JP2017508843A - オプトエレクトロニクス応用のためのハイブリッド材料 - Google Patents
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Abstract
a)式(I)[−SiR1R2−NR3−]xおよび(II)[−SiHR4−NR5−]yの繰り返し単位を含むオルガノポリシラザン材料[ここで、記号および添え字は以下の意味を有する。R1はC2−C6−アルケニルまたはC4−C6−アルカジエニルであり;R2はHまたは有機基であり;R3はHまたは有機基であり;R4はHまたは有機基であり;R5はHまたは有機基であり;xは0.001から0.2であり;およびyは、2xから(1−x)であり、但し、x+y≦1で、R2がHである場合yは0であることができる。]およびb)C1−C18アルキル基および/またはC1−C18アルケニル基を含むキャッピング剤で表面改質された1から30nmの範囲の平均直径を有する無機ナノ粒子を含む発光ダイオード用ハイブリッド材料は、LEDの封入材料として有用である。
Description
本発明は発光ダイオード(LED)技術の分野に関する。特に、本発明は、LED封入材料として有用なハイブリッド材料に関する。本発明はさらに、LEDの封入材料として使用することができるオルガノポリシラザンの分野に関する。
電子産業では、LEDの適切な封入ポリマー材料を見つけるための高い需要がある。このような材料は、とりわけ、ポリマーが、光学的透明性および高温条件に加えて、高い屈折率という有利な特性を有する必要があるという課題に直面している。
これまでのところ、空気中での150℃を超える経年劣化である熱分解によって誘発される黄変に対して耐性がある高い屈折率(1.52超過)および高い透明性を有するポリマーは報告されていない。フェニルハイブリッドは1.56程度の屈折率を有するが、160℃での経年劣化による黄色に至るまでの変色に対して不十分な熱安定性を有し、このことはLED封入剤の長寿命のための重要な要因である。
David Dusselbergによる論文「Synthesis and characterization of high−breaking hybrid materials for optical applications」によると、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)またはポリスルホン(PSU)のような商用光学ポリマーは1.49から1.63の領域の屈折率を有し、熱安定性を欠いている。200℃までの熱安定性がLEDの用途には必要である。
屈折率はポリマーの化学構造によって影響される。材料の密度は主要な役割を果たす。材料の密度が高い程、屈折率は高い。例えば、フェニルのような芳香族構造または硫黄のようなヘテロ原子は、ポリマーの屈折率を増加させることができる。例えば、ポリエーテルエーテルケトンのようなポリマーは1.71という屈折率を有するが、この場合灰色であり、LED用途のような光学用途に必要なほど透明ではない。ポリイミドは非常に化学的および機械的に安定している。硫黄を含むポリイミドはnD>1.7超過に達するが、LED用途では黄色となり使用性に乏しい。
従来のポリマーは、1.8を超える屈折率に到達することができない。さらに屈折率を高めるためには、有機ポリマーの特性に無機材料を組み合わせる必要がある。二酸化チタンおよび二酸化ジルコニウム等の無機材料は、2.2から2.7の領域の屈折率を有する。有機成分および無機成分を含有するそのような材料は、ハイブリッド材料と呼ばれる。 例えば、TiO2−ルチル(nD=2.7)のような無機ナノ粒子は、ポリマーの屈折率を増加させるためにポリマー中の充填剤として使用することができることが知られている(Yoshidaら、Journal of Material Science、1997、32、4047−4051およびUkudaによるUS特許第6,912,092B2号、2005)。
充填に応じて屈折率を増加させることができる。課題は、ナノ粒子の分散の間の凝集を回避することである。ハイブリッド材料中のナノ粒子の量が多い程、凝集のリスクが高い。凝集は、ハイブリッド材料が均一でない場合は、その外観が不透明になるので、問題である。不透明材料は、LEDの目的のような光学用途には使用性に乏しい。
EP2592056A1号は、ガラスまたはガラスセラミック用のコーティングは、有機、無機、ポリシロキサンおよび/またはシラザン系マトリックスを含むことができることを開示している。
LEDディスプレイは、潜在的な用途として言及されている。
JP2013019041(A)号は、ポリシラザンを含む酸化亜鉛膜を開示している。
JP2012167191(A)号は、長期的な耐光性および耐熱性を有する無機マトリックス中に高濃度で且つ均一に分散させた希土類金属または/および第4周期の遷移金属を含む無機組成物、および低温で容易な成形性でもってそれらを製造する方法を開示している。
US2011/0240931(A)号は、ナノ粒子、シリコーン樹脂、シラン化合物およびシラザン化合物を含むナノ粒子−樹脂組成物を記載している。特定のシラザン化合物が、ナノ粒子およびLED用の用途と同様に言及されている。
US2012/0256223A1号は、ポリシラザン、微粒子および蛍光体からなるLED用途のためのコーティングを開示している。このコーティングは、ポリシラザンをセラミックに変える700℃まで加熱する必要がある。
US2012/0018761A1号は、蛍光体粒子およびポリシロキサン結合を含む無機層を含むLED光のための蛍光体部材について説明している。ポリシロキサン組成物前駆体はポリシラザンを含む。コーティングは700℃での加熱を必要とする。
JP2009146924(A)号は、ジルコニア分散樹脂層を含む樹脂封入層により封入されたLED素子を開示する。ジルコニア層は、シラン、シロキサン、シラザンまたは脂肪酸のいずれかによって表面処理されたジルコニア微粒子を含む。主成分は、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂のいずれかである。
US2006/0255716A1号は、透明バインダーおよび粒子を含むLEDについて説明している。透明バインダーは、金属アルコキシドまたはポリシラザン由来のセラミックである。ポリシラザンの化学的性質について詳細は説明されていない。
KR−B10−1238738号は、LED用封入材料としてのオルガノポリシラザンを開示する。無機ナノ粒子はこの文献には開示されていない。
WO2012/067766号は、オルガノポリシラザンを含有する接着層を備えたLEDを開示している。接着層はさらに無機ナノ粒子を含んでいてもよい。
LEDは、高い熱流束および高い光束の両方を生成することができる。封入材料と同様にLEDパッケージは、熱および/または放射線(紫外線および/または可視光)に曝されたとき安定に実行される必要がある。適切な封入材料は、LEDの性能の向上に主要な役割を果たす。これまで多くの封入材料は、LEDの使用の寿命の間に、とりわけ、透過率の損失に苦しんでいる。
Yoshidaら、Journal of Material Science、1997、32、4047−4051
いまや、特定の表面改質された無機ナノ粒子と組み合わせた特定のオルガノポリシラザンは、発光ダイオード用の高屈折率の封入材料として有用であることが見出された。驚くべきことに、このような材料は、非改質ポリシラザン材料と比較してより低いCTE(熱膨張係数)を示し、ハイブリッド材料が、ポリシロキサンへのポリシラザンの加水分解を引き起こす可能性がある、より高い温度および湿度条件に曝された場合でも屈折率は変化しない。
従って、本発明の一態様では、以下を含むハイブリッド材料が提供される。
a) 式(I)および(II)の繰り返し単位を含むオルガノポリシラザン材料、
[−SiR1R2−NR3−]x[−SiHR4−NR5−]y
ここで、記号および添え字は以下の意味を有する。
R1は、C2−C6−アルケニルまたはC4−C6−アルカジエニル、好ましくはビニルまたはアリル、より好ましくはビニルであり;
R2は、Hまたは有機基であり;
R3は、Hまたは有機基、好ましくはHであり;
R4は、Hまたは有機基、好ましくは有機基であり;
R5は、Hまたは有機基、好ましくはHであり;
xは0.001から0.2であり;および
yは、2*xから(1−x)であり、
但し、x+y≦1で、xおよびyがオルガノポリシラザン材料中の全繰り返し単位のSi−Nの合計に対して、これらの繰り返し単位のモル比を表す場合にR2がHである場合yは0であることができ、および
b) C1−C18アルキル基および/またはC1−C18アルケニル基を含むキャッピング剤で表面改質された1から30nmの範囲の平均直径を有する無機ナノ粒子
a) 式(I)および(II)の繰り返し単位を含むオルガノポリシラザン材料、
[−SiR1R2−NR3−]x[−SiHR4−NR5−]y
ここで、記号および添え字は以下の意味を有する。
R1は、C2−C6−アルケニルまたはC4−C6−アルカジエニル、好ましくはビニルまたはアリル、より好ましくはビニルであり;
R2は、Hまたは有機基であり;
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但し、x+y≦1で、xおよびyがオルガノポリシラザン材料中の全繰り返し単位のSi−Nの合計に対して、これらの繰り返し単位のモル比を表す場合にR2がHである場合yは0であることができ、および
b) C1−C18アルキル基および/またはC1−C18アルケニル基を含むキャッピング剤で表面改質された1から30nmの範囲の平均直径を有する無機ナノ粒子
本発明のさらなる態様では、ナノ粒子の分散物とオルガノポリシラザンの溶液を混合し、溶媒が除去される、本発明のハイブリッド材料を調製するための方法が提供される。
本発明のさらなる態様では、以下の工程
Ia) 封入層として本発明のハイブリッド材料をLEDに塗布する工程、および
