JP2005535145A - 一体化されたライティング、センサー、および電子部品を備えた積層ポリマー - Google Patents

Abstract

本発明は、積層ポリマーの透明でガラスでない中間層内または空気の空洞内に収容される固体状態のライティング、センサー、エネルギー発生および貯蔵デバイス、ならびに他の電子部品のホストとしての積層ポリマーに関する。

Description

本発明は、透明でガラスでない中間層または空気の空洞により分離された少なくとも２層の透明なポリマー層を備えた積層ポリマーであって、透明でガラスでない中間層内または空気の空洞内に、固体状態のライティング、センサー、エネルギー発生および貯蔵デバイス、ならびに他の電子部品が収容されていることを特徴とする積層ポリマーに関する。

固体状態のライティング、センサー、エネルギー発生および貯蔵デバイス、ならびに他の電子部品の分野で達成された進歩のおかげで、これらの領域において、低減されたインプリントおよび新規な特徴を備えた製品が得られるようになった。建築用途、自動車用途、および他の用途に魅力的な構造体にこれらの進歩を組み込むことに継続的な関心が払われている。

本発明の目的は、固体状態のライティング、センサー、エネルギー発生または貯蔵デバイス、および他の電子部品を収容して積層ポリマーの機能性および審美性を向上させるべく、積層ポリマーのガラスでない中間層および／または空気の空洞を使用することである。

本発明は、少なくとも２層の透明なポリマー層を、透明で固体状のガラスでない中間層または空気の空洞により分離されている隣接するポリマー層と供に備えた積層ポリマーであって、少なくとも１つの前記透明でガラスでない中間層または前記空気の空洞が、固体状態のライティング、熱センサー、光センサー、圧力センサー、薄膜静電容量センサー、光電池、薄膜電池、液晶表示フィルム、懸濁粒子デバイスフィルム、および透明な導電体よりなる群から選択される少なくとも１つの要素を備えたデバイスを収容していることを特徴とする積層ポリマーを提供する。

本発明は、透明で固体状のガラスでない中間層または空気ギャップにより分離された透明なポリマー層を備えた積層ポリマーと、積層ポリマーの機能性および審美性を向上させる広範にわたる機能を統合するための積層ポリマーの透明なポリマー層間の透明で固体状のガラスでない中間層または空気の空洞の利用とに関する。積層ポリマーは、少なくとも２層の透明なポリマー層を備え、隣接した透明なポリマー層は、透明で固体状のガラスでない中間層または空気の空洞により分離されている。本発明の一実施形態は、透明で固体状のガラスでない中間層により分離された２層の透明なポリマー層を備えた積層ポリマーである。

積層ポリマーは、ディジタル技術と薄膜技術とを透明で固体状のガラスでない中間層中にもしくはそれに並行してまたは空気の空洞中に統合できるようにするホストとしての役割を果たす。これにより、透明で固体状のガラスでない中間層は、積層ポリマーに機械的強度を提供する用途と積層ポリマーに付加機能を追加するデバイスのホストとしての用途の２つの用途をもつようになる。同様に、それにより、空気の空洞は、断熱材の用途と積層ポリマーに付加機能を追加するデバイスのホストとしての用途の２つの用途をもつようになる。本明細書中で使用する場合、透明なポリマー層または透明で固体状のガラスでない中間層に関連して用いられるときの「透明」とは、それほど散乱を起こすことなく光を透過するポリマー層または固体状のガラスでない中間層および半透明な（すなわち、部分的に光を透過する）ポリマー層または固体状のガラスでない中間層を意味する。透明なポリマー層または透明で固体状のガラスでない中間層に必要とされる透明度は、通常、積層体をどのように使用するかにより規定されるであろう。使用上できるかぎり完全に透明な積層体が必要とされる場合、たとえば、窓として使用する場合、透明なポリマー層および透明で固体状のガラスでない中間層は、それほど散乱を起こすことなく光を透過しなければならない。他の用途では、部分的に光を透過する透明なポリマー層および透明で固体状のガラスでない中間層は、かなり許容できる可能性がある。

