JP4048073B2

JP4048073B2 - 蛍光部材及びこれを用いた発光装置

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Publication number: JP4048073B2
Application number: JP2002097542A
Authority: JP
Inventors: 宗次土屋; 光春宇津木; 和久高木; 勉小田喜
Original assignee: 株式会社ファインラバー研究所
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003292758A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光部材およびこれを用いた発光装置に関するものであり、より詳細には、発光ダイオードを被覆するのに好適な蛍光部材、および、これを用いた発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のメータ類やオーディオのインジケータ等の表示器の照明、フットランプや室内照明、携帯電話の液晶バックライト照明等の用途において、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた発光装置が使用され、これらの用途においては、多様な発光色の発光装置が求められている。
【０００３】
ＬＥＤを使用した発光装置において、多様な発光色を得る方法として、例えば、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、及び、緑色ＬＥＤを有機的に組合わせてセットし、それぞれのチップの組合わせを変えて発光する方法が提案されている。しかし、このようなＬＥＤでは、赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、及び、緑色ＬＥＤチップのアノード端子とカソード端子の併せて４つの端子が必要であるため、構造的に複雑な設計となる。さらに１つの発光ダイオード中に３つの異なるチップがセットされているため、その内のいずれか１つのチップでも破損すると色調のバランスが崩れ、目的とする発光色が得られなくなる問題がある。
【０００４】
多様な発光色を得る別な方法として、蛍光物質や色素等を高分子材料などに分散させた蛍光部材を、ＬＥＤに装着することによって、ＬＥＤ光源の色を所望の色に変化させる方法も提案されている。かかる方法は、光源から発せられた光を蛍光物質で波長変換し、波長変換された光と蛍光部材を透過した光源からの光とを混合して、所望の発光色を得ることを基本原理とする。当該方法によれば、光源の光の色を所望の色に容易に変更できるが、光源から発せられた光と蛍光物質で波長変換された光とが混合された光を見ることになるので、発光色（混合光）は蛍光部材の均一性の影響を大きく受けることになる。
【０００５】
ところで、蛍光部材に分散させる蛍光物質としては、ＹＡＧや無機蛍光物質などが知られている。しかし、ＹＡＧや無機蛍光物質は粒子状で蛍光部材に分散されているため、蛍光部材中で光を散乱させてしまい、ＬＥＤの特徴である指向性を失うという問題がある。また、これらの蛍光物質は、紫外、青色ＬＥＤなどの短波長ＬＥＤ用の蛍光物質であり、緑色ＬＥＤ，黄色ＬＥＤなどを光源として使用できない。また、青色ＬＥＤを光源として使用する場合には、発光色が白色や黄色など限られた色になってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、様々な色調の光を発することができるようにするために、蛍光部材に分散させる蛍光物質として、有機蛍光物質が着目され、これらの中でも有用なものとしてペリレン系蛍光物質やクマリン系蛍光物質などが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
蛍光部材と発光ダイオードとからなる発光装置では、蛍光部材が均一でないと、蛍光部材から発する蛍光の波長や発光量が異なるので、発光色がばらつく原因となる。特に、多様な発光色を得るためにペリレン系蛍光物質を高分子材料などに分散させてなる蛍光部材においては、均一な蛍光部材を得ることが難しいので、初期の発光色のばらつきが大きくなる。
【０００８】
また、ペリレン系蛍光物質を高分子材料などに分散させた蛍光部材では、その組合わせによっては、ペリレン系蛍光物質が高分子材料からブリードアウトしたり、あるいは、高分子材料の劣化にともなって、高分子材料中で偏在してしまう場合がある。その結果、発光色が経時変化したり、発光輝度の寿命が低下する（一定の発光輝度を維持できる時間が短くなる）。特に、蛍光部材を発光ダイオードに装着して発光装置として実用化するためには、輝度寿命が５，０００時間以上であることが要求され、１０，０００時間以上であれば、実用レベルのなかでも優れた性能を有する発光装置と言うことができる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多様な発光色の蛍光部材を提供するとともに、蛍光部材を均一かつ経時変化の少ないものとすることにより、初期の発光色のばらつきを抑制し、さらには、前記ペリレン系蛍光物質が、高分子材料からブリードアウト等するのを防止することにより、発光輝度寿命の長い蛍光部材およびこれを用いた発光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリカーボネート樹脂とペリレン系蛍光物質とを溶融混練して得られる蛍光部材であって、前記蛍光部材は、下記一般式１〜７のいずれかによって表わされるペリレン系蛍光物質の少なくとも１種を含有していることを特徴とする蛍光部材である。
【００１１】
【化８】