Ib) 不活性雰囲気または空気中で80℃から220℃の温度で1分から6時間、本発明の封入材料を硬化させる工程
を含む、LEDを製造するための方法が提供される。
Ia) 封入層として本発明のハイブリッド材料をLEDに塗布する工程、および
Ib) 不活性雰囲気または空気中で80℃から220℃の温度で1分から6時間、本発明の封入材料を硬化させる工程
を含む、LEDを製造するための方法が提供される。
本発明のさらなる態様では、本発明のハイブリッド材料を提供し、不活性雰囲気または空気中で80℃から220℃の温度で1分から6時間、この材料を硬化させることにより得られるLEDの封入材料が提供される。
本発明のさらなる態様では、本発明のハイブリッド材料を含むLEDが提供される。
本発明のさらなる実施形態では、LEDの封入材料としての本発明のハイブリッド材料の使用が提供される。
本明細書において使用される「ハイブリッド材料」とは、2成分、即ち、有機および無機材料からなり、無機材料はナノメートルレベルである材料を意味する。ハイブリッド材料は2つの成分に加えて添加剤を含有してもよい。
ハイブリッド材料は、他の機能内で機能層、例えば、スマートフォンまたはディスプレイのための光学層または結合層として作用することができる。以下に説明するように封入材料としてこのハイブリッド材料を使用することが好ましい。
本明細書で使用される「封入材料」または「封入剤」は、発光材料(LEDチップ)を覆い、LED装置の発光材料とLED装置の外部環境との間に障壁を形成する材料を意味する。封入材料は、LEDの発光材料と直接接触していることが好ましい。封入材料は、発光材料および/もしくはリードフレームおよび/もしくは金線、ならびに/またははんだ(フリップチップ)、充填材、コンバータおよび一次および二次光学系を含むパッケージの一部であることができる。封入材料は、発光材料および/またはリードフレームおよび/または金線を覆うことができ、コンバータを含んでいてもよい。封入材料は、外部環境の影響に対する表面保護材としての機能を有し、経時安定性を意味する長期信頼性を保証する。一般に、封入材料の層は、100μmから1cm、好ましくは200μmから5mmの厚さを有する。
外部環境の影響は、水分または薬品(とりわけ、例えば、酸、塩基、酸素)のように化学的または機械的であることができる。外部環境の影響は温度でもあり得る。封入剤は、−55から+260℃の間の温度抵抗を示す。本発明の封入材料は、蛍光体粉末のような、コンバータのためのバインダーとして作用することができる。封入剤は、一次光学機能(レンズ)を提供するために成形することができる。封入材は、例えば、LEDパッケージにレンズを取り付けるための接着剤材料として作用することもできる。封入剤は、基材(とりわけSi、サファイアおよびSiC)への良好な接着性を示す。
本明細書で使用される「LED」は、発光材料、即ち、発光ダイオード、ならびにLEDチップおよび/またはリードフレーム、充填材、コンバータ、一次および二次光学部品、および/または配線および/またははんだのような他の成分を含むLED装置を意味する。
本明細書で使用される「屈折率」はn=c/vと定義され、式中、cは真空内の光の速度であり、vはnが決定される材料中の光の速度である。それは光が材料中をいかに伝播するかを説明する。nは594nmおよび20℃で決定される。
本明細書で使用される「透明」は、3mmの厚さおよび450nmの波長で、≧80%の透過率を意味する。本明細書で使用される「不透明」は、3mmの厚さおよび450nmの波長で<80%の透過率を意味する。
本明細書で使用される「ナノ粒子」は、1から100nmの範囲のサイズを有する粒子を意味する。
本発明に係るオルガノポリシラザン材料a)は、前記の式(I)および(II)の繰り返し単位を含む。
本明細書で使用される「オルガノポリシラザン」は、任意のオリゴマーまたはポリマー組成物を含むことが意図される。さらに、用語「オルガノポリシラザン」は、窒素原子が少なくとも2個のケイ素原子に結合している4つ以上のSi−N単位を含む化合物を意味する。「オリゴマー」は、いくつかの繰り返し単位、一般には約4から10の繰り返し単位を含む分子または化合物を意味することも意図される。本明細書で使用される「ポリマー」は、大量の繰り返し単位、即ち、10を超える繰り返し単位を含む分子または化合物を意味する。
本発明のオリゴマーおよびポリマーオルガノシラザンは、本来は非晶質または結晶質であってもよい。このような組成物は液体であるか、または環状、線状または環状−線状である固体であってもよい、
式(I)および(II)で示される構造は、合成に使用されるモノマーを示す簡略化表現にすぎない。実際には、オリゴマーおよびポリマーの構造は線状であるだけでなく、主に個別の環または縮合環および3次元の配列からなる。従って、オルガノシラザンは、第2級窒素「SiNR」の他に、第3級(ケイ素を参照)窒素「Si3N」、および場合により第1級窒素「SiNR2」を含む。同様に、それらは、第2級Si基「N2SiR2」の他に、第3級(窒素を参照)Si基「N3SiR」、場合により第1級Si基「NSiR3」を含む。正確な構造は、例えば、特定の合成および基Rの性質.に基づいて変更し得る。
好ましくは、式(I)および(II)中の記号および添え字は以下の意味を有する:
R1は、好ましくは(C2−C6)アルケニルまたは(C4−C6)アルカジエニルである。
R2は、好ましくは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキル、(C6−C10)アリール、またはHである。
R3は、好ましくはHまたは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキルまたは(C6−C10)アリールである。
R4は、好ましくはHまたは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキルまたは(C6−C10)アリールである。
R5は、好ましくはHまたは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキルまたは(C6−C10)アリールである。
xは、好ましくは0.02から0.1である。
yは、好ましくは、2*xから0.98である。
R1は、好ましくは(C2−C6)アルケニルまたは(C4−C6)アルカジエニルである。
R2は、好ましくは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキル、(C6−C10)アリール、またはHである。
R3は、好ましくはHまたは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキルまたは(C6−C10)アリールである。
R4は、好ましくはHまたは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキルまたは(C6−C10)アリールである。
R5は、好ましくはHまたは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキルまたは(C6−C10)アリールである。
xは、好ましくは0.02から0.1である。
yは、好ましくは、2*xから0.98である。
式中(I)および(II)中の全ての記号および添え字は、好ましい意味を有する繰り返し単位(I)および(II)を含むオルガノポリシラザンが好ましい。
より好ましくは、式(I)および(II)中の記号および添え字は以下の意味を有する:
R1は、より好ましくはビニルまたはアリルである。
R2は、より好ましくは(C1−C4)アルキル、フェニルまたはHである。
R3は、より好ましくはHである。
R4は、より好ましくは(C1−C4)アルキル、フェニルまたはHである。
R5は、より好ましくはHである。
xは、より好ましくは0.03から0.075である。
yは、より好ましくは、2*xから0.97である。
R1は、より好ましくはビニルまたはアリルである。
R2は、より好ましくは(C1−C4)アルキル、フェニルまたはHである。
R3は、より好ましくはHである。
R4は、より好ましくは(C1−C4)アルキル、フェニルまたはHである。
R5は、より好ましくはHである。
xは、より好ましくは0.03から0.075である。
yは、より好ましくは、2*xから0.97である。
式中(I)および(II)中の全ての記号および添え字は、より好ましい意味を有する繰り返し単位(I)および(II)を含むオルガノポリシラザンがより好ましい。
特に好ましくは、式(I)および(II)中の記号および添え字は以下の意味を有する:
R1は、特に好ましくはビニルである。
R2は、特に好ましくはメチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
R3は、特に好ましくはHである。
R4は、特に好ましくはメチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
R5は、特に好ましくはHである。
xは、特に好ましくは0.03から0.06である。
yは、特に好ましくは、2*xから0.97である。
R1は、特に好ましくはビニルである。
R2は、特に好ましくはメチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
R3は、特に好ましくはHである。
R4は、特に好ましくはメチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
R5は、特に好ましくはHである。
xは、特に好ましくは0.03から0.06である。
yは、特に好ましくは、2*xから0.97である。
式中(I)および(II)中の全ての記号および添え字は、特に好ましい意味を有する繰り返し単位(I)および(II)を含むオルガノポリシラザンが特に好ましい。
本明細書で使用される「アルキル」は、非置換または置換され、好ましくは非置換である直鎖状または分岐状、好ましくは直鎖状アルキル基を意味する。例としては、メチル、エチルおよびn−プロピルおよびイソプロピルである。
