JP6382814B2 - 有色光表示部を含むガラスセラミック物品 - Google Patents

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Description

本発明は、ガラスセラミックの分野に関する。より厳密には、本発明は、ガラスセラミック製の物品(又は製品)に関し、詳しく言えば、とりわけ加熱要素を被覆又は収容することを目的としたガラスセラミックプレートに関し、前記物品には、その少なくとも1つの選択された領域内に発光カラー表示部(又は少なくとも1つの有色発光領域)が具備されている。
ガラスセラミック製のクックトップなどの物品の売上高は、数年にわたり恒常的に増大してきている。この成功は、特にこれらのプレートの外観が魅力的であること、そしてそのクリーニングが容易であることによって説明がつく。
ガラスセラミックは最初はガラスであり、このガラスは前駆体ガラス(又はグリーンガラス)と呼ばれ、その特異的な化学組成により、セラミック化処理と呼ばれる好適な熱処理によるガラスの制御された結晶化が可能となる、ということが思い出されよう。この特異的な部分的に結晶化された構造は、ガラスセラミックに独自の特性を提供する。
現在さまざまなタイプのガラスセラミックプレートが存在しているが、これらのプレート及び/又はそれらを得るのに使用される方法に対し、所望の特性に不利な影響を及ぼす危険を冒すことなく変更を加えることは非常に困難であることから、さまざまな形態の物品があるのは広範囲に及ぶ研究及び多くの試行の結果である。クックトップとして利用するためには、ガラスセラミックプレートは一般に、可視波長範囲内の透過率が、スイッチを切られたときに下にある加熱要素を少なくとも部分的に隠すために充分低く、しかも場合に応じて(輻射加熱、誘導加熱など)安全性のため加熱要素のスイッチが切られているか否かをユーザーが見れるように充分高くなければならない。ガラスセラミックプレートは同様に、特に輻射加熱器の場合、赤外線範囲内の波長で高い透過率を有していなければならない。
大部分のプレートは現在、色が暗色、特に黒色であり、この色は、例えば溶融の前にグリーンガラスのバッチ材料に酸化バナジウムを添加することによって得られ、この酸化物は、セラミック化後にバナジウムの還元に付随する濃い橙褐色の色をもたらす。例えば酸化コバルト及び酸化マンガンなどの他の着色剤が使用されることもある。600nm未満で透過率が低い場合、これらのプレートは特に、赤色の要素、例えば高温加熱要素あるいは単色赤色発光ダイオードに基づく発光表示部を、見えるようにする。より透過率の高いガラスセラミックプレート(例えばEuroKera社が販売するガラスセラミックKeraVision又はKeraResin)も同様に存在し、青色及び緑色などの他の「純」色(単色ダイオードにより生成される色)の表示を可能にする。
しかしながら、近年、より一層多様な色を用いて、特に(白色の場合のように)多数の波長の混合により生成される合成色を用いて、より多様な情報を表示することが必要になってきている。けれども、ガラスセラミックプレートの透過率は可視スペクトル全体にわたり均一でないことから、一般に透過光のさまざまな(スペクトル)成分の相対的振幅が変更されて、透過後の色は光源により生成されるものとはかなり異なっていることがある。
詳細には、白色光を生成するために(例えば光の一部を吸収し黄色光を再放射する蛍光体で覆われた青色光源を用いて)一般的に使用されている発光ダイオード(LED)に基づく技術は、ガラスセラミックを通して白色光を生成するためには使用することができない。青色光及び黄色光の間のバランスは、最初は、それらの混合により見る者に白色光の印象を与えるようなものであるものの、この光は均一に吸収しないガラスセラミック(青色は強く吸収され、黄色はそれほどでない)を通過することから、見る者はガラスセラミックを通して白色を知覚せず、例えばピンク、橙又は赤色を見る。
同様にして、例えば白色光を生成するために、単色発光するLED(例えば、3つの光源すなわち赤、緑及び青色光源を用いる「RGB」LEDなどの、強度が独立して設定される3つの単色光源から形成されるもの)を使用するのは、可視領域内でのガラスセラミックの不均一な吸収が色の間のバランスをシフトさせ、ピンク、橙又は赤の演色も生じることから、適切ではない。RGB成分のそれぞれの明度は調整可能であるが、不均一性を回避すべき場合、混合は完全なものでなければならない(特に空間的には光線の良好な重複、そして時間的には、特に光線の振幅を変調しなければならない場合の同位相)。3つの発光領域の離間距離は多くの場合、混合が不十分であることの原因になり、不均一な色をもたらす。同様にして、3つのR、G及びBチップは温度ドリフトを受け、これらは異なる速度で経年劣化を受けて、時間とともに色の不均一性を生じさせることになる。さらに、赤色、緑色及び青色LEDの製造バッチしだいで、RGB LEDの色はLED間で変動する。RGB LEDは、ディスプレーユニットにおいて一般的に使用されるLEDに比べてかさばり、制御パネルに内蔵させることがより難しい。
これらの理由から、白色表示部、あるいは赤色以外の大部分の色、特に合成色の表示部は、ガラスセラミック、特に暗色又は有色ガラスセラミックと一緒には使用されない。と言うのは、それらを通過するあらゆる非単色光の色が変更されてしまい、かつ白色光源の場合と同様、スペクトルの幅が広くなればなるほどそれが大きくなるため、可視範囲全体にわたるそれらの吸収が不均一になるからである。
したがって、本発明の目的は、新規でかつ改善されたガラスセラミック物品(例えばプレート)を提供すること、詳細には、より多様な範囲の色、特に赤以外の色、とりわけ白色の発光表示部を有する新規のガラスセラミック物品を提供することにあり、この表示部は上述の欠点を有さず、広範囲の精確な色を提供し、暗色の及び/又は非常に吸収性の高いプレート及び/又はそれ自体有色であるプレートへの応用のために特に好適である。より詳細には、本発明は、任意のタイプのガラスセラミック(例えば、平滑なものであれそうでないものであれ、エンボス又は突起部を含むものであれ含まないものであれ、透明なものであれ暗色のものであれ、有色のものであれそうでないものであれ)に好適であるか又は容易に適用可能である解決策を追求ものであり、この解決策は、選択された(単一の又は複数の)色の1つ以上の領域を得ることができるようにし、得られた色は均一であり、この解決策はさらに、実施が簡単でガラスセラミック製造プロセス及びそれらの使用時の制約条件との相性がよい。
この目的は、少なくとも1つの有色(より広義には白色も含む)発光領域を有する、本発明による新規の物品(特にディスプレー)により達成され、この物品は、0.8%〜40%の範囲内の視感透過率及び(可視範囲内にある)420〜780nmの範囲内の少なくとも1つの波長について少なくとも0.1%の光透過率を有する少なくとも1つのガラスセラミック基材(特に、例えば少なくとも1つの加熱要素を覆うか又は収容することを目的としたプレート)と、少なくとも1つの光源(及び/又は当該光源を内蔵するディスプレーユニット)と、ガラスセラミック基材の少なくとも1つの領域内に特に少なくとも1つの有色発光領域、とりわけ表示部(例えば、情報/記号又は装飾模様の表示部)を形成するための、1μmと50μmの間の厚みを有する少なくとも1つのインクジェットフィルター((動作中に)前記光源と(そして同様に前記プレートと、つまり特にこれら3つの構成部品(の作用/効果)から結果として得られる有色領域と)連関するインクジェットフィルター)とを含む。以上の通り、このフィルターは、特に光源及び/又はガラスセラミック基材及び/又は中間要素(例えば抽出手段)と(位置に関して)組合わせることができ、好ましくはガラスセラミック基材にしっかりと固定される。
「インクジェットフィルター」という用語は、インクジェットにより印刷(又は塗布)された(あるいはインクジェット印刷によって得られた)光学フィルター(光の透過に作用する光学フィルター、特にカラーフィルター(波長に応じて光透過率に影響を及ぼすフィルター))を意味するものとして理解され、このフィルターは特にフィルム又は層の形をしており、とりわけ少なくとも1つのインク(場合により1種以上の有機及び/又は無機及び/又は鉱物材料を含む)に基づくものであり、そして(半)透明であって(特にそれが可視の一部の波長において透明であって、かつ他の波長では透明でなく、不透明で、それに影響を及ぼし、このフィルターはさらに少なくとも5%、特に少なくとも20%、そしてとりわけ少なくとも30%の視感透過率を一般に有するという意味合いにおいて)、特に可視スペクトル内の一部の波長を吸収し及び/又は反射し及び/又は再放射するのを可能にする。フィルターは、吸収フィルター(一部の波長を吸収することによって光の透過に影響を及ぼすフィルターであり、吸収された光は場合により、特に熱に変換され及び/又は他の波長で放射される)であることが特に有利である。それは、以下で説明する通り、ガラスセラミック基材及び/又は少なくとも1つの光源及び/又は中間要素に塗布するか又はその上に印刷することができる。少なくとも1つのこのような補正フィルターに対し、少なくとも1つの光源が連関(作動状態で)する(すなわち、それが発する光が前記フィルターを通過する)が、これは、この集成体(アセンブリ)と組合わせたガラスセラミック基材を通して所望の表示部を作るためである。
上述のフィルターは、設定された色座標を有する少なくとも1つの有色発光領域、特に赤色以外の色を有する有色領域、とりわけ白色領域又は複数の波長を混合することによって得られる合成色のカラー領域を形成するように、以下で説明する通り、ガラスセラミックに応じて(すなわちガラスセラミック基材の光透過率、又は分光透過率あるいは分散に応じて、ただし光/分光透過率自体は前記基材の組成及び厚みに左右される)、そして場合によっては光源に応じて、選定される(又はこれらに特有のものであり、あるいはそれらに関連して選定される)。
