JP2008515019A - 向上された透明度を有する発光板装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、発光板装置（１）に係る。当該発光板装置において、板（１０）は、少なくとも１つの粒子層を備えられ、前記粒子層の粒子（５０）は、板（１０）の向上された透明度及び光抽出効率を達成するよう設計されている。

Description

本発明は、発光構成要素の分野、特には発光板装置の分野に係る。本発明における発光板装置は通常、かかるプレートが第１の表面及び第２の表面を有する層状又はウィンドウ状構造を有するよう、組み立てられる。第２に、かかるプレートは、（大半の用途においてはランプである）光源を有する。該光源は、光源から放射される光が第１及び第２の表面に対してやや垂直（ｓｏｍｅｗｈａｔ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）である角度において板に入るよう、層及び／又はウィンドウの側部上に位置決めされる。板の適切な組立てによって、光は、反射され、第１又は第２の表面のいずれかの上で板を出るよう、弓状になるか湾曲される。

しかしながら、先行技術における発光板装置の問題点は、かかる板がその不透明性により全ての用途に対しては使用され得ない、ことであり、光源から放射される光を弓状にさせる必要性によって引き起こされる。しかしながら、向上された透明度を有する板に関する先行技術の解決法は、不十分な光抽出効率という欠点を有する。

それ故に本発明は、適切な光抽出効率及び透明度を有する発光板装置を与える、ことを目的とする。

この目的は、請求項１の特徴を有する発光板装置によって解決される。したがって、発光板装置は、板及び光源を有して与えられる。該板は、第１の表面及び第１の表面に対して対向する第２の表面を有する層状及び／又はウィンドウ状の構造を有し、該光源は、光源から放射される光の大半が第１及び第２の表面に対してやや垂直である角度において板に入るよう、板の側部上に位置決めされる。当該発光板装置は、少なくとも１つの粒子層が第１及び／又は第２の表面上に少なくとも部分的に与えられる、ことを特徴する。該粒子層の粒子の特性は、３８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長を有する光に対する発光板装置の透明度が０．５以上０．９９以下であるよう、一致される。該光は、４５以上９０以下の角度において第１及び／又は第２の表面に入る。

そのようにして、光抽出効率及び透明度の両方において大半の用途に対する基準を満たす発光板装置は、容易に且つ効率的に与えられ得る。本発明の際だった特性は、板が両方向において、即ち第１の表面から第２の表面に、また第２の表面から第１の表面に透明である、ことが留意されるべきである。

本発明の望ましい一実施例によれば、４５以上９０以下の角度において第１及び／又は第２の表面に入る３００ｎｍ以上１３００ｎｍ以下、望ましくは２５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長を有する光に対する発光板装置の透明度は、０．５以上０．９９以下である。そのようにして、発光板装置が有用であり得る更に広い範囲の用途は、達成され得る。

本発明の望ましい一実施例によれば、４５以上９０以下の角度において第１及び／又は第２の表面に入る３８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下、望ましくは３００ｎｍ以上１３００ｎｍ以下、最も望ましくは２５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長を有する光に対する発光板装置の透明度は、０．７以上０．９８以下であり、望ましくは０．９以上０．９７以下である。

本発明の望ましい一実施例によれば、光源から放射される光の光抽出効率は、３０％以上１００％以下である。本発明における「光抽出効率」という語は、光の割合（ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｇｈｔ）として理解されるべきである。該光は、光源によって放出され、発光板装置を出るものであり、発光板装置を出るよう全反射によって吸収及び／又は干渉されない。本発明の望ましい一実施例によれば、光源から放射される光の光抽出効率は、４０％以上であり、望ましくは５０％以上１００％以下である。

本発明の望ましい一実施例によれば、４５以上９０以下の角度において第１及び／又は第２の表面に入る５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長を有する光の拡散反射率は、０％以上１０％以下である。かかる発光板装置は、実際に最も有用であることが証明されている。

本発明の発光板装置を実現するよう、少なくとも１つの粒子層の粒子の特性を選択する多くの方途がある。しかしながら本願発明者は、１つの容易且つ望ましい方途が、特定の境界内における粒子の中央粒径を選択することである、ことを見つけている。

本発明の望ましい一実施例によれば、少なくとも１つの粒子層の粒子がマトリクスにおいて埋め込まれ、少なくとも１つの粒子層の粒子の中央粒径ｄは、以下の式、

である。式中、ｎ_{ｐａｒｔｉｃｌｅ}は、粒子層の粒子の屈折率であり、ｎ_{ｍａｔｒｉｘ}は、粒子を取り囲むマトリクスの屈折率である。そのようにして、上述された通り進歩的な特性を有する発光板装置は容易に且つ効率的に達成され得る、ことが分かる。望ましくは、少なくとも１つの粒子層の粒子の中央粒径ｄは、１００ｎｍ≦ｄ≦１０００ｎｍ、より望ましくは１５０ｎｍ≦ｄ≦４００ｎｍである。

