JP2017218574A - Nanoparticle phosphor element and light-emitting element - Google Patents

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恭崇 葛本
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師之 山角
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nanoparticle phosphor element in which semiconductor nanoparticle phosphors are satisfactorily dispersed without aggregation in a medium and shows excellent quantum efficiency, and a light-emitting element prepared with the nanoparticle phosphor element.SOLUTION: A nanoparticle phosphor element has a capsule-like material having a plurality of recesses on its surface, a medium encapsulated in the capsule-like material, and semiconductor nanoparticle phosphors dispersed in the medium. There is also provided a light-emitting element having a sealer, and the nanoparticle phosphor elements dispersed in the sealer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、カプセル状物と、前記カプセル状物に封入された媒体と、前記媒体中に分散された半導体ナノ粒子蛍光体とを備えるナノ粒子蛍光体素子に関する。   The present invention relates to a nanoparticle phosphor device comprising a capsule, a medium enclosed in the capsule, and a semiconductor nanoparticle phosphor dispersed in the medium.

半導体ナノ粒子蛍光体のサイズを励起子ボーア半径程度に小さくすると、量子サイズ効果を示すことが知られている。量子サイズ効果とは、物質の大きさが小さくなると該物質の中の電子は自由に運動できなくなり、該電子のエネルギーは任意ではなく特定の値しか取り得なくなることである。また、電子を閉じ込めている半導体ナノ粒子蛍光体のサイズが変化することで電子のエネルギー状態も変化し、半導体ナノ粒子蛍光体から発生する光の波長は寸法が小さくなるほど短波長になることが知られている。このような量子サイズ効果を示す半導体ナノ粒子蛍光体は、蛍光体としての用途が着目され、研究が進められている。   It is known that when the size of the semiconductor nanoparticle phosphor is reduced to an exciton Bohr radius, a quantum size effect is exhibited. The quantum size effect is that when the size of a material is reduced, electrons in the material cannot freely move, and the energy of the electrons is not arbitrary and can take only a specific value. It is also known that the energy state of electrons changes as the size of the semiconductor nanoparticle phosphor confining electrons changes, and the wavelength of light generated from the semiconductor nanoparticle phosphor becomes shorter as the size decreases. It has been. Semiconductor nanoparticle phosphors exhibiting such a quantum size effect have been studied for their application as phosphors.

半導体ナノ粒子蛍光体は、比表面積が大きく、表面活性が高いことから、化学的・物理的に安定しにくい。したがって、半導体ナノ粒子蛍光体を安定化させるための方法が提案されている。   Semiconductor nanoparticle phosphors have a large specific surface area and high surface activity, so that they are difficult to stabilize chemically and physically. Therefore, methods for stabilizing semiconductor nanoparticle phosphors have been proposed.

例えば、特表2013−505347号公報(特許文献1)には、コーティングされた複数の一次粒子であって、各一次粒子が、一次マトリックス材料から構成されており、半導体ナノ粒子の集団を含み、各一次粒子は、表面コーティング材料の層が個別に与えられている、コーティングされた複数の一次粒子が開示されている。   For example, in Japanese translations of PCT publication No. 2013-505347 (Patent Document 1), a plurality of coated primary particles, each primary particle is composed of a primary matrix material, and includes a group of semiconductor nanoparticles, Each primary particle is disclosed as a plurality of coated primary particles provided with a layer of surface coating material individually.

特表2013−505347号公報Special table 2013-505347 gazette

特許文献1の技術では、マトリックス材料としてポリマー、ガラスなどの一般的な材料を用いているため、該マトリックス中で半導体ナノ粒子蛍光体の凝集が生じ、半導体ナノ粒子蛍光体の量子効率が低下するという問題があった。   In the technique of Patent Document 1, since a general material such as a polymer or glass is used as a matrix material, aggregation of the semiconductor nanoparticle phosphor occurs in the matrix, and the quantum efficiency of the semiconductor nanoparticle phosphor decreases. There was a problem.

そこで、本発明は、半導体ナノ粒子蛍光体が凝集することなく媒体中に良好に分散しており、優れた量子効率を示すナノ粒子蛍光体素子および該ナノ粒子蛍光体素子を用いた発光素子を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a nanoparticle phosphor element in which the semiconductor nanoparticle phosphor is well dispersed in the medium without agglomeration and exhibits excellent quantum efficiency, and a light emitting element using the nanoparticle phosphor element. The purpose is to provide.

本発明のナノ粒子蛍光体素子は、複数の凹部を表面に有するカプセル状物と、前記カプセル状物に封入された媒体と、前記媒体中に分散された半導体ナノ粒子蛍光体とを備えることを特徴とする。   The nanoparticle phosphor element of the present invention comprises a capsule having a plurality of recesses on the surface, a medium enclosed in the capsule, and a semiconductor nanoparticle phosphor dispersed in the medium. Features.

本発明のナノ粒子蛍光体素子において、前記カプセル状物は少なくとも2層からなることが好ましい。   In the nanoparticle phosphor element of the present invention, the capsule is preferably composed of at least two layers.

本発明において、前記媒体は液体であってよく、この場合、媒体はイオン性液体であることが好ましい。   In the present invention, the medium may be a liquid, and in this case, the medium is preferably an ionic liquid.

本発明において、前記媒体は固体であってよく、この場合、媒体は重合性官能基を有するイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂であることが好ましい。   In the present invention, the medium may be a solid, and in this case, the medium is preferably a resin including a structural unit derived from an ionic liquid having a polymerizable functional group.

本発明はまた、封止材と、前記封止材中に分散された、上述した本発明のナノ粒子蛍光体素子とを備える発光素子についても提供する。   The present invention also provides a light emitting device comprising a sealing material and the above-described nanoparticle phosphor device of the present invention dispersed in the sealing material.

本発明によれば、マトリックス中で半導体ナノ粒子蛍光体が良好に分散しており、優れた量子効率を示すナノ粒子蛍光体素子および該ナノ粒子蛍光体素子を用いた発光素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor nanoparticle fluorescent substance is disperse | distributed favorably in a matrix, and the light emitting element using the nanoparticle fluorescent element which shows the outstanding quantum efficiency, and this nanoparticle fluorescent element is provided. it can.

実施の形態1に係るナノ粒子蛍光体素子1および発光素子11を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the nanoparticle fluorescent substance element 1 and light emitting element 11 which concern on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るナノ粒子蛍光体素子1および発光素子11を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the nanoparticle fluorescent substance element 1 and light emitting element 11 which concern on Embodiment 1. FIG. 図3(a)は、本発明のナノ粒子蛍光体素子1の走査型電子顕微鏡写真、図3(b)は、本発明のナノ粒子蛍光体素子1の蛍光顕微鏡像写真、図3(c)は、本発明のナノ粒子蛍光体素子21の走査型電子顕微鏡写真である。3 (a) is a scanning electron micrograph of the nanoparticle phosphor element 1 of the present invention, FIG. 3 (b) is a fluorescence micrograph image of the nanoparticle phosphor element 1 of the present invention, and FIG. 3 (c). These are scanning electron micrographs of the nanoparticle phosphor element 21 of the present invention. 実施の形態2に係るナノ粒子蛍光体素子21を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the nanoparticle fluorescent substance element 21 which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る発光素子41を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the light emitting element 41 which concerns on Embodiment 3. FIG.

以下、本願の図面において、同一の符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表わしてはいない。   Hereinafter, in the drawings of the present application, the same reference numerals represent the same or corresponding parts. In addition, dimensional relationships such as length, size, and width in the drawings are appropriately changed for clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensions.

[実施の形態1]
<ナノ粒子蛍光体素子>
実施の形態1に係るナノ粒子蛍光体素子について、図1および図2を用いて説明する。図1および図2は、実施の形態1に係るナノ粒子蛍光体素子1および発光素子11を模式的に示す図である。図1において、図1の紙面に関し左上側に示されるナノ粒子蛍光体素子1は、その下側に示される発光素子11の一部を拡大して示しており、また、図1の紙面に関し右上側には、ナノ粒子蛍光体素子1に含まれる半導体ナノ粒子蛍光体2および媒体3を一部拡大して示している。また、図2において、図2の紙面に関し上側に示されるナノ粒子蛍光体素子1は、その下側に示される発光素子11の一部を拡大して示している。
[Embodiment 1]
<Nanoparticle phosphor element>
The nanoparticle phosphor element according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are diagrams schematically showing a nanoparticle phosphor element 1 and a light emitting element 11 according to Embodiment 1. FIG. In FIG. 1, the nanoparticle phosphor element 1 shown on the upper left side with respect to the paper surface of FIG. 1 is an enlarged view of a part of the light emitting element 11 shown on the lower side, and the upper right side with respect to the paper surface of FIG. On the side, the semiconductor nanoparticle phosphor 2 and the medium 3 included in the nanoparticle phosphor element 1 are partially enlarged. Further, in FIG. 2, the nanoparticle phosphor element 1 shown on the upper side with respect to the paper surface of FIG. 2 shows an enlarged part of the light emitting element 11 shown on the lower side.

図1および図2に示されるように、ナノ粒子蛍光体素子1は、複数の凹部4a,4bを表面に有するカプセル状物4と、前記カプセル状物4に封入された媒体3と、前記媒体3中に分散された半導体ナノ粒子蛍光体2とを基本的に備える。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the nanoparticle phosphor element 1 includes a capsule 4 having a plurality of recesses 4 a and 4 b on the surface, a medium 3 enclosed in the capsule 4, and the medium 3 is basically provided with a semiconductor nanoparticle phosphor 2 dispersed in 3.

(半導体ナノ粒子蛍光体)
半導体ナノ粒子蛍光体2は、ナノサイズの蛍光体粒子である。半導体ナノ粒子蛍光体の粒子径は、原料および所望の発光波長に応じて適宜選択することができ、特に制限されないが、1〜20nmの範囲内であることが好ましく、2〜5nmの範囲内であることがより好ましい。半導体ナノ粒子蛍光体の粒径が1nm未満である場合には、体積に対する表面積の割合が増えることにより、表面欠陥が支配的となり効果が低下する傾向にあるためであり、また、半導体ナノ粒子蛍光体の粒径が20nmを超える場合には、分散状態が低下し、凝集・沈降が生じる傾向にあるためである。ここで、半導体ナノ粒子蛍光体の形状が球状である場合には、粒径は、たとえば粒度分布測定装置により測定された平均粒径もしくは電子顕微鏡により観察された粒子の大きさを指す。また半導体ナノ粒子蛍光体の形状がロッド状である場合には、粒径は、たとえば電子顕微鏡により測定された短軸および長軸の大きさを指す。さらに、半導体ナノ粒子蛍光体の形状がワイヤ状である場合には、粒径は、たとえば電子顕微鏡により測定された短軸および長軸の大きさを指す。
(Semiconductor nanoparticle phosphor)
The semiconductor nanoparticle phosphor 2 is a nano-sized phosphor particle. The particle diameter of the semiconductor nanoparticle phosphor can be appropriately selected according to the raw material and the desired emission wavelength, and is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 20 nm, and in the range of 2 to 5 nm. More preferably. This is because when the particle size of the semiconductor nanoparticle phosphor is less than 1 nm, the ratio of the surface area to the volume increases, so that surface defects tend to be dominant and the effect tends to decrease. This is because when the particle size of the body exceeds 20 nm, the dispersed state tends to decrease and aggregation / sedimentation tends to occur. Here, when the shape of the semiconductor nanoparticle phosphor is spherical, the particle size refers to, for example, an average particle size measured by a particle size distribution measuring device or a particle size observed by an electron microscope. Moreover, when the shape of the semiconductor nanoparticle phosphor is rod-shaped, the particle size refers to the size of the short axis and the long axis measured by, for example, an electron microscope. Furthermore, when the shape of the semiconductor nanoparticle phosphor is a wire shape, the particle size refers to the size of the short axis and the long axis measured by, for example, an electron microscope.

半導体ナノ粒子蛍光体2は、たとえば、化合物半導体からなるナノ粒子コアと、前記ナノ粒子コアを被覆するシェル層からなる被覆層とのコア−シェル構造を有する。また、図1に示す例では、シェル層の外側には有機修飾基8が結合する。前記有機修飾基8は、極性官能基を含むことが好ましい。   The semiconductor nanoparticle phosphor 2 has, for example, a core-shell structure of a nanoparticle core made of a compound semiconductor and a coating layer made of a shell layer that covers the nanoparticle core. Moreover, in the example shown in FIG. 1, the organic modification group 8 couple | bonds with the outer side of a shell layer. The organic modifying group 8 preferably includes a polar functional group.