【００１２】
（式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ、水素原子、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであり、Ｘ¹とＸ²はそれぞれ、ＣＮ，Ｆ，ＣｌまたはＢｒのいずれかであり、Ｒ³は、炭素数が５以上のアルキル基である。）
【００１３】
【化９】

【００１４】
（式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであり、Ｒ⁴は、アルキルフェニル基である。）
【００１５】
【化１０】

【００１６】
（式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであり、Ｒ⁵とＲ⁶はそれぞれ、アルキル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基のいずれかである。）
【００１７】
【化１１】

【００１８】
（式中、Ｒ⁷とＲ⁸はそれぞれ、炭素数が４以上の分岐アルキル基、炭素数が５以上の直鎖アルキル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基のいずれかである。）
【００１９】
【化１２】

【００２０】
（式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであり、Ｒ⁹は、アルキル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基のいずれかである。）
【００２１】
【化１３】

【００２２】
（式中、Ｒ¹⁰は、炭素数が６以上のアルキル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基のいずれかである。）
【００２３】
【化１４】

【００２４】
（式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ、水素原子、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであり、Ｒ¹¹は、炭素数が２以上のアルキル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基のいずれかであり、Ａは、シクロアルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基、またはピリジレン基のいずれかである。）
【００２５】
前記ペリレン系蛍光物質は、前記一般式１で表わされるものであって、Ｘ¹とＸ²とがＣＮであり、Ｒ¹とＲ²は水素原子であり、Ｒ³は、炭素数が５以上の分岐アルキル基であることが好ましい。また、前記ペリレン系蛍光物質は、前記一般式３で表わされるものであって、Ｒ¹とＲ²は、フェノキシ基であり、Ｒ⁵とＲ⁶は、アルキルフェニル基であること、または、前記一般式７で表わされるものであって、Ａがフェニレン基であり、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ、フェノキシ基またはエトキシ基であり、Ｒ¹¹がアルキルフェニル基であることが好ましい。また、前記蛍光部材は、キャップ状またはシート状であることが好ましい。本発明は、さらに前記蛍光部材と発光ダイオードとを含む発光装置であり、前記発光装置は、ランプ状または面状であることが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の蛍光部材は、ポリカーボネート樹脂とペリレン系蛍光物質とを溶融混練して得られる蛍光部材である。本発明において、ポリカーボネート樹脂を使用するのは、ポリカーボネート樹脂は、透明性（透光性）が高く、光学材料として好適に使用できるからである。さらに、ポリカーボネート樹脂は、耐熱性、耐候性に優れているので、樹脂自身が劣化・分解し難く、蛍光物質のブリードアウトや偏在を抑制できる。その結果、輝度寿命が長く、経時により発光色のばらつきが生じない蛍光部材が得られる。一方、ゴムのようなガラス転移温度が低く、室温で分子運動が大きい高分子材料では、蛍光物質がブリードアウトや偏在しやすくなる。その結果、輝度寿命が短くなり、発光色がばらつく原因となる。また、蛍光部材を使用したＬＥＤは、自動車メータ類のバックランプのように比較的高温の使用雰囲気で使用される場合が多いので、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリスチレン（ＰＳ）なども、ポリカーボネート樹脂ほどの耐熱性を有していないために、輝度寿命が短くなる傾向がある。
【００２７】
前記ポリカーボネート樹脂としては、市販されているものを使用すればよく、例えば、住友ダウ（株）製カリバーや、帝人化成（株）製パンライトなどを好適に使用できる。前記ポリカーボネート樹脂の分子量は、特に限定されないが、好ましくは５，０００〜１００，０００であり、より好ましくは１０，０００〜３０，０００であればよい。
【００２８】
本発明者らは、上述したポリカーボネート樹脂とペリレン系蛍光物質とを溶融混練することによって、得られる蛍光部材の発光色のばらつきを抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。溶融混練することによって、発光色のばらつきを抑制できる機構については不明であるが、ペリレン系蛍光物質のポリカーボネート樹脂への分散性や分散状態が影響しているものと推察される。例えば、蛍光物質をポリカーボネート樹脂へ分散させる方法としては、蛍光物質とポリカーボネート樹脂とを溶媒で混合して溶解した後、溶媒を蒸発させる方法（溶解分散法）もある。しかし、当該溶解分散法では、均一な蛍光部材が得られず、蛍光部材の発光色のばらつきを抑制できないのみならず、分散させるペリレン系蛍光物質の分子量が大きくなるにつれて、発光色のばらつきが大きくなるという問題がある。
