特表2016-540338(P2016-540338A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2016-540338(P2016-540338A)
(43)【公表日】2016年12月22日
(54)【発明の名称】湿式処理された電子システム
(51)【国際特許分類】
   F21V 19/00 20060101AFI20161125BHJP
   H01L 33/00 20100101ALI20161125BHJP
   F21V 31/04 20060101ALI20161125BHJP
   H02J 50/05 20160101ALI20161125BHJP
   F21Y 115/10 20160101ALN20161125BHJP
【FI】
   F21V19/00 170
   H01L33/00 L
   F21V31/04
   H02J50/05
   F21Y115:10
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2016-516591(P2016-516591)
(86)(22)【出願日】2014年9月19日
(85)【翻訳文提出日】2016年3月23日
(86)【国際出願番号】EP2014070041
(87)【国際公開番号】WO2015044054
(87)【国際公開日】20150402
(31)【優先権主張番号】13185734.4
(32)【優先日】2013年9月24日
(33)【優先権主張国】EP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【識別番号】516043960
【氏名又は名称】フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ
(74)【代理人】
【識別番号】110001690
【氏名又は名称】特許業務法人M&Sパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】デ サンバー マーク アンドレ
(72)【発明者】
【氏名】デ ラート アントニウス ウィルヘルムス マリア
(72)【発明者】
【氏名】ヤンセン エスター アンナ ウィルヘルミナ ゲラルダ
(72)【発明者】
【氏名】シレセン ヨハネス フランシスカス マリア
(72)【発明者】
【氏名】ヤコブス エグベルトゥス レイニエル
(72)【発明者】
【氏名】センペル アドリアヌス
(72)【発明者】
【氏名】バン デン ビガラー テオドルス ヨハネス ペトルス
(72)【発明者】
【氏名】デ ヨング ボウデビン ルベン
【テーマコード(参考)】
3K013
3K014
5F142
【Fターム(参考)】
3K013AA06
3K013BA01
3K013CA06
3K013CA09
3K013CA16
3K013EA13
3K014AA01
5F142BA32
5F142CB11
5F142CD02
5F142CD16
5F142CE01
5F142CG03
5F142CG04
5F142CG05
5F142DA12
5F142DB18
5F142DB24
5F142GA21
(57)【要約】
電力を無線的に受電するシステム100は、母材104中に分散された少なくとも1つの負荷モジュール103が挟まれた第1及び第2電極101及び102を有する。少なくとも上記母材104は湿潤状態で被着される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力を無線的に受電するシステムであって、
− 第1電極及び第2電極と、
− 前記第1電極と第2電極との間に挟まれた母材内の少なくとも1つの負荷モジュールと、
を有し、前記第1電極、前記母材内の前記負荷モジュール及び前記第2電極はコンデンサ積層体を形成し、
少なくとも前記母材は湿潤状態で被着され、前記第1電極と前記第2電極との間の、これら2つの電極の間に負荷モジュールが挟まれていない領域における距離が、前記2つの電極の間に負荷モジュールが挟まれる領域における距離よりも大きい、
システム。
【請求項2】
前記少なくとも1つの負荷モジュールが発光ダイオードを有する、請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記第1及び第2電極の一方が反射性であり、前記第1及び第2電極の他方が透明又は光学的に能動的である、請求項1又は請求項2に記載のシステム。
【請求項4】
前記母材が透明又は半透明なポリマ母材である、請求項1ないし3の何れか一項に記載のシステム。
【請求項5】
前記第1電極及び前記第2電極をドライブ回路に接続するための接続子を有する、請求項1ないし4の何れか一項に記載のシステム。
【請求項6】
前記第1及び第2電極における、これら2つの電極の間に負荷モジュールが挟まれない領域に導電材料を有さない、請求項1ないし5の何れか一項に記載のシステム。
【請求項7】
前記第1電極及び前記第2電極の各々が1以上の導電細条を有し、前記第1電極の導電細条は前記第1電極と前記第2電極との間に少なくとも1つの重なり領域を伴うパターン化構造を形成するように前記第2電極の細条とは異なって配向され、前記少なくとも1つの負荷モジュールが前記第1及び第2電極の前記少なくとも1つの重なり領域に位置される、請求項1ないし6の何れか一項に記載のシステム。
【請求項8】
前記少なくとも1つの負荷モジュールが、前記第1及び第2電極の少なくとも一方に対面する少なくとも1つの面上に疎水性コーティングを有する、請求項1ないし7の何れか一項に記載のシステム。
【請求項9】
電力を無線的に受電するシステムを製造する方法であって、
− 第1電極を設けるステップと、
− 前記第1電極上に母材を湿潤状態で被着させるステップであって、少なくとも1つの負荷モジュールが前記母材内に埋め込まれ、これにより、少なくとも1つの面上に疎水性コーティングを有する少なくとも1つの負荷モジュールを設けるようにし、前記湿潤状態の母材を被着させる際に該母材が前記少なくとも1つの負荷モジュールから少なくとも1つの面においてはじかれるようにするステップと、
− 前記母材上に第2電極を被着させるステップと、
を有し、前記第1電極、該母材内に埋め込まれた前記少なくとも1つの負荷モジュール及び前記第2電極がコンデンサ積層体を形成する方法。
【請求項10】
前記母材が塗布、刷毛塗り、噴霧又はローラー塗りにより被着される、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記第2電極を被着させるステップの後に、前記第1及び第2電極から、これら2つの電極の間に負荷モジュールが挟まれていない領域において導電材料を除去するステップを更に有する、請求項9又は請求項10に記載の方法。
【請求項12】
前記第1電極を設けるステップは基板上に第1導電細条を被着させるステップを有し、第2電極を被着させるステップは、前記第1電極と前記第2電極との間に少なくとも1つの重なり領域を伴うパターン化構造を形成するように前記第1電極の第1導電細条と比較して異なって配向された第2導電細条を被着させるステップを有し、前記第2電極の前記第2導電細条を被着させるステップは前記少なくとも1つの負荷モジュールが前記第1及び第2導電細条の重なり領域に位置されるようにする、請求項9ないし11の何れか一項に記載の方法。
【請求項13】
壁型アプリケーション、ステッカ型アプリケーション又は自由形状照明器具製品における、請求項1ないし8の何れか一項に記載のシステムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線で給電されるシステムの分野に係り、更に詳細には例えば照明器具製品等の容量的に給電されるシステムを製造する効率的な方法に関する。
【背景技術】
【0002】
無線電力伝送システムにおいて、エネルギは電源から負荷へ両者間の電気的接触を必要とせずに伝送することができる。可能性のあるアプリケーションは、電子装置の充電のみならず、例えば照明パネルの実現である。容量的又は誘導的技術が、無線電力伝送のための可能性のある構成例である。無線電力伝送において、電力効率は極めて重要なパラメータである。
【0003】
大面積照明のためには、複数のLEDストリップを平行に組み合わせた可撓性基板の大型シート上への二次元的取り付け等の、現今の技術である発光ダイオード(LED)に基づく発光面が必要とされる。
【0004】
国際特許出願公開第2013/024406号公報は、例えばLED、LEDストリップ、ランプ等の照明要素に給電するために使用することができる透明な容量性無線給電システムを記載している。開示された該システムは、インダクタを介して負荷に接続された1対の受信器電極と、互いに結合された非導電性透明材料の第1層及び導電性透明材料の第2層を少なくとも備える透明下部構造体とを有している。第2層は1対の送信器電極を形成するように配置される一方、上記1対の受信器電極は該第2層とは結合されず、これにより、上記1対の送信器電極と上記1対の受信器電極との間に容量性インピーダンスを形成する。ドライバにより発生された電力信号が上記1対の送信器電極から上記1対の受信器電極に無線的に伝送され、該電力信号の周波数が上記インダクタ及び容量性インピーダンスの直列共振周波数に実質的に合致する場合に、負荷に給電する。