ナノ粒子コアは化合物半導体からなる。ナノ粒子コアを構成する化合物半導体の組成は、例えば、InN、InP、InAs、InSb、InBi、InGaN、InGaP、GaP、AlInN、AlInP、AlGaInN、AlGaInP、CdS、CdSe、CdTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdZnSSe、CdZnSeTe、In、InSe、GaSe、InTe、GaTe、CuInS、CuInSe、CuInTeなどである。このような組成の化合物半導体は、波長380nm〜780nmの可視光を発光するバンドギャップ・エネルギーを有している。したがって、粒子径およびその混晶比を制御することにより、任意の可視光の発光が可能なナノ粒子コアを形成することができる。 The nanoparticle core is made of a compound semiconductor. The composition of the compound semiconductor constituting the nanoparticle core is, for example, InN, InP, InAs, InSb, InBi, InGaN, InGaP, GaP, AlInN, AlInP, AlGaInN, AlGaInP, CdS, CdSe, CdTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdZnSSe, CdZnSeTe, In 2 S 3 , In 2 Se 3 , Ga 2 Se 3 , In 2 Te 3 , Ga 2 Te 3 , CuInS 2 , CuInSe 2 , CuInTe 2 and the like. The compound semiconductor having such a composition has band gap energy that emits visible light having a wavelength of 380 nm to 780 nm. Therefore, a nanoparticle core capable of emitting any visible light can be formed by controlling the particle size and the mixed crystal ratio.

ナノ粒子コアを構成する半導体として、InP又はGaP又はCdSeを用いることが好ましい。理由としては、InP、GaPおよびCdSeは、構成する材料が少ないため作製がし易い上、高い量子収率を示す材料であり、LEDの光を照射した際、高い発光効率を示すからである。ここでの量子収率とは、吸収した光子数に対する、蛍光として発光した光子数の割合のことである。   InP, GaP, or CdSe is preferably used as the semiconductor constituting the nanoparticle core. The reason is that InP, GaP, and CdSe are easy to manufacture because there are few constituent materials, and also show high quantum yield, and show high luminous efficiency when irradiated with LED light. The quantum yield here is the ratio of the number of photons emitted as fluorescence to the number of absorbed photons.

シェル層は、ナノ粒子コアの結晶構造を引き継いで形成される化合物半導体からなる。シェル層は、ナノ粒子コアの表面に半導体結晶を成長させることによって形成される層であり、ナノ粒子コアとシェル層との間は化学結合によって結合する。シェル層は、たとえば、GaAs、GaP、GaN、GaSb、InAs、InP、InN、InSb、AlAs、AlP、AlSb、AlN、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdZnSSe、CdZnSeTe、In、Ga、In、GaおよびZrOからなる群から選択される少なくとも1つであることが好ましい。シェル層の厚さは、0.1〜10nmが好ましい。またシェル層は、複数のシェル層からなる多層構造でもよい。 The shell layer is made of a compound semiconductor formed by taking over the crystal structure of the nanoparticle core. The shell layer is a layer formed by growing a semiconductor crystal on the surface of the nanoparticle core, and the nanoparticle core and the shell layer are bonded by a chemical bond. The shell layer is formed of, for example, GaAs, GaP, GaN, GaSb, InAs, InP, InN, InSb, AlAs, AlP, AlSb, AlN, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, It is preferably at least one selected from the group consisting of CdZnSSe, CdZnSeTe, In 2 O 3 , Ga 2 O 3 , In 2 S 3 , Ga 2 S 3 and ZrO 2 . The thickness of the shell layer is preferably 0.1 to 10 nm. The shell layer may have a multilayer structure composed of a plurality of shell layers.

シェル層の外側表面は、有機修飾基8と結合している。有機修飾基8は、シェル層の外側表面に、修飾有機化合物を反応させて結合させることにより形成される。これにより、シェル層の表面のダングリングボンドが有機修飾基によってキャッピングされ、シェル層の表面欠陥が抑制されるため、ナノ粒子コアの発光効率が向上する。   The outer surface of the shell layer is bonded to the organic modifying group 8. The organic modifying group 8 is formed by reacting and bonding the modified organic compound to the outer surface of the shell layer. Thereby, the dangling bond on the surface of the shell layer is capped by the organic modifying group, and the surface defect of the shell layer is suppressed, so that the luminous efficiency of the nanoparticle core is improved.

このように表面に有機修飾基8が存在する半導体ナノ粒子蛍光体2を用いることで、半導体ナノ粒子蛍光体2同士の凝集を防ぐことができる。このため、媒体3中への半導体ナノ粒子蛍光体2の分散が容易になる。   As described above, by using the semiconductor nanoparticle phosphor 2 having the organic modifying group 8 on the surface, aggregation of the semiconductor nanoparticle phosphors 2 can be prevented. For this reason, the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is easily dispersed in the medium 3.

修飾有機化合物は、極性官能基を末端に有することが好ましい。該修飾有機化合物をシェル層の外側表面と反応させると、極性官能基は半導体ナノ粒子蛍光体2の表面に配置される。したがって、半導体ナノ粒子蛍光体2の表面が極性を有するため、半導体ナノ粒子蛍光体2がイオン性液体に由来する構成単位を含むマトリックス中に良好に分散することができる。   The modified organic compound preferably has a polar functional group at the terminal. When the modified organic compound is reacted with the outer surface of the shell layer, the polar functional group is disposed on the surface of the semiconductor nanoparticle phosphor 2. Therefore, since the surface of the semiconductor nanoparticle phosphor 2 has polarity, the semiconductor nanoparticle phosphor 2 can be favorably dispersed in the matrix including the structural unit derived from the ionic liquid.

極性官能基としては、カルボキシル基、ヒドロキシル基、チオール基、シアノ基、ニトロ基、アンモニウム基、イミダゾリウム基、スルホニウム基、ピリジニウム基、ピロリジニウム基、ホスホニウム基などが挙げられる。   Examples of the polar functional group include a carboxyl group, a hydroxyl group, a thiol group, a cyano group, a nitro group, an ammonium group, an imidazolium group, a sulfonium group, a pyridinium group, a pyrrolidinium group, and a phosphonium group.

修飾有機化合物中の極性官能基は、イオン性の官能基であることが好ましい。イオン性の官能基は極性が高いため、イオン性の官能基を表面に有する半導体ナノ粒子蛍光体は、媒体がイオン性液体、または、イオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂である場合に、媒体への分散性が非常に優れている。さらに、該半導体ナノ粒子蛍光体を、イオン性液体、または、イオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂である媒体に封入する場合に、イオン性液体の正電荷および負電荷による静電的な作用により、半導体ナノ粒子蛍光体の安定性が非常に向上する。なお、イオン性液体については後述する。   The polar functional group in the modified organic compound is preferably an ionic functional group. Since the ionic functional group has a high polarity, the semiconductor nanoparticle phosphor having the ionic functional group on the surface is used when the medium is a resin containing a ionic liquid or a structural unit derived from the ionic liquid. Dispersibility in the medium is very excellent. Further, when the semiconductor nanoparticle phosphor is encapsulated in a medium that is an ionic liquid or a resin containing a structural unit derived from the ionic liquid, electrostatic discharge due to the positive and negative charges of the ionic liquid is caused. By the action, the stability of the semiconductor nanoparticle phosphor is greatly improved. The ionic liquid will be described later.

イオン性の官能基としては、アンモニウム基、イミダゾリウム基、スルホニウム基、ピリジニウム基、ピロリジニウム基、ホスホニウム基などが挙げられる。   Examples of the ionic functional group include an ammonium group, an imidazolium group, a sulfonium group, a pyridinium group, a pyrrolidinium group, and a phosphonium group.

修飾有機化合物は、末端に極性の官能基を有していれば、その他の構造は特に制限されない。具体的には、ジメチルアミノエタンチオール(DAET)、カルボキシデカンチオール(CDT)、ヘキサデカンチオール(HDT)、n−トリメトキシシリルブタノイックアシッド(TMSBA)、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン(APDMES)、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)、N−トリメトキシシリルプロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロライド(TMSP−TMA)、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン(AEAPTMS)、2−シアノエチルトリエトキシシランなどを用いることができる。   As long as the modified organic compound has a polar functional group at the terminal, other structures are not particularly limited. Specifically, dimethylaminoethanethiol (DAET), carboxydecanethiol (CDT), hexadecanethiol (HDT), n-trimethoxysilylbutanoic acid (TMSBA), 3-aminopropyldimethylethoxysilane (APDMES), 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-trimethylammonium chloride (TMSP-TMA), 3- (2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane (AEAPTMS), 2-Cyanoethyltriethoxysilane or the like can be used.

半導体ナノ粒子蛍光体は、1種類を用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   One type of semiconductor nanoparticle phosphor may be used, or two or more types may be used in combination.

(媒体)
媒体3は、液体であってもよく、固体であってもよい。媒体3が液体である場合、媒体としては、イオン性液体、オクタデセン(ODE)、イソブチルアルコール、トルエン、キシレン、エチレングリコールモノエチルエーテルなどが挙げられる。また媒体3が固体である場合、媒体としては、重合性官能基を有するイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂、エポキシ、シリコーン、(メタ)アクリレート、シリカガラス、ポリスチレン、ポリピロール、ポリイミド、ポリイミダゾール、ポリスルホン、ポリチオフェン、ポリホスフェート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、ポリサッカライドなどが挙げられる。これらの中でも、媒体3が液体である場合にはイオン性液体、媒体3が固体である場合には重合性官能基を有するイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂を用いることが好ましい。
(Medium)
The medium 3 may be a liquid or a solid. When the medium 3 is a liquid, examples of the medium include ionic liquid, octadecene (ODE), isobutyl alcohol, toluene, xylene, ethylene glycol monoethyl ether, and the like. When the medium 3 is a solid, the medium includes a resin containing a structural unit derived from an ionic liquid having a polymerizable functional group, epoxy, silicone, (meth) acrylate, silica glass, polystyrene, polypyrrole, polyimide, poly Examples include imidazole, polysulfone, polythiophene, polyphosphate, poly (meth) acrylate, polyacrylamide, polypeptide, polysaccharide, and the like. Among these, it is preferable to use a resin containing a structural unit derived from an ionic liquid having a polymerizable functional group when the medium 3 is a liquid and when the medium 3 is a solid.

本明細書中「イオン性液体」とは、常温(たとえば25℃)でも溶融状態の塩(常温溶融塩)を意味するものであり、以下の一般式(1):
(1)
で示される。
In the present specification, the “ionic liquid” means a salt in a molten state (room temperature molten salt) even at room temperature (for example, 25 ° C.), and the following general formula (1):
X + Y (1)
Indicated by

上記一般式(1)中、Xは、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ホスホニウムイオン、脂肪族四級アンモニウムイオン、ピロリジニウム、スルホニウムから選択されるカチオンである。これらの中でも、熱的および大気中での安定性に優れるという理由から、脂肪族四級アンモニウムイオンが特に好ましいカチオンとして挙げられる。 In the general formula (1), X + is a cation selected from imidazolium ions, pyridinium ions, phosphonium ions, aliphatic quaternary ammonium ions, pyrrolidinium, and sulfonium. Of these, aliphatic quaternary ammonium ions are particularly preferred cations because of their excellent thermal and atmospheric stability.

また上記一般式(1)中、Yは、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド酸イオン、過塩素酸イオン、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)炭素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、カルボン酸イオン、ハロゲンイオンから選択されるアニオンである。これらの中でも、熱的および大気中での安定性に優れるという理由から、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド酸イオンが特に好ましいアニオンとして挙げられる。 In the general formula (1), Y represents tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, bistrifluoromethylsulfonylimido ion, perchlorate ion, tris (trifluoromethylsulfonyl) carbonate ion, trifluoro. An anion selected from lomethanesulfonate ion, trifluoroacetate ion, carboxylate ion, and halogen ion. Among these, bistrifluoromethylsulfonylimido ion is mentioned as a particularly preferable anion because it has excellent thermal and atmospheric stability.

