特許 5759650 シリコーン製品、該シリコーン製品を有する照明ユニット、およびシリコーン製品を製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5759650

(24)【登録日】2015年6月12日

(45)【発行日】2015年8月5日

(54)【発明の名称】シリコーン製品、該シリコーン製品を有する照明ユニット、およびシリコーン製品を製造する方法

(51)【国際特許分類】

   C08L 83/04 20060101AFI20150716BHJP

   C08K 9/00 20060101ALI20150716BHJP

   H01L 33/56 20100101ALI20150716BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20150716BHJP

【ＦＩ】

   C08L83/04

   C08K9/00

   H01L33/00 424

   H01L33/00 410

【請求項の数】15

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-503986(P2015-503986)

(86)(22)【出願日】2013年7月10日

(65)【公表番号】特表2015-514154(P2015-514154A)

(43)【公表日】2015年5月18日

(86)【国際出願番号】IB2013055655

(87)【国際公開番号】WO2014009890

(87)【国際公開日】20140116

【審査請求日】2014年10月7日

(31)【優先権主張番号】61/670,178

(32)【優先日】2012年7月11日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(74)【代理人】

【識別番号】100141128

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 晃一

(72)【発明者】

【氏名】デ ラート，アントニウス ウィルヘルミュス マリア

(72)【発明者】

【氏名】コーレ，ルーロフ

(72)【発明者】

【氏名】ボーマー，マルセル レネ

【審査官】 小森 勇

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第６８１９０４９（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｌ ８３／０４

Ｃ０８Ｋ ９／００

Ｈ０１Ｌ ３３／５０

Ｈ０１Ｌ ３３／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコーン製品であって、
光伝達性を有し、ポリシロキサンの群の材料を含む高分子材料と、
少なくとも一つの寸法方向において、ナノメートルの範囲の寸法を有する粒子を有する発光材料であって、該発光材料は、第1のスペクトル範囲の光を吸収し、吸収された光の一部を第2のスペクトル範囲の光に変換するように構成される発光材料と、
光伝達性不活性材料のフィラー粒子であって、前記発光材料と混和性があり、前記高分子材料内に提供されたフィラー粒子と、
を有し、
前記発光材料の粒子は、前記フィラー粒子の表面に沿って分散される、シリコーン製品。

【請求項2】

前記フィラー粒子は、前記発光材料の粒子よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のシリコーン製品。

【請求項3】

前記発光材料は、量子ドット、量子ロッド、量子テトラポッドの少なくとも一つを有することを特徴とする請求項1に記載のシリコーン製品。

【請求項4】

前記発光材料の粒子の少なくとも60%は、これらの粒子の量子効率の低下が抑制されるよう、前記発光材料の他の粒子から分離されることを特徴とする請求項1に記載のシリコーン製品。

【請求項5】

前記フィラー粒子は、シリカ粒子であり、または
前記フィラー粒子は、アルミナ、チタニア、シリカ、もしくは粘土のうちの一つの材料を有することを特徴とする請求項1に記載のシリコーン製品。

【請求項6】

前記発光材料の粒子は、表面に有機材料の第1の層を有することを特徴とする請求項1に記載のシリコーン製品。

【請求項7】

前記フィラー粒子は、表面に有機材料の第2の層を有することを特徴とする請求項1に記載のシリコーン製品。

【請求項8】

有機材料の前記第1の層および前記第2の層の少なくとも一つは、モノレイヤであることを特徴とする請求項6または7に記載のシリコーン製品。

【請求項9】

前記フィラー粒子の表面の10%以下が、前記発光材料の粒子で被覆されることを特徴とする請求項1に記載のシリコーン製品。

【請求項10】

前記発光材料の相対量は、当該シリコーン製品の少なくとも0.05wt%であり、
前記発光材料の相対量は、当該シリコーン製品の10wt%以下であることを特徴とする請求項1に記載のシリコーン製品。

【請求項11】

前記フィラー粒子の相対量は、当該シリコーン製品の40wt%以下であり、
前記フィラー粒子の相対量は、当該シリコーン製品の重量%表示で、前記発光材料の相対量の少なくとも2倍であることを特徴とする請求項1に記載のシリコーン製品。

【請求項12】

当該シリコーン製品は、樹脂であり、
前記高分子材料は、シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のシリコーン製品。

【請求項13】

照明ユニットであって、
光源と、
前記光源からの光を受光するように配置された、請求項1に記載のシリコーン製品と、
を有する照明ユニット。

【請求項14】

固定化された発光材料を有するシリコーン製品を製造する方法であって、
光伝達性不活性材料のフィラー粒子と、量子閉じ込めを示し、少なくとも一つの寸法方向においてナノメートルの範囲の寸法を有する粒子を含む発光材料との混合物を得るステップであって、前記発光材料の粒子は、前記フィラー粒子の表面に配置されるステップと、
前記混合物を、ポリシロキサンの群の材料を含む高分子材料と混合するステップと、
を有する方法。

【請求項15】

前記混合物を得るステップは、
第1の溶媒中に前記フィラー粒子の第1の均一混合物を得るステップと、
第2の溶媒中に前記発光材料の第2の均一混合物を得るステップと、
前記第1の均一混合物と前記第2の均一混合物とを混合して、第3の均一混合物を得るステップと、
前記第3の均一混合物の溶媒組成を変化させることにより、または溶媒品質を変化させることにより、前記発光材料を、前記フィラー粒子上でフロキュレーションさせるステップと、
を有することを特徴とする請求項14に記載のシリコーン製品を製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、発光材料を有するシリコーン製品に関する。本願は、さらに、シリコーン製品を有する照明ユニット、および固定化された発光材料を有するシリコーン製品を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

多くの照明用途、特に発光ダイオード（LED）が使用される照明用途においては、例えば、光を光出口窓に誘導しまたはLEDからの光の出力結合（結合取り出し）を改善する、レンズもしくは光ガイドのような光学素子として、シリコーンが使用される。シリコーンは、LED用途において十分に安定であり、LED用途の比較的高い光量および高温に耐え得る。そのような光学素子は、シリコーン樹脂から容易に製造することができる。

【0003】

発光量子ドットは、例えば、白色光を放射する照明組立体のような、特定の光色を放射する照明組立体の製造にとって有望な材料である。発光量子ドットは、例えば、LEDによって放射される光の一部を吸収し、別の色の光に変換する。量子ドットは、該量子ドットがマトリクス材料内で空間的に適正に分離された場合、高い効率を発揮し、比較的寿命が長くなる。シリコーンの有意な特徴のため、量子ドットは、シリコーンに埋設されることが好ましい。