【0005】
自由形状(寸法及び表面幾何学形状(トポグラフィ)の両方における)の大面積照明製品を作製する際の改善の余地が依然として存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の具現化の目的は、製造が容易な容量的電力伝送のための自由形状システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的は、本発明の実施態様による方法及び装置により達成される。
【0008】
第1態様において、本発明は電力を無線的に受けるシステムを提供する。該システムは、第1電極及び第2電極と、これら第1電極と第2電極との間に挟まれた母材(マトリクス)内の少なくとも1つの負荷モジュールとを有する。前記第1電極、前記母材内の負荷モジュール及び前記第2電極はコンデンサ積層体を形成する。この積層体のうち、少なくとも前記母材は湿潤状態で(湿式で)被着され、オプションとして、前記第1及び/又は第2電極も湿式で被着させることができる。
【0009】
1以上の負荷モジュールを伴う上記母材、及びオプションとして第1及び第2電極を湿潤状態で被着させることは、例えば照明製品等の新たなフォームファクタの電気製品を作製することを可能にする。上記母材のみならず、上記電極の少なくとも一方(当該システムが上に作製される基板から遠くに位置する少なくとも一方)、好ましくは両電極が湿潤状態で被着されることが特に有利である。当該母材は複数の機能、即ち上記1以上のモジュールを埋め込むと共に、これらモジュールを例えば分散されたパターンで機械的に安定化させる機能を有する。更に、該母材は、上記積層体を形成し、垂直な構造であっても機械的に安定に保持する。該母材は上記1以上のモジュールと第1及び第2電極との間の誘電的絶縁を形成することができるが、形成する必要もない。他の例として、この絶縁機能は負荷モジュール自体に組み込むこともできる。
【0010】
自由形状の(異形の、とも称する)システムを提供することが本発明の実施態様の利点であり、ここで、自由形状とは寸法及び表面幾何学形状の両方が任意であることを意味する。例えば、本発明の実施態様による方法を適用する場合、照明壁(ライティングウォール)又は自由形状の異形照明器具の製造が可能となる。本発明の実施態様の利点は、大面積照明製品を提供することができることである。
【0011】
提供される当該システムは、可撓性のシステム、例えば多層箔システムとすることができる。このような可撓性システムには第1又は第2電極の母材から遠い側の面に接着層を設けることができ、かくして、ステッカのように支持面に接着し得るシステムが提供されるようになる。
【0012】
本発明の実施態様の利点は、当該システムを、容量的給電原理を用いて駆動することができることである。これは、底部及び上部導体並びに分散された負荷モジュールを伴う中間の母材を備えたコンデンサ積層体を設けたことによるものである。
【0013】
本発明の実施態様によるシステムは、上記母材内に分散された1以上の、好ましくは複数の負荷モジュールを有することができる。複数の負荷モジュールを設けることは、当該システムの機能及び/又は効率を増加させることを可能にする。例えば上記負荷モジュールがLEDモジュールである場合、負荷モジュールの数を増加させることは光出力の増加を可能にする。このように、本発明の実施態様によれば、母材中に規則的な又は不規則なパターンに従って分散された多数の負荷モジュールに基づく自由形状の異形システムを得ることができる。
【0014】
本発明の実施態様によるシステムにおいて、前記少なくとも1つの負荷モジュールは発光ダイオードを有することができる。本発明の実施態様によるシステムは、これに限定されるものではないが、照明用の発光製品に特に適している。低電力消費の観点から、LEDは特に有用な発光負荷モジュールである。モジュールは、例えば、デュアルLEDパッケージとすることができる。このようなLEDパッケージは、逆並列構成の2つのLEDダイからなる。これらLEDパッケージは典型的に薄い/平らなフォームファクタを有し、厚さが長さ及び幅より大幅に小さい。このようなパッケージの厚さは例えば数百マイクロメートルであり得る一方、長さ及び幅は数ミリメートルであり得る。
【0015】
本発明の実施態様の利点は、当該システムを発光装置として使用することができることである。本発明の実施態様においては、LEDを照明の光源として使用することができる。
【0016】
本発明の実施態様によるシステムにおいて、前記第1及び第2電極の一方は反射性とすることができ、前記第1及び第2電極の他方のものは透明又は光学的に能動的であるものとすることができる。
【0017】
本発明の実施態様の利点は、当該照明の光源(例えば、LED)により放出される光を当該システムの一方の面(側)で反射させることができ、該システムの他方の面が当該照明の光源(例えば、LED)により放出される光に対して透明であるということである。当該透明な電極は、該電極を介して放射、特に例えば可視光が放出されることを可能にする。従って、斯かる電極が電力を伝達するための全表面を覆っているとしても、該電極が前記モジュールの照明特性を妨害することはない。該透明電極は、例えばドーピングされた錫酸化物(インジウム錫酸化物(ITO)等)、ドーピングされた亜鉛酸化物(アルミニウムでドーピングされた亜鉛酸化物(AZO)、インジウムでドーピングされた亜鉛酸化物(IZO)等)又はインジウムでドーピングされたカドミウム酸化物等の透明導電酸化物(TCO)のような透明導電膜から形成することができる。一方、前記反射性電極は回路が自身の背後に覆われることを可能にし、かくして、該回路が外部世界にとり見えないようにすると同時に、放射(例えば、可視光)を前記透明電極に向かって反射し、さもなければ失われ得る該放射の一部を反射することにより放射出力を増加させる。
【0018】
本発明の実施態様によるシステムにおいて、第1及び/又は第2電極は金属箔片を含むコーティングを有することができる。典型的に、金属箔片を含むコーティングは非常に薄い層で、例えば数ミクロン厚の層で被着させることができる。それにも拘わらず、斯様な薄い層は極めて良好な導電性を提供する。該薄い層は、下側の如何なる自由形状及び表面粗さをも覆うことを可能にする。該層は、最終装置が幾らかの可撓性を有することも可能にする。斯様なコーティングの一例は、導電性銀塗料(leitsilber)の銀薄片である。導電性銀塗料は低抵抗の速乾性導電性銀接着剤である。一旦乾燥されると、該塗料は平らな表面テクスチャを有する。該塗料は室温と約120℃との間の温度で刷毛塗り、浸漬又は噴霧により被着させることが容易であり、20℃において約10分の乾燥時間しか要さない。
【0019】
本発明の実施態様によるシステムにおいて、第1及び/又は第2電極はインジウム錫酸化物層である。インジウム錫酸化物又は錫ドープ・インジウム酸化物(ITO)は、現在のところ、最も良く知られ且つ最も広く使用されている透明な導電性酸化物である。該酸化物は、薄膜として堆積させることができる容易さ故に広く普及している。
【0020】
本発明の他の実施態様によるシステムにおいて、第1及び/又は第2電極は、例えば可撓性の箔上にコーティングされた、銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ及び/又はグラフェンを有し又は、これらからなることができる。本発明の実施態様の利点は、銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ及びグラフェンは湿式コーティングとして被着させることができ、これらが透明であり、これらが例えば錫ドープ・インジウム酸化物より脆くないということである。
【0021】
本発明の実施態様によるシステムにおいて、前記母材(マトリクス)は少なくとも第1層及び第2層の誘電体材料を有することができ、前記少なくとも1つの負荷モジュールは第1層の誘電体に接触すると共に第2層内に埋め込まれる。第1誘電体層が第1電極と1以上のモジュールとの間に設けられる場合、モジュール自体は絶縁される必要はない(例えば、負荷モジュール(例えば、LEDモジュール)パッケージ内に組み込まれる補足絶縁層を備える必要はない)。第1誘電体層が第1電極と1以上のモジュールとの間に設けられる場合、所定の(例えば、一定の)距離、従って所定の(一定の)容量を、負荷モジュールと第1電極との間に得ることができる。この一定の容量の最適化は、第1電極と1以上の負荷モジュールとの間における電力の無線的(例えば、容量的)伝送において重要性を有する。
【0022】
本発明の実施態様において、前記母材は透明又は半透明なポリマ母材とすることができる。このような透明又は半透明な母材は、照明用途に特に有用である。斯かる母材は、1以上のモジュールにより発生された光(例えば、可視光)が、該1以上の照明モジュール(例えば、LEDモジュール)から放出された後に外部世界に向かって供給されることを可能にする。好適なポリマ母材の例は、アクリル、エポキシ、ポリウレタン、シリコーン等である。このようなポリマ母材の利点は、モジュールが定着しないことである。更に、このような材料の粘度は、例えば、これらに限定されるものではないが、刷毛塗り、ローラー塗り、ステンシル印刷、ナイフ塗り等の湿式での被着に適している。
【0023】