イオン性液体としては、重合性官能基を有するイオン性液体や、重合性官能基を有しないイオン性液体を用いることができる。重合性官能基を有するイオン性液体としては、例えば、2−(メタクリロイロキシ)−エチルトリメチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(以下、「MOE−200T」と略記)や、1−(3−アクリロイロキシ−プロピル)−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドなどが挙げられる。重合性官能基を有しないイオン性液体としては、例えば、N,N,N−トリメチル−N−プロピルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジメチル−N−メチル−2−(2−メトキシエチル)アンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(以下、「DEME−TFSI」と略記)などが挙げられる。   As the ionic liquid, an ionic liquid having a polymerizable functional group or an ionic liquid having no polymerizable functional group can be used. Examples of the ionic liquid having a polymerizable functional group include 2- (methacryloyloxy) -ethyltrimethylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (hereinafter abbreviated as “MOE-200T”), 1- (3- And acryloyloxy-propyl) -3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide. Examples of the ionic liquid having no polymerizable functional group include N, N, N-trimethyl-N-propylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, N, N-dimethyl-N-methyl-2- (2- And methoxyethyl) ammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (hereinafter abbreviated as “DEME-TFSI”).

重合性官能基を有するイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂は、例えば、イオン性液体を架橋剤を用いて熱や光などで硬化させることで形成できる。   A resin containing a structural unit derived from an ionic liquid having a polymerizable functional group can be formed, for example, by curing the ionic liquid with heat or light using a crosslinking agent.

媒体3がイオン性液体、または、イオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂である場合、このような媒体3中に分散された半導体ナノ粒子蛍光体2は、媒体3中のイオン性液体に由来する、正電荷6および負電荷7の静電的な作用により、媒体3中に良好に分散することができるという利点がある。さらに、媒体3中のイオン性液体に由来する静電的な作用により、半導体ナノ粒子蛍光体2の表面の有機修飾基8が安定化し、半導体ナノ粒子蛍光体表面からの離脱によるダングリングボンドの発生が抑制されるため、半導体ナノ粒子蛍光体の量子効率の低下を抑制できる。中でも、有機修飾基8が極性官能基やイオン性官能基を含み、極性官能基やイオン性官能基が半導体ナノ粒子蛍光体表面に存在していると、これらの官能基に含まれる電荷と、イオン性液体に由来する、正電荷6および負電荷7との静電的な相互作用により、半導体ナノ粒子蛍光体2の安定性が一層向上する。また、通常の使用温度範囲で揮発性がほとんどないため、一般の媒体が揮発してしまうような高温での使用も可能となるという利点がある。   When the medium 3 is an ionic liquid or a resin containing a structural unit derived from the ionic liquid, the semiconductor nanoparticle phosphor 2 dispersed in the medium 3 becomes an ionic liquid in the medium 3. Due to the electrostatic action of the positive charges 6 and the negative charges 7 derived therefrom, there is an advantage that it can be well dispersed in the medium 3. Furthermore, due to the electrostatic action derived from the ionic liquid in the medium 3, the organic modifying group 8 on the surface of the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is stabilized, and dangling bonds due to detachment from the surface of the semiconductor nanoparticle phosphor Since generation | occurrence | production is suppressed, the fall of the quantum efficiency of a semiconductor nanoparticle fluorescent substance can be suppressed. Among them, when the organic modifying group 8 includes a polar functional group or an ionic functional group, and the polar functional group or the ionic functional group is present on the surface of the semiconductor nanoparticle phosphor, the charge contained in these functional groups, Due to the electrostatic interaction with the positive charges 6 and the negative charges 7 derived from the ionic liquid, the stability of the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is further improved. Moreover, since there is almost no volatility in a normal use temperature range, there is an advantage that it can be used at a high temperature at which a general medium volatilizes.

なお、液体の媒体としてイオン性液体以外の液体を用いる場合には、通常の使用条件下(LEDなど)で揮発しにくく、媒体の揮発による媒体の量の減少や蒸気圧力によるカプセルの破壊などが起きにくく、安定性の高い発光素子が得られるという観点から、上記例示したオクタデセンのような高沸点(たとえば200℃以上の沸点)の媒体を用いることが好ましい。   Note that when a liquid other than an ionic liquid is used as the liquid medium, it is difficult to volatilize under normal use conditions (such as LED), and the amount of medium is reduced due to the volatilization of the medium or the capsule is broken due to vapor pressure. It is preferable to use a medium having a high boiling point (for example, a boiling point of 200 ° C. or higher) such as the above-mentioned octadecene from the viewpoint that a light-emitting element that hardly occurs and has high stability can be obtained.

(カプセル状物)
図1および図2に示される例の、カプセル状物4は、ゴルフボールのように、その表面に複数の凹部を有する中空の球状物である。本発明におけるカプセル状物は、表面に凹部を有し、かつ、その内部空間に、半導体ナノ粒子蛍光体2を分散させた媒体3を封入可能な中空物であれば、その形状は球状物(真球状物、扁球状物、長球状物)、六面体状物、四面体状物など特に制限されないが、形状、大きさの制御の容易さの観点から、図1および図2に示す例のように中空の球状物であることが好ましい。
(Capsule)
The capsule 4 in the example shown in FIGS. 1 and 2 is a hollow sphere having a plurality of recesses on the surface thereof, like a golf ball. The capsule-like material in the present invention has a concave shape on the surface, and the shape of the capsule-like material is spherical if it can enclose the medium 3 in which the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is dispersed in the internal space. (Spherical object, oblate object, oblong object), hexahedral object, tetrahedral object, etc., but not particularly limited, as shown in the examples shown in FIGS. 1 and 2 from the viewpoint of easy control of shape and size. A hollow sphere is preferable.

本発明のナノ粒子蛍光体素子1においては、カプセル状物4に、半導体ナノ粒子蛍光体2を分散させた媒体3を封入することで、半導体ナノ粒子蛍光体の凝集を抑制することができ、凝集に起因する半導体ナノ粒子蛍光体の劣化を抑制することができる。また、媒体3中への酸素や水分の侵入を抑制することができ、酸素や水分による半導体ナノ粒子蛍光体2の劣化を抑制できる。   In the nanoparticle phosphor element 1 of the present invention, the encapsulation of the semiconductor nanoparticle phosphor can be suppressed by encapsulating the medium 3 in which the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is dispersed in the capsule 4. Degradation of the semiconductor nanoparticle phosphor due to aggregation can be suppressed. Moreover, invasion of oxygen and moisture into the medium 3 can be suppressed, and deterioration of the semiconductor nanoparticle phosphor 2 due to oxygen and moisture can be suppressed.

さらに、本発明のナノ粒子蛍光体素子1においては、表面に複数の凹部を有するカプセル状物4を用いることで、図1および図2に示すように、当該ナノ粒子蛍光体素子1を封止材13に封止させて本発明の発光素子11とした際に、カプセル状物4と封止材13との接触が良好である(接触面積が大きい)という利点がある。これにより、ナノ粒子蛍光体素子1から封止材13へと熱が逃げやすくなるため、ナノ粒子蛍光体素子1に溜まる熱量を減らすことができ、熱に起因して半導体ナノ粒子蛍光体2が劣化し、効率が低下するのを抑制することができる。すなわち、図2に模式的に示すように、発光素子11において、光源12からの励起光L1が半導体ナノ粒子蛍光体2に入射することで、蛍光L2が生じる。この際、蛍光L2と共に、半導体ナノ粒子蛍光体2からは熱Tが発生する。本発明では、上述のように発光時のナノ粒子蛍光体素子1からの熱Tを封止材13へと逃がし、熱に起因した半導体ナノ粒子蛍光体2の効率低下を抑制することができる。   Furthermore, in the nanoparticle phosphor element 1 of the present invention, the nanoparticle phosphor element 1 is sealed as shown in FIGS. 1 and 2 by using a capsule 4 having a plurality of recesses on the surface. When the light-emitting element 11 of the present invention is sealed by the material 13, there is an advantage that the contact between the capsule-like material 4 and the sealing material 13 is good (the contact area is large). Thereby, since heat easily escapes from the nanoparticle phosphor element 1 to the sealing material 13, the amount of heat accumulated in the nanoparticle phosphor element 1 can be reduced, and the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is caused by heat. It can suppress that it deteriorates and efficiency falls. That is, as schematically shown in FIG. 2, in the light emitting element 11, the excitation light L <b> 1 from the light source 12 is incident on the semiconductor nanoparticle phosphor 2 to generate fluorescence L <b> 2. At this time, heat T is generated from the semiconductor nanoparticle phosphor 2 together with the fluorescence L2. In the present invention, as described above, the heat T from the nanoparticle phosphor element 1 at the time of light emission can be released to the sealing material 13, and the efficiency reduction of the semiconductor nanoparticle phosphor 2 due to heat can be suppressed.

カプセル状物4は、その大きさについては特に制限されないが、たとえば図1および図2に示すような中空の球状物である場合、その径(凹部以外の部分の直径)は、50nm〜1mmの範囲内であることが好ましく、100nm〜100μmの範囲内であることがより好ましい。カプセル状物4の径が100nm未満である場合には、一粒子あたりの表面積/体積比が大きくなるため、励起光の散乱によるロスが大きくなるという傾向にあり、また、カプセル状物4の径が1mmを超える場合には、従来の蛍光体と同様のプロセスで後述の封止材中に分散させることが困難となる傾向にある。   The size of the capsule 4 is not particularly limited. For example, when the capsule 4 is a hollow sphere as shown in FIGS. 1 and 2, the diameter (the diameter of the portion other than the concave portion) is 50 nm to 1 mm. It is preferably within the range, and more preferably within the range of 100 nm to 100 μm. When the diameter of the capsule-like material 4 is less than 100 nm, the surface area / volume ratio per particle is increased, so that loss due to scattering of excitation light tends to increase. When the thickness exceeds 1 mm, it tends to be difficult to disperse in a sealing material described later in the same process as that of a conventional phosphor.

カプセル状物4の厚み(凹部以外の部分の厚み)は、例えば、0.5nm〜0.5mmが好ましく、10nm〜100μmがさらに好ましい。カプセル状物4の厚みが0.5nm未満である場合には、媒体3の保護が充分でないという傾向にあり、また、カプセル状物4の厚みが0.5mmを超える場合には、励起光の散乱によるロスが大きくなる傾向にある。   For example, the thickness of the capsule 4 (the thickness of the portion other than the concave portion) is preferably 0.5 nm to 0.5 mm, and more preferably 10 nm to 100 μm. When the thickness of the capsule 4 is less than 0.5 nm, the medium 3 tends to be insufficiently protected, and when the thickness of the capsule 4 exceeds 0.5 mm, the excitation light Loss due to scattering tends to increase.

ここで、図3(a)は、本発明のナノ粒子蛍光体素子1(後述する実施例1)の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(5000倍)、図3(b)は、本発明のナノ粒子蛍光体素子1(後述する実施例1)の蛍光顕微鏡像写真(1000倍)、図3(c)は、本発明のナノ粒子蛍光体素子21(後述する実施例2)の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(5000倍)である。本発明のナノ粒子蛍光体素子におけるカプセル状物4の形状、大きさ、厚み、凹部などについては走査型電子顕微鏡、蛍光顕微鏡、透過型電子顕微鏡などを用いることで確認できる。なお、図3(a)はカプセル状物4が2層からなる(コーティング層5を有する)場合、図3(c)はカプセル状物4が1層からなる場合を示しているが、図3(a)のように複数の凹部を表面に有するようにできるのであれば、カプセル状物4は、その外側にコーティング層5を有していてもよい。また、図3(b)からは、405nm照射時の蛍光顕微鏡像で、半導体ナノ粒子蛍光体からの緑色蛍光の発光を確認することができる。   Here, FIG. 3A is a scanning electron microscope (SEM) photograph (5000 times) of the nanoparticle phosphor element 1 of the present invention (Example 1 described later), and FIG. Fluorescence microscope image photograph (1000 times) of the nanoparticle phosphor element 1 (Example 1 described later), FIG. 3C is a scanning electron of the nanoparticle phosphor element 21 (Example 2 described later) of the present invention. It is a microscope (SEM) photograph (5000 times). The shape, size, thickness, concave portion, and the like of the capsule 4 in the nanoparticle phosphor element of the present invention can be confirmed by using a scanning electron microscope, a fluorescence microscope, a transmission electron microscope, or the like. 3A shows a case where the capsule-like material 4 is composed of two layers (having the coating layer 5), and FIG. 3C shows a case where the capsule-like material 4 is composed of one layer. As long as it can have a plurality of concave portions on the surface as in (a), the capsule-like object 4 may have a coating layer 5 on the outside thereof. Moreover, from FIG.3 (b), light emission of the green fluorescence from a semiconductor nanoparticle fluorescent substance can be confirmed with the fluorescence microscope image at the time of 405 nm irradiation.

