在许多系统中，已经发现具有较长波长的光的照射导致发射出较短波长的 光。这种也称为“频率上转换(frequency up-conversion)”或简而言之“上转换” 的现象最常与从脉冲激光器可得到的高光强度相关。目前人们认为上转换过程 包括能量从数个较低激发态传递至单个较高激发态，其随后能发射出具有较短 波长即较高能量的光。该过程已经针对大量的固态无机体系进行了描述，所述 无机体系包括晶体、离子掺杂玻璃、薄膜和纳米颗粒。通常在晶态体系中的上 转换过程包括“敏化”组分、“活化剂”组分和/或基质(晶体)组分。通常该基 质用稀土离子共掺杂，所述稀土离子用作“敏化剂”，也可以作为“活化剂”。 掺杂物中的一种在低波长区域(通常为红外区)吸收，随后被吸收的光子能量 传递至另一种掺杂物，也即活化剂离子，其在蓝色或绿色区域发光 (E.L.Falcao-Filho等。J.Appl.Phys 92，3065，(2002)，Yoh Mita等。Appl.Phys.Lett. 62，802(1992)，Trash等.Journal of OSA Bulletin 11，881(1994))。此外，已经描述 了晶态纳米颗粒，该纳米颗粒的组合分散在主体基质(host matrix)中以形成薄 膜。这些晶态纳米颗粒也已显示出能够能量上转换，该过程发生在不同种类的 纳米颗粒之间并包括能量传递台阶(energy transfer step)(例如美国专利 US6541788)，或者所述晶态纳米颗粒作为诸如Eu3+离子、Tb3+离子、Tb3+离子 和Ce3+离子等的其他掺杂物的基质，并且这些掺杂物在光照射时能增加所述纳 米颗粒的荧光强度和量子效率。
这些系统对激光材料、光电伏打器件等的制造有潜在的意义。但是，由于 含有的组分的特性，它们制造相当昂贵且不是特别适于制备例如在大面积上的 薄膜或者在柔性基板上制备，而这两种应该对市售光生伏打器件如太阳能电池 的制造特别有用。
解决该问题的一个途径是使用有机化合物来替代无机物。这些有机上转换 系统全部基于直接双光子或多光子激发和/或占据高振动态的分子激发为第一激 发态，后者的过程有时也被称为“热带-吸收”。在直接也即同时双光子激发中， 上转换是具有大的双光子吸收(TPA)截面的染料的直接双光子泵浦的结果，所 述染料要么在溶液中要么在膜中(包括所谓的“固”溶体，以惰性聚合物作为 非活性基质，即固体“溶剂”)。该非活性基质在如下意义上是非活性的：即无 论怎样均不参与上转换过程。已经描述了各种系统，并且对具有更大TPA截面 的新有机染料和结合到聚合物分子或掺杂在聚合物基质中的TPA染料的研究一 直在进行(美国专利US5912257、US6555682、US6100405，T.Kojei等，Chem. Phys.Lett.298，1(1998)，G.S.He等，Appl.Phys.Lett 68，3549(1996)R.Schroeder等， J.Phys.：Condens.Matter 13，L313(2001)；R.Schroder等，J.Chem.Phys.116， 3449(2001))。在其中TPA染料掺杂在聚合物基质中的情况下，同样地，所述聚 合物为不参与上转换过程的非活性化合物。
如果上转换归因于热-带吸收即占据高振动态的分子激发，那么在某些情况 中，这已经用于物质的激光冷却(J.L.Clark等，Phys Rev.Lett 76，2037(1996)) 和/或作为光电器件的温度探针(J.M.Lupton，Appl.Phys.Lett 80，186(2002))。
在有机化合物领域的另一个研究区域是“光限幅器(optical limiter)”领域。 光限幅材料显示非线性吸收特性。这归因于激发态的截面大于基态的截面的现 象。输入能量越大，越多的分子激发成为具有更大截面的状态，由此导致吸收 系数增加。基于在皮秒和纳秒时间坐标上的该非线性吸收的光限幅器，已经针 对许多材料进行了报导，所述材料包括金属酞菁、卟啉和富勒烯，但是也包括 无机纳米颗粒(Qureshi FM等，Chem.Phys.231，87(1998)及其引用的其他参考； Sun等，Int.Rev.Phys.Chem.18(1)43(1999)及其引用的其他参考；W.Su，T.M. Cooper；Chem.Mater.10，1212(1998)；J.W.Perry等，Science 273，1533(1996)；K.A. Nguen等，J.Chem.Phys.118，5802(2003))。
在许多含有至少一种敏化剂组分和至少一种发射剂组分的双分子或多分子 体系中，光子能量上转换已经显示出基于三重态-三重态湮灭过程发生 (Baluschev等，Angew.Chem.Int.Ed.，2007，46，1-5)。该光子能量上转换认为是三 个步骤的固有连接链。第一步为敏化剂分子的体系间交叉(inter system crossing(ISC))，随后是第二步，也就是敏化剂三重态激发至发射剂三重态的传递。 第三步为后续的大多发生在发射剂分子三重态之间的三重态-三重态湮灭。对 于充当敏化剂的宽范围的各种金属络合物以及不同的发射剂分子，已经观察到 有效的三重态-三重态湮灭辅助光子能量上转换。这种基于三重态-三重态湮灭 的光子能量上转换过程的主要优点是它们不依赖于相干激发光。此外，所述三 重态-三重态湮灭辅助光子能量上转换仅仅需要低强度(低至1Wcm-2)和低光 谱功率密度(低至600μW nm-1)的激发光。这些基于三重态-三重态湮灭辅助 光子能量上转换的的研究已在溶液中进行。
但是，由于存在于相应体系中的上转换材料的固有特性或者由于整个装置 的脆弱特性(使得它们不可能应用在实际应用和器件中)，因此没有任何前述的 有机体系已被证明是特别万用的。而且，在一些情况下，特别是基于无机组分 的体系，上转换仅仅能在极低温度(-180℃和小于-180℃)条件下被引发。同时， 没有任何光限幅材料已被报道当该材料独自使用时显示上转换行为。基于无机 物的体系仅仅在高强度单色激光下工作，通常为kW/cm2的等级，并且具有低效 率，目前仅报道结晶粉末为大约1％至最大4％，但是这些仅在使用高强度光时 才具备(Page等，1998，J.Opt.Soc.Am.B，Vol.15，No.3，996)。而且，目前已报道 的体系仅具有是所用的相应材料的固有的发射特性，没有任何影响发射波长的 比率的可能性。
所述的无机体系基于晶态材料，并且为了在应用中使用，纳米晶体必须经 过特别制备，然后会以膜的形式施加，或者，可替换性地，晶体将研磨成细粉 末然后分布在膜中，这进而产生和晶态粉末在膜中均匀分布有关的问题。因此， 由于上转换体系的脆弱特性或固有特征，非常难于实现在显示系统中使用前述 的体系。
因此，已成为本发明的目的是提供基于光子能量上转换的显示系统，其相 对于包括入射光和发射光的辐射波长表现出强大的多功能性，因此该系统取决 于所期望的激发和/或发射特性是可以定制的。此外，已成为本发明的目的是提 供适用于大面积的显示系统，由此使得定制的显示器的制备成为可能。已成为 本发明的另一目的是提供显示系统，其使得可以有效利用低强度和/或低光谱密 度的光源，例如阳光，由此该系统可以用作有效的显示系统。