本明細書で使用される「アルケニル」は、非置換または置換され、好ましくは非置換である直鎖状または分岐状、好ましくは直鎖状アルケニル基を意味する。例としては、ビニルまたはアリルである。
本明細書で使用される「アルカジエニル」は、共役されたまたは共役されていない2つの炭素−炭素二重結合を含む、非置換または置換され、好ましくは非置換である直鎖状または分岐状、好ましくは直鎖状アルキル基を意味する。例としては、1,3−ブタジエニルおよび1、5−ヘキサジエニルである。
本明細書で使用される「シクロアルキル」は、非置換または置換され、好ましくは非置換のシクロアルキル基を意味し、例えば、シクロプロピルまたはシクロヘキシルである。
本明細書で使用される「アリール」は、非置換または置換され、好ましくは非置換のアリール基を意味し、好ましくは、フェニルである。
アルキル基、アルケニル基またはアルカジエニル基が置換されている場合、それは、好ましくは、SiOR’3(R’はC1−C4−アルキル)、OR”(R”は脂肪族基、脂環式基または芳香族基)および芳香族基からなる群から選択される1つ以上の、好ましくは1つの置換基で置換されている。本発明のオルガノポリシラザン材料は、1つ以上のオルガノポリシラザンからなる。一実施形態では、オルガノポリシラザン材料は、式(I)および(II)の繰り返し単位を含むオルガノポリシラザンを含む。別の実施形態では、オルガノポリシラザン材料は、式(I)の繰り返し単位を含むオルガノポリシラザンおよび式(II)の繰り返し単位を含む別のオルガノポリシラザンを含む。
オルガノポリシラザン材料のさらに好ましい実施形態において、式(I)および(II)の繰り返し単位は、それぞれ式(Ia)および(IIa)の繰り返し単位である。
さらに好ましい実施形態では、R2、R3およびR4、R5は、互いに独立して、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、tert−ブチル、フェニル、ビニル、3−(トリエトキシシリル)プロピルおよび3−(トリメトキシシリル)プロピル)からなる群からの基であり、またはR2、R3は、水素である。
R1がビニルであり、R2はメチルであり、R3は水素であり、R4はメチルであり、R5は水素であるオルガノポリシラザン材料が特に好ましい。
1つの好ましい実施形態では、オルガノポリシラザン材料は、式(I)および(II)の繰り返し単位からなるオルガノポリシラザンを含む。
この材料の好ましい実施態様では、式(I)および(II)の繰り返し単位は以下である。
この材料の好ましい実施形態では、x=0.8およびy=0.2である。
このような材料は、AZ Electronic Materials有限会社、ドイツから商標名HTT 1800で市販されている。
本発明の一実施形態では、オルガノポリシラザン材料は、特にx=0.8およびy=0.2の比率で、式(I)および(II)、好ましくは(I−1)および(II−1)の繰り返し単位からなるオルガノポリシラザンからなる。
さらなる実施形態では、本発明のオルガノポリシラザン材料は、式(I)および/または式(II)の繰り返し単位ならびに式(III)および/または(IV)の1つ以上の、好ましくは1つまたは2つ、より好ましくは1つの繰り返し単位を含む1つ以上のオルガノポリシラザンを含む。
好ましくは、式(III)および(IV)中の記号は以下の意味を有する。
R6、R7およびR9は、好ましくは、独立して、(C1−C8)−アルキル、(C3−C6)−シクロアルキルまたは(C6−C10)−アリールである。
R10は、好ましくは、独立して、(C1−C8)−アルキル、(C3−C6)−シクロアルキルまたは(C6−C10)−アリール、(C2−C6)−アルケニル、(C4−C6)−アルカジエニルまたはHである。
R8およびR11は、好ましくは、独立して、H、(C1−C8)−アルキル、(C3−C6)−シクロアルキルまたは(C6−C10)−アリールである。
R6、R7およびR9は、好ましくは、独立して、(C1−C8)−アルキル、(C3−C6)−シクロアルキルまたは(C6−C10)−アリールである。
R10は、好ましくは、独立して、(C1−C8)−アルキル、(C3−C6)−シクロアルキルまたは(C6−C10)−アリール、(C2−C6)−アルケニル、(C4−C6)−アルカジエニルまたはHである。
R8およびR11は、好ましくは、独立して、H、(C1−C8)−アルキル、(C3−C6)−シクロアルキルまたは(C6−C10)−アリールである。
全ての記号が好ましい意味を有する繰り返し単位(III)および/または(IV)が好ましい。
より好ましくは、繰り返し単位(III)および/または(IV)中の記号は以下の意味を有する。
R6、R7およびR9は、より好ましくは、独立して、(C1−C4)−アルキルまたはフェニルである。
R10は、より好ましくは、(C1−C4)−アルキル、フェニル、ビニル、アリルまたはHである。
R8およびR11は、より好ましくは、H、(C1−C4)−アルキルまたはフェニルである。
R6、R7およびR9は、より好ましくは、独立して、(C1−C4)−アルキルまたはフェニルである。
R10は、より好ましくは、(C1−C4)−アルキル、フェニル、ビニル、アリルまたはHである。
R8およびR11は、より好ましくは、H、(C1−C4)−アルキルまたはフェニルである。
全ての記号がより好ましい意味を有する繰り返し単位(III)および/または(IV)がより好ましい。
特に好ましくは、繰り返し単位(III)および/または(IV)中の記号は以下の意味を有する。
R6、R7およびR9は、特に好ましくは、独立して、メチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
R10は、特に好ましくは、メチル、エチル、プロピル、フェニル、ビニルまたはHである。
R8およびR11は、特に好ましくは、独立して、H、メチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
R6、R7およびR9は、特に好ましくは、独立して、メチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
R10は、特に好ましくは、メチル、エチル、プロピル、フェニル、ビニルまたはHである。
R8およびR11は、特に好ましくは、独立して、H、メチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
全ての記号は、特に好ましい意味を有する繰り返し単位(III)および/または(IV)が特に好ましい。
R6、R7、R8、R9、R10またはR11がアルキルである場合、アルキル基は直鎖状または分枝状であり、非置換または好ましくはSi(OR’)3(R’は(C1−C4)−アルキル、好ましくはメチルまたはエチル)、OR”(R”は脂肪族基、脂環式基または芳香族基)および芳香族基からなる群から選択される1つ以上の置換基で置換されている。
繰り返し単位(III)の例は以下のとおりである。
特に好ましい繰り返し単位(IV)の例は以下のとおりである。
繰り返し単位(II)および(III)を含む典型的な材料は以下のとおりである。
このような材料は、AZ Electronic Materialsドイツ有限会社、ヴィースバーデン、ドイツからML 33として市販されている。オルガノポリシラザンは、AZ Electronic Materialsドイツ有限会社、ヴィースバーデン、ドイツからそれぞれの商標名で得ることができる。
一実施形態では、本発明のオルガノポリシラザン材料は、式(I)の繰り返し単位、式(II)の繰り返し単位、式(III)および/または(IV)の1つ以上の、好ましくは1つまたは2つ、より好ましくは1つの繰り返し単位からなるオルガノポリシラザンを含む。
一実施形態では、オルガノポリシラザン材料は、1つ以上の、好ましくは1つの上記オルガノポリシラザンからなる。
さらなる実施形態では、本発明のオルガノポリシラザン材料は、式(I)の繰り返し単位および/または1つまたは2つの式(II)の繰り返し単位、および1つまたは2つの式(II)の繰り返し単位、および1つまたは2つ、好ましくは1つの式(III)および/または(IV)、好ましくは式(III)の繰り返し単位からなる、1つ以上、好ましくは1つまたは2つのオルガノポリシラザンを含む。
本発明の1つの好ましい実施形態では、オルガノポリシラザン材料は、ML−33およびHTT−1800(上記参照)の混合物である。
ML−33対HTT−1800の比は好ましくは90%:10%から10%:90%、より好ましくは85%:15%から25%:75%、特に好ましくは80%:20%から50%:50%(全て重量百分率)である。
さらに、これらの材料の合成は当業者には周知であり、通常、以下の式に従ってジクロロシランとアンモニアを反応させることによって行われる。
それは、多くの特許、例えば、US4395460号、US2264674号、US4954596号およびUS6329487号に記載されている。
本発明の好ましい実施形態では、オルガノポリシラザン材料はLEDに塗布される前に架橋前処理に供される。このようにして、低分子量物質の量が低減されると、最終硬化工程において蒸発による材料の損失の低下につながる。
このような架橋についていくつかの方法が、例えば、US6329487号に記載されている。イソシアネートとの反応(J. Schwank、Mat. Res. Soc. Syn. Proc 271(1992)807)またはホウ素によるブリッジの導入(EP−A0389084号)によってさらなる架橋が報告されている。
本発明の好ましい実施形態では、本発明のオルガノポリシラザン材料は、次式の構造単位を含むオルガノポリシラザンを塩基性触媒と反応させて、架橋生成物を形成する工程を含む方法によって製造される。