【0004】

しかしながら、量子ドットおよび同様の発光材料（量子ロッドまたは量子テトラポッドなど）をシリコーン中に分散させることは容易ではない。量子ドットは、トルエンおよびある種のアクリルの混合液のような液体中では、量子ドットのクラスタを形成せずに、容易に分散されることが知られており、そのような液体中では、量子ドットは適正に空間的に分離される。量子ドットは極めて微細な粒子であり、製造中、これらは、シリコーン樹脂に、溶媒と量子ドットの混合物として添加する必要がある。量子ドットは、シリコーン樹脂と混和性がなく、量子ドットがシリコーン樹脂と混合されると、量子ドットのフロキュレーション（flocculation）が生じる。フロキュレーションを表す他の用語は、凝集、凝集化、クラスタ化である。量子ドットが相互の分離が数ナノメートル未満（例えば7nm未満）の凝集体を形成する場合、量子ドットの量子効率が減少し、照射の際の劣化が早まることが観測される。また、量子ドットは、限られた範囲では、シリコーン樹脂内で可動性があり、フロキュレーションがゆっくりと継続するため、量子効率はさらに低下する結果となる。量子効率の低下は、量子ドット間での電荷移動および／または励起のため、濃度消光の発生につながると考えられる。さらに、隣接する量子ドット間での好ましくない化学反応によって、量子ドットの凝集体の劣化が生じ得る。

【0005】

米国特許出願公開第US2012/0045850号には、水のような、多くの材料とより良好な混和性を有する量子ドットを有する材料が示されている。この特許出願の解決策では、シリコーンに対してより混和性のある材料が得られる可能性がある。公開された特許出願の解決策では、量子ドットが埋設されたシリカ粒子が形成される。シリカ粒子は、多くのシリコーン形成系統（formulation）の一部であり、量子ドットがコーティングされたシリカは、シリコーン樹脂と容易に混合され得る。

【0006】

米国特許出願公開第US2012/0045850号の方法では、シリカナノ粒子を調製する反応混合物中に、水が存在する。多くの量子ドットにおいて、水の存在は、量子効率を直接的に低下させ、および／または劣化を促進するため、光変換が低下し、または時間とともに急激に劣化するおそれがある。例えば、シリカナノ粒子の形成ステップにおける水の使用は、非発光量子ドットの形成につながるおそれがある。従って、公開された特許出願のシリカナノ粒子に埋設された量子ドットは、比較的小さな光変換効率を示し、公開された特許出願のシリカナノ粒子をシリコーンに使用した場合、光変換効率は、比較的小さくなることが予想される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】米国特許出願公開第2012／0045850号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、使用の際に、比較的大きな量子効率を有するナノメートルサイズの発光粒子を有するシリコーン製品を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第1の態様では、シリコーン製品が提供される。本発明の第2の態様では、照明ユニットが提供される。本発明の第3の態様では、固定化された発光材料を有するシリコーン製品を製造する方法が提供される。
有意な実施例は、従属請求項に記載されている。

【0010】

本発明の第1の態様によるシリコーン製品は、高分子材料、発光材料、およびフィラー材料を有する。高分子材料は、ポリシロキサンの群の材料を有し、高分子材料は、光伝達性である。発光材料は、少なくとも一つの寸法方向において、ナノメートル範囲の寸法（サイズ）を有する粒子を有する。発光材料は、第1のスペクトル範囲の光を吸収し、吸収した光の一部を第2のスペクトル範囲の光に変換するように構成される。フィラー粒子は、光伝達性の不活性材料である。フィラー粒子は、発光材料と混和性がある。フィラー粒子は、高分子材料中に提供される。発光材料の粒子は、フィラー粒子の表面に沿って分散される。

【0011】

しばしば、ポリシロキサンの群の材料を有する高分子材料を表す別の用語は、シリコーンである。ポリシロキサンは、一般式［R₂SiO］_mを有する高分子材料であり、ここでRは、例えばメチル基、エチル基、またはフェニル基のような有機基である。分子の骨格は、無機シリコン−酸素鎖…-Si-O-Si-O-Si-O…である。

【0012】

フィラー粒子と発光材料の粒子の間には混和性があり、これは、過度の凝集、凝集化、および／またはフロキュレーションを被ることなく、発光材料の粒子とフィラー粒子とが溶媒中で分散された状態が維持されることを意味する。特定の実施例では、これは、少なくとも一つの種類の溶媒に、フィラー粒子と発光材料の粒子が、いずれも均一に混合されることを意味する。その後のステップでは、発光粒子のコロイド状の安定性が低下し、これらがフロキュレーションする。大きな表面積を有するフィラー粒子の存在により、発光粒子は、フィラー粒子の表面でフロキュレーションする。ある種類の粒子が別の種類の粒子上でフロキュレーションするそのようなプロセスは、ヘテロフロキュレーションと呼ばれる。発光材料およびフィラー粒子は、溶媒中で相互に離れた状態となる傾向を示さない。発光材料とフィラー粒子が非混和性の場合、溶媒中で不均一混合が生じ、状況に応じて、発光材料および／またはフィラー粒子はフロキュレーションする。

【0013】

国際純粋応用化学連合（IUPAC）では、コロイド系（液体媒体中に分散された粒子の混合物）の異なる種類の安定性を区別している。この本発明では、シリコーン製品は、コロイド的に安定であると仮定する。「コロイド的に安定」という定義は、均一な溶液が得られる可能性を表し、この溶液中で、発光材料およびフィラー粒子は、均一に溶解しおよび／または分散される。フィラー粒子および発光材料は、液体の群において、いずれもコロイド的に安定である。IUPACによれば、コロイド的に安定とは、「粒子が顕著な速度で凝集しないこと」を意味する。通常、凝集体は、何らかの方法で相互に留められた粒子（原子または分子）の群を意味する。凝集化は、凝集体の形成のプロセスまたはその結果である。コロイドシステムがコロイド的に不安定な（すなわち凝集速度が無視できない）場合、凝集体の形成は、凝固またはフロキュレーションと呼ばれる。これらの用語は、しばしば、同義的に使用されるが、ある著者には、凝塊の巨視的な分離につながる、小さな凝集体の形成を表す「凝固」と、巨視的に分離できまたは分離できない、ルーズなまたは開いたネットワークの形成を表す「フロキュレーション」の間の区別を導入することが好まれる。多くの文章において、この方法で形成されるルーズな構造は、面状塊（floc）と呼ばれる。凝集の速度は、通常、衝突頻度と、衝突中の結束可能性とによって定められる。ブラウン運動で衝突が生じる場合、そのプロセスは、ペリカイネチック（perikinetic）凝集と呼ばれ、流体力学運動（例えば対流または自己沈殿）による場合、オルトカイネチック（orthokinetic）凝集と呼ばれる。本発明では、「凝固」と「フロキュレーション」の間の区別は、重要ではない。発光材料が凝集すると、直ちに量子効率が低下するが、これは本発明によって抑制される。

【0014】

本発明の結果として、ポリシロキサンを有する高分子材料の内部において、発光粒子がフィラー粒子の表面に沿って分散される。従って、発光材料の粒子はフィラー粒子の表面に配置されるため、発光材料の粒子がポリシロキサンを有する高分子材料の内部で凝集し、凝集化し、および／またはフロキュレーションする傾向は、抑制され、あるいは完全に回避される。換言すれば、高分子材料内で、発光粒子は固定化される。これは、これらがフィラー粒子と接触するためである。これらは、（硬化）高分子材料内でもはや相互に向かって移動することはなく、従って、これらはもはや凝集しない。均一な凝集体が形成される傾向はない。従って、発光材料の粒子の大部分は、発光材料の他の粒子とは接触せず、これは、これらが空間的に相互に適正に分離して分散されることを意味する。前述のように、発光材料の粒子の良好な空間分離の結果、比較的高い量子効率が得られる。その結果、シリコーン製品は、発光材料によって吸収され変換される光が照射された際に、比較的大きな色変換効率を示す。

