TWI564513B - 發光裝置及具有含聚合物矩陣之透明轉換器裝置 - Google Patents

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Description

發光裝置及具有含聚合物矩陣之透明轉換器裝置
本發明係關於一種發光裝置，其包含(a)一用於產生光源光之光源，及(b)一透明轉換器裝置，本發明亦係關於此轉換器裝置本身。
矩陣中之發光材料係在此項技術中已知。舉例而言，US 2006055316描述包含子像素結構之彩色電致發光顯示器及用於製造此顯示器之方法。子像素結構具有發射藍光之電致發光磷光體及作為吸收藍光之結果發射至少一種其他顏色的光致發光磷光體。US 2006055316亦描述此類光致發光磷光體材料。舉例而言，此文件描述用於製造光致發光磷光體材料之方法，該方法包含：將顏料粉及矩陣材料混合以提供顏料粉在矩陣材料中之均一分散，其中顏料材料包含有機光致發光分子之固溶體，矩陣材料與顏料粉化學且物理相容以使有機光致發光分子之光致發光效率大體上得以維持。
已知之先前技術系統可導致包含發光材料之效率低下的光轉換器。有機發光材料在嵌入於某些類型之矩陣材料中時尤其可引發問題。舉例而言，在一些應用中，將有機發光材料帶進聚合矩陣中。聚合矩陣可藉由單體抑或經處理溶液之聚合而產生。就單體之聚合而言，可能不會使用光引發聚合，因為在光誘導聚合過程中，發光分子可能降級。
因此，本發明之一態樣係提供一種替代發光裝置及/或透明轉換器裝置，該裝置較佳進一步至少部分地避免上述缺點中之一或多者。
提出首先將諸如有機發光分子之發光材料帶入一矩陣(本文亦稱為「第二矩陣」，或「第二含聚合物矩陣」)中，在此矩陣中發光材料係(以分子形式)分散且可具有良好光化學穩定性。隨後，可產生此材料之諸如薄片等之顆粒，且隨後將其分散於另一矩陣(本文亦稱為「第一矩陣」或「第一含聚合物矩陣」)中以產生(例如)具有高可撓性同時亦具有良好發光及光化學穩定性之複合透明轉換器裝置。
進一步提出該第一含聚合物矩陣較佳具有相對較低之透氧率及相對較高之透明度。
進一步提出在分散於聚合黏合劑中之含聚合物矩陣中使用諸如發光分子之發光材料顆粒。該等顆粒可(例如)分散於主要基於水之分散體中且塗覆至各種可用於光轉換之表面。以此方式，便可維持目前使用之無機發光材料處理平台，亦避免環境問題。
分散於聚合黏合劑中之諸如發光分子之發光材料顆粒之使用在(例如)需要塗佈(例如用保護塗層塗佈，亦見下文)成形形式時亦可為有利的。
在第一態樣中，本發明提供一種發光裝置，其包含：(a)一用於產生光源光之光源，及(b)一用於轉換至少部分該光源光之透明轉換器裝置，其中該透明轉換器裝置(本文亦指示為「轉換器裝置」)包含一含有離散顆粒之第一含聚合物矩陣，其中該等離散顆粒(本文亦指示為「顆粒」)包含一第二含聚合物矩陣，發光材料分散於該第二含聚合物矩陣中。因此，該第二含聚合物矩陣係作為顆粒(諸如薄片)而含於該第一含聚合物矩陣中。
此轉換器裝置可為穩定的，可為有效的，可為可撓性的，可以相對較簡易之方式應用等。此外，該第一矩陣亦可起障壁(例如，氧氣障壁)作用，此障壁可(例如)有利於(該發光材料之)壽命提高。
在另一態樣中，本發明提供此透明轉換器裝置本身，亦即，一種用於轉換至少部分光源光之透明轉換器裝置，其包含一含有離散顆粒之第一含聚合物矩陣，其中該等離散顆粒包含一第二含聚合物矩陣，發光材料分散於該第二含聚合物矩陣中。
術語「矩陣」在本文中用以指示容納另一材料之一層或主體或顆粒，諸如該第一矩陣為用於該第二矩陣之矩陣且該第二矩陣為用於該發光材料之矩陣。
該透明轉換器裝置可為(例如)塗佈至一透明支撐件之一層。該透明轉換器裝置亦可自行支撐，且(例如)為一板或一可撓性實體。
該透明轉換器裝置可包括一無機發光材料或一有機發光材料，或其組合。術語「發光材料」亦可關於複數種發光材料。有機發光材料在本文中亦指示為有機染料。
