(57)【要約】  光出力装置は、自己整合工程を用いてＬＥＤの上に構成された散乱性領域を持ち、当該工程の間、ＬＥＤ自体の光が蒸着工程を制御するために利用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に相互接続された発光ダイオードのアレイと、
基板層であって、前記発光ダイオードのアレイが前記基板層内又は前記基板層上に配置される基板層と、
前記発光ダイオードの上に一部を持ち、光活性化特性を持つ、接着層と、
前記接着層の一部に接着される散乱粒子と、
を有する光出力装置。
【請求項２】
前記接着層は光活性化された接着により形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記接着層は光活性化された電気伝導により形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記基板層は柔軟性を持つ、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記基板層はシリコーンを有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記散乱粒子はＴｉＯ２粒子を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記基板層と前記接着層との間に導光層が配置された、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
光出力装置を製造する方法であって、
電気的に相互接続された発光ダイオードのアレイを基板層に配置するステップと、
前記発光ダイオードの上に接着層を備えるステップと、
前記発光ダイオードから出力された光を用いて前記接着層を光活性化させるステップと、
前記接着層に散乱粒子を塗布するステップと、
を有する方法。
【請求項９】
前記接着層を光活性化させるステップは、前記接着層を光硬化させるステップを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記散乱粒子は荷電され、前記接着層を光活性化させるステップは、光活性化により前記接着層の導電性を局所的に変化させ、静電気による引き付けにより前記散乱粒子を接着させるステップを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記散乱粒子を前記散乱粒子が引き付けられた位置において硬化させるステップを更に有する、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出力装置に関し、特に、限定するものではないが、透明基板構造と関連した離散的な光源を用いる光出力装置に関する。本発明はまた、斯かる装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の照明装置の１つの知られた例は、いわゆる「ＬＥＤイングラス（LED in glass）」装置である。一例が図１に示される。一般に、電極を構成する透明な導電性被覆（例えばＩＴＯ）を備えたガラス板が利用される。該導電性被覆はパターニングされて、半導体ＬＥＤ素子に接続された電極を形成する。該ガラスを積層することにより組み立てが完了し、ここでＬＥＤ４が熱可塑性層（例えばポリビニルブチラール、ＰＶＢ）又は有機樹脂層の中に配される。
【０００３】
図２は、既知のＬＥＤイングラス構造を断面図で示す。当該装置は、ガラス板１及び２を有する。これらガラス板の間には、（半）透明の電極３ａ及び３ｂ（例えばＩＴＯ又は薄型導電線を用いて形成される）、並びに透明電極３ａ及び３ｂに接続されたＬＥＤ４がある。ガラス板１とガラス板２との間には、絶縁材料５の層（通常はＰＶＢ又はＵＶ樹脂）が配置される。
【０００４】
この種の装置の用途は、棚、陳列ケース、ファサード、オフィスのパーティション、壁の被覆、及び装飾照明である。該照明装置は、他の物体の照明のため、画像の表示のため、又は単に装飾目的のために、利用されることができる。
【０００５】
上面発光ＬＥＤが利用されても良く、斯かるＬＥＤはスポット光源出力を持つ。側面発光ＬＥＤが利用されても良く、この場合には光出力は樹脂における散乱中心からの出力と結合される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スポット出力をより均一にするため、局所的な光出力強度を低減させるためのマスクとして機能する反射器又はその他の遮光器をＬＥＤの上に適用することが知られている。このことは装置の製造に複雑さを加え、製造コストを著しく増大させないような態様では、照明方向及び照明スポットサイズの点において、離散的な光源からの所望の出力を提供することに困難さを残してしまう。
【０００７】
また、著しい柔軟性を持つ発光シート（好適には薄型のもの）を製造する要求もある。斯かるシートは、製品のためのより広範な使用を可能とし、製造工程における高価な成形処理を軽減する。望ましい厚さである約１乃至１０ｍｍにおいて柔軟性を持つ、光学的に透明な材料が必要とされる。
【０００８】
一例は、シリコーンに埋め込まれたワイヤグリッド内にＬＥＤを配置することである。当該設計は、高価な印刷回路基板（ＰＣＢ）又はガラス基板構成を置き換える。しかしながら、ワイヤグリッドは、非剛性な特性のため、ＬＥＤ装置の整合における小さな公差を可能としない。
【０００９】