【0015】

発光材料の粒子は、少なくとも一つの寸法方向において、ナノメートルの範囲のサイズを有する。これは、例えば、粒子が実質的に球状の場合、その直径がナノメートルの範囲であることを意味する。あるいは、これは、例えば、これらがロッド状形状の場合、ワイヤの断面の寸法が、ある方向において、ナノメートルの範囲であることを意味する。ナノメートルの範囲の寸法とは、少なくとも一つの寸法方向の寸法が、少なくとも100nm未満、従って0.1μｍ未満であり、0.5nm以上であることを意味する。ある実施例では、一つの寸法方向の寸法は、50nm未満である。別の実施例では、一つの寸法方向の寸法は、2から20nmの範囲である。少なくとも一つの寸法方向においてナノメートル範囲の寸法を有する発光材料の多くは、量子閉じ込め効果を示し、これは、材料による（光吸収の結果としての）発光の色が、サイズに強く依存することを意味する。しかしながら、これは、大部分の量子ドットに適用されるが、特定の量子ドットは、量子閉じ込め効果を示さない。また、量子閉じ込めを示さない量子ドットは、背景の欄（シリコーンのフロキュレーション）で説明した量子ドットと同じ効果を受ける。

【0016】

ある実施例では、フィラー粒子は、（シリコーン）高分子材料と完全に混和性ではなくてもよく、フィラー粒子は、ある程度、凝集、凝集化、および／またはフロキュレーションしても良い。ただし、フィラー粒子のフロキュレーションは、発光材料の粒子の効率に対して、必ずしも負の影響を及ぼさない。発光材料の粒子は、フィラー粒子の表面に沿って分散され、フィラー粒子が相互に接触しても、発光材料の粒子は、フィラー粒子によって、発光材料の他の粒子から空間的に分離される。

【0017】

フィラー粒子の表面に沿った分散とは、発光材料の粒子がフィラー粒子の表面と接触し、表面の異なる部分では発光粒子が観測されることを意味する。相互に接触するとは、発光粒子とフィラー粒子が融合され、または化学反応の結果としてある種の結合を有することを直接的には意味しない。粒子は、未だ個々の粒子であり、別々に同定可能である。粒子は、「これらが共通の境界または終点を有する」という意味において隣接し、または粒子は、「相互に隣り合わせに配置されまたは接触している」という意味において隣接する。従って、粒子は近接している。

【0018】

また、本願において、光伝達性とは、材料を通って光が伝達されることを意味する。換言すれば、光ビームが材料の表面に衝突した際に、少なくとも一部の光が、材料の同じまたは他の表面で放射されることを意味する。従って、光の全てが吸収されることはなく、例えば15％以下の光が吸収される。別の実施例では、光伝達性とは、10％以下の光が吸収されることを意味する。さらに別の実施例では、光伝達性とは、10％以下の光が吸収されることを意味する。透明および半透明と言う用語は、光伝達性の範囲に含まれることに留意する必要がある。本願の文脈において、フィラー粒子は、光伝達性材料であるが、シリコーン製品は、概して、光を吸収し、例えば、発光粒子は特定の色の光を吸収し、吸収された光の一部を別の色に変換することに留意する必要がある。

【0019】

不活性材料は、本願に記載の環境下で、少なくとも本発明において使用される材料とは反応しない材料である。従って、不活性材料は、化学的に反応活性ではない。これは、特定の環境下で、不活性材料が化学反応に関連することを排斥するものではないが、熱、圧力、または放射線から多量のエネルギーが必要となり、反応の支援のため、しばしば触媒が使用される。

【0020】

任意で、フィラー粒子は、発光材料の粒子よりも大きくても良い。フィラー粒子が大きい場合、これらは、発光材料の粒子の寸法に比べて、比較的大きな表面を有し、従って、発光材料の粒子がフィラー粒子の表面に沿って分散された場合、これらは空間的に適切に分離される。従って、量子効率を低下させるような、発光材料の粒子が相互に接近する機会は少なくなる。また、高分子材料内で粒子が移動する場合（高分子材料が固体状態に固化しない限り）、大きな粒子は、小さな粒子よりもゆっくりと移動する。従って、より大きなフィラー粒子と接するより小さな発光粒子は、高分子材料内をよりゆっくりと移動し、これにより、これらは適切に固定化され、凝集されにくくなる。フィラー粒子の寸法は、あまり大きくなくても良いことに留意する必要がある。極めて大きなフィラー粒子では、材料の単位グラム当たり比較的小さな表面積となり、従って、単一のフィラー粒子の表面と接する発光粒子の間に存在する、発光材料の粒子の間の空間がせまくなる。ある実施例では、フィラー粒子の寸法は5μｍ未満であり、また別の実施例では、1μｍ未満であり、また別の実施例では、500nm未満である。さらに別の任意の実施例では、250nm未満であり、さらに別の任意の実施例では、100nmよりも小さい。

【0021】

必要な場合、フィラー粒子は、発光材料の粒子よりも小さくなくても良い。

【0022】

必要な場合、発光材料は、量子ドット、量子ロッド、および量子テトラポッドの少なくとも一つを有する。従って、量子閉じ込めを示し、少なくとも一つの寸法方向においてナノメートル範囲の寸法を有する粒子は、量子ドット、量子ロッド、または量子テトラポッドである。この任意の実施例の材料は、シリコーン樹脂と混和性がなく、従って、ポリシロキサンを有する高分子材料と混和性がない。

【0023】

必要な場合、発光材料の粒子の少なくとも60％が、他の発光材料の粒子から十分に分離され、これらの粒子の量子効率の低減が抑制される。ある実施例では、発光材料の粒子の少なくとも75％が、相互に十分に分離される。別の実施例では、発光材料の粒子の少なくとも90％が、相互に十分に分離される。相互に十分に分離されるとは、これらの粒子が少なくとも相互に接触しないことを意味し、ある実施例では、濃度消光が生じないことを意味する。また、発光粒子が相互に極めて接近して配置された場合、例えば、7nmの距離で配置された場合、量子効率が低下することが観測されている。この任意の実施例の効果は、概して、シリコーン製品の量子効率、さらには色変換効率が、比較的高いことである。ある実施例では、相互に十分に分離された発光材料の粒子は、粒子間に少なくとも10nmの距離を有し、別の発光材料の粒子はそれらの間には存在しない。

【0024】

必要な場合、フィラー粒子はシリカ粒子であり、またはフィラー粒子は、アルミナ、チタニア、シリカ材料、または粘土の群の一つの材料を有する。シリカ粒子は、しばしば、ポリシロキサンを有する高分子材料内に使用され、そのような高分子材料と容易に混合される。通常、シリカ粒子は、ポリシロキサンを有する高分子材料に近い屈折率を有し、従って、光は、シリカ粒子とポリシロキサン材料の間の界面ではあまり屈折されず、これらの界面ではあまり多くの光は反射されない。従って、シリコーン製品は、比較的透明なままであり、光をあまり散乱しない。他の実施例では、光の散乱が必要であり、フィラー粒子に使用される材料は、ポリシロキサンを有する高分子材料とは異なる屈折率を有する。粘土の透明粒子は、しばしば、比較的平坦な形状を有し、これにより、比較的大きな外側表面が得られ、これに沿って発光材料の粒子が分散されるとともに、発光材料の粒子の良好な空間分離が得られる。