N−H結合およびSiH結合を含むオルガノポリシラザンの架橋は、オルガノシラザンのN−H基を活性化するのに十分強い塩基強度を有する種々の塩基性化合物の触媒作用によって行うことができる。適切な塩基は、例えば、強力な第3級アミン、タイプR1R2NM(R1およびR2は、独立して、水素または有機部分であり、Mはアルカリまたはアルカリ土類またはブチルリチウムまたはグリニャール化合物のような有機金属塩基等のカチオン性対イオンである)のアミドである。過度に激しいまたは遅すぎる反応を回避するために、触媒架橋反応は適切な温度で非反応性溶媒中で行われなければならない。
オルガノシラザンのN−H基を活性化するのに十分強い塩基強度を有する種々の塩基性化合物は触媒として使用することができる。例えば、1.8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンまたは1.5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エンのような強力な第3級アミンR3Nが可能である。他のタイプの塩基触媒は、一般式RaRbNM(RaおよびRbは独立して水素または有機部分であり、Mはアルカリまたはアルカリ土類のようなカチオン性対イオンである)のアミドである。例としてはNaNH2、Ca(NH2)2、LiN(i−C3H7)2およびKN(SiMe3)2である。NaH、CaH2、LiAlH4またはKHのような水素化物も可能である。他のタイプの塩基触媒は、例えば、ブチルリチウムまたはアルキルマグネシウムブロマイドもしくはアリールマグネシウムブロマイドのようなグリニャール化合物等の有機金属塩基である。触媒架橋反応は、強アルカリ条件下、およびオルガノシラザン、特にSi−H基と非反応性の下で不活性な溶媒中で実施されなければならない。有用な溶媒は、アルカン、エーテルおよび芳香族化合物である。有用な溶媒の例としては、n−ヘプタン、シクロヘキサン、THF、1,4−ジオキサン、ジプロピルエーテル、トルエンおよびキシレンである。過度に激しいまたは遅すぎる反応を回避するために、反応は適切な温度で行われなければならない。典型的な反応温度は−20℃から+100℃までの範囲である。滑らかな反応および架橋の適切な度合いを保証するために、触媒、溶媒および温度の適切な組み合わせを選択することが重要である。
Mwは、ポリスチレン標準に対してGPCによって決定される。
好ましいGPC条件は以下のとおりである。溶離液は、THFと1.45重量%のヘキサメチルジシラザンとの混合物であり、カラムは、Shodex KS−804および2xKS−802ならびにKS−801であり、検出器は、Agilent 1260屈折率検出器である。較正はポリスチレン標準を用いて行われる。
粘度は、以下の装置および条件を用いて決定される。
ブルックフィールドレオメーターR/Sプラス、ブルックフィールドコーン型スピンドルRC3−50−1、3rpmの回転速度、温度25℃。
ブルックフィールドレオメーターR/Sプラス、ブルックフィールドコーン型スピンドルRC3−50−1、3rpmの回転速度、温度25℃。
好ましくは、オルガノポリシラザン材料中の低分子量物質(Mw<500g/モル)の量は、15重量%未満、より好ましくは<10重量%、特に好ましくは<8重量%である。
また、Mwが<1000g/モルの低分子量物質の量は、好ましくは40重量%未満、より好ましくは<30重量%、特に好ましくは<25重量%である。
低分子量物質の量は、例えば、重縮合反応の反応条件によって、オルガノポリシラザンの精製によって、好ましくは、上述の架橋反応によって減少させることができる。
ハイブリッド材料の成分b)は、1から30nm、好ましくは3から20nmの範囲の平均直径を有する1種以上の無機ナノ粒子からなる。
平均直径は、633nmの波長で作動するMALVERNゼータサイザーナノZを用いて、分散したナノ粒子の動的光散乱により測定される。
無機ナノ粒子の屈折率は、一般には1.50から3.00、好ましくは1.75から2.75、より好ましくは2.00から2.20までの範囲である。
ナノ粒子は、半導体ナノ粒子、金属ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、またはこれらの少なくとも1つを含む組合せから選択することができる。
半導体ナノ粒子は、II−VI族化合物、III−V族化合物、IV−VI族化合物、IV族化合物、またはこれらの少なくとも1つを含む組合せから選択することができる。他の好適な無機ナノ粒子は、セラミックまたはSi3N4、ダイヤモンド、ZnSおよびSiC等の広いバンドギャップ半導体を含むことができる。
金属ナノ粒子は、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、鉄(Fe)、ルテニウム(Ru)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、またはこれらの少なくとも1つを含む組合せから選択することができる。
好ましくは、無機ナノ粒子は、ケイ素(Si)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、スズ(Sn)、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、ジルコニウム(Zr)、ニッケル(Ni)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、またはこれらの少なくとも1つを含む組合せから選択される金属の酸化物を含む金属酸化物ナノ粒子の群から選択される。より好ましいナノ粒子は、ZrO2(n=2.2)、TiO2(n=2.5ルチルまたは3.1アナターゼ)、SnO2(n=2.0)、CeO2(n=2.3)、BaTiO3(n=2.4)およびAl2O3(n=1.77)であり、最も好ましくはZrO2、TiO2、BaTiO3である。
好適な無機粒子は、LED発光および波長変換層の発光のスペクトル帯域幅について実質的に非吸収である。粒子のサイズおよび密度は、透過および散乱の所望のレベルを達成するように選択することができる。
無機ナノ粒子は、結合材での均一な分散を促進するために表面処理される。種々の分散溶媒およびポリマーマトリックスとのナノ粒子の相溶性を確保するために、およびナノ粒子の凝集を防止するために、ナノ粒子の表面を保護することが必要である。表面保護の別の目的は、例えば、アクリル樹脂との反応性を付与するために、二重結合のように、またはエポキシ樹脂との反応性を付与するためにアミン基のようにナノ粒子にさらなる官能基を提供することである。
ナノ粒子表面を保護するための典型的な薬剤(時にそのような薬剤は、「表面リガンド」、「キャッピング剤」、「コーティング剤」と呼ばれる)は、オルガノシラン、有機アミン、有機チオール、有機アルコール、トリアルキルホスフィン、有機カルボン酸、有機ホスホン酸、無機ホスホン酸、ジルコネート、チタネートまたは表面上で吸収もしくは表面と反応することができる任意の他の界面活性剤様分子である。オルガノシランは、酸化物ナノ粒子の表面を保護するために使用される有機化合物の一般的な種類である。これらのオルガノシランは、典型的には、反応性および非反応性の部分で構成される。二置換アルコキシならびに二およびモノ置換クロロシランも可能であるが、オルガノシランの反応性部分は、典型的には、トリアルコキシシラン基、モノアルコキシシラン基、またはトリクロロシラン基のいずれかである。反応基は、ヒドロキシ基またはRが副生成物としてのアルコール、塩化アルキル、水もしくはHClを除去する表面に存在するアルキル基またはアリール基である−OR基との共有結合を介して酸化物に固定される。オルガノシランの非反応性部分は、様々な鎖長の1つ以上のアルキル鎖、様々な鎖長の1つ以上の環状アルキル基、フッ化アルキル基、アルケニル基、エポキシ基、アリール基、エーテル基、アミン、チオールまたはカルボン酸を含むことができる。オルガノシランは一般構造RaSi(OR’)b(式中、a=1、2または3であり、b=4−aであり、RおよびR’は有機残基であり、R’は好ましくは、メチル、エチル、n−またはイソ−プロピルおよびn−またはイソ−ブチルである)を有する。好ましい実施形態では、表面処理剤は、トリアルコキシシラン化合物またはトリクロロシランであり、各場合において、C1−C18アルキルまたはC2−C18アルケニル基がケイ素原子に結合する。好ましいのはC1−C6アルキル基またはC2−C6アルケニル基であり、より好適にはC1−C3アルキルまたはC2−C3アルケニル、特にはビニルおよびアリルである。
オルガノシラン表面処理剤の例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)デカン、フェニルトリメトキシシラン、4−フェニルブチルトリメトキシシラン、アセトキシメチルトリメトキシシラン、アセトキシエチルトリエトキシシラン、ヒドロキシメチルトリエトキシシラン、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシ)プロピルトリエトキシシラン、2−[メトキシ(ポリエチレンオキシ)プロピルトリメトキシシラン、メトキシ(トリエチレンオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、 3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ノナフルオロヘキシルトリメトキシシランが挙げられ、メチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシランおよびトリメチルメトキシシランが特に好ましい。
表面処理のための好ましいキャッピング剤は、式(V)のアルコキシシランである。
nは、1、2または3であり、mは4−nあり;
R”は、メチル、エチル、3から8個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状アルキル、フェニル、(C2−C6)−アルケニルであり;および
R‘’’'は、メチル、エチル、n−もしくはイソ−プロピル、n−もしくはイソ−ブチルである。
式中、
nは、1または3であり、mは4−nあり;