上述された本発明の望ましい実施例によれば、ｎ_{ｐａｒｔｉｃｌｅ}は、ｎ_{ｍａｔｒｉｘ}より大きくあり得、またその逆もあり得る。

しかしながら、本発明の望ましい一実施例によれば、｜ｎ_{ｐａｒｔｉｃｌｅ}−ｎ_{ｍａｔｒｉｘ}｜は、０．２以上３以下であり、望ましくは０．３以上２以下であり、最も望ましくは０．５以上１以下である。

更には、ｎ_{ｐａｒｔｉｃｌｅ}は、１．０以上３．５以下であり、望ましくは１．５以上３以下である。

また、ｎ_{ｍａｔｒｉｘ}は、１．０以上３．５以下であり、望ましくは１．５以上３以下である、ことが望ましい。

本発明の望ましい一実施例によれば、粒子層の粒子は、マトリクスにおいて埋め込まれる。

本発明の望ましい一実施例によれば、このマトリクス材は、ガラス、シリコン、１．０以上３．５以下の屈折率を有する無機物、無機高分子、望ましくは１．０以上３．５以下の屈折率を有する有機高分子を有する群、又はそれらの混合物から選択される。

望ましい一実施例によれば、マトリクス材は、０ｃｍ^−１％以上及び１０００ｃｍ^−１以下の３８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲（≧３８０ ｔｏ ≦７００ｎｍ ｏｆ ≧０ｃｍ^−１％ ａｎｄ ≦１０００ｃｍ^−１）における吸収率を有する。そのようにして、マトリクスによる更なる損失は制限される。望ましくは、吸収率は、０ｃｍ^−１以上及び１００ｃｍ^−１以下の３８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲にあり、最も望ましい吸収率は、０ｃｍ^−１以上及び１ｃｍ^−１以下の３８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲にある。

本発明の望ましい一実施例によれば、マトリクスは、流体を有する。望ましくは該流体は、少なくとも１つのシリコン材を有する。更には、硬化前の流体の動粘度は、３００ｃＳｔ以上５００ｃＳｔ以下であることが望ましく、より望ましくは３５０ｃＳｔ以上４５０ｃＳｔ以下である。また、５９０ｎｍにおける屈折率は、１．４０以上１．７４以下であることが望ましく、より望ましくは、１．５１以上１．６３以下である。４００ｎｍ乃至７００ｎｍの吸収係数は、望ましくは０以上０．１ｃｍ−１以下である。

流体がマトリクス材として使用される場合、流体は板の製造中に硬化される、ことが望ましい。硬化は、１時間６０℃で行われる、ことが望ましい。硬化後の板のショア硬度は、望ましくは３０以上４０以下であり、より望ましくは３３以上３７以下である。ショア硬度は、バネ荷重インデンタによる圧入に対する材料の抵抗の測定である。数値がより高いと、抵抗はより大きい。ショア硬度は、デュロメータ等の既知の機器を有して測定され、そのため「デュロメータ硬度」としても既知である。

更には、硬化後の体積収縮は、望ましくは０％以上６％以下であり、より望ましくは０％以上４％以下である。

本発明の望ましい一実施例によれば、粒子層の厚さＴは、３ｄ以上２０ｄ以下であり、ｄは、少なくとも１つの粒子層の粒子の中央粒径である。これが粒子層に対する最も適切な厚さであることは、実際に示されている。望ましくは、粒子層の厚さＴは、２ｄ以上１０ｄ以下である。

本発明の望ましい一実施例によれば、粒子のパッキング密度は、２０％以上１００％以下、望ましくは４０％以上８０％以下である。「パッキング密度」という語は、層体積に対する粒子の体積として理解される。

本発明の望ましい一実施例によれば、粒子層の厚さＴは、０．３μｍ以上３μｍ以下である。これもまた粒子層の最も絶対的な厚さであることは、示されている。望ましくは、粒子層の厚さＴは、０．５μｍ以上２μｍ以下、最も望ましくは０．８μｍ以上１．５μｍ以下である。

本発明の望ましい一実施例によれば、粒子の散乱パラメータの産物である散乱能ｓＴ、及び少なくとも１つの粒子層の層の厚さＴは、０以上０．２４以下であり、望ましくは０．１以上０．２以下である。散乱パラメータは、角度積分反射Ｒからの非吸収粒子（ｎｏ−ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）に対して定められ得る。拡散照明に対して、層における粒子の散乱パラメータは、ｓ＝Ｒ／（Ｔ×（１−Ｒ））によって与えられる。