【0025】

必要な場合、発光材料の粒子は、表面に有機材料の第1の層を有する。必要な場合、フィラー粒子は、これらの表面に、有機材料の第2の層を有する。第1の層および／または第2の層は、それぞれ、発光材料の粒子および／またはフィラー粒子に適用され、調製プロセスにおいて使用される溶媒中で、これらが混和性となる。必要な場合、有機材料の第1の層および第2の層の少なくとも一つは、有機材料のモノレイヤである。モノレイヤは、稠密充填された単分子の厚い層を形成するのに必要な、有機材料の量である。特に、第1の層および／または第2の層が同様の有機層である場合、フィラー粒子および発光材料の粒子は、溶媒中で相互に良好な混和性を有し、発光材料の粒子は、フィラー粒子の表面に沿ってより良く空間的に分離されるように、処理される。換言すれば、発光材料の粒子がフロキュレーションまたは凝集する傾向はない。

【0026】

必要な場合、フィラー粒子の表面の20％以下が発光材料の粒子で被覆される。フィラー粒子の表面の20％未満が発光材料で被覆されると、おそらく発光材料の粒子は、適正に空間的に分離される。シリコーン製品がこの実施例の条件を満たすかどうかを、シリコーン製品の透過型電子顕微鏡（TEM）画像により評価し、フィラー粒子の寸法を定め、その対応する表面積を計算し、フィラー粒子の表面の発光材料の粒子の数を求め、発光材料の粒子の寸法を定め、発光粒子で被覆されたフィラー粒子の表面を計算し、発光粒子で被覆されたフィラー粒子の表面の相対量を計算しても良い。発光材料の粒子で被覆されたフィラー粒子の表面の相対量は、平均数であり、個々のフィラー粒子の表面は、より大きな割合で被覆されても良いことに留意する必要がある。
別の任意の実施例では、フィラー粒子の表面の10％以下が、発光材料の粒子で被覆される。別の任意の実施例では、フィラー粒子の表面の5％以下が、発光材料の粒子によって被覆される。

【0027】

必要な場合、発光材料の相対量は、シリコーン製品の少なくとも0.05重量％であり、発光材料の相対量は、シリコーン製品の10重量％以下である。発光材料の粒子のそのような相対量は、通常、これらの発光粒子による必要な光変換を提供する上で十分である（当然、発光装置の構成にも依存する）。また、本発明において、相対量が10wt%未満の場合、発光材料の粒子を、発光材料の他の粒子と接触せずに、フィラー粒子の表面に沿って、有意に分散させることができる。

【0028】

必要な場合、フィラー粒子の相対量は、シリコーン製品の40wt%以下であり、フィラー粒子の相対量は、シリコーン製品の重量％表示で、発光材料の相対量の少なくとも2倍である。

【0029】

特定の実施例では、ポリシロキサンを有する高分子材料の有意な特徴を維持するため、フィラー粒子の量は、40wt%未満である必要がある。

【0030】

必要な場合、フィラー粒子の最大寸法は、5μm未満である。別の任意の実施例では、フィラー粒子の最大寸法は、1μm未満である。さらに別の任意の実施例では、フィラー粒子の最大寸法は、500nm未満である。本願において、最大寸法とは、特定の方向におけるフィラー粒子の断面寸法を意味し、他の全ての方向において、断面寸法は最大寸法よりも小さい。従って、フィラー粒子が実質的に球形の場合、粒子の直径は、500nm未満となる。フィラー粒子がロッド形状を有する場合、ロッドの長さは、50nm未満である。フィラー粒子が平坦形状である場合、平坦面に描かれるいかなる線も、500nmよりも短くなる。

【0031】

必要な場合、高分子材料は第1の屈折率を有し、フィラー粒子は第2の屈折率を有する。第1の屈折率と第2の屈折率の間の絶対値差が0.3よりも大きい場合、フィラー粒子の最大寸法は、100nmよりも小さい。2種類の材料の間の屈折率の差が大きくなるほど、2材料間の界面で、反射および屈折が生じるようになり、その結果、シリコーン製品を通る光の拡散が生じる。特定の実施例では、これは好ましくないため、シリコーン製品は、実質的に透明である必要がある。これは、屈折率がほぼ等しい材料を用いることで得ることができる。これは、屈折率の差が0.1未満であることを意味する。あるいは、これは、屈折率の差異に応じて、フィラー粒子の寸法を低減することにより得ることができる。この任意の実施例において提供される数値により、限られた範囲で、光を拡散／散乱するシリコーン製品が得られる。透明性は、必ずしも、屈折率の差のみに依存するものではないことに留意する必要がある。これは、粒子寸法および粒子体積率にも依存する。シリコーン製品が、例えば1ミクロンの薄い層に配置される場合、層は、20nmのTiO₂が内部に存在しても依然透明である。また、フィラー粒子の相対量は、透明度の量に寄与する。

【0032】

必要な場合、シリコーン製品は樹脂であり、シリコーンはシリコーン樹脂である。シリコーン製品が樹脂である場合、これは、ある程度、柔軟性があり／液体であり、異なる形状に成形できる。特定の処理により、樹脂が硬化され、固体シリコーン製品が得られる。

【0033】

本発明の第2の態様では、光源と、本発明の第1の態様によるシリコーン製品と、を有する照明ユニットが提供される。シリコーン製品は、光源からの光を受光するように配置される。

【0034】

本発明の第2の態様による照明ユニットでは、本発明の第1の態様によるシリコーン製品と同じ利点が提供され、シリコーン製品の対応する実施例と同様の効果を有する同様の実施例が提供される。

【0035】

本発明の第3の態様では、固定化された発光材料を有するシリコーン製品を製造する方法が提供される。この方法は、i）光伝達性不活性材料のフィラー粒子と、量子閉じ込めを示し、少なくとも一つの寸法方向において、ナノメートル範囲の寸法を有する粒子を有する発光材料との混合物を得るステップであって、前記発光材料の粒子は、前記フィラー粒子の表面に配置されるステップと、ii）ポリシロキサンの群の材料を有する高分子材料と、前記混合物を混合するステップと、を有する。

【0036】

本発明の第3の態様による方法では、本発明の第1の態様によるシリコーン製品と同じ利点が提供され、シリコーン製品の対応する実施例と同様の効果を有する実施例が提供される。

【0037】

必要な場合、混合物を得るステップは、a）第1の溶媒中に発光材料の第1の均一混合物を得るステップと、b）第2の溶媒中に発光材料の第2の均一混合物を得るステップと、c）前記第1の均一混合物を、前記第2の均一混合物と混合して、第3の均一混合物を得るステップと、d）第3の均一混合物の溶媒組成を変化させることにより、または第3の均一混合物の溶媒品質を変化させることにより、前記発光材料を前記フィラー粒子上でフロキュレーションさせるステップと、のサブステップを有する。