【００２９】
本発明において、ポリカーボネート樹脂とペリレン系蛍光物質とを溶融混練する方法は、特に制限されないが、例えば、ポリカーボネート樹脂のペレットとペリレン系蛍光物質とをあらかじめ簡単に混合したものを、ペレタイザー、射出成形機、または押出加工機などを用いて溶融混練すればよい。前記溶融混練の温度は、２７０℃以上、より好ましくは３００℃以上で、３４０℃以下、より好ましくは３２０℃以下であることが望ましい。また、溶融混練する時間は、当該温度範囲で、数秒から１時間以内とすることが好ましい。
【００３０】
本発明の蛍光部材は、溶融混練された後、一旦取出されたペレット状のものでもよく、或いは、射出成形や押出成形などの方法により成形した成形体であってもよいが、より好ましくは、溶融混練されたものを直接成形することにより得られる成形体である。特に、射出成形や押出成形などの成形方法を採用すれば、複雑な形状への成形が可能となるとともに、溶融混練と成形を連続的に行うことができ、生産効率を高めることができる。尚、本発明の蛍光部材は、液晶やメータ類などのバックライトや電球（ライト）等に使用するために、シート状、または、キャップ状などに成形することが好ましい。
【００３１】
次に、前記ポリカーボネート樹脂と溶融混練されるペリレン系蛍光物質について説明する。本発明の蛍光部材は、下記一般式１〜７のいずれかによって表わされるペリレン系蛍光物質の少なくとも１種を含有している。これらのペリレン系蛍光物質を使用することによって、多様な発光色を実現でき、また、実用可能な発光輝度寿命を有する蛍光部材が得られるからである。前記ペリレン系蛍光物質は、紫外線、電子線や、発光ダイオードやライトなどの光源から発せられた光等を吸収して蛍光を発するものであればよいが、例えば、ポリカーボネート樹脂に対して、顔料や染料というような色素成分として同時に作用するものでもよい。
【００３２】
まず、下記一般式１〜７で表わされるペリレン系蛍光物質の基本的な特徴（共通する特徴）について説明する。ペリレン骨格に直接結合している官能基Ｒ¹とＲ²はそれぞれ、水素原子、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであればよく、Ｒ¹とＲ²とは、異なっていても同一であってもよい。尚、一般式４及び６で表わされる化学構造は、一般式３および５で表わされる化学構造のＲ¹とＲ²とを水素原子とした場合である。
【００３３】
Ｒ¹とＲ²がアルコキシ基の場合、前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基などの直鎖アルコキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基等の分岐アルコキシ基などが挙げられ、特に好ましくは、分岐アルコキシ基である。前記アルコキシ基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは２〜６であり、より好ましくは４〜６である。炭素数が多いほど、輝度寿命が長くなるからである。
【００３４】
Ｒ¹とＲ²がアルキルフェノキシ基の場合は、前記アルキルフェノキシ基としては、メチルフェノキシ基、ｎ−エチルフェノキシ基、ｎ−プロピルフェノキシ基、ｎ−ブチルフェノキシ基、ｎ−ペンチルフェノキシ基、ｎ−ヘキシルフェノキシ基、ｎ−ヘプチルフェノキシ基等の直鎖アルキルフェノキシ基；イソプロピルフェノキシ基、イソブチルフェノキシ基、ｓｅｃ−ブチルフェノキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、イソペンチルフェノキシ基、ネオペンチルフェノキシ基などの分岐アルキルフェノキシ基などが挙げられる。これらのアルキルフェノキシ基の炭素数は、特に限定されないが、炭素数が多くなるほど好ましい。
【００３５】
下記一般式１〜７中、Ｒ¹とＲ²の好ましい官能基の種類や、その他の官能基（Ｒ³〜Ｒ¹¹、Ａ，Ｘ¹、Ｘ²等）の種類は、これらの官能基の組合わせやペリレン系蛍光物質の骨格に基づいて適宜設定することができる。以下に、各式で表わされるペリレン系蛍光物質の詳細ついて説明する。
【００３６】
下記一般式１表わされるペリレン系蛍光物質は、ペリレン骨格に直接官能基Ｒ¹，Ｒ²，Ｘ¹，Ｘ²及びＣＯＯＲ³が結合したものである。
【００３７】
【化１５】

【００３８】
式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ、水素原子、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであればよい。Ｒ¹とＲ²とが、同一であっても、異なっていても良いのは上述した通りである。式中、Ｘ¹とＸ²はそれぞれ、ＣＮ，Ｆ，ＣｌまたはＢｒのいずれかであり、好ましくはＣＮである。Ｒ³は、炭素数が５以上のアルキル基であり、好ましくは炭素数が６以上のアルキル基である。Ｒ³の炭素数が５未満であると蛍光部材の輝度寿命が短くなるからである。また、前記アルキル基は、さらに分岐アルキル基であることが好ましく、より好ましく２級分岐アルキル基である。一般式１で表わされる好ましいペリレン系蛍光物質としては、Ｒ¹とＲ²とが水素原子であり、Ｘ¹とＸ²とはＣＮであり、Ｒ³がシクロヘキシル基、トリデシル基、ヘキサデシル基、１−エチルブチル基、１，１−ｎ−ジプロピルメチル基、または１，１−ジシクロヘキシルメチル基の場合である。かかる場合には、輝度寿命が５，０００時間以上の蛍光部材が得られるからである。
【００３９】
下記一般式２で表わされるペリレン系蛍光物質は、ペリレン骨格の片側にのみ、Ｎ−置換イミド構造を有するものである。
【００４０】
【化１６】