本発明は、場合によっては暗色であるものの本発明による視感透過率及び光透過率を有するガラスセラミックを選択し、上述の通り必要に応じて選定されたフィルターとこれらのガラスセラミックとを組合わせて、ガラスセラミックのスペクトル分散を制御された形で補償又は補正することによって、光源の選定を制限することなく又は前記光源あるいはガラスセラミックに対する複雑な改造処置をする必要なく、前記ガラスセラミックを通して見える光源の初期スペクトルの如何に関わらず、所望の演色を得ることが可能となることを実証した。さらに、本発明は、1μmと50μmの間の厚みのインクジェットフィルターを使用することによって、他のタイプのフィルターの場合に見られることがある欠陥又は欠点なしに、求められている改良型ガラスセラミック物品を有利に得ることができるようになる、ということを実証した。
ガラスセラミックそして場合によっては光源に応じて(以下で説明するように意図された目的に応じて)選定されるフィルターは、フィルター/ガラスセラミック集成体から所望の透過率を得るのを可能にする(色が補正されるか、又は中性透過率すなわち光源の初期の色を改変しない透過率が得られる)。本発明は、透過率基準を満たす暗色又は有色ガラスセラミックプレートに特に好適であり、本発明はこれらのプレートの色関数(color function)を制御する。本発明は、所定の色の光源について、所定の目標色を得ることを可能にし、特に、任意選択的に色が初期色と同一であるディスプレー/ディスプレーユニット、とりわけ白色ディスプレーユニット又はこれまではガラスセラミックの場合に使用されなかった色のディスプレーユニットの製造を可能にする。本発明はまた、例えば特定の色を異なる空間又は機能と結びつけることによって、1つのガラスセラミック上に異なる色の領域を作ることも可能にする。
本発明は、平坦なガラスセラミック基材と、平坦でないかもしくは不規則性の表面を有するガラスセラミック基材、例えばその下面に突起部を有するガラスセラミックプレートの両方に対して、同じ利点をもって適用され、本発明によるインクジェットフィルターは、より大きい厚みで被着される他のタイプの1つ及び/又は複数のフィルターとは対照的に、そのような不規則な表面に一定の厚みで密接に追随することができる。
例えば、1つ以上のポリマーシートの形をとるフィルターは、突起部のある表面に精確に追随することができず、後者とシートの間に空所を残し、その結果ガラスセラミックとフィルターの間からの、突起部の場所で発生するか又は突起部の間で発生するかのいずれであるかによって異なる反射の原因となる、ということが分かる。こうして光がたどる経路は、フィルターを備えた全領域にわたり均一ではない。スクリーン印刷によってフィルターを被着させることを選択することで、これらの空隙そしてその結果としての反射を回避することができるが、その一方で、突起の頂部においてよりも突起の間でより厚みの大きいフィルターが得られる結果となる。こうして、光は問題の領域全体にわたり同じフィルター厚みを通過せず、その結果、状況に応じて(例えば白色表示部)、突起の頂部及び突起の谷部から得られる色に明らかな差異が生じる。本発明によるインクジェットでの塗布は、有利なことに、これら2つの欠点(反射及び不均一な厚み)を克服できるようにし、かつ結果として得られる色が良好な均一性を有することができるようにする。
さらに、以下で説明するように、インクジェットフィルターは、ポリマーシートの形をとるフィルターとは対照的に、本発明による物品の該当領域がさらされる温度、例えばガラスセラミックプレートの制御パネルが曝露される温度に耐えることのできる耐熱性組成物から有利に形成することができる。なお、ポリマーシートの形をとるフィルターは、耐熱性が低いことから、劣化しないようにガラスセラミックから一定距離だけ離して設置されなければならず、そのためフィルターを使用する上で複雑さが増す。本発明による解決策は、極めて耐久性が高く、実施が簡単である。
しかも、以下で説明するように、所望の色を得ることができるようにするフィルタースペクトルが決定された時点で、正にこのスペクトルを有するポリマーシート(又はポリマーシートの組合せ)が必ずしも存在するわけではなく、これはすなわち、目標のフィルターに最も近く合致するフィルターを選択する必要があることを意味し、その結果多数の異なるフィルターを在庫しておかなければならないということを意味する。したがって、所望されるのと同じ精度で目標色を達成することは不可能である。このようなポリマーフィルターの場合、さらに、組成及び厚みの変動などの製造プロセス上の普通の変動に起因するガラスセラミックの透過スペクトルの変動に対して、フィルターを精密に適応させることは不可能である。
スクリーン印刷によりフィルターを被着することが選択された場合には、このタイプのフィルターで使用される顔料の量の精確な秤量によって、より良好な色の調整が可能となる。しかしながら、重量測定は不確実性をもたらし、この方法では、ガラスセラミックの組成又は厚みの変動に応じた各製造バッチごとに特定の溶液を準備する必要がある。
対照的に、本発明では、色の調整は極めて単純で精確である。詳しく言えば、フィルターは、さまざまな色、一般には原色(例えばシアン、マゼンタ及びイエローなど)の間の比率により定義され、例えばシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの間の比率により定義され、有利には、採用された比率(又は割合)で各色を(インクを)重ね合わせて被着させることによって得られる。したがって、予め正しい比率で溶液を調製する必要はない。比率は、例えば、印刷が開始される直前にプリンタを制御するソフトウェアプログラムに単純に入力される。したがって、ガラスセラミックのさまざまなバッチについて所定の光源で結果として一定の色を得るために、それを使用されるガラスセラミックのバッチに対して非常に容易に整合させることができる(その厚み及び組成は、製造プロセス上の普通の変動に起因して変動する)。
本発明による物品は、有利にはクックトップであることができるが、機能的又は装飾的な表示部を備えた、ガラスセラミック製の任意の他の物品であってもよく、さらには、少なくとも1つの補正フィルターと連関する少なくとも1つの光源を有する(装飾的及び/又は機能的)ディスプレーとして(主として)働く物品又はモジュール又はアセンブリ又はシステムであってもよく、このアセンブリは本発明による少なくとも1つのガラスセラミック物品、特にガラスセラミックプレートに結合されている。
「ガラスセラミック物品」又は「ガラスセラミック製の物品」という表現は、実際のガラスセラミックで製作された物品のみならず、同じ利用分野に適した他の任意の類似材料(例えば、強化されているかされていないかにかかわることなく、ガラス)、特に、高温に耐えることのできる及び/又はとりわけゼロ又はほぼゼロの熱膨張係数(例えば輻射加熱器と共に使用されるガラスセラミックプレートの場合のように1.5×10-7-1未満の熱膨張係数)を有する任意の材料で作られた物品をも意味するものと理解される。ただし、物品は好ましくは、実際にガラスセラミック製である。
好ましくは、本発明による物品(基材)は、平坦な、又は主としてあるいはほぼ平坦な(特に対角線に沿った平面性からのずれが0.1%未満、好ましくは約0%の)ガラスセラミックプレート(一般に厚みが3mmと4mmの間、特に約4mm)で形成されており、それはクックトップとしての使用を目的としている。このようなプレートは一般に、当該プレート及び加熱要素、例えば輻射又はハロゲンヒーターあるいは誘導加熱要素を含む、コンロ又はレンジへの内蔵用である。
使用時において、プレートは一般に、「上」面(可視面)、他方の「下」面(多くの場合、例えばレンジのシャーシ又はケーシング内に隠されている)、及び端面(又は側面又は厚み)を有する。上面は概して、平坦かつ平滑であるが、少なくとも1つの突出領域及び/又は凹部領域及び/又は少なくとも1つの開口部(例えばプレートがガスバーナーを収容する目的の開口部を含む場合)を含んでいてもよい。下面は、とりわけ平滑でよく、又はプレートの強度を増大させる、例えば圧延によって得られる、突出部を含んでいてもよい。要求に応じ、突出部が使用されるのであれば、下面にインデックスレジンを塗布して、必要な場合それを平滑化してもよい。
本発明による物品は、有利には、0.8%〜40%(特に2.3〜40%)の範囲内の固有視感透過率及び、420nm超(そして最高780nmまで)の可視範囲内の少なくとも1つの波長について少なくとも0.1%、好ましくは420〜780nmの範囲内の全ての波長について少なくとも0.1%の、固有光透過率(公知の通り、所定の波長における入射強度に対する透過強度の比率によって定義されるもの)を有する任意のガラスセラミックに基づくものである。「固有」という用語は、プレートそのものがコーティングのない状態でこのような透過特性を有していることを意味するものと理解される。視感透過率(TL)は、D65光源下でISO標準規格9050:2003(これは光透過率についても言及している)にしたがって測定され、直接透過率と可能性のある拡散透過率の両方を考慮に入れた(特に可視領域全体にわたり積分され人間の目のスペクトル感度曲線により重みづけされた)全透過率であり、測定は、例えば積分球の備わった分光光度計を用いて実施され、次に所定の厚みについての測定値が、必要とあらばISO標準規格9050:2003にしたがって4mmの基準厚みに変換される。本発明は、このような透過率基準を満たす暗色プレート、特に黒色又は褐色プレートに、特に有利な形で適用可能であるが、使用されるガラスセラミックもまた、このような基準を満たす透明ガラスセラミックでよく、本発明による解決策は、精確な所望される色の発光ディスプレーを得るのを可能にすると同時に、この範囲のあらゆるプレートに対し、高度の柔軟性でもって、単純にかつプレートの他の特性を劣化させる危険を冒すことなく、適用可能である。