【0038】

混合物を得る方法は、第1の均一混合物および第2の均一混合物を得るステップから開始される。これらの混合物は、そのような均一混合物の製造元から直接得られても良く、あるいは例えば、貯蔵溶液の溶媒と同じ溶媒中で、貯蔵溶液を希釈することにより、調製されても良い。その後、これらの均一混合物は混合され、第3の均一混合物が得られる。第3の均一混合物は、第1の溶媒および第2の溶媒によって、発光材料とフィラー粒子の凝集またはフロキュレーションが生じない場合のみ、得ることができる。その後、フィラー粒子上で発光材料をフロキュレーションさせるステップにおいて、第3の均一混合物に第3の溶媒または添加剤が加えられ、これにより、第3の均一混合物の溶媒組成が変化し、発光材料がフィラー粒子の表面にフロキュレーションし、フィラー粒子と発光材料の組み合わせがフロキュレーションする。あるいは、第3の均一混合物の溶媒組成の質が、例えば、溶媒組成の温度変化によって変化し、発光材料がフィラー粒子上にフロキュレーションしても良い。このプロセスにおいて、しばしば、ヘテロフロキュレーションという用語が使用される。その後、任意の実施例では、溶媒（第1の溶媒および／または第2の溶媒）が除去される。これは、例えば、溶媒を揮発させることにより、行われても良い。あるいは、溶媒は、得られたフィラー粒子と発光材料の混合物を、高分子材料と混合した後に、除去される。

【0039】

フィラー粒子と発光材料の混合物を得る方法は、本発明のシリコーン製品を得る上で有効で効率的な方法である。発光材料の粒子は、フィラー粒子の表面に沿って適切に分散され、発光材料の粒子の大部分は、相互に近すぎないように配置されることが認められている。

【0040】

第1の溶媒および第2の溶媒は、同じ溶媒であっても良いことに留意する必要がある。

【0041】

本発明のこれらのおよび他の態様は、以下に示す実施例を参照することで明らかとなり、明確になる。

【0042】

本発明の2または3以上の前述のオプション、実施、および／または態様は、有益と思われるいかなる方法で組み合わされても良いことは、当業者には明らかである。

【0043】

当業者は、記載された製品の修正、変更に対応する、製品および／または方法の修正、変更を、本記載に基づいて実行することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0044】

【図1】シリコーン製品の実施形態を概略的に示した図である。

【図2】フィラー粒子と、該フィラー粒子の表面と接触する発光材料の2つの粒子とを有する実施形態を概略的に示した図である。

【図3】本発明の第2の態様による照明ユニットを概略的に示した図である。

【図4】シリコーン製品を製造する方法の実施例を概略的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0045】

異なる図において、同じ参照符号で表された部材は、同じ構造的特徴および同じ機能を有することに留意する必要がある。そのような部材の機能および／または構造がすでに説明されている場合、詳細な記載において、説明を繰り返す必要はない。

【0046】

図面は、単に概略的なものであり、スケールは示されていない。特に、明確性のため、ある寸法は、誇張して示されている。

【0047】

図1には、第1の実施形態を示す。図1には、シリコーン製品100の実施例の断面図が概略的に示されている。図1の概略的な提示は、拡大図であり、破線は、製品100の仮想の境界を示している。ただし、実際の実施形態では、示された拡大図は、大きなシリコーン製品100の一部に過ぎない。また、示されたシリコーン製品100は、固体材料であっても、材料の半流体状態を形成するための他の分子（図示されていない）を有する樹脂であっても良い（そのような材料は、例えばモノマー、マクロモノマー、オリゴマー、または反応性化合物である）。

【0048】

シリコーン製品100は、ポリシロキサンの群の高分子110を有する。シリコーンと言う用語は、しばしば、ポリシロキサンの群の材料の代わりに使用される。ポリシロキサンは、一般式が［R1R1SiO］_ｍで表される高分子材料であり、ここでR1およびR2は、有機基であり、例えば、メチル基、エチル基、またはフェニル基である。R1は、R2と同一であっても良い。分子の骨格は、無機シリコン−酸素鎖…-Si-O-Si-O-Si-O…である。図1において、高分子110は、不規則な線で示されており、これは、シリコン−酸素鎖を示している。高分子110により形成される材料は、光伝達性であり、これは、光がこの材料を介して伝達されることを意味する。換言すれば、材料においてあまり多くの光は吸収されず、例えば、15％以下の光が吸収される。別の実施例では、光伝達性は、10％以下の光が吸収されることを意味する。材料は、クリア（透明）であり、または拡散光伝達性（半透明）であることに留意する必要がある。

【0049】

シリコーン製品100は、さらに、フィラー粒子120を有する。フィラー粒子は、光伝達性である。従って、フィラー粒子120がポリシロキサン分子110の材料内に提供された際にのみ、これらの組み合わせが依然として、光伝達性となる。フィラー粒子は、材料の光特性に影響を及ぼすことに留意する必要がある。例えば、フィラー粒子の屈折率とポリシロキサン分子110の材料の屈折率の間の差が比較的大きく、フィラー粒子の寸法が（可視）光の波長に匹敵し、またはこれよりも大きい場合、フィラー粒子は、これに衝突する光をの一部を反射し、一部を伝送し、光を屈折させる。その結果、より拡散的な／半透明なシリコーン製品100が得られる。

【0050】

フィラー粒子120は、不活性材料である。本願において、不活性材料は、少なくとも、本願に記載の環境下で、本願に使用される材料とは反応しない材料である。従って、不活性材料は、化学的に活性ではない。これは、特定の環境下で、不活性材料が化学反応に関与することを排斥するものではないが、そのような状況では、熱、圧力、または放射線から多量のエネルギーが必要となり、しばしば、不活性材料による反応の支援のため、触媒が使用される。従って、フィラー粒子120の材料は、ポリシロキサン分子110とは反応せず、ポリシロキサン分子100に添加される材料は、通常の大気条件下で、照明組立体の使用中、および／または後述する材料（発光材料）との組み合わせにおいて、樹脂などを形成する。後述するように、フィラー粒子120は、表面に有機材料の層を有しても良い。ある環境では、この層は、シリコーン製品100が硬化された際に、高分子110との間で反応性を有しても良い。

【0051】

フィラー粒子用の有意な材料は、シリカである。シリカ（SiO₂）は、しばしば、ポリシロキサンを有する材料内で使用され、多くの光学用途では、シリコーンに使用されるシリカの量は、シリコーン樹脂全重量の30または40重量%（wt%）に達する。透明不活性粒子を製造するための他の適当な材料は、アルミナ、チタニア、シリカ、または例えば、粘土の群からの材料である。特定の種類の透明粘土を使用することができ、通常、これらの粒子は、比較的平坦な形状を有し、従って比較的大きな外表面を有し、発光粒子130は、これに沿って分散される。平坦形状の粒子によって、発光粒子130に有意な空間分離が提供される。