【００４１】
式中、Ｒ¹とＲ²のそれぞれは、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであればよい。Ｒ¹とＲ²が水素原子の場合は、蛍光部材の輝度寿命が短くなるので好ましくない。Ｎ−置換イミド構造における置換基Ｒ⁴は、アルキルフェニル基であり、より好ましくは、イソプロピルフェニル基である。また、一般式２で表わされる好ましいペリレン系蛍光物質としては、Ｒ⁴が、イソプロピルフェニル基であり、Ｒ¹とＲ²とが、エトキシ基、フェノキシ基、またはイソプロピルフェノキシ基の場合が挙げられる。いずれも蛍光部材としての寿命が５，０００時間以上と長くなるからである。
【００４２】
下記一般式３で表わされるペリレン系蛍光物質は、ペリレン骨格の両側にＮ-置換イミド構造を有するものである。
【００４３】
【化１７】

【００４４】
式中、Ｒ¹とＲ²のそれぞれは、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであり、Ｎ−置換基であるＲ⁵とＲ⁶はそれぞれ、アルキル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基のいずれかであればよい。また、Ｒ⁵とＲ⁶とは、同一であっても異なっていてもよい。一般式３で表わされる好ましいペリレン系蛍光物質としては、Ｒ¹とＲ²とがフェノキシ基であり、Ｒ⁵とＲ⁶とが、メチル基、またはイソプロピルフェニル基である場合が挙げられる。特に、Ｒ⁵とＲ⁶とがイソプロピルフェニル基である場合は、得られる蛍光部材の輝度寿命が１０，０００時間以上となるので極めて好ましい。
【００４５】
下記一般式４で表わされるペリレン系蛍光物質は、ペリレン骨格の両側にＮ−置換イミド構造を有するものである。
【００４６】
【化１８】

【００４７】
式中、Ｒ⁷とＲ⁸はそれぞれ、炭素数が４以上の分岐アルキル基、炭素数が５以上の直鎖アルキル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基のいずれかであれば良い。Ｎ-置換基であるＲ⁷とＲ⁸のアルキル基の炭素数が一定値未満になると、蛍光部材の輝度寿命５，０００時間を確保できないからである。また、前記アルキル基は、直鎖状であるか分岐状であるかによって、その炭素数の下限が変化するので、分岐アルキル基の場合は、炭素数を４以上とし、直鎖アルキル基の場合は、炭素数を５以上とする。さらに、前記分岐アルキル基は、好ましくは２級若しくは３級の分岐アルキル基であることが好ましい。尚、Ｒ⁷とＲ⁸とは、同一であっても異なっていてもよい。一般式４で表わされる好ましいペリレン系蛍光物質としては、Ｒ⁷とＲ⁸とが、ｓｅｃ−ブチル基、ｎ−オクチル基、イソプロピルフェニル基の場合が挙げられる。いずれの場合も寿命が５，０００時間以上と長い蛍光部材が得られるからである。
【００４８】
下記一般式５で表わされるペリレン系蛍光物質は、ペリレン骨格の一方の側にＮ−置換イミド構造を有し、他方の側には、無水カルボン酸構造を有するものである。
【００４９】
【化１９】

【００５０】
式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかである。Ｒ¹とＲ²とを、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかとすることにより、蛍光部材の寿命を５，０００時間以上と長くできるからである。Ｎ−置換基であるＲ⁹は、アルキル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基のいずれかであればよい。一般式５で表わされる好ましいペリレン系蛍光物質としては、Ｒ⁹がメチル基であり、Ｒ¹とＲ²とが、エトキシ基またはフェノキシ基の場合である。いずれも輝度寿命が５，０００時間以上の蛍光部材が得られる。
【００５１】
下記一般式６で表わされるペリレン系蛍光物質は、ペリレン骨格の一方の側にＮ−置換イミド構造を有し、他方の側には、無水カルボン酸構造を有するものである。
【００５２】
【化２０】