本発明では、少なくとも１つの透明で固体状のガラスでない中間層または空気の空洞は、固体状態のライティング、熱センサー、光センサー、圧力センサー、薄膜静電容量センサー、光電池、薄膜電池、液晶表示フィルム、懸濁粒子デバイスフィルム、および透明な導電体よりなる群から選択される少なくとも１つの要素を備えたデバイスを収容していることが条件となる。透明で固体状のガラスでない中間層を使用する場合、デバイスの要素にスペースを提供するために中間層に穿孔を設けてもよい。そのような穿孔はまた、光源を透明で固体状のガラスでない中間層の縁部に沿って配置した場合、光散乱中心としての役割を果たすこともできる。他の選択肢として、デバイスの要素を透明で固体状のガラスでない中間層に隣接させてもよい。透明で固体状のガラスでない中間層として好ましいのは、本願特許出願人から入手可能なブタサイト（登録商標）（Ｂｕｔａｃｉｔｅ（登録商標））ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）中間層である。インジウム・スズ・酸化物のような透明な導電体は、透明なポリマー上に直接堆積させることができる。

固体状態のライティングは、ダイオードを流れる順電流に応答して光（紫外線、可視線、または赤外線）を放出するｐ−ｎ接合よりなる光電気デバイスである発光ダイオード（ＬＥＤ）の形態をとることができる。ＬＥＤは、無機材料を用いて作製される。固体状態のライティングは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の形態をとることもできる。ＯＬＥＤは、高分子発光ダイオード（ｐＬＥＤ）または小分子有機発光ダイオード（ＳＭＯＬＥＤ）でありうる。透明な導電体を用いれば、個々のＬＥＤまたはＯＬＥＤに作動電圧を印加する手段を提供することができる。インジウム・スズ・酸化物は、好ましい透明な導電体である。イルミネーションの光源は、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）フィルムの形態をとることもできる。光源を透明で固体状のガラスでない中間層の縁部に沿って配置した場合、それは、透明で固体状のガラスでない中間層上に印刷された画像の質を向上させるために用いることができる。固体状態のライティングを制御するマイクロプロセッサーチップは、少なくとも１つの透明で固体状のガラスでない中間層もしくは空気の空洞に収容されたデバイスの一部分として提供することができるか、または積層ポリマーの外部に提供することができる。マイクロプロセッサーチップは、固体状態のライティングにより一連の画像を表示させるようにプログラムすることができる。画像は、絵画的もしくは審美的な表示またはテキストの形態をとることができる。動き検出器を用いれば、動きを検出して、それに従って画像を変化させることができる。たとえば、薄膜静電容量センサーをデバイスの一部分にした場合、手のような物体の動きにより表示を変化させることができる。他の選択肢として、圧力センサーにより、積層ポリマーの表面への圧力の印加を検出して、表示に変化を与えることができる。積層ポリマーは、固体状態のライティングが存在しないかまたは固体状態のライティングが作動していない積層ポリマーの部分を透明に保持する。固体状態のライティングが作動している積層ポリマーの部分は、画像および情報、たとえば、温度、時刻、株価など、さらにはプログラム可能なテキストおよびメッセージを表示する。

ポリマー層が十分に薄い場合、積層ポリマーは、可撓性であり、種々の形状および形態に適合化させることができる。曲面ディスプレイまたは他の非フラットディスプレイが望まれる場合、そのような可撓性積層ポリマーは、とりわけ有用である。可撓度に応じて、所望の形状を有する支持体に可撓性積層ポリマーを装着することが必要となる可能性もある。他の選択肢として、可撓性積層ポリマーをガラス支持体内に収容することができる。ＯＬＥＤをイルミネーションの光源として用いた場合、ガラス容器はまた、ＯＬＥＤに湿気および酸素のバリヤーを提供することにより、ＯＬＥＤの寿命を向上させるであろう。