【0052】

シリコーン製品100は、さらに、発光粒子130を有する発光材料を有し、この発光粒子130は、量子閉じ込めを示し、少なくとも一つの寸法方向において、ナノメートル範囲の寸法を有する。量子閉じ込めは、粒子が寸法に応じた光学特性を有することを意味する。発光粒子130は、衝突する光の一部を吸収し、吸収された光の一部を別の色の光に変換するように構成される。発光材料の発光粒子130は、少なくとも一つの寸法方向において、ナノメートル範囲の寸法を有する。これは、例えば、粒子130が実質的に球形の場合、直径がナノメートルの範囲であることを意味する。あるいは、これは、例えば、粒子がロッド状の場合、ロッドの断面の寸法が、ある方向において、ナノメートルの範囲であることを意味する。ナノメートルの範囲の寸法とは、それらの寸法が少なくとも100nm未満であり、従って、0.1μｍ未満であり、0.5nm以上であることを意味する。ある実施例では、ある寸法方向の寸法は、50nm未満である。別の実施例では、ある寸法方向の寸法は、2から20nmの範囲である。適当な発光粒子130の一例は、量子ドット、量子ロッド、および量子テトラポッドである。別の実施例では、発光粒子130は、量子閉じ込めを示さない。例えば、MnドープZnSe量子ドットは、Mnイオンの発光を示し、従ってこれらの量子ドットの発光は、量子ドットの寸法とは無関係である。

【0053】

量子ドットは、半導体材料の小さな結晶であり、通常、僅か数nmの幅または直径を有する。入射光によって励起されると、量子ドットは、結晶の寸法および材料で定められた色の光を放射する。従って、ドットの寸法を適合させることにより、特定の色の光が形成される。可視広範囲で放射する良く知られた量子ドットは、例えば硫化カドミウム（CdS）および硫化亜鉛（ZnSe）のようなシェルを有するセレン化カドミウム（CdSe）系である。リン化インジウム（InP）、硫化銅インジウム（CuInS₂）、および／または硫化銀インジウム（AgInS₂）のような、カドミウムフリーの量子ドットも使用可能である。量子ドットは、極めて狭小の発光バンドを示すため（例えば50nmまたは25nmの幅。半値全幅（FWHM）として表記）、これらは飽和色を示す。また、光の色は、量子ドットの寸法を適合させることにより、容易に調整される。本発明では、従来のいかなる種類の量子ドットも使用可能である。量子ドットを構成する材料の他の例は、ZnSe、シリコン、CuInS、炭素、ZnO、およびMnドープ材料である。他の種類のナノサイズの発光材料は、銀クラスタ、または他のマジックサイズの貴金属クラスタである。

【0054】

量子ドットは、通常、2乃至20のアスペクト比を有するロッド状CdSシェルで取り囲まれた、CdSe量子ドットコアで構成される。また、これは、ロッド状の同様の寸法のシェルで取り囲まれたInP量子ドットコアであっても良い。別の場合、ロッドは、CdSeまたはInPのロッド状ナノ結晶を有し、これはCdSまたはZnSのような数nmの無機シェル材料で取り囲まれる。テトラポッドは、例えば、CdSeまたはInPのコアを有し、これは、ナノ結晶のような、あるファセット上で成長することが好ましい材料のシェルで取り囲まれ、テトラポッド状のナノ結晶が得られる。最後に、発光ナノ材料には、最近報告されたナノプレートレット（Ithurriaら、Nature Materials 2011年）が含まれる。これらの材料は、例えばCdSeまたはInP製の数モノレイヤしかないプレートレットであり、他の2つの方向において、より大きな寸法を有する。従って、一方向においてのみ、量子閉じ込めが生じる。

【0055】

発光粒子130およびフィラー粒子120は、相互に良い混和性を示す。これは、例えばこれらを媒体／液体に溶解した際に、これらが自由に移動でき、相互に遠ざかる傾向を示さないことを意味する。後続のステップにおいて、発光粒子は、フロキュレーションされる。このプロセスでは、これらは、フィラー粒子の表面でヘテロフロキュレーションし、そこに留まる。従って、発光粒子130がフィラー粒子120に接触すると、これらはフィラー粒子に接触した状態のままとなる。しかしながら、発光粒子130が非混和性の流体または樹脂中にある場合、これらがフィラー材料の表面に存在すると、これらは、凝集、凝集化、および／またはフロキュレーションする傾向を示し、これらは、主にその位置に留まる。2つの材料の良好な混和性を表す際に、しばしば、「化学的親和性」と言う用語が使用される。実際の実施例では、これは、フィラー粒子120と発光粒子130の双方が、少なくとも一つの種類の溶媒に、均一に混合されることを意味する。他の実際の実施例では、粒子120、130は、いずれも2以上の溶媒と混和性がある。

【0056】

シリコーン製品100において、発光粒子130は、フィラー粒子120の外表面に沿って分散される。これは、発光粒子130がフィラー粒子120と接することを意味する。シリコーン製品100内で、両材料が相互に接触した状態が維持される。これにより、シリコーン製品において、発光粒子が均一に分散された状態が維持される。通常、量子閉じ込めを示し、ナノメートル範囲の一つの寸法方向を有する発光粒子130は、ポリシロキサン分子110を有する材料に対して、良好な混和性を示さない。特に、この結果、発光粒子130は、フィラー粒子120と接触して、シリコーン製品100内に残留することとなる。発光粒子130がフィラー粒子120と接触すると、これらは、もはやフロキュレーションまたは凝集する傾向を示さなくなり、従って、空間的に分離されたままとなる。発光粒子130が空間的に適正に分離されると、有意な色変換効率が提供され、従って、量子効率が比較的高くなる。別の実施例では、フィラー粒子は、多孔質であり、発光粒子は、フィラー粒子の「外側」表面に存在するのみならず、フィラー粒子の「内側」表面にも存在し得ることに留意する必要がある。

【0057】

ある実施例では、発光粒子130の少なくとも60％が他の発光粒子130から十分に分離され、これらの粒子の量子効率の低下が抑制される。ある実施例では、発光粒子130の少なくとも75％が他の発光粒子130から十分に分離される。さらに別の実施例では、発光粒子130の少なくとも90％が他の発光粒子130から十分に分離される。相互に十分に分離されるとは、これらの粒子が少なくとも相互に接触せず、濃度消光が回避される距離で離間されることを意味する。これらの実施例の効果は、シリコーン製品100の量子効率、さらには色変換効率が、概して、比較的大きくなることである。ある実施例では、他の発光粒子130から十分に分離された発光粒子130は、相互に少なくとも7nmの距離を有し、両者の間に別の発光粒子130は存在しない。しかしながら、ある状況では、図1の位置132に示すように、いくつかの発光粒子が相互に接触し、または相互に7nmの距離内で配置されても良い。

【0058】

図1に示すように、ある実施例では、フィラー粒子120は、発光粒子130よりも大きい。しかしながら、フィラー粒子120の寸法は、発光粒子130も寸法と等しくても良い。フィラー粒子120が発光粒子130よりも大きい場合、発光粒子130は、フィラー粒子によって、より良好に空間的に分離される。

