CN111525018B - 树脂成型品、波长变换部件、以及照明部件 - Google Patents

树脂成型品、波长变换部件、以及照明部件 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种与现有技术相比，尤其能够提高形状的自由度，并且进一步提高对于环境变化的耐久性，使可靠性提高的树脂成型品及其制造方法，以及波长变换部件、照明部件。本发明的特征在于，由分散有量子点的树脂成形而成。优选所述树脂中含有由金属皂构成的分散剂。例如，使用本发明的含有量子点的树脂，成形夹设在LED等发光元件(1)与导光板(2)之间的波长变换条(荧光条)(3)。

Description

树脂成型品、波长变换部件、以及照明部件
本申请是申请日为2015年7月31日、申请号为2015800513467、发明名称为“树脂成型品及其制造方法、以及波长变换部件、照明部件”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种在树脂中分散量子点而形成的树脂成型品及其制造方法、以及使用了树脂成型品的波长变换部件和照明部件。
背景技术
量子点是由几百～几千个左右的半导体原子构成的具有几nm～几十nm左右的粒径的纳米颗粒，形成量子阱结构。量子点也被称为纳米晶体。
量子点根据晶体的粒径或者组成，能够对峰值发光波长进行各种变化，例如在专利文献1中，将含有量子点的波长变换层直接涂布在导光板上而形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-130279号公报
发明内容
本发明要解决的问题
在上述现有技术中，在需要变换波长的面上涂布或者灌封含有量子点的层。因此，无法以自由的形状形成含有量子点的层，而缺乏实用性。
另外，在专利文献1中，并未记载在树脂中分散量子点的方案。
进一步，虽然需要提高量子点对于环境变化的耐久性，从而使可靠性提高，但在现有技术中并未提及耐久性，用于使可靠性提高的树脂中的构成或者制造方法并未确定。
本发明是鉴于所述问题而作出的，其目的在于，提供一种尤其与现有技术相比，能够提高形状的自由度，并且进一步提高对于环境变化的耐久性，使可靠性提高的树脂成型品及其制造方法、以及波长变换部件、照明部件。
用于解决问题的手段
本发明的树脂成型品的特征在于，其是分散有量子点的树脂成形而成。
另外，对于本发明，优选所述树脂含有由金属皂构成的分散剂。
另外，对于本发明，优选所述金属皂为硬脂酸钙。另外，优选所述金属皂相对于树脂含有1ppm～4万ppm。
另外，对于本发明，优选多个所述量子点构成凝聚物，使所述凝聚物分散。此时，优选所述凝聚物在500nm平方内含有几百个以下。另外，优选所述凝聚物是几百个以下的量子点凝聚而成。
另外，对于本发明，优选具有在树脂中含有所述量子点而成的树脂层和覆盖所述树脂层表面的涂覆层。
另外，对于本发明，优选所述树脂中含有散射剂。
另外，本发明的波长变换部件的特征在于，其由上述所记载的所述树脂成型品形成而成。另外，本发明的照明部件的特征在于，由上述所记载的所述树脂成型品形成而成。
另外，本发明的树脂成型品的制造方法的特征在于，包括对在树脂中分散量子点而得到的树脂组合物成形的步骤。
另外，对于本发明，优选包括对在溶剂中分散所述量子点而得到的量子点液体中，混合所述树脂和金属皂而得到的所述树脂组合物成形的步骤。
另外，对于本发明，优选所述金属皂适用硬脂酸钙。另外，在本发明中，优选所述溶剂适用有机硅烷或者己烷。
另外，对于本发明，优选在所述量子点液体中混合散射剂。另外，对于本发明，优选所述树脂成型品是经由挤出成形，制成粒料，使用所述粒料进行注射成型而成。
发明效果
根据本发明的树脂成型品及其制造方法，能够提高形状的自由度。进一步，能够提高量子点的分散性，易于长时期维持发光特性，能够提高对于环境变化的耐久性。
另外，对于本发明，使用含有量子点的树脂成型品，能够形成可靠性优异的波长变换部件及照明部件。
附图说明
图1是表示使用本实施方式的树脂成型品的应用例的局部俯视图。
图2是表示使用本实施方式的树脂成型品的应用例的立体图。
图3是表示使用本实施方式的树脂成型品的应用例的主视图。
图4是表示使用本实施方式的树脂成型品的应用例的局部剖视图。
图5是表示使用本实施方式的树脂成型品的应用例的局部剖视图。
图6是表示使用本实施方式的树脂成型品的应用例的局部剖视图。
图7是表示使用本实施方式的树脂成型品的应用例的立体图。
图8是表示使用本实施方式的树脂成型品的应用例的剖视图。
图9是表示使用本实施方式的树脂成型品的应用例的剖视图。
图10A和图10B是表示使用本实施方式的具备量子点的片状部件的应用示意图。
