JP2018044158A - 波長変換シート、積層体および発光装置、並びに、波長変換シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
25℃での貯蔵弾性率が、2GPa以上10GPa以下であり、
150℃での貯蔵弾性率が、0.1GPa以上5GPa以下である、波長変換シート。
[2]前記縮合型シリコーン樹脂硬化物の含有量が、前記縮合型シリコーン樹脂硬化物と前記波長変換材料との合計含有量に対して、5質量%以上80質量%以下である、[1]に記載の波長変換シート。
[3]厚みが10μm以上1mm以下である、[1]または[2]に記載の波長変換シート。
[4]前記縮合型シリコーン樹脂硬化物が、下記式(A3)で表される構造単位を含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の波長変換シート。
[5]前記縮合型シリコーン樹脂硬化物は、下記式(A1)で表される構造単位、下記式(A1’)で表される構造単位および下記式(A2)で表される構造単位からなる群から選ばれる1種以上の構造単位をさらに含んでいてもよく、
前記縮合型シリコーン樹脂硬化物に含まれる前記式(A3)で表される構造単位、下記式(A1)で表される構造単位、下記式(A1’)で表される構造単位および下記式(A2)で表される構造単位の合計含有量が、前記縮合型シリコーン樹脂硬化物に含まれる全構造単位の合計含有量に対して、50モル%以上である、[4]に記載の波長変換シート。
R1は、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基を表す。
R2は、炭素数1〜4のアルコキシ基または水酸基を表す。
複数あるR1およびR2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
[6]前記縮合型シリコーン樹脂硬化物に含まれる前記式(A3)で表される構造単位の含有量が、前記縮合型シリコーン樹脂硬化物に含まれる全構造単位の合計含有量に対して、50モル%以上である、[4]または[5]に記載の波長変換シート。
[7]前記R1がメチル基であり、前記R2が炭素数1〜3のアルコキシ基または水酸基である、[5]または[6]に記載の波長変換シート。
[8]ショアD硬度が50以上である、[1]〜[7]のいずれかに記載の波長変換シート。
[9][1]〜[8]のいずれかに記載の波長変換シートと、
前記波長変換シートの一方の面に設けられた基材とを備える積層体。
[10][1]〜[8]のいずれかに記載の波長変換シートまたは[9]に記載の積層体を有する発光装置。
[11][4]〜[8]のいずれかに記載の波長変換シートの製造方法であって、
縮合型シリコーン樹脂と、波長変換材料と、溶媒とを含む波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を調製する調製工程と、
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を、シート状に成形して成形体を得る成形工程と、
成形体を、0.60≦E/D≦0.97の要件を満たすように、室温から120℃まで昇温させた雰囲気内に放置して硬化させる第一の加熱工程と、
第一の加熱工程後の成形体を、1.01≦C/B≦1.30の要件を満たすように、120℃から150℃まで昇温させた雰囲気内に放置して硬化させる第二の加熱工程とを含む、波長変換シートの製造方法。
[ここで、
Dは、第一の加熱工程前の成形体の質量を表す。
Eは、第一の加熱工程後の成形体の質量を表す。
Bは、第一の加熱工程後の成形体に含まれる全構造単位の合計含有量に対する、前記式(A3)で表される構造単位の含有量を表す。
Cは、第二の加熱工程後の成形体に含まれる全構造単位の合計含有量に対する、前記式(A3)で表される構造単位の含有量を表す。]
本実施形態の波長変換シートは、縮合型シリコーン樹脂硬化物と、波長変換材料とを含む。本実施形態の波長変換シートの製造に用いられる縮合型シリコーン樹脂は、波長変換材料と混合される樹脂であり、シート成形が可能である。また、本実施形態の波長変換シートに含まれる縮合型シリコーン樹脂硬化物は、高温下に曝された場合でも、しわ、クラック等の発生の少ないため、耐熱性に優れる樹脂である。
本実施形態の波長変換シートに含まれる縮合型シリコーン樹脂硬化物の原料には、縮合型シリコーン樹脂が用いられる。すなわち、「縮合型シリコーン樹脂硬化物」とは、縮合型シリコーン樹脂を縮合反応させることにより硬化させた硬化物であり、流動性を有さない。
R1は、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基を表す。
R2は、炭素数1〜4のアルコキシ基または水酸基を表す。