【0059】

シリコーン製品内のフィラー粒子120の相対量は、40wt%未満であり、別の実施例では、30wt%未満である。発光粒子130の相対量は、主として、光変換の要求仕様に依存する。ある実施例では、これらの相対量は、0.1wt%と10wt%の間である。別の実施例では、これらの相対量は、0.5wt%と5wt%の間である。シリコーン製品100内で発光粒子130の有意な空間的分離を得るため、フィラー粒子120の相対量は、発光粒子130の相対量よりも大きくても良い（重量%で表記した場合）。フィラー粒子120の相対量が発光粒子130の相対量よりも10wt%超多い場合、シリコーン製品100において、発光粒子130のより良い空間的分離が得られる。

【0060】

図1において、フィラー粒子120および発光粒子130の断面形状は、円形または楕円形であることに留意する必要がある。示された形状は、単に概略的なものであり、フィラー粒子120と発光粒子130は、完全に異なる形状を有しても良い。

【0061】

必要な場合、フィラー粒子230の20%以下、または10%以下の表面が、発光材料の粒子130で覆われる。発光材料の粒子130で被覆された、フィラー粒子230の表面の相対量を定めるため、フィラー粒子が球形かつ非多孔質であると仮定することは合理的である。また、TEM画像に基づいて、シリコーン製品のサンプルのため、フィラー粒子の平均寸法、発光材料の粒子の平均寸法、およびフィラー粒子と接触する発光材料の粒子の平均数を定めても良い。これらの数値に基づいて、平均球状フィラー粒子の平均表面がどの程度の大きさであるかを求めても良い。また、発光材料の単一粒子で被覆された領域は、フィラー粒子の表面上の単一の発光材料の粒子の表面積の投影である。例えば、シリカフィラー粒子の平均直径が例えば100nmの場合、そのような粒子の平均表面積は、1・10^-14m²となる。量子ドット粒子の平均直径が例えば7nmの場合、シリカフィラー粒子の表面積は、4・10^-17ｍ²となる。単一のシリカフィラー粒子上の量子ドットの平均量が10であると、平均面積被覆率は、0.04＝4%となる。

【0062】

図2には、フィラー粒子220の実施形態を概略的に示す。フィラー粒子220は、発光材料の2つの粒子230を有し、これらは、フィラー粒子220の表面に接触している。図1のシリコーン製品100は、多くのそのようなフィラー粒子220および発光粒子230を有しても良い。図2には、フィラー粒子220および発光粒子230の断面図が示されている。断面図において、フィラー粒子220は、六角形状の形状を有するが、他の実施例では、断面形状が異なっても良い。フィラー粒子220の表面は、有機材料の第1の層222を有する。第1の層222は、モノレイヤであっても良い。これは、この層が一分子厚さの層であることを意味する。発光粒子230は、フィラー粒子220と接触し、これは、発光粒子230がフィラー粒子220に沿って分散されることを意味する。発光粒子230の表面は、第2の有機層232を有する。ある実施例では、第2の有機層232は、モノレイヤである。

【0063】

図2において、光242は、矢印によって概略的に示されている。光242は、発光粒子230の一つに衝突し、それぞれの発光粒子230によって、少なくとも一部が吸収される。それぞれの発光粒子は、吸収された光を、別の波長の光244に変換する。別の発光粒子230は、光246を受光し、別の発光粒子230は、吸収された光をさらに別の波長248に変換するように配置される。本発明において、異なる発光粒子230が使用されても良いことに留意する必要がある。これらは、放射される光の色に関して異なっており、この色は、粒子230の寸法に強く依存する。全ての発光粒子230は、量子閉じ込めを示し、特定の寸法方向において、ナノメートルの範囲の寸法を有する。

【0064】

図2において、発光粒子230の寸法は、d2で示されている。断面図において、発光粒子230の幅は、ナノメートルの範囲であり、これは、幅が1から100nmの範囲であることを意味する。図2の断面図は、球形の発光粒子の断面、または例えばワイヤ形状の粒子の断面であっても良い。他の断面形状も可能である。また、図2において、フィラー粒子220の最大寸法は、d1_maxで示されている。最大寸法は、フィラー粒子220と交差する他の線において、最大寸法よりも長い長さに沿って粒子と交差する線が存在しないことを意味する。ある実施例では、フィラー粒子の寸法は、5μm未満であり、また別の実施例では、1μm未満であり、さらに別の実施例では、500nm未満である。さらに別の任意の実施例では、250nm未満であり、別の任意の実施例では、100nm未満である。フィラー粒子がより小さな寸法を有すると、フィラー粒子の全表面積が大きくなり、発光材料の粒子は、比較的大きな表面に沿って分散されるようになり、これにより、発光材料の粒子が空間的により良く分離される可能性が高まる。フィラー粒子が小さくなるほど、そのm²／gで表される表面積は大きくなる。しかしながら、単一のフィラー粒子と接触する発光材料の粒子の良好な空間分離を得るためには、フィラー粒子は、発光材料の粒子よりも少なくとも2倍または3倍大きいことが有意である。

【0065】

図3には、本発明の第2の態様による照明ユニット500を概略的に示す。照明ユニットは、ハウジング302を有し、このハウジングは、光伝達層301が配置された光出口窓を有する。ある例では、光伝達層は、拡散器であっても良い。さらに別の例では、光伝達層は、マイクロコリメータの層である。ハウジングの内部には、半導体光エミッタ306が配置され、このエミッタは、ハウジングの光出口窓に向かって第1のスペクトルの光を放射するように構成される。ハウジング302の内部は、本発明の第1の態様によるシリコーン製品304で充填される。シリコーン製品304は、ハウジング内に提供され、半導体光エミッタ306からの光の良好な出力結合を提供し、光出口窓に向かう結合光の有意な光ガイドを提供する。シリコーン製品304の発光粒子は、第1のスペクトルの光を受光し、この光の少なくとも一部を吸収する。発光粒子は、吸収された光の一部を、第2のスペクトルの光に変換する。シリコーン製品304内の発光粒子の量に応じて、第1のスペクトルおよび第2のスペクトルは、特定の比で周囲に放射され、この比によって、照明ユニット300により放射される光の色が定められる。照明ユニット300は、比較的効率的である。シリコーン製品304内の発光材料は、高い量子効率を提供し、シリコーン製品304は、半導体光エミッタ306からの光の出力結合を支援する。従って、半導体光エミッタ306では、あまり多くの光はトラップされない。半導体光エミッタの一例は、発光ダイオード（LED）、有機発光ダイオード（OLED）、または例えばレーザダイオードである。本発明は、内部空間がシリコーン製品304で完全に充填された照明ユニット300に限られないことに留意する必要がある。特定の実施例では、内部空間は、一部がシリコーンで充填され、一部が本発明の第1の態様によるシリコーン製品で充填される。

【0066】

図4には、固定化された発光材料を有するシリコーン製品を製造する方法400の実施例を概略的に示す。ステップ402では、光伝達性不活性材料のフィラー粒子と発光材料の混合物が得られる。発光材料は、量子閉じ込めを示す粒子を有し、これらの粒子は、少なくとも一つの寸法方向において、ナノメートルの範囲の寸法を有する。混合物において、発光材料の粒子は、フィラー粒子の表面に配置される。後続のステップ404では、ステップ402において得られた混合物が高分子材料と混合される。この高分子材料は、ポリシロキサンの群の材料を有する。また、発光材料は、少なくとも一つの寸法方向においてナノメートルの範囲の寸法を有するが、量子閉じ込めを示さない材料を有しても良い。発光材料の粒子は、フィラー粒子の表面に存在し、従って固定化されている。これは、混合物が高分子材料と混合された際に、発光材料の粒子がフロキュレーションまたは凝集せず、フィラー粒子の表面に留まること、すなわち発光材料が高分子材料中に配置された際に、量子効率が大きな影響を受けないことを意味する。