本发明的目的通过显示系统来达到，该显示系统包括：
-在用光激发时光发射的介质，
-用于提供欲射向所述介质的激发光的光源，
-用于控制欲射向所述介质的激发光的分配以及任选的调制的控制设备，
-用于控制所述光源和所述控制设备的计算机，
所述介质或者与至少一透光基板相接触，或者所述介质成形为所期望的三维形 状，
其中所述介质能进行光子能量上转换，并包括至少两种组分和于其中分布所 述至少两种组分的基质，其中所述第一组分和所述第二组分是有机化合物，并 分别用作一对敏化剂组分和相应的发射组分，以及其中所述第一组分和所述第 二组分分布在所述基质中，所述基质是固体、凝胶或粘度等于或高于0.59× 10-3Pa.s的流体。
优选地，所述光源选自激光、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、 太阳，其中，任选地，日光已经过准直或耦合进朝向所述介质的光纤中。
在一实施方案中，所述控制设备选自声-光调制器、一组电流-或光-机-或压 电-扫描镜、旋转多角棱镜、压电-扫描上转换屏幕、一组波导以及一组用于光场 调制的掩模和/或全息图。
在一实施方案中，所述光源提供范围波长的激发光。
在一实施方案中，所述显示系统包括至少两光源，每一光源提供相同波长 范围的激发光或不同波长范围的激发光。
在一实施方案中，所述第一组分能够吸收第一波长区域w≤λ1≤x的光， 其中第一组分用作在所述介质中的敏化剂，其中所述第二组分能够发射第二波 长区域y≤λ2≤z的光，其中第二组分用作在所述介质中的发射组分，其中λ 2≤λ1，以及其中，在通过所述敏化剂组分在所述第一波长区域λ1的光吸收， 所述发射组分发射所述第二波长区域λ2的光，其中优选地，所述显示系统包括 多于一对的各自的敏化剂组分和相应的发射组分。
更优选地，所述多对的敏化剂组分和相应的发射组分在它们各自的吸收和 发射波长方面彼此不相同，而且每一对存在于所述介质的限定区域中，例如在 所述介质中的限定层或像素中。
在一实施方案中，所述介质包括数个层，每一层由所述基质形成，在每一 层中存在敏化剂组分和相应的发射组分的对。
在一实施方案中，所述介质与至少一透光基板相接触，并分布在所述透光 基板上，其中优选地，所述介质夹在两基板之间，至少一基板是透光的。
在一实施方案中，所述基板是(单个或多个、单独地、在每次出现时)固 体基板，优选地选自玻璃、石英、氮化硅或碳化硅、前述任一的片材或柔性基 板，例如聚合物片材或塑料箔。
在一实施方案中，所述介质成型为所期望的形状，例如球、立方体、字母、 数字、符号、标志、paralleliped或不规则形状的物体。
在一实施方案中，所述显示系统是RGB显示器或变色显示器或白色显示 器。
在一实施方案中，所述基质在300至1600nm范围内是透明的。
在一实施方案中，所述流体具有0.59×10-3至1×106Pa·s范围内的粘度。
在一实施方案中，所述基质为具有弹性、塑性、粘弹性或粘塑性的固体。
在另一实施方案中，所述基质为粘度为1×103至1×1017Pa·s的有机或无 机玻璃。
在一实施方案中，所述基质为粘度≥0.59×10-3Pa·s的粘稠液体，其中优 选地所述基质由一种或数种选自下述有机低聚物和共-低聚物(co-oligomer)的 材料制成，所述低聚物具有有限数目的单体单元，所述共-低聚物包含单体单元 的混合物，所述单体单元包括但不限于如下的类：取代或未取代的苯乙烯、亚 苯基、亚苯基二胺、亚苯基二醇、甲基丙烯酸甲酯、酚、丙烯酸、乙烯基类诸 如乙烯醇或氯乙烯、乳酸、碳水化合物、碳酸酯、酰亚胺、酰胺诸如丙烯酰胺、 烯烃诸如乙烯和丙烯、氧化烯烃诸如氧化乙烯或氧化丙烯、诸如乙二醇和丙二 醇的烯烃二醇、对苯二甲酸、ε-己内酰胺、尿烷、硅烷、硅氧烷、以及取代和 官能化形式的前述任一种物质，以及它们的任意的组合，所述基质任选地、另 外地含有用以改变、调节和控制所述介质粘度的一种或数种有机溶剂或水。
在一个实施方案中，所述基质为粘度≥1×10-1Pa·s的无机或有机凝胶， 其中优选地，所述有机凝胶为含有非共价键的有机物理凝胶或者为含有共价键 且优选为交联的化学凝胶，其中交联通过辐照、加入交联化学物质或者采用这 两种方式来完成。
在一个实施方案中，所述凝胶含有一种或数种线型和支链型聚合物，包括 但不限于：聚(苯乙烯)、(聚)亚苯基、聚(萘二甲酸酯)(naphthalate)、聚(对苯二甲 酸酯)、聚(烯烃-萘二甲酸酯)和聚(烯烃-对苯二甲酸酯)，比如聚(萘二甲酸乙二醇 酯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(羟基-丁酸酯)、聚(苯 二胺)、聚(亚苯基二醇)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(酚)、聚(丙烯酸)、聚(乙烯基 类)如聚(乙烯醇)或聚(氯乙烯)、聚(乳酸)、聚(碳水化合物)、聚(碳酸酯)、聚(酰亚 胺)、聚(酰胺)诸如聚(丙烯酰胺)、烯烃诸如聚(乙烯)和聚(丙烯)、聚(氧化烯烃) 诸如聚(氧化乙烯)或聚(氧化丙烯)、聚(烯烃二醇)诸如聚(乙二醇)和聚(丙二醇)、 聚(对苯二甲酸)、聚(ε-己内酰胺)、聚(氨基甲酸乙酯)、聚硅烷、聚(硅氧烷) 以及前述的任意的组合、混合物或共混物，所述基质任选地、另外地含有用以 改变、调节和控制所述介质粘度的一种或数种有机溶剂或水。
在一实施方案中，所述基质为粘度为≥1×103Pa·s的固体或玻璃，其中优 选地，所述的基质由热塑性聚合物或共聚物(嵌段、交替和/或接枝共聚物)或 者它们的混合物制成，和/或带有一种或数种合适的溶剂来控制和调节所述介质 的粘弹性或塑弹性。
更优选地，所述基质由分子量为102至109，优选103至大约109的聚合物 或者共聚物包括嵌段、交替和/或接枝共聚物制成，其包括但不限于：聚(苯乙烯)、 (聚)亚苯基、聚(萘二甲酸酯)、聚(对苯二甲酸酯)、诸如聚(萘二甲酸乙二醇酯) 和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)的聚(烯烃-萘二甲酸酯)和聚(烯烃-对苯二甲酸酯)、聚 (醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(羟基-丁酸酯)、聚(苯二胺)、聚(亚苯基二醇)、聚(甲基 丙烯酸甲酯)、聚(酚)、聚(丙烯酸)、聚(乙烯基)如聚(乙烯醇)或聚(氯乙烯)、聚(乳 酸)、聚(碳水化合物)、聚(碳酸酯)、聚(酰亚胺)、聚(酰胺)诸如聚(丙烯酰胺)、诸 如聚(乙烯)和聚(丙烯)的烯烃、诸如聚(氧化乙烯)或聚(氧化丙烯)的聚(氧化烯烃)、 诸如聚(乙二醇)和聚(丙二醇)的聚(烯烃二醇)、聚(对苯二甲酸)、聚(ε-己内酰胺)、 聚(氨基甲酸乙酯)、聚(硅烷)、聚(硅氧烷)以及前述物质的任意的组合、混合物 或共混物，所述基质任选地并另外地含有用以改变、调节和控制所述介质粘度 的一种或数种有机溶剂或水。
在一实施方案中，所述基质由热固性塑料制成，其中优选地所述热固性塑 料选自聚酯树脂、环氧树脂，优选双组分环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、 三聚氰胺树脂和酚醛树脂。
在一实施方案中，所述基质由弹性固体、更具体地说由聚合物弹性体制成， 其中优选地，所述基质由弹性固体、更具体地说由选自下述的聚合物弹性体制 成：聚丙烯酸橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、含氟弹性体、全氟弹性体、聚醚嵌段 酰胺和烯烃橡胶。
在一实施方案中，所述基质不参与在照射所述介质时的光子能量上转换过 程。
在一实施方案中，所述第一组分为第一有机化合物且所述第二组分为第二 有机化合物。
在一实施方案中，所述第一组分既不共价键合到所述第二组分，也不络合 到所述第二组分。
在一实施方案中，所述第一组分共价键合或络合到所述第二组分。
在一实施方案中，所述第一和所述第二有机化合物是不同的化合物。
在一实施方案中，所述第一和所述第二有机化合物为含碳的化合物，前提 是其不是碳的无氢硫属元素化物及其衍生物、盐类碳化物、金属碳化物或金属 羰基化物。