【００５３】
式中、Ｎ−置換基であるＲ¹⁰は、炭素数が６以上のアルキル基、より好ましくは炭素数が８以上のアルキル基、フェニル基またはアルキルフェニル基のいずれかである。一般式６で表わされる好ましいペリレン系蛍光物質としては、Ｒ¹⁰がイソプロピルフェニル基、ｎ−オクチル基の場合である。いずれも蛍光寿命が５，０００時間以上の蛍光部材が得られるからである。
【００５４】
下記一般式７で表わされるペリレン系蛍光物質は、ペリレン骨格の一方の側にＮ−置換イミド構造を有し、他方の側にはＮ―置換イミド構造の一方の酸素原子を窒素原子に置換した構造を有し、さらに、２つの窒素原子には、置換基Ａが結合している。
【００５５】
【化２１】

【００５６】
式中、Ｒ¹とＲ²とはそれぞれ、水素原子、アルコキシ基、フェノキシ基、アルキルフェノキシ基のいずれかであり、Ｒ¹とＲ²とは、同一であっても異なっていてもよい。Ｎ−置換基であるＲ¹¹は、炭素数が２以上のアルキル基、好ましくは炭素数が４以上のアルキル基、フェニル基、アルキルフェニル基であり、また、Ａはシクロアルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基、またはピリジレン基のいずれかである。一般式７で表わされる好ましいペリレン系蛍光物質は、Ａがフェニレン基であり、Ｒ¹とＲ²とが、エトキシ基またはフェノキシ基であり、Ｒ¹¹がイソプロピルフェニル基の場合が挙げられる。輝度寿命が１０，０００時間以上を超える蛍光部材が得られるからである。
【００５７】
前記一般式１〜７で表わされるペリレン系蛍光物質は、ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、０．００１質量部以上、好ましくは０．０１質量部以上、１質量部以下、好ましくは０．１質量部以下添加することが望ましい。
０．００１質量部未満であると、蛍光物質の絶対量が少ないために、所望の発光色や輝度を得ることが難しくなり、１質量部を超えると、蛍光物質の量が多くなり過ぎるので、蛍光物質のブリードアウトなどを促進して、却って発光色のばらつきの原因となるからである。
【００５８】
本発明の蛍光部材は、前記蛍光物質の他にも、例えば、有機修飾セラミックス、耐光性を向上させるための紫外線吸収剤や酸化防止剤、光を拡散させるための炭酸カルシウムなどの拡散剤、さらに、本発明の効果を妨げない範囲で、他の有機蛍光物質や無機系蛍光物質、および顔料などを含有してもよい。前記有機修飾セラミックスとは、ペリレン系蛍光物質とポリカーボネート樹脂との界面接着強度を高めるもので、ペリレン系蛍光物質のブリードアウト等を抑制することができるものであれば限定されず、例えば、テトラエトキシシラン、オルガノトリエトキシシラン、チタンテトライソプロポキシドなどの加水分解により得られるものなどが挙げられる。
【００５９】
本発明はさらに、上述した本発明の蛍光部材と発光ダイオードとを含む発光装置である。本発明で使用する発光ダイオード（ＬＥＤ）とは、ＬＥＤ素子そのものの他、ＬＥＤ素子を樹脂などで封止成形したものをも意味するものとする。前記ＬＥＤとしては、例えばＧａ：ＺｎＯ赤色ＬＥＤ、ＧａＰ：Ｎ緑色ＬＥＤ、ＧａＡｓＰ系赤色ＬＥＤ、ＧａＡｓＰ系橙色・黄色ＬＥＤ、ＧａＡｌＡｓ系ＬＥＤ、ＩｎＧａＡｌＰ系橙・黄色ＬＥＤ、ＧａＮ系青色ＬＥＤ、ＳｉＣ青色ＬＥＤ、II−VI族青色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ等が挙げられる。特に、発光色を変化させるには、エネルギーの高い青色ＬＥＤが好ましく、これに続く緑色のＬＥＤあるいはその他のエネルギーの高いＬＥＤを使用することが好ましい。前記発光ダイオードの形態は、特に限定されず、例えばＬＥＤランプやチップタイプＬＥＤ、セグメントタイプＬＥＤ等が挙げられ、もちろん１辺が１ｍｍ以下の小型ＬＥＤであってもよい。
【００６０】
前記発光装置の形態は、特に限定されるものではないが、面状やランプ状であることが好ましい。面状の発光装置としては、例えば、ＬＥＤチップを備えた基板上に、上述したシート状の蛍光部材を積層して、液晶などの表示のバックライトとして使用することができる。また、ランプ状の発光装置としては、自動車メーター類などのバックライトなどとして使用することができる。
【００６１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更、実施の態様は、いずれも本発明の範囲内に含まれる。
【００６２】
（１）輝度寿命の測定方法について
キャップ状に成形した蛍光部材を青色ＬＥＤランプに装着し、２０ｍＡで点灯させて、８５℃にて連続点灯試験を行い、輝度の寿命を測定した。輝度寿命は、初期輝度（点灯直後の輝度）が半減する時間とした。
【００６３】
（２）発光色のばらつきの測定について
シート状に成形した蛍光部材で青色ＬＥＤランプを被覆し、２０ｍＡで点灯して、発光波長を分光放射輝度計にて測定した。
【００６４】
（３）ペリレン系蛍光物質の種類と輝度寿命について
３−１）下記一般式１において、表１に示した置換基を有するペリレン系蛍光物質のそれぞれ０．１質量部とポリカーボネート樹脂（住友ダウ（株）製カリバー）１００質量部とを３００℃で溶融混練し、射出成形して、キャップ状の蛍光部材１〜１１を得た。蛍光部材１〜１１について、輝度寿命の測定をした結果を表１に示した。この結果より、発光色が緑色の実用可能な蛍光部材が得られていることが分かる
【００６５】
【化２２】