複数あるR1およびR2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
また、当該3個の酸素原子の全てが他のケイ素原子と結合しているケイ素原子を含む構造単位を「T3体」という。
また、当該3個の酸素原子のうち2個の酸素原子が他のケイ素原子と結合しているケイ素原子を含む構造単位を「T2体」という。
また、当該3個の酸素原子のうち1個の酸素原子が他のケイ素原子と結合しているケイ素原子を含む構造単位を「T1体」という。
つまり、「T体」は、「T1体」、「T2体」および「T3体」を意味する。
また、当該4個の酸素原子のうち1個の酸素原子が他のケイ素原子と結合しているケイ素原子を含む構造単位を「Q1体」という。式(C1)で表される構造単位および式(C1’)で表される構造単位は「Q1体」である。
また、当該4個の酸素原子のうち2個の酸素原子が他のケイ素原子と結合しているケイ素原子を含む構造単位を「Q2体」という。式(C2)で表される構造単位は「Q2体」である。
また、当該4個の酸素原子のうち3個の酸素原子が他のケイ素原子と結合しているケイ素原子を含む構造単位を「Q3体」という。式(C3)で表される構造単位は「Q3体」である。
また、当該4個の酸素原子の全てが他のケイ素原子と結合しているケイ素原子を含む構造単位を「Q4体」という。式(C4)で表される構造単位は「Q4体」である。
本実施形態の波長変換シートに含まれる波長変換材料としては、例えば、蛍光体、量子ドットが挙げられる。蛍光体としては、例えば、波長570nmから700nmの範囲で蛍光を発する赤色蛍光体、490nmから570nmの範囲で蛍光を発する緑色蛍光体、420nmから480nmの範囲で蛍光を発する青色蛍光体などが挙げられる。蛍光体は、1種類のみを単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
赤色蛍光体としては、例えば、赤色破断面を有する破断粒子から構成され、(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類シリコンナイトライド系蛍光体;規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、(Y,La,Gd,Lu)2O2S:Euで表わされるユウロピウム付活希土類オキシカルコゲナイド系蛍光体が挙げられる。
黄色蛍光体としては、例えば、酸化物系、窒化物系、酸窒化物系、硫化物系、酸硫化物系等の蛍光体が挙げられる。具体的には、RE3M5O12:Ce(ここで、REは、Y、Tb、Gd、LuおよびSmからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表し、Mは、Al、GaおよびScからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表す。)、M2 3M3 2M4 3O12:Ce(ここで、M2は2価の金属元素を表し、M3は3価の金属元素を表し、M4は4価の金属元素を表す。)等で表されるガーネット構造を有するガーネット系蛍光体;AE2M5O4:Eu(ここで、AEは、Ba、Sr、Ca、MgおよびZnからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表し、M5は、SiおよびGeからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表す。)等で表されるオルソシリケート系蛍光体;これらの蛍光体の構成元素である酸素原子の一部を窒素原子で置換した酸窒化物系蛍光体;AEAlSiN3:Ce(ここで、AEは、Ba、Sr、Ca、MgおよびZnからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表す。)等のCaAlSiN3構造を有する窒化物系蛍光体等のCeで付活した蛍光体が挙げられる。
緑色蛍光体としては、例えば、破断面を有する破断粒子から構成され、(Mg,Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド系蛍光体;破断面を有する破断粒子から構成され、(Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類シリケート系蛍光体が挙げられる。