在一实施方案中，所述发射组分在所述第二波长区域λ2处的发光归因于基 于直接或顺序双光子激发、直接或顺序多光子激发或者占据高振动态的分子激 发(“热带吸收”)的上转换过程，所述上转换过程在通过所述第一组分在所述 第一波长区域λ1处吸收光时发生。
在一实施方案中，所述发射组分在所述第二波长区域λ2处的发光归因于基 于所述发射组分的光激发分子间的三重态-三重态湮灭过程和/或基于所述第一 组分的光激发分子间的三重态-三重态湮灭过程的上转换过程。
在一实施方案中，所述第二波长区域λ2在360至750nm的范围内，且所 述第一波长区域λ1在500至1600nm的范围内。
在一实施方案中，所述第一组分为具有占据的三重态(populated triplet)或 混合的三重态-单重态的有机染料或分子、双光子吸收(TPA)染料、光限幅化 合物(optical limiting compound)、具有占据的三重态的另一种分子或光限幅化 合物-如富勒烯、或者碳纳米管。
在一实施方案中，所述第二组分为有机染料。
在一实施方案中，所述第一组分为第一有机染料且所述第二组分为第二有 机染料，其中所述第一和第二有机染料是相同或不同的，其中优选地所述第一 和/或第二有机染料选自包括如下的组：具有占据的三重态或能够直接和/或顺序 双光子激发的有机染料、能够直接和/或多光子激发的有机染料、能够非线性吸 收的有机染料和能够热带吸收的有机染料。
在一个实施方案中，所述有机染料，特别是第一有机染料，选自具有占据 的三重态的有机分子，特别是具有占据的三重态的金属有机络合物，例如但是 不限于：含有Li、Mg、Al、Ti、V(VO)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ru、 Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U(UO2)的有机络合物，或者前述物质的任意组 合，从而确保波长控制，其中优选地所述第一有机染料选自包括具有占据的三 重态的化合物的组，包括但是不限于：
-卟啉类，包括伸展的卟啉类、取代的卟啉类以及含有金属的前述任意卟啉 类，所述金属包括但不限定于Li、Mg、Al、Ti、V(VO)、Mn、Fe、Co、Ni、 Cu、Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U(UO2)，
-酞菁类，包括伸展的酞菁类、取代的酞菁类或者含有金属的任意前述酞菁 类，所述金属包括但不限于Li、Mg、Al、Ti、V(VO)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、 Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U(UO2)，
-喹啉类、benzopyrizine类、喹啉化物类(quinolates)和羟基喹啉化物 (hydroxyquinolates)类、乙酰基-丙酮酸盐(酯)类，取代的喹啉类、取代的 benzopyrizine类、取代的喹啉化物类(quinolates)和取代的羟基喹啉化物类 (hydroxyquinolates)、取代的乙酰基-丙酮酸盐(酯)类；
-前述物质的任意混合物，
并且所述第二有机染料选自包括如下化合物的组：荧光发射在360至 750nm的化合物，特别是荧光发射在360至750nm的荧光染料，例如：
蒽类、并四苯类、并五苯类、苝类，
取代的蒽类、取代的并四苯类、取代的并五苯类、取代的苝类，
苯基(双-，三-苯基)桥接的蒽类、苯基(双-，三-苯基)桥接的并四苯类、苯基 (双-，三-苯基)桥接的并五苯类、苯基(双-，三-苯基)桥接的苝类，
芴类、噻吩类，
聚芴类和低聚芴类，带有或不带有任何侧链型(sidechain pattern)以及它 们的共聚物，
聚对亚苯基类(polyparaphenylenes)，包括聚对亚苯基亚乙烯基类和聚亚苯基 亚乙炔基类。
在一实施方案中，所述第一和第二有机染料经选择使得所述第一有机染料 的占据的三重态处于如下能级：允许三重态-三重态湮灭过程并随后将能量传递 至所述第二染料的激发单重态。
在一实施方案中，所述第一和第二组分的组合选自：
a)绿色对：DPA/PdOEP；
(即9，10-二苯基蒽(DPA)/2，7，8，12，13，17，18-八乙基卟啉钯(PdOEP))
b)红色对：BPEA/PdTPTBP；(即9，10-二(苯基乙炔基)蒽(BPEA)/内消 旋-四苯基-四苯并卟啉钯(PdTPTBP))
c)近红外对：BPEN/PdTPTNP；(即9，10-二(苯基乙炔基)并四苯(BPEN) /内消旋-四苯基-八甲氧基-四萘并[2，3]卟啉钯(PdTPTNP))
d)直接红-蓝对：苝/PdTPTBP；(即，二苯并[de，k1]蒽(苝)/内消旋-四苯 基-四苯并卟啉钯(PdTPTBP))
e)直接红外-绿色对：BPBT/PdTPTNP；(即，4，4’-双(5-并四苯基)-1，1’- 联苯(BPBT)/内消旋-四苯基-八甲氧基-四萘并[2，3]卟啉钯(PdTPTNP))
f)红外-黄色对：红荧烯/PdTAP；(即，5，6，11，12-四苯基并四苯(红荧烯) /四蒽并卟啉钯(tetraantraporphyrin palladium)(PdTAP))。
在一实施方案中，所述第一和所述第二组分均匀地分布在所述基质中。
在一个实施方案中，所述第一和所述第二组分包封在平均尺寸为5nm至 999μm范围的颗粒中，并且所述颗粒均匀分布在所述基质内，其中优选地所述 颗粒具有10nm至999μm范围的平均尺寸。
在一实施方案中，所述颗粒具有被官能团官能化的表面，从而使得所述颗 粒可以分散在所述基质中，所述官能团优选为H、-(CH2)nCH3、-(CH2)n-COOR、 -(CH2)n-OR、-(CH2)n-SR、-(CH2)n-NR2、-((CH2)p-O)n-CH3，其中R＝H、取代或 未取代的烯基或炔基、或者诸如Cl、Br、F、I的卤素、或者NO2、NH2、CN、 SO3H或OH。
附图说明
图1A显示了根据本发明的显示系统的一实施方案的示意图，图1B是相似 实施方案的示意图。
图2A示出了本发明显示系统的实施方案。
图2B示出了当用不同强度635nm实现激发时的上转换发射谱。
图2C示出了本发明显示系统的另一实施方案。
图3示出了本发明显示系统的另一实施方案。
图4示出了敏化剂的例子。
图5示出了在苯基-十七烷(PHD)基质中敏化剂(PhPdPc)和发射剂红荧烯在 变化敏化剂浓度下的上转换光谱。
图6示出了在苯基-十七烷(PHD)基质中敏化剂(DOPdPc)和发射剂红荧烯在 下列浓度的上转换光谱：1×10-4M PhPdPc+1×10-3M红荧烯。
图7示出了发射剂结构的例子。
图8示出了如下对的上转换光谱：内消旋-四苯基-四苯并卟啉钯(PdTPTBP) 与苝、PdTPTBP与PhP、以及PdTPTBP与DFPP；激光波长632nm，1mW。
图9示出了PdTPTBP与玉红省对的上转换光谱。
图10示出了具有一种敏化剂(PdTPTBP)和三种发射剂即苝、BPEA(双(苯基 乙炔基)蒽)和玉红省的上转换体系的上转换谱；在基质PHD中浓度为5×10-5M PdTPTBP和1.5×10-4M玉红省、1.5×10-4M苝和1.5×10-4M BPEA；632nm 激发，1mW。
图11示出了各种基质分子的结构的例子。
图12示出了在不同基质中具有敏化剂PdTPTBP和发射剂苝的上转换体系 的上转换谱。
图13示出了用非聚焦非相干光与染料敏化太阳能电池直接相结合工作的光 谱浓度的例子，其中图13a示出了该设备的照片；图13b示出了装置的示意图； 图13c示出了在该设备中使用的LED的光谱。
图14示出了上转换显示器的例子。
图15示出了透明显示器，作为在不同层具有不同发射颜色的多层显示器的 示范。
图16示出了像素化的显示器的第一原型。
图17示出了三维显示器的例子。图17a示出了在PHD中的体系5×10-5M PdTPTBP+5×10-4M BPEA；图17b示出了在PHD中的2.5×10-5M PdTPTBP +5×10-4M BPEA。