图11A和图11B是本实施方式的具备量子点的波长变换装置的立体图及A-A线箭头的剖视图。
图12是由本实施方式的具备量子点的波长变换部件构成的发光装置的立体图。
图13是在组合图12所示的发光元件的各部件的状态下，沿着B-B线在高度方向上剖开，从箭头方向观察的剖视图。
图14是表示本实施方式的树脂成型品的制造方法的流程图。
图15是表示样品1-1(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图16是表示样品1-1(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图17是表示样品2-1(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图18是表示样品2-1(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图19是表示样品2-2(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图20是表示样品2-2(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图21是表示样品3(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图22是表示样品3(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图23是表示样品4-1(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图24是表示样品4-1(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图25是表示样品4-2(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图26是表示样品4-2(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图27是表示样品4-3(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图28是表示样品4-3(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
图29是以60℃大气下作为条件，在0小时、41小时、92小时、160小时、235小时时测定样品1-1得到的发光光谱。
图30是样品A的TEM照片。
图31是图30的示意图。
图32是放大图30的TEM照片。
图33是图32的示意图。
具体实施方式
以下，针对本发明的实施方式进行详细说明。本实施方式的树脂成型品的特征在于，分散有多个量子点的树脂成形而成。
本实施方式的量子点可以具有半导体粒子的芯和覆盖芯周围的外壳。对于芯，例如使用CdSe，但未特别限定材质。例如，可以使用至少含有Zn和Cd的芯材、含有Zn、Cd、Se和S的芯材、ZnCuInS、CdS、CdSe、ZnS、ZnSe、InP、CdTe，这些中的几种复合物等。
外壳用于保护作为荧光部的芯。通过去除芯的表面缺陷或者悬挂键，来提高量子效率。作为一个例子，外壳的带隙大于芯的带隙，但不限于此。
外壳具有：覆盖芯表面的第一外壳(shell I)和覆盖第一外壳表面的第二外壳(shell II)，即，可以为多外壳结构。该情况下，例如，第二外壳的带隙大于第一外壳的带隙，但不限于此。
本实施方式的量子点也可以不形成外壳，仅由半导体粒子的芯构成。即，量子点只要至少具备芯，也可以不具备由外壳实现的覆盖结构。例如，对芯实施外壳覆盖的情况下，覆盖结构形成的区域小或者覆盖部分过薄，而存在无法分析、确认覆盖结构的情况。因此，无论分析的外壳有无，均可以判断量子点。
在本实施方式中，优选在树脂成型品的树脂中使多个量子点适当地分散，并且含有作为分散剂的金属皂。由此，可以有效地提高树脂成型品中量子点在树脂中的分散性。
金属皂为微粒，对于作为无机物的量子点的分散性优异，并且对树脂赋予充分平滑性。
金属皂使用硬脂酸、油酸、蓖麻油酸、辛酸、月桂酸等脂肪酸和锂、镁、钙、钡、锌等金属。其中，金属皂优选为硬脂酸钙。
另外，在本实施方式中，树脂中所含的金属皂相对于树脂的重量优选为1ppm～4万ppm的范围内。由此，能够提高分散性、平滑性，并且使树脂表面难以产生白浊或斑等。金属皂相对于量子点的重量含有1/10倍～10倍的重量。优选量子点的重量相对于树脂的重量为10ppm～4000ppm左右。因此，优选金属皂的重量相对于树脂的重量为1ppm～4万ppm。