在一實施例中，該發光材料包含選自由一鑭基發光材料、一過渡金屬基發光材料及一量子點材料組成之群之一無機發光材料。因此，可應用(例如)自固態發光或自低壓或高壓燈或自電漿應用得知之無機發光材料。(例如)可應用之無機材料為全部在此項技術中熟知之三價鈰摻雜石榴石系統(諸如YAG:Ce3+)，及二價Eu摻雜硫代鎵酸鹽(諸如SrGa2S4:Eu2+)，及硫化物(諸如SrS:Eu2+)(參見(例如)US 7,115,217或US 6,850,002)。亦可應用量子點(QD)。
在一實施例中，該發光材料包含一有機染料(亦稱為有機磷光體有機發光材料)。該有機發光材料可(例如)包含一或多種苝衍生物，諸如(例如)可藉由BASF提供之名為Lumogen F Yellow 083、Lumogen F Yellow 170、Lumogen F Orange 240、Lumogen F Red 305、Lumogen F Blue 650之材料。
目前正考慮將有機發光材料用於遠端發光材料應用，其中藍光發光二極體係用於泵送(例如)發綠光至紅光之發光材料以獲得白光。有機發光材料與無機發光材料相比可具有許多優點。發光光譜之位置及譜帶寬度可簡易地設計於可見範圍內之任何地方以獲得高效力。有機發光材料亦可展現較少光散射及較高量子效率，此進一步提高系統效率。此外，因為有機發光材料之有機且可持續性質，此等材料比該無機LED發光材料價格低幾個數量級以致可用於大面積應用中。
有機發光材料之重要應用之一為可撓性組態。為此，在一實施例中，將該有機發光材料帶進(諸如以分子形式溶解或分散)此可撓性矩陣中。
然而，如上文所指示般，亦可應用無機發光材料或無機發光材料與有機發光材料之組合。
該第一含聚合物矩陣係關於一包含第一聚合物之矩陣。該矩陣亦可包含其他組份。在一特定實施例中，該第一矩陣基本上由該第一聚合物組成。
在一實施例中，該第一含聚合物矩陣可包含一含黏合劑塗佈層。舉例而言，該含聚合物矩陣首先係以塗佈層形式提供，特別包含聚合黏合劑。該塗佈層可提供至一諸如透明支撐件之支撐件，且在塗覆該塗層後，可乾燥或固化該塗層。以此方式，可如在使用發光材料塗佈層之經典發光應用中般提供一塗佈層。然而，在此，該第一矩陣不含發光顆粒或分子本身，而是含有聚合物矩陣顆粒，發光材料分散在聚合物矩陣顆粒中。此外，該第一矩陣亦可視情況地含有發光材料(因此，除了該等第二矩陣顆粒所包含之發光材料之外)，亦見下文。
因此，在一實施例中，該第一含聚合物矩陣包含一含黏合劑塗佈層。典型黏合劑為(例如)丙烯酸酯黏合劑、環氧樹脂黏合劑及聚乙烯醇(PVA)黏合劑。因此，在一特定實施例中，該第一含聚合物矩陣可為包含丙烯酸酯黏合劑、環氧樹脂黏合劑及聚乙烯醇(PVA)黏合劑中之一或多者之矩陣。
在一實施例中，術語「第一含聚合物矩陣」特別可指一硬化或固化層。
因此所提供之層可為連續或不連續的。尤其，當使用用黏合劑之塗佈應用時(其中，部分起始材料(來自含黏合劑塗佈層)可蒸發)，該塗佈層可含有(小)裂紋，且因此被認為係不連續的。
在另一實施例中，該第一含聚合物矩陣尤其可為包含聚胺酯、聚鏈烷、聚丙烯酸酯及矽氧烷(諸如聚雙甲基矽氧烷(PDMS))中之一或多者之矩陣。此尤其可與可撓性應用相關。因此，在一實施例中，該第一含聚合物矩陣係一可撓性矩陣。以此方式，該透明轉換器裝置可為一可撓性單元。
該第二含聚合物矩陣係關於一包含第二聚合物之矩陣。該矩陣亦可包含其他組份。在一特定實施例中，該第二矩陣基本上由該第二聚合物組成。
該第二含聚合物矩陣，亦即為該等顆粒之構建材料之矩陣，特別可為包含一或多種聚合物之矩陣，該一或多種聚合物選自由PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(Plexiglas或Perspex)、乙酸丁酸纖維素(CAB)、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)(及其共聚物)、(PETG)(乙二醇改性聚對苯二甲酸伸乙酯)、COC(環烯烴共聚物)及聚苯乙烯組成之群。