上述已报道的现有技术中所有有机体系基于溶液基质，即其中活性组分存 在于溶剂中的基质。因此它们在器件中的应用是困难的，并且需要密封隔室。 本发明人已成功设计用于光子能量上转换的介质，该介质基于有机敏化剂和发 射剂，并且该介质包括使得这种介质可以作为薄膜在延展的区域上沉积的基质， 而无需密封其中放置有敏化剂和发射剂的隔室或者采取任何手段避免溶剂的泄 漏。另外，本发明的介质允许形成它们的三维形状，这些介质接着例如可用作 将较长波长的光转变为较短波长的光的显示器或窗口或物体。本发明人已出乎 意料地发现假如将有机敏化剂化合物和有机发射剂化合物包埋并分布在基质 中，包含所述基质、敏化剂和发射剂的所述介质颇适用于包括大面积显示器或 窗口的许多应用，其中所述基质是固体、凝胶或粘度等于或高于0.59×10-3Pa.s、 优选地＞1.0×10-3Pa.s、甚至更优选地＞3.0×10-3Pa.s的流体。这是因为一旦所述 介质已经形成的所期望的形状例如片材，所述固体、凝胶或高粘度的基质允许 所述介质保持其形状。本文中使用的术语“高粘度的”意思是指≥0.59×10-3Pa.s、 优选地＞1.0×10-3Pa.s、甚至更优选地＞3.0×10-3Pa.s的粘度。≥0.59×10-3Pa.s 的值是甲苯在环境条件下于室温的粘度。本发明的基质的粘度应至少等于上述 值，因为任何低于的值将不可避免地导致与现有技术有关的相同问题(成形稳 定性不足、泄漏、无大面积器件可能性等)。
本发明人已经出乎意料地发现在显示器系统中于基质中使用用于光子能 量上转换的有机敏化剂和发射组分，能实现非常多用途的显示器的制造，其中 所述基质是固体、凝胶或粘度≥0.59×10-3Pa.s的流体。本发明的这些显示器特 征在于高的功效。作为激发源，多种这样的激发源是可行的，本发明所述显示 系统不必需依赖高强度单色激光。相反，甚至日光可用作激发源。例如，太阳 光谱的一部分例如红或近红外(IR)区域可用作激发源，并且取决于发射组分的选 择，可制造诸如蓝、绿、黄或红色发射显示器的单色发射显示器以及多色发射 显示器。有可能在多层布置的不同层中和/或不同像素中提供敏化剂/发射组分 对，这样做时，可获得不同的显示器，例如RGB显示器、白色显示器或其他限 定颜色的显示器。本发明的显示器具有至多100MHz的高频刷新频率。
本发明的介质和显示系统在具有强度低到10mW/cm2的非相干日光下工作 并具有较高的功效，即约5至6％，即使在具有光谱密度低至50μW nm-1的日 光作为激发源时工作。而且，本发明的上转换过程的量子效率不依赖于激发光 的相干性质。
激发光子可用于本发明的光子能量上转换，其中取决于激发的发射剂三重 态的寿命时间，激发光子可具有约40μs的时间失配。而且，取决于敏化剂的 吸收光谱，激发光子可来自大于0.3eV宽的激发能量区域，并且，取决于敏化 剂和发射剂分子的具体扩散系数，激发光子可具有大于20μm的空间离距。这 使得本发明的介质可用作光谱集中器。
另外，由于光子可具有在空间中的无规取向(直到它们撞击到目标例如显 示器表面)，故不需要激发光的波阵面。而且，在如下意义上本发明介质中的组 分是非常多用途的：不仅可以影响活性组分，即参加到光子能量上转换过程的 组分，该组分允许控制介质的光谱性能；而且，影响基质的组成从而确保控制 介质和薄膜或者它们所形成的物体的形貌。
通过本发明实现了更大的通用性，这是因为能够将至少两种独立地活性化 合物的性能结合，产生具有各种性能的新体系/组成，所述性能是当每一组分单 独存在时所不能显示的性能。例如，吸收分子即“敏化剂”分子可变化，由此 欲上转换的较低能量的波长可变化。可替换性地或另外地，发射分子可变化， 从而允许上转换的发射的较高能量波长可以变化。在使用至少一种有机化合物 要么作为敏化剂要么作为发射剂中，或者通过使用有机化合物用于两者，还可 能利用有机化合物的良好成膜性能，从而使得本发明的组合物特别适合于大面 积光-电器件，例如大面积显示器或基于柔性基板的显示器。
本文中使用的术语“显示系统”意思是指一或多个显示器设备。在其最简 单的形式中，“显示系统”等同于单个“显示器”或“显示设备”。在更复杂的 形式中，数个这样的单个显示器可组装在一起从而形成本发明的显示系统。
本文中使用的术语“光”意思是指在300nm至1600nm波长范围以及它们 的任意子集内的电磁辐射。
“透光”的基板意思是指在至少用于激发光子能量上转换介质的那些波长 区域以及其中所述光子能量上转换介质发射辐射的波长区域中，基板是透明的。 本发明的显示器形成为与至少一基板相接触的单薄膜或单层结构的或者多薄膜 或多层结构的光子能量上转换介质。优选地，这种介质夹在两基板之间。层状 介质可具有多于一层以及还可具有多于一个敏化剂/发射剂组分对，每一对具有 不同发射特征。这些不同敏化剂/发射剂组分对可存在于显示器的不同层或不同 像素中，从而允许制造RGB显示器、单色或多色显示器或白色显示器。
在本发明的可选择的实施方案中，光子能量上转换介质可形成为所期望的 三维形状，例如字母、数字、立方体、金字塔、paralleliped、公司标志、或任何 其他规则或不规则成型的所期望的形状。这有可能归因于本发明的光子能量上 转换介质的成形稳定特性。
如前述所概述的，本发明的显示器可用很多种光源工作。根据本发明对提 供激发光有用的光源，提供单波长的光(单色光)或者整个范围波长的光，例 如红光或近红外(IR)光。同样，也可使用多于一个光源作为激发源，用以提供不 同波长范围作为激发光。特别地，假如多于一个敏化剂/发射剂组分对存在，每 一对特征在于不同的吸收/发射波长，则可选择这样的布置。这样，可制造多色 显示器。
在本文中使用的术语“在x nm至y nm范围透明”意思是指在整个范围或 者仅仅在其子集内为透明的。
在本文中术语“弹性”与基质结合使用时意思是指这样的基质：其通过例 如施加压力或应力而变形，而一旦这种压力或应力消除后，回复至其在所述变 形前的原始状态。
在本文中术语“塑性”当与基质结合使用时意思是指响应于施加的力而经 历形状不可逆变化的基质。
在本文中术语“粘弹性”是随时间变化(time-dependent)的性能，其中 材料在应力下既产生粘性响应又产生弹性响应。粘弹性材料在恒定应力下表现 出粘性流动，但是应力释放后，一部分机械能被保留并恢复。通常与聚合物溶 液、熔体和结构化的悬浮液相关，粘弹性通常作为对瞬时施加的或去除的恒定 应力或应变或者动态应力或应变的响应而测量。
在本文中使用的术语“粘塑性”意思是指这样的性能：其中，材料在低于 某临界应力值，即屈服应力，下表现得象固体，但是当该应力被超出时，材料 象粘稠液体流动。通常相关的是高聚集悬浮物和聚合物凝胶。
在本文中使用的“热塑性聚合物”意思是指显示出温度依赖性塑性行为的 聚合物，即加热时熔融而冷却时固化。
在本文中使用的“热固性塑料”意思是指通过施加能量如加热固化为更强 形式的塑性材料如聚合物。通常所述的固化过程导致塑性材料的分子间的交联 键形成例如聚合物链。
在本文中使用的术语“粘度”意思是指材料抵抗流动的趋势。
在本文中使用的“双组分环氧树脂”意思是指仅仅在两种前体组分一起加 入时形成的环氧树脂。更具体地说，这种环氧树脂为与催化剂或“硬化剂”混 合时固化的热固性环氧聚合物。这种“双组分环氧树脂”的实例有双酚A和表 氯醇。
在本文中使用的术语“粘性液体”意思是指粘度≥0.59×10-3Pa·S的液体。 本领域技术人员知道如何测量液体的粘度，而且有可商业购买的粘度计。在下 面进一步给出的一些实施方案中，本发明人采用约(20至1000)×10-3Pa·S作为 基质的粘度值。但是，测量这种粘度的方式应该不重要，因为所有已知的粘度 计给出相同结果，在10％的边界内。在本文中所用术语“凝胶”通常是指这样 的体系：其中一种(或数种)组分(也称为“网络组分”作为胶体分散在另一 种组分如渐中。优选地，“凝胶”为具有有限的、通常相当小的屈服应力的胶 态体系。
例如，在聚合物凝胶中，网络组分为聚合物，且该聚合物可以胶态性的分 散在诸如水的溶剂中形成凝胶。聚合物网络可以是通过共价键形成的网络或者 是通过用作网络连接的局部有序的区域进行物理聚集形成的网络。凝胶可以是 物理性的，在这种情况下被分散组分的分子间的相互作用实质上是非共价的， 例如范德华相互作用，或者可以是化学的，在这种情况下被分散组分的分子间 的相互作用是共价的。任选地，组分可以物理或化学交联。在物理交联的情况 下，分子间没有共价键，但是被分散的组分物理缠绕。在化学交联的情况下， 分散的组分的分子间存在共价键，其通过辐照或加入化学交联剂获得。
在本文中使用的术语“有机”用的是其通常的含义，即意思是指含碳化合 物。在本文中，它也包括元素碳，至少富勒烯形式的元素碳。术语“有机”还 排除特定的含碳化合物，如碳的无氢硫属元素化物，如CO、CO2、CS2，以及 它们的衍生物，如H2CO3、KSCN；还排除盐类碳化物，所述盐类碳化物为元素 和碳的二元化合物，在水或稀酸的影响下分解为烃。盐类碳化物具有如下通式： MI2C2或MIIC2，其中MI或MII表示一价或二价的金属离子。钙、银和铜的盐类 碳化物分解为乙炔，铝的盐类碳化物(Al4C3)分解为甲烷。进一步排出的不形 成术语“有机”的一部分的含碳化合物为金属碳化物，其为具有合金特性的非 化学计量的化合物。它们耐酸且导电。
根据本发明，敏化剂和发射剂组分可以包封在具有纳米或微米范围的平均 尺寸的颗粒中。如果平均尺寸在纳米范围内，这样的颗粒有时也称为“纳米颗 粒”。本领域技术人员知道如何将组分包封在颗粒内。有许多将组分包封在颗粒 内的方法，例如通过乳化工艺包封。
在本文中使用的术语“纳米颗粒”表示尺寸范围为1至750nm、优选5至 500nm、或更优选5至250nm的颗粒。这些纳米颗粒也可以表现出晶态行为， 此种情况下它们也被称为“纳米晶体”。
在本文中使用的术语“纳米管”表示优选为碳的管状结构，其尺寸与前述 “纳米颗粒”的大小具有相同的等级。
在本文中使用的术语“主体分子”和“客体分子”表示两种类型的分子， 它们相互不同，其中称作“客体分子”的分子包埋在由被称为“主体分子”的 (另一)分子形成的基质内。
在本文中使用的术语“显示系统”意思是指一或多个显示设备。在其最简 单的形式中，“显示系统”等同于单个“显示器”或“显示设备”。在更复杂的 形式中，数个这样的单个显示器可组装在一起从而形成本发明的显示系统。
在本文中使用的术语“光”意思是指波长范围为300nm至1600nm以及它 们的任一子集的电磁辐射。
在包括基板(柔性固体或刚性固体)的本发明的器件中，这种基板优选 为“透光的”。“透光的”基板意思是指在至少那些用于激发光子能量上转换介 质的波长区域以及于其中所述光子能量上转换介质发射辐射的波长区域中，基 板是透明的。根据本发明的显示器形成为与至少一基板相接触的、单膜或单层 结构或者多膜或多层结构的光子能量上转换介质的形式。优选所述介质为夹入 两基板之间，两基板的至少一个、优选两个都是透光的。层状介质可具有多于 一层或也可具有多于一个敏化剂/发射剂组分对，每一对具有不同的吸收特征或 不同的发射特征或者吸收和发射特征都不同。这些不同敏化剂/发射剂组分对可 存在于显示器的不同层或不同像素中，因而使得可生产RGB显示器、单色或多 色显示器或白色显示器。
在根据本发明显示器的可替换实施方案中，光子能量上转换介质可形成 为所期望的三维形状，例如字母、数字、立方体、金字塔、paralleliped、公司标 志、或任何其他规则或不规则成型的所期望的形状。由于本发明的光子能量上 转换介质的成形稳定特性，这是可能的。
不希望受任何理论束缚，根据本发明三重态-三重态湮灭辅助的光子能量 上转换体系的一实施方案，上转换过程的工作原理是在第一组分例如金属化卟 啉大环(MOEP)的单重态Q带中的光子吸收后，由于有效的体系间交叉 (inter-system crossing，ISC)，第一组分(敏化剂)的长寿命三重态被高度地占据。 该三重态能进一步认为是用于随后能量转换过程的激发态的储集器。从这里， 可能有两种激发路径。首先，作为所述第一组分的受激分子自身之间的三重态- 三重态湮灭(TTA)的结果，所述第一组分-分子之一恢复到基态而另一个激发到 更高的单重态。随后是第一组分单重态激发到第二组分的激发单重态的有效转 移，第二组分是发射组分，例如蓝光发射剂。其次，附加的上转换通道是可能 的，包括第一组分的三重态激发首先直接转移到第二发射组分分子的三重态， 接着再是有效的三重态-三重态湮灭，这次是第二组分的三重态，从而再导致第 二(发射)组分的激发单重态。
更优选地，所述第一有机染料(即敏化剂)是卟啉或金属卟啉，尤其为八乙 基卟啉-钯(或-Pt或-Cu或-Zn)或酞菁，所述第二有机染料(即发射剂)是聚 芴或低聚芴(有或没有(不同)侧链型)，尤其是PF 2/6。应注意的是，在本发 明的一实施方案中，其中敏化剂和发射剂是有机化合物，所述有机化合物可以 是可聚合的，这些可发生在同一聚合物中，即它们可形成同一聚合物分子的一 部分，为嵌段共聚物或无规共聚物形式，或其中各个另一组分形成封端基团的 敏化剂聚合物/或发射剂聚合物形式。这可例如为用发射剂组分封端的敏化剂组 分的聚合物，或反之亦然。刚才描述的聚合物是其中两种组分彼此共价连接的 例子。
优选的敏化剂组分、发射组分和基质组分(“惰性基质”是指基质不参与上 或下转换或下移过程的事实)的具体实施方案将描述如下：
敏化剂分子(或“敏化剂组分”)
“敏化剂”是能吸收光的分子，敏化剂为有机染料或金属-有机络合物，优 选地具有高度占据的(highly populated)三重态。
金属有机络合物是这样定义的化合物：含有被一个或多个分子，即所谓的配 体L，包围的至少金属M，所述配体L通常通过配位共价键连接到所述金属离 子上。
配体是有机分子：环状的或无环的、芳族或非芳族的、单齿的或多齿的。
在它们是伸展(extended)的芳族体系的情况下，它们自身是有机染料敏化剂， 而不连接到金属上。
为了更好的理解：
不仅Pd-卟啉(＝金属有机络合物)而且无金属的卟啉(＝有机分子)都是 敏化剂。