カプセル状物4(コーティング層5を含む)は、酸素や水分を遮断する材料であれば、特に限定されず、無機材料やポリマー材料などを用いることができる。なお、カプセル状物が少なくとも2層からなる場合、層の数は2層以上であれば特に限定されず、各層の材料も、酸素や水分の遮断性を有するものであれば、特に限定されず、各層の材料が全て同じであってもよく、全て異なっていてもよく、一部だけが同じであってもよい。   The capsule 4 (including the coating layer 5) is not particularly limited as long as it is a material that blocks oxygen and moisture, and an inorganic material, a polymer material, or the like can be used. In the case where the capsule is composed of at least two layers, the number of layers is not particularly limited as long as it is two or more, and the material of each layer is not particularly limited as long as it has an oxygen and moisture barrier property. The materials for each layer may all be the same, all may be different, or only a part may be the same.

無機材料は、酸素や水分の遮断性が非常に優れている。無機材料としては、例えば、シリカ、金属酸化物、金属窒化物などを用いることができる。   Inorganic materials have excellent oxygen and moisture barrier properties. As the inorganic material, for example, silica, metal oxide, metal nitride, or the like can be used.

ポリマー材料は柔軟性を有するため、カプセル状物4の材料として用いると、ナノ粒子蛍光体素子1の耐衝撃性が向上する。さらに、ポリマー材料は、無機材料に比べて温和な条件で形成できるため、媒体3、半導体ナノ粒子蛍光体2に対するプロセスダメージを抑制することができる。ポリマー材料としては、ポリアミドイミド、アクリレートポリマー、エポキシド、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリチオエーテル、ポリアクリロニトリル、ポリジエン、ポリスチレンポリブタジエンコポリマー、パリレン、シリカ−アクリレートハイブリッド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリジビニルベンゼン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、セルロース誘導体、ポリテトラフルオロエチレンなどを用いることができる。また、カプセル状物4が2層からなる場合、外側の層となるコーティング層5には、フッ素系ポリマー(たとえばサイトップ(旭硝子株式会社製)など)も好適に用いることができる。   Since the polymer material has flexibility, the impact resistance of the nanoparticle phosphor element 1 is improved when it is used as the material of the capsule 4. Furthermore, since the polymer material can be formed under milder conditions than the inorganic material, process damage to the medium 3 and the semiconductor nanoparticle phosphor 2 can be suppressed. Polymer materials include polyamideimide, acrylate polymer, epoxide, polyamide, polyimide, polyester, polycarbonate, polythioether, polyacrylonitrile, polydiene, polystyrene polybutadiene copolymer, parylene, silica-acrylate hybrid, polyetheretherketone, polyvinylidene fluoride, poly Vinylidene chloride, polydivinylbenzene, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyisobutylene, polyisoprene, cellulose derivatives, polytetrafluoroethylene, and the like can be used. Moreover, when the capsule-like thing 4 consists of two layers, a fluorine-type polymer (For example, Cytop (made by Asahi Glass Co., Ltd.) etc.) can also be used suitably for the coating layer 5 used as an outer layer.

図1および図2に示すカプセル状物4は、カプセル状物4の内部空間にまで連通する凹部4aと、内部空間に連通しない凹部4bの2種類の凹部を有する。凹部の開口形状は円状、楕円状など特に制限されない。凹部の開口径(凹部の開口形状が円状である場合には直径)は、上述した封止材13との良好な接触により優れた放熱性を発揮できる観点から、20nm〜10μmの範囲内であることが好ましく、100nm〜10μmの範囲内であることが好ましい。   The capsule-like object 4 shown in FIG. 1 and FIG. 2 has two types of depressions: a recess 4a that communicates with the internal space of the capsule-like object 4, and a recess 4b that does not communicate with the internal space. The opening shape of the recess is not particularly limited, such as a circular shape or an elliptical shape. The opening diameter of the recessed portion (diameter when the opening shape of the recessed portion is circular) is within a range of 20 nm to 10 μm from the viewpoint of exhibiting excellent heat dissipation by good contact with the sealing material 13 described above. It is preferable that it is within a range of 100 nm to 10 μm.

また、凹部4aの内部空間に連通する部分の径は、20nm〜10μmの範囲内であることが好ましく、100nm〜10μmの範囲内であることが好ましい。凹部4aの内部空間に連通する部分の径が10μm以下であることで、カプセル状物4の内部に液体の媒体3が封入されている場合であっても、媒体3がカプセル状物4の外側に流出することを抑制することができる。また、凹部4aの内部空間に連通する部分の径が上述した範囲内であることで、半導体ナノ粒子蛍光体2を分散させた媒体3を効率よくカプセル状物4中に注入することができる。これは、凹部4aの内部空間に連通する部分の径が20nm以上であれば、半導体ナノ粒子蛍光体として好ましい1〜20nmの粒子径を有するいずれの半導体ナノ粒子蛍光体よりも、凹部4aの内部空間に連通する部分の径の方が大きいため、半導体ナノ粒子蛍光体が容易に凹部4aの内部空間に連通する部分を通過することができるためである。なお、凹部4aの内部空間に連通する部分は、カプセル状物4内部に半導体ナノ粒子蛍光体2を分散させた媒体3を封入した後に、(たとえば図1および図2に示すようにコーティング層5などで)封止することができる。   The diameter of the portion communicating with the internal space of the recess 4a is preferably in the range of 20 nm to 10 μm, and preferably in the range of 100 nm to 10 μm. The diameter of the portion communicating with the internal space of the recess 4 a is 10 μm or less, so that even when the liquid medium 3 is sealed inside the capsule-like material 4, the medium 3 is outside the capsule-like material 4. Can be prevented from flowing out. In addition, since the diameter of the portion communicating with the internal space of the recess 4a is within the above-described range, the medium 3 in which the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is dispersed can be efficiently injected into the capsule-like material 4. As long as the diameter of the portion communicating with the internal space of the recess 4a is 20 nm or more, the inside of the recess 4a is better than any semiconductor nanoparticle phosphor having a particle diameter of 1 to 20 nm which is preferable as the semiconductor nanoparticle phosphor. This is because the diameter of the portion communicating with the space is larger, and the semiconductor nanoparticle phosphor can easily pass through the portion communicating with the internal space of the recess 4a. The portion communicating with the internal space of the recess 4a is formed after encapsulating the medium 3 in which the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is dispersed in the capsule 4 (for example, as shown in FIGS. 1 and 2, the coating layer 5 Etc.) can be sealed.

また、内部空間に連通しない凹部4bの深さは、特に制限されないが、上述した封止材13との良好な接触による優れた放熱性を発揮できる観点から、カプセル状物4の厚みの1/100〜1/2の範囲内であることが好ましい。   In addition, the depth of the recess 4b that does not communicate with the internal space is not particularly limited. However, from the viewpoint of exhibiting excellent heat dissipation due to good contact with the sealing material 13 described above, 1 / th of the thickness of the capsule 4 It is preferably within the range of 100 to 1/2.

また、凹部間のピッチ(凹部間の直線距離)は、20nm〜100μmの範囲内であることが好ましく、20nm〜10μmの範囲内であることがより好ましい。前記ピッチが20nm未満である場合には、開口径に対するカプセル状物の割合が少なくなり、媒体3の保護が充分でなくなる傾向にあり、また、前記ピッチが100μmを超える場合には、全表面に対する凹部の割合が小さく封止材13との良好な接触による優れた放熱性を発揮できない傾向にある。   Further, the pitch between the recesses (the linear distance between the recesses) is preferably in the range of 20 nm to 100 μm, and more preferably in the range of 20 nm to 10 μm. When the pitch is less than 20 nm, the ratio of the capsule-like material to the opening diameter is reduced, and the protection of the medium 3 tends to be insufficient, and when the pitch exceeds 100 μm, the entire surface is not covered. The ratio of the recesses is small, and there is a tendency that excellent heat dissipation due to good contact with the sealing material 13 cannot be exhibited.

<ナノ粒子蛍光体素子の製造方法>
ナノ粒子蛍光体素子は、既存のカプセル製造方法を用いて、半導体ナノ粒子蛍光体2を分散させた媒体3をカプセル状物4に封入することにより作製することができる。具体的な製造方法の一例を、以下に示す。
<Method for producing nanoparticle phosphor element>
The nanoparticle phosphor element can be produced by encapsulating the medium 3 in which the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is dispersed in the capsule 4 using an existing capsule manufacturing method. An example of a specific manufacturing method is shown below.

(半導体ナノ粒子蛍光体の製造)
半導体ナノ粒子蛍光体2の製造方法は、特に制限されず、いかなる製造方法であっても良い。手法が簡便であり、且つ、低コストであるという観点からは、半導体ナノ粒子蛍光体2の製造方法として化学合成法を用いることが好ましい。化学合成法では、生成物質の構成元素を含む複数の出発物質を媒体に分散させた上で、これらを反応させることにより目的の生成物質を得ることができる。このような化学合成法としては、たとえば、ゾルゲル法(コロイド法)、ホットソープ法、逆ミセル法、ソルボサーマル法、分子プレカーサ法、水熱合成法、または、フラックス法などが挙げられる。化合物半導体材料からなるナノ粒子コア2を好適に製造できるという観点では、ホットソープ法を用いることが好ましい。以下では、ホットソープ法によるコア−シェル構造を有する半導体ナノ粒子蛍光体2の製造方法の一例を示す。
(Manufacture of semiconductor nanoparticle phosphors)
The manufacturing method of the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is not particularly limited, and any manufacturing method may be used. From the viewpoint that the method is simple and low in cost, it is preferable to use a chemical synthesis method as a method for producing the semiconductor nanoparticle phosphor 2. In the chemical synthesis method, a target product can be obtained by dispersing a plurality of starting materials containing the constituent elements of the product in a medium and reacting them. Examples of such chemical synthesis methods include a sol-gel method (colloid method), a hot soap method, a reverse micelle method, a solvothermal method, a molecular precursor method, a hydrothermal synthesis method, or a flux method. From the viewpoint that the nanoparticle core 2 made of a compound semiconductor material can be suitably manufactured, it is preferable to use a hot soap method. Below, an example of the manufacturing method of the semiconductor nanoparticle fluorescent substance 2 which has a core-shell structure by a hot soap method is shown.

まず、ナノ粒子コアを液相合成する。たとえばInNからなるナノ粒子コアを製造する場合、フラスコなどに1−オクタデセン(合成用溶媒)を満たし、トリス(ジメチルアミノ)インジウムとヘキサデカンチオール(HDT)とを混合する。この混合液を十分に攪拌した後、180〜500℃で反応させる。これにより、InNからなるナノ粒子コア2が得られ、得られたナノ粒子コアの外表面にはHDTが結合されている。なお、シェル層の成長後にHDTを添加しても良い。   First, the nanoparticle core is synthesized in a liquid phase. For example, when producing a nanoparticle core made of InN, a flask or the like is filled with 1-octadecene (solvent for synthesis), and tris (dimethylamino) indium and hexadecanethiol (HDT) are mixed. After sufficiently stirring this liquid mixture, it is made to react at 180-500 degreeC. Thereby, the nanoparticle core 2 which consists of InN is obtained, and HDT is couple | bonded with the outer surface of the obtained nanoparticle core. HDT may be added after the growth of the shell layer.

ホットソープ法に用いられる合成用溶媒は、炭素原子および水素原子からなる化合物溶液(以下、「炭化水素系溶媒」という。)であることが好ましい。これにより、合成用溶媒への水または酸素の混入が防止されるので、ナノ粒子コアの酸化が防止される。炭化水素系溶媒は、たとえば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、または、p−キシレンなどであることが好ましい。   The synthesis solvent used in the hot soap method is preferably a compound solution composed of carbon atoms and hydrogen atoms (hereinafter referred to as “hydrocarbon solvent”). This prevents water or oxygen from being mixed into the synthesis solvent, thereby preventing the nanoparticle core from being oxidized. Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, and p-xylene. It is preferable that

ホットソープ法では、原理的には、反応時間が長いほどナノ粒子コアの粒子径が大きくなる。よって、フォトルミネッセンス、光吸収、または、動的光散乱などにより粒子径をモニタしながら液相合成することにより、ナノ粒子コアのサイズを所望のサイズに制御することができる。   In principle, in the hot soap method, the longer the reaction time, the larger the particle diameter of the nanoparticle core. Therefore, the size of the nanoparticle core can be controlled to a desired size by performing liquid phase synthesis while monitoring the particle diameter by photoluminescence, light absorption, dynamic light scattering, or the like.