青色蛍光体としては、規則的な結晶成長形状としてほぼ六角形状を有する成長粒子から構成され、BaMgAl10O17:Euで表わされるユウロピウム付活バリウムマグネシウムアルミネート系蛍光体;規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、(Ca,Sr,Ba)5(PO4)3Cl:Euで表わされるユウロピウム付活ハロリン酸カルシウム系蛍光体;規則的な結晶成長形状としてほぼ立方体形状を有する成長粒子から構成され、(Ca,Sr,Ba)2B5O9Cl:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類クロロボレート系蛍光体;破断面を有する破断粒子から構成され、(Sr,Ca,Ba)Al2O4:Euまたは(Sr,Ca,Ba)4Al14O25:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類アルミネート系蛍光体が挙げられる。
量子ドットとしては、例えば、InAs系の量子ドット、CdE(E=S,Se,Te)系の量子ドット(CdSxSe1−x/ZnS等)が挙げられる。
本実施形態の波長変換シートは、縮合型シリコーン樹脂硬化物および波長変換材料の他に、添加剤等をさらに含んでいてもよい。
具体的には、まず、測定対象となる無機粒子を任意の溶媒に分散させた液を調製し、得られた分散液をスライドガラス等に滴下し、乾燥させる。接着テープの接着面に無機粒子を直接散布し、無機粒子を付着させたものを作製してもよい。
次に、走査型電子顕微鏡(SEM)または透過型電子顕微鏡(TEM)により粒子を直接観察し、得られた形状から無機粒子の寸法を割り出すことにより、無機粒子の一次粒子の平均粒子径が求められる。
本実施形態の波長変換シートは、25℃での貯蔵弾性率が2GPa以上10GPa以下である。
波長変換シートの25℃での貯蔵弾性率が2GPa以上であると、しわ、クラック等の発生を抑制することができる。
一方、波長変換シートの25℃での貯蔵弾性率が10GPa以下であると、波長変換シートと基材とを備える積層体を製造することが容易となる。
本実施形態の波長変換シートは、25℃での貯蔵弾性率が、好ましくは2GPa以上8GPa以下であり、より好ましくは2.5GPa以上6GPa以下である。
波長変換シートの150℃での貯蔵弾性率が0.1GPa以上であると、波長変換シートが高温下に曝された場合でも、波長変換シートに含まれる縮合型シリコーン樹脂硬化物を構成する分子の運動性が抑制され、劣化反応が抑制されているため、着色の発生を抑制することができる。
一方、波長変換シートの150℃での貯蔵弾性率が5GPa以下であると、波長変換シートに応力が負荷された際、応力が適度に緩和されるため、高温から温度を下げた際のクラックの発生を抑制することができる。その結果、波長変換シートから安定して光を取り出すことができる。
本実施形態の波長変換シートは、150℃での貯蔵弾性率が、好ましくは0.1Pa以上3GPa以下であり、より好ましくは0.3GPa以上2GPa以下であり、さらに好ましくは0.5GPa以上1.5GPa以下である。
本実施形態の積層体は、本実施形態の波長変換シートと、波長変換シートの一方の面に設けられた基材(支持基材)とを備える。
本実施形態の波長変換シートの製造方法について説明する。
調製工程S1では、縮合型シリコーン樹脂と、波長変換材料と、溶媒とを含む波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を調製する。
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物に含まれる縮合型シリコーン樹脂は、1種単独でもよいし、2種以上であってもよい。
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物に含まれる縮合型シリコーン樹脂は、主剤となるシリコーン樹脂(以下、「シリコーン樹脂A」と称する場合がある。)と、後述する改質用シリコーン樹脂(オリゴマー成分)とが混合されたものであることが好ましい。
シリコーン樹脂Aにおいて、T3体の含有量は、通常、シリコーン樹脂Aの全構造単位の合計含有量に対して、60モル%以上90モル%以下である。
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物に含まれる縮合型シリコーン樹脂は、シリコーン樹脂Aの他に、下記の改質用シリコーン(オリゴマー成分)を含んでいてもよい。縮合型シリコーン樹脂に改質用シリコーンが含まれることにより、本実施形態の波長変換シートは、柔軟性および耐クラック性に優れたものとなる。
具体的には、改質用シリコーンとして、下記式(B1)、式(B1’)、式(B2)または式(B3)で表される構造単位を含むオリゴマーが挙げられる。
R3は、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基を表す。
R4は、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数1〜4のアルコキシ基または水酸基を表す。