斯かるグリッド構造において形成されるＬＥＤのためのＬＥＤホットスポットをマスクするため、上述したＬＥＤグリッドの上に光学構造が備えられても良い。しかしながら、必要とされる光学構造を配置するための利用可能な公差は小さく、例えば１ｍｍ以下となる。ホットスポットをマスクするために利用される必要とされる光学構造は、ＬＥＤ位置に対して１０乃至１００マイクロメートルの範囲内の整合のレベルを必要とする。斯くして、ＬＥＤの上の光学構造の正確な整合が問題を呈する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、
電気的に相互接続された発光ダイオードのアレイと、
基板層であって、前記発光ダイオードのアレイが前記基板層内又は前記基板層上に配置される基板層と、
前記発光ダイオードの上に一部を持ち、光活性化特性を持つ、接着層と、
前記接着層の一部に接着される散乱粒子と、
を有する光出力装置が提供される。
【００１１】
本発明は、例えば拡散的に反射性のキャップを形成するための、ＬＥＤの上に配置された散乱粒子を利用する。特にＬＥＤグリッドが或る程度まで伸長又は変形させられ得る場合には、ＬＥＤグリッドに含まれるＬＥＤとの、これら反射性のキャップの正確な整合が必要である。このことは、幾分予測不可能なＬＥＤ配置に帰着する。本発明は、各ＬＥＤの上に散乱性の（及びそれ故少なくとも部分的に反射性の）構造を配置するために用いられる感光工程を利用する。このことは、光活性化を提供するためＬＥＤを用いたＬＥＤとの自己整合を可能とする。
【００１２】
本発明は、ワイヤグリッドを担持する剛性の基板層を備えた構造に適用され得る。しかしながら、本発明は、基板層が柔軟であるときに特に興味深いものとなる。この場合には、ＬＥＤの上において反射器部分を整合させる際に、基板層の動き及びワイヤグリッド形状の正確さが問題を引き起こし、これら問題が本発明により対処される。本発明の範囲内で、ＬＥＤのアレイが、基板層の主面上に配置され得ることが分かる。しかしながら、基板層内におけるＬＥＤのアレイの配置が、非常に好適である。本発明の後者の実施例は、埋め込まれたＬＥＤグリッドに特に適している。
【００１３】
該接着層は好適には不連続層であることに、更に留意されたい。斯かる不連続層は、基板層の全体を被覆しないが、少なくともＬＥＤの上に配置された層の部分を被覆する。該ＬＥＤのアレイは一次元で設計され、照明の線の形をとる光出力装置に帰着しても良いことも、強調しておく。しかしながら、該ＬＥＤのアレイが二次元の面として形成される光出力装置が好適である。斯かる装置は、照明シートの形態を持つ。
【００１４】
一実施例においては、ＬＥＤ光が、感光性接着剤を感光性化／活性化するために利用されても良い。次いで、ＴｉＯ２結晶又は蛍光体結晶のような散乱粒子が表面に接着されても良い。このことは、自己整合に基づく、反射器がＬＥＤの上端に構成されることを可能とする手法を提供する。ＬＥＤの光自体は、蒸着工程を制御するために利用される。
【００１５】
本例においては、接着層は光活性化された接着に基づく。しかしながら、より好適ではない別の例においては、接着層は光活性化された導電性に基づく。
【００１６】
カプセル化層はシリコーンを有しても良く、散乱粒子はＴｉＯ２粒子を有しても良い。
【００１７】
本発明はまた、光出力装置を製造する方法であって、
電気的に相互接続された発光ダイオードのアレイをカプセル化層に埋め込むステップと、
前記発光ダイオードの上に接着層を備えるステップと、
前記発光ダイオードから出力された光を用いて前記接着層を光活性化させるステップと、
前記接着層に散乱粒子を塗布するステップと、
を有する方法を提供する。
【００１８】
本発明の例は、添付図面を参照しながら、以下に詳細に説明される。
【００１９】
図面を通して、同一の参照番号は類似する部分を示すために用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】既知のガラス照明装置におけるＬＥＤを模式的に示す。
【図２】図１の装置の構造を断面図で模式的に示す。
【図３】本発明によるものではないホットスポットを低減させるための望ましい反射器の構造を示す。
【図４】本発明の光出力装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、ＬＥＤの光自体が散乱粒子の蒸着工程を制御するために使用される自己整合工程を用いて、ＬＥＤの上に散乱領域（例えば反射器を形成する）が構成された、光出力装置を提供する。
【００２２】
図３は、ワイヤグリッド上の定間隔に離隔されたＬＥＤアセンブリの上の望ましい光学構造を示す。
【００２３】
該ＬＥＤアセンブリは、透明で柔軟な基板層（ここではカプセル化層１４として使用される）に埋め込まれた、ＬＥＤ１０及びワイヤグリッド１２を有する。該層はシリコーンであっても良いが、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）又はポリウレタン（ＰＵ）のような他の材料が利用されても良い。
【００２４】
カプセル化層１４の厚さは、典型的には約１乃至１０ｍｍである。
【００２５】
該ワイヤグリッドは、必要とされる電流をＬＥＤに供給することができる導電性ワイヤ（例えば直径０．２５ｍｍの銅線）を有しても良い。
【００２６】
該ワイヤグリッド及び接続されるＬＥＤは、業界標準のピックアンドプレース式の組み立て及びはんだ工程により形成され、カプセル化は鋳造又は塗装により形成される。
【００２７】
該ＬＥＤは、典型的には棚状要素から離隔されており、用途の要件に応じて、２×３ｍｍの典型的なサイズ及び０．５乃至１ｍｍの高さを持ち、１０乃至５０ｍｍだけ離隔されている。