本発明の実施態様によるシステムは、前記第1電極及び前記第2電極をドライブ回路に接続するための接続子(コネクタ)を有することができる。このような接続子は機能的装置を得ることを可能にする。該接続子は前記第1及び第2電極を、例えば主電源を含む又は主電源からなるドライブ回路に電気的に接続することを可能にする。該接続子は、主電源を前記1以上の負荷モジュールを駆動するための適正な電気信号に変換する変換ユニットを有することができる。
【0024】
本発明の実施態様の利点は、容量的電力伝送のために当該システムに主電源を容易に接続することができることである。
【0025】
本発明の特別な実施態様によるシステムは、前記第1及び第2電極における、これら2つの電極の間に負荷モジュールが挟まれない領域に導電材料を有さないようにすることができる。この構成は、第1及び第2電極間の寄生容量を減少させ、従って当該システムの電力効率を増加させる。
【0026】
特定の実施態様において、前記第1電極及び前記第2電極の各々は1以上の導電細条(ストリップ)を有することができ、前記第1電極の導電細条は前記第1電極と第2電極との間に少なくとも1つの重なり領域を伴うパターン化構造を形成するように前記第2電極の細条とは異なって配向される。このような実施態様において、前記少なくとも1つの負荷モジュールは前記第1及び第2電極の前記少なくとも1つの重なり領域に位置される。この実施態様は、恐らくは、負荷モジュールが存在する場所以外に存在する導電材料を最も少なくさせる。従って、この実施態様は当該システムにとり良好な電力効率特性をもたらす。第1及び第2電極の導電細条の間における重なり位置の数、並びに存在する負荷モジュールの数に依存して、寄生容量は実質的になくなり得る。
【0027】
本発明の実施態様によるシステムは、更に、第1電極と第2電極との間における、これら2つの電極の間に負荷モジュールが挟まれない領域において、これら電極の間に負荷モジュールが挟まれる領域における距離よりも大きな距離を有することができる。第1電極と第2電極との間の負荷モジュールが存在する場所以外の位置における距離を増加させることにより、寄生容量は減少される。
【0028】
本発明の実施態様において、前記少なくとも1つの負荷モジュールは、前記第1及び第2電極の少なくとも一方に対面する少なくとも1つの面上に疎水性コーティングを有することができる。該疎水性コーティングは、第1電極と第2電極との間における、これら2つの電極の間に負荷モジュールが挟まれない領域において、これら電極の間に負荷モジュールが挟まれる領域における距離よりも大きな距離を容易に得ることを可能にする。湿潤状態で被着される前記母材は、該疎水性コーティングから離れるように移動しようとし、従って高さの差を自動的に形成する。このようにして、自己整列されたシステムを形成することができる。
【0029】
第2態様において、本発明は電力を無線的に受電するシステムを製造する方法を提供する。該方法は、第1電極を設けるステップと;前記第1電極上に母材を湿潤状態で被着させるステップであって、少なくとも1つの負荷モジュールが該母材内に埋め込まれるステップと;前記母材上に第2電極を被着させるステップと;を有する。前記第1電極、前記母材内に埋め込まれた前記少なくとも1つの負荷モジュール及び前記第2電極はコンデンサ積層体を形成する。1以上の埋め込まれた負荷モジュールを伴う母材の湿式被着は、自由形状(寸法及び表面幾何学形状の両方における)の製品の作製を可能にする。作製される製品は、オプションとして、例えばステッカ型製品等の可撓性の製品とすることができる。
【0030】
本発明の実施態様の利点は、負荷モジュールの容易な配置及び母材内への該負荷モジュールの容易な埋め込みを可能にする方法を提供することである。
【0031】
本発明の実施態様の利点は、負荷モジュールの制御された配置方法が必要とされないということである。本発明の実施態様において、負荷モジュールは第1電極と第2電極との間において如何なる任意の位置に配置することもできる。
【0032】
本発明の実施態様において、母材を湿潤状態で被着させるステップは、第1層の誘電体材料を被着させ、その後に前記少なくとも1つの負荷モジュールを該第1層上に配置するステップと、次いで第2層の誘電体材料を被着させ、これにより前記少なくとも1つの負荷モジュールを該第2層内に埋め込むステップとを有することができる。第1電極と前記1以上の負荷モジュールとの間に第1誘電体層を被着させることは、自身が絶縁される必要のない(例えば、負荷モジュール(例えば、LEDモジュール)パッケージ内に組み込まれる補足的絶縁層を設ける必要がない)モジュールの使用を可能にする。
【0033】
本発明の実施態様において、前記母材は塗布、噴霧又はローラー塗りにより被着させることができる。これらは、湿ったマトリクス材料を被着させる良く知られた且つ実施するのが容易な(従って安価な)方法である。
【0034】
本発明の実施態様の利点は、本発明の実施態様によるシステムが、任意の形状を有する支持体又は基板上に適用することができることである。
【0035】
本発明の実施態様による方法は、前記第2電極を被着させるステップの後に、前記第1及び/又は第2電極から、これら2つの電極の間に負荷モジュールが挟まれていない領域において導電材料を除去するステップを更に有することができる。このことは、寄生容量を減少させ、従って斯様にして製造されたシステムの効率を増加させる故に有利である。
【0036】
本発明の実施態様による方法において、前記第1電極を設けるステップは基板上に第1導電細条を被着させるステップを有することができ、第2電極を被着させるステップは、前記第1電極と第2電極との間に少なくとも1つの重なり合う領域を伴うパターン化構造を形成するように前記第1電極の第1導電細条と比較して異なって配向された第2導電細条を被着させるステップを有することができる。この場合、該第2導電細条を被着させるステップは、前記少なくとも1つの負荷モジュールが前記第1及び第2導電細条の重なり合う領域に位置されるようなものとする。この実施態様は、当該システムにとり良好な電力効率特性をもたらす。負荷モジュールの数と比較した上記の重なり合う領域の数に依存して、寄生容量は実質的になくなり得る。
【0037】
本発明の実施態様による方法において、前記第1電極上に母材を湿潤状態で被着させるステップであって、少なくとも1つの負荷モジュールが前記母材内に埋め込まれるステップは、少なくとも1つの面上に疎水性コーティングを有する少なくとも1つの負荷モジュールを設けるステップを含むことができ、前記湿潤状態の母材を被着させる際に該母材が前記少なくとも1つの負荷モジュールから少なくとも1つの面においてはじかれるようにする。負荷モジュールの少なくとも1つの面に疎水性コーティングを設けることにより、マトリクス材料は該面からはじかれ、より多くのマトリクス材料が、負荷モジュールが存在する位置よりも負荷モジュールが存在しない位置に自動的に存在するようになる。このことは、得られるシステムの寄生容量を減少させる。
【0038】
本発明の実施態様による方法において、少なくとも1つの負荷モジュールが埋め込まれる母材を被着させるステップは、少なくとも1つのLEDモジュールが埋め込まれる母材を被着させるステップを有することができる。
【0039】
更なる態様において、本発明は、本発明の第1態様によるシステムを使用する方法を提供する。このようなシステムは、例えば壁型基板上への直接的な湿式被着による又は壁型基板上にステッカのように当該システムを接着することによる壁型アプリケーションに用いることができる。本発明の実施態様において、本発明の第1態様の実施態様によるシステムは、自由形状照明器具製品に使用することができる。
【0040】
本発明の特定の及び好ましい態様は、添付する独立及び従属請求項に記載されている。従属請求項のフィーチャは、請求項に明示的に記載されているだけでなく適宜、独立請求項のフィーチャ及び他の従属請求項のフィーチャと組み合わせることができる。
【0041】
本発明の上記及び他の態様は、後述する実施態様から明らかとなり、斯かる実施態様を参照して解説されるであろう。
【0042】
尚、図面は概略的なものに過ぎず、限定するものではない。また、図面において、構成要素の幾つかの寸法は誇張され、図示目的で寸法通りに描かれていない場合がある。
【0043】
請求項における如何なる符号も、当該範囲を限定するものと見なしてはならない。
【0044】
異なる図面において、同一の符号は同一又は類似の構成要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【0045】
図1図1は、本発明の実施態様による容量的給電システムに使用される、2つの導電層の間に挟まれた負荷モジュールの概略立体図を示す。
図2図2は、本発明の実施態様による容量的給電システムの原理を電気回路図で示す。
図3図3は、3つのLEDモジュール及び透明電極を有する、本発明の実施態様による容量的給電システムの可能性のある構成例を電気回路図で示す。
図4図4は、本発明の実施態様による容量的給電システムの種々の層を概略的に示す。
図5図5は、本発明の実施態様による、電極接続子の構成の一例を含む容量的給電システムの種々の層を概略的に示す。
図6図6は、本発明の実施態様による容量的給電システムの概要図を示し、電極間の寄生容量に関するパラメータの1つとしての電極間の距離d3及び所望の負荷モジュール容量に関するパラメータとしてのd1,d2を示している。