複数あるR3およびR4は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
(a)T2体を含むオリゴマーとしては、式(B2)で表される構造単位であって、R4が炭素数1〜4のアルコキシ基または水酸基である構造単位の含有量、すなわちT2体の含有量が30〜60モル%であるものが好ましく、40〜55モル%であるものがより好ましい。
(b)D体を含むオリゴマーとしては、式(B1)、式(B1’)、式(B2)または式(B3)で表される構造単位を含むシリコーン樹脂であって、平均組成式が下記式(I)で表されるシリコーン樹脂が好ましい。
(R5)nSi(OR6)mO(4−n―m)/2 …(I)
[式(I)中、
R5は、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基を表す。
R6は、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基または水素原子を表す。
nは1<n<2を満たす実数を表す。mは0<m<1を満たす実数を表す。]
(c)T2体およびD体を含むオリゴマーは、(a)T2体を含むオリゴマーと、(b)D体を含むオリゴマーの双方の要件を満たすものである。
その他の改質用シリコーンとしては、例えば、上記式(A1)、式(A1’)、式(A2)または式(A3)で表される構造単位を含むシリコーン樹脂であって、上記式(A3)で表される構造単位の含有量が、上記式(A1)で表される構造単位、上記式(A1’)で表される構造単位、上記式(A2)で表される構造単位および上記式(A3)で表される構造単位の合計含有量に対して、0〜30モル%であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1500未満であるシリコーン樹脂が挙げられる。
以下の説明においては、このようなシリコーン樹脂を、「オリゴマーC」と称する。
R1およびR2は、前記と同じ意味を表す。複数あるR1およびR2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
p2、q2、r2、a2およびb2は、[a2×q2]/[(p2+b2×q2)+a2×q2+(r2+q2)]=0〜0.3となる任意の0以上の数を表す。]
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物に含まれる波長変換材料は、本実施形態の波長変換シートに含まれる波長変換材料と同様である。波長変換材料は、波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物中で沈降しやすい。波長変換材料の沈降を抑制するためには、波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物中に含まれる他の材料を予め混合させた後、波長変換材料を混合することが好ましい。
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物に含まれる縮合型シリコーン樹脂は、T3体の含有量が高いため、ハンドリング性を向上させる目的で、溶媒を含有している。以下、縮合型シリコーン樹脂と溶媒とを含み、波長変換材料を含まない組成物を、「縮合型シリコーン樹脂組成物」と称する。
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物は、実質的にシリカ粒子を含まないことが好ましい。ここで、「実質的にシリカ粒子を含まない」とは、波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物が、シリカ粒子を全く含まない形態と、波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物の硬化物の光透過性を低下させない程度のシリカ粒子を含む形態とを意味する。ここで、「硬化物の光透過性を低下させない程度」とは、光透過性の低下の度合いが実用上問題のない程度であることを意味する。具体的には、シリカ粒子を含有する波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物の硬化物の光透過性の低下の度合いが、シリカ粒子を含有しない波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物の硬化物の光透過性に対して、10%以下であることを意味し、5%以下であることが好ましい。波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物において、シリカ粒子の含有量は、約1質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましい。