这样，申请人发现通过添加金属皂(尤其硬脂酸钙)，使量子点被金属皂包裹，从而提高分散性。
另外，在本实施方式中，优选树脂中含有弹性体。例如，当选择聚丙烯(PP)作为树脂时，通过混合弹性体，能够提高透明性。此时，优选与聚丙烯树脂的相容性高的弹性体。
另外，在本实施方式中，优选树脂中含有散射剂。通过添加散射剂，能够实现发光特性的提高。作为散射剂，可提出二氧化硅(SiO2)、BN、AlN等的微粒等。
另外，本实施方式的树脂成型品也可以具有：树脂中含有量子点而成的树脂层和覆盖树脂表面的涂覆层。作为涂覆层，可以提出玻璃涂覆、环氧涂覆、类金刚石碳(DLC)等。由此，由于能够提高对于大气中水分等的耐久性，因此能够得到高可靠性。
构成树脂成型品的树脂并未特别限定，可以使用聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、AS树脂、ABS树脂、甲基丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰胺酰亚胺、聚甲基戊烯、液晶聚合物、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺、聚氨酯、硅树脂，或者这些中的几种混合物等。
另外，本实施方式的树脂成型品也可以含有作为量子点与量子点不同的荧光颜料或荧光染料等的荧光物质。例如，正如当照射蓝色光时，发红色光的发红光量子点与发绿色光的发绿光荧光物质，或者发绿色光的发红光量子点与发红色光的发红光荧光物质这样。通过向这样的树脂成型品照射蓝色光，能够得到白色光。作为荧光物质，存在有YAG(钇铝石榴石)系、TAG(铽铝石榴石)系、硅铝氧氮系、BOS(钡硅酸盐)系等，但未特别限定材质。
本实施方式的量子点的分散状态是指，量子点以单体，在树脂中分散的状态；多个量子点构成凝聚物，所述凝聚物在树脂中分散的状态；或者量子点单体与量子点的凝聚物分别在树脂中分散的状态。
凝聚物在树脂中的500nm平方内，含有几百个以下。具体而言，优选为3个～300个左右。另外，凝聚物的大小在长度方向上的长度为100nm以下，优选为70nm以下。另外，优选凝聚物是由几百个以下的量子点凝聚而成。具体而言，优选为1个～300个左右。这样，在本实施方式中，量子点构成凝聚物，所述凝聚物成为在树脂中适当分散的状态。
使用本实施方式的树脂成型品，能够提供出以下所示的应用。图1～图9表示使用本实施方式的树脂成型品的应用例。
图1中，在LED等发光元件1与导光板2之间，夹设有波长变换条(荧光条)3。本实施方式的含有量子点的树脂成形为条状、杆状或者棒状，构成图1所示的波长变换条3。从发光元件1发射出的光，经波长变换条3进行波长变换，波长变换后的光向导光板2射出。例如，在波长变换条3中含有荧光波长为520nm(绿色)和660nm(红色)的量子点。例如，从发光元件1发射出的蓝色光子的一部分，由量子点变换为绿色或红色，由此从波长变换条3向导光板2射出白色的光。
图2中，在导光板4的发光面上，设置有使用本实施方式的含有量子点的树脂形成的波长变换片5。根据本实施方式，并非在导光板4上涂布而形成波长变换片5，而是将其预先形成片状。然后，使波长变换片5与导光板4的发光面重合。也可以在导光板4与波长变换片5之间设置扩散膜等其他的膜。
另外，导光板4本身也可以使用本实施方式的含有量子点的树脂成形。此时，可以设置也可以不设置波长变换片5。导光板4和波长变换片5的双方也可以含有发绿色光的量子点和发红色光的量子点。另外，也可以使导光板4含有发绿色光的量子点，波长变换片5含有发红色光的量子点。或者相反地，也可以使导光板4含有发红色光的量子点，波长变换片5含有发绿色光的量子点。
需要说明的是，使用本实施方式的树脂成型品的荧光部件也能够变换波长，因此也可以称为波长变换部件，二者间并未有明确的区别。
图3中，例如能够使用本实施方式的含有量子点的树脂成形照明器具7的照明外壳8。在此，照明是指，提供室内或室外成为明亮的状态。在本实施方式中，例如如图3所示，可以将树脂成型品成形为灯泡状，也可以成形为面发光型的照明外壳形状。若使用蓝色发光LED作为照明器具7的发光元件，使用含有将蓝色的光变换为红色的量子点和变换为绿色的量子点的照明外壳8，则能得到白色的照明器具7。通过调节量子点的量的比率，能够得到所需颜色的照明。
另外，作为照明器具的形态，可以利用图2所示的构造，使其成为面发光的构造。此时，从上方观察导光板4和波长变换片5时的平面形状可以为长方形或者正方形，但不限于此，也可以为圆形、三角形、六边形等自由的形状。照明器具的发光面可以为图3所示的曲面，也可以为平面，并未限定。另外，照明器具也可以为纤维形状等。