図7図7は、本発明の実施態様による2つの導電ストリップ及び負荷モジュールの配置を図示する。
図8図8は、本発明の一実施態様による、負荷モジュールの位置に対する電極内の孔の存在及び位置を図示する。
図9図9は、本発明の実施態様による、2つの電極の間に挟まれた高誘電率の誘電体の層又は包囲体に埋め込まれた負荷モジュールを概念的に示す。
図10図10は、本発明の実施態様による容量的給電システムの概略断面図を示し、電極間の厚さは負荷モジュールの位置において負荷モジュールが存在する位置の間における厚さよりも小さくなっている。
図11図11は、誘電体材料の間に挟まれたLEDモジュールの概略断面図を示し、該誘電体材料は負荷モジュールに隣接する誘電体の誘電率とは異なる誘電率を有する。
図12図12は、本発明の一実施態様による、電力を無線で受電するためのシステムを作製する例示的方法におけるステップを示したフローチャートを図示する。
図13図13は、本発明の実施態様による方法の連続する処理ステップを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0046】
以下、本発明を特定の実施態様に関し特定の図面を参照して説明するが、本発明は、これらに限定されるものではなく請求項によってのみ限定され得るものである。記載される図面は概略的なものに過ぎず、限定するものではない。また、図面において、構成要素の幾つかの寸法は誇張され、図示目的で寸法通りに描かれていない場合がある。また、寸法及び相対寸法は、本発明の実際の実施化に対応するものではない。
【0047】
更に、説明及び請求項における第1、第2等の用語は、同様の要素の間を区別するために使用されるものであり、必ずしも時間的な、空間的な、順位的な又は如何なる他の態様における順序を説明するために使用されるものではない。このように使用された用語は適切な状況下では入れ替え可能であり、ここに記載された本発明の実施態様は、ここに記載され又は図示された以外の順序で動作することができると理解されるべきである。
【0048】
更に、説明及び請求項における上及び下等の用語は、説明目的で使用されたもので、必ずしも相対位置を説明するためのものではない。このように使用された用語は適切な状況下では入れ替え可能であり、ここに記載された本発明の実施態様は、ここに記載され又は図示された以外の向きで動作することができると理解されるべきである。
【0049】
請求項で使用される“有する”なる用語は、以降に掲載された手段に限定されるものと解釈されてはならず、他の構成要素又はステップを排除するものではないことに注意されたい。このように、該用語は、言及されたフィーチャ、完全体、ステップ又は要素の存在を特定するものと解釈されるべきであり、1以上の他のフィーチャ、完全体、ステップ若しくは要素又はこれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。このように、“A及びBを有する装置”なる表現の範囲は、要素A及びBのみからなる装置に限定されるべきではない。該表現は、本発明に関する場合、該装置の関連のある要素はA及びBのみであることを意味する。
【0050】
本明細書を通して“一実施態様”又は“実施態様”なる言及は、該実施態様に関連して記載される特定のフィーチャ、構造又は特性が、本発明の少なくとも1つの実施態様に含まれることを意味する。このように、本明細書全体の種々の箇所における“一実施態様において”又は“実施態様において”なる語句の出現は、必ずしも全てが同一の実施態様を参照するものではないが、そうでもあり得る。更に、特定のフィーチャ、構造又は特性は、1以上の実施態様において、本開示から当業者にとり明らかな様に、任意の好適な態様において組み合わせることができる。
【0051】
同様に、本発明の例示的実施態様の説明において、本発明の種々のフィーチャは、時には、当該開示を簡素化すると共に本発明の種々の態様の1以上の理解を助ける目的で、本発明の単一の実施態様、図又は説明において一緒にグループ化されると理解されたい。しかしながら、この開示方法は、請求項に記載される発明が各請求項に明示的に記載されたもの以上のフィーチャを必要とするとの意図を反映するものと解釈されるべきではない。むしろ、後述の請求項が反映しているように、本発明の態様は、単一の先に開示される実施態様の全フィーチャよりも少ないものに存する。このように、詳細な説明に続く請求項は、これによって、ここに詳述される説明に明示的に組み込まれるものであり、各請求項は本発明の別個の実施態様としての自身に基づくものである。
【0052】
更に、ここに記載される幾つかの実施態様は他の実施態様に含まれる幾つかのフィーチャは含むものの他のフィーチャは含まないが、異なる実施態様のフィーチャの組み合わせは、当業者により理解されるように、本発明の範囲内であると共に別の実施態様を形成するものであることを意図するものである。例えば、請求項に記載された実施態様の何れも、後の請求項において何らかの組み合わせで用いることができる。
【0053】
本明細書で行われる説明においては、多数の固有の細部が記載される。しかしながら、本発明の実施態様は、これらの固有の細部無しで実施することができる。他の事例では、本説明の理解を不明確にしないように、良く知られた方法、構造及び技術は詳細には示されていない。
【0054】
本発明の実施態様において母材(マトリクス)に言及される場合、少なくとも1つの負荷モジュールが、有利には、複数の負荷モジュールが埋め込まれる電極間の誘電体材料に言及されるものである。特に、本発明の実施態様において、該母材は異なる層の誘電体材料を有することができる。好適なマトリクス材料は、これらに本発明が限定されるものではないが、シリコーン、アクリル、エポキシ又はポリウレタンを基材とする材料であり得る。幾つかの例は、例えばHfO、Ta、Al、CeO等の無機材料;又は例えばPVA、CYEPL等の有機材料であり得る。有機材料は、低温工程フローで容易に組み合わせ可能であるので、特に有用である。無機薄膜層は、パッケージ又は負荷製品上への適用に特に適している。有機材料は、浸漬法、噴霧法等に一層適している。
【0055】
本発明の実施態様において光学的に能動的な電極が参照される場合、電気的機能(コンデンサプレートを形成するための導電性)、及び当該システムを光が離脱するのを可能にするような十分な透明性を提供する、又は光が当該システムを離脱することを防止する若しくは光が当該システムを他の面において離脱すべく向きを変更するように反射性である等の光学特性の両方を有する材料から形成された電極が参照されるものである。
【0056】
本発明の実施態様において均一な母材(マトリクス)が参照される場合、上記電極を囲むマトリクス材料を備えた母材が参照されるものであり、その場合において、該マトリクス材料は当該電極を囲む全体積にわたり一定の誘電率を有するものである。従って、当該2つの電極の間の全マトリクス材料は同一の誘電率を有する。このことは、当該電極の間の空間を充填すると共に負荷モジュールを囲むマトリクス材料が異なる誘電率の少なくとも2つのタイプの材料を有するような不均一母材とは対照的である。
【0057】
第1態様において、本発明は少なくとも1つの、オプションとしては複数の負荷モジュールに容量的に給電するシステムに関するものである。本発明の実施態様は、これに本発明が限定されるものではないが、例えばLEDモジュール等の種々の負荷モジュールに給電するために使用することができる。本発明の実施態様によれば、図1に示されるように、当該システムは第1電極101及び第2電極102、並びに第1電極101と第2電極102との間に挟まれた母材(マトリクス)104を有する。該システムは、更に、第1及び第2電極101及び102の間に挟まれた母材104中に少なくとも1つの負荷モジュール103を有している。母材104中の負荷モジュール103、第1電極101及び第2電極102はコンデンサ積層体を形成する。
【0058】
本発明の実施態様において、母材104並びに、恐らくは、第1及び第2電極101及び102も、湿式処理により塗布される。このような湿式処理は、塗布されるべき当該材料が湿潤、即ち流体状態である如何なる処理とすることもできる。当該材料の湿潤状態での塗布の後に、該材料を硬化させるために乾燥工程が必要とされ得る。好適な湿式処理技術は、例えば塗布、噴霧、ローラー塗り等である。
【0059】
本発明の実施態様において、負荷モジュール103は例えばLEDモジュール等の照明モジュールとすることができる。本発明の実施態様は、照明モジュールが埋め込まれた母材を表面上に被着させることにより、自由形状で異形な(凹凸のある)表面を発光面に変換(変形)することができる。本発明の実施態様の利点は、任意のフォームファクタを得ることができるということである。即ち、例えば噴霧又は塗布により、負荷モジュールが埋め込まれたマトリクス材料を被着させることは、覆われるべき基板の形状及び寸法に無関係に極めて容易である。このことは、例えば全壁面発光を可能にするシステムを生成することが可能になることを意味する。また、異形基部構造体から発光装置を形成することが可能になる。上記基部構造体は任意の寸法及び表面幾何学形状(トポグラフィ)を有することができ、該構造体は、特に当該母材のみならず第1及び第2電極も湿潤状態で被着される場合に、本発明の実施態様によるような湿式被着工程(処理)により完全に又は実質的に完全に覆うことができる。最終製品は完全な形状柔軟性を有することができる。当該システムは可撓性システム、例えば多層箔システムとして製造することができ、その場合、母材のみならず第1及び第2電極も可撓性である。このような可撓性のシステムには第1又は第2電極の当該母材から遠い方の面に接着層を設けることができ、ステッカのように支持面に接着し得るシステムを設けることができるようにする。