第1の実施形態において、ガラスセラミックは特に、0.8%〜5%、とりわけ0.8〜2.5%の可視範囲内の視感透過率を有し、かつ450nm超の可視範囲内の少なくとも1つの波長について0.1%超の光透過率を有する暗色ガラスセラミック(特に、可視範囲全体にわたる当該ガラスセラミックの透過スペクトルから計算したCIE表色系のL*値が70%未満であるような)である。
別の有利な実施形態において、ガラスセラミックはアルミノケイ酸リチウムタイプのものであり、2.3%〜40%の範囲の、特に2.5%超、とりわけ3.5%超の固有視感透過率と、420〜480nmの範囲内の少なくとも1つの波長について少なくとも0.6%の固有光透過率を有する。この場合、ガラスセラミックは、透明であるかそれとも暗色であるかに関わらず、発光デバイス/照射領域は除いて、必要に応じ下にある付随する要素(特に加熱手段)及び必要に応じ輻射加熱手段の少なくとも一部を隠蔽するのを目的とする少なくとも1つのマスキング手段を含むのが好ましく、この場合フィルターは本質的にマスキングされていない発光領域で使用される。
特に、重量百分率で表わして下記の範囲内の、下記の構成成分を含むガラスセラミック、及び/又は下記の組成を有するガラスのセラミック化により得られたガラスセラミックを使用するのが有利であり、その構成成分、組成とは、重量百分率で表わして次のとおり、すなわち、SiO2:52〜75%、Al23:18〜27%、Li2O:2.5〜5.5%、K2O:0〜3%、Na2O:0〜3%、ZnO:0〜3.5%、MgO:0〜3%、CaO:0〜2.5%、BaO:0〜3.5%、SrO:0〜2%、TiO2:1.2〜5.5%、ZrO2:0〜3%、P25:0〜8%であり、そして好ましくは、SiO2:64〜70%、Al23:18〜21%、Li2O:2.5〜3.9%、K2O:0〜1.0%、Na2O:0〜1.0%、ZnO:1.2〜2.8%、MgO:0.20〜1.5%、CaO:0〜1%、BaO:0〜3%、SrO:0〜1.4%、TiO2:1.8〜3.2%、ZrO2:1.0〜2.5%である。
ガラスセラミックはまた、グリーンガラスの溶融又は結果としてガラスセラミックをもたらす後続の失透に影響を及ぼさない非本質的な構成成分を、最高で1wt%まで含んでいてもよい。特に、例えば黒色又は褐色ガラスセラミックの場合には、組成に着色剤を加えてもよい。例えば、プレートの組成は、0.01%と0.2%の間、好ましくは0.05%以下、さらには0.04%以下の量で酸化バナジウムを有利に含むことができる。酸化バナジウムの使用量は、好ましくは0.01%と0.03%の間である。
ガラスセラミックはまた、加熱要素を隠すために、そして任意選択的に酸化バナジウムと組合せた形で、以下の他の着色剤(重量による範囲)、すなわち、Fe23:0〜0.2%、CoO:0〜1%、好ましくは0〜0.12%、さらにはNiO、CuO及び/又はMnOを含有してもよい。ガラスセラミックは、0.5%未満の量で酸化スズ(又は他の還元剤、例えば金属硫化物など)も含むことができ、この酸化スズは、セラミック化工程中にバナジウムの還元を促進して、とりわけ色を出現させる。
本発明による好ましい暗色ガラスセラミックは一般に、残留ガラス相内にβ−石英結晶構造を含み、その熱膨張係数の絶対値は15×10-7/℃以下、さらには5×10-7/℃以下であるのが有利である。
上で定義した通り、本発明による物品はまた、少なくとも1つの光源、場合により連続又は不連続光源を含むとともに、必要な場合には複数の光源(その数及び配置は、照明をより均一にするために場合によりさまざまである)を含む。1つ以上の光源を、1つ以上のディスプレーユニット構造(例えば7セグメントの発光ダイオード又は液晶)、タッチセンサー式制御機構が付随する電子制御パネル、デジタルディスプレーなどに組込むか又は結合させてもよい。光源は好ましくは、多少の差こそあれ離隔されている発光ダイオード(LED)により形成され、ダイオードは場合により、下記で検討するように1つ以上の導波路と結びつけられている。ダイオードは、特にその体積、効率、耐久性及びその環境条件(熱など)に耐える能力のため、本発明において有利に使用される。
ダイオードは封入されていてもよく、すなわち半導体部品とこの半導体部品を封入する(例えはエポキシ又はナイロン樹脂製の)パッケージとを含んでいてもよい。ダイオードはまた、コリメートレンズのない半導体チップであってもよく、例えば、任意選択的に封入(例えば保護用の封入)が最小限の、約100μm又は約1mmの大きさのものであることができる。
ダイオードは、支持体又はストリップ又は台によって支えられていてもよく、この台は場合により、発光効率を増大させるために反射性を付与された表面及び/又は処理された(平坦な又は傾斜した)表面を有することができ、例えばそれは放射した光をよりうまく導くように、ラッカー及び/又は塗料及び/又はミラー層でコーティングされていてもよく、及び/又は白色のもしくは金属製の反射器に結合されていてもよい。
1つ以上の光源を、はんだづけ、クリップでの固定、接着結合などにより、そして必要な場合には別の要素を用いて接合してもよい(プレート又は物品の別の構成部品、例えば制御パネルなどに)。例えば、金属ストリップ内にそれ自体収容されている支持体にはんだ付けされたダイオードを、ストリップのクリップでの固定又は接着結合により取り付けてもよい。1つ以上の光源の位置決め(特にプレートとの関係における)は、ガラスセラミックを通して表示を行うように調整される。
光源とその電源及び制御機構は、任意選択的に、必要な場合に所望の発光領域を同時に又は別個に照明するのを可能にするように引き離されていてもよい。各光源は、特に多色スペクトル(合成色)を放射する目的で複数の単色光源が組合わされている場合(例えばRGB LED)には、単色(純色)光源であることができ、あるいは多色光源であってもよい。本発明は、有利なことに、1つ以上の光源の多色スペクトルのガラスセラミックによる不均一な吸収の補正を可能にし(例えば白色LEDの場合)、多色光源を(単独で又は組合せて)使用する物品に特に応用可能である。
「単色光源」という表現は、可視波長範囲内の単一の発光ピークを有し、ピーク幅が1〜100nm、好ましくは5〜50nmの間にある光源を意味するものと理解される。
「多色光源」という表現は、可視波長範囲内の異なる波長で少なくとも2つの発光ピークを有する光源を意味するものと理解される。この場合、(ユーザーによって視覚的に)知覚される色は、さまざまな波長が混合したものである。それはLED及び/又はLEDディスプレーユニットでよく、その発光スペクトルは1つの主発光ピークと、例えば蛍光発光によってひき起こされ主要発光ピークよりも広くかつ概してより明度の低い別の発光ピークを有する。多色LEDは、とりわけ、400nmと500nmの間の第1の(高又は低明度の)発光、及び500nm超の可視範囲内の第2の(高又は低明度の)発光を行う(少なくとも1つの発光ダイオード及び1つ以上の光輝性蛍光体によって形成されているLEDの場合)。
光源として特に白色LEDを使用することができ、それらは例えば、青色で発光する窒化インジウムガリウム(InGaN)などの単結晶半導体のチップを用いて製造することができ、チップは青色を吸収し黄色で発光する無機蛍光体(例えばYAG:Ce)を含有する透明な樹脂(例えばシリコーン又はエポキシ樹脂)で被覆される。他の有利な多色LEDの例としては、特に以下のLED又はディスプレーユニット、すなわち、CREE社から供給されるXLamp(商標) LED又はHigh Brightness LED製品群、日亜社から供給されるNichia Helios、Nichia Rigel、LEDランプNSSM、NSSW、NSEW、NS9及びNS2、OSRAM社から供給される白色TOPLE(商標)シリーズ及びLW Q38E、LW L283及びLW Q38G、Philips Lumileds社から供給されるLuxeon(商標) Rebel White及びLuxeon(商標) K2製品群、豊田合成社から供給される品番E1S19、E1S27、E1S62、E1S66、E1S67、E1SAG、E1SAP、EASAA、EASAU、EASAV、E1L4x及びE1L5xのLED、Avago Technologies社から供給される品番HSMW−C120、HSMW−C130、HSMW−C191、HSMW−C197及びHSMW−C265のLED、LITE−ON社から供給される品番LTW−C193TS5及びLTW−C191TS5のLED、Seoul Semiconductor社から供給される品番WH104L−H、WH104−NZ及びWH107のLED、Everlight社から供給される品番19−213/T1D−KS1T1B2/3TのLED、などを挙げることができる。
同様に以下のLED内蔵ディスプレーユニット、すなわち、Avago Technologies社から供給される品番HDSM−431W及びHDSM−443Wの7セグメント白色ディスプレーユニット、FORGE EUROPA社から供給される品番FN1−0391W010JBW及びFN1−0391W050JBWの7セグメント白色ディスプレーユニット、KingBright社から供給される品番TA20−11YWAなどのDot Matrix(商標)ディスプレー、及びKingBright社から供給される品番DC1OYWAなどのBar Graph Array(商標)ディスプレー、も挙げることができる。LED内蔵ディスプレーユニットは発光ディスプレーデバイスであり、その「一次」光源は1つ以上のLEDで構成されている、という点が指摘される。これらのデバイスは一般に、発光「セグメント」(例えば7セグメントのディスプレーユニット)、ドット(マトリクスディスプレーユニット)又はバーを含み、1つのセグメントは一般に1つの反射器により形成され、1つ以上のLEDが一般に反射器の一方の端部に挿入されて、光は他方の(可視の)端部まで導かれ、反射器の内壁は場合により光を散乱させ及び/又はセグメントの可視の端部は場合により高透過率のプラスチック材料で被覆される。