另外，可以是在照明器具的发光元件与照明表面(发光面)之间的空间填充含有量子点的树脂的构造。即，能够实现自由形状的照明。
图4示出在基材9上设置有多个LED等发光元件10的光源单元11。如图4所示，在各发光元件10上覆盖半球型的透镜部12。半球型的透镜部12为，例如内部中空的半球形状。基材9和发光元件10与透镜部12的内侧表面之间可以为中空，也可以填充适当的树脂材料。可以使用本实施方式的含有量子点的树脂成形透镜部12。例如，通过预先在透镜部12与基材9的接合部分处涂布规定厚度的透明粘接剂等，将透镜部12覆盖各发光元件10，能够简单地贴合在基材9的上面。若使用蓝色发光LED作为发光元件10，使用含有将蓝色的光变换为红色的量子点和变换为绿色的量子点的透镜部12，则能够得到白色的光源单元11。
图5、图6与图4相比，透镜部13、14的形状不同。图5所示的透镜部13为使图4所示的半球型的透镜部的上面中央部分向下方凹陷而成的形状，图6所示的透镜部14的侧面为圆筒形状，并且成为使截面矩形的上面中央部分向下方凹陷而成的形状。由此，可以使光的发射角度范围和发射方向与图4所示的光源单元11发生改变。
也可以为在图4至图6的各透镜内部填充有本实施方式的含有量子点的树脂的构造。或者，也可以将含有量子点的树脂的发光元件10的配置部分形成凹陷形状，且表面成形为图4至图6所示的透镜面而制成透镜成型品。例如，可以直接通过注射成型，将透镜部12、13或14形成在搭载有发光元件10的基材9上。
图7示出具有发光片15和扩散板16的光扩散装置17。在发光片15设有多个光源15a，各光源15a包括：LED等发光元件和覆盖各发光元件的表面侧的树脂层。图7所示的发光片15是将各光源15a在支承体18上成形而得到的构造。各光源15a的覆盖各发光元件的树脂层能够由含有量子点的树脂形成。例如，发光片15是图4所示的光源单元11。
图7所示的光扩散装置17构成为，例如配置在液晶显示器等显示部背面侧的背光灯等。另外，也可以将图7所示的光扩散装置17用于照明。
另外，图7中，扩散板16也可以由含有量子点的树脂成型品构成。此时，发光片15所设置的各光源15a的覆盖LED等发光元件的树脂层中可以含有也可以不含有量子点，均可。各光源15a的树脂层和扩散板16的双方也可以含有发绿色光的量子点和发红色光的量子点。另外，可以使各光源15a的树脂层含有发绿色光的量子点，扩散板16含有发红色光的量子点。或者相反地，也可以使各光源15a的树脂层含有发红色光的量子点，扩散板16含有发绿色光的量子点。
在图8、图9中示出光源装置19、20。如图8所示，光源装置19构成为，在基材21上排列具有多个LED等的光源22，并且在各光源22间配置有反射板23。各光源22也可以具有LED等发光元件。反射板23由本实施方式的含有量子点的树脂形成。例如，可以对本实施方式的含有量子点的树脂进行成形加工，制成反射板23。
图8的光源装置19例如为背光灯，在光源装置19的上方配置未图示的扩散板和液晶显示器等显示部。
对于光源装置19，是在各光源22的周围配置有反射板23的构造，使返回光源装置19侧的光被反射板23反射，能够由光源装置19的面整体向显示部放射出均匀的光。
对于图9所示的光源装置20，在各光源22之间设置有侧壁24。侧壁24例如形成格栅状，在格栅状的各空间内设置有光源22和反射板23。这样，通过设置分隔各光源22间的侧壁24，能够实现反射效率和光波长变换效率的提高。如图9所示，侧壁24与基材21成形为一体，也可以分别成形。或者，也可以使反射板23与侧壁24成形为一体。例如，可以对本实施方式的含有量子点的树脂进行成形加工，制成反射板23和侧壁24。
图10A和图10B是使用具备本实施方式的量子点的片状部件的应用示意图。可以将含有量子点的片状部件65装入例如图10A所示的背光灯装置93。图10A中，具有多个发光元件92(LED)和与发光元件92对置的片状部件65，而构成背光灯装置93。如图10A所示，各发光元件92被支承在支承体91的表面。图10A中，背光灯装置93配置在液晶显示器等显示部94的背面侧，构成显示装置90。需要说明的是，图10A所示的发光元件92也可以为图4所示的光源单元11。
需要说明的是，虽然在图10A中未图示，但在发光元件92与显示部94之间，也可以夹设除了片状部件65以外的，用于扩散光的扩散板和其他的片等。
另外，片状部件65可以由一片形成，也可以例如连结多片片状部件65，使其形成规定大小。以下，将多个片状部件65通过平铺而使其连结的构成称为复合片部件。