R”は、メチル、エチル、直鎖状もしくは分岐状(C3−C8)アルキル、フェニルまたはビニルであり;および
R’’’は、メチルまたはエチルである式(V)のアルコキシシランが好ましい。
nは、1または3であり、mは4−nあり;
R”は、メチル、エチル、直鎖状もしくは分岐状(C3−C8)アルキル、フェニルまたはビニルであり;および
R’’’は、メチルまたはエチルである式(V)のアルコキシシランが好ましい。
式中、
nは、1または3であり、mは4−nあり;
R”は、メチル、エチルまたは直鎖状もしくは分岐状(C3−C8)アルキル基であり;および
R’’’は、メチルまたはエチルである式(V)のアルコキシシランがより好ましい。
nは、1または3であり、mは4−nあり;
R”は、メチル、エチルまたは直鎖状もしくは分岐状(C3−C8)アルキル基であり;および
R’’’は、メチルまたはエチルである式(V)のアルコキシシランがより好ましい。
基R”およびR’’’は、それぞれ独立して同じであるか、異なる。好ましくは、1つの化合物中の全ての基R”および独立して1つの化合物中の全ての基R”は同じである。
キャッピング剤が式(V)のアルコキシシラン、その好ましいもしくはより好ましい実施形態またはそれらの混合物である本発明のハイブリッド材料が好ましい。
酸化物ナノ材料を不動態化するためのキャッピング剤として使用される有機化合物の他の種類は、カルボン酸およびアルコールである。カルボン酸の先頭部は−COOHであり、アルコールの先頭部は−OHである。この先頭部がヒドロキシ基(−OH)、または副生成物としてのアルコールまたは水を除去する表面に存在する−OR(R=アルキルまたはアリール)基との共有結合を介して酸化物の表面に固定される。カルボン酸またはアルコールの後部は種々の長さのアルキル鎖、アリール基、エーテル基、アミン、チオール、二重結合または他の官能基から構成することができる。
カルボン酸の例としては、オクタン酸、酢酸、プロピオン酸、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]酢酸、安息香酸、オレイン酸およびステアリン酸が挙げられる。
アルコールの例としては、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ベンジルアルコール、フェノール、ドデシルアルコール、オレイルアルコール、オクタデカノールおよびトリエチレングリコールモノメチルエーテルが挙げられる。
本発明の無機ナノ粒子は、好ましくは単分散である。好ましい実施形態では、>20nmの直径を有する粒子の量は≦10.0重量%であり、>30nmの直径を有する粒子の量は≦1.0重量%であり、>50nmの直径を有する粒子の量は≦0.1重量%である。
分布は、633nmの波長で作動するMALVERNゼータサイザーナノZを用いて、分散したナノ粒子の動的光散乱により測定される。
本発明のハイブリッド材料は、US2012/0088845号に開示された方法に従って製造することができる。
一実施形態では、オルガノポリシラザン材料は適切な溶媒、一般に、双極性の非プロトン性溶媒、例えば、THF中に溶解し、適切な溶媒、例えば、アルキル化芳香族炭化水素、例えば、 トルエン中の無機ナノ粒子の分散体と混合される。次いで溶媒を一般に蒸留により除去し、粗生成物を場合により真空中で乾燥させる。
ハイブリッド材料中の無機ナノ粒子の量は一般に1から90重量%、好ましくは10から90重量%、より好ましくは10から80重量%の範囲である。
ハイブリッド材料のさらなる成分は、例えば、配合粘度、基材湿潤、膜形成、または蒸発挙動に影響を及ぼす添加剤であることができる。さらなる実施形態において、ハイブリッド材料は、10重量%までのさらなる無機充填剤を含有する。
ハイブリッド材料は、60重量%までのコンバータ、接着促進剤および/または軟化剤を含むことができる。
ハイブリッド材料と添加剤の混合物を生成するために、一般に成分を溶媒または溶媒混合物中に溶解するか、または分散させる。次いで、溶媒は、例えば、蒸留により除去される。好適な溶媒は、例えば、THFまたはPGMEAのようなエーテル、環状エーテル、エステルのような、例えば、非極性または極性非プロトン性溶媒、またはトルエンのような芳香族溶媒、またはヘプタンもしくはシクロヘキサンのようなアルカンおよびシクロアルカンである。
本発明はさらに、ハイブリッド材料の分配および硬化の工程を含む、LEDを本発明のハイブリッド材料で封入する方法を提供する。
第1の工程では、上述のように、好ましくは、予め架橋されている本発明のハイブリッド材料を、例えば、産業利用可能な分配システムを用いてLEDまたはその前駆物質に塗布する。
好ましい実施形態では、本発明のハイブリッド材料は、さらに希釈することなく、LEDにそのようなものとして塗布される。塗布のそのような種類のための適切なオルガノポリシラザンは、例えば、25℃の温度で100から100,000mPasの粘度範囲によって特徴付けられる。粘度は以下のような装置および条件を用いて決定される。即ち、ブルックフィールドレオメーターR/Sプラス、ブルックフィールドコーン型スピンドルRC3−50−1、3rpmの回転速度、温度25℃である。粘度を調整するために、分配処理の間の温度は、一般に、10℃から60℃の間で変化させることができる。
本発明のさらなる態様では、ハイブリッド材料は溶液中で塗布されて、薄いコーティングを形成する。
この実施形態では、上記のように、好ましくは、予め架橋されたハイブリッド材料は、LEDまたは前駆体材料に希釈された形態で塗布される。適切な溶媒は、周囲条件下で少なくとも短期間の接触でオルガノシラザン、特にSi−H基および無機ナノ粒子と非反応性である溶媒である。有用な溶媒は、例えば、(シクロ)アルカン、エーテル、エステルおよび芳香族化合物である。有用な溶媒の例は、n−ヘプタン、シクロヘキサン、THF、1,4−ジオキサン、ジ(イソ)プロピルエーテル、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレンである。
未完成のLEDにハイブリッド材料を分配した後、材料は硬化処理に供される。この処理の間に、液体および/または油タイプの材料は固体材料に変換される。固体材料の機械的性質は、オルガノポリシラザンの化学的性質に依存して、柔らかいゴム状から硬質ガラス状まで制御することができる。硬化処理は、放射線もしくは熱もしくは架橋触媒、または熱および架橋触媒または放射線および架橋触媒の組み合わせによって引き起こされる。熱硬化の場合には、材料は1分から6時間、好ましくは30分から5時間、より好ましくは3から4時間、特には約4時間、80から220℃、好ましくは110から170℃、より好ましくは120から160℃の温度で、不活性雰囲気または空気、好ましくは不活性、より好ましくは窒素雰囲気下で硬化される。
本発明の方法の好ましい実施形態では、加熱工程は、脱ガスの目的のために60から70℃の温度に30分から4時間、ハイブリッド材料を有するLED装置を加熱することによって、実際の硬化前に行われる。この処理は真空下で行うことができる。
硬化は、Si−HによるSi−ビニル基の架橋の結果である。アルケニル基で改質されたナノ粒子はまた硬化処理に関与することができる。この付加反応は、単純な加熱によって、高エネルギー放射線を適用することによって、または熱もしくは放射線によって活性化されたラジカル発生触媒(例えば、ペルオキシドまたはアゾ化合物)によって、または金属触媒(例えば、PtまたはPd化合物)によって引き起こされるラジカル反応によって引き起こされる。
硬化工程において、特に酸素含有雰囲気、例えば、周囲雰囲気で、または特に、LED封入剤が強い光の放射との組み合わせで120℃までのより高い操作温度に曝されるLEDの寿命の間、オルガノポリシラザン材料中の特定量の−SiR2−NH部分がSi−O基に変換されることは当業者によって容易に理解される。
しかし、硬化したハイブリッド材料、即ち、本発明の封入材料では、−SiR2−NH基の大部分、典型的には、>80%、好ましくは>85%、より好ましくは>90%が維持される(FTIRによる)。典型的には、大気中の酸素と直接接触している封入剤の表面のみがわずかに酸化される。封入材料の表面および表面下500μmのFT−IRスペクトルは、表面に少量のSi−Oシグナルしか示さない。 Si−N基、Si−H基およびN−H基の主要なシグナルはまだ不変のままであり、そのことはわずかな酸化しか起きていないことを証明する。封入材料の表面下500μmのFT−IRはポリシラザンがほとんど不変であることを示す。
本発明のハイブリッド材料は、高温で非常に短時間で硬化させることができるため、乾燥部での十分な硬化を確実にする。ポリシラザンおよびナノ粒子が大きな温度安定性を示すので、例えば、エポキシ樹脂のような従来のコーティングシステムの場合よりも高い硬化温度が可能である。この温度に対する唯一の制限は、一般にLED材料の熱変形によって課されるものである。
封入処理における本発明のハイブリッド材料の硬化は、90℃から200℃、好ましくは110℃から170℃、より好ましくは120℃から160℃の(オーブン)温度で好ましくは行われる。乾燥時間は、通常、材料の厚さに応じて2から10時間、好ましくは4から6時間である。
本発明のオルガノポリシラザン材料を硬化して得られる封入材料は新規である。
本発明の硬化した封入材料は以下によって得られる。
a) 本発明の封入材料を提供すること、
b) 塩基で処理することにより本発明の封入材料を場合により架橋すること、および
c) 不活性雰囲気または空気中で、1分から6時間の間、80℃から220℃の温度に封入材料を加熱することにより、本発明の封入材料を硬化させること。
a) 本発明の封入材料を提供すること、
b) 塩基で処理することにより本発明の封入材料を場合により架橋すること、および
c) 不活性雰囲気または空気中で、1分から6時間の間、80℃から220℃の温度に封入材料を加熱することにより、本発明の封入材料を硬化させること。