上述の通り、物品は、1つ以上の光源に加えて、物品の一部分から別の部分まで光を誘導する(特に全内部反射又は金属反射により)ことを目的とした少なくとも1つの導波路を含むことができ、この場合、光源は導波路に取付けられ、その内部に光を放射することにより導波路と相互作用して導波路が当該光を伝送できるようにし、1つ以上の光源が例えば導波路の端部又は側面へと発光し、それに結合される。この導波路は、透明であり又は透きとおっている(すなわち、導波路の場合、少なくとも30%の視感透過率TLを有する)のが有利であり、そして一般には基材の下面に付加される(別個に設計してから接合される)。それは有機及び/又はプラスチック(例えばポリカーボネート又はポリメチルメタクリレートPMMA製)又は無機材料であることができ、好ましくは無機材料であり、特にそれはガラスである。本発明による物品は、必要に応じて開口部を有する、1つ以上の被照射領域のために各々が設けられた複数の導波路、又は単一の導波路を含むことができる。導波路は、接着結合及び/又はクリップでの固定、又は封入などによって基材に確実に取り付けることができる。導波路は、基材に又は物品の別の部分に、あるいは物品が上に組付けられる支持体に、直接接合させることができ、例えば調理用モジュール又は器具の場合、導波路を基材がその上に組付けられる調理器具のケーシングにしっかりと取り付けることができる(ケーシングは、必要に応じて物品の一部である場合もある)。導波路は、特に基材が暗色である場合に、とりわけ照明が望まれる領域に対し光をより良く伝送するのを可能にする。
本発明による物品はまた、照明すべき領域内に、1つ以上の光源が放射した光を抽出するための少なくとも1つの手段を含み及び/又はそのための処理を受けることができ、例えば1つ以上の散乱用要素、特に表面に付加された層などの抽出手段を含み、及び/又は、必要に応じ導波路表面の任意の差別化処理又は構造化処理(局所的又は領域全体にわたる)、例えばレーザーエッチング、エナメルプリント、化学エッチング(酸などでの)又は機械的粗化(サンドブラスティングなど)などの処理を受けることができる。必要な場合には、例えば内部レーザーエッチング技術を用いて、例えば導波路内に抽出領域を設けてもよい。1つ以上の抽出手段は、照明が望まれる領域での導波路からの光の抽出ができるようにする。必要とされる場合には、光を局所的にかつ制御して抽出できるようにするために、導波路の端部を加工して幾何形状及び粗さを付与してもよい。必要な場合には、1つ以上の抽出手段に、被照射領域を目標とすることができるようにする別の処理、例えば基材上へのマスク(一部の領域を隠蔽し光が通過するのを防ぐもの)のスクリーン印刷を組合わせてもよい。
本発明によって規定されているように、特許請求の範囲に記載されている物品はまた、少なくとも1つのインクジェットフィルターを含んでおり、このフィルターは一般に光源と基材の間に配置され(特に一定の位置を占有して)、そして場合により光源及び/又は基材及び/又は任意選択的に別の中間要素(例えば上述のような光抽出手段)に対してしっかりと固定され(すなわち直接又は間接的に(例えば別の構成要素を介して)固定され、ひとたび所定の場所に配置されると容易に取外しできない)、この中間要素は下記で説明するように透明である(すなわち、中間要素の場合、少なくとも30%の視感透過率TLを有する)のが有利である。好ましくは、それはガラスセラミックに対してしっかりと固定される(又は取り付けられる)。
フィルターは、基材上及び/又は光源上及び/又は当該基材と光源の間の中間要素上の選択された位置にインクジェットにより少なくとも1つのインク層を被着させる(又は少なくとも1つのインク層の形で被着させる)ことによって形成される。インクジェット技術は、本発明による物品のさまざまなタイプの支持体上に、たとえそれらが脆弱である(別の層である)場合でも、直接かつ無接触で、所要量のインクのみを被着(有利にはコンピュータ制御で)するのを可能にする。1つ以上の毛細管状の孔を通してパルス送りされる液体インクは液滴の形に分離し、各々の微小液滴は、その経路上で必要に応じた電気的又は磁気的作用を受けて印刷用支持体へ向け射出及び/又は偏向される。こうして、無数の小さい並列したインクのドットから、印刷画像が形成される。印刷は、連続的に又は要求に応じて行うことができ、得られるインクジェットフィルターに対応する最終層(液滴によって形成されたもの)の厚みは、本発明によると1μmと50μmの間に含まれ、こうして、フィルターと本発明による物品の製造プロセスの相性の保持を保証しながら所望の(フィルター)効果を得ることができるようにし、特にそれを迅速かつ効果的に被着させ乾燥させることができるようにし、得られたインクジェットフィルターの厚みは、好ましくは5μm超かつ30μm未満であり、例えば約10〜20μmである。
フィルターの組成は、フィルターがプレートを通した視感透過率に対し再現性のある制御され選択された様式で作用し又はこれを補償するように設定される(この目的のため、フィルターはガラスセラミックのものとは異なるスペクトル分散を有する)。本発明によると、フィルターは1つ以上のインクに基づくものであり、有利には複数の原色インクが重ね合わされてフィルター層を形成する。インクは特に、さまざまな種類の慣用のインク(顔料インク又は可溶性色素系インク、水性又は溶剤系インク、ホットメルトインク、光重合性インク(又はUVインク)など)から選択することができる。フィルター印刷中のノズルの閉塞を防ぐために、インクは一般にポリマーインクである(あるいはポリマー系インクであり、このポリマーは特に下記で述べる媒体を形成する)。とは言え、インク配合物は、他の構成成分(金属、セラミックなど)を特にナノ粒子などの形態で(同時に、例えば色素として、又は任意選択的には代替物として)含んでいてもよい。一般に、本発明によるフィルターを得るために使用可能なインクは、色素又は顔料(例えばインクの重量の1〜10%、特に1〜5%を構成する)と、1種以上の媒体及び/又は1種以上の溶剤(例えばインクの重量の35〜90%を構成する)と、そして必要に応じて1種以上の添加剤(一般に15重量%を超えない量の、例えば可塑剤、湿潤剤、界面活性剤、pH又は粘度調整剤、蒸発減速剤、導体、殺生物剤、消泡剤、酸化防止剤など)を含む組成を有する。顔料は、無機又は有機顔料でよく、色素及び/又は顔料は特に、インクの溶剤及び/又は媒体中に溶解又は分散され、例えば媒体はシリコーン、エポキシ、ポリアミド又はアクリル樹脂、UV硬化性媒体、又はゾルゲル無機マトリックスであり、溶剤は場合により、アルコール、メチルエチルケトン、酢酸エチル、水などをベースとする。好ましくは、使用する1種以上のインクは、アクリル系(又はアクリル媒体から作られる)であり、例えばアクリレート、ジアクリレートなどをベースとするものである。とりわけ、それらは可溶性(又は溶解した)色素を含有するインクである。
上述のフィルターを製造するために用いられる着色物質、特に色素又は顔料は、好ましくは耐熱性であることが指摘される。例えば、顔料としては、特にブレンドされ例えばスチレンアクリル又はフェノール樹脂中に分散した、カーボンブラック、フタロシアニン、リソールルビン、ダイアリリドなどを有利に使用することができる。前述の通り、使用されるインクは、とりわけ、温度及び光安定性であるUV硬化性アクリル(又はアクリル媒体を含有する)インク、例えばAgfa社が販売するAnapurna Mインクなど、である。
本発明によるフィルターを得るために使用される1種以上のインク中に必要に応じて存在する粒子の大きさは1μm未満であり、そして1種以上のインクの被着時の粘度は5mPa・sと15mPa・sの間であるのが有利である。同様に、1種以上のインクの表面張力は15mN/mでと50mN/mの間であるのが有利である。
インクジェットフィルターは一般に、視角の如何に関わらず選択された効果又は色を得るのを都合よく可能にする吸収フィルター(この吸収は特に色素又は顔料によって制御される)である。
本発明にしたがって使用されるインクジェットフィルターはさらに、一般に少なくとも5%、特に少なくとも20%、とりわけ少なくとも30%の視感透過率を有する。
前述の通り、フィルターは、特にガラスセラミック基材及び/又は光源及び/又は中間要素上にインクジェット印刷することにより製造され、好ましくはガラスセラミック基材に確実に固定される。
必要な場合には、支持体に対するインクの接着力は、特に支持体がグレージング材料でできている(特にガラスセラミック基材又は光源)場合、事前の処理(特に支持体の)によって及び/又は適切な構成成分又は添加剤又は組成物を加える(例えばインクの組成物に及び/又は支持体の表面に)ことによって、強化することができる。特に、かつ好ましくは、支持体(又は物品のうちのインクを受取る必要のある又はインクが塗布される部分)は、化学的接着促進剤(又は結合層もしくはプライマー層)を被着させることによって及び/又は非化学的表面処理(又は前処理)、特にプラズマ処理(前処理)を実施することによって、インクの被着前に処理される。
第1の実施形態では、支持体の表面は、プラズマ処理(コロナプラズマ処理、あるいは好ましくは大気プラズマ処理)を用いて予め準備/処理される。