图10B中，依次配置发光元件92、复合片部件95、扩散板96、显示部94。由此，在构成复合片部件95的各片状部件的接缝处，即使由于漫反射或者从接缝进入的水蒸气所造成的量子点的劣化等而引起的产生发光色的斑的情况下，也可以适当地抑制显示部94在显示时产生色斑的情况。即，从复合片部件95放射出的光被扩散板96扩散之后，向显示部94入射，因此能够抑制显示部94在显示时产生色斑。
图11A和图11B是本实施方式的具备量子点的波长变换装置的立体图和A-A线箭头的剖视图。图11A是波长变换装置的立体图，图11B是将图11A所示的波长变换装置沿着A-A线在平面方向上剖开，从箭头方向观察的剖视图。
如图11A所示，波长变换装置70具有：容器71和含有波长变换物质的成型体72。
容器71具备能够收纳且保持含有波长变换物质的成型体72的收纳空间73。容器71优选为透明的部件。“透明”是指，通常被认为的透明，或者可见光透过率约为50％以上。
容器71的纵横尺寸的大小为几mm～几十mm左右，收纳空间73的纵横尺寸为几百μm～几mm左右。
如图11A所示，容器71具备：光入射面71a、光射出面71b和连接光入射面71a和光射出面71b之间的侧面71c。如图11B所示，光入射面71a与光射出面71b呈相互对置的位置关系。
如图11B所示，在容器71中，比光入射面71a、光射出面71b和侧面71c靠内侧形成有收纳空间73。需要说明的是，也可以使收纳空间73的一部分到达光入射面71a、光射出面71b或者侧面71c。
图11A所示的容器71例如为玻璃管的容器，可例示出玻璃毛细管。但是，如上所述，只要能够构成透明性优异的容器，也可以为树脂等。
如图11A所示，在收纳空间73中，配置有含有波长变换物质的成型体72。如图11B所示，收纳空间73为开口，可以从其中插入含有波长变换物质的成型体72。
可以将含有波长变换物质的成型体72通过压入或粘接等手段插入收纳空间73内。在进行压入时，使含有波长变换物质的成型体72与收纳空间73成形为完全相同的大小，或者比收纳空间73略大，边施加压力，边将含有波长变换物质的成型体72插入收纳空间73内，由此不仅能够抑制含有波长变换物质的成型体72的内部，而且能够抑制含有波长变换物质的成型体72与容器71之间产生间隙。
另外，在将含有波长变换物质的成型体72粘接固定于收纳空间73内时，使含有波长变换物质的成型体72小于收纳空间73，在含有波长变换物质的成型体72的侧面涂布粘接层的状态下，将含有波长变换物质的成型体72插入收纳空间73内。此时，可以使成型体72的截面面积略小于收纳空间73的截面面积。由此，含有波长变换物质的成型体72与容器71隔着粘接层紧贴，从而能够抑制含有波长变换物质的成型体72与容器71之间形成间隙。粘接层可以使用与成型体72相同的树脂，或者使用基本构造共同的树脂。或者，也可以使用透明的粘接材作为粘接层。
另外，优选含有波长变换物质的成型体72的折射率小于容器71的折射率。由此，进入含有波长变换物质的成型体72内的光的一部分，在面对收纳空间73的容器71的侧壁部分处发生全反射。这是由于折射率小的介质侧的入射角大于折射率大的介质侧的入射角。由此，能够减小光从容器71的侧方向外部泄露的量，因此能够提高颜色变换效率和发光强度。
在图11B所示的波长变换装置70的光入射面71a侧配置有发光元件。另外，在波长变换装置70的光射出面71b侧配置有图1所示的导光板2等。需要说明的是，在图11A中，作为成型体72，也可以注入含有量子点的树脂组合物，形成量子点层。
图12是由本实施方式的具备量子点的波长变换部件构成的发光装置的立体图。图13是在组合图12所示的发光元件的各部件的状态下，沿着B-B线在高度方向上剖开，从箭头方向观察的剖视图。
图12、图13所示的发光元件75具有：波长变换部件76和LED芯片(发光部)85。波长变换部件76具备由容器主体77和盖体78的多个构件构成的容器79。另外，如图12所示，在容器主体77的中央部处形成有底的收纳空间80。在收纳空间80设置含有量子点的波长变换层84。波长变换层84可以为成型体，也可以通过灌封加工等被填充在收纳空间80内。并且，容器主体77和盖体78经由粘接层接合。
图12、图13所示的波长变换部件76的容器79的下面为光入射面79a。与光入射面79a对置的上面为光射出面79b。相对于图12、图13所示的波长变换部件76的容器79所设置的各侧面79c，在内侧的位置处形成有收纳空间80。
如图13所示，LED芯片85与印刷布线基板81连接，如图12、图13所示，LED芯片85的周围被框体82包围。并且，框体82内由树脂层83密封。
如图13所示，波长变换部件76经由未图示的粘接层与框体82的上面接合，构成LED等发光元件75。