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物は、必要に応じて種々の材料を含んでいてもよい。波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物は、例えば、波長変換材料の拡散や塗布性の改善のために、無機粒子、接着助剤等の添加物を含んでいてもよい。波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物は、硬化用触媒またはシランカップリング剤を含むことが好ましい。
硬化用触媒としては、例えば、上記式(A1)で表される構造単位、上記式(A1’)で表される構造単位および上記式(A2)で表される構造単位におけるR2が、アルコキシ基または水酸基である場合、加水分解縮合反応を促進するため、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸等の無機酸、蟻酸、酢酸、蓚酸、クエン酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、コハク酸等の有機酸を用いることができる。
シランカップリング剤としては、例えば、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基およびイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも一つ以上を有するシランカップリング剤が好ましい。これらの中でも、エポキシ基またはメルカプト基を有するシランカップリング剤が好ましい。
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物に含まれる無機粒子は、本実施形態の波長変換シートに含まれていてもよい無機粒子と同様である。無機粒子は、波長変換シートにおいて光を散乱させて波長変換材料をより効果的に励起させることができるとともに、波長変換シートの製造段階において、波長変換材料が、縮合型シリコーン樹脂を含む組成物中で沈降することを抑制することができる。
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物は、必要に応じて上述の材料以外の添加剤を含んでもよい。添加剤の具体例としては、分散剤、レベリング剤、消泡剤が挙げられる。
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物は、シリコーン樹脂(シリコーン樹脂A)と、波長変換材料と、溶媒と、必要に応じてその他の成分(オリゴマーB、オリゴマーC等)を混合することにより得られる。
まず、シリコーン樹脂(例えば、シリコーン樹脂A、オリゴマーBおよびオリゴマーC)を調製する。
次に、得られた溶液に、オリゴマーB、オリゴマーC、および、必要に応じてその他の成分を加えた後、上記と同様の方法で、オリゴマーB、オリゴマーC、および、必要に応じてその他の成分を、溶媒Pに溶解させる。
次に、得られた溶液に、溶媒Pよりも揮発性が低い溶媒(以下、「溶媒Q」と称する。)を加えた後、溶媒Pの濃度が1%以下になるまで加熱蒸留することにより、溶媒Pから溶媒Qへの置換を行うことができる。溶媒置換を効率的に行うために、加熱蒸留を減圧状態下で行ってもよい。
成形工程S2では、通常、波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を支持基材上にシート状に成形して、支持基材上に成形体を得る。支持基材は、成形体を得た後に剥離してもよいし、剥離しなくてもよい。成形方法は、波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物をシート状に成形できる限り特に制限されず、公知の塗布装置を用いて行うことができる。
公知の塗布装置としては、例えば、リバースロールコーター、ブレードコーター、スリットダイコーター、ダイレクトグラビアコーター、オフセットグラビアコーター、リバースロールコーター、ブレードコーター、キスコーター、ナチュラルロールコーター、エアーナイフコーター、ロールブレードコーター、バリバーロールブレードコーター、トゥーストリームコーター、ロッドコーター、ワイヤーバーコーター、アプリケーター、ディップコーター、カーテンコーター、スピンコーター、ナイフコーターが挙げられる。これらの中でも、得られる成形体の膜厚が均一になりやすいため、スリットダイコーターまたはアプリケーターを用いて波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を支持基材上に塗布することが好ましい。