【0060】
本発明の実施態様において、負荷モジュール103は容量的AC電気駆動原理により給電することができるので、システム100は無接触非直流的相互接続に基づいて駆動することができる。
【0061】
図2は、容量的給電の原理を全体として図示した電気回路図を示す。単一の負荷モジュール103が図示され、この場合、該負荷モジュールは逆並列構成の2つのLEDダイを有している。容量C1,C2は、各々、第1電極101と負荷モジュール103との間の容量結合及び第2電極と負荷モジュール103との間の容量結合である。また、第1及び第2電極101及び102に結合されたドライブ回路106も図示されている。
【0062】
図3は、本発明の一実施態様によるシステムの電気回路図を示す。該システム100は、第1電極101と第2電極102との間に複数のLEDモジュール103(3つのLEDモジュール103が図示されている)を有している。適切な材料の母材104が、第1及び第2電極101,102の間に存在し、当該システムに構造的安定性を付与している。該母材104はモジュール103を定位置に維持する。モジュール103は規則的なアレイで図示されているが、これに本発明が限定されるものではなく、モジュール103は母材104中に自由に分散させることができる。本発明の実施態様において、負荷モジュール103は第1電極と第2電極との間に自由に配置することができる。従って、本発明の実施態様において、斯様な装置の製造の間における制御された配置方法の必要性は取り除かれる。システム100に給電するための、更に詳細には該システム100に容量的に給電するためのドライブ回路106も図示されている。該ドライブ回路はACドライブ回路である。第2電極102は透明な電極で、LEDモジュール103により発生された光109の周囲への放出を可能にする。
【0063】
本発明の実施態様によれば、システム100は基本形において3つの機能層、即ち、第1電極101(典型的には担体基板108上に被着される電極であって、底部電極とも呼ばれるものであり、当該担体基板108は最終システム100の形態及び形状を定めるものである);内部に少なくとも1つでオプションとしては複数の負荷モジュール103を有する母材104;及び第2電極102(上部電極とも称される)を有する。図4は斯様な実施態様を図示し、上記層のうちの少なくとも母材104を含む少なくとも幾つかは湿潤層として被着される。担体基板108上には、先ず、第1電極101が被着される。該第1層101は任意の好適な導電材料からなることができる。好ましくは、該第1電極101は湿潤状態で被着される。というのは、このことは凹凸のある又は異形の担体基板を覆うのを一層容易に可能にするからである。被着技術は、例えばスプレーガンによる噴霧、例えばローラーによる(オプションとして、構造化されたパターンを付与するために空洞又は窪みを備えたローラーによる)ローラー塗り、例えば刷毛による刷毛塗り、ステンシル(型抜き)塗装又はナイフ塗装等の塗布であり得る。特定の実施態様において、第1電極は母材中に噴霧された導電粒子(例えば、Agの薄片)を有することができる。図示された実施態様において、母材104は誘電体材料の2つの層からなっている。第1誘電体層401は第1電極101を覆う任意の好適な誘電体層とすることができる。好ましくは、該第1誘電体層も湿潤状態で被着される。というのは、第1電極101により既に被覆された担体基板108により定まる形状に容易に順応するのを可能にするからである。特定の実施態様において、誘電体材料の第1層401は噴霧されたシリコーン層とすることができる。次いで、該第1誘電体層401上に少なくとも1つの負荷モジュール103が配置される。この目的のためには、例えば半導体製造方法において使用されるピックアンドプレースツール等の好適な載置ツールを使用することができる。この載置ツールは、負荷モジュールを規則的な又は不規則なパターンで分散させることができる。しかしながら、他の実施態様において、専用の載置ツールは必要とされず、モジュール103は母材104中に、例えば注入、鋳込み、噴霧、刷毛塗り等の大量配置技術により設けることもできる。第1及び第2電極101,102の間に位置される限り、モジュール103の堆積の正確な位置が必要とされないことは、本発明の実施態様の一つの利点である。
【0064】
少なくとも1つの負荷モジュール103の配置後に、該負荷モジュール103は母材104の第2誘電体層402内に埋め込むことができる。この第2誘電体層402も湿潤状態で被着することができ、上記少なくとも1つの負荷モジュール103を少なくとも覆うようにする。他の実施態様においては、負荷モジュール103の配置及び該負荷モジュール103の誘電体材料による被覆という別個のステップを有するというより、負荷モジュール103が誘電体材料の第2層402内に分散させることができるようにし、負荷モジュール及び誘電体材料の第2層402が誘電体材料の第1層401上に同時に堆積されるようにしてもよい。負荷モジュールが照明モジュールである本発明の実施態様において、上記第2層402は、導光層として働くもので、負荷モジュール103により発生及び放出された放射が該層を通過して外部世界に放出されるにするのを可能にするような対応する特性を有する。他の実施態様において、第2層402は、拡散、散乱、光変換等の付加的光学特性を有することもできる。後者の場合、例えば蛍光体材料等の光変換材料を、第2層402の材料中に分散させることができる。母材104は、更に、当該システム100に対して構造的及び機械的安定性を付与する。該第2誘電体層402上には、第2電極102が、下側の形状及び形態に順応するように、好ましくは、これも湿潤状態で被着される。該第2電極102は、例えば湿潤ITO層として被着される。前記第1電極101及び該第2電極102はコンデンサプレートを形成する。
【0065】
母材104は、少なくとも1つの負荷モジュール103(例えば、LEDモジュール)を埋め込むと共に、斯かるモジュールを機械的に安定させる。複数の負荷モジュール103が設けられる場合、これらモジュールは、規則的な又は不規則な分散パターンで安定化することができる。本発明の照明の実施態様において、母材104は当該LEDパッケージにより放出される光を分配することができなければならない。本発明の実施態様において、母材104は当該システム100に対しても機械的安定性をもたらす。本発明の実施態様において、母材104はLEDパッケージと第1及び第2電極101及び102との間の誘電性絶縁も支援する。しかしながら、この絶縁機能は、例えば負荷モジュール103のパッケージ上若しくはパッケージ内に設けられる絶縁層により、又は第1若しくは第2電極101,102上に堆積される付加的に適用された誘電体層により当該負荷モジュール103に組み込むこともできる。
【0066】
本発明の実施態様は、更に、第1及び第2電極101,102を主電源に、又は例えばACドライブ回路等のドライブ回路に接続するための接続子(コネクタ)105を有することができる。一実施態様が図5に概略的に示されている。この実施態様においては、発光壁装材が提供される。このように、担体基板108は例えば壁であり得、該壁には例えば主電源ソケット等の電源又はドライブ回路106が設けられる。この構成においては、先ず、専用のプラグ又はコネクタ105が壁108内の主電源ソケット106に挿入される。上記プラグは、例えば主電源等の入力電源と、両者の間にオプションとしてドライブ回路を伴う第1及び第2電極101,102との間の電気的接続部を含む。該ドライブ回路は、本発明の実施態様に従って、例えば主電源等の入力電力を回路100の駆動に適した電気信号につなげるように構成することができる。この接続子105は、当該積層体の層の湿式被着の間に、電極層101,102を該接続子105に接続することを可能にする。この目的のために、上塗り法を用いることができ、これには、例えばステッカ式の剥離除去により次の相互接続接触パッドを露出させるステップが後続する。当該接続子は2つの導電ワイヤ(図5には示されていない)を有することができ、各ワイヤはドライブ回路106に接続されるためのもの、例えば絶縁材料により互いから絶縁されて主電源ソケットの両極に接続されるためのものである。上記導電ワイヤの端部は、各々、当該接続子105の外部から接近可能な接触パッド501,502に繋がり得る。担体基板108上に第1電極101を好ましくは湿潤状態で例えば噴霧により設ける場合に、壁108のみならず、接続子105及び特に少なくとも第1接触パッド501も、当該電極材料により覆われるようにする。当該システムの短絡を防止するために、該接続子105における第1電極101と電気的に接触すべきでない部分(例えば、第2接触パッド502)は、第2電極102の被着の前に露出される必要がある。マトリクス材料を被着する際にも幾らか同様のことが起きる。即ち、第1電極101のみならず、接続子105もマトリクス材料により覆われる。斯様なマトリクス材料は、第2接触パッド502と後に被着される第2電極102との間の良好な電気的接触をもたらすために、当該接続子105から、少なくとも該接続子の第2接触パッド502から除去されねばならない。第2接触パッド502を露出させ、該接触パッドが第2電極102と良好に接触することを可能にするために、第1電極101及び母材104の被着の前に、第2接触パッド502上に例えば保護ステッカ等の除去可能な保護層を被着させることができる。この場合、該除去可能な保護層は第2電極102の被着の前に除去することができ、このようにして第1電極材料及びマトリクス材料等の他の被着された材料も除去し、かくして、第2接触パッド502を露出させる。このような接続子105は、湿った層を順次設ける一方、依然としてこれら層に対する電気的接続を可能にすることができる。