这样，能够将本实施方式的含有量子点的树脂自由地成形为各种形状，能够廉价地制造由规定形状形成的树脂成型品。此时，含有量子点的树脂含有金属皂(优选硬脂酸钙)，能够提高量子点粒子的分散性，能够提高对于环境变化的耐久性。需要说明的是，作为使用本实施方式的树脂成型品的应用，说明了使用当照射蓝色光时，发绿色光的量子点和发红色光的量子点的例子，但应用不限于此。即，作为本实施方式的树脂成型品，也可以将含有量子点与量子点不同的荧光物质的树脂成型品用于图1～图13的应用。例如，当照射蓝色光时，可以使用发红色光的发红色光荧光体代替发红色光的发红光量子点。或者，可以使用发绿色光的发绿色光荧光体代替发绿色光的发绿光量子点。另外，使用本实施方式的树脂成型品的应用不限于对LED等发光元件发射出的光的波长进行变换的波长变换部件。例如，可以将本实施方式的树脂成型品应用于通过量子点将电能转换为光的发光装置。或者，也可以将本实施方式的树脂成型品应用于通过量子点将光转换为电能的光电转换装置。
本实施方式的树脂成型品的制造方法的特征在于，其是将量子点分散在树脂中所得到的树脂组合物成形而成。使用图14说明其具体的制造方法。图14是表示本实施方式的树脂成型品的制造方法的流程图。
在图14的步骤ST1中，例如，向作为树脂的聚丙烯(PP)中，搅拌弹性体、金属皂，生成PP混合物。作为金属皂，优选使用硬脂酸钙。可以任意设定是否含有弹性体。针对金属皂，如下述实验所示，为了提高量子点的分散性而优选含有金属皂。
接着，在图14的步骤ST2中，将量子点(QD)分散在溶剂中，生成QD液体。在此，作为溶剂，优选使用有机硅烷或者己烷。
接着，在图14的步骤ST3中，将ST1中生成的PP混合物与ST2中生成的QD液体混合，搅拌直至均匀。
接着，在图14的步骤ST4中，将ST3中得到的混合物投入挤出机，在规定温度下，对所述混合物进行挤出混炼，将得到的线材导入裁剪机，制成粒料(ST5)。
然后，在图14的ST6中，将粒料导入设定了规定料筒温度的注射成型机，在模具中注射，制成树脂成型品。
如上所述，根据本实施方式的树脂成型品的制造方法，使用含有量子点的树脂，能够自由地制造各种形状的成型品。
另外，在本实施方式中，在ST1的生成PP混合物时，混合用于提高量子点分散性的金属皂。金属皂在树脂中包裹量子点。通过在量子点的周围分布有金属皂，使量子点在树脂中的分散性提高。例如，在ST6中的注射成型时，不是混合金属皂，而是对导入了金属皂的PP混合物进行挤出混炼。由此，能够有效地提高树脂成型品中量子点对树脂的分散性。
图14所示的ST1和ST2的工序只要在ST3之前即可，并未特别确定顺序。需要说明的是，从ST3至ST6则按照图14的顺序。
另外，例如，可以并不如ST1那样，预先生成PP混合物，而是在生成ST2的QD溶液之后，在该QD溶液中，混合聚丙烯、弹性体和金属皂。此时，未确定聚丙烯、弹性体和金属皂的混合顺序。
另外，在本实施方式中，也可以在QD溶液中混合散射剂。作为散射剂，可提出二氧化硅(SiO2)、BN、AlN等的微粒等。
实施例
以下，为了明确本发明的效果，利用所实施的实施例和比较例，详细地说明本发明。需要说明的是，本发明不限于以下的实施例。例如，在以下的实施例中，以通过注射成型对树脂成型品进行成形的例子进行说明，但本发明的树脂成型品也可以使用挤出成形、中空成形、热成形、压缩成形、压延成形、吹塑法、流延法等方法制造。
[材料]
使用以下材料制造以下树脂成型品。
树脂：聚丙烯
弹性体：Kuraray Co.,Ltd.HYBRAR(注册商标)7311
有机硅烷：环己基(二甲氧基)甲基硅烷
量子点(QD)：芯/外壳构造的发红色光量子点与发绿色光量子点
分散剂：硬脂酸钙。
[挤出机]
小型二轴挤出机
厂商名称：河边制作所有限公司
规格螺杆直径：16mm
L/D：40
最高混炼温度：400℃。
[样品1-1]
(1)将1.6kg聚丙烯(称为“PP”)、0.4kg弹性体、约1g硬脂酸钙(称为“StCa”)，放入密封袋(34×50cm)中，充分搅拌，制成PP混合物。
(2)接着，将4g量子点(称为“QD”)在蒸馏纯化的40ml有机硅烷中分散，添加在PP混合物中，充分搅拌直至均匀。
(3)将(2)中得到的混合物投入挤出机的料斗中，在200℃～250℃(适当调整)的挤出温度下，挤出混炼得到PP线材。PP线材从出口喷嘴直接导入水槽内，进行冷却，得到直径1～2mm的线材。进一步，将该线材导入裁剪机，制成长度约4mm的粒料。样品1-1的QD浓度为2000ppm。
[样品1-2]
将0.8g QD在40ml有机硅烷中分散，将其2.5ml添加在500g PP混合物中，除此以外，与样品1-1进行同样的操作。样品1-2的QD浓度为1000ppm。