まず、支持基材の表面を所要パターンの開口部を有するマスクで覆い、スキージ部に波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を投入する。次に、スキージを移動させて波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を加圧しながらマスク上を移動させることにより、当該マスクの開口部に波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を充填する(充填工程)。次に、充填工程後、マスクを取り外す。
このようにして、支持基材上に波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物のパターンを形成することができる。
第一の加熱工程S3および後述する第二の加熱工程S4では、得られた成形体を加熱硬化させて波長変換シートを得る。成形体の加熱は、通常、自然対流式オーブン、送風式オーブン、真空オーブン、イナートオーブン、ホットプレート、熱プレス機、赤外線ヒーター等の機器を用いて行われる。これらの中でも、生産性の観点から、送風式オーブンを用いることが好ましい。
Eは、第一の加熱工程S3後の成形体の質量を表す。
E/Dの値が0.97以下であると、第二の加熱工程で揮発する成分を減らすことが可能となり、シート中の気泡の固定化を抑制することができる。
第二の加熱工程S4では、第一の加熱工程S3で得られた成形体を、1.01≦C/B≦1.30の要件を満たすように、120℃から150℃まで昇温させた雰囲気内に放置して硬化させる。なお、成形体の加熱は、第一の加熱工程S3と同様の機器を用いて行われる。
Cは、第二の加熱工程S4後の成形体に含まれる全構造単位の合計含有量に対する、T3体(前記式(A3)で表される構造単位)の含有量を表す。換言すると、第二の加熱工程S4後の成形体に含まれる全ケイ素原子の合計含有量に対する、T3ケイ素原子の含有量を表す。
C/Bの値が1.01以上であると、実使用が可能なシートの強度を達成することができる。
C/Bの値が1.30以下であると、気泡の固定化や、皺、クラックが発生しにくいシートを得ることができる。
図1は、本実施形態の波長変換シートを備えた発光装置の構造を示す断面図である。
発光装置1000は、基板110と、半導体レーザー素子(光源)120と、導光部130と、波長変換シート140と、反射鏡150とを有している。波長変換シート140は、上述した構成のものを用いることができる。
導光部130は、一端側から他端側に向けて幅が漸減する錘状を呈しており、半導体レーザー素子120から射出されたレーザー光Laが波長変換シート140に集束する構成となっている。
導光部130は、内部に半導体レーザー素子120から射出されたレーザー光Laが入射され、内部でレーザー光Laを導光した後、装置前方に向けて射出する。導光部130は、装置前方に射出するレーザー光Laを集光する機能を有していてもよい。
試料(シリコーン樹脂A、オリゴマーB、オリゴマーC、シリコーン樹脂Pおよびシリコーン樹脂Q)を溶離液に溶解させた後、ポアサイズ0.45μmのメンブランフィルターでろ過することにより、測定溶液を調製した。得られた調製溶液について、下記のいずれかの条件で標準ポリスチレン換算の重量平均分子量を測定した。
装置名 :東ソー社製HLC−8220 GPC
カラム :TSKgel SuperHM−H×2+SuperH2500×1(内径6.0mm×150mm×3本)
溶離液 :トルエン
流量 :0.6mL/分
検出器 :RI検出器(ポラリティー:−)
カラム温度:40℃
注入量 :40μL
分子量標準:標準ポリスチレン
装置名 :東ソー社製HLC−8120 GPC
カラム :TSKgel MultiporeHXL−M×3本
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)
流量 :1.0mL/分
検出条件 :RI検出器(ポラリティー:−)
カラム温度:40℃
注入量 :100μL
分子量標準:標準ポリスチレン
下記の実施例で用いたシリコーン樹脂(シリコーン樹脂A、オリゴマーB、オリゴマーCおよびシリコーン樹脂P)の構造単位の存在比率は、下記条件で測定された1H−NMR法、29Si−NMR法のいずれかの測定結果に基づいて算出した値である。
装置名 :JEOL RESONANCE社製 ECA−500
観測核 :1H
観測周波数 :500.16MHz
測定温度 :室温
測定溶媒 :DMSO−d6
パルス幅 :6.60μ秒(45°)
パルス繰り返し時間 :7.0秒
積算回数 :16回
試料濃度(試料/測定溶媒):300mg/0.6mL
装置名 :Agilent社製 400−MR