次に、ナノ粒子コアを含む溶液に、シェル層の原材料である反応試薬を加え、加熱反応させる。これにより、半導体ナノ粒子蛍光体の出発物質が得られる。得られた半導体ナノ粒子蛍光体の出発物質では、ナノ粒子コアの外表面がシェル層で被覆されており、HDTがシェル層の外表面に結合されている。   Next, a reaction reagent that is a raw material of the shell layer is added to the solution containing the nanoparticle core, and the reaction is performed by heating. Thereby, the starting material of the semiconductor nanoparticle phosphor is obtained. In the starting material of the obtained semiconductor nanoparticle phosphor, the outer surface of the nanoparticle core is covered with a shell layer, and HDT is bonded to the outer surface of the shell layer.

続いて、半導体ナノ粒子蛍光体の出発物質を含む溶液に修飾有機化合物を添加し、室温〜300℃で反応させる。これにより、シェル層の外表面とHDTとの結合が解除されて、修飾有機化合物がシェル層の外表面に結合し、有機修飾基8が形成される。このようにして半導体ナノ粒子蛍光体2が得られる。   Subsequently, the modified organic compound is added to the solution containing the starting material of the semiconductor nanoparticle phosphor and reacted at room temperature to 300 ° C. As a result, the bond between the outer surface of the shell layer and HDT is released, the modified organic compound is bonded to the outer surface of the shell layer, and the organic modifying group 8 is formed. In this way, the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is obtained.

なお、ナノ粒子コアを製造するときにHDTの代わりに修飾有機化合物を添加しても良い。このようにして半導体ナノ粒子蛍光体2を得る場合には、シェル層の形成後に修飾有機化合物を添加しなくても良い。   A modified organic compound may be added in place of HDT when producing the nanoparticle core. Thus, when obtaining the semiconductor nanoparticle fluorescent substance 2, it is not necessary to add a modified organic compound after formation of a shell layer.

(カプセル状物4の作製)
得られた半導体ナノ粒子蛍光体2を、媒体3中に分散させる。媒体3に対する半導体ナノ粒子蛍光体2の体積比は、発光素子の用途に応じた値を用いることができ、例えば、0.000001以上10以下であることが好ましい。
(Preparation of capsule 4)
The obtained semiconductor nanoparticle phosphor 2 is dispersed in the medium 3. The volume ratio of the semiconductor nanoparticle phosphor 2 to the medium 3 can be a value corresponding to the use of the light emitting device, and is preferably 0.000001 or more and 10 or less, for example.

次に、表面に複数の凹部を有するカプセル状物4は、以下の方法で調製した。ケイ酸ナトリウム水溶液とポリメチルメタクリレート水溶液で調製した水相(W1相)、Tween80(ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアート)とSpan80(ソルビタンモノオレアート)で調製したn−ヘキサン相(O相)、炭酸水素アンモニウムで調製した水相(W2相)を準備した。次いで、W1相をO相に加えた後ホモジナイザーで8000rpmの回転速度で乳化してW1/O相を作製し、これをすぐさまW2相中に加えてマグネチックスターラーで35℃で2時間撹拌させた。その後、溶液に水あるいはエタノールを加えて遠心分離し、上澄みを除去する作業を繰り返して洗浄処理を行なった後、濾過して沈殿物を得た。その後、沈殿物を100℃で12時間乾燥し、次いで、700℃で5時間焼成処理することで細孔の空いた平均粒径約10μmの中空シリカカプセルを得る、というようにして作製する。作製されたカプセル状物4の中に、半導体ナノ粒子蛍光体2を分散させた媒体を注入し、必要に応じて、媒体3を硬化処理する(たとえば、イオン性液体を硬化処理して、イオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂を形成する)ことでも、ナノ粒子蛍光体素子を作製することができる。これにより、カプセル状物中への封入の際に、半導体ナノ粒子蛍光体2あるいは半導体ナノ粒子蛍光体2を分散させた媒体3にプロセスダメージを与えることなく、ナノ粒子蛍光体素子を好適に作製することができる。なお、イオン性液体の硬化処理は、紫外線を当てて硬化させる光硬化法や、熱を加えて硬化させる熱硬化法を用いることができる。   Next, the capsule 4 having a plurality of recesses on the surface was prepared by the following method. An aqueous phase (W1 phase) prepared with an aqueous solution of sodium silicate and an aqueous solution of polymethyl methacrylate, an n-hexane phase (O phase) prepared with Tween 80 (polyoxyethylene sorbitan monooleate) and Span 80 (sorbitan monooleate), carbonic acid An aqueous phase (W2 phase) prepared with ammonium hydrogen was prepared. Next, the W1 phase was added to the O phase and then emulsified with a homogenizer at a rotational speed of 8000 rpm to prepare a W1 / O phase. This was immediately added to the W2 phase and stirred at 35 ° C. for 2 hours with a magnetic stirrer. . Thereafter, water or ethanol was added to the solution, the mixture was centrifuged, the operation of removing the supernatant was repeated, washed, and then filtered to obtain a precipitate. Thereafter, the precipitate is dried at 100 ° C. for 12 hours, and then calcined at 700 ° C. for 5 hours to obtain hollow silica capsules having pores with an average particle diameter of about 10 μm. A medium in which the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is dispersed is injected into the capsule 4 thus prepared, and the medium 3 is cured as necessary (for example, an ionic liquid is cured and ionized). The nanoparticle phosphor element can also be produced by forming a resin containing a structural unit derived from a functional liquid. Thereby, when encapsulating in a capsule-like material, a nanoparticle phosphor element is suitably produced without causing process damage to the semiconductor nanoparticle phosphor 2 or the medium 3 in which the semiconductor nanoparticle phosphor 2 is dispersed. can do. In addition, the hardening process of an ionic liquid can use the photocuring method which hardens | cures by applying an ultraviolet-ray, and the thermosetting method which hardens by applying a heat | fever.

<発光素子>
図1および図2に示されるように、発光素子11は、封止材13と、前記封止材13中に分散された、上述した本発明のナノ粒子蛍光体素子1とを備える。また、図1および図2に示す例の発光素子11は、封止材13により一体的に覆われた光源12を備える。本発明の発光素子において、ナノ粒子蛍光体素子は、1種類を用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
<Light emitting element>
As shown in FIGS. 1 and 2, the light-emitting element 11 includes a sealing material 13 and the above-described nanoparticle phosphor element 1 of the present invention dispersed in the sealing material 13. Moreover, the light emitting element 11 of the example shown in FIGS. 1 and 2 includes a light source 12 integrally covered with a sealing material 13. In the light emitting device of the present invention, one type of nanoparticle phosphor device may be used, or two or more types may be used in combination.

上述した本発明のナノ粒子蛍光体素子1は、優れた量子効率を有している。さらに、表面が支持体で被覆されているため、封止材13中でナノ粒子蛍光体素子1同士が凝集せず、良好に分散することができる。したがって、該ナノ粒子蛍光体素子1を含む発光素子11は、優れた発光効率を有することができる。   The nanoparticle phosphor element 1 of the present invention described above has excellent quantum efficiency. Furthermore, since the surface is coated with the support, the nanoparticle phosphor elements 1 do not aggregate in the encapsulant 13 and can be well dispersed. Therefore, the light emitting element 11 including the nanoparticle phosphor element 1 can have excellent light emission efficiency.

封止材13としては、ガラス材料または高分子材料を用いることが好ましい。ガラス材料としては例えば、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシランなどを用いることができる。高分子材料としては例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのアクリル樹脂、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンなどからなるエポキシ樹脂、MOE−200T(2−(メタクリロイロキシ)−エチルトリメチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)、1−(3−アクリロイロキシ−プロピル)−3−メチルイミダゾリウムエチルトリメチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドなどからなるイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂などを用いることができる。   As the sealing material 13, it is preferable to use a glass material or a polymer material. As the glass material, for example, tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, or the like can be used. Examples of the polymer material include acrylic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA), epoxy resins composed of bisphenol A and epichlorohydrin, MOE-200T (2- (methacryloyloxy) -ethyltrimethylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, and the like. ), 1- (3-acryloyloxy-propyl) -3-methylimidazolium ethyltrimethylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide and the like, a resin containing a structural unit derived from an ionic liquid can be used.

封止材13に対するナノ粒子蛍光体素子1の体積比は、発光素子の用途に応じた値を用いることができ、例えば、0.000001以上10以下であることが好ましい。発光素子の透明性を重視する場合には、封止材に対するナノ粒子蛍光体素子の体積比が0.2以下であることが好ましい。該体積比が0.2以下であれば、高い透明性を持った発光素子とすることができる。また、発光デバイスの発光量を重視する場合には、封止材に対するナノ粒子蛍光体素子の体積比が0.00001以上であることが好ましい。該体積比が0.00001以上であれば、発光量が大きな発光デバイスとすることができる。   The volume ratio of the nanoparticle phosphor element 1 to the sealing material 13 can be a value corresponding to the use of the light emitting element, and is preferably 0.000001 or more and 10 or less, for example. When importance is attached to the transparency of the light emitting element, the volume ratio of the nanoparticle phosphor element to the sealing material is preferably 0.2 or less. When the volume ratio is 0.2 or less, a light-emitting element having high transparency can be obtained. Moreover, when importance is attached to the light emission amount of the light emitting device, the volume ratio of the nanoparticle phosphor element to the sealing material is preferably 0.00001 or more. When the volume ratio is 0.00001 or more, a light emitting device having a large light emission amount can be obtained.

封止材13は、ガラス材料または高分子材料を80体積%以上含むことが好ましく、90体積%以上含むことがさらに好ましい。封止材13がガラス材料または高分子材料を80体積%以上含めば、高い透明性あるいは高い発光効率を有する発光素子とすることができ、90体積%以上含めばさらに高い透明性あるいは高い発光効率を有する発光素子とすることができる。   The sealing material 13 preferably contains 80% by volume or more of glass material or polymer material, more preferably 90% by volume or more. When the sealing material 13 contains 80% by volume or more of a glass material or a polymer material, a light emitting device having high transparency or high luminous efficiency can be obtained, and when it contains 90% by volume or more, higher transparency or high luminous efficiency can be obtained. It can be set as the light emitting element which has.

ナノ粒子蛍光体素子の種類と、封止材の種類との組み合わせは特に限定されず、発光素子の用途に応じて選択することができる。   The combination of the kind of nanoparticle phosphor element and the kind of sealing material is not particularly limited, and can be selected according to the use of the light emitting element.

<発光素子の製造方法>
封止材13中にナノ粒子蛍光体素子1を封入する際には、封止材13中にナノ粒子蛍光体素子1を分散させた後に硬化するプロセスを行う。
<Method for manufacturing light-emitting element>
When encapsulating the nanoparticle phosphor element 1 in the encapsulant 13, a process of curing after dispersing the nanoparticle phosphor element 1 in the encapsulant 13 is performed.

封止材13としてガラス材料を用いる場合、ガラス材料とナノ粒子蛍光体素子1を混合した溶液を撹拌することで、ガラス材料中にナノ粒子蛍光体素子1を分散させる。次に、ガラス材料を縮合反応させ、硬化させる。縮合反応の進行速度を速めるために加熱したり、酸または塩基を系に加えてもよい。   When a glass material is used as the sealing material 13, the nanoparticle phosphor element 1 is dispersed in the glass material by stirring a solution in which the glass material and the nanoparticle phosphor element 1 are mixed. Next, the glass material is subjected to a condensation reaction and cured. Heating may be performed to increase the progress of the condensation reaction, or an acid or base may be added to the system.

封止材13として高分子材料を用いる場合、高分子材料とナノ粒子蛍光体素子1を混合した溶液を撹拌することで、高分子材料中にナノ粒子蛍光体素子1を分散させる。次に、高分子材料を縮合反応させ、硬化し樹脂化(固体化)させる。硬化の方法は、紫外線を当てて硬化させる光硬化法や、熱を加えて硬化させる熱硬化法を用いることができる。   When a polymer material is used as the sealing material 13, the nanoparticle phosphor element 1 is dispersed in the polymer material by stirring a solution in which the polymer material and the nanoparticle phosphor element 1 are mixed. Next, the polymer material is subjected to a condensation reaction, and cured to be resinized (solidified). As a curing method, there can be used a photocuring method in which ultraviolet rays are applied to cure, or a thermosetting method in which heat is applied to cure.