本発明の望ましい一実施例によれば、板は、ＰＭＭＡ、ＰＳ、ＰＴＦＥ、ＰＣ、ガラスを有する群及びそれらの混合物から選択される材料を有して作られる。

本発明において、板は単一の部品である必要はない、ことは留意されるべきである。しかしながら、用途の中には、板が２つ又はそれ以上のサブ板を有することが有利であるものもある。したがって「板」という語は、板が常に均一な単一の部品であるよう理解されるべきではない。また、複数の板を用いる発光板装置も本発明によって扱われる。

本発明の望ましい一実施例によれば、少なくとも１つの粒子層の粒子は、無機物、有機物、及び有機高分子を有する群から選択される材料を有して作られる。無機物は、望ましくは、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、硫化物、沸石、又は方ソーダ石を有する群から選択される。これらの材料は最も効果的である、ことが証明されている。

本発明の望ましい一実施例によれば、４００ｎｍ乃至８００ｎｍの波長範囲における光に対する少なくとも１つの粒子層の粒子の吸収率は、０≦ａ≦０．１ｎｍ^−１、より望ましくは０．０１≦ａ≦０．５ｃｍ^−１、最も望ましくは０．０２≦ａ≦０．２ｃｍ^−１である。

本発明の望ましい一実施例によれば、板の厚さは、０．１ｍｍ以上２ｃｍ以下である。

本発明に従った発光板装置は、多くの装置及び／又は用途、とりわけ以下の、
・ 家庭用用途、
・ 建物内の部屋のセパレータ、
・ 輸送システムにおける分離壁、
・ 店舗用用途、
・ 特には建物用である窓、
・ 自動車の窓、及び、
・ 建物及び車両における透明な屋根、
において有用である。

上述された構成要素、並びに請求項中の構成要素及び記載された実施例における本発明に従って使用される構成部品は、その寸法、形状、材料の選択、及び技術的概念に対していずれの特別な例外も受けず、関連する分野における既知の選択基準は、制限無く適用され得る。

本発明の目的の追加的な詳細、特徴、及び利点は、下位請求項、図面、例において開示され、以下の（典型的である）各図及び例に関する説明は、本発明に従った発光板装置の複数の望ましい実施例を示す。

図２は、本発明の第１の実施例に従った発光板装置１の概略的断面図である。発光板装置１は、板１０を有する。板１０は、層及び／又はウィンドウ状の構造を有し、また、第１の表面１００及び第１の表面１００に対向する第２の表面２００を有する。第１及び第２の表面１００、２００に対して垂直である板１０の側部上には、光源２０が与えられる。図１中に示される通り、この光源は、光源から放射される光の大半が、第１及び第２の表面に対してやや垂直な角度において板に入るよう、位置付けられる。これを達成するために、反射体３０は、光源の周囲に与えられ、板１０に向かわない方向において光源２０から放射される光を反射する。

本発明において、光源２０は、単純にランプであるが、透明なプラスチックを有して作られるファイバ又は光導体等の導体もまた本発明において光源として使用され得る、ことが留意されるべきである。

板１０の第２の表面２００上には、３列の粒子４０を有する粒子層４０が与えられる。粒子は、マトリクス材料６０において埋め込まれる。

粒子層４０の粒子５０は、基本的に次の式、

である直径を有するよう選択される。式中、ｎ_{ｐａｒｔｉｃｌｅ}は、粒子層の粒子の屈折率であり、ｎ_{ｍａｔｒｉｘ}はマトリクス材の屈折率である。粒子５０は、３つの真っ直ぐな列として本実施例では配置されるが、より少ないオーダの粒子配置もまた本発明の範囲内で使用され得る、ことは留意されるべきである。