卟啉                            Pd-卟啉
金属-有机络合物可为
-具有通式结构MLm的单核，m为配体数，m＝1至8，优选为1至3，或者
-具有通式结构LmM-[B-MLm]n、金属通过共有配体B桥接的多核络合物，在 该通式中每次出现时，配体Lm为独立地选择的配体。n为1至10、优选1至3 的重复单元，而B为用作多齿配体的任一桥接有机分子或诸如F、Cl、Br、I的 卤化物
-具有通式结构MLm-[A-LmM]n、配体通过A桥接的多核络合物，在该通式中 每次出现时，配体Lm为独立地选择的配体。n为1至6、优选1至3的重复单 元，而A定义为下述通式表示的单元或这些单元的任意组合、或当桥接配体时 形成稠合体系的任意其他有机单元，

(式X)
，R为H、任意取代或未取代的烷基、芳基或杂芳基，n1为0至10，优选为0 至2，R3为H、-(CH2)nCH3、-(CH2)nCOOR、-(CH2)n-OR、-(CH2)n-SR、-(CH2)n-NR2、 -((CH2)P-O)n-CH3，
金属M选自例如Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Al、Ga、In、Ti、Sn、Pb、Zr、 Hf、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、 Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Yb、Eu、Nd、Gd、Th，优选为Pd、Pt、Ru、Os、 Re，
配体L可选自例如但不限于如下：
-杂环芳族或非芳族体系，其含有至少一个不是碳的原子，优选为氮或氧，通 过该原子配体连接到金属上。所述芳族杂环芳族或非芳族体系是单或多环缩合 的环状体系，或者彼此共价键合的环的体系，其中，任选地，所述环状体系或 环用进一步的取代基Z取代，
Z为一种或多种部分，其在每次出现时，独立地选自H、取代或未取代的烯 基或炔基、或诸如Cl、Br、F、I的卤素、或者NO2、NH2、CN、SO3H、OH、 H、-(CH2)nCH3、-(CH2)n-COOR、-(CH2)n-OR、-(CH2)n-SR、-(CH2)n-NR2、 -((CH2)P-O)n-CH3，
其中R为H、任意取代或未取代的烷基、芳基或杂芳基，
n为0至10，优选为0至6，
p为0至4，优选为1至2，
或者Z为任意芳基和杂芳基体系，优选由式X表示