【００６６】
【表１】

【００６７】
表１より、Ｘ¹とＸ²とがＣＮであり、Ｒ³が炭素数が５以上のアルキル基であれば、輝度寿命が５，０００時間以上となることが分かる。この結果より、発光色が緑色の実用可能な蛍光部材が得られていることが分かる。
【００６８】
３−２）下記一般式２において、表２に示した置換基を有するペリレン系蛍光物質を使用したこと以外は、蛍光部材１〜１１と同様の方法にて、蛍光部材１２〜１８を得た。蛍光部材１２〜１８について、発光輝度寿命の測定をした結果を表２に示した。
【００６９】
【化２３】

【００７０】
【表２】

【００７１】
表２より、Ｒ¹およびＲ²が、エトキシ基、フェノキシ基、イソプロピルフェノキシ基の場合であって、Ｒ⁴がイソプロピルフェニル基である場合には、蛍光部材の輝度寿命が５，０００時間以上であることが分かる。この結果より、発光色が赤色の実用可能な蛍光部材が得られていることが分かる。
【００７２】
３−３）下記一般式３において、表３に示した置換基を有するペリレン系蛍光物質を使用したこと以外は、蛍光部材１〜１１と同様の方法にて、蛍光部材１９及び２０を得た。蛍光部材１９及び２０について、輝度寿命の測定をした結果を表３に示した。
【００７３】
【化２４】

【００７４】
【表３】

【００７５】
表３より、Ｒ¹とＲ²とがフェノキシ基であり、Ｒ⁵とＲ⁶とがメチル基の場合は、発光輝度寿命が５，０００時間以上となり、さらにＲ⁵とＲ⁶とがイソプロピルフェニル基である場合には、発光輝度寿命が１０，０００時間以上となり、極めて優れた蛍光部材２０（発光色：赤色）が得られた。
【００７６】
３−４）下記一般式４において、表４に示した置換基を有するペリレン系蛍光物質を使用したこと以外は、蛍光部材１〜１１と同様の方法にて、蛍光部材２１〜２５を得た。蛍光部材２１〜２５について、発光輝度寿命の測定をした結果を表４に示した。
【００７７】
【化２５】

【００７８】
【表４】

【００７９】
表４より、Ｒ⁷とＲ⁸との炭素数が４であるアルキル基を有する場合であっても、ｎ−ブチル基を有する蛍光部材２２の寿命は、３，０００時間であり、ｓｅｃ−ブチル基を有する蛍光部材２３の寿命が５，０００時間以上であることから、輝度寿命は、Ｒ⁷やＲ⁸の構造の影響を受け、炭素数が４以上の分岐アルキル基であれば輝度寿命が５，０００時間以上となることが分かる。また、Ｒ⁷とＲ⁸とがｎ−オクチル基やイソプロピルフェニル基の場合には、輝度寿命が５，０００時間以上となって、優れた蛍光部材２４及び２５が得られた。尚、蛍光部材２３〜２５の発光色は、いずれも橙色であった。
【００８０】
３−５）下記一般式５において、表５に示した置換基を有するペリレン系蛍光物質を使用したこと以外は、蛍光部材１〜１１と同様の方法にて、蛍光部材２６及び２７を得た。蛍光部材２６及び２７について、発光輝度寿命の測定をした結果を表５に示した。
【００８１】
【化２６】

【００８２】
【表５】

【００８３】
表５より、Ｒ¹とＲ²とがエトキシ基、フェノキシ基である場合には、Ｒ⁹がメチル基であっても、寿命が５，０００時間以上の蛍光部材２６及び２７が得られることが明らかとなった。尚、蛍光部材２６の発光色は黄色であり、蛍光部材２７の発光色は赤色であった。
【００８４】
３−６）下記一般式６において、表６に示した置換基を有するペリレン系蛍光物質を使用したこと以外は、蛍光部材１〜１１と同様の方法にて、蛍光部材２８〜３１を得た。蛍光部材２８〜３１について、輝度寿命の測定をした結果を表６に示した。
【００８５】
【化２７】