[実施の形態2]
<ナノ粒子蛍光体素子>
図4は、実施の形態2に係るナノ粒子蛍光体素子21を模式的に示す図である。図4に示す例のナノ粒子蛍光体素子21は、カプセル状物4が1層のみであり、コーティング層を有さない点のみにおいて図1に示した例のナノ粒子蛍光体素子1と相違する。図4に示すようなナノ粒子蛍光体21であっても、上述したように、励起光L1の入射により半導体ナノ粒子蛍光体2から蛍光L2を発する際に生じる熱Tを、カプセル状物4の表面の複数の凹部により封止材13との接触を良好なものとし、効率よく逃がすことで、熱に起因する半導体ナノ粒子蛍光体の劣化を抑制することができる。なお、図4のようにコーティング層を有さない場合であっても、媒体3が液体である場合でも、毛細管現象によって媒体3はカプセル状物4の内部空間に保持されているため、外部には出ない。
[Embodiment 2]
<Nanoparticle phosphor element>
FIG. 4 is a diagram schematically showing the nanoparticle phosphor element 21 according to the second embodiment. The nanoparticle phosphor element 21 of the example shown in FIG. 4 is different from the nanoparticle phosphor element 1 of the example shown in FIG. 1 only in that the capsule 4 is only one layer and does not have a coating layer. . Even in the case of the nanoparticle phosphor 21 as shown in FIG. 4, as described above, the heat T generated when the fluorescence L2 is emitted from the semiconductor nanoparticle phosphor 2 due to the incidence of the excitation light L <b> 1 Deterioration of the semiconductor nanoparticle phosphor due to heat can be suppressed by making good contact with the sealing material 13 by the plurality of concave portions on the surface and efficiently escaping. In addition, even if it does not have a coating layer as shown in FIG. 4 or the medium 3 is a liquid, since the medium 3 is held in the internal space of the capsule-like object 4 by capillary action, Does not come out.

[実施の形態3]
<発光素子>
図5は、実施の形態3に係る発光素子41を模式的に示す図である。本発明の発光素子41は、図5に示されるように、封止材49中に第1ナノ粒子蛍光体素子44が分散された第1発光層42と、封止材56中に第2ナノ粒子蛍光体素子51が分散された第2発光層43とを含む、多層構造を有していてもよい。この場合、たとえば、第1発光層42に含まれる第1ナノ粒子蛍光体素子44は、赤色発光する半導体ナノ粒子蛍光体45が分散された媒体46を複数の凹部47a,47bを有し、コーティング層48を有するカプセル状物47に封入され、第1発光層42は赤色発光層として機能する。また、第2発光層43に含まれる第2ナノ粒子蛍光体素子51は、緑色発光する半導体ナノ粒子蛍光体52が分散された媒体53を複数の凹部54a,54bを有し、コーティング層55を有するカプセル状物54に封入され、第2発光層43は緑色発光層として機能する。例えば、光源12として青色発光LEDチップを用い、その上に赤色発光層として機能する第1発光層42、緑色発光層として機能する第2発光層43がこの順で積層されていることで、第2発光層43から第1発光層42へのエネルギーの再吸収が生じにくいため、発光素子41の発光効率が良好となる。
[Embodiment 3]
<Light emitting element>
FIG. 5 is a diagram schematically showing the light emitting element 41 according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, the light emitting element 41 of the present invention includes a first light emitting layer 42 in which a first nanoparticle phosphor element 44 is dispersed in a sealing material 49, and a second nanoparticle in a sealing material 56. It may have a multilayer structure including the second light emitting layer 43 in which the particle phosphor element 51 is dispersed. In this case, for example, the first nanoparticle phosphor element 44 included in the first light-emitting layer 42 has a plurality of recesses 47a and 47b in the medium 46 in which the semiconductor nanoparticle phosphor 45 emitting red light is dispersed. The first light emitting layer 42 functions as a red light emitting layer by being encapsulated in a capsule 47 having the layer 48. Further, the second nanoparticle phosphor element 51 included in the second light emitting layer 43 has a plurality of concave portions 54a and 54b in a medium 53 in which a semiconductor nanoparticle phosphor 52 emitting green light is dispersed. The second light emitting layer 43 functions as a green light emitting layer. For example, a blue light-emitting LED chip is used as the light source 12, and a first light-emitting layer 42 that functions as a red light-emitting layer and a second light-emitting layer 43 that functions as a green light-emitting layer are stacked in this order on the first light-emitting layer. Since reabsorption of energy from the two light emitting layers 43 to the first light emitting layer 42 is unlikely to occur, the light emitting efficiency of the light emitting element 41 is improved.

<発光素子の製造方法>
多層構造を有する発光素子の製造方法の一例について、以下に説明する。以下では、2層構造を有する発光素子の場合を説明するが、3層構造以上の場合も、基本的に同様の方法で作製することができる。まず、異なるサイズを有する、2種類のナノ粒子蛍光体素子を準備する。これら2種類のナノ粒子蛍光体素子の溶液をアクリル樹脂材料中に混合し、青色発光LEDチップ上に滴下した後、加熱硬化処理を行う。加熱硬化中に粒径の大きいナノ粒子蛍光体素子が一定時間経過後には沈降し、発光素子として主に粒径の大きいナノ粒子蛍光体素子を含む下層と、主に粒径の小さいナノ粒子蛍光体素子を含む上層とを備える2層構造が形成される。
<Method for manufacturing light-emitting element>
An example of a method for manufacturing a light-emitting element having a multilayer structure will be described below. Hereinafter, a case of a light-emitting element having a two-layer structure will be described, but a case of a three-layer structure or more can be basically manufactured by the same method. First, two types of nanoparticle phosphor elements having different sizes are prepared. A solution of these two types of nanoparticle phosphor elements is mixed in an acrylic resin material and dropped onto a blue light emitting LED chip, and then heat curing is performed. During heating and curing, the nanoparticle phosphor element with a large particle size settles after a lapse of a certain period of time, and as a light emitting device, a lower layer containing a nanoparticle phosphor element with a large particle size mainly, and a nanoparticle fluorescence with a mainly small particle size A two-layer structure including an upper layer including body elements is formed.

上記の製造方法によれば、各層を別々に形成するなどの、複雑なプロセスが不要になり、製造工程を簡略化できる。   According to said manufacturing method, complicated processes, such as forming each layer separately, become unnecessary, and a manufacturing process can be simplified.

[実施の形態4]
本発明におけるカプセル状物は、全ての凹部がカプセル状物の内部空間にまで連通する、すなわち全ての凹部が連通孔であるように構成されていても勿論よい。ただし、上述した、ナノ粒子蛍光体素子から封止材への放熱の観点からは、図4に示した例のように、カプセル状物4の内部空間にまで連通する凹部4aと、内部空間に連通しない凹部4bの2種類の凹部を有する(コーティング層を含まない)ように構成されていることが望ましい。すなわち、半導体ナノ粒子を分散させた媒体に接触するカプセル状物の内部空間側の面積が大きければ大きいほど、ナノ粒子蛍光体素子から封止材への放熱の効果が高い。さらに高い放熱の効果が得られる観点からは、図1および図2に示した例のように、カプセル状物4の内部空間にまで連通する凹部4aと、内部空間に連通しない凹部4bの2種類の凹部を有し、かつ、コーティング層にて内部空間にまで連通する凹部が塞がれているような構成が特に好ましい。
[Embodiment 4]
Of course, the capsule-like object in the present invention may be configured such that all the recesses communicate with the internal space of the capsule-like object, that is, all the recesses are communication holes. However, from the viewpoint of heat dissipation from the nanoparticle phosphor element to the sealing material, as described in the example shown in FIG. 4, the recess 4 a that communicates with the internal space of the capsule 4 and the internal space It is desirable to have two types of recesses that do not communicate with each other, that is, the recesses 4b (not including the coating layer). That is, the larger the area on the inner space side of the capsule-like material in contact with the medium in which the semiconductor nanoparticles are dispersed, the higher the effect of heat dissipation from the nanoparticle phosphor element to the sealing material. From the viewpoint of obtaining a higher heat dissipation effect, as in the example shown in FIGS. 1 and 2, there are two types of a recess 4 a that communicates with the internal space of the capsule 4 and a recess 4 b that does not communicate with the internal space. In particular, a configuration in which the concave portion communicating with the inner space is closed by the coating layer is preferable.

本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。以下、A/Bの記載は、AがBで被覆されていることを示す。   The present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. Hereinafter, the description of A / B indicates that A is coated with B.

[実施例1]
実施例1では、ナノ粒子コアがCdSe、シェル層がZnS、有機修飾基がジメチルアミノエタンチオール(DAET)、媒体がN,N,N−トリメチル−N−プロピルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジメチル−N−メチル−2−(2−メトキシエチル)アンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(DEME−TFSI)、カプセル状物がシリカであり、コーティング層がフッ素系ポリマーであるサイトップ(旭硝子株式会社製)である場合を示す(半導体ナノ粒子蛍光体:CdSe/ZnS/DAET、ナノ粒子蛍光体素子:半導体ナノ粒子蛍光体/DEME−TFSI/シリカ/サイトップ)。
[Example 1]
In Example 1, the nanoparticle core is CdSe, the shell layer is ZnS, the organic modifying group is dimethylaminoethanethiol (DAET), the medium is N, N, N-trimethyl-N-propylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, Cytop having N, N-dimethyl-N-methyl-2- (2-methoxyethyl) ammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (DEME-TFSI), the capsule is silica, and the coating layer is a fluoropolymer. (Semiconductor nanoparticle phosphor: CdSe / ZnS / DAET, nanoparticle phosphor element: semiconductor nanoparticle phosphor / DEME-TFSI / silica / Cytop).

(ナノ粒子蛍光体素子の作製)
まず、ナノ粒子コアがCdSe、シェル層がZnS、有機修飾基がヘキサデカンチオール(HDT)からなる半導体ナノ粒子蛍光体のオクタデセン(ODE)溶液を準備した。この半導体ナノ粒子蛍光体について、HDTからDAETへ有機修飾基置換処理を行い、DEME−TFSI溶媒中に半導体ナノ粒子蛍光体を移した。
(Production of nanoparticle phosphor element)
First, an octadecene (ODE) solution of a semiconductor nanoparticle phosphor having a nanoparticle core of CdSe, a shell layer of ZnS, and an organic modifying group of hexadecanethiol (HDT) was prepared. This semiconductor nanoparticle phosphor was subjected to organic modification group substitution treatment from HDT to DAET, and the semiconductor nanoparticle phosphor was transferred into a DEME-TFSI solvent.

続いて、表面に複数の凹部を有する平均粒径10μmのシリカ製の中空の球状物(カプセル状物)を、公知文献(Takafumi Toyoda et al.,”Fabrication Process of Silica Hard−shell Microcapsule(HSMC) Containing Phase−change Materials”,Chem.Lett.2014,43,820−821)を元に、別途準備した。このシリカ製の中空の球状物をUVオゾン処理後、アミノプロピルトリメトキシシラン(APrS)と窒素中90℃3時間N中で気相反応させAPrS処理したカプセル状物を作製した。このAPrS処理済みカプセル状物と半導体ナノ粒子蛍光体含有DEME−TFSIを混合し、真空引きすることでカプセル状物内に半導体ナノ粒子蛍光体含有DEME−TFSIを注入した。そして、6%サイトップ溶液をカプセル状物上に滴下し、撹拌した後80℃で乾燥させてカプセル状物の凹部4aの内部空間に連通する部分を塞ぎ、最後に、80℃で1時間加熱することでサイトップを重合させた。上述したように、作製されたナノ粒子蛍光体素子のSEM写真が図3(a)であり、コーティング層5を有するカプセル状物4が、表面に複数の凹部を有することが確認された。 Subsequently, a hollow sphere (capsule) made of silica having a plurality of concave portions on the surface and having an average particle diameter of 10 μm was prepared by publicly known literature (Takafumi Toyoda et al., “Fabrication Process of Silica Hard-shell Microcapsule (HSMC)). Separately prepared based on “Containing Phase-change Materials”, Chem. Lett. 2014, 43, 820-821). The later silica hollow spheres UV ozone treatment, to prepare a capsule form prepared by APRS treated by gas phase reaction with aminopropyltrimethoxysilane (APRS) and 90 ° C. in 3 hours in N 2 nitrogen. This APrS-treated capsule and the semiconductor nanoparticle phosphor-containing DEME-TFSI were mixed and evacuated to inject the semiconductor nanoparticle phosphor-containing DEME-TFSI into the capsule. Then, 6% Cytop solution is dropped on the capsule, stirred and dried at 80 ° C. to block the portion communicating with the internal space of the recess 4a of the capsule, and finally heated at 80 ° C. for 1 hour. As a result, Cytop was polymerized. As described above, the SEM photograph of the produced nanoparticle phosphor element is shown in FIG. 3A, and it was confirmed that the capsule 4 having the coating layer 5 has a plurality of recesses on the surface.