粒子層４０は、粒子４０の中央粒径の寸法の３倍の厚さＴを有する。前述の通り、これは、本発明の範囲内で有利である。

本発明に従った発光板装置は、（単に一例として）次の例によって更に示される。

例１：
ＭｇＯ粒子（Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ（登録商標）、純度９９．９５％、ｎ＝１．７４及びｄ_５０％＝０．２３μｍ）は、１２時間ゆっくりと回転するローラベンチ上でポリエチレン（ＰＥ）の首の広いボトル（１ｌ）においてＹＳＺ−ＺｒＯ_２パール（ｐｅａｒｌ）（イットリア安定化ジルコニア、直径１ｍｍ）を有して圧延（ｍｉｌｌｉｎｇ）することによって、水媒体において分散されている。パールをふるいにかけた後、その結果もたらされるＭｇＯ粒子懸濁液の粘度は、ＰＶＡ結合剤（Ｈｏｅｃｈｓｔ Ｍｏｗｉｏｌ ４０−８８）及び湿潤剤の追加によって、３００ｍＰａ秒に増加される。該懸濁液のＭｇＯ濃度は、３ｗｔ．％の液層におけるＰＶＡ濃度を有して１０ｗｔ．％であった。ドクターブレードによって、均質な粒子層は、乾燥後は厚さ２μｍを有する厚さ４ｍｍのプレクシグラス（登録商標）板（３０×４０ｃｍ^２）上に適用された。コーティングされた板は、適切なランプ筐体へと挿入され、長さ３０ｃｍの板の端部へと光を結合させる。ランプのオン状態において、光は、プレクシグラスの板から均質に放射される一方、板は、ランプのオフ状態において可視光に対して透明である。

透明光板の概略図である。 本発明の第１の実施例に従った発光板装置の概略的断面図である。

Claims (10)

1. 発光板装置であって、
   板と、光源とを有し、
   前記板は、第１の表面及び前記第１の表面に対して対向する第２の表面を有する層及び／又はウィンドウ状の構造を有し、前記光源は、前記光源から放射される光の大半が前記第１及び第２の表面に対してやや垂直である角度において前記板に入るよう、前記板の側部上に位置決めされ、
   少なくとも１つの粒子層が前記第１及び／又は第２の表面上に少なくとも部分的に与えられる、ことを特徴とし、
   前記粒子層の粒子の特性は、４５以上９０以下の角度において前記第１又は第２の表面に入る３８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長を有する光に対する前記発光板装置の透明度が、０．５以上０．９９であるよう、一致されている、
   発光板装置。
2. ４５以上９０以下の角度において前記第１及び／又は第２の表面に入る、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長を有する光の拡散反射は、０％以上１０％以下である、
   請求項１記載の発光板装置。
3. 前記粒子層の前記粒子は、マトリクスにおいて埋め込まれ、
   マトリクス材は望ましくは、ガラスと、シリコンと、１．０以上３．５以下の屈折率を有する無機物と、無機高分子と、望ましくは１．０以上３．５以下の屈折率を有する有機高分子とを有する群、又はそれらの混合物から選択される、
   請求項１又は２記載の発光板装置。
4. 前記少なくとも１つの粒子層の前記粒子の中央粒径ｄは、５０ｎｍ以上
   

   

   以下であり、
   ｎ_{ｐａｒｔｉｃｌｅ}は、前記粒子層の前記粒子の前記屈折率であり、ｎ_{ｍａｔｒｉｘ}は、前記マトリクスの前記屈折率である、
   請求項３記載の発光板装置。
5. 散乱能ｓＴは、散乱パラメータｓ及び前記少なくとも１つの粒子層の前記粒子の層の厚さＴの産物であり、０以上０．２４以下である、
   請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の発光板装置。
6. 前記粒子層の前記厚さＴは、２ｄ以上２０ｄ以下であり、
   前記ｄは、前記少なくとも１つの粒子層の前記粒子の前記中央粒径である、
   請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の発光板装置。
7. 前記少なくとも１つの粒子層の前記粒子は、無機物、有機物、及び有機高分子を有する群から選択される材料を有して作られ、
   前記無機物は、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、硫化物、リン酸塩、ホウ酸塩、沸石、又は方ソーダ石を有する群から、望ましくは選択される、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の発光板装置。
8. ４００ｎｍ乃至８００ｎｍの波長範囲における光に対する前記少なくとも１つの粒子層の前記粒子の吸収ａは、０≦ａ≦１ｃｍ^−１であり、より望ましくは０．０１≦ａ≦０．５ｃｍ^−１であり、最も望ましくは、０．０２≦０．２ｃｍ^−１である、
   請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の発光板装置。
9. 前記板は、ＰＭＭＡと、ＰＳと、ＰＴＦＥと、ＰＣと、ガラスとを有する群、及びそれらの混合物から選択される材料を有して作られる、
   請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の発光板装置。
10. 請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の発光板装置を有するシステムであって、：
    ・ 家庭用用途と、
    ・ 建物内の部屋のセパレータと、
    ・ 輸送システムにおける分離壁と、
    ・ 店舗用用途と、
    ・ 特には建物用である窓と、
    ・ 自動車の窓と、
    ・ 建物及び車両における透明な屋根と、
    のうち１つ又はそれ以上の用途において使用される、
    システム。

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