【００８６】
【表６】

【００８７】
表６より、Ｒ¹⁰がｎ−オクチル基やイソプロピルフェニル基の場合には、蛍光部材３０，３１の発光色が緑色となり、輝度寿命が５，０００時間以上となることが分かる。
【００８８】
３−７）下記一般式８において、表７に示した置換基を有するペリレン系蛍光物質を使用したこと以外は、蛍光部材１〜１１と同様の方法にて、蛍光部材３２〜３７を得た。蛍光部材３２〜３７について、輝度寿命の測定をした結果を表７に示した。
【００８９】
【化２８】

【００９０】
【表７】

【００９１】
表７より、Ｒ¹とＲ²とが水素原子であり、Ｒ¹¹が最も小さいアルキル基であるメチル基である場合には、輝度寿命が３，０００時間と短いが、Ｒ¹¹が炭素数が４のｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、またはイソプロピルフェニル基である場合には、輝度寿命が５，０００時間以上となることが分かる。また、置換基Ｒ¹¹の構造によって、発光色が橙色の蛍光部材３３〜３５と発光色が赤色の蛍光部材３６及び３７が得られた。さらに、Ｒ¹とＲ²とがエトキシ基、フェノキシ基の場合には、輝度寿命が１０，０００時間以上となり、極めて優れた蛍光部材３６及び３７が得られることが分かった。
【００９２】
尚、以下の説明において、上記蛍光部材１〜３７で使用したペリレン系蛍光物質をそれぞれ、蛍光物質１〜３７という場合がある。
【００９３】
（４）マトリックス樹脂の種類の影響について
蛍光部材２０で使用したポリカーボネート樹脂の代わりに、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を使用した以外は、蛍光部材２０と同様の方法により、キャップ状の蛍光部材３８〜４３を作製した。それぞれの蛍光部材について発光輝度の経時変化を測定した。結果を表８に示した。
【００９４】
【表８】