本発明の封入材料は、発光ダイオード(LED)のための絶縁性の透明充填材料として使用することができる。封入剤は、UVおよび可視光で高度に透明(400nmで1mmのパスで典型的には99%)である。この材料は、窒素中で6時間150℃に曝された後に400nmで透過率がそれでも少なくとも90%であることを意味する熱安定性を示す。封入剤は、UV放射に対する耐性を示し、即ち、UV−A光(315−400nm)に6時間に曝された後に、透過率が典型的には98%である。封入剤は1.35以上、典型的には1.40から2.50、好ましくは1.45から2.00の屈折率を有する。
本発明のLED用封入材料は、高輝度発光ダイオード(HBLED)、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)、レーザーダイオード、フラットパネルディスプレイ、投写型映像表示光学部品、射出成形可能な光学レンズならびにその他の光学部品、装置および構造物のような様々なLED装置に使用することができる。それはさらに、青色または白色LED素子を搭載した光半導体装置の一部として使用することができる。本発明の封入材料を含むLEDは、液晶ディスプレイ、交通信号灯、屋外の大型ディスプレイ、広告看板等のバックライトに使用することができる。
さらなる実施形態では、本発明は、本発明の封入材料を含むLEDを提供する。
本発明による典型的なLEDパッケージは、LEDチップ、および/またはリードフレーム、および/または金線および/またははんだ(フリップチップ)および/または充填材、コンバータ、本発明の封入材料、ならびに一次および二次光学系を含む。封入材料は、長期信頼性、特に経時劣化安定性に影響し、保証する、外部環境に対する表面保護材としての機能を有する。
例えば、本発明に従って、発光ダイオードは、US6274924号および同6204523号に記載のものと同様に構成される。好ましい実施形態では、200から570ナノメートルの範囲の波長を有する光を発するLEDチップ;およびLEDチップを包む光学系を含むパッケージであって、光学系は、紫外線から緑色の波長範囲の光に対して透過性である本発明の封入材料を含み、本発明のオルガノポリシラザン材料は100℃の温度に曝されたときにその透過率を維持するパッケージ;および封入材料に埋め込まれた発光物質であって、発光物質は所定の波長の光による励起に応答する光を発し、発光物質によって放出される光はLEDチップによって放出される光のピーク波長よりも大きいピーク波長を有する発光物質を含む発光ダイオード(LED)部品が提供される。
本発明はさらに、実施例に限定されることなしに以下の実施例により説明される。
[合成例]
次の実施例は、AZ Electronic Materialsドイツ有限会社、ヴィースバーデン、ドイツからのオルガノシラザンML−33およびHTT−1800の、塩基性触媒の架橋による、本発明のオルガノポリシラザン材料の合成を示す。
次の実施例は、AZ Electronic Materialsドイツ有限会社、ヴィースバーデン、ドイツからのオルガノシラザンML−33およびHTT−1800の、塩基性触媒の架橋による、本発明のオルガノポリシラザン材料の合成を示す。
[実施例A(オルガノポリシラザンの合成)]
250mlのフラスコを乾燥窒素でパージし、16.7gのHTT−1800、33.3gのML−33および100gの1,4−ジオキサンを仕込んだ。0℃まで冷却した後、0.5gのカリウムヘキサメチルジシラザンを添加した。触媒を添加した後、ガス発生が観察された。混合物を、0℃で2時間および20℃でさらに2時間攪拌した。その後、0.5gのクロロトリメチルシランを添加した。沈殿物を濾過により除去し、溶媒の全てを減圧下で蒸発させて除去した。
収量:47gの無色の粘性油
250mlのフラスコを乾燥窒素でパージし、16.7gのHTT−1800、33.3gのML−33および100gの1,4−ジオキサンを仕込んだ。0℃まで冷却した後、0.5gのカリウムヘキサメチルジシラザンを添加した。触媒を添加した後、ガス発生が観察された。混合物を、0℃で2時間および20℃でさらに2時間攪拌した。その後、0.5gのクロロトリメチルシランを添加した。沈殿物を濾過により除去し、溶媒の全てを減圧下で蒸発させて除去した。
収量:47gの無色の粘性油
[実施例B−E(無機ナノ粒子の分散体の合成)]
[実施例B(ZrO2分散体の合成)
<10nmの平均粒径を有するトルエン中の二酸化ジルコニウム分散体をNYACOLから入手可能な水の多いZrO2分散体から作製した。この目的のために、水の多いZrO2分散体を最初にメタノールで希釈し、次いで、メチルトリメトキシシランを添加し、次いでそれらを6時間60℃で撹拌し、最後に溶媒を蒸留によりトルエンと交換した。
[実施例B(ZrO2分散体の合成)
<10nmの平均粒径を有するトルエン中の二酸化ジルコニウム分散体をNYACOLから入手可能な水の多いZrO2分散体から作製した。この目的のために、水の多いZrO2分散体を最初にメタノールで希釈し、次いで、メチルトリメトキシシランを添加し、次いでそれらを6時間60℃で撹拌し、最後に溶媒を蒸留によりトルエンと交換した。
[実施例C(TiO2分散体の合成)]
約10nmおよび約25nmの平均粒径を有するトルエン中の二酸化チタン分散体をLotus−Synthesisまたはシグマ・アルドリッチから入手可能なイソプロパノールのTiO2分散体から作製した。この目的のために、最初にメチルトリメトキシシランをイソプロパノールのTiO2分散体に添加し、次いでこれらを6時間60℃で撹拌し、その後溶媒を蒸留によりトルエンと交換した。
約10nmおよび約25nmの平均粒径を有するトルエン中の二酸化チタン分散体をLotus−Synthesisまたはシグマ・アルドリッチから入手可能なイソプロパノールのTiO2分散体から作製した。この目的のために、最初にメチルトリメトキシシランをイソプロパノールのTiO2分散体に添加し、次いでこれらを6時間60℃で撹拌し、その後溶媒を蒸留によりトルエンと交換した。
[実施例D(SiO2分散体の合成)]
15nmから85nmの平均粒径を有するトルエン中の二酸化ケイ素分散体を、AZ Electronic Materialsから入手可能な水性SiO2分散体(KLEBOSOL)から作製した。この目的のために、まず水性SiO2分散体をn−プロパノールで希釈し、次いで、メチルトリメトキシシランを添加し、次いで分散体を6時間60℃で撹拌し、その後溶媒を蒸留によりトルエンと交換した。
15nmから85nmの平均粒径を有するトルエン中の二酸化ケイ素分散体を、AZ Electronic Materialsから入手可能な水性SiO2分散体(KLEBOSOL)から作製した。この目的のために、まず水性SiO2分散体をn−プロパノールで希釈し、次いで、メチルトリメトキシシランを添加し、次いで分散体を6時間60℃で撹拌し、その後溶媒を蒸留によりトルエンと交換した。
[実施例E(非水系方法によるZrO2分散体の合成)]
ZrO2ナノ粒子を、「S. Zhou、 G. Garnweitner、 M. NiederbergerおよびM. Antonietti、Langmuir、2007、23、9178−9187頁」および「T.A. CheemaおよびG. Garnweitner、Chemie−Ingenieur−Technik発行、2008、84/3、301−308頁」に記載の非水系方法に従って合成した。
ZrO2ナノ粒子を、「S. Zhou、 G. Garnweitner、 M. NiederbergerおよびM. Antonietti、Langmuir、2007、23、9178−9187頁」および「T.A. CheemaおよびG. Garnweitner、Chemie−Ingenieur−Technik発行、2008、84/3、301−308頁」に記載の非水系方法に従って合成した。
80mlのジルコニウム(IV)−n−プロポキシドおよび500mlのベンジルアルコールをテフロン(登録商標)コーティングされたスチール製オートクレーブに入れ、4日間220℃に加熱した。室温まで冷却した後、固体のZrO2材料を、遠心分離により上澄み液から分離した。単離された材料を1Lのエタノールで3回洗浄した。次に、5gの湿った固体材料を200mlのTHFに懸濁させ、1.7gのn−プロピル(トリメトキシ)シランを添加した。混合物を10分間超音波処理し、室温で3日間撹拌した。次いで、THFの一部を蒸発させることにより透明な分散体を濃縮し、20重量%の固形分を調整した。平均粒径を光散乱によって特徴付けし、7nmであることが見出された。
[実施例1から9(ハイブリッド材料の合成)]
実施例B−Eからの全てのナノ粒子分散体を、20重量%の固形分に調整した。
実施例B−Eからの全てのナノ粒子分散体を、20重量%の固形分に調整した。
[実施例1]
250mlのフラスコ内で、窒素雰囲気下で水を注意深く排除しながらポリシラザン50gをTHF50gに溶解させた。攪拌しながら、約<10nmの平均粒径で且つ20重量%の固形分を有するトルエン中の二酸化ジルコニウム分散体175gを滴下した。THFおよびトルエンの大部分を50℃の浴温度および約15ミリバールの減圧下でロータリーエバポレーターで留去した。最後に残ったトルエンを、24時間未満、40℃で<0.1ミリバールの高真空下で残留物から除去した。
250mlのフラスコ内で、窒素雰囲気下で水を注意深く排除しながらポリシラザン50gをTHF50gに溶解させた。攪拌しながら、約<10nmの平均粒径で且つ20重量%の固形分を有するトルエン中の二酸化ジルコニウム分散体175gを滴下した。THFおよびトルエンの大部分を50℃の浴温度および約15ミリバールの減圧下でロータリーエバポレーターで留去した。最後に残ったトルエンを、24時間未満、40℃で<0.1ミリバールの高真空下で残留物から除去した。
無色透明の油の83gが残った。
[実施例2]
実施例2は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いはトルエン中の酸化ジルコニウム分散体の量を250gまで増加したことであった。
