发光系统的制作方法_4

文档序号:9732556阅读:来源:国知局
到载体衬底上或多层结构的不同层上,所述层通常为平面的 并且由具有一或多种光致发光材料和实质上分散或溶解于液体载体介质中的聚合物的调 配物制备。另一个实例包括直接将所述层涂布到一或多个照明源的一或多个出口区域中的 至少一个的至少一部分上。此类涂层可W例如通过涂敷、喷涂、狭缝涂布、浸溃涂布、滚涂、 棒涂或印刷方法,如丝网印刷、丝网凹版印刷、丝网柔性版印刷等来沉积。替代地,一或多个 能量转换层可W通过未使用液体载体介质的方法制备。举例来说,一或多种光致发光材料 和聚合物可W通过挤压、注塑模制、压塑模制、压延或热成形来转换成能量转换层。只要所 选聚合物与一或多种光致发光材料相容,就可W形成固态溶液。在通过将层涂布到载体衬 底上或由固态溶液制备一或多个能量转换层的情况下,此类一或多个能量转换层可W通过 层压或者光学禪合或替代地通过在无光学禪合的情况下简单放置在一或多个出口区域中 的至少一个上而沉积到一或多个照明源的一或多个出口区域中的至少一个上。应注意,运 些方法中的一些可W尤其适用于产生非平面层。在制备一个W上能量转换层的情况下,各 能量转换层可W依次涂布,或可W单独地制备单独层并且随后层压或压印在一起。在一或 多个发光系统利用一个W上能量转换层的所有情况下,能量转换层将仅在其恰当地排序时 恰当地起作用。
[0069] 如(但不限于)分散剂、湿润剂、消泡剂、调平剂或其组合的额外添加剂可W添加到 用于涂布一或多个能量转换层的调配物中W帮助聚合物内一或多种光致发光材料的分散 和调配物自身的涂布。此类分散剂、湿润剂、消泡剂W及调平剂可W各自为含有表面活性 (表面活性剂)特征嵌段的寡聚、聚合或共聚材料或渗合物,如聚酸、多元醇或多元酸。此外, 还可W选择此类添加剂W使电磁福射的散射减到最少并且使用过量能量W使得一或多种 光致发光材料的发射最大化。必须测试各此类材料W确保其不会造成一或多种光致发光材 料聚集,并且所述材料不会W热或光化学方式与一或多个能量转换层的一或多种光致发光 材料反应。
[0070] 另外,可W将其它材料添加到一或多个能量转换层中W提高光解稳定性,例如UV 吸收剂、抗氧化剂、自由基泽灭剂、受阻胺光稳定剂化ALS)等。单重态分子氧被认为是光致 发光材料的光解降解过程中的重要反应性物质。尽管降低氧浓度能有效阻止单态氧产生, 但此物质也可W被多种添加剂泽灭,从而防止其与光致发光材料反应。此类泽灭剂应放置 于最容易形成单态氧的层(其为一或多个能量转换层)中。单态氧泽灭剂的实例包括(但不 限于)2,2,6,6-四甲基-4-赃晚酬、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烧或二苯硫酸。
[0071] 本教示内容的发光系统的多层结构进一步包含一或多个扩散层,其实质上增加初 级电磁福射、次级电磁福射、环境电磁福射或其任何组合的至少一部分的光学散射。一般来 说,通过一或多个扩散层增加光学散射实现电磁福射的均匀化。一或多个扩散层安置在一 或多个能量转换层的表面上,W使得一或多个扩散层实质上增加福射的光学散射,从而提 供均匀化W及未经转换的入射电磁福射与一或多个能量转换层所发射的福射的至少一部 分(即,次级电磁福射)的混合。在大多数情况下,一或多个扩散层光学禪合到一或多个能量 转换层,即,在一或多个扩散层与一或多个能量转换层之间不存在具有实质上较低折射率 的介质,例如空气,并且因此还能够将次级电磁福射重定向到观察半球,从而减少将另外通 过内部反射截留在一或多个能量转换层内的福射的量。在此方面中,一或多个扩散层进一 步充当漫射反射体,其可W将初级和次级电磁福射的至少一部分重定向回到一或多个能量 转换层中,从而增加一或多个能量转换层的有效光学路径长度。此外,一或多个扩散层可W 另外在一些情况下实现为多层结构提供物理和化学耐久性的保护层的功能。