【００２８】
各ＬＥＤからの光出力はエンベロープ１７として示され、最大強度は該装置の面に垂直に向けられる。ＬＥＤ１０の上に導光層１６が示されているが、該導光層は任意である。導光層が利用される場合には、該層は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）及びポリシロキサン（シリコーン）のような、透明な高分子から形成されても良い。該導光層は、鋳造、塗装又は積層によって該カプセル化層に装着されても良い。
【００２９】
該導光層の目的は、光がより均一に脱出することができる光学的な空洞を形成することである。
【００３０】
該空洞からの光抽出があり、このことはカプセル化層１４及び／又は導光層１６における散乱により、又は導光層１６において光学的表面構造を持つことにより実現され得る。
【００３１】
各ＬＥＤ１０の上には、垂直に向けられた明るい強度の光スポットを遮断するための反射器１８が備えられ、これにより該装置は出力面に亘って、より均一な光強度を持つこととなる。該反射器は、例えばＴｉＯ２から形成される。該反射器は、部分的にのみ反射性であっても良く、光強度を遮断するのではなく低減させるものであっても良い。
【００３２】
反射器を形成する際の問題は、ＬＥＤ位置が完全には規則的ではなく、反射器１８をＬＥＤ１０の上に配置するために正確な位置合わせが必要である点である。
【００３３】
図４は本発明の装置を示し、どのように製造が行われるかを示す。
【００３４】
図３の構造（ただし１８として示される理想化された反射器を伴わない）に、光開始剤を添加された、例えばモノアクリレート若しくはジアクリレート又はエポキシのような青色光活性接着剤といった感光層２０が備えられる。代替としては、例えばHenkel社及びNorland社から市販されている、日光で硬化可能な光樹脂が利用されても良い。
【００３５】
例えば、Henkel社による光硬化性接着剤であるLoctite 3100、3101、3012若しくは3103が利用されても良いし、又はNorland社の光学的接着剤（「ＮＯＡ」）であるNOA72、NOA75若しくはNOA76が利用されても良い。
【００３６】
ＵＶ発光ダイオードの代わりに青色発光ダイオードを用いることの利点は、ＵＶ光の透過を可能としない多くの材料が、青色光の透過を可能とする点である。例えば、導光層１６がＰＭＭＡ又はＰＣから作られているとすると、該層はＵＶ光を通さない。
【００３７】
該装置の製造の間、光活性化された接着被覆２０が、未仕上げのカプセル化されたＬＥＤに塗布される。ＬＥＤがスイッチオンされる。該ＬＥＤの光は、該接着層を局所的に活性化する。次いで、ＴｉＯ２粒子又は蛍光体結晶のような散乱性粒子２２が該構造の表面に備えられるが、これら粒子は該活性化された領域にのみ付着させられる。
【００３８】
最後に、残余の層が除去され、接着させられた散乱性粒子が適所に残る。
【００３９】
該散乱性粒子は好適には、ＬＥＤの上に直接に、光強度が最大である表面に接着させられる。ＬＥＤ間においては、蒸着した層は薄いか又は存在しない。なぜなら、接着剤が活性化されていないからである。必要であれば、層蒸着工程は、複数回繰り返されても良い。これは自己調整機構であり、即ち、接着させられている粒子からの後方散乱により光強度が低下するとすぐに、散乱粒子の更なる蒸着が低下する。
【００４０】
光開始剤は、限られた濃度（例えば１乃至２％）で接着剤の単量体に添加され、重合工程により使い切られる。該光開始剤は、重合化反応を開始させ、高分子鎖の端部となる。それ故、これら光開始剤は、二度目に反応を開始させることはできず、その場合には新たな開始剤分子が必要となる。上述したように蒸着工程が複数回繰り返される場合には、これら新たな開始剤分子が供給される。形成された反射器２２に加えて新たな層が蒸着され、新たな活性化が開始され、新たな反射器はＬＥＤ光強度が最大である領域に形成される。斯くして、反射器領域が光スポット領域から外向きに成長し、徐々に光出力をより均一にする。
【００４１】
このようにして、該蒸着工程は自然に、出力面領域に亘って均一な光強度を与える構造となる。
【００４２】
代替の実施例は、写真複写機と同様の方法で、光伝導面を備えた導光層を感光性化し、活性化された領域への粒子の引き付けのための機構として電場を用いることである。光伝導層は、導光部により被覆される。ＬＥＤの光は、該層の伝導性を局所的に変化させ、荷電ＴｉＯ２粒子が当該面に引き付けられる。該ＴｉＯ２粒子は更に、これら粒子を永続的に該面に接着させるための、ＵＶ活性化接着性被覆を持っても良い。
【００４３】
本発明は、標識、ランプのような装飾照明、窓、建築用ガラス、及び隠し窓のために特に興味深いものとなるが、家具及びその他の装飾具のような他の用途も可能である。
【００４４】
図面、説明及び添付される請求項を読むことにより、請求される本発明を実施化する当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され実行され得る。請求項において、「有する（comprising）」なる語は他の要素又はステップを除外するものではなく、「１つの（a又はan）」なる不定冠詞は複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。請求項におけるいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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