実施例2は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いはトルエン中の酸化ジルコニウム分散体の量を250gまで増加したことであった。
最終生成物は無色透明の油97gであった。
[実施例3]
実施例3は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いはトルエン中の酸化ジルコニウム分散体の量を750gまで増加したことであった。
実施例3は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いはトルエン中の酸化ジルコニウム分散体の量を750gまで増加したことであった。
最終生成物として無色透明の油194gが残った。
[実施例4]
実施例4は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いは酸化ジルコニウム分散体を約10nmの平均粒径で且つトルエン中の20重量パーセントの固形分を有する二酸化チタン分散体250gで置き換えたことであった。
実施例4は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いは酸化ジルコニウム分散体を約10nmの平均粒径で且つトルエン中の20重量パーセントの固形分を有する二酸化チタン分散体250gで置き換えたことであった。
最終生成物として無色のほぼ透明の油96gが残った。
[実施例5]
実施例5は実施例4と同様に行ったが、唯一の違いはトルエン中の二酸化チタン分散体がメチルトリメトキシシランの代わりにビニルトリメトキシシランで被覆したことであった。
実施例5は実施例4と同様に行ったが、唯一の違いはトルエン中の二酸化チタン分散体がメチルトリメトキシシランの代わりにビニルトリメトキシシランで被覆したことであった。
最終生成物として無色のほぼ透明の油95gが残った。
[実施例6]
実施例6は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いは二酸化ジルコニウム分散体を約25nmの平均粒径で且つトルエン中で20重量パーセントの固形分を有する二酸化チタン分散体250gで置き換えたことであった。
実施例6は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いは二酸化ジルコニウム分散体を約25nmの平均粒径で且つトルエン中で20重量パーセントの固形分を有する二酸化チタン分散体250gで置き換えたことであった。
最終生成物として無色の乳白色の油95gが残った。
[実施例7]
実施例7は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いは二酸化ジルコニウム分散体を約15nmの平均粒径で且つトルエン中で20重量パーセントの固形分を有する二酸化ケイ素分散体250gで置き換えたことであった。
実施例7は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いは二酸化ジルコニウム分散体を約15nmの平均粒径で且つトルエン中で20重量パーセントの固形分を有する二酸化ケイ素分散体250gで置き換えたことであった。
最終生成物として無色のほぼ透明の油94gが残った。
[実施例8]
実施例8は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いは二酸化ジルコニウム分散体を約85nmの平均粒径で且つトルエン中で20重量パーセントの固形分を有する二酸化ケイ素分散体250gで置き換えたことであった。
実施例8は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いは二酸化ジルコニウム分散体を約85nmの平均粒径で且つトルエン中で20重量パーセントの固形分を有する二酸化ケイ素分散体250gで置き換えたことであった。
最終生成物として無色のわずかに濁った油96gが残った。
[実施例9]
実施例9は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いはTHF中の約7nmの平均粒径および20重量%の固形分を有する実施例Eの二酸化ジルコニウム分散体250gを使用したことであった。
実施例9は実施例1と同様に行ったが、唯一の違いはTHF中の約7nmの平均粒径および20重量%の固形分を有する実施例Eの二酸化ジルコニウム分散体250gを使用したことであった。
最終生成物として無色の透明な油94gが残った。
[参考例10]
「そのままの」ポリシラザンを、いかなるナノ粒子も添加しないでポリシラザンのための参考例9として使用した。
「そのままの」ポリシラザンを、いかなるナノ粒子も添加しないでポリシラザンのための参考例9として使用した。
実施例は、表1の比較で示される。
油様生成物の粘度を、ブルックフィールド社によるR/Sプラスレオメーターを用いて決定する。液体試料の透過率は、硬化前にパーキンエルマーからのUV−VIS分光光度計ラムダ850を用いて測定した。屈折率を決定するために生成物を硬化させた。この目的のために、油様生成物をそれぞれ0.5重量%のジ−t−ブチルペルオキシドと混合し、3mmの高さまで3cm×2cmのPTFE容器に注ぎ、窒素雰囲気下で180℃で3時間硬化させた。その後、硬化した成形品をPTFE容器から取り外し、594nmで作動する、Metricon社によるプリズムカプラーモデル2010/Mを用いて屈折率を測定した。
参考例10と実施例1、実施例2および実施例3との比較は、高い屈折率の二酸化ジルコニウムの割合を増加させると屈折率が増大することを示す。ナノ粒子のために、粘度のわずかな上昇を観察することができる。ナノ粒子は10nm未満であるため、光の散乱がないか、非常に小さい程度の光の散乱が発生し、光学的透明性は同じように高いか、参考例10の場合よりわずかに低いだけである。
実施例4、5および6は、高い屈折率の二酸化チタンを混合することにより屈折率も上昇させることができることを示す。実施例4および5のように小さいサイズのナノ粒子を用いると、光学的透過性は≧90%に保持され、一方、実施例6のようにより大きなナノ粒子を使用すると乳白光を引き起こし得る。
実施例4および5の比較は、ナノ粒子の表面は、非反応性アルキル基または硬化処理の間にオルガノポリシラザンの架橋反応に関与することができるビニル基のいずれかでコーティングすることができることを証明する。これは製品の透明性を変化させない。
実施例7および8は、混合物の屈折率は、ポリシラザンの屈折率と比べて小さい屈折率(nアモルファスSiO2=1.46)を有する二酸化ケイ素を混合することによってわずかに低下することを示す。実施例7のように15nmのサイズのナノ粒子を用いると、光学的透過性は顕著に低下し、一方、実施例8のように約85nmの半径を有するより大きなナノ粒子を使用すると、顕著な乳白光を生じる。
参考例11)および12)は市販のシリコーン封入材料を示す。標準のメチルシリコーン(実施例12)は、良好な熱安定性を有することが知られているが、それらの大きな欠点は、<1.45という低いRIである。市販の高いRIシリコーン(参考例11)は、1.55までのRIを有するが、1.6を超えるRI数値に到達することはできない。
このように、ポリシラザンと、屈折率が純粋なポリシラザンより高いまたは低いナノ粒子とを混合することにより、混合物の屈折率を増加または低下させることができることを示すことができる。屈折率は理論的には1.3から2.4の間で調整することができる。ナノ粒子を含有する混合物は、純粋なポリシラザンと同様に硬化させることができる。ナノ粒子が十分に小さい場合は、光の分散が起こらず、光学的透過性は完全に維持される(図1参照)。
より低いCTE試料のための例
ナノ粒子の存在の別の利点は、純粋なポリシラザンと比較してハイブリッド材料の熱膨張の減少である。硬化されたポリシラザンのCTE(50から150℃の温度範囲でメトラー−トレドTMA/SDTA840で分析した熱膨張係数)は、150から250ppm/Kの範囲である。50%重量%のナノ粒子が充填された硬化したポリシラザンのCTEは、125から200ppm/Kの範囲である。CTEの減少の利点は、温度変化による材料中の応力の減少、そのためクラックの形成の傾向が減少することである。
ナノ粒子の存在の別の利点は、純粋なポリシラザンと比較してハイブリッド材料の熱膨張の減少である。硬化されたポリシラザンのCTE(50から150℃の温度範囲でメトラー−トレドTMA/SDTA840で分析した熱膨張係数)は、150から250ppm/Kの範囲である。50%重量%のナノ粒子が充填された硬化したポリシラザンのCTEは、125から200ppm/Kの範囲である。CTEの減少の利点は、温度変化による材料中の応力の減少、そのためクラックの形成の傾向が減少することである。
加水分解安定性のための例
純粋なポリシラザンと比較してナノ粒子を充填したオルガノポリシラザンのさらなる利点は、硬化した材料がより高い温度および湿度条件に曝露された場合、屈折率が変化しないということである。実施例3および参考例10の硬化した材料を、80℃、85%の相対湿度での気候室内で82時間貯蔵した。参考例10の材料の屈折率は、シロキサンへのシラザンの部分的加水分解により1.50から1.48に減少した。実施例3の材料の屈折率は1.74のまま変化しない。ナノ粒子の存在は、少なくとも部分的にポリシラザンを加水分解することが可能である条件下で、屈折率の変化を防ぐ。
純粋なポリシラザンと比較してナノ粒子を充填したオルガノポリシラザンのさらなる利点は、硬化した材料がより高い温度および湿度条件に曝露された場合、屈折率が変化しないということである。実施例3および参考例10の硬化した材料を、80℃、85%の相対湿度での気候室内で82時間貯蔵した。参考例10の材料の屈折率は、シロキサンへのシラザンの部分的加水分解により1.50から1.48に減少した。実施例3の材料の屈折率は1.74のまま変化しない。ナノ粒子の存在は、少なくとも部分的にポリシラザンを加水分解することが可能である条件下で、屈折率の変化を防ぐ。