通常，該第一聚合物之化學成分大體上不同於第二聚合物。另外，通常第一矩陣之化學成分不同於第二矩陣(即使不考慮發光材料)。因此，在一實施例中，該第一含聚合物矩陣包含第一聚合物且第二含聚合物矩陣包含第二聚合物，且第一聚合物及第二聚合物大體上不相同。尤其，有機發光材料不包括於此對比中(儘管其在第二矩陣中之重量%可能相對較小，見下文)。在一實施例中，其中該第一矩陣及該第二矩陣兩者將含有實質相同之聚合物，此實質相同之聚合物之重量百分比至少在一矩陣中將低於50重量%，特別為低於20重量%，特別為低於10重量%。然而通常，第一矩陣及第二矩陣大體上不相同，且實質相同之聚合物之重量百分比在一階段中大體上低於5重量%，如同例如當該第一矩陣係以PDMS為基礎且該第二矩陣係以PMMA為基礎時(實質相同之聚合物大體上為0重量%)。
一些特定發光材料在上文指出。通常，(有機)發光(分子)在該第二含聚合物矩陣中之濃度可在0.00001重量%直至5重量%範圍內變化(相對於該第一矩陣之總重量)。在另一實施例中，諸如薄片之顆粒可含有有機發光分子之組合。就量子點而言，濃度甚至可關於該第二含聚合物矩陣在重量1 ppm直至1重量%範圍內變化。就無機發光材料而言，濃度可關於該第二含聚合物矩陣在1重量%至50重量%範圍內變化。
該第二含聚合物矩陣之顆粒在該第一含聚合物矩陣中之濃度可在1重量%至90重量%範圍內(相對於該第一矩陣及該第二矩陣之總重量)，諸如在2重量%至70重量%之範圍內，如至少5重量%。
為了獲得發射白光之發光裝置(具有所需相關色溫(CCT)及演色指數(CRI))，可能有必要使用不同類型之有機發光分子及/或不同類型之無機發光材料之組合部分地將來自諸如LED之光源之藍光轉換成其他顏色。
該第二聚合物矩陣可藉由此項技術中已知之方法在發光材料存在下製成，例如藉由提供一包含單體及發光材料之混合物且聚合該混合物。在聚合之後，產物可經(雷射)切割或研磨(等)成顆粒。混合物亦可在具有最終顆粒所需形狀之空穴(模)中硬化。
該等離散顆粒可具有在0.1 μm至5 mm之範圍內之尺寸。該等顆粒可具有任何所需形狀，諸如球形、立方形、星形、圓柱形等。該轉換器裝置亦可包含不同形狀之離散顆粒。為了促進光通過轉換器裝置之均勻轉換，使用非球形顆粒而非使用具有大於1之縱橫比之顆粒或許有益。該縱橫比為長/寬比。在一特定實施例中，該等離散顆粒具有至少為2，尤其至少為10之長/寬縱橫比。不同顆粒可具有不同縱橫比。該轉換器裝置可包含複數個具有不同縱橫比之顆粒。
由於該等顆粒可區別於該第一矩陣，因此將該等顆粒指示為「離散」。可觀測顆粒與第一矩陣之間的界限且可估計第一矩陣與顆粒之間的化學成分差異。
使用於該發光裝置中以向該轉換器裝置提供光源光之光源可至少部分地嵌入於該透明轉換器裝置中。舉例而言，一自支撐轉換器裝置可包含一或多個凹口或凹穴以分別至少部分地容納一或多個光源。在另一實施例中，該光源及轉換器裝置可經組態以在該轉換器裝置之一邊緣中提供光源光。該光源可與該轉換器裝置接觸但亦可與該轉換器裝置成非零距離配置。在一特定實施例中，該光源包含一固態LED光源。在另一實施例中，該光源包含一雷射二極體。在一實施例中，應用一光源陣列以照亮該轉換器裝置。可應用不同類型之光源之組合。
該轉換器裝置可具有任何形狀，諸如一層或一自支撐主體。該形狀可為扁平形、彎曲形、成形的、正方形、圓六角形、球形管狀、立方形等。該自支撐主體可為剛性或可撓性的。厚度通常可在0.1 mm至10 mm之範圍內。長度及/或寬度(或直徑)可在(例如)0.01 m至5 m之範圍內，諸如0.02 m至5 m，例如0.1 mm至50 mm。
在一實施例中，諸如薄片之聚合發光顆粒可具有一(額外)塗層。此類諸如薄片之顆粒可(例如)藉由使用一障壁層保護一側或較佳為兩側之發光箔片且隨後將此經塗佈箔片切割成諸如(高縱橫比)薄片之顆粒而獲得。