【0067】

フィラー粒子と発光材料の混合物を得るステップ402は、任意で、以下のステップにサブ分割されても良い：
−第1の溶媒中のフィラー粒子の第1の均一混合物を得るステップ406、
−第2の溶媒中のフィラー粒子の第2の均一混合物を得るステップ408、
−第1の均一混合物を第2の均一混合物と混合して、第3の均一混合物を得るステップ410、
−第3の均一混合物の溶媒組成を変化させるステップ412により、または第3の均一混合物の溶媒品質を変化させるステップ414により、フィラー粒子上に発光材料をフロキュレーションするステップ412、414。

【0068】

前述のステップにおいて、フィラー粒子は、疎水性化シリカ粒子であっても良く、第1の溶媒は、しばしば、適当な非極性または微極性溶媒である。第1の溶媒の適当な材料の一例は、トルエン、キシレン、ブチルアセテート、ヘキサメチルジシロキサン、またはn−デカノールのような長鎖アルコールである。発光材料の粒子が量子ドットの場合、これらは、通常、貯蔵溶液から第2の溶媒に希釈され、安定な分散液が形成される。第2の溶媒は、第1の溶媒と同じ溶媒であっても良く、あるいは少なくとも一つの同様の種類の溶媒であっても良い。

【0069】

第3の均一混合物の溶媒組成を変化させるステップ412は、第3の均一混合物に第3の溶媒を加えることにより、実施されても良い。フロキュレーションのためには、第1の溶媒および第2の溶媒よりも極性の強い溶媒が有効である。また、他のいくつかの特定の非極性においても、フィラー粒子上で発光材料のフロキュレーションが生じ得る。より極性の強い溶媒の一例は、プロピレンカーボネートである。プロピレンカーボネートの沸点は、比較的高く（240℃）、これは、熱処理によって溶媒が混合物から除去される際に有意である：第1の溶媒および第2の溶媒は、第3の溶媒が除去される前に除去され、従って、発光材料の粒子がフィラー粒子の表面に留まる傾向が高くなる。必要な場合、ポリシロキサンの群の材料を有する高分子材料と、ステップ402で得られた混合物を混合するステップ404において、第3の溶媒は、得られた混合物中に、依然存在しても良い。また、しばしば、高分子材料は、第4の溶媒を有し、有意な実施例では、高分子材料とフィラー粒子表面の発光材料の混合物との混合物が硬化した際に、第3の溶媒が除去される前に、第4の溶媒が除去される。

【0070】

あるいは、第3の均一混合物の溶媒品質は、第3の均一混合物の温度を変化させることによって、414で変化されても良い。適当な溶媒を使用した場合、加熱または冷却の結果、量子ドットのフロキュレーションが生じ、従って、発光材料は、フィラー粒子の表面にフロキュレーションする。例えば、発光粒子は、室温では、以下の溶媒中でコロイド的に安定であるが、−18℃でフロキュレーションする：ジプロピレングリコールジメチルエーテル、イソブチルアセテート、メチルイソブチルケトン、およびn−アミルアセテートである。

【0071】

これに加えて、必要な場合、第3の均一混合物は、416で乾燥される。乾燥ステップは、例えば、熱処理によって、および／または真空を形成することによって、実施されても良い。

【0072】

フィラー粒子および発光材料の混合物を高分子材料と混合するステップ404の後には、ステップ404で得られた混合物を硬化するステップ420が実施されても良い。

【0073】

特に説明しない限り、方法のステップの順番は異なっても良く、あるいはいくつかのステップは並列して実施されても良いことに留意する必要がある。例えば、第1の均一混合物を得るステップおよび第2の均一混合物を得るステップ406、408は、並列的に実施され、または別の順番で実施されても良い。

【0074】

比較試験において、2つのサンプルが製造された。第1のサンプルは、発光材料を有するシリコーン製品を製造する、従来の方法で製造され、第2のサンプルは、本発明により製造された。

【0075】

第1のサンプルは、以下のように製造した。量子ドットの15μLの貯蔵溶液（10%w/v）を1mLのトルエンで希釈した。この希釈溶液を、トルエン溶液中の70％のシリコーン（KJR9226）に添加した。ドロップキャスティング法により、シリコーン製品の層が調製された。特に、透過型電子顕微鏡（TEM）画像を形成するため、キャピラリ力を利用して、TEM窓の過剰の液体を素早く除去することにより、薄い層を調製した。層は、50℃で5分間、100℃で5分間、および150℃で30分間硬化処理した。TEM画像において、量子ドットが、例えば約100nmの直径のクラスターを形成していることが観測された。サンプル中には、2次元および3次元のクラスタが認められた。量子ドットの限られた量が、単一量子ドットとして観測された。

【0076】

第2のサンプルは、以下のように製造した。1mLの1−デカノール（沸点＝233℃）中に、0.1gのシリカ（WP-300）を分散させた。量子ドットの15μLの貯蔵溶液（10%w/v）を1mLの1−デカノールで希釈した。これらの2つの分散液を相互に混合した。0.2mLのプロピレンカーボネートを添加した。この量では、量子ドットのフロキュレーションが十分に生じた。その後、サンプルを15分間撹拌した。次に、0.6mLのシリコーン樹脂（KJR9226−フェネトール（沸点＝170℃）中50%）を添加した。ドロップキャスティング法により、シリコーン製品の層が調製された。特に、透過型電子顕微鏡（TEM）画像を形成するため、キャピラリ力を利用して、TEM窓の過剰の液体を素早く除去することにより、薄い層を調製した。層は、50℃で5分間、100℃で5分間、および150℃で30分間硬化処理した。TEM画像において、いかなるフリー量子ドットもほとんど存在せず、量子ドットは、シリカ粒子に付着していることが観測された。量子ドットの大部分は、ある距離で、他の量子ドットと離間されており、ごく僅かの量子ドットのみが、シリカ粒子の表面に、量子ドットの小さなクラスタを形成していた。

【0077】

前述の実施例は、一例を示すためのものであり、本発明を限定するものではないことに留意する必要がある。添付の特許請求の範囲から逸脱しないで、当業者には多くの代替実施例が構成される。

【0078】

請求項において、括弧内に示されたいかなる参照符号も、請求項を限定するものと解してはならない。「有する」と言う動詞およびその変化形は、請求項に記載されたもの以外の素子またはステップの存在を排斥するものではない。素子の前の「一つの」という用語は、そのような素子が複数存在することを排斥するものではない。本発明は、いくつかの異なる素子を有するハードウェアで実施されても良い。いくつかの手段が記載されたものの請求項において、これらのいくつかの手段は、同一の特徴物により実現されても良い。単にある手段が相互に異なる従属請求項に記載されていることから、これらの手段の組み合わせが有意に使用できないと解してはならない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】