(式X)
n2为1至5，
R1为H、任意的烯基、炔基、芳基或诸如Cl、Br、F、I的卤素、或者NO2、 NH2、-CN、-SCN、＝C(CN)2、＝O、-SO3H、OH、H、-(CH2)nCH3、-(CH2)n-COOR、 -(CH2)n-OR、-(CH2)n-SR、-(CH2)n-NR2、-((CH2)P-O)n-CH3，
R3为H、-(CH2)nCH3、-(CH2)n-COOR、-(CH2)n-OR、-(CH2)n-SR、-(CH2)n-NR2、 -((CH2)P-O)n-CH3，
配体L可选自例如以下种类，但不限于此：包括卟啉的取代或未取代的大 环体系以及这些衍生物的伸展体系，例如苯并卟啉或萘并卟啉。

配体L可选自例如以下种类，但不限于此：四氮杂卟啉、酞菁或萘菁 (naphthalocyanine)的取代或未取代的大环体系。

配体L可选自例如以下种类，但不限于此：corrole或氮杂-corrole的取代或 未取代的大环体系，包括它们的苯并-和萘并-伸展体系。

配体L可选自例如以下种类，但不限于此：取代或未取代的直链四-、三-或二 吡咯体系，包括它们的苯并和萘并-伸展体系。

配体L可选自例如以下种类，但不限于此：取代或未取代的吡啶、二-、 三-或多-吡啶基、菲咯啉、喹啉、异喹啉、二异喹啉、羟基喹啉。

配体L可选自例如以下种类，但不限于此：由以下结构或这些结构的任 意组合表示的取代或未取代的杂芳族分子，

其中X和Y彼此独立地为NR、O、S。
配体L可选自例如但不限于含有如下的衍生物：取代或未取代的苯-1，2-二 醇、苯-1，2-二胺、乙烷-1，2-二胺、乙烷-1，2-二醇、萘-2，3-二胺、萘-2，3-二醇、蒽 -2，3-二醇、蒽-2，3-二胺、草酰胺、草酸、乙二胺四乙酸。

为有机染料的敏化剂选自但不限于如下类：
——取代或未取代的香豆素以及它们的衍生物，

Z如上所述；
——取代或未取代的菁-、份菁-和偶氮-染料以及它们的衍生物，

其中n3＝0至6，优选地为0至3，
Ar1和Ar2相同或不同，在每次出现时独立地选自

或这些结构的任意组合，Z、R和R3如上定义；
——方酸鎓(squarylium)和克酮酸鎓(croconium)染料的取代或未取代的衍 生物

X、Y、Ar1和Ar2如上所定义；
——半-方酸鎓或半-克酮酸鎓染料及其衍生物的取代或未取代的衍生物，或者

，或任意芳族和杂芳族体系桥接的(聚)苯乙烯，或其他芳族或杂芳环，连接 有芳族或杂芳族体系的仲胺或叔胺，用芳族体系单末端封端的(聚)亚苯基， 或金属有机络合物，
——或者以下物质的取代或未取代的衍生物：a)用芳族体系单末端封端的(聚) 亚苯基，或b)用芳族或杂芳族单元取代的仲胺或叔胺，或c)-f)通过(聚)苯乙 烯或其他(多)芳族或杂芳环桥接的芳族和杂芳族体系，通过以下结构表示

其中，n4＝1至4，优选地为1至2，
Ar1、Ar2、X和R如上所述。
有机染料也可选自不连接到金属上的配体L类，例如卟啉、酞菁、corrole。
发射剂分子(或“发射组分”)
发射剂分子是具有发射单重态(高效的)的有机分子。
发射剂分子可选自E的组。
E可选自例如但不限于以下种类：
——取代或未取代的蒽、并四苯、并五苯、红荧烯以及它们的衍生物，核由以 下结构表示，

其中Z如上所述，
——取代或未取代的苝、菲、三亚苯、芘、苯并芘、、苯并、非那烯 (phenalene)、苊(acenaphtylene)、corannulene，核由以下结构表示，

其中Z如上所述；
——取代或未取代的含有非芳族、芳族和杂芳族稠合体系的衍生物，核由以下 结构

或者这些结构的任意组合表示，Z如上所述，Y为C、Si、N、S、O，
——取代或未取代的基于(聚)-硅杂环戊二烯(silole)或(聚)-吡咯或噻吩 的化合物类，核由以下结构表示，其中Z和n4如上所述，Y1为Si(Z)2，-N(Z)或 S。