(発光素子の作製)
以上のようにして作製した本実施例のナノ粒子蛍光体素子を、アクリル樹脂中に混合したものを青色LEDチップ上に滴下し、アクリル樹脂の硬化処理を行ってLED発光素子を作製した。このLED発光素子は点灯試験における経時変化観察で高効率を長時間保っており、即ち、良好な量子効率および良好な安定性を有していた。
(Production of light emitting element)
The nanoparticle phosphor element produced in the manner described above was mixed in an acrylic resin and dropped onto a blue LED chip, and the acrylic resin was cured to produce an LED light emitting element. This LED light-emitting element kept high efficiency for a long time by observation with time in a lighting test, that is, it had good quantum efficiency and good stability.

[実施例2]
カプセル状物4がコーティング層5を有さないこと以外は実施例1と同様にして、ナノ粒子蛍光体素子および発光素子を作製した(半導体ナノ粒子蛍光体:CdSe/ZnS/DAET、ナノ粒子蛍光体素子:半導体ナノ粒子蛍光体/DEME−TFSI/シリカ)。上述したように、作製されたナノ粒子蛍光体素子のSEM写真が図3(c)であり、カプセル状物4が、表面に複数の凹部を有することが確認された。実施例1の発光素子と同様に、実施例2で作製された発光素子も、点灯試験における経時変化観察で高効率を長時間保っており、即ち、良好な量子効率および良好な安定性を有していた。
[Example 2]
A nanoparticle phosphor element and a light emitting element were produced in the same manner as in Example 1 except that the capsule 4 did not have the coating layer 5 (semiconductor nanoparticle phosphor: CdSe / ZnS / DAET, nanoparticle fluorescence). Body element: Semiconductor nanoparticle phosphor / DEME-TFSI / silica). As described above, the SEM photograph of the produced nanoparticle phosphor element is shown in FIG. 3C, and it was confirmed that the capsule 4 has a plurality of recesses on the surface. Similar to the light-emitting element of Example 1, the light-emitting element manufactured in Example 2 maintains high efficiency for a long time by observing the change over time in the lighting test, that is, has good quantum efficiency and good stability. Was.

[実施例3]
シリカ製の中空の球状物(カプセル状物)作製後の処理をAPrSに代えてN−トリメトキシシリルプロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロライド(STMA)で行ったことと、コーティング層をシリカで形成したこと以外は実施例1と同様にして、ナノ粒子蛍光体素子および発光素子を作製した(半導体ナノ粒子蛍光体:CdSe/ZnS/DAET、ナノ粒子蛍光体素子:半導体ナノ粒子蛍光体/DEME−TFSI/シリカ/シリカ)。
[Example 3]
Silica-made hollow spheres (capsules) were processed with N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-trimethylammonium chloride (STMA) instead of APrS, and the coating layer was made of silica. A nanoparticle phosphor element and a light-emitting element were produced in the same manner as in Example 1 except that it was formed in (Semiconductor nanoparticle phosphor: CdSe / ZnS / DAET, Nanoparticle phosphor element: Semiconductor nanoparticle phosphor / DEME-TFSI / silica / silica).

カプセル状物のSTMA処理は、カプセル状物をUVオゾン処理した後、2−プロパノール溶媒中でSTMAと混合し、80℃5時間反応させることで行った。シリカからなるコーティング層は、半導体ナノ粒子蛍光体含有DEME−TFSIを注入したカプセル状物と、炭酸水素アンモニウム水溶液とケイ酸ナトリウム水溶液とを混合し、室温で3時間反応させることで形成した。このように、本発明においては、コーティング層にポリマーだけではなく、シリカなどの無機材料も用いることができ、その場合には、ポリマーでコーティング層を形成した場合よりも高いコーティング効果が期待できる(より低いガス透過性、より低い水分透過性)一方で、剛直な膜になるので、耐衝撃性はポリマーでコーティング層を形成した場合より低いと考えられる(ポリマーだと柔らかいため、ある程度衝撃を吸収できる)。   The STMA treatment of the capsule-like material was carried out by treating the capsule-like material with UV ozone, mixing with STMA in a 2-propanol solvent, and reacting at 80 ° C. for 5 hours. The coating layer made of silica was formed by mixing a capsule-like material into which semiconductor nanoparticle phosphor-containing DEME-TFSI was injected, an aqueous solution of ammonium bicarbonate and an aqueous solution of sodium silicate, and reacting at room temperature for 3 hours. Thus, in the present invention, not only a polymer but also an inorganic material such as silica can be used for the coating layer, and in that case, a higher coating effect can be expected than when the coating layer is formed of a polymer ( Lower gas permeability, lower moisture permeability) On the other hand, it becomes a rigid film, so the impact resistance is considered lower than when the coating layer is formed with a polymer (the polymer is soft and absorbs some impact) it can).

実施例1の発光素子と同様に、実施例3で作製された発光素子も、点灯試験における経時変化観察で高効率を長時間保っており、即ち、良好な量子効率および良好な安定性を有していた。   Similar to the light-emitting device of Example 1, the light-emitting device manufactured in Example 3 also maintains high efficiency for a long time by observing changes over time in the lighting test, that is, having good quantum efficiency and good stability. Was.

[実施例4]
媒体として、重合性官能基を有するイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂(MOE−200Tに由来する構成単位を含む樹脂)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、ナノ粒子蛍光体素子および発光素子を作製した(半導体ナノ粒子蛍光体:CdSe/ZnS/DAET、ナノ粒子蛍光体素子:半導体ナノ粒子蛍光体/MOE−200T/シリカ/サイトップ)。
[Example 4]
Nanoparticle fluorescence in the same manner as in Example 1 except that a resin containing a structural unit derived from an ionic liquid having a polymerizable functional group (a resin containing a structural unit derived from MOE-200T) was used as the medium. A body element and a light emitting element were produced (semiconductor nanoparticle phosphor: CdSe / ZnS / DAET, nanoparticle phosphor element: semiconductor nanoparticle phosphor / MOE-200T / silica / Cytop).

MOE−200Tに由来する構成単位を含む樹脂を封入したカプセル状物は、まず、半導体ナノ粒子蛍光体を溶液状態のMOE−200Tに分散させ、これをAPrS処理済みのシリカ製の中空の球状物(カプセル状物)上に滴下し真空引きすることで作製した。その後、カプセル状物を80℃で加熱することでMOE−200Tを重合させて、イオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂とした。   In the capsule-like material in which a resin containing a structural unit derived from MOE-200T is encapsulated, first, a semiconductor nanoparticle phosphor is dispersed in MOE-200T in a solution state, and this is a hollow spherical product made of silica that has been treated with APrS. It was prepared by dropping on a (capsule-like material) and evacuating. Then, MOE-200T was polymerized by heating the capsule-like material at 80 ° C. to obtain a resin containing a structural unit derived from an ionic liquid.

実施例1の発光素子と同様に、実施例4で作製された発光素子も、点灯試験における経時変化観察で高効率を長時間保っており、即ち、良好な量子効率および良好な安定性を有していた。このように、重合性官能基を有するイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂を固体の媒体として用いることでも、イオン性液体を液体の媒体として用いた場合と同様に、静電的相互作用で半導体ナノ粒子蛍光体の安定性を向上させることができる。また、媒体が固体であることで、媒体が液体の場合のようにカプセル状物が割れた際に媒体が漏れ出してしまうようなことがなく、耐衝撃性に優れるナノ粒子蛍光体素子を得ることができる。   Similar to the light-emitting element of Example 1, the light-emitting element manufactured in Example 4 also maintains high efficiency for a long time by observing change with time in the lighting test, that is, having good quantum efficiency and good stability. Was. In this way, even when a resin containing a structural unit derived from an ionic liquid having a polymerizable functional group is used as a solid medium, the electrostatic interaction is similar to the case where the ionic liquid is used as a liquid medium. Thus, the stability of the semiconductor nanoparticle phosphor can be improved. In addition, since the medium is solid, the medium does not leak when the capsule is broken as in the case where the medium is liquid, and a nanoparticle phosphor element having excellent impact resistance is obtained. be able to.

[実施例5]
ポリマー(ポリアミドイミド)を用いてカプセル状物を作製したこと以外は実施例1と同様にして、ナノ粒子蛍光体素子および発光素子を作製した(半導体ナノ粒子蛍光体:CdSe/ZnS/DAET、ナノ粒子蛍光体素子:半導体ナノ粒子蛍光体/DEME−TFSI/ポリアミドイミド/サイトップ)。
[Example 5]
A nanoparticle phosphor element and a light emitting element were produced in the same manner as in Example 1 except that a capsule (polyamideimide) was produced using a polymer (polyamideimide) (semiconductor nanoparticle phosphor: CdSe / ZnS / DAET, nano Particle phosphor element: Semiconductor nanoparticle phosphor / DEME-TFSI / polyamideimide / Cytop).

まず、半導体ナノ粒子蛍光体含有DEME−TFSIを、ポリアミドイミドが溶解した溶液と混合し、続いて加熱撹拌することでポリアミドイミドを半導体ナノ粒子蛍光体含有DEME−TFSIの周囲に形成することで、ポリアミドイミドを用いてカプセル状物を作製した。   First, semiconductor nanoparticle phosphor-containing DEME-TFSI is mixed with a solution in which polyamideimide is dissolved, and then heated and stirred to form polyamideimide around the semiconductor nanoparticle phosphor-containing DEME-TFSI. Capsule-like materials were prepared using polyamideimide.

実施例1の発光素子と同様に、実施例5で作製された発光素子も、点灯試験における経時変化観察で高効率を長時間保っており、即ち、良好な量子効率および良好な安定性を有していた。実施例5のようにポリマーを用いてカプセル状物を作製することで、シリカなどの無機材料と比較して温和な条件でカプセル状物を作製することができるため、媒体に分散された半導体ナノ粒子蛍光体に対するプロセスダメージが少ないという利点がある。また、ポリマーを用いて作製されたカプセル状物は、シリカなどの無機材料を用いて作製されたカプセル状物と比較して柔軟であるため、割れにくいという利点もある。   Similar to the light-emitting device of Example 1, the light-emitting device manufactured in Example 5 also maintains high efficiency for a long time by observing change over time in the lighting test, that is, having good quantum efficiency and good stability. Was. By producing a capsule-like material using a polymer as in Example 5, the capsule-like material can be produced under milder conditions than an inorganic material such as silica, so that the semiconductor nano-particles dispersed in the medium can be produced. There is an advantage that the process damage to the particle phosphor is small. Moreover, since the capsule-like thing produced using a polymer is flexible compared with the capsule-like thing produced using inorganic materials, such as a silica, there also exists an advantage that it is hard to break.

[実施例6]
実施例6では、実施例1の半導体ナノ粒子蛍光体において、有機修飾基としてDAETの代わりにカルボキシデカンチオール(CDT)を用いた場合について示す(ナノ粒子蛍光体:CdSe/ZnS/CDT、ナノ粒子蛍光体素子:半導体ナノ粒子蛍光体/DEME−TFSI/シリカ/サイトップ)。
[Example 6]
Example 6 shows a case where carboxydecanethiol (CDT) is used instead of DAET as the organic modification group in the semiconductor nanoparticle phosphor of Example 1 (nanoparticle phosphor: CdSe / ZnS / CDT, nanoparticle) Phosphor element: semiconductor nanoparticle phosphor / DEME-TFSI / silica / Cytop).

(ナノ粒子蛍光体素子の作製)
ナノ粒子コアがCdSe、シェル層がZnS、有機修飾基がヘキサデカンチオール(HDT)からなる半導体ナノ粒子蛍光体のODE溶液を準備した。この半導体ナノ粒子蛍光体について、HDTからCDTへ有機修飾基置換処理を行った後、DEME−TFSI媒体中に半導体ナノ粒子蛍光体を移した。続いて、実施例1と同様の方法で、ナノ粒子蛍光体素子および発光素子を作製した。
(Production of nanoparticle phosphor element)
An ODE solution of a semiconductor nanoparticle phosphor having a nanoparticle core of CdSe, a shell layer of ZnS, and an organic modifying group of hexadecanethiol (HDT) was prepared. The semiconductor nanoparticle phosphor was subjected to organic modification group substitution treatment from HDT to CDT, and then transferred to the DEME-TFSI medium. Subsequently, a nanoparticle phosphor element and a light emitting element were produced in the same manner as in Example 1.