該透明轉換器裝置(具有(例如)薄片)可包括(併入於該第一矩陣中(及/或在該第一矩陣中))額外材料(諸如，吸氣劑)以提高壽命。
在另一實施例中，該等離散顆粒及/或該轉換器裝置進一步包含一用於提高該發光材料之壽命之塗佈層。該塗佈層減少進入離散顆粒中之氧運輸，此導致該發光材料之緩慢降級。以此方式，該塗佈層提高該發光材料之壽命且因此提高該轉換器裝置之壽命。
在另一實施例中，該透明轉換器裝置或該發光裝置之該第一含聚合物矩陣具有一透氧率，此透氧率等於或小於50 cm3/m2‧天‧巴，較佳等於或小於25 cm3/m2‧天‧巴，更佳等於或小於5 cm3/m2‧天‧巴，甚至更佳等於或小於1 cm3/m2‧天‧巴。該第一含聚合物矩陣之透氧率愈低，則擴散至該第一含聚合物矩陣中之氧氣量愈少且該發光材料(尤其就一有機磷光體材料或一量子點材料而言)之降級速率愈低。
在另一實施例中，該透明轉換器裝置可包含顆粒，該等顆粒包含一有機發光材料，而無機發光材料(直接)由該第一矩陣包含。在一實施例中，此情況亦可相反。
在一實施例中，該等顆粒包含薄片，且該等薄片由多個層組成。
在另一實施例中，該轉換器裝置(亦即，尤其係該第一矩陣)可進一步含有諸如顆粒(如含Al2O3顆粒及/或含TiO2顆粒)之結構以(例如)促進自該轉換器裝置提取光。
術語「上游」及「下游」係關於與來自一光產生構件(在此尤其為光源)之光的傳播有關之物品或特徵的配置，其中相對於來自該光產生構件之光束內之一第一位置，該光束中較接近於該光產生構件的一第二位置為「上游」，且該光束內離該光產生構件較遠之一第三位置為「下游」。
本文中術語「透明」特別可指對具有選自可見波長範圍內之波長之光而言具有90%至100%範圍內之光透射的轉換器裝置。本文中，術語「可見光」特別係關於具有選自380 nm至780 nm之範圍內之波長的光。藉由在垂直輻射下向波導提供於一特定波長下具有一第一強度之光且將在彼波長下在透射通過材料後量測之光的強度與於該特定波長向該材料提供之光的第一強度相關，可確定該透射(亦參見CRC Handbook of Chemistry and Physics之E-208及E-406，第69版，1088-1989年)。請注意，歸因於發光材料之存在，可對波導板著色(亦見下文)。
熟習此項技術者將理解本文中之術語「大體上」，諸如在「大體上所有發射」中或在「大體上由...組成」中。術語「大體上」亦可包括帶有「完全地」、「澈底地」、「全部」等之實施例。因此，在實施例中亦可移除形容詞「大體上」。在適用時，術語「大體上」亦可有關於90%或更高，諸如95%或更高，特別為99%或更高，甚至更特別為99.5%或更高，包括100%。術語「包含」亦包括術語「包含」意謂「由...組成」之實施例。
此外，在實施方式及申請專利範圍中之術語第一、第二、第三及其類似物係用於在類似元件之間進行區分且未必用於描述順序或按時間先後之次序。應理解，如此使用之術語在適當情況下可互換且本文所描述之本發明之實施例能以不同於本文所描述或說明之順序的其他順序操作。
本文中之裝置尤其係在操作期間進行描述。如熟習此項技術者將顯而易見，本發明不限於操作之方法或操作中之裝置。
應注意，上述實施例係說明本發明而非限制本發明，且熟習此項技術者在不背離所附申請專利範圍之範疇的情況下能夠設計許多替代性實施例。在申請專利範圍中，置於括號之間的任何參考符號不應解釋為限制申請專利範圍。動詞「包含」及其變形之使用不排除除在申請專利範圍中所敍述之元件或步驟以外之元件或步驟的存在。在一元件前之冠詞「一」不排除複數個此類元件之存在。可藉助於包含多個不同元件之硬體且藉助於適當程式化之電腦而實施本發明。在列舉多個構件之裝置項中，此等構件中之幾個可藉由同一硬體物品實施。在彼此不同之附屬項中詳述某些措施之純粹事實不指示此等措施之組合不能有利使用。
本發明進一步適用於一種裝置，其包含在實施方式中描述及/或在附圖中展示之特性特徵中之一或多者。
