JP2006070279A - 高光学性能の樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光素子の発光効率を大幅に向上できる高光学性能を有する樹脂組成物を提供する。
【解決手段】平均分子量が45〜25000である樹脂材料と硬化剤が含有され、樹脂材料や硬化剤の主鎖に、硫黄原子やベンゼン環或いは多ベンゼン環からなる群からの少なくその一つの官能基がある。
【解決手段】平均分子量が45〜25000である樹脂材料と硬化剤が含有され、樹脂材料や硬化剤の主鎖に、硫黄原子やベンゼン環或いは多ベンゼン環からなる群からの少なくその一つの官能基がある。
Description
本発明は、樹脂組成物に関し、特に、高光学性能の樹脂組成物に関する。
現在において、発光ダイオードの発光効率を向上するには、主として、外部量子効率を向上することにより、達成されるが、外部量子効率(External Quantum Efficiency)を向上するには、内部量子効率(Internal Quantum Efficiency)と光取り出し効率(Light Extraction Efficiency)を向上することにより、達成される。
光取り出し効率とは、発光ダイオード内部で生成した光子が、素子自身の吸収や屈折及び反射を介して、実際に、素子の外部で計測された光子数である。発光ダイオードは、材料の吸収や電流分布不均化及び臨界角損失等の要因により、実際に、発光ダイオードから外へ発光できる光が、発光層が発光した光量の4%程度である。即ち、発光ダイオードの内部量子効率が高くても、晶粒の外部で引受けられる光が少なく、そして、蛍光粉を介して光色変換することによる光損失を計算すれば、発光ダイオードの発光効率が非常に悪い。
今まで、発光ダイオードの光取り出し効率を向上するには、主として、二つの技術領域に分けられる。その一つは、異なる工程技術と様々の晶粒設計により、発光効率を改善する目的が達成され、主として、早期の四元発光ダイオードに適用され、その目的は、発光ダイオードの全反射制限を突破して、光取り出し効率を向上する。もう一つは、パッケージ構造の設計とパッケージ材料の変更により、発光効率を改善する目的が達成され、主として、高変換効率を有する蛍光粉や高屈折率或いは高放熱のパッケージ材料、蛍光粉の高塗布均一性及びパッケージの光学構造設計等技術を開発する。しかしながら、従来の発光ダイオードは、晶粒の外形が標準矩形であり、また、半導体材料とパッケージエポキシ樹脂との屈折係数差が大きいため、発光ダイオード内部で発光した光が、内部で全反射して、晶粒の外へ案内できず、そのため、今において、晶粒の外形を変換することにより、発光ダイオードの発光効率が向上される。しかしながら、全反射の問題を解決できず、そのため、増光性のパッケージ樹脂材料を開発するのが、業界にとって、最大な課題である。
本発明は、上記の問題を解消するために、有効に従来の発光ダイオードのパッケージ樹脂の欠点を解消できる高光学性能の樹脂組成物である。
本発明の主な目的は、樹脂組成物に、硫黄原子やベンゼン環或いは多ベンゼン環からなる群からの少なくその一つの官能基を添加して、樹脂製品に、高屈折率である光学特性を与えるだけでなく、優れた熱安定性を有し、有効に従来の欠点を解消できる高光学性能の樹脂組成物を提供する。
本発明によれば、高光学性能の樹脂組成物は、樹脂材料が含有され、当該樹脂材料の重量平均分子量が45〜25000で、また、樹脂材料を100重量部とする計算基準に基づいて、1〜120重量部の硬化剤を添加し、その樹脂材料や硬化剤の主鎖に、硫黄原子やベンゼン環或いは多ベンゼン環からなる群からの少なくその一つの官能基がある。
以下、図面を参照しながら、具体的な実施例を挙げて、本発明の目的や技術内容、特徴及び効果について詳しく説明する。
本発明は、樹脂材料と硬化剤とを材料とし、また、当該両者の少なくともその一つに、出光性を増加するための官能基を添加することにより、高光学性能の樹脂組成物が作製され、それは、発光素子に設置され、被覆や印刷より設置され、保護と発光効率の増加を機能とし、当該発光素子が、発光ダイオード(LED)である。
本発明は、透過性質の樹脂材料が含有され、当該樹脂材料は、重量平均分子量が45〜25000で、当該樹脂材料を100重量部とする計算基準に基づいて、1〜120重量部の硬化剤を添加し、当該樹脂材料と硬化剤を50℃〜250℃である反応温度において、反応させて熱硬化樹脂組成物になり、当該樹脂材料や硬化剤の主鎖に、硫黄原子やベンゼン環或いは多ベンゼン環からなる群からの少なくその一つの官能基がある高光学性能の樹脂組成物である。
当該樹脂材料は、多(バイ)-チオエーテルエポキシ樹脂単量体或いはプレポリマーとその派生物が含有され、バイ-チオエーテルエポキシ樹脂単量体(EEW=216g/eq.)から選ばれる。
硬化剤は、次のAとBの２種類から選ばれる一つやその組立てである。
A、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物(Methylhexahydrophtalic anhydride、MHHPA)或いは置換基を有するメチルヘキサヒドロフタル酸無水物
B、多(バイ)メルカプタン、例えば、バイメルカプタン(分子量=278)
A、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物(Methylhexahydrophtalic anhydride、MHHPA)或いは置換基を有するメチルヘキサヒドロフタル酸無水物