【0067】
図6は、本発明の実施態様による容量的給電システムを含む、容量的給電システムにおける主要な構成要素を概略的に示す。図6は、動作原理を示すために主に図示的なもので、容量的給電システムにおいて発生し得る電力の非効率的伝送の原因を理解するのを助けるものである。図6は、容量的に給電される負荷モジュール103の一例(例えば、LEDモジュール)を示す。複数の負荷モジュールが存在し得るが、この図には示されていない。負荷モジュール103は、互いから距離d3にある第1及び第2電極101及び102の間に配置される。これら電極101,102は、モジュール103が存在しない場所に寄生容量C3を形成する。所望の結合コンデンサC1は第1電極101と負荷モジュール103との間に形成される一方、所望の結合コンデンサC2は第2電極102と負荷モジュール103との間に形成される。容量値C1,C2は間隙d1及びd2、モジュール面積A並びに絶縁媒体誘電率(ε)により:
Ci=εA/di
と決定される。電力は、
Z=R+j・2π・f・L
なるインピーダンスを持つAC電源により供給され、該インピーダンスのうちの誘導部j・2π・f・Lは共振周波数fにおいて当該システムの全負荷の容量部を補償するように選択される。
【0068】
このような構成において、寄生コンデンサ(容量)C3は所望のコンデンサC1(C2と直列の)と比較して、特に大きな基板面積、従って大きな第1及び第2電極101,102が用いられる場合に、大きくなり得る。平方メートル当たり多数の負荷モジュール103の場合でさえも、C3は全システム容量において無視することができない。このことは、容量的給電システムのための効率的電力伝送に関して重大な結果を有する。
【0069】
C1+C2と比較して大きなC3の場合、共振周波数は主にC3及びLにより決まる。
【0070】
全電流の約(C1+C2)/C3なる小さな割合のみが、負荷モジュールを駆動するために利用可能である。
【0071】
全電流が電源抵抗Rを介して流れるので、電力損失は大きくなる。
【0072】
本発明の実施態様は、間に誘電率材料の母材104及び少なくとも1つの負荷モジュール103を伴う第1及び第2電極101,102を備えたサンドイッチ構造を提供する。このシステムは、第1及び第2電極101,102の間における負荷モジュール103が存在する領域における全体の容量である負荷モジュール容量を有する。また、このシステムは、第1及び第2電極101,102の間における負荷モジュール103が存在しない領域における全体の容量である寄生容量も有する。本発明の実施態様が、特別な対策が講じられない他の実施態様と比較して減少された寄生容量及び/又は増加された負荷モジュール容量を有し得ることが有利である。寄生容量を減少させること及び/又は負荷モジュール容量を増加させることは、当該システムの電力効率を増加させる。
【0073】
比較理由で、基準構造は、この寄生容量C3を減少させる及び/又は負荷モジュール容量を増加させるための何の特別な対策もとられないオリジナル構造に基づいて定義される。
【0074】
基準容量は、一定の厚さ及び均一な母材を備えると共に両側において負荷モジュールにより占められる領域を囲む最少突出領域を形成するような電極を備える基準構造のものである。
【0075】
該基準構造における両電極間の距離は、オリジナル構造における電極間の最小距離に等しい。該基準構造における母材の誘電率は、オリジナル構造の母材の平均誘電率に等しい。該基準構造の負荷モジュールは、オリジナル構造の負荷モジュールと同一の構成である。
【0076】
これに限定されるものでない本発明の実施態様の例示として、効率が増加される容量的給電システムの複数の例を以下の節で示す。特に良好な実施態様は、当該システム100が、負荷モジュール103が第1及び第2電極101,102の間に挟まれていない箇所で該第1及び第2電極101,102に導電材料を有さない実施態様である。この実施態様は種々の方法で実施化することができ、その幾つかを以下に例示する。
【0077】
例示的実施態様においては、大面積電極101,102の代わりに、パターン化された構造の第1及び/又は第2電極が使用される。図7は、各々が少なくとも1つの導電性細条(ストリップ)を有する第1電極101及び第2電極102の一例を示す。図示された実施態様において、第1及び第2電極101,102は、各々、1つの細条しか含んでいないが、これに本発明が限定されるものではない。第1及び/又は第2電極101,102は、複数の細条を含むこともできる。第1及び第2電極101,102における細条の数は等しくなる必要はない。図示の実施態様において、これら導電性細条は直角に横方向に延びる導体である。負荷モジュール103は、図7に示されるように、第1電極101の細条が第2電極102の細条と重なり合う領域に配置される。この場合、モジュール103が存在しない第1及び第2電極101,102の間には実質的に容量結合は存在しないので、寄生容量C3は実質的に存在しない。図7の例は、各々が1つの層内にある直交する導電細条を示し、これら細条の間には重なり合う位置に負荷モジュール103を伴っている。もっと一般的な実施態様において、第1電極101は複数の導電性細条を有すると共に第2電極102も複数の導電性細条を有し、第1電極101における導電性細条は第2電極102における導電性細条とは単に異なる方向に向けられる。これら導電性細条は直交することができるが、そうである必要はない。本発明の特定の実施態様においては、第1電極101の導電性細条と第2電極102の導電性細条との間の少なくとも1つの重なり領域に、負荷モジュール103が配置される。実現されるパターン化構造の結果として、寄生容量は基準寄生容量に対して減少される。しかしながら、負荷モジュール容量は基準負荷モジュール容量と同一である。
【0078】
他の例示的実施態様においては、負荷モジュール103が存在しない位置において少なくとも導電性材料が除去されるので、負荷モジュール103を挟む第1及び第2電極101及び102は全面積を導電性材料により覆ってはいない。本発明の斯様な実施態様の一例が図8に示される。この実施態様は、サンドイッチ構造の電極101,102の間における負荷モジュール103の取り付けの後に、負荷モジュール103の間における材料の少なくとも幾らかを除去する(電極材料を少なくとも除去することを含む)ことにより実現することができる。例えば電極材料をエッチングする、当該構造体を介して孔801を穿孔する等の幾つかの技術が可能である。これらの孔に起因する光学特性に影響を与えるために特別な対策を講じることができる。また、この実施態様において、寄生容量C3は基準寄生容量と比較して減少される。本発明の実施態様において、負荷モジュール容量C1+C2は、材料が除去されない同一の基準構造体におけるものと同一のままとなる。
【0079】
他の例示的実施態様においては、図9に示されるように、少なくとも1つの負荷モジュール103は高誘電率材料の層又は包囲体901に埋め込まれる。このような高誘電率材料の層又は包囲体901は、例えば、母材104内で被着させる前に、モジュール103を高誘電率材料中に浸漬させることにより設けることができる。他の例として、高誘電率材料の層又は包囲体901は、母材104中に含める前に、モジュール103上に斯様な材料を滴下することにより設けることもできる。斯かる層又は包囲体901は、例えば1μm〜2μm等の数マイクロメートルの厚さを有することができる。当該高誘電率材料は、当該マトリクス材料の誘電率よりも高い誘電率を有する。
【0080】
当該実施態様は、更に、第1及び第2電極101,102並びに母材104を有する。前記高誘電率材料の層又は包囲体901は母材104の一部を形成する。負荷モジュール103を高誘電率材料の層又は包囲体901に埋め込むことにより、負荷モジュール容量C1+C2は基準構造体に対して増加される。C3の僅かな部分(当該層又は包囲体内の領域)も増加されるが、該部分の寄生的貢献度は、関連する領域は当該層の限られた厚さ(数マイクロメートル)を考慮すると小さいものであり得る。負荷モジュールは高誘電率を持つ誘電体の層又は包囲体内に埋め込まれ、該層又は包囲体は、好ましくは、当該モジュールがマトリクス材料中に埋め込まれる前に被着されるので、増加される容量領域は負荷モジュールの位置と常に整合される。
【0081】