【００９５】
表８より、ペリレン系蛍光物質を分散するマトリックス樹脂として、ＥＰＤＭやＮＢＲなどのゴムを使用した場合には、７２時間程度で発光輝度が著しく低下することが分かる。また、ＰＭＭＡやＰＳを使用した場合も、ポリカーボネート樹脂を使用した場合に比べて、経時による発光輝度の低下が大きいことが明らかとなった。これらの結果より、ペリレン系蛍光物質を分散するマトリックス樹脂の種類によって、輝度寿命が影響を受け、耐熱性に優れるポリカーボネート樹脂を使用することが最も好ましいことが明らかとなった。
【００９６】
（５）ペリレン系蛍光物質とポリカーボネート樹脂の混合方法の影響について
５−１）溶融混練法による蛍光部材の作製
ペリレン系蛍光物質２１および２５のそれぞれについて、ペリレン系蛍光物質１質量部とポリカーボネート樹脂１００質量部とを３００℃で溶融混練した後、シート状に成形して、厚さ２００μｍのシート状蛍光部材４４及び４５を作製した。
【００９７】
５−２）溶解分散法による蛍光部材の作製
ペリレン系蛍光物質２１及び２５のそれぞれについて、ペリレン系蛍光物質１質量部とポリカーボネート樹脂１００質量部とをテトラヒドロフラン(ＴＨＦ)５００質量部に加えて溶解した。これらの溶液をシート状に塗布し、室温で風乾して、厚さが２００μｍのシート状蛍光部材４６及び４７を得た。
【００９８】
５−３）溶融混練法と溶解分散法との対比
得られたシート状蛍光部材について、発光色のばらつきを観察した。各シートのＣＩＥｘｙ色度図を図１〜図４に、また、色度座標ｘ値の色度分布を図５〜図８に示した。
【００９９】
図１は、溶融混練法により作製したシート状蛍光部材４４の発光色のばらつきであり、発光色のばらつきは、（ｘ，ｙ）＝（０．２８３，０．２６８）〜（０．３０２，０．２８３）の範囲であった。一方、図２は、溶解分散法により作製したシート状蛍光部材４６の発色光のばらつきであり、(ｘ，ｙ)＝（０．２６１，０．２４４）〜（０．３０９，０．２８９）の範囲であった。これらの結果より、溶融混練法により作製したシート状蛍光部材４４の発光色のばらつきは、溶解分散法により作製したシート状蛍光部材４６のものよりも小さくなることが明らかとなった。尚、シート状蛍光部材４５（図３）と４７（図４）の対比においても同様の結果である。
【０１００】
５−４）ペリレン系蛍光物質の分子量についての検討
シート状蛍光部材４４及び４６は、置換基Ｒ⁵とＲ⁶が小さなメチル基であるペリレン系蛍光物質２１を使用した場合であり、シート状蛍光部材４５及び４７は、置換基Ｒ⁵とＲ⁶とが大きなイソプロピルフェニル基であるペリレン系蛍光物質２５を使用した場合である。これらのペリレン系蛍光物質の分子量の違いが、溶融混練法と溶解分散法とに与える影響について検討した結果を図５〜図８に示した。図５および図６は、溶融混練法により作製したシート状蛍光部材４４（メチル基の場合）および４５（イソプロピルフェニル基の場合）の色度座標ｘ値のばらつきを示したものであり、ｘ値のばらつきはそれぞれ、０．２７５〜０．３００、０．２８０〜０．３００であった。これらの結果より、溶融混練法では、置換基の大きさによらず、発光色のばらつきが抑制されていることが分かる。一方、図７及び図８は、溶解分散法により作製したシート状蛍光部材４６及び４７の色度座標ｘ値のばらつきを示したものである。置換基Ｒ⁵とＲ⁶とがイソプロピルフェニル基である場合（図８）の発光色のばらつきの範囲は、置換基がメチル基の場合（図７）と比べて、大きくなっていることがわかる。これらの結果より、溶解分散法では、ペリレン系蛍光物質の分子量が大きくなるにつれて、発光色がばらつく傾向があるが、溶融混練法によれば、ペリレン系蛍光物質の分子量によらず、均一な蛍光部材を提供できることが明らかとなった。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明によれば、ペリレン系蛍光物質とポリカーボネート樹脂とを溶融混練することにより、均一で経時変化の少ない蛍光部材が得られる。その結果、初期の発光色のばらつきが小さく、発光輝度の寿命も長い蛍光部材が得られる。さらに、溶融混練法によれば、ペリレン系蛍光物質の分子量によらず、発光色のばらつきが小さい蛍光部材を得ることができるという特徴がある。
【０１０２】
本発明によれば、有機蛍光物質であるペリレン系蛍光物質を使用し、該ペリレン系蛍光物質が蛍光部材中に分子レベルで分散するので、無機蛍光物質のように、蛍光部材中に分散された無機蛍光物質粒子が光を散乱するという問題がなく、指向性に優れた蛍光部材が得られる。また、異なる構造を有するペリレン系蛍光物質を使用することにより、多様な発光色の蛍光部材を得ることができる。
【０１０３】
また、本発明の蛍光部材を用いた発光装置も、同様の特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融混練法による蛍光部材４４のｘｙ色度図である。
【図２】溶解分散法による蛍光部材４６のｘｙ色度図である。
【図３】溶融混練法による蛍光部材４５のｘｙ色度図である。
【図４】溶解分散法による蛍光部材４７のｘｙ色度図である。
【図５】溶融混練法による蛍光部材４４の色度分布図である。
【図６】溶融混練法による蛍光部材４５の色度分布図である。
【図７】溶解分散法による蛍光部材４６の色度分布図である。
【図８】溶解分散法による蛍光部材４７の色度分布図である。

Claims

ポリカーボネート樹脂と下記一般式のいずれかによって表わされるペリレン系蛍光物質の少なくとも１種とを溶融混練して得られた樹脂組成物の成形体からなることを特徴とする青色ＬＥＤカバー用蛍光部材。

（式中、Ｒ^１とＲ^２はそれぞれ、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであり、Ｒ^４は、アルキルフェニル基である。）

（式中、Ｒ^１とＲ^２はそれぞれ、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであり、Ｒ^９は、アルキル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基のいずれかである。）

（式中、Ｒ^１０は、炭素数が８以上のアルキル基である。）

（式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ、水素原子、アルコキシ基、フェノキシ基、またはアルキルフェノキシ基のいずれかであり、Ｒ¹¹は、炭素数が４以上のアルキル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基のいずれかであり、Ａは、シクロアルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基、またはピリジレン基のいずれかである。）
前記少なくとも１種のペリレン系蛍光物質が、一般式（ＶＩＩＩ）

で示されるものであり、式中、Ｒ ^１とＲ ^２がそれぞれ、エトキシ基、フェノキシ基のいずれかであり、Ｒ ^１１がアルキルフェニル基である請求項１に記載の青色ＬＥＤカバー用蛍光部材。
キャップ状またはシート状である請求項１または２に記載の青色ＬＥＤカバー用蛍光部材。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の青色ＬＥＤカバー用蛍光部材で青色ＬＥＤを被覆してなる発光装置。
前記発光装置は、ランプ状または面状である請求項４に記載の発光装置。