[0072] 在一些情况下,一或多个扩散层可W包含一或多种光散射材料,其分离成具有明 显不同的光学折射率(其在大多数情况下归因于具有不同密度的材料)的离散结构域。另 夕h结构域的大小对光学散射效率具有显著作用,较大结构域提供较多散射。一或多个扩散 层可W在多种聚合物,例如丙締酸醋、聚氨醋、聚碳酸醋、聚氯乙締、娃酬树脂或其它常见聚 合物中产生。通常基于与将层压于上面或者光学禪合的多层结构的其它层的相容性,选择 用于一或多个扩散层的聚合物,W提供良好粘附。具体来说,重要的是一或多个扩散层的聚 合物不会实质上吸收(如果有的话)入射福射或次级电磁福射。可W并入一或多个扩散层的 聚合物中的适合的光散射材料包括(但不限于)二氧化铁、云母或中空或实屯、玻璃微球体。 此外,较小领域的并入一或多个扩散层的聚合物中的不相容聚合物还可W充当一或多种光 散射材料。
[0073] 在已鉴别恰当材料和浓度后,多种方法可W用于制备一或多个扩散层。此类方法 包括例如将一层涂布到载体衬底上或多层结构的不同层上,所述层通常为平面的并且由具 有一或多种光散射材料和实质上分散于液体载体介质中的聚合物的调配物制备。此类涂层 可W例如通过涂敷、喷涂、狭缝涂布、浸溃涂布、滚涂、棒涂或印刷方法,如丝网印刷、丝网凹 版印刷、丝网柔性版印刷等来沉积。如(但不限于)分散剂、湿润剂、消泡剂、调平剂或其组合 的额外添加剂可W添加到用于涂布此类材料的调配物中W帮助一或多种光散射材料的分 散和调配物自身的涂布。此类分散剂、湿润剂、消泡剂W及调平剂可W各自为含有表面活性 (表面活性剂)特征嵌段的寡聚、聚合或共聚材料或渗合物,如聚酸、多元醇或多元酸。替代 地,一或多个扩散层可W通过未使用液体载体介质的方法制备。举例来说,一或多种光散射 材料和聚合物可W通过挤压、注塑模制、压塑模制、压延或热成形来转换成一或多个扩散 层。在通过将层涂布到载体衬底上或未使用液体载体介质的方法制备一或多个扩散层的情 况下,此类一或多个扩散层可W通过层压或者光学禪合而沉积在一或多个能量转换层的表 面上。在制备一个w上扩散层的情况下,各扩散层可w依次涂布,或可w单独地制备单独层 并且随后层压或压印在一起。
[0074] 在其它情况下,一或多个扩散层可W包含图案化塑料漫射体,即,经设计W提供光 学均匀化的塑料薄片的表面中的压印结构。此类图案化塑料漫射体典型地通过使用图案化 冲模挤压预先形成的薄片来制备。替代地,图案化塑料漫射体可W通过在全息记录介质中 记录漫射体的全息图像来制备,从而产生全息漫射体。可W记录全息漫射体W产生表面图 案,或可W经由全息记录介质的体积记录。考虑到其与常规漫射体相比归因于后向散射的 较低光损耗,此类全息漫射体通常是优选的。
[0075] 当在空气存在下照射时,许多有机光致发光材料遭受光解降解,其呈溶剂中的溶 液形式或呈与聚合物的均匀混合物形式。在一些情况下,降解可W追踪到周围聚合基质的 分解,其可W产生攻击光致发光材料分子的自由基中间物。一些聚合物含有UV吸收发色团, 其在激发后可W对单态氧形成具有敏感性。在一些情况下,光致发光材料可W经由产生单 态氧而对其自身的分解具有敏感性。单态氧可W由从经激发的染料的Ξ重态到基态(Ξ重 态)氧的能量转移产生。举例来说,尽管巧光材料在其光物理学中产生极少的Ξ重态物质, 但产生的少量物质可W有效地将能量转移到可用的分子氧W产生反应性单态氧。此物质可 W随后攻击附近的光致发光分子W产生非光致发光产物。另外,聚合物基质的选择可能影 响单态氧的寿命。关于氧存在的有益作用已有引用。