发射剂分子也可为由以下通式表示的分子：

其中p为0至20，E和A如上定义，而当Lm在该式子中每次出现时为独立选 择的配体。
惰性基质，其中分布有敏化剂和发射组分
在VIS和近IR区域中适当透明、具有限定的可变粘度，例如但不限于：
——低聚物和共-低聚物——苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、酚类、丙烯酸、乙烯醇、 碳酸酯、酰亚胺、酰胺、乙烯、乙二醇、丙烯、丙二醇、一般的烯烃和烯烃二 醇、对苯二甲酸、ε-己内酯，以及取代的和官能化的苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸、乙烯醇、碳酸酯、酰亚胺、酰胺、乙烯、乙二醇、丙烯、丙二醇、一 般的烯烃和烯烃二醇，以及它们的所有可能的混合物，具有有机溶剂或水来改 变和控制粘度；
——分子量为103至约109的聚合物和共聚物(嵌段、交替和接枝共聚物)，例 如但不限于：聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、一般地所有聚丙烯酸类、聚碳酸 酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戌烷(一般的聚烯烃)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚 对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚醚醚酮、聚羟基丁 酸酯、聚L-乳酸、聚ε-己内酯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、即聚乙二醇和聚亚 脂环基二醇(polyalcylene glycol)，以及它们的所有混合物和共混物，以及有机溶 剂或水来改变和控制粘度；
——物理和化学聚合物凝胶：
a)照射交联(所有上述的低聚物和聚合物，但不限于此，以及它们的混合物， 其也有低分子量溶剂来调节粘度)；
——反应交联(环氧树脂等)。
上述报道的现有技术的所有有机体系是以溶液为基础的。因此它们在器件中 的应用是困难的，并且需要密封隔室。本发明者已设计用于光子能量上转换的 介质，该介质基于有机敏化剂和发射剂，并且该介质包括使得这种介质可以作 为薄膜在延展的区域上沉积的基质。
具体的，在本发明的一些实施方案中，“敏化剂”是非线性的吸收剂，其意 思是它显示的吸收特性并不显示出线性特性，尤其用在高入射辐射的光时。其 中吸收是直接双光子激发过程的结果，敏化剂必需具有足够高的TPA截面。在 其中顺序双-多光子-激发的情况下，由此敏化剂变为光限幅化合物，在大多数情 况下，敏化剂是可逆向饱和的吸收剂(RSA)。这些体系定义为在激发态(单重态 或三重态)的吸收高于基态的吸收。它们的吸收方案通常描述为在五级或六级 模型，如图1中所示。在该图中，S0是基态单重态，S1、Sx、Sn——激发单重 态，T1和Tn是三重态。这些化合物的性能特征在于激发态对于基态吸收(包 括单重态和三重态级)的比例，以及在于饱和强度或饱和能流(saturation fluence)。对于好的性能(即好的上转换性能)，激发态吸收对基态吸收的比例 是大的，而饱和强度或饱和能流是低的。
“发射剂”组分(即第二组分)应该在如下位置具有发射弛豫激发能级 (emissively relaxing excited energy level)：可以发生从敏化剂组分的任意高激发态 (即单重态Sn或三重态Tn)到该位置的激发能量转移。而且，发射剂组分的较 高荧光量子效率是重要且优选的。
通过本发明实现了更大的多用途性，因为能够将至少两种独立地活性化合 物的性能结合起来，产生具有不同性能的新体系/组合物，所述各种性能是当每 一组分单独存在时所不能显示的性能。固体、凝胶或粘度等于或大于0.59× 10-3Pa.s的流体的基质的使用，使得能形成上述介质的膜或其他所期望形状，这 使这些介质对于许多应用是尤其多功能性的，并且可消除用以避免泄漏的特殊 措施的需要。例如，吸收分子即“敏化剂”分子可变化，从而欲上转换的较低 的能量波长可变化。可替换地或除此之外，发射分子可变化从而允许上转换的 发射的更高能量波长变化。在使用至少一种有机化合物作为敏化剂或作为发射 剂中，或者使用有机化合物用于两者中，也可利用有机化合物的良好的成膜性 能，从而使得本发明的组合物尤其适合于大面积的光电器件。
实施例
下面，将参考附图，其作为实施例列出，其中
图1A显示了根据本发明的显示系统的一实施方案的示意图，其中光源给 扫描仪提供激发光，扫描仪是控制设备，用于控制将导向光子能量上转换用介 质的激发光的分布以及任选的调制；光源和控制设备都是计算机控制的，任选 地由各自的驱动器驱动；以及
图1B是相似实施方案的示意图。
在该图1A中，
1：“扫描仪”是激发光分配和调制控制设备的象征性描述，可为下列之一， 但不限制于此：
1.1声-光调制器(1D、2D或3D)
1.2电流扫描镜(1D、2D或3D)
1.3光-机扫描镜或旋转多角棱镜(1D、2D或3D)
1.4激发束扫描的压电扫描镜(1D、2D或3D)
1.5压电扫描上转换屏幕(1D、2D或3D)
1.6波导(多波导)结构(见参考文献5)
1.7通过掩模的光场调制(1D、2D或3D)——掩模例如全息图掩模、振幅掩模 和/或相掩模
2.光源
2.1激光(任意类型的，包括所谓的眼安全激光)
2.2发光二极管(LED)——任意类型的
2.3有机发光二极管(OLED)——任意类型的
2.4日光(准直的或耦合进光纤维的)
2.5一般地，如同参考文献6中的——“电磁辐射源”
视角
6.1屏幕是透明的——非限制的角度是可能的
6.2从许多观察点同时观察
7：激发角
7.1屏幕是透明的——非限制的角度是可能的
7.2多于一种的激发源(具有可变波长)
——多色图片
7.3具有相同波长的一个或多于一个的激发源
——具有多层结构(每一层具有相应的发射剂或敏化剂对)-RGB显示器
——具有多于一对敏化剂/发射剂对——变色/白色显示器
图2A示出了本发明显示系统的实施方案，其中使用位于两个聚碳酸酯基板 (尺寸2.5×2.5cm)之间的凝胶状薄膜(PS(聚苯乙烯)大约400Da基质)；该显示 器基于PdTPTBP和苝，其中在635nm处提供激发。
敏化剂-发射剂对是苝/PdTPTBP(二苯并[de，kl]蒽(苝)/内消旋-四苯基-四苯并 卟啉钯(PdTPTBP))。
图2B示出了当用不同强度635nm实现激发时的上转换发射谱。
该样品在手套箱中制备并密封，非活性基质是Mw＝400Da的聚苯乙烯、样品 厚度～120μm，聚碳酸酯基板。扫描仪：二维电流扫描仪，扫描频率8kHz，两 种激光——模式分布接近TEM00的温度稳定化的单模式二极管激光。激光功 率～10mW。
使用的激发波长是(λ＝635nm)，作为其结果，在λ＝450nm发射最大—— 为蓝光，参见在图2B中的光谱。
图2C示出了本发明显示系统的另一实施方案，显示系统基于PS 400Da(聚 苯乙烯)基质，浓缩的敏化剂-发射剂，如图1B：密封在两玻璃基板之间，尺寸 5×5cm。
体系9，10-双(苯基乙炔基)蒽(BPEA)/内消旋-四苯基-四苯并卟啉钯(PdTPTBP)： 激发波长λ＝635nm，敏化剂的第一最大发射λ＝485nm。扫描仪：二维电流扫 描仪，扫描频率10kHz，模式分布接近TEM00的温度稳定化的单模式二极管激 光。激光功率～5mW。
图3示出了本发明显示系统的另一实施方案，显示系统基于PS 400Da，浓缩 的敏化剂-发射剂，如图1B；密封在两玻璃基板之间，尺寸2.5×2.5cm。
体系BPBT/PdTPTNP使用的激发波长λ＝695nm，作为发射最大发射在λ＝ 500nm处。
4，4’-双(5-并四苯基)-1，1’-亚联苯基(BPBT)/内消旋-四苯基-八甲氧基-四萘并 [2，3]卟啉钯(PdTPTNP)。
扫描仪：二维电流扫描仪，扫描频率12kHz，模式分布接近TEM00的温度稳 定化的单模式二极管激光，激光功率～5mW。
在所有实施方案中，在Ar气氛下于手套箱中制备并密封显示器。