観測核 :29Si
観測周波数 :79.42MHz
測定温度 :室温
測定溶媒 :CDCl3
パルス幅 :8.40μ秒(45°)
パルス繰り返し時間 :15.0秒
積算回数 :4000回
試料濃度(試料/測定溶媒):300mg/0.6mL
[縮合型シリコーン樹脂組成物の調製]
(合成例1)
オイルバス内に設置したフラスコ内に、789.6gのシリコーン樹脂A(ポリスチレン換算の重量平均分子量:3500、測定条件1)と、96.0gの酢酸プロピルと、314.40gのイソプロピルアルコールとを加え、80℃で攪拌することにより、シリコーン樹脂Aを溶媒に溶解させた。
得られた溶液に、8.47gのオリゴマーC(ポリスチレン換算の重量平均分子量:<1000、測定条件1)と、75.08gのオリゴマーB(ポリスチレン換算の重量平均分子量:3400、測定条件1)とを加え、1時間以上攪拌することにより、オリゴマーCおよびオリゴマーBを溶媒に溶解させた。
得られた溶液に、274.49gの酢酸2−ブトキシエチルと、0.223gの3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(シランカップリング剤)とを加えた。
市販の付加型シリコーン樹脂SCR−1016AおよびSCR−1016B(ともに信越化学工業株式会社製)を50重量部ずつ加え、撹拌して均一にすることで、合成例2の付加型シリコーン樹脂組成物を得た。
オイルバス内に設置したフラスコ内に、40.0gのシリコーン樹脂P(ポリスチレン換算の重量平均分子量:3500、測定条件1)と、13.3gの酢酸2−ブトキシエチルとを加え、室温で攪拌することにより、シリコーン樹脂Pを溶媒に溶解させた。
得られた溶液に、26.6gのシリコーン樹脂Q(ポリスチレン換算の重量平均分子量:2100、測定条件2)を加え、室温で攪拌することにより、シリコーン樹脂Qを溶媒に溶解させた。
合成例1、合成例2および合成例3で調製した縮合型シリコーン樹脂組成物に対して、波長変換材料と、硬化用触媒と、シリカ粒子とを添加し、十分に撹拌混合して、実施例1〜3並びに比較例1および3の波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を得た。表5に、波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物の配合比率を示す。
波長変換材料 :YAG蛍光体(YAG:Ce、粒径:5.4μm、13.6μmおよび17.8μm)(株式会社東京化学研究所製)
硬化用触媒溶液(硬化用触媒):リン酸を15質量%含有する溶液
シリカ粒子 :X−52−7042(信越化学工業株式会社製)、平均粒径4μm
実施例1〜3並びに比較例1および3の波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を、直径4cmのアルミニウムカップに加え、成形体を作製した。
実施例1〜3並びに比較例1および3の成形体を、オーブン中で、室温(25℃)から120℃まで4℃/分の速度で昇温することにより硬化させた(第一の加熱工程)。その後、120℃から150℃まで7℃/分の速度で昇温し、150℃で5時間放置することによりさらに硬化させた(第二の加熱工程)。このようにして、直径4cm、厚み1mmの波長変換シートを得た。
実施例1の成形体を、160℃にあらかじめ加熱したオーブンに投入し、160℃で5時間放置することで硬化させたところ、多数の気泡が確認された。
比較例2の第一の加熱工程におけるE/Dの値を表6に示す。比較例2の第一の加熱工程におけるE/Dの値は1.00であった。
実施例1の波長変換シートについて、固体29Si−NMRを下記測定条件で測定し、実施例1の波長変換シートに含まれる全ケイ素原子の合計含有量に対する、T3ケイ素原子の含有量(以下、「T3体量」と称する。)であるBおよびCの値を算出した。算出されたBおよびCを用いて算出されるC/Bを、表6では「T3体量比率」と示す。
装置名 :Bruker社製 AVANCE300
観測核 :29Si
観測周波数 :59.6MHz
測定温度 :室温
測定法 :DDMAS法
基準物質 :ヘキサメチルシクロトリシロキサン
(−9.66ppmに設定、TMS0ppm設定に相当)
MAS条件 :3.5kHz
パルス幅 :π/6(1.4μ秒)
待ち時間 :20.0秒
積算回数 :4096回
試料量 :290mg
実施例1の波長変換シートにおけるT3体量(C)は、波長変換シートに含まれる全構造単位の合計含有量に対して、80%であった。
[貯蔵弾性率の測定]
実施例1〜3並びに比較例1および3で得られた波長変換シートについて、以下の条件により室温(25℃)および150℃における貯蔵弾性率をそれぞれ測定した。サンプル片として、厚み1mm、縦20mm、横5mmの大きさに切り出したものを用いた。