[样品1-3]
使用将样品1-2的QD浓度1000ppm的QD液体在有机硅烷中稀释10倍，除此以外，与样品1-1进行同样的操作。样品1-3的QD浓度为100ppm。
[样品2-1]
使用与样品1-1相同的原料，改变混合条件、挤出条件。具体而言，在QD液体中混合PP、弹性体。另外，为了比样品1进一步去除有机硅烷，而提高挤出温度，降低挤出速度。样品2-1的QD浓度为2000ppm。
[样品2-2]
使用与样品2-1同样的方法进行制造，但未使用硬脂酸钙。样品2-2的QD浓度为2000ppm。
[样品3]
使用与样品2-1同样的方法进行制造。但是，使用己烷作为用于分散QD的溶剂。通过使用己烷，使QD充分分散，即使混合PP和弹性体，粘性感也低。样品3的QD浓度为2000ppm。
[样品4-1]
使用与样品3同样的方法进行制造。其中，QD浓度为200ppm。
[样品4-2]
使用与样品4-1同样的方法进行制造。但是，添加5重量％的作为散射剂的二氧化硅微粒(SiO2微粒、粒径1.0μm)。样品4-2的QD浓度为200ppm。
[样品4-3]
使用与样品4-1同样的方法进行制造。其中，添加10重量％的作为散射剂的二氧化硅微粒。样品4-3的QD浓度为200ppm。
[分散有QD的PP挤出成型品的耐久试验]
将长度为5cm的线材状样品夹在装备有3个蓝色(波长：450nm)LED的样品保持器上，在以下的各条件下点亮LED，跟踪来自各样品的发光强度的时间经过。
耐久试验的条件
(1)60℃90RH LED60mA点亮
(2)60℃90RH LED30mA点亮
(3)60℃90RH LED未点亮
(4)室内LED60mA点亮
(5)60℃大气中LED60mA点亮
需要说明的是，在60℃90RH耐久试验中，使用YAMATO化学株式会社的恒温恒湿器IW222。对于发光强度，在将各样品夹在装备有3个蓝色(波长：450nm)LED的样品保持器上的状态下，使用大塚电子株式会社制造的总光通量测定系统测定在450nm的LED激发光(20mW×3)下使其发光时的总光通量。
在以下的表1中示出样品1-1、1-2的实验结果。
[表1]
图29示出发光光谱的一例。图29是将样品1-1在以60℃大气下作为条件，经过时间为0小时、41小时、92小时、160小时、235小时时所测得的发光光谱。也求出在其他耐久试验条件下，相对于时间的发光光谱，总结在上述表1中。需要说明的是，在表1和图29中，记录了经过时间至235小时为止的结果，但实际上测定了超过600小时的发光强度经时变化。在图15、图16示出其实验结果。
图15是表示样品1-1(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图，图16是表示样品1-1(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
接着，在以下表2中示出样品2-1、2-2的实验结果。
[表2]
图17是表示样品2-1(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。图18是表示样品2-1(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。图19是样品2-2(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。图20是表示样品2-2(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
接着，在以下表3中示出照射光，使样品3在温度60℃、湿度90％、30mA下发光时的实验结果，在表4中示出其他条件下的实验结果。
[表3]
[表4]
图21是表示样品3(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。图22是表示样品3(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
在各曲线图中，发光强度的经时变化越少，即，相对于时间经过的减少倾向越平缓，对于环境变化的耐久性越提高。观察各曲线图可知，在60℃90RH这样苛刻的环境下，若点亮LED，荧光强度则迅速地减少。另一方面，对于在室内点亮、60℃大气中点亮、LED未点亮，可知荧光强度缓缓衰减，或者可维持初始强度水平。