ポリマーの厚さを増大させて積層ポリマーの機械的強度を増大させるとき、積層ポリマーを種々の形状および形態に整合させうる。

積層ポリマー構造体に機械的強度および安定性を付与するのに十分な程度にポリマー層が厚い場合、積層ポリマーは、外装用もしくは内装用の窓としての、外装用もしくは内装用の壁もしくは表面としての、または表示表面としての役割を果たすことができる。

透明でガラスでない中間層に組み込むことのできる他のデバイスは、太陽または他の光源から光の形態で受け取ったエネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスである。この電気エネルギーは、電池に貯蔵して、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、エレクトロルミネセンスフィルム、液晶表示フィルム、エレクトロクロミック懸濁粒子デバイスフィルムなどに電力を供給するために使用することができる。たとえば、デバイスは、種々の要素間に電気を流すために、薄膜光起電力パネル、再充電可能な薄膜リチウム電池、および透明なインジウム・スズ・酸化物フィルムを備えることができる。他の選択肢として、窓の中にない他のデバイスに電力を供給するために電池を使用することも可能である。イルミネーションを制御するマイクロプロセッサーを追加すれば、電池に貯蔵されたエネルギーを用いて、一日のさまざまな時刻にさまざまなタイプの表示を窓に提供することができる。たとえば、その表示は、日中は、広告などの情報を供給することが可能であり、夕刻は、イルミネーションを供給することが可能であり、常夜灯としての役割を果たすことも可能である。リチウム電池は不透明であり、典型的な手頃な価格の光電池も不透明であるので、これらの要素は、透明でガラスでない中間層の一部の領域に局在化される。薄膜光起電力パネルと再充電可能な薄膜リチウム電池とを備えたこのデバイスもまた、積層ポリマーの他の実施形態で使用することができる。

透明で固体状のガラスでない中間層により分離された２層の透明なポリマー層を備えた積層ポリマー（すなわち、ポリマー−中間層−ポリマー）または３層の透明なポリマー層と２層の透明で固体状のガラスでない中間層とを備えた積層ポリマー（すなわち、ポリマー−中間層−ポリマー−中間層−ポリマー）の本発明の実施形態は、イルミネーションまたは表示に、とくに、これらの用途で可撓性積層ポリマーを提供するのに、とりわけ有用である。透明で固体状のガラスでない中間層中のＬＥＤもしくはＯＬＥＤにより、または透明で固体状のガラスでない中間層の縁部に配置されたＬＥＤもしくはＯＬＥＤにより、透明で固体状のガラスでない中間層にイルミネーションを施すことができる。３層の透明なポリマー層と２層の透明で固体状のガラスでない中間層とを備え、各透明で固体状のガラスでない中間層が照明デバイスを収容する積層ポリマーは、透明で固体状のガラスでない中間層により分離された２層の透明なポリマー層を備えた積層ガラスよりもさらに多種多様な照明を提供する。積層ポリマー内で２つの照明デバイスを用いれば、照明の種々の組合せを得ることができる。