本発明の第2の好ましい実施形態においては、下記で詳述するように、支持体に対するインクの接着力を、インクとその支持体との間に予め少なくとも1つの結合層、特に適切なプライマー層、とりわけシラン及び/又は(ポリ)シロキサンをベースとする層を被着することによって強化する。表面前処理のプラズマ処理と接着促進剤の被着とを組合せること(例えばプラズマプロセスを用いて1種以上のシランを適用することによって)も可能である。
上述の通り、そして好ましくは、少なくとも1つの結合層又は接着プライマーの1つの層が、インクジェットフィルターと支持体又は物品のうちのフィルターが適用される部分との間に存在する。このプライマーは本質的に、布を用いて(この布をプライマー中に浸漬して支持体上にこすりつけ、余剰のプライマーを除去して(特に、例えばプライマーのものと同じ溶剤が含浸された布で拭き取ることにより)、プライマーの皮膜を残す)、ローラー塗装、吹き付け塗装、スピンコーティング、カーテンコーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷によって、さらにはプラズマ処理などによって塗布され、一般には布を用いた塗布(すなわちこすりつけと過剰分を除去する拭き取りによる手法)が単純かつ効果的であり、特に支持体上にプライマー(余剰分が必要に応じ除去される)の単分子層(約1分子又は数分子の厚み)を残すようにして実施される。
プライマーは、1種以上の、特に官能化された、シラン系化合物(とりわけシランの混合物)、例えば、一般に塗布前に溶解させた(特に水中に、又は例えばイソプロパノールなどの溶剤中に)、1種以上のアミノシラン及び/又は1種以上のメタクリレートシラン(例えば3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート)及び/又は1種以上のエポキシシランから作製するのが特に有利である。このように、プライマーは純粋シラン(単数又は複数)の溶液の形をとることができる。必要な場合、プライマー(特にシランの水溶液)は他の化合物も含んでいてもよく、そして特に他の化合物(例えば、アミノシランの場合の有機金属化合物など)の添加によって安定化させてもよい。プライマーはまた、あるいは代替的に、1種以上の、特に官能化された、(ポリ)シロキサン系化合物から作製してもよい。
本発明による物品の少なくとも一部分に(直接、又は上述の通り予めプライマーを塗布して間接的に)適用されるフィルター(又はフィルターを形成する1つ以上の層)の厚みは、本発明にしたがって示した通り1μmと50μmの間であり、任意選択的なプライマーの厚みは一般に、約1又は数オングストロームである(詳しく言えば、それは上述の通りの単分子層である)。
本発明によるフィルターを形成する1種以上のインクを被着後に、1つ以上のインク層を、使用するインクの組成に応じてさまざまな方法で、例えば室温で、あるいは硬化及び/又は加熱により(熱によるか、赤外線(IR)輻射を用いるか、又は紫外(UV)光を用いるものであり、多くの場合強制的な硬化を意味する速い印刷速度及び媒体の性質が必要とされる)、固化させることができ、この固化は特に、例えば溶剤の蒸発により、流体の構成成分の1つの重合によって、酸化(特に空気中の酸素での)によって、印刷支持体(多くの場合熱により活性化させた)中への吸収又は浸透によって、溶融によって、行われる。好ましくは、この固化は、例えば紫外線放射下で、インクの構成成分の少なくとも1つを重合させることによって行われる。
所望の目標色(例えば観察者により知覚されるもの)及び/又は所望の補償効果を得る(これは例えば、物品を通した中性透過率が所望される場合に該当し、光源の色は光源の如何に関わらず不変である)ための、各々のケースに特に適したフィルターの選定は、特に、使用するガラスセラミックプレート、所望の色(及びこの場合には使用する光源)又は所望の効果(中性透過率の場合、光源の如何に関わりなく)、及び使用するフィルターによって左右される。
第1の実施形態において、ガラスセラミック/フィルターアセンブリが光源からの色を改変しない(中性でかつ一定の、あるいはほぼ一定の透過率であり、この透過率は例えば考慮対象の透過率範囲全体にわたり約0.5%だけ変動する)ようにガラスセラミックを通る透過率を完全に補償することが所望される場合には、必要とされるフィルターは、主としてガラスセラミックにより決まり、そしてどのような光源を使用しても機能しなければならない。この場合、それは汎用フィルターと呼ばれ、そして所定の組成及び厚みのガラスセラミック(特に本発明においてはプレートの形をしている)により持ち込まれる色分散を補正することができる。汎用フィルターは、フィルター/ガラスセラミックアセンブリを通した全光透過率(入射光度/光源により放射された光度に対する透過光度)TT(λ)(この透過率は、考慮対象の各波長λにおいて、選択された使用条件に応じて法線入射で又はより適切な入射角で測定される)が、考慮対象のスペクトル範囲全体にわたり(又は考慮対象の全ての波長について)一定である(定数に等しくなる)ように選定される。このようにするために、前記ガラスセラミックの最小(光)透過率TVminを、考慮対象のスペクトル範囲で測定し、そして考慮対象のスペクトル範囲の波長の如何に関わらずTVminに等しい一定のTT(λ)値を得ることができるようにするフィルター(あるいはより厳密には、フィルターの組成、すなわち、当該フィルターを得るために適切な例えばシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのインクの相対量)を探し出す。ここで、TT(λ)−TVminの差は好ましくは0.1を超えず、さらに一層好ましくは0.01を超えない(換言すると、TT(λ)−TVminは最小化される)。
一般的に、考慮対象のスペクトル範囲は可視スペクトル範囲(全ての波長が380nmと780nmの間、特に420nmと780nmの間に存在する)である。選定された汎用フィルターは、使用する光源の如何に関わらず光源の色が保たれる(可視範囲内の全ての波長について透過率TT(λ)が同じである)ようにすることができ、明度のみが変更される(TVminについて得られる明度)。それとは別に、スペクトル範囲ははるかに狭くて(例えば420nmと600nmの間)、特定の色分散(又は知覚される色と光源の色との差異)を許容するが、知覚される最終的明度を最大化するものであってもよく、詳しく言えば、それを、受取った電磁放射線に対して人間の目が最も敏感である範囲にスペクトル範囲を限定するように選定することができる。例えば、人間の目が知覚する光束をモデル化するスペクトル発光効率V(λ)(国際照明委員会が定義するもの)が555nmの波長についてその最大値1に達する限りにおいて、考慮対象のTVmin値は約555nmで測定されたものでよく、あるいは別の例を挙げると、V(λ)が510nmから610nmまでで0.5超である限り(明所視すなわち日中での視覚について)、考慮対象のTVmin値は510nmと610nmの間のスペクトル範囲のものでよい。
こうして、TVminから所望のフィルターの透過率TF(λ)を演繹することが可能であって、TT(λ)は、特にフィルターの組成及びその厚みに左右される比率でもってフィルターの透過率TF(λ)及びガラスセラミックの透過率TV(λ)に依存する(最も単純なケースでは、特に界面における反射を無視して、第一次近似でTT(λ)=TF(λ)×TV(λ)となる)。この場合、フィルターは、所望の透過率スペクトルTF(λ)(すなわち、例えば|TT(λ)−TVmin|≦0.1となるように、TT(λ)−TVminを最小化するスペクトル)を得るように一連の試行でもって実験的に、あるいは透過率に影響を及ぼす(フィルターの)変数(例えば顔料濃度、顔料タイプ、フィルター厚みなど)の数値最適化/アルゴリズム的最適化などによって製作され、これらのフィルター依存の変数はこの最適化の間に調整される。
別の実施形態又は変更形態において、光源が設定されるか又は与えられ(必要なら、このときフィルターはガラスセラミックと光源しだいとなる)、そしてガラスセラミック/フィルターアセンブリを透過後の色が光源の最初の色と同じであるか又は類似であることが望まれる場合には、考慮対象のスペクトル範囲(特にそこでTVminが測定される)は光源の発光範囲となる。あるいはまた、上述のものと同じように、例えば、1に正規化された積Fe(λ)×V(λ)(すなわち各波長についてFe(λ)×V(λ)を光源の発光範囲全体にわたるFe(λ)×V(λ)の最大値で除したものであり、1に正規化されたFe(λ)×V(λ)の全ての値はこの場合0と1の間に存在する)(ここで、Fe(λ)は所定の波長帯域についての光源のエネルギー束スペクトル密度を表わす)が0.1超となるような光源の発光範囲内の波長(単数又は複数)(又は波長幅(単数又は複数))を選択することによって、特定の色分散を、知覚された最終的明度を最大化する目的で許容することができる。
第3の実施形態においては、光源が設定され又は与えられた場合に、フィルターを、ガラスセラミック/フィルターアセンブリを透過後に光源の最初の色とは異なる目標色が得られるように定めることができる。この場合、計算は上述のようにTVminの値に基づくのではなく、その代りに所望の目標色の色座標(xc,yc)をCIE(1931)モデルにしたがって求め、そして値d=((x−xc2+(y−yc21/2が最小化され、特に0.05以下、好ましくは0.01以下、さらに一層好ましくは0.005以下となるような、光源/フィルター/ガラスセラミックアセンブリが放射するエネルギー束TT(λ)×Fe(λ)と関連づけられた色座標(x、y)を得ることができるようにするフィルターを探し出す。考えられるように、メタメリズム(所定の発光体の下で同一の色が見えること)のために複数のフィルターが同一に扱われる場合、特に最高の最終的光束を提供する溶液/フィルターを選定すること(例えば、380nmと780nmの間のλ値についてK×∫TT(λ)×Fe(λ)×V(λ)dλを最大化すること(ここではKは明所視について683ルーメン/Wに等しい定数(555nmで発光する1Wの光源について目が知覚する光束)である))によって、選定をさらに絞り込むことができる。