現在將參看所附之示意圖僅以舉例方式來描述本發明之實施例，在所附之示意圖中，對應之參考符號指示對應部分。
諸圖未必按比例繪製。
圖1示意性描繪一種發光裝置1，其包含：(a)一用於產生光源光110之光源100(諸如一固態LED或雷射二極體)。此光源光可為(例如)UV、紫光或藍光，特別為藍光。光源100亦可為複數個光源(見下文之實例)，此光源可產生具有大體上相同之波長分佈或具有不同波長分佈之光源光110(諸如UV及藍光)。尤其，產生可見光，諸如藍光及/或綠光、黃光、橙光及紅光中之一或多者。
發光裝置1進一步包含(b)一透明轉換器裝置200。轉換器裝置200係配置於光源100之下游。此轉換器裝置200尤其經組態以用於轉換至少部分光源光110。舉例而言，可至少部分地將藍光轉換成綠光、黃光、橙光及紅光中之一或多者。當產生白色性質之以參考11指示之發光裝置光且光源光110具有藍色性質時，透明轉換器裝置200將轉換部分光源光110且亦允許部分光源光110透射通過透明轉換器裝置200。發光裝置光11係在轉換器裝置200之下游側展示(亦即，自正面發出)。
透明轉換器裝置200包含一含有離散顆粒210之第一含聚合物矩陣201。事實上，離散顆粒210係嵌入於第一含聚合物矩陣201中。
離散顆粒210包含一第二含聚合物矩陣211，發光材料212分散於該第二含聚合物矩陣211中。發光材料212係吸收至少部分光源光110之轉換器且產生發光材料光。自轉換器裝置200逃逸之光11至少包含由發光材料212所產生之光，但亦可視情況地包含光源光110。舉例而言，光源光110可為藍光且發光材料光可為黃光及紅光。合起來，可產生作為發光裝置光11之白光。
裝置1中之發光材料212可在(可撓性)組態之後藉由LED照亮。舉例而言，可使用完整LED陣列(亦見下文)。轉換器裝置200具有背面232及正面231，且通常具有邊緣233。可在自背面232至正面231之方向上照亮轉換器裝置200。視情況地及/或另外，可在邊緣面233處用光源100照亮轉換器裝置200。
圖1b更詳細地示意性描繪轉換器裝置200。離散顆粒210係嵌入於第一矩陣201中。顆粒210本身包含第二矩陣材料211，發光材料212嵌入於第二矩陣材料211中。在此，舉例而言，描繪微粒發光材料，而發光材料212(例如)在包含有機染料時亦可以分子形式分散於第二矩陣211中。如上所述，在一實施例中，第一矩陣201亦可包含諸如無機發光材料之發光材料(未描繪)(除第二矩陣211包含發光材料212之外)。
圖2a-2d示意性描繪轉換器裝置及光源之特定組態。圖2a描繪藉由在一接觸位置中之光源100(尤其為LED)照亮轉換器裝置200之實施例。
圖2b示意性描繪光源100至少部分地嵌入於轉換器裝置200中之實施例。為此，轉換器裝置200可包含(例如)在背面232中之空穴。
在圖2c中，藉由在轉換器裝置200之邊緣233處之一或多個光源100(尤其為LED或雷射二極體)照亮轉換器裝置200，此為所謂之邊緣照亮組態。藉由使用此組態，可產生極薄(可撓性)發光裝置。此具特殊重要性。將光源100描繪為與轉換器裝置200接觸，但光源100未必以此方式組態(舉例而言，亦見圖2d)。在此組態中，亦可將光自側面耦合至可照亮轉換器裝置之透明波導(未圖示)中。在此組態中，轉換器裝置不需要與波導成光學接觸。
在圖2d中，藉由在一非接觸位置中之一或多個光源100(尤其為LED或雷射二極體)照亮轉換器裝置200。在可撓性光照系統中可需要此種組態。
對所有本文中所描述之發光裝置1而言，適用的係：轉換器裝置200可包含一或多個光學層或光學物品，諸如反射層或鏡、波長選擇性層或鏡等。為清楚起見，未描繪此類層或物品。
另外，在特定實施例中，使用發射藍光之LED。在另一實施例中，亦可使用於不同波長下發射之LED。
未描繪但亦包括於本文中之組態為以下組態：其中反射器或反射器層係配置於正面231之側面，經組態以在自背面232之方向上反射發光材料光及視情況地反射光源光110，且發光裝置光11自發光裝置1之背面232發出。