測定装置 :粘弾性測定装置DMA Q−800(TAインスツルメンツ製)
ひずみ :0.1%
角周波数 :10Hz
温度範囲 :25℃〜150℃
昇温速度 :5℃/分
測定雰囲気 :大気中
実施例1〜3並びに比較例1および3で得られた波長変換シートについて、以下の条件で、ショアD硬度を測定した。
実施例1〜3並びに比較例1および3で得られた波長変換シートを、250℃のオーブンの中に24時間放置した後、室温に戻した。加熱後の波長変換シートについて、しわ、クラックおよび着色の有無を目視で確認した。
なお、実施例1〜3並びに比較例1および3で得られた波長変換シートはいずれも、加熱後の波長変換シートにおいて、しわおよびクラックは確認されなかった。
測定装置 :色差計「CM−3600d」(コニカミノルタ株式会社製)
測定径 :4mm
測定モード :SCE+SCI
光源 :D65
色差式 :CIE1994
Claims (11)
- 縮合型シリコーン樹脂硬化物と、波長変換材料とを含み、
25℃での貯蔵弾性率が、2GPa以上10GPa以下であり、
150℃での貯蔵弾性率が、0.1GPa以上5GPa以下である、波長変換シート。 - 前記縮合型シリコーン樹脂硬化物の含有量が、前記縮合型シリコーン樹脂硬化物と前記波長変換材料との合計含有量に対して、5質量%以上80質量%以下である、請求項1に記載の波長変換シート。
- 厚みが10μm以上1mm以下である、請求項1または2に記載の波長変換シート。
- 前記縮合型シリコーン樹脂硬化物は、下記式(A1)で表される構造単位、下記式(A1’)で表される構造単位および下記式(A2)で表される構造単位からなる群から選ばれる1種以上の構造単位をさらに含んでいてもよく、
前記縮合型シリコーン樹脂硬化物に含まれる前記式(A3)で表される構造単位、下記式(A1)で表される構造単位、下記式(A1’)で表される構造単位および下記式(A2)で表される構造単位の合計含有量が、前記縮合型シリコーン樹脂硬化物に含まれる全構造単位の合計含有量に対して、50モル%以上である、請求項4に記載の波長変換シート。
R1は、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基を表す。
R2は、炭素数1〜4のアルコキシ基または水酸基を表す。
複数あるR1およびR2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。] - 前記縮合型シリコーン樹脂硬化物に含まれる前記式(A3)で表される構造単位の含有量が、前記縮合型シリコーン樹脂硬化物に含まれる全構造単位の合計含有量に対して、50モル%以上である、請求項4または5に記載の波長変換シート。
- 前記R1がメチル基であり、前記R2が炭素数1〜3のアルコキシ基または水酸基である、請求項5または6に記載の波長変換シート。
- ショアD硬度が50以上である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の波長変換シート。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の波長変換シートと、
前記波長変換シートの一方の面に設けられた基材とを備える積層体。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の波長変換シートまたは請求項9に記載の積層体を有する発光装置。
- 請求項4〜8のいずれか1項に記載の波長変換シートの製造方法であって、
縮合型シリコーン樹脂と、波長変換材料と、溶媒とを含む波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を調製する調製工程と、
波長変換材料含有シリコーン樹脂組成物を、シート状に成形して成形体を得る成形工程と、
成形体を、0.60≦E/D≦0.97の要件を満たすように、室温から120℃まで昇温させた雰囲気内に放置して硬化させる第一の加熱工程と、
第一の加熱工程後の成形体を、1.01≦C/B≦1.30の要件を満たすように、120℃から150℃まで昇温させた雰囲気内に放置して硬化させる第二の加熱工程とを含む、波長変換シートの製造方法。
[ここで、
Dは、第一の加熱工程前の成形体の質量を表す。
Eは、第一の加熱工程後の成形体の質量を表す。
Bは、第一の加熱工程後の成形体に含まれる全構造単位の合計含有量に対する、前記式(A3)で表される構造単位の含有量を表す。
Cは、第二の加熱工程後の成形体に含まれる全構造単位の合計含有量に対する、前記式(A3)で表される構造単位の含有量を表す。]
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