図1は様々な実施例の透過率曲線を示す:
参考例10の透過率は全ての波長で100%となるように正規化した。従って、図1に示されるスペクトルは、ナノ粒子の添加によって引き起こされる透過率の低下を示す。
参考例10の透過率は全ての波長で100%となるように正規化した。従って、図1に示されるスペクトルは、ナノ粒子の添加によって引き起こされる透過率の低下を示す。
オルガノポリシラザンおよびナノ粒子は、>350nmの波長の光を吸収しないので、透過率の低下は散乱現象に起因する。参考例10の透過率は全ての波長で100%となるように正規化した。従って、図1に示す透過率の低下は、ナノ粒子の存在によって引き起こされる光散乱の結果である。以下の周知の式によって計算することができるように、散乱強度は当然、粒径だけでなく、粒子と周囲のマトリックスの屈折率の差にも依存する。
M=分子量。均質球についてはM〜半径3
dn/dc〜粒子と周囲のマトリックスの屈折率の差
粒子の屈折率と周囲のマトリックスの屈折率が同一である場合には、粒子の大きさに関係なく光散乱は起こらないであろう。このアプローチによって散乱を回避することは高いRI材料を製造するためには有用ではない。何故ならば、このような状況ではハイブリッド材料の屈折率は純粋なマトリックスの屈折率とは異ならないからである。
図2は様々な実施例の粒度分布を示す:
分布A)は、ここで使用される定義において450nmで≧80%の透過率を有する透明なハイブリッド材料を作製するために使用される非常に好ましい粒度分布の一例である。分布B)は許容される粒度分布の一例であり、分布Cは、好ましくない粒度分布の一例である。B)およびC)は、ここで使用される定義において450nmで<80%の透過率を有する部分的に透明および/または不透明なハイブリッド材料を形成するであろう。
図3はさらなる粒径および分布を示す:
図3は小さく、狭い分布(A)、小さいが二峰性の分布(B)、中間の径および狭い分布(C)ならびに中間の径だが、広い分布(D)の例を示す。分布Aに示すように、<15nmの小さい平均径ならびに小量の平均径の粒子および大きな径の粒子が存在しない狭い分布の2つの条件に従う分布のみが、完全に透明なハイブリッド材料を製造するために有用である。
何らかの理由で特定の濁度が重要でないか、または意図されさえする場合、より広い分布を有する大きな粒子を用いることもできる。濁度が一定の屈折率で一定のレベルに調整されるべき場合、これは、ナノ粒子とマトリクスの混合比(屈折率を定義する)を一定に維持し、ナノ粒子の大きさ(平均および分布)を変更することによって行うことができる。
図4は、実施例1、2および3のRI数値とポリマーとZrO2との混合物のRIの理論計算の比較を示す。
計算は、ポリマーが1.5のRIおよび1.0g/mlの密度を有し、ZrO2が2.2のRIおよび5.0g/mlの密度を有するという仮定に基づいている。実験結果は理論的な予想によく従うことがわかる。
熱安定性を試験するために、30×20×3mmのサイズのいくつかの選択された固体の硬化した試料を調製し、120℃、180℃および200℃の温度で24時間、開放ホットプレート(空気雰囲気に露出)上で貯蔵した。熱処理後、透過率を、積分球と組み合わせて、パーキンエルマーUV−VIS分光光度計ラムダ850を用いて測定した。
図5は、高温での安定性試験後の透過率曲線を示す:
200℃まで加熱することにより、わずかな且つ許容範囲の程度でのみ透過率のわずかな低下がある。試料2および参考例9の比較は、200℃まで、ナノ粒子の存在によって透過率の劣化が実質的にないことを証明する。
図6:高温での安定性試験後の透過率曲線
図6)は、24時間120℃まで加熱した後の実施例2および参考例10の透過率を示す。市販のHRIシリコーンは、アリールシリコーン、例えば、フェニルシリコーンで作られている。芳香族残基はRIを増加させるが、熱安定性は大幅に低下する。既に120℃程度の低温で、透過率は100%の初期値から450nmで許容できない87%まで低下する。
Claims (21)
- a) 式(I)および(II)の繰り返し単位を含むオルガノポリシラザン材料、
R1はC2−C6−アルケニルまたはC4−C6−アルカジエニルであり;
R2はHまたは有機基であり;
R3はHまたは有機基であり;
R4はHまたは有機基であり;
R5はHまたは有機基であり;
xは0.001から0.2であり;および
yは、2xから(1−x)であり、
但し、x+y≦1で、R2がHである場合yは0であることができる。]および
b) C1−C18アルキル基および/またはC1−C18アルケニル基を含むキャッピング剤で表面改質された1から30nmの範囲の平均直径を有する無機ナノ粒子
を含む発光ダイオード用ハイブリッド材料。 - R1は(C2−C6)アルケニルまたは(C4−C6)アルカジエニルであり;
R2は(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキル、(C6−C10)アリール、またはHであり;
R3はHまたは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキルまたは(C6−C10)アリールであり;
R4はHまたは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキルまたは(C6−C10)アリールであり;
R5はHまたは(C1−C8)アルキル、(C2−C6)アルケニル、(C3−C6)シクロアルキルまたは(C6−C10)アリールであり;
xは0.02から0.1であり;および
yは、好ましくは、2*xから0.98である
請求項1に記載の材料。 - R1はビニルまたはアリルであり;
R2は(C1−C4)アルキル、フェニルまたはHであり;
R3はHであり;
R4は(C1−C4)アルキル、フェニルまたはHであり;
R5はHであり;
xは0.03から0.075であり;および
yは2*xから0.97である
請求項1または2に記載の材料。 - R1はビニルであり;
R2はメチル、エチル、プロピルまたはフェニルであり;
R3はHであり;
R4はメチル、エチル、プロピルまたはフェニルであり;
R5はHであり;
xは0.03から0.06であり;および
yは2*xから0.97である
請求項1から3のいずれか一項に記載の材料。 - 式(III)および(IV)の記号は以下の意味を有する、即ち、
R6、R7およびR9は、独立して、(C1−C8)−アルキル、(C3−C6)−シクロアルキルまたは(C6−C10)−アリールであり;
R10は、独立して、(C1−C8)−アルキル、(C3−C6)−シクロアルキルまたは(C6−C10)−アリール、(C2−C6)−アルケニル、(C4−C6)−アルカジエニルまたはHであり;
R8およびR11は、H、(C1−C8)−アルキル、(C3−C6)−シクロアルキルまたは(C6−C10)−アリールである
請求項5に記載の材料。 - オルガノポリシラザンの分子量Mwが2000から150,000の範囲である請求項1から6のいずれか一項に記載の材料。
- オルガノポリシラザン材料が25℃で100から100,000mPa.sの粘度を有する請求項1から7のいずれか一項に記載の材料。
- オルガノポリシラザン材料中のMw<500g/モルを有する低分子量物質の量が15重量%未満である請求項1から8のいずれか一項に記載の材料。
- 無機ナノ粒子が3から20nmの範囲の平均直径を有する請求項1から9のいずれか一項に記載の材料。
- 無機ナノ粒子は、半導体ナノ粒子、金属ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、およびこれらの少なくとも1つを含む組合せから選択される請求項1から10のいずれか一項に記載の材料。
- 無機ナノ粒子は、ZrO2、BaTiO3およびTiO2からなる群から選択される請求項11に記載の材料。
- 無機ナノ粒子は、アルコキシシランまたはクロロシランキャッピング剤によって表面改質される請求項1から12のいずれか一項に記載の材料。
- キャッピング剤は、メチルトリメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、2−[メトキシ(ポリエチレンオキシ)プロピル]トリメトキシシラン、メトキシ(トリエチレンオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシランおよびグリシドキシプロピルトリメトキシシランから選択される請求項13に記載の材料。
- 無機ナノ粒子の量は全材料に基づいて1から85重量%の範囲である請求項1から15のいずれか一項に記載の材料。
- 材料の屈折率は1.35から2.50である請求項1から16のいずれか一項に記載の材料。
- I) 材料を分配することによってLEDの発光材料を請求項1から17のいずれか一項に記載のハイブリッド材料で封入する工程、および
II) 不活性雰囲気または空気中で80℃から220℃の温度で1分から6時間、場合により硬化触媒を付加して本発明のオルガノポリシラザンを硬化させる工程
を含む、LEDを製造する方法。 - Ia) 溶液中のオルガノポリシラザンをナノ粒子分散体と混合し、溶媒を除去することにより請求項1から17のいずれか一項に記載の材料を提供する工程、および
Ib) 封入材料としてLEDに当該材料を塗布する工程
を含む、請求項18に記載の方法。 - a)請求項1から17のいずれか一項に記載の材料を提供する工程、
b)場合により、当該材料を塩基を用いた処理による架橋に供する工程、および
c)当該材料を不活性雰囲気または空気中で80から220℃の範囲の温度に1分から6時間処理することにより、場合により硬化触媒を付加して材料を硬化させる工程
により得ることが可能なLED用の封入材料。 - 封入材料として請求項1から17のいずれか一項に記載の材料を含むLED。
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