この実施例では、イルミネーションの光源としての本発明の可撓性積層ポリマーの使用について具体的に説明する。ＰＬＥＤ照明デバイスを収容する可撓性積層ポリマーを次のようにして作製した。デバイスのアノードとして機能させるべく、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）膜をポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）シートの可撓性基材に部分的にコーティングした。ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）ブレンドＣＨ８０００（ドイツ国のバイエル・アーゲー（Ｂａｙｅｒ ＡＧ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から市販されている）を、空気中、１，０００ｒｐｍでＩＴＯ被覆ＰＥＴ上に８０秒間スピンコーティングした。得られた膜を、１２０℃のホットプレート上で１分間、次に、真空下、９０℃で一晩乾燥させた。黄色発光体ＰＤＹ（登録商標）１３２の溶液（ドイツ国フランクフルトのコビオン・オーガニック・セミコンダクターズ・ゲーエムベーハー（Ｃｏｖｉｏｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，ＧｍｂＨ，Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から調製済み溶液として市販されている）を、３３０ｒｐｍで３０秒間、続いて１０００ｒｐｍで２０秒間、ＰＥＤＯＴ薄膜上にスピンコーティングした。カソードおよびアノードを電流源に接触させなければならない領域にあるＰＥＤＯＴおよびＰＤＹ（登録商標）１３２を除去した。低仕事関数金属ＣａをＰＥＤＯＴおよびＰＤＹ（登録商標）１３２の膜上に１０〜３０ｎｍの厚さになるように気相堆積させた。Ｃａ層の上にアルミニウムの層を３００ｎｍの厚さになるように堆積させ、カソード形成を完了させた。ｕｖ硬化性エポキシ樹脂の層をデバイス上に拡げたが、ただし、接触領域は露出させた。１枚のポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）シートをエポキシ樹脂上に配置し、ｕｖ光でエポキシ樹脂を硬化させた。電池を電極に接続した時、全デバイスが黄色光を放出した。

Claims (15)

1. 少なくとも２層の透明なポリマー層を、透明で固体状のガラスでない中間層または空気の空洞により分離されている隣接するポリマー層と供に備えた積層ポリマーであって、少なくとも１つの前記透明でガラスでない中間層または前記空気の空洞が、固体状態のライティング、熱センサー、光センサー、圧力センサー、薄膜静電容量センサー、光電池、薄膜電池、液晶表示フィルム、懸濁粒子デバイスフィルム、および透明な導電体よりなる群から選択される少なくとも１つの要素を備えたデバイスを収容していることを特徴とする積層ポリマー。
2. 透明で固体状のガラスでない中間層により分離された２層の透明なポリマー層を備えることを特徴とする請求項１に記載の積層ポリマー。
3. 前記デバイスが固体状態のライティングを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の積層ポリマー。
4. 前記固体状態のライティングが少なくとも１つの発光ダイオードの形態であることを特徴とする請求項３に記載の積層ポリマー。
5. 前記固体状態のライティングが少なくとも１つの有機発光ダイオードの形態であることを特徴とする請求項３に記載の積層ポリマー。
6. 前記固体状態のライティングがエレクトロルミネセンスフィルムの形態であることを特徴とする請求項３に記載の積層ポリマー。
7. 前記デバイスが、前記固体状態のライティングに作動電圧を印加する手段を提供する透明な導電体をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の積層ポリマー。
8. 前記透明な導電体がインジウム・スズ・酸化物フィルムであることを特徴とする請求項７に記載の積層ポリマー。
9. 前記デバイスが、前記固体状態のライティングを制御して前記固体状態のライティングにより一連の画像を表示させるようにプログラムされたマイクロプロセッサーチップをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の積層ポリマー。
10. 前記マイクロプロセッサーチップが、前記固体状態のライティングによりテキストを表示させるようにプログラムされていることを特徴とする請求項９に記載の積層ポリマー。
11. 前記固体状態のライティングを制御して前記固体状態のライティングにより一連の画像を表示させるようにプログラムされたマイクロプロセッサーチップが、積層ポリマーの外部に配設されていることを特徴とする請求項７に記載の積層ポリマー。
12. 前記マイクロプロセッサーチップが、前記固体状態のライティングによりテキストを表示させるようにプログラムされていることを特徴とする請求項１１に記載の積層ポリマー。
13. 可撓性でありかつ種々の形状および形態に適合化させることができることを特徴とする請求項３に記載の積層ポリマー。
14. 前記固体状態のライティングが少なくとも１つの発光ダイオードの形態であることを特徴とする請求項１３に記載の積層ポリマー。
15. 前記固体状態のライティングが少なくとも１つの有機発光ダイオードの形態であることを特徴とする請求項１３に記載の積層ポリマー。