可應用各種形狀之離散顆粒210。圖3a-3e(及3g)示意性描繪具有細長形狀(亦即，具有大於1之縱橫比)之顆粒210。
圖3a-3e示意性描繪轉換器裝置200為經固化或硬化之具有黏合劑聚合物之層的實施例。黏合聚合物240形成矩陣以將顆粒固持在一起。舉例而言，可將如含聚合物矩陣之含有離散顆粒之液體黏合劑組合物塗覆至基板且加以硬化。圖3b-3e示意性描繪非限制數量之不同變體。圖3b係與圖3a相同，然而圖3c示意性描繪一實施例，其中離散顆粒210具有不同尺寸，在此有複數個不同尺寸。圖3d示意性描繪一實施例，其中離散顆粒210包含兩個顆粒子集，其中在各子集中，離散顆粒210大體上具有相同尺寸。因此，顆粒210可具有大概相同之大小(形狀或厚度)、不同大小或兩種大小等。
圖3e示意性描繪具有可裝配於一個一體式轉換器裝置200中之兩個層201(事實上為兩個轉換器裝置)之實施例。如熟習此項技術者將清楚的，可塗覆兩個以上之層201。另外，層201可與鄰近之一或多個相鄰層實體接觸，但亦可以非零距離配置。另外，當使用一個以上層時，不同層之發光材料亦可視情況而不同。舉例而言，上游層可包含將至少部分光源光110轉換成綠光之發光材料，且下游層可包含將至少部分光源光110及/或下游層發光材料之發光材料光轉換成紅光之發光材料。
圖3a-3e示意性描繪看似基於黏合劑之層的轉換器裝置。然而，如熟習此項技術者將清楚的，關於縱橫比及層之數目之相同原理亦可適用於自支撐主體。
因此，該層可包含含有不同發光材料212之離散顆粒210。發光材料212之濃度通常在0.00001重量%至5重量%之間，尤其在發光材料為第二含聚合物矩陣202中之有機發光材料時。
在一實施例中，諸如薄片之顆粒可含有有機發光分子之組合。
就量子點而言，濃度可關於第二含聚合物矩陣在重量1 ppm直至1重量%範圍內變化。就無機磷光體而言，濃度可關於第二含聚合物矩陣在1重量%至50重量%範圍內變化。在第一含聚合物矩陣中，第二含聚合物矩陣之顆粒之濃度可在1重量%至90重量%之範圍內。
所使用之濃度視各種參數而定，參數包括層(或箔片)之層厚度以及離散顆粒之厚度及濃度。
有機發光材料之實例包括但不限於諸如可購自BASF之Lumogen Red f305、Lumogen Orange f240、Lumogen Yellow f083或Lumogen Yellow f170之苝衍生物。其亦可為諸如InP、CdSe等之量子點。系統亦可包含諸如YAG:Ce、LuAG:Ce等之奈米或微米尺寸無機發光材料。矩陣材料可為(例如)PMMA、PET、PEN、PC等。尤其當用作黏合劑時，第一聚合物矩陣可為(例如)丙烯酸酯、環氧樹脂、PVA等。溶劑可為水，但亦可使用其他「友好」溶劑，諸如乙醇、丙醇、異丙醇等。顆粒或黏合劑可包含提高發光材料之壽命之吸氣劑。在另一實施例中，多個層係彼此疊置。第一含聚合物矩陣較佳具有相對較低之透氧率，且可(例如)包含以下聚合物材料，其中聚合物材料之透氧率在括號之間指示：PVDC-聚偏二氯乙烯(0.8 cm3/m2‧天‧巴)、PVDF-聚偏二氟乙烯(0.8 cm3/m2‧天‧巴)、EVOH-乙烯乙烯醇(0.5 cm3/m2‧天‧巴)、PBT-聚對苯二甲酸丁二酯(5 cm3/m2‧天‧巴)、PEN-聚萘二甲酸乙二醇酯(8 cm3/m2‧天‧巴)、PAN-聚丙烯腈(9 cm3/m2‧天‧巴)、PA6-耐綸6(10 cm3/m2‧天‧巴)或PET-聚對苯二甲酸伸乙酯(20 cm3/m2‧天‧巴)。
圖3f示意性描繪可撓性轉換器裝置200。
圖3g示意性描繪離散顆粒210之實施例。在此實施例中，顆粒210具有長度L及寬度W，此導致在此大於1之縱橫比L/W。