こうして求められた色座標(x,y)から、ここでもまた所望のフィルターの透過率TF(λ)を演繹することが可能であり、計算式はここでもまた特にフィルターの組成及びその厚みの関数となり、これらのパラメータは前述の場合と同様、所望のTF(λ)の基準/透過率スペクトル(すなわち値dを最小限におさえるTF(λ))を得るため一連の試行でもって実験的に選定されるか、又は透過率に影響を及ぼす(フィルターの)変数の数値最適化/アルゴリズム的最適化などによって選定され、選定されるフィルターに応じて決定されるこれらの変数はこの最適化の間に調整される。
フィルターの例を以下に示す。本発明によるインクジェットフィルターが媒体中に分散した顔料又は色素の配合物を被着させることで形成される場合、そしてN個の吸収種(例えば顔料及び/又は色素、そして任意選択的に、特に無視できない量の光を吸収する場合の媒体)が配合されその後ガラスセラミックプレートの下面に塗布される場合には、N個の吸収種の配合物についての吸収度Aを与える(考慮対象のケースにおいて常に適用可能な)ベールの法則、すなわち、
Figure 0006382814
(式中のεiは各々の種のモル吸光係数、lは配合物を通る光学経路の長さ、Ciは各々の種のモル濃度である)を用いて、所望の目的(中性透過率、光源の最初の色と同じ又は異なる色)に応じて、この有色配合物の最適な組成を特定することができる。この場合、アセンブリの透過率TT(λ,C1,…,CN){組成可変の混合物+ガラスセラミック}がモデル化される。その結果、選択された様式(汎用フィルターの作製、又は光源の色と同一の又は異なる目標色の、所定のガラスセラミック及び所定の光源のためのフィルターの作製)に応じて、先に説明したように、|TT(λ)−TVmin|≦0.1となるように(C1,…,CN)を最適化するか、又は透過した光束TT(λi,C1,…,CN)Fe(λ)に関連した色座標(x(C1,…,CN),y(C1,…,CN))を計算し、次にd=((x−xc2+(y−yc21/2≦0.05、好ましくは≦0.01となるように(C1,…,CN)を最適化するようにすることができる。
本発明はまた、所要の目的に応じて、先に説明したような少なくとも1つの有色発光領域、特に表示領域を有するガラスセラミック(ガラスセラミックプレート)を製造するために少なくとも1つのインクジェットフィルターを選定(及び/又は調整)するための方法にも関する。
すでに述べたように、各々のインクジェットフィルターは、ガラスセラミックを通した視感透過率を補正する目的で基材及び対応する光源との関係において配置(結合)され、一般にはガラスセラミックの下面に(その照射領域内に)配置される。各フィルターは、選定方法についての上記の説明中で言及されているように、所望の最終目的に応じて要求される通りに作製することができる。
光源/インクジェットフィルター/ガラスセラミックの組合せは、ガラスセラミックを通して白色又はカラーの表示を得るのを可能にし、これによりデザインに関して極めて望ましい発光効果を得ることが可能になる。したがって、本発明による物品は、一般にガラスセラミック基材の主面(特に上面)を介して観察される機能的及び/又は装飾的機能(図形、ロゴ、文字記号など)を有する1つ以上の発光/表示領域を現出することができる。この1つ以上の領域は、ガラスセラミック基材の任意の領域(加熱される領域を含めて)に位置することができ、そして異なる特性(色、輝度レベル)を有する複数の発光/表示領域を設けることができ、及び/又は各領域自体が異なる色を表示することができ、例えば1つの領域が2つの色を表示してもよい。
本発明による物品は、必要な場合、上述の構成要素以外の要素及び/又は層を含んでもよい。例えば、この物品は、それが調理用モジュールである場合、1つ以上の追加の機能的又は装飾的要素(フレーム、コネクタ、ケーブル、制御要素)などを備えていてもよい(又はこれらが付随していてもよい)。それは、エナメル、塗料などに基づくさまざまな機能的及び/又は装飾的コーティングを含んでいてもよい。例えば、基材の面のうちの1つが、装飾的エナメル層、マスキング層(例えば、光源が直接見えないようにする)、又は別の機能を有する層(照明をより均一なものにするためなどの)を含んでいてもよい。
本発明はまた、本発明による少なくとも1つの物品(例えば調理器具、料理用レンジ、オーブンなど)を含み、かつ必要に応じ1つ以上の加熱要素、例えば1つ以上の輻射又はハロゲン要素及び/又は1つ以上のガスバーナー及び/又は1つ以上の誘導加熱器など、を含む、調理用及び/又は高温維持用の器具(又は機器)にも関する。本発明による物品はまた、本発明の説明で上述されている要素以外の1つ以上の加熱要素を含む調理器具で構成されてもよい。本発明はまた、単一のプレートを含む調理器具と複数のプレートを含む器具をも包含しており、これらのプレートの各々は必要に応じて単一のリング又は複数のリングを提供する。「リング」という用語は、調理するための位置を意味するものとして理解される。本発明はまた、混合型調理器具にも関し、その1つ以上のクックトップは複数のタイプのリング(ガスリング、輻射又はハロゲン又は誘導リング)を含む。さらに、本発明は、調理用プレート又は調理器具もしくはレンジ用モジュールの製造に限定されるわけではない。本発明により製造される物品は、温度の変動に対して非常に鈍感なことが必要なその他の平坦なモジュール又はプレートであってもよい。
調理器具はまた、内部加熱要素に加えて、一般的に制御手段も含み、そして内部要素はガラスセラミック基材で覆われていて赤以外の色の表示がこの基材を通して見られることから、基材の面又は内部に、必要に応じて、当該内部要素の少なくとも一部分の隠蔽を目的とした少なくとも1つのマスキング手段が設けられる。
本発明はまた、本発明による物品を製造するための方法であって、本発明による上述のような、1μmと50μmの間の厚みの、少なくとも1つのインクジェットフィルター、特に前述の選定方法を用いて選定されるものを、特に印刷して、ガラスセラミック基材及び/又は光源及び/又は基材と光源の間の中間要素の少なくとも1つの領域に組込む、物品の製造方法にも関する。このフィルターは特に、上述のように、光源又はガラスセラミック基材上に被着した層の形で挿入される。このフィルターは、ガラスセラミック基材を得るのを可能にする前駆体ガラス(グリーンガラス)のセラミック化後に挿入されるのが有利である。
ガラスセラミックプレートは、一般には次のように製造されることが喚起される。すなわち、ガラスセラミック用に選択された組成を有するガラスを溶融炉で溶融させ、次にこの溶融ガラスをローラー間に通すことで標準的なストリップ又はシートの形に圧延し、そしてこのガラスストリップを切断して所要寸法にする。こうして切断したプレートを、その後それ自体公知の要領でセラミック化する。このセラミック化は、選択された温度プロファイルでプレートをアニールして、熱膨張係数がゼロ又はほぼゼロであり場合によっては700℃ほどの熱衝撃に耐えることができる「ガラスセラミック」と呼ばれる多結晶材料へとガラスを変換させるものである。セラミック化は一般に、ガラス転移領域の近傍にある核生成領域に達するまでの漸進的な昇温と、核生成の区間を横断する、数分を要する工程と、セラミック化する平坦温度域への漸進的な新たな昇温と、セラミック化する平坦温度域の数分間の保持と、その後のプレートの常温への急速冷却、を含む。該当する場合、この方法はまた、切断作業(一般にセラミック化前の)、例えば水ジェットを用いたもの、スコーリングホイールなどを用いた機械的スコーリングとそれに続く仕上げ加工作業(研削、面取り)、なども含む。
本発明はまた、厚みが1μmと50μmの間の少なくとも1つのインクジェットフィルターを(ガラスセラミック物品に組込まれた発光デバイスにおいて)使用して、少なくとも1つの有色発光領域、特に表示部、を有する物品を得ることにも関する。
他の詳細及び有利な特徴は、以下の本発明の非限定的な実施形態の説明を読むことで明らかになる。
〔比較例〕
この例では、製造した物品は、EuroKera社からKeraVisionの商標名で販売されているガラスセラミックプレート(基材)を含む平坦な調理用モジュールであり、このプレートは平滑な上面と平滑な下面(この面には突起部が設けられている場合もある)及び4mmの厚みを有していた。この物品はさらに、Avago Technologies社からHDSM−431Wの品番で販売されている白色LEDを含むディスプレーユニット(7セグメントのディスプレーユニット)(光源)を含み、そしてまた、Lee Filters社又はRosco社によって販売されている照明用の一連のカラーフィルターから選択した2つのフィルターの組合せも含んでいて、光源はプレートの下に固定され、ガラスセラミックプレートの下に付加されたフィルターは光源とプレートの間に位置していた。作動中、光源は表示領域においてフィルター/プレートアセンブリを通過する光線を放射する。光源とプレートとの間隔は5mm以下であったが、それは特に2mm未満、さらには1mm未満であってもよい。