更に他の実施態様において、当該システムは第1電極101、複数の負荷モジュール103(オプションとしては、LEDモジュール)、母材104(オプションとしては、透明な母材)及び第2電極102を有する。第1及び第2電極101及び102の間のモジュール103が存在しない位置における厚さd3は、寄生容量C3を減少させるために増加される。この実施態様において、このことは、例えば疎水性コーティング(例えば、パリレン又はAF16000等)107を負荷モジュール103に設けて、母材104を、湿潤状態で被着される場合にはじくようにすることにより得ることができる。従って、母材104の厚さは、負荷モジュール103の位置においては、負荷モジュール103の間における厚さよりも小さくなる。該厚みの変化は、負荷モジュール103の疎水性コーティング107により、生来的に負荷モジュール103の位置に位置合わせされる(自己整列)。図10は、このような配置例を示す。図10に用いられる負荷モジュール103はLEDモジュールである。しかしながら、本発明はLEDモジュールの使用に限定されるものではなく、他の負荷モジュール103も可能である。本発明の実施態様において、負荷モジュール103は両側に電極を有し、これら電極は薄い(例えば、数マイクロメートル厚の)誘電体層によりコーティングされて、負荷モジュールが第1及び第2電極101,102の一方と直に電気的に接触する場合に当該システムの短絡を防止する。負荷モジュール103の間には厚い(例えば、数十マイクロメートル厚の)誘電体層104が存在し、その結果、寄生容量C3が減少される。第2電極102は負荷モジュール103に近く(上記薄い誘電体層故に)、結果として負荷モジュール容量C2は増加される。本発明の実施態様において、各負荷モジュール103上に疎水性コーティング107が存在する結果、負荷モジュール103の間では厚く、且つ、負荷モジュール103上では薄い母材104が得られる。本発明の斯様な実施態様において、平らな上側電極102がモジュール103の上部のレベルで被着されるとした同様の基準システムと比較して、寄生容量は減少されると共に負荷モジュール容量は増加される。図10の例における第1電極101は、透明な可撓性基板108(例えば、プラスチック箔)上の透明な導体(例えば、これらに限定されるものではないが、ITO、IZO、FTO)とすることができる。母材104は、第1電極101上に湿潤状態で被着される一方、負荷モジュール103からはじかれ、かくして、モジュール間に自己整列する。第2電極102も、好ましくは、例えば噴霧、コーティング、刷毛塗り又はローラー塗り等により湿式で設けられる。図示の例において、このようにして得られたシステム100は、例えばガラス又はポリカーボネート担体等の剛性担体1001(例えば、一時的担体)上に設けられる。構造的剛性のため及び/又は処理操作目的のためのシステム100の該剛性担体1001への固定は、例えば接着層1002(例えば、一時的接着層)等による何らかの好適な方法で実行することができる。該一時的接着層1002は、接着力が例えば光又は温度の影響下等の何らかの好適な方法で低下され得るものとして、形成された構造体から該一時的担体1001を取り外すことができるようにする。好適な一時的接着層の例は、Brewer Science社のWaferBOND(登録商標)CR−200である。このような一時的接着層は、スピニング及び硬化(例えば、ベーキング)により被着させることができると共に、加熱化学の影響下で取り外すことができる。本発明の実施態様において、負荷モジュール103を疎水性にすることは、例えば下記のような幾つかの方法で実行することができる:
1)例えばパリレン・コーティング等の薄い疎水性コーティングを負荷モジュール103に真空蒸着により被着させることができる;
2)例えばテフロン(登録商標)含有コーティング等の薄い疎水性コーティングを溶液から塗布し硬化させることができる(例えば、AF1600、デュポン)。
【0082】
例えば図10においてはLEDモジュールである負荷モジュールは、第1電極101上に配置される。本発明の実施態様によれば、正確な位置決めは必要とされない。多くのモジュールが設けられるべき場合、負荷モジュール103は例えば印刷することができる。図10は、誘電体(母材104)が負荷モジュール103間の空間は充填するが、負荷モジュール103の上部には、これらモジュールが濡れ特性を有さないので、存在しないことも示している。誘電体材料の例は、限定するリストを提示する意図ではないが、光学用等級のシリコーン、ポリウレタン及びエポキシである。図10の例は、反射材料(例えば、銀)から形成された第2電極102を有する。このことは、照明用途において特に有用である。LEDモジュール等の照明モジュールである負荷モジュール103により生成された光は、第2電極102により反射され、透明な第1電極101を介して放出される。
【0083】
更に他の実施態様(図には示されていない)において、濡れ特性の変更が、図10におけるようにモジュール103に対してマトリクス材料104を自己整列させるためのみならず、モジュール103に対してパターン化される第2電極102を、モジュール103が存在しない位置に電極材料が存在することが防止されるように自己整列させるためにも使用される。この実施態様は寄生容量を減少させるための他のオプションである。第2電極材料102を堆積し、次いで除去する代わりに、この第2電極材料を、母材の厚さの変化を形成するための上述したのと同じ疎水性原理を用いて被着させることができる。本ケースでは、この上部電極が湿式で被着される場合、当該要素及び全積層体の上部は親水性に再設定されなければならない。しかしながら、本実施態様においては、第2電極材料102を被着させる前に、先ず、マトリクス材料104(厚い領域)の上部領域を例えばローラーコーティング処理を用いることにより疎水性にさせることができる。この処理は幾何学的表面構造の存在により自己整列される。丘部分の上部が疎水性に設定されたなら、湿式コーティング層を例えば噴霧により被着させることができる。当該マトリクス材料の疎水性上部領域は濡れず、かくして、斯かる領域での上部電極の形成を防止する。
【0084】
他の例示的実施態様においては、当該サンドイッチ構造体における領域に依存して、異なる誘電率の誘電体が使用される。しかしながら、図9に示される例示的実施態様において負荷モジュール103が高誘電率を持つ誘電体の層又は包囲体901に埋め込まれた場合、本実施態様は負荷モジュール103における当該サンドイッチ構造体の第1及び第2電極101,102に対面する2つの反対側の面上のみに一層高い誘電率の誘電体を有する。この構成は、例えば負荷モジュール103の2つの反対側の面上に、より高い誘電率の材料を滴下することにより得ることができる。本発明の斯様な実施態様の以前の例と比較した場合の利点は、負荷モジュール容量C1+C2が寄生容量を増加させることなく増加されることである。
【0085】
図11は、第1電極101と第2電極102との間に第1及び第2LED端子1101,1102を備えたLEDパッケージ1100を有する負荷モジュール103を示し、第1及び第2LED端子1101,1102上の誘電体1103は、例えば水のような高誘電定数の液体を保持するような構造を持つ材料からなる。このような材料の一例は、ヒドロゲルである。ヒドロゲルは、大量の水を保持することができる、親水性ポリマ鎖の3D架橋ネットワークである。このようなポリマの例は、ポリビニルアルコール、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、シリコーンである。これらのヒドロゲルの誘電率は、当該ゲルにより吸収された水の量に依存して、乾燥ポリマの誘電率(〜2)と水の誘電率(〜80)との間の範囲である。斯かるヒドロゲルは湿潤コーティングとして被着させることができる。本発明の実施態様の利点は、LED端子1101,1102上の誘電体1103の全体の誘電定数、従って負荷モジュール容量C1,C2が当該ゲルにより吸収された水により増加されるということである。第1及び第2電極101及び102上には絶縁層が存在してもよい。
【0086】
この例示的実施態様において、負荷モジュール103は、マトリクス材料1104の誘電率よりも高い誘電率を持つ負荷モジュール端子1101,1102上の誘電体材料1103の間に挟まれる。
【0087】
本発明の実施態様によるシステム100は、幾つかのタイプの製品に使用することができる。以下には3つのタイプが言及されるが、これらに本システム100の適用が限定されるものではない。
【0088】
第1のタイプは、壁型又は壁用発光面型の製品(既存の壁構造上に“屋内で”適用されるような)である。
【0089】
第2のタイプは、照明される自己接着型壁ステッカである。この製品は、今日存在する装飾性家庭様式化製品に対しての大きな付加機能を有する。この場合、第1及び第2電極101,102は導電性のパターン化された可撓性プラスチックフィルム(箔)により置換され、これらフィルムのうちの一方は壁、窓又は家具の一部等の基体に貼り付く感圧接着層を担持する。LEDは、これらの箔の間に、本発明の実施態様による何らかのタイプの湿式処理により(例えば、コーティングにより又は積層技術により)適用することができる。このタイプの自己接着型ステッカは可撓性であり、従って平らな及び凹凸のある基体を被覆するのに適していることが利点である。
【0090】