離散顆粒210之實例為(例如)薄片。諸如薄片之離散顆粒210可具有較佳低於2 mm，更佳低於0.5 mm，最佳低於0.1 mm之大小。諸如薄片之離散顆粒210可具有任意形狀或特定形狀，諸如正方形、六角形、三角形等。諸如薄片之離散顆粒210之厚度通常低於100 μm，更佳低於10 μm，但當然係視諸如薄片之離散顆粒210之大小而定。
諸如薄片之高縱橫比離散顆粒210可具有較佳高於10，更佳高於100之縱橫比。
諸如薄片之發光聚合物離散顆粒210可使用包括但不限於研磨、機械切割、雷射切割、微影等之多種生產技術來製成。
圖3h示意性描繪離散顆粒210之替代實施例。離散顆粒210包含第二含聚合物矩陣211，發光材料212分散於第二含聚合物矩陣211中。離散顆粒210進一步包含塗佈層213。塗佈層213較佳包含具有相對較低之透氧率及相較對高之透明度的材料。在一實施例中，塗佈層213包含無機材料，例如(但不限於)氧化鋁或二氧化矽。氧化鋁及二氧化矽為高度透明且具有相對較低之透氧率的材料。塗佈層213可由單一層材料或者(例如)兩層或兩層以上無機層之多層堆疊組成。塗佈層213減少進入第二含聚合物矩陣211及發光材料212中之氧運輸。特定言之，當發光材料212包含歸因於氧氣而對降級相對敏感之有機發光材料及/或量子點材料時，發光材料212之光化學穩定性歸因於塗佈層213得以提高。因此，發光材料212之壽命得以提高且因此離散材料210之壽命得以提高。舉例而言，藉由塗覆塗佈層213來將含聚合物矩陣211中之氧氣濃度降低至低於0.1體積%之值可導致透明離散顆粒210之壽命提高了5倍至10倍。可藉助於化學氣相沈積(CVD)或原子層沈積(ALD)製程來塗覆塗佈層213。CVD及ALD製程兩者皆可在(例如)流化床反應器中運作。
圖3i示意性描繪包含用於提高轉換器裝置200之壽命之塗佈層215之轉換器裝置200的替代實施例。如(例如)圖1或圖3f所示般，轉換器裝置200進一步包含含有離散顆粒210之第一含聚合物矩陣201。如塗佈層213一樣，塗佈層215較佳包含具有相對較低之透氧率及相對較高之透明度的材料。在一實施例中，塗佈層215包含無機材料，例如(但不限於)氧化鋁或二氧化矽。氧化鋁及二氧化矽為高度透明且具有極低透氧率之材料。塗佈層215可由單一層材料或者(例如)兩層或兩層以上無機層之多層堆疊組成。塗佈層215減少進入第二含聚合物矩陣211中之氧運輸，此增加發光材料之壽命且因此增加轉換器裝置200之壽命。或者，如圖3h中所示，離散顆粒210亦可含有塗佈層。
應用包括改裝燈泡、LED TL管(TLED)，或此類材料可用作牆上可藉由藍光LED照亮之漆。
實例
0.1重量% Lumogen F Yellow 083(BASF)以分子形式溶解於於二氯甲烷中的20重量%之PMMA。10微米厚度之膜係藉由使用刮刀進行處理。隨後，藉由研磨產生此材料之小顆粒/薄片。薄片隨後併入於PDMS Sylgard184(1：10比例交聯劑)之可撓性矩陣中。接著，將混合物澆於扁平表面上且於攝氏60度固化歷時10小時，得到具有高可撓性且亦具有良好發光及光化學穩定性之複合物。
1．．．發光裝置
11．．．發光裝置光
100．．．光源
110．．．光源光
200．．．透明轉換器裝置
201．．．第一含聚合物矩陣
210．．．離散顆粒
211．．．第二含聚合物矩陣
212．．．發光材料
213．．．塗佈層
215．．．塗佈層
231．．．正面
232．．．背面
233．．．邊緣/邊緣面
240．．．黏合聚合物
L．．．長度
W．．．寬度
圖1a-1b示意性描繪根據本發明之基本實施例；
圖2a-2d示意性描繪轉換器裝置及光源之特定組態；
圖3a-3i示意性描繪在現有概念之內的若干變體及選擇。
1‧‧‧發光裝置
11‧‧‧發光裝置光
100‧‧‧光源
110‧‧‧光源光
200‧‧‧透明轉換器裝置
201‧‧‧第一含聚合物矩陣
210‧‧‧離散顆粒
211‧‧‧第二含聚合物矩陣
212‧‧‧發光材料
231‧‧‧正面
232‧‧‧背面
233‧‧‧邊緣/邊緣面

Claims (21)