フィルターは、以下のようにして選定した。すなわち、白色ディスプレーユニットを用いて、プレートを通して白の暖色(目標色座標xc=0.350,yc=0.315)を有する表示部が得られるようにした。この白色ディスプレーユニットの初期色座標は(x0=0.33±0.01,y0=0.29±0.01)であると測定された。Lee Filter社及びRosco社製の吸収カラーフィルターの2つのカタログが利用可能であり、これらのフィルターは有色(PET)ポリマーフィルターの形を取っていた。目標色を得るために、ディスプレーユニットとガラスセラミックプレートの間にどのフィルター(単数又は複数)を挿入すべきかを決定するようにした。
光源のエネルギー束密度Fe(λ)と、フィルター及びガラスセラミックの分光透過率を測定した(透過率の測定は、分光計、例えばInstrument Systems社から供給されるCAS140モデル、に連結した積分球、例えばSphereOptics社からのSPH−12−Xモデル、を用いて、必要とあらば研磨によって表面構造(突起部)を取り除いた、ガラスセラミックプレートで行った)。詳細には、ガラスセラミックプレートとの組合せが想定されたN個のLee Filters又はRosco社のカラーフィルターについて(TT(λ))i=1...Nを評価し、そして次に、透過した束(TT(λ)×Fe(λ))i=1...Nに対応する色座標(xi,yii=1...Nを計算し、これらの点(xi,yii=1...Nの全てをCIE(1931)色空間にプロットした。値d=((x−xc2+(y−yc21/2が最小となるような、特に0.05以下、好ましくは0.01以下となるような、光源/フィルター/ガラスセラミックアセンブリにより放出されたエネルギー束TT(λ)×Fe(λ)と結びつけられた色座標(x,y)を得ることができるようにするフィルターの組合せを特定した。
1つのフィルターカタログのみを使用したのでは、固定された制限内でdを最小化することはできないであろうということがわかる。反対に、Lee Filters社の2つのフィルター、この場合には手持ちのフィルター063と243を、所定のガラスセラミックプレート及びディスプレーユニットと組合わせることで、所望の目標色を得ることができるということが観察された。dについての測定値は0.002であり、さらに明度の視覚を特徴づける得られた輝度は71cd/m2であった。物品を通して得られる白色光の色座標は、x=0.348、y=0.314である。
フィルターをプレートと光源の間に挿入後、さらに熱試験を行って、フィルターに対して高温の片手鍋を垂直に移動させた。この片手鍋は、水を沸騰させるために加熱(移動後にガラスセラミックの下面で温度は約60℃になる)、又はフライを調理するために加熱(移動後にガラスセラミックの下面で温度は約85℃になる)するか、あるいは空の片手鍋を加熱した(移動後にガラスセラミックの下面で温度は約200℃になる)。
これらの事例の各々において、高温の片手鍋の移動後に、ガラスセラミックと接触して配置したフィルターは変形した。ガラスセラミックプレートとフィルターを1mmの間隔だけ切り離した後に、空の高温の片手鍋を移動させた場合に観察された変形はわずかであった。ガラスセラミックプレートとフィルターを2.5mmの距離だけ切り離した後は、変形は全く観察されなかった。
〔本発明による例〕
この例では、ガラスセラミック基材上に本発明にしたがってインクジェット印刷することによって、比較例で説明したプレートとディスプレーユニットを用いて先に決めた白色の演色を得るように、適切な吸収を有するフィルターを製作するようにした。使用したインクは、例えばAgfa社が販売するAnapurna Mインクから選択された、温度及び光に安定なUV硬化性アクリルインクであった。光源の上方の表示領域におけるガラスセラミックの下面を、布を用いて、有機金属化合物で安定化したアミノシランの水溶液の形をしたプライマー(Sika France社によりHydropep 100の呼称で販売されている)の単分子層で予めコーティングした。使用した色、特に原色(詳細にはシアン/マゼンタ/イエロー/ブラック)の考えられる配合物から結果として得られるフィルターのスペクトルを含むデータベースが利用可能であった。この色彩データベースの各フィルターについて、プレートとフィルターのアセンブリを通して見た光源の色の点(x,y)を求め、そして値d=((x−xc2+(y−yc21/2が最小となり、特に0.05以下、好ましくは0.01以下、さらに一層好ましくは0.005以下となるような光源/フィルター/ガラスセラミックアセンブリにより放射されるエネルギー束TT(λ)×Fe(λ)と結びつけられた色座標(x,y)を得ることができるようにするフィルターを選定した。
こうして選定したフィルターを、ガラスセラミックの下面の上述のプライマー層上にインクジェット印刷することによって(例えば少なくとも4パスの印刷構成であるAnapurna Mプリンタを用いて)、約10μmの厚みで印刷し、プリンタの色の混合の結果としてフィルターが得られた。このように、この例では、所望の白色を得るために選定されたフィルターは、Agfa社が販売するAnapurna M(商標)の原色シアンインク76%(プリンタが提供できるこの色の最大量に対する量)、及びAgfa社が販売するAnapurna M(商標)の原色イエローインク34%(プリンタが提供できるこの色の最大量に対して)の混合の結果得られたものであり、これらのインクは、ジアクリレートオキシビス(メチル−2,1−エタンジイル)、イソデシルアクリレート及びアクリートエステルをベースとしていた。
dの測定値は0.000であり、さらに明度の視覚を特徴づけする得られた輝度は109cd/m2であって、この輝度はポリマーフィルターで得られるものより優れていた。物品を通して得られる白色は、求める白色に対応したx=0.350、y=0.315の色座標を有していた。
さらに、こうして得た厚み約10μmのインクジェットフィルターを備えた物品について、高温の片手鍋をフィルターに対して垂直に移動させることによって、比較例で行ったのと同じ熱試験を行った。いずれの試験においても、いかなる変形も光学的影響も観察されなかった。したがって、比較例により使用されたポリマーフィルターの場合よりも優れた耐熱性が、本発明による物品について観察された。このように、本発明による解決策では、誘導又は輻射のいずれの用途であれ、制御パネルがさらされる全ての温度において耐熱性である組成物を使用するが、ポリマーフィルターを利用する解決策ではそうはいかず、こちらの場合には少なくとも1mmだけフィルターをガラスセラミックから切り離す必要があり、そのためフィルターを導入するのがより困難になっている。
本発明による物品、特にプレートは、調理器具又はレンジのための新たな一連のクックトップを製造するために特に有利に使用することができるが、オーブンの壁要素又は壁(例えば扉又は扉の部品)などを製造するためにも有利に使用可能である。
本発明の代表的な態様としては、以下を挙げることができる:
《態様1》
少なくとも1つの有色発光領域、特に表示部を有する物品であって、0.8%〜40%の範囲の視感透過率及び420〜780nmの範囲内の少なくとも1つの波長について少なくとも0.1%の光透過率を有する少なくとも1つのガラスセラミック基材と、少なくとも1つの光源と、当該ガラスセラミック基材の少なくとも1つの領域に少なくとも1つの有色発光領域、特に表示部を形成するように1μmと50μmの間の厚みを有する少なくとも1つのインクジェットフィルターとを含む、少なくとも1つの有色発光領域を有する物品。
《態様2》
前記フィルターが、一般には原色である、複数の色を重ね合わせて被着することによって得られるカラーフィルターであることを特徴とする、態様1に記載の物品。
《態様3》
前記フィルターが、色の比率、特に原色の比率、例えばシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの色の比率によって規定されるカラーフィルターであることを特徴とする、態様1又は2に記載の物品。
《態様4》
前記フィルターが1種以上のインク、特に異なる原色のインクから得られ、各インクは、例えば35〜90重量%の量の、少なくとも1種の媒体及び/又は溶剤と、例えば1〜10重量%の量の、少なくとも1種以上の色素又は顔料と、そして任意選択的な、例えば0〜15重量%の量の、1種以上の添加剤とを含み、当該媒体が好ましくはUV硬化性のアクリル媒体であることを特徴とする、態様1〜3の1つに記載の物品。
《態様5》
前記1種以上のインク中に必要に応じて存在する粒子の大きさが1μm未満であり、当該1種以上のインクの被着の際の粘度が5mPa・sと15mPa・sの間であり、当該1種以上のインクの表面張力が15mN/mと50mN/mの間であることを特徴とする、態様4に記載の物品。
《態様6》
前記フィルターが少なくとも5%の視感透過率を有することを特徴とする、態様1〜5の1つに記載の物品。
《態様7》
前記インクジェットフィルターがガラスセラミック基材上及び/又は少なくとも1つの光源上及び/又は少なくとも1つの中間要素上に塗布又は印刷されていることを特徴とする、態様1〜6の1つに記載の物品。
《態様8》
前記フィルターが適用される当該物品のうちの一部分が、前記インクの被着に先立って、接着促進剤を被着させること及び/又は非化学的表面処理、特にプラズマ処理を行うことによって処理されていることを特徴とする、態様7に記載の物品。
《態様9》
少なくとも1つの結合層又はプライマー接着層が、特に1種以上のシラン、例えば1種以上のアミノシラン及び/又は1種以上のメタクリレートシラン及び/又は1種以上のエポキシシランなど、及び/又は1種以上の(ポリ)シロキサンをベースとする、少なくとも1つの結合層又はプライマー接着層が、前記インクジェットフィルターと当該物品のうちの当該フィルターが適用された部分との間に存在することを特徴とする、態様8に記載の物品。
《態様10》