第3のタイプは、事前整形された電極から開始して製造される自由形状の異形照明器具である。
【0091】
第2態様において、本発明の実施態様は電力を無線で(例えば、容量的に)受電するシステムを製造する方法に関するものである。該方法は、
− 第1電極101を設ける第1ステップ1301と、
− 該第1電極101上に、少なくとも1つの負荷モジュール103が埋め込まれる母材104を湿潤状態で被着させる第2ステップ1302と、
− 該母材104上に第2電極102を被着させる第3ステップ1303と、
を有する。
【0092】
上記第1電極101、少なくとも1つの負荷モジュール103が埋め込まれた母材104及び第2電極102は、コンデンサ積層体を形成する。
【0093】
本発明の第1実施態様において、第1ステップ1301は、担体基板108上に、導電銀塗料におけるAgのような、分散された金属箔片の層等の底部導電層(即ち、第1電極101)を湿潤状態で設けるステップを有する。好適な方法は、コーティング、噴霧、刷毛塗り、ローラー塗り、浸漬等であり得る。担体基板108は、製造されるべきシステム100により覆われるべき特徴構造(例えば、壁又は照明器具のための底部プレート/形状)である。第1ステップ1301の該実施態様により準備された第1電極101を有する斯様なシステム100を概略的に示す図4及び対応する説明を参照されたい。本発明の他の実施態様において、第1ステップ1301は、例えばITO層のような透明電極等の電極を、例えば透明箔等の透明基板上に被着させるステップを有する。この方法ステップ1301により準備された第1電極101を備える実施態様が、図13に図示されている。
【0094】
本発明の実施態様において、第2ステップ1302は母材104内の負荷モジュール103の層を形成するステップを有する。これらの負荷モジュールはLEDパッケージであり得る。特定の実施態様において、これらLEDパッケージは、逆並列構成の2つのLEDダイからなることができる。本発明の実施態様において、実現される母材104のフォームファクタは平らである。当該装置の厚さは数マイクロメートルとすることができる一方、長さ及び幅の寸法は数ミリメートルの程度である。モジュール103(例えば、LED)は、これらモジュールが沈降せず且つ粘度が湿式処理技術に適するようにして、透明又は半透明なポリマ母材104(アクリル、エポキシ、ポリウレタン、シリコーン)内に分散させることができる。LEDのコーティング又は塗布は、刷毛塗り、ローラー塗り、型抜き印刷、ナイフ塗り等の被着技術により実施することができる。負荷モジュール103(例えば、LEDパッケージ)の正確な位置決めは、位置及び向きの両方とも必要とされない。平らなフォームファクタにより、負荷モジュール103は、常に、電極の一方が覆われるべき基板の面内に位置するように倒れる。このことは、当該装置を無線的に給電するのに十分である。
【0095】
本発明の他の実施態様において、第2ステップ1302は第1電極101上に母材104及び負荷モジュール103をナイフでコーティングするステップを有する。これが、図13に一層詳細に示されている。
【0096】
図13の部分(a)として図示された、ナイフコーティング処理として実施される第2ステップ1302の第1副ステップにおいて、モジュール103が分散された湿潤マトリクス材料104が、担体基板108上の第1電極101(例えば、ITO層)上に塗布される。ナイフコーティングにおいて、負荷モジュール103を埋め込む余分な量のマトリクス材料が下側の基板に塗布される。この場合、ドクタナイフ(ドクタブレード)1301は塗布されたマトリクス材料上を所定の高さで移動され、かくして、余分な材料を除去して塗布材料の整然と定められた層を形成する。当該表面上でドクタナイフ1301を移動させることにより、分散された負荷モジュール103は、第1電極101に近いが必ずしも接触しない程度に下方に押される。その後、マトリクス材料104は乾燥させられる。この乾燥を行うために、恐らくは、ヒータの作動により加熱工程が適用される。その結果、図13の副ステップ(b)に図示されたような構造となる。図13の部分(c)に対応する次のステップ1303において、第2電極材料102が、乾燥された母材104上に被着される。好ましくは、該第2電極材料102も、例えば塗布、噴霧、コーティング、刷毛塗り等により湿潤状態で被着され、該材料が下側の表面幾何学構造に容易に順応するようにする。被着される該第2電極材料は、例えば銀塗料のような例えば反射性導電材料等の任意の好適な導電材料とすることができる。斯様にして、本発明の実施態様によるシステム100が得られる。このシステムは、図13の部分(d)に図示されるように、ドライブ回路106に接続することができる。該ドライブ回路106の一方の極は第1電極101に電気的に結合され、該ドライブ回路106の他方の極は第2電極102に電気的に結合される。
【0097】
駆動された場合に、LEDモジュールである当該システム100の負荷モジュール103は光を発生し、該光は透明母材104を介し、透明第1電極101を介し、及び担体基板108を介して周囲に送出される。
【0098】
上述した実施態様において、第1電極101は透明電極である一方、第2電極102は反射性電極である。本発明の実施態様において、第1ステップ1301又は第3ステップ1303の何れかは、透明な電極を被着するステップを有することができる。当該方法は、少なくとも部分的に透明な電極を被着するステップを有することができる。本発明の実施態様において、例えばITOを有する若しくはITOからなる層又は同様の層等の完全に透明な層を被着することもできる。しかしながら、大きなシステム100では、ITO層のシート抵抗Rsheetが大きくなりすぎ得る。そのような場合、金属網目タイプの層又は導電ファイバ若しくはナノシルバ等の粒子が埋め込まれた層を被着させることができる。このような第2ステップ1302により実現されるシステム100の例示的実施態様が、図4にも図示されている。
【0099】
本発明の例示的実施態様では、ステップ1301及び1303において、第1及び第2電極101及び102はパターン化された構造で設けられる。
【0100】
本発明の他の例示的実施態様において、第2電極102を被着させた後に、ステップ1303において更に負荷モジュールの間における電極材料を除去して、第1及び第2電極101,102の間における負荷モジュール103が存在しない位置における寄生容量を減少させることができる。エッチング、孔を穿孔する等の幾つかの技術が可能である。
【0101】
本発明の例示的実施態様において、当該方法は寄生容量C3を減少させるために母材104の厚さd3を増加させるステップを含む。従って、一実施態様において、ステップ1302は、負荷モジュール103の濡れ特性の改変を適用して(湿潤母材104を被着させる前に)変化する厚さの誘電体層(母材104)の容易な生成を可能にするステップを有する。このようにして、LEDモジュール間の厚い層(小さなC3を付与する)及びLEDモジュール電極の真上のゼロ厚の層を1つのステップで形成することができる(自己整列)。
【0102】
本発明の実施態様によれば、容量的に給電される電子構造体を下記の幾つかのステップで構築することができる:
− ステップ1301において、第1電極が形成される;
− ステップ1302において、負荷モジュール103(恐らくは、LEDモジュール)の両面上の電極が、これらモジュールが第1電極101上に配置される前に、薄い誘電体層によりコーティングされる;
− 負荷モジュール103が、第1電極101上に配置される;
− 負荷モジュール103間の領域が液体のオプションとして透明な誘電体材料により充填され、該誘電体材料は被着の後に固体材料へと硬化される。これが母材104である。本発明の実施態様において、この硬化された材料は、例えば光のガイド、光の拡散、光の均一性の改善、光の変換等の光学特性を提供する;
− ステップ1303において、第2電極が被着される。この被着には、本発明の実施態様によれば、銀等の反射材料を用いることができる。銀は、真空蒸着法により、粒子による分散(例えば、銀塗料)から堆積することができ、又は湿式化学無電解法(鏡の製造に用いられているような)により堆積することができる。
【0103】
本発明の他の例示的実施態様において、ステップ1302は、母材104を形成すべく負荷モジュール103の間の領域を充填するために該ステップ1302において使用される誘電体材料より高い誘電率の材料の層又は包囲体中に埋め込まれた負荷モジュール103を配置するステップを有する。このような構造が図9に示されている。
【0104】
本発明の他の例示的実施態様において、ステップ1302は、第1及び第2電極101及び102に対面する面上に電極を備えると共に該電極上に母材104を形成すべく負荷モジュール103の間の領域を充填するために該ステップ1302において使用される誘電体材料よりも高い誘電率の材料を備えた負荷モジュール103を配置するステップを有する。この実施態様は、所望の結合容量(負荷モジュール容量)を付加的な寄生容量を伴わずに増加させることを可能にする。
図1
図2
図3
図4
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図13a)】
図13b)】
図13c)】
図13d)】
図5
図12
【国際調査報告】