実施例1の発光素子と同様に、実施例6で作製された発光素子も、点灯試験における経時変化観察で高効率を長時間保っており、即ち、良好な量子効率および良好な安定性を有していた。実施例6のように、半導体ナノ粒子蛍光体の有機修飾基は、イオン性の有機修飾基以外のものも用いることができる。半導体ナノ粒子蛍光体は、その種類を含めた合成条件が量子効率、発光ピーク波長、発光線幅などの特性に寄与する。イオン性の有機修飾基は数が少ないため、有機修飾基がイオン性であるという制限があると、半導体ナノ粒子蛍光体の作製、ひいてはナノ粒子蛍光体素子の作製における設計の自由度が少ないため、所望の特性を有する半導体ナノ粒子蛍光体の作製は難しい面がある。実施例6で示されたように、本発明においては、イオン性有機修飾基以外の有機修飾基も用いることができることができ、所望の特性を有する半導体ナノ粒子蛍光体を作製しやすいように、高い自由度で半導体ナノ粒子蛍光体およびナノ粒子蛍光体素子を設計することが可能である。   Similar to the light-emitting device of Example 1, the light-emitting device manufactured in Example 6 also maintains high efficiency for a long time by observing changes over time in a lighting test, that is, having good quantum efficiency and good stability. Was. As in Example 6, the organic modification group of the semiconductor nanoparticle phosphor may be other than the ionic organic modification group. In semiconductor nanoparticle phosphors, the synthesis conditions including the type contribute to characteristics such as quantum efficiency, emission peak wavelength, and emission line width. Since the number of ionic organic modifying groups is small, if there is a restriction that the organic modifying group is ionic, the degree of freedom in design in the production of semiconductor nanoparticle phosphors and, in turn, the production of nanoparticle phosphor elements is low. Therefore, it is difficult to produce a semiconductor nanoparticle phosphor having desired characteristics. As shown in Example 6, in the present invention, an organic modifying group other than an ionic organic modifying group can also be used, so that a semiconductor nanoparticle phosphor having desired characteristics can be easily produced. It is possible to design semiconductor nanoparticle phosphors and nanoparticle phosphor elements with a high degree of freedom.

[実施例7]
実施例6では、実施例1のナノ粒子蛍光体素子において、媒体としてオクタデセン(ODE)を用い、半導体ナノ粒子蛍光体の有機修飾基をヘキサデカンチオール(HDT)とした場合について示す(ナノ粒子蛍光体:CdSe/ZnS/HDT、ナノ粒子蛍光体素子:半導体ナノ粒子蛍光体/ODE/シリカ/サイトップ)。
[Example 7]
Example 6 shows a case where octadecene (ODE) is used as a medium in the nanoparticle phosphor element of Example 1 and the organic modification group of the semiconductor nanoparticle phosphor is hexadecanethiol (HDT) (nanoparticle phosphor) : CdSe / ZnS / HDT, nanoparticle phosphor element: semiconductor nanoparticle phosphor / ODE / silica / Cytop).

具体的には、CdSe/ZnS/HDT含有ODEを、有機修飾基置換処理等を行うことなく、シリカ製の中空の球状物(カプセル状物)に封入したこと以外は実施例1と同様にして、ナノ粒子蛍光体素子および発光素子を作製した。   Specifically, CdSe / ZnS / HDT-containing ODE was subjected to the same procedure as in Example 1 except that it was encapsulated in a hollow sphere (capsule) made of silica without performing an organic modifying group substitution treatment or the like. A nanoparticle phosphor element and a light emitting element were produced.

実施例1の発光素子と同様に、実施例7で作製された発光素子も、点灯試験における経時変化観察で高効率を長時間保っており、即ち、良好な量子効率および良好な安定性を有していた。実施例7のように、本発明においては、液体の媒体として、イオン性液体以外の液体も用いることができ、その場合には、通常の使用条件下(LEDなど)で揮発しにくく、媒体の揮発による媒体の量の減少や蒸気圧力によるカプセルの破壊などが起きにくく、安定性の高い発光素子が得られるという観点から、高沸点(たとえば200℃以上の沸点)の媒体を用いることが好ましい。このように、媒体と有機修飾基との適切な組合せを選択することで、所望の特性を有する半導体ナノ粒子蛍光体を作製しやすいように、高い自由度で半導体ナノ粒子蛍光体およびナノ粒子蛍光体素子を設計することが可能である。   Similar to the light-emitting device of Example 1, the light-emitting device manufactured in Example 7 also maintains high efficiency for a long time by observing changes over time in a lighting test, that is, having good quantum efficiency and good stability. Was. As in Example 7, in the present invention, a liquid other than an ionic liquid can be used as the liquid medium. In that case, it is difficult to volatilize under normal use conditions (such as LED). It is preferable to use a medium with a high boiling point (for example, a boiling point of 200 ° C. or higher) from the viewpoint that a decrease in the amount of the medium due to volatilization or capsule breakage due to vapor pressure hardly occurs and a highly stable light-emitting element can be obtained. Thus, by selecting an appropriate combination of the medium and the organic modifying group, the semiconductor nanoparticle phosphor and the nanoparticle fluorescence can be produced with a high degree of freedom so that a semiconductor nanoparticle phosphor having desired characteristics can be easily produced. It is possible to design body elements.

[実施例8]
図5に示した、第1発光層(半導体ナノ粒子蛍光体(赤色発光)/DEME−TFSI/シリカ/サイトップ/アクリル樹脂)と第2発光層(半導体ナノ粒子蛍光体(緑色発光)/DEME−TFSI/シリカ/サイトップ/アクリル樹脂)とを備える発光素子を作製した。ナノ粒子蛍光体素子は、実施例1と同様にして作製した(CdSe/ZnS/DAET/DEME−TFSI/シリカ/サイトップ)。作製されたナノ粒子蛍光体素子は赤色領域に発光ピーク波長を有していた。同様に、緑色領域に発光ピーク波長を有するナノ粒子蛍光体素子を作製した。なお、粒径は、赤色発光の半導体ナノ粒子蛍光体>緑色発光の半導体ナノ粒子蛍光体であり、また、赤色発光のナノ粒子蛍光体素子>緑色発光のナノ粒子蛍光体素子であった。
[Example 8]
First light emitting layer (semiconductor nanoparticle phosphor (red light emission) / DEME-TFSI / silica / Cytop / acrylic resin) and second light emitting layer (semiconductor nanoparticle phosphor (green light emission) / DEME) shown in FIG. -TFSI / silica / cytop / acrylic resin) was manufactured. The nanoparticle phosphor element was produced in the same manner as in Example 1 (CdSe / ZnS / DAET / DEME-TFSI / silica / Cytop). The produced nanoparticle phosphor element had an emission peak wavelength in the red region. Similarly, a nanoparticle phosphor element having an emission peak wavelength in the green region was produced. The particle size was red-emitting semiconductor nanoparticle phosphor> green-emitting semiconductor nanoparticle phosphor, and red-emitting nanoparticle phosphor element> green-emitting nanoparticle phosphor element.

これら2種のナノ粒子蛍光体素子の溶液をアクリル樹脂材料中に混合し、LEDチップ上に滴下した後、加熱硬化処理を行った。その結果、加熱硬化中に粒径の大きな赤色発光のナノ粒子蛍光体素子が一定時間経過後には沈降していき、主に赤色発光のナノ粒子蛍光体素子を含む第1発光層と、主に緑色発光のナノ粒子蛍光体素子を含む第2発光層とを備える二層構造を備える発光素子を作製した。このように、粒径の異なるナノ粒子蛍光体素子を用いた場合、両者を混合して放置するだけの簡便なプロセスで、図5に示したような二層構造を備える発光素子を作製することができ、緑色発光層と赤色発光層を別々に形成するなどの、複雑なプロセスが不要になる。上述のように、このような発光素子では、緑色発光層である第2発光層から赤色発光層である第1発光層へのエネルギー再吸収が生じにくいため、発光効率が良好となる。   A solution of these two types of nanoparticle phosphor elements was mixed in an acrylic resin material and dropped onto the LED chip, and then a heat curing treatment was performed. As a result, the red light-emitting nanoparticle phosphor element having a large particle size during heat-curing settles after a predetermined time, and the first light-emitting layer mainly including the red light-emitting nanoparticle phosphor element, A light emitting device having a two-layer structure including a second light emitting layer including a green light emitting nanoparticle phosphor device was produced. Thus, when nanoparticle phosphor elements having different particle sizes are used, a light-emitting element having a two-layer structure as shown in FIG. 5 is manufactured by a simple process in which both are mixed and allowed to stand. This eliminates the need for complicated processes such as forming a green light emitting layer and a red light emitting layer separately. As described above, in such a light-emitting element, energy re-absorption from the second light-emitting layer, which is a green light-emitting layer, to the first light-emitting layer, which is a red light-emitting layer, is unlikely to occur.

1 ナノ粒子蛍光体素子、2 半導体ナノ粒子蛍光体、3 媒体、4 カプセル状物、4a,4b 凹部、5 コーティング層、6 正電荷、7 負電荷、8 有機修飾基、11 発光素子、12 光源、13 封止材、L1 励起光、L2 蛍光、T 熱、21 ナノ粒子蛍光体素子、41 発光素子、42 第1発光層、43 第2発光層、44 ナノ粒子蛍光体素、45 半導体ナノ粒子蛍光体、46 媒体、47 カプセル状物、47a,47b 凹部、48 コーティング層、49 封止材、51 ナノ粒子蛍光体素子、52 半導体ナノ粒子蛍光体、53 媒体、54 カプセル状物、54a,54b 凹部、55 コーティング層、56 封止材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nanoparticle fluorescent substance device, 2 Semiconductor nanoparticle fluorescent substance, 3 Medium, 4 Capsule-like thing, 4a, 4b Recessed part, 5 Coating layer, 6 Positive charge, 7 Negative charge, 8 Organic modification group, 11 Light emitting element, 12 Light source , 13 Sealing material, L1 excitation light, L2 fluorescence, T heat, 21 nanoparticle phosphor element, 41 light emitting element, 42 first light emitting layer, 43 second light emitting layer, 44 nanoparticle phosphor element, 45 semiconductor nanoparticle Phosphor, 46 Medium, 47 Capsule, 47a, 47b Recess, 48 Coating layer, 49 Encapsulant, 51 Nanoparticle phosphor element, 52 Semiconductor nanoparticle phosphor, 53 Medium, 54 Capsule, 54a, 54b Recess, 55 coating layer, 56 sealing material.

Claims (7)

複数の凹部を表面に有するカプセル状物と、
前記カプセル状物に封入された媒体と、
前記媒体中に分散された半導体ナノ粒子蛍光体とを備える、ナノ粒子蛍光体素子。
A capsule having a plurality of recesses on the surface;
A medium enclosed in the capsule,
A nanoparticle phosphor element comprising a semiconductor nanoparticle phosphor dispersed in the medium.
前記カプセル状物は少なくとも2層からなる、請求項1に記載のナノ粒子蛍光体素子。   The nanoparticle phosphor element according to claim 1, wherein the capsule is composed of at least two layers. 前記媒体は液体である、請求項1または2に記載のナノ粒子蛍光体素子。   The nanoparticle phosphor element according to claim 1 or 2, wherein the medium is a liquid. 前記媒体はイオン性液体である、請求項3に記載のナノ粒子蛍光体素子。   The nanoparticle phosphor element according to claim 3, wherein the medium is an ionic liquid. 前記媒体は固体である、請求項1または2に記載のナノ粒子蛍光体素子。   The nanoparticle phosphor element according to claim 1 or 2, wherein the medium is a solid. 前記媒体は、重合性官能基を有するイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂である、請求項5に記載のナノ粒子蛍光体素子。   The nanoparticle phosphor element according to claim 5, wherein the medium is a resin including a structural unit derived from an ionic liquid having a polymerizable functional group. 封止材と、
前記封止材中に分散された、請求項1〜6のいずれか1項に記載のナノ粒子蛍光体素子とを備える、発光素子。
A sealing material;
A light emitting device comprising the nanoparticle phosphor device according to any one of claims 1 to 6, dispersed in the sealing material.
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