更特别地，图1A示出了本发明显示系统一实施方案的一般图解。由光源提供 光，光源可为激光、LED、OLED、准直的或耦合进朝向光子能量上转换介质的 光纤的日光。光通过控制设备导向示于图中的平面上，控制设备在本文中称为 “扫描仪”，其是用于控制光分配和调制的设备。这种控制设备的例子是声-光调 制器(一维、二维或三维)、电流扫描镜(一维、二维或三维)、光-机扫描镜或 旋转多角棱镜(一维、二维或三维)、激发束扫描的压电扫描镜(一维、二维或 三维)、压电扫描上转换屏幕(一维、二维或三维)、波导(例如多波导结构)、 或掩模装置，例如用于光场调制的振幅掩模、相掩模或全息图(一维、二维或 三维)。就视角而言，本发明的显示系统的基板是透明的，其结果是任意的视角 是可能的，可实现从许多视点同时观看。就激发角而言，同样由于基板是透明 的，激发的任意角度是可能的，因而可使用具有不同波长的多于一个激发源。 作为它们的结果，可得到多色图片。可替换地，可使用与多层结构相结合的具 有相同波长的一个或多于一个激发源，其中在每一层中存在相对应的发射剂/敏 化剂组分对。所得的显示器可例如为RGB显示器，或者其可为可变色显示器或 白色显示器。
图2和3示出了基于PdTPTBP和苝、BPEA和PdTPTBP、BPBT和PdTPTNP 的组合(“对”)的显示系统的各种例子。
图4示出了敏化剂的例子，也就是：
a)2，3，9，10，16，17，23，24-八(辛基氧基)-酞菁钯(II)(DOPdPc)
b)2，3，9，10，16，17，23，24-八(辛基氧基)-酞菁铂(II)
c)2，11，20，29-四叔丁基-2，3-萘菁钯(II)
d)1，8，15，22-四苯氧基-酞菁钯(II)(PhPdPc)；
图5示出了在苯基-十七烷(PHD)基质中敏化剂(PhPdPc)和发射剂红荧烯在变 化敏化剂浓度下的上转换光谱，即：
a)5×10-5M PhPdPc+5×10-4M红荧烯
b)1×10-5M PhPdPc+5×10-4M红荧烯
635nm激发
c)1×10-5M PhPdPc+5×10-4M红荧烯，691nm激发；
图6示出了在苯基-十七烷(PHD)基质中敏化剂(DOPdPc)和发射剂红荧烯在 下列浓度的上转换光谱：1×10-4M PhPdPc+1×10-3M红荧烯。不同曲线对应于 在635nm不同强度的连续波激发(在635nm的cw)；
图7示出了发射剂结构的例子，即：
a)3-苯基-苝(PhP)
b)3-(2，3-二氟-苯基)-苝(DFPP)
c)2，6-二叔丁基-1，3，5，7，8-五甲基-吡咯甲川-二氟硼酸盐配合物(bodipy)
d)玉红省；
图8示出了如下对的上转换光谱：内消旋-四苯基-四苯并卟啉钯(PdTPTBP)与 苝、PdTPTBP与PhP、以及PdTPTBP与DFPP；激光波长632nm，1mW；
图9示出了PdTPTBP与玉红省对的上转换光谱。激发波长为632nm。如图中 描述不同曲线对应于不同激光功率；
图10示出了具有一种敏化剂(PdTPTBP)和三种发射剂即苝、BPEA(双(苯基乙 炔基)蒽)和玉红省的上转换体系的上转换谱；在基质PHD中浓度为5×10-5M PdTPTBP和1.5×10-4M玉红省、1.5×10-4M苝和1.5×10-4M BPEA；632nm 激发，1mW。
图11示出了各种基质分子的结构的例子，即：
a)基于1-苯基-十七烷(PHD)-乙烯的低聚物，
b)基于1-苯基-十八烷(POD)-乙烯的低聚物，晶态，添加到PHD中以控制粘 度，
c)聚(甲基苯基硅氧烷)-粘度450至550cSt(25℃)，
d)联苄——晶态(小分子)——添加到PHD中以控制粘度，
e)低聚苯乙烯(PS400)，
f)(聚苯乙烯-b-聚(乙烯/丁烯)-b-聚苯乙烯)嵌段共聚物(SEBS)；
图12示出了在不同基质中具有敏化剂PdTPTBP和发射剂苝的上转换体系的 上转换谱。所有例子的激发波长为632nm：
a)在1-苯基-十七烷中(PHD)
b)在50∶50的PHD∶POD的混合物中，
c)在96∶4的PHD∶联苄的混合物中，
d)在聚(甲基苯基硅氧烷)中，
e)在50∶50的PS400∶PS600的混合物中，如图中所描述，不同曲线对应不同 的激发激光功率，
f)上转换体系，在SEBS中的PdTPTBP+BPEA；PdTPTBP+苝和PdTPTBP+ 玉红省以及PdTPTBP+BPEA+苝+玉红省；激光功率1mW；插图：用具有150 mWcm-2的非相干(LED)源激发的体系PdTPTBP+苝；
图13示出了用非聚焦非相干光与染料敏化太阳能电池直接相结合工作的光谱 浓度的例子。这是如下的原理证据：染料敏化太阳能电池(DSSC)用上转换发 射、非相干红色LED、90mWcm-2和大面积(20×20mm2)上转换器；更具体 地，该图示出了使用上转换的非相干光的用于DSSC特性的设备，其中图13a 示出了该设备的照片；图13b示出了装置的示意图，具有该上转换器和DSSC 的正面照片，用收集的5％上转换的光辐照；图13c示出了在该设备中使用的 LED的光谱。上转换器包括具有一种敏化剂(PdTPTBP)和三种发射剂即苝、 BPEA(双(苯基乙炔基)蒽)和玉红省的上转化体系；在基质PHD中浓度为5× 10-5M PdTPTBP和1.5×10-4M玉红省、1.5×10-4M苝和1.5×10-4M BPEA；激 发波长为633至670nm，在上转换器上的功率为90mWcm-2。上转换器具有20 ×20mm2的活性区域，而DSSC的区域为10×10mm2；仅有5％的上转换光子 能收集到该设备中，以致于Jsc仅为100μA/cm2。然而，预期通过使用波导结构， 能收集大约80％的上转换(UC)光子。
图14示出了上转换显示器的例子；二维显示器包括不同颜色的透明显示器、 具有一激发源的多层显示器、具有一激发源的像素化显示器和具有两激发源的 多层显示器，它们全部可根据本发明实现；更具体地，图14示出了具有不同发 射颜色的透明显示器。激发为635nm。A)蓝色上转换对：内消旋-四苯基-四苯并 卟啉钯(PdTPTBP)+苝；B)绿色上转换对：PdTPTBP+(双(苯基乙炔基)蒽) (BPEA)；以及C)显示黄色上转换对：PdTPTBP+玉红省；
图15示出了透明显示器，作为在不同层具有不同发射颜色的多层显示器的示 范。激发波长为635nm。A)蓝色上转换对：内消旋-四苯基-四苯并卟啉钯 (PdTPTBP)+苝；以及绿色上转换对：PdTPTBP+(双(苯基乙炔基)蒽)(BPEA)；
B)蓝色上转换对：内消旋-四苯基-四苯并卟啉钯(PdTPTBP)+苝以及黄色上转 换对：PdTPTBP+玉红省；
C)黄色上转换对：PdTPTBP+玉红省以及绿色上转换对PdTPTBP+(双(苯基 乙炔基)蒽)(BPEA)；
D)蓝色上转换对：内消旋-四苯基-四苯并卟啉钯(PdTPTBP)+苝以及绿色上转 换对：PdTPTBP+(双(苯基乙炔基)蒽)(BPEA)和黄色上转换对：PdTPTBP+玉红 省。示出的显示器是高度透明的单色显示器，它们之间能以一定间距放置。这 可在同时保持透明度的同时产生三维效果。多于5层在原理上是可能的。
图16示出了像素化的显示器的第一原型。在该例子中激发是635nm。蓝色上 转换对是内消旋-四苯基-四苯并卟啉钯(PdTPTBP)+苝；绿色上转换对：PdTPTBP +(双(苯基乙炔基)蒽)(BPEA)；
一种黄色上转换对是PdTPTBP+玉红省，而另一黄色上转换对是PdTPTBP +红荧烯。
图17示出了三维显示器的例子。作为原理的证明，上转换发射的点/像素，即 发射像素在用于上转换的三维介质中产生。图17a示出了在PHD中的体系5× 10-5M PdTPTBP+5×10-4M BPEA；直径6mm的激发光束用0.25的数值孔径 (NA)集中在长度大约1100μm和高度大约200μm的斑点中。激发波长是 685nm，功率是1.3mW。
图17b示出了在PHD中的2.5×10-5M PdTPTBP+5×10-4M BPEA。激发束为 10mm直径，用0.1的数值孔径集中在大约1000μm长度和大约500μm高度的 斑点中。激发波长为685nm，功率为15mW。这是如下的原理证明：使用本发 明介质的三维显示器同样是可能的。
本发明在说明书、权利要求和/或附图中公开的特征，分别地以及以它们的任 意组合，均可在实现本发明各种形式中很重要。