  1. 一種發光裝置(1)，其包含：(a)一用於產生光源光(110)之光源(100)，其中該光源(100)包含一固態LED光源或一雷射二極體及(b)一用於轉換至少部分該光源光(110)之透明轉換器裝置(200)，其中該透明轉換器裝置與該光源係配置為非零距離(non-zero distance)，其中該透明轉換器裝置(200)包含一含有離散顆粒(210)之第一含聚合物矩陣(201)，其中該等離散顆粒(210)包含一第二含聚合物矩陣，發光材料(212)以分子形式(molecularly)分散於該第二含聚合物矩陣中，及其中該發光材料包含一有機染料(organic dye)。
  2. 如請求項1之發光裝置(1)，其中該等離散顆粒(210)具有在0.1μm至5mm範圍內之尺寸。
  3. 如請求項1或請求項2之發光裝置(1)，其中該等離散顆粒(210)具有至少為2之長/寬縱橫比。
  4. 如請求項1或請求項2之發光裝置(1)，其中該第一含聚合物矩陣包含一第一聚合物，且其中該第二含聚合物矩陣包含一第二聚合物，且其中該第一聚合物與該第二聚合物大體上不相同。
  5. 如請求項1或請求項2之發光裝置(1)，其中該光源(100)係至少部分地嵌入於該透明轉換器裝置(200)中。
  6. 如請求項1或請求項2之發光裝置(1)，其中該第一含聚合物矩陣(201)包含一含黏合劑塗佈層。
  7. 如請求項1或請求項2之發光裝置(1)，其中該第一含聚合 物矩陣(201)係一連續層。
  8. 如請求項1或請求項2之發光裝置(1)，其中該透明轉換器裝置(200)係一可撓性單元。
  9. 如請求項1之發光裝置(1)，其中該等離散顆粒(210)進一步包含一用於提高該發光材料(212)之壽命之塗佈層(213)。
  10. 如請求項1或請求項9之發光裝置(1)，其中該透明轉換器裝置(200)進一步包含一用於提高該發光材料(212)之壽命之塗佈層(215)。
  11. 如請求項1或9之發光裝置(1)，其中該第一含聚合物矩陣具有一透氧率，該透氧率等於或小於50cm3/m2．天．巴。
  12. 如請求項1或9之發光裝置(1)，其中該第一含聚合物矩陣具有一透氧率，該透氧率等於或小於25cm3/m2．天．巴。
  13. 如請求項1或9之發光裝置(1)，其中該第一含聚合物矩陣具有一透氧率，該透氧率等於或小於5cm3/m2．天．巴。
  14. 如請求項1或9之發光裝置(1)，其中該第一含聚合物矩陣具有一透氧率，該透氧率等於或小於1cm3/m2．天．巴。
  15. 一種用於轉換至少部分光源光(110)之透明轉換器裝置(200)，其包含一含有離散顆粒(210)之第一含聚合物矩陣(201)，其中該等離散顆粒(210)包含一第二含聚合物矩陣，發光材料(212)以分子形式分散於該第二含聚合物矩陣中，其中該發光材料包含一有機染料。
  16. 如請求項15之透明轉換器裝置(200)，其中該等離散顆粒(210)具有在0.1μm至5mm範圍內之尺寸。
  17. 如請求項15或請求項16之透明轉換器裝置(200)，其中該第一含聚合物矩陣(201)包含一含黏合劑塗佈層。
  18. 如請求項15或請求項16之透明轉換器裝置(200)，其中該第一含聚合物矩陣(201)係一連續層。
  19. 如請求項15之透明轉換器裝置(200)，其中該等離散顆粒(210)進一步包含一用於提高該發光材料(212)之壽命的塗佈層(213)。
  20. 如請求項15或請求項19之透明轉換器裝置(200)，其中該透明轉換器裝置(200)進一步包含一用於提高該發光材料(212)之壽命的塗佈層(215)。
  21. 如請求項15或請求項19之透明轉換器裝置(200)，其中該第一含聚合物矩陣具有一透氧率，該透氧率等於或小於50cm3/m2．天．巴。
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