B、多(バイ)メルカプタン、例えば、バイメルカプタン(分子量=278)
また、硬化過程において、更に、樹脂材料に熱安定剤と促進剤を添加し、当該熱安定剤は、硬化過程において、当該樹脂材料の変質を防止するためであり、当該促進剤は、樹脂材料と硬化剤との反応を促進するためであり、当該熱安定剤は、亜リン酸塩類である熱安定剤で、促進剤は、アンモニウム塩促進剤である。
本発明に係わる高光学性能の樹脂組成物の組成を了解すると、以下、１組の具体的な処方例で、本発明の組成処方と各性能の実験データを詳しく説明し、本技術を良く分かる熟練者であれば、当該例の陳述に従って、実施するための知識が得られる。
本実施例において、照合の実験方式を取り、まず、照合される(従来の)樹脂材料について、照合のための樹脂材料の組成が表１のようである。
本発明に係わる熱硬化樹脂組成物が、表２のようである。
上記の照合樹脂材料と本発明樹脂材料とを、発光ダイオード(LED)のパッケージ工場の標準工程で、LEDの半成品の上に掛け、２種類の樹脂材料をLEDチップに被覆し、そして、上記の照合樹脂材料と本発明の樹脂材料を、160℃(発明者によって確認された)の温度で、硬化反応させる。
また、硬化終了後のLED光源について、輝度テスタで、各サンプルの正面輝度を測定すると、表３のようになる。
本発明の樹脂材料の平均出光率は、照合樹脂材料より、約(947.9-668.6)/668.6=41.78%程度高くなる。
本発明は、樹脂組成物に、硫黄原子やベンゼン環或いは多ベンゼン環からなる群からの少なくその一つの官能基を添加することにより、樹脂製品は、高屈折率である光学特性をえられるだけでなく、優れた熱安定性を持つため、有効に従来の欠点を解消できる。
以上は、実施例を挙げて本発明の特徴を説明し、その目的は、当該技術を良く分かる熟練者であれば、本発明の内容を理解して、そして、其れに基づいて実施するものであり、本発明の特許請求の範囲は、其れによって制限されず、また、本発明の精神に従って、等価の修正や変更は、全てが、本発明の特許請求の範囲に含まれる。
Claims (13)
- 重量平均分子量が45〜25000で、100重量部が計算基準とされる樹脂材料と、
1〜120重量部である硬化剤と、が含有され、
当該樹脂材料や硬化剤の主鎖に、硫黄原子やベンゼン環或いは多ベンゼン環からなる群からの少なくその一つの官能基を有する。
ことを特徴とする高光学性能の樹脂組成物。 - 光学性能を向上するために、発光素子に設置されることを特徴とする請求項１に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 被覆や印刷によって設置されることを特徴とする請求項２に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 当該発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項２に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 当該硬化剤は、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物(Methylhexahydrophtalic anhydride、MHHPA)や置換基を有するメチルヘキサヒドロフタル酸無水物或いは多(バイ)メルカプタンから選ばれたその一つであることを特徴とする請求項１に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 当該樹脂材料は、多(バイ)-チオエーテルエポキシ樹脂単量体やそのプレポリマー或いはその派生物であることを特徴とする請求項１に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 当該樹脂材料と当該硬化剤との反応温度は、50℃〜250℃であることを特徴とする請求項１に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 更に、当該樹脂材料の劣化を防止するための熱安定剤が含有されることを特徴とする請求項１に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 当該熱安定剤は、亜リン酸塩類である熱安定剤であることを特徴とする請求項８に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 更に、当該樹脂材料と当該硬化剤との反応を促進するための促進剤が含有されることを特徴とする請求項１に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 当該促進剤は、アンモニウム塩促進剤であることを特徴とする請求項１０に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 当該樹脂材料は、透過性質を有することを特徴とする請求項１に記載の高光学性能の樹脂組成物。
- 当該樹脂材料は、熱硬化樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の高光学性能の樹脂組成物。
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