接着，对比混合有硬脂酸钙(StCa)的样品2-1与未混合硬脂酸钙(StCa)的样品2-2的荧光强度经时变化。图17、图18是样品2-1的实验结果，图19、图20是样品2-2的实验结果。若在彼此的曲线图中比较同一条件，则可知混合有硬脂酸钙(StCa)的样品2-1与未混合硬脂酸钙(StCa)的样品2-2相比，耐久性提高。尤其，对于混合有硬脂酸钙的样品，绿色光和红色光的峰值面积在温度60℃、湿度90％下未点亮LED，即使经过200小时，也为试验前的80％以上。另外，对于所述样品，绿色光和红色光的峰值强度在温度60℃、湿度90％下未点亮LED，即使经过200小时，也为试验前的80％以上。
另外，对比使用有机硅烷作为溶剂的样品2-1的实验结果的图17、图18与使用己烷作为溶剂的样品3的实验结果的图21、图22的荧光强度经时变化。若在彼此的曲线图中比较同一条件，可知使用己烷作为溶剂的样品3与使用有机硅烷作为溶剂的样品2-1相比，易于使耐久性提高。对于使用己烷，混合有硬脂酸钙的样品，绿色光和红色光的峰值面积在温度60℃、湿度90％下未点亮LED，即使经过200小时，也为试验前的93％以上。
[注射成型]
使用以下注射成型机。
电动式注射成型机J110AD 110H
厂商名称日本制钢所株式会社
规格注射压力：225MPa
合模力：1080kN
将通过挤出成形得到的样品4-1～4-3的粒料导入料筒温度设为200℃～240℃的注射成型机中，注射在用于制作物性试验片的模具中，成形规定形状的试验片。
[注射成型品的耐久试验]
将各试验片分别加热至90℃、110℃、130℃之后，缓缓冷却。然后，将5cm×1cm×4mm尺寸的试验片夹在样品保持器上，在60℃90RH下实施耐久试验。由此，针对上述退火的影响进行研究。
图23是表示样品4-1(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。图24是表示样品4-1(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。图25是表示样品4-2(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。图26是表示样品4-2(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。图27是表示样品4-3(绿面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。图28是表示样品4-3(红面积)在各条件下的发光强度经时变化的曲线图。
如图24、图26、图28所示，对于发红光并未发现显著区别。另一方面，如图23、图25、图27所示，对于发绿光，可知添加有二氧化硅微粒比未添加二氧化硅微粒的样品4-1较长时间发光。需要说明的是，荧光面积的减少在退火前后没有明显变化，未发现显著改善。
[分散状态的实验]
使用样品A，调查量子点在树脂中的分散状态。基于样品1-1形成样品A。图30和图32均为TEM照片。图32中，放大显示图30所示量子点的凝聚物。另外，图31是图30的示意图，图33是图32的示意图。
在该实验中，可知多个量子点形成凝聚物，凝聚物在树脂中呈分散状态。
工业上的可利用性
本发明的树脂成型品可适用于LED光源、背光灯用等的导光板、照明器具、荧光部件等。
本申请基于2014年8月6日申请的特愿2014-160299。这里包括其全部内容。

Claims (9)

1.一种树脂成型品，其特征在于，
该树脂成型品是分散有量子点的树脂成形而成，所述树脂含有由金属皂构成的分散剂，
所述金属皂相对于树脂含有1ppm～4万ppm，且所述金属皂相对于所述量子点的重量含有1/10倍～10倍的重量，
所述树脂成型品通过包括如下步骤的方法制备：对在溶剂中分散所述量子点而得到的量子点分散液中，混合所述树脂和金属皂而得到的所述树脂组合物成形。
2.根据权利要求1所述的树脂成型品，其特征在于，所述金属皂为硬脂酸钙。
3.根据权利要求1所述的树脂成型品，其特征在于，多个所述量子点构成凝聚物，使所述凝聚物分散。
4.根据权利要求3所述的树脂成型品，其特征在于，所述凝聚物在500nm平方内含有几百个以下。
5.根据权利要求3所述的树脂成型品，其特征在于，所述凝聚物是几百个以下的量子点凝聚而成。
6.根据权利要求1所述的树脂成型品，其特征在于，具有在树脂中含有所述量子点而成的树脂层、和覆盖所述树脂层表面的涂覆层。
7.根据权利要求1所述的树脂成型品，其特征在于，所述树脂中含有散射剂。
8.一种波长变换部件，其特征在于，其由权利要求1所述的所述树脂成型品形成而成。
9.一种照明部件，其特征在于，其由权利要求1所述的所述树脂成型品形成而成。
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