举例来说,在田中统昭(Nobuaki Tanaka)等人的"聚合物-分散的巧二-酷亚胺染料的光降解(Photodegradation of Polymer-Dispersed Perylene Di-imide Dyes)",应用光学(Applied Optics),第45卷 (2006),第3846-51页中,报导了巧光材料还可W通过光还原机制降解,在此情况下可用的 氧可W都竞争还原剂,W及使经还原的巧光材料再氧化。作者鉴别出巧光材料附近氧的存 在可W降低光解降解速率。换句话说,防止氧传输可W使得巧光材料更快速地降解。出人意 料地,发现事实相反。具体来说,已确定,当某些聚合物涂层由已知明显延缓氧扩散的材料 制成时对提高光解稳定性具有显著影响。因此,为了增强一或多个能量转换层的一或多种 光致发光材料的稳定性,本教示内容的发光系统的多层结构可W进一步任选地包含一或多 个稳定性增强层,例如如图5中所描绘。此外,在多层结构的一或多个能量转换层经受显著 磁密,例如大于约500瓦特/平方米持续较长时间段的情况下,可W使用一或多个稳定性增 强层来延长一或多个能量转换层的使用寿命。
[0076] 在本发明的多层结构内利用一或多个稳定性增强层时,一或多个能量转换层的一 或多种光致发光材料可W受保护而免于光诱发(光解)的降解W及热降解,W为一或多种光 致发光材料提供更长寿命。可W用于一或多个稳定性增强层中的适用的材料包括(但不限 于)现今常用于抑制空气传输的多种材料,尤其用于如食品包装的应用中。此类适用的材料 包括例如聚乙締醇、乙締乙締醇共聚物、聚氯乙締、聚偏二氯乙締、共聚物(萨兰树脂 (saran))、尼龙、丙締腊、聚对苯二甲酸乙二醋聚醋、聚糞二甲酸乙二醋、聚对苯二甲酸Ξ甲 醋、液晶聚合物、透明无机氧化物涂料、纳米复合材料、氧清除剂、芳香族聚酬等。
[0077] 在本教示内容的一个方面中,如图5中所说明,一或多个稳定性增强层22可W提供 到一或多个能量转换层8的表面上,从而抑制氧扩散通过一或多个能量转换层8的表面。然 而,在发光系统的多层结构光学禪合到一或多个照明源的情况下,如图5中所说明的此类构 造可能不是优选的,因为氧扩散通过一或多个能量转换层的底部表面被一或多个照明源阻 止。在本教示内容的替代方面中,一或多个稳定性增强层可w提供到一或多个能量转换层 的顶部表面上,W使得在一或多个扩散层与一或多个能量转换层之间插入一或多个稳定性 增强层。在某些应用中,可能有利的是将一个稳定性增强层提供到一或多个能量转换层的 顶部表面上并且将另一个稳定性增强层提供到一或多个能量转换层的底部表面上。
[0078] 尽管优选的是提供一或多个稳定性增强层作为离散层,如图5中所描绘,应认识 到,一或多个稳定性增强层的一些功能也可W自身通过适当选择一或多个能量转换层的聚 合物基质在一或多个能量转换层内实现。此外,在某些情况下,当将一或多个能量转换层涂 布到适当较厚聚醋载体衬底上时,载体衬底还可W提供在延缓氧扩散通过一或多个能量转 换层方面的一些功能。
[0079] 次级电磁福射应实质上朝向一或多个发光系统的向前传播侧面上的半球,即,观 察半球发射。鉴于一或多个能量转换层内的一或多种光致发光材料表征为各向同性朗伯 化ambedian)发射体,次级电磁福射在产生后向传播的某一部分的各种方向上发射。尽管 使用在聚合物基质中呈固态溶液形式的一或多种光致发光材料通过消除较小聚集体而使 后向散射减到最少,但仍保留后向传播发射。为了进一步减少一或多个能量转换层内的后 向传播,本教示内容的发光系统的多层结构还可W任选地包含反射层,如图6中所
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