前記フィルターが、赤以外の色を有する少なくとも1つの発光領域、特に白色及び/又は複数の波長の混合により得られる合成色を有する有色領域を形成するように、前記ガラスセラミックに応じそして場合によっては前記光源に応じて選定されていることを特徴とする、態様1〜9の1つに記載の物品。
《態様11》
前記フィルターが、前記ガラスセラミックとフィルターのアセンブリが選択されたスペクトル範囲内でおおよそ一定である全光透過率を有するように、前記ガラスセラミックの透過率を補償するフィルターであることを特徴とする、態様1〜10の1つに記載の物品。
《態様12》
前記光源の最初の色と同一であるか又はそれとは異なるように選択された目標色を得るために1つ以上のフィルターが使用されていることを特徴とする、態様1〜10の1つに記載の物品。
《態様13》
1つ以上の加熱要素を含む態様1〜12の1つに記載に物品、又は態様1〜12の1つに記載の物品を含みかつ1つ以上の加熱要素を含む調理用及び/又は高温を維持するための装置。
《態様14》
少なくとも1つの有色発光領域を有する、特に表示部を有する、態様1〜13の1つに記載の物品を製造するために少なくとも1つのインクジェットフィルターを選定する方法であって、前記ガラスセラミックの最低透過率T Vmin を考慮対象のスペクトル範囲内で測定し、そしてT Vmin に等しい前記ガラスセラミックとフィルターのアセンブリのための一定の全透過率の値T T (λ)を、考慮対象のスペクトル範囲内の波長の如何に関わらず、0.1よりもわずかに小さいか又はそれに等しいT T (λ)−T Vmin の差で得ることができるようにするフィルターを探し出す、インクジェットフィルターの選定方法。
《態様15》
少なくとも1つの有色発光領域を有する、特に表示部を有する、態様1〜13の1つに記載の物品を製造するために少なくとも1つのインクジェットフィルターを選定する方法であって、所望の目標色の色座標(x c ,y c )を定め、そして値d=((x−x c 2 +(y−y c 2 1/2 が0.05以下となるような、前記光源とフィルターとガラスセラミックのアセンブリが放射するエネルギー束T T (λ)×F e (λ)と結びつけられた色座標(x,y)を得ることができるようにするフィルターを探し出す、インクジェットフィルターの選定方法。
《態様16》
1μmと50μmの間の厚みを有する少なくとも1つのインクジェットフィルター、特に態様14又は15に記載の選定方法を用いて選定されたものを、ガラスセラミック基材及び/又は光源及び/又は基材と光源の間の中間要素の少なくとも1つの領域に組込む、特に印刷する、態様1〜13の1つに記載の物品の製造方法。

Claims (31)

  1. 少なくとも1つの有色発光領域を有する物品であって、0.8%〜40%の範囲の視感透過率及び420〜780nmの範囲内の少なくとも1つの波長について少なくとも0.1%の光透過率を有する少なくとも1つのガラスセラミック基材と、少なくとも1つの光源と、当該ガラスセラミック基材の少なくとも1つの領域に少なくとも1つの有色発光領域を形成するように1μmと50μmの間の厚みを有する少なくとも1つのインクジェットフィルターとを含み、当該インクジェットフィルターがカラーフィルターである、少なくとも1つの有色発光領域を有する物品。
  2. 前記有色発光領域が表示部である、請求項1に記載の物品。
  3. 前記カラーフィルターが、複数の色を重ね合わせて被着することによって得られるフィルターであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の物品。
  4. 前記色が原色である、請求項3に記載の物品。
  5. 前記カラーフィルターが、色の比率によって規定されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1つに記載の物品。
  6. 前記カラーフィルターが、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの色の比率によって規定される、請求項5に記載の物品。
  7. 前記フィルターが1種以上のインクから得られ、各インクは、少なくとも1種の媒体及び/又は溶剤と、少なくとも1種以上の色素又は顔料とを含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1つに記載の物品。
  8. 前記フィルターが異なる原色のインクから得られる、請求項7に記載の物品。
  9. 各インクが、35〜90重量%の量の少なくとも1種の媒体及び/又は溶剤と、1〜10重量%の量の、少なくとも1種以上の色素又は顔料を含む、請求項7又は8に記載の物品。
  10. 各インクが、0〜15重量%の量の1種以上の添加剤をさらに含む、請求項9に記載の物品。
  11. 前記媒体がUV硬化性のアクリル媒体である、請求項7〜10のいずれか1つに記載の物品。
  12. 前記1種以上のインク中に、大きさが1μm未満である粒子が存在することを特徴とする、請求項7〜11のいずれか1つに記載の物品。
  13. 前記1種以上のインクの被着の際の粘度が5mPa・sと15mPa・sの間であり、当該1種以上のインクの表面張力が15mN/mと50mN/mの間である、請求項12に記載の物品。
  14. 前記フィルターが少なくとも5%の視感透過率を有することを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1つに記載の物品。
  15. 前記インクジェットフィルターがガラスセラミック基材上及び/又は少なくとも1つの光源上及び/又は少なくとも1つの中間要素上に塗布又は印刷されていることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1つに記載の物品。
  16. 前記フィルターが適用される当該物品のうちの一部分が、前記インクの被着に先立って、接着促進剤を被着させること及び/又は非化学的表面処理を行うことによって処理されていることを特徴とする、請求項15に記載の物品。
  17. 前記非化学的表面処理がプラズマ処理である、請求項16に記載の物品。
  18. 少なくとも1つの結合層又はプライマー接着層が、前記インクジェットフィルターと当該物品のうちの当該フィルターが適用された部分との間に存在することを特徴とする、請求項16又は17に記載の物品。
  19. 少なくとも1つの結合層又はプライマー接着層が、1種以上のシラン及び/又は1種以上の(ポリ)シロキサンをベースとしている、請求項18に記載の物品。
  20. 前記シランが、アミノシラン及び/又メタクリレートシラン及び/又はエポキシシランである、請求項19に記載の物品。
  21. 前記フィルターが、赤以外の色を有する少なくとも1つの発光領域を形成するように、前記ガラスセラミックに応じて選定されていることを特徴とする、請求項1〜20のいずれか1つに記載の物品。
  22. 前記フィルターが前記光源に応じて選定されている、請求項21に記載の物品。
  23. 前記少なくとも1つの発光領域が、白色及び/又は複数の波長の混合により得られる合成色を有する有色領域である、請求項21又は22に記載の物品。
  24. 前記フィルターが、前記ガラスセラミックとフィルターのアセンブリが選択されたスペクトル範囲内でおおよそ一定である全光透過率を有するように、前記ガラスセラミックの透過率を補償するフィルターであることを特徴とする、請求項1〜23のいずれか1つに記載の物品。
  25. 前記光源の最初の色と同一であるか又はそれとは異なるように選択された目標色を得るために1つ以上のフィルターが使用されていることを特徴とする、請求項1〜23のいずれか1つに記載の物品。
  26. 1つ以上の加熱要素を含む請求項1〜25のいずれか1つに記載に物品。
  27. 請求項1〜25のいずれか1つに記載の物品を含みかつ1つ以上の加熱要素を含む調理用及び/又は高温を維持するための装置。
  28. 少なくとも1つの有色発光領域を有する、請求項1〜26のいずれか1つに記載の物品を製造するために少なくとも1つのインクジェットフィルターを選定する方法であって、前記ガラスセラミックの最低透過率TVminを考慮対象のスペクトル範囲内で測定し、そしてTVminに等しい前記ガラスセラミックとフィルターのアセンブリのための一定の全透過率の値TT(λ)を、考慮対象のスペクトル範囲内の波長の如何に関わらず、0.1よりもわずかに小さいか又はそれに等しいTT(λ)−TVminの差で得ることができるようにするフィルターを探し出す、インクジェットフィルターの選定方法。
  29. 少なくとも1つの有色発光領域を有する、請求項1〜26のいずれか1つに記載の物品を製造するために少なくとも1つのインクジェットフィルターを選定する方法であって、所望の目標色の色座標(xc,yc)を定め、そして値d=((x−xc2+(y−yc21/2が0.05以下となるような、前記光源とフィルターとガラスセラミックのアセンブリが放射するエネルギー束TT(λ)×Fe(λ)と結びつけられた色座標(x,y)を得ることができるようにするフィルターを探し出す、インクジェットフィルターの選定方法。
  30. 請求項28又は29に記載の選定方法を用いて選定された、1μmと50μmの間の厚みを有する少なくとも1つのインクジェットフィルターを、ガラスセラミック基材及び/又は光源及び/又は基材と光源の間の中間要素の少なくとも1つの領域に組込む、請求項1〜26のいずれか1つに記載の物品の製造方法。
  31. 前記少なくとも1つのインクジェットフィルターを、ガラスセラミック基材及び/又は光源及び/又は基材と光源の間の中間要素の少なくとも1つの領域に印刷する、請求項30に記載の物品の製造方法。
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