000019