JP4961828B2 - Method for producing nanoparticle-resin composite material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a nanoparticle-resin composite material that is transparent in a visible light range and has a refractive index of &ge;1.55. <P>SOLUTION: The nanoparticle-resin composite material comprises inorganic nanoparticles dispersed in a siloxane crosslinked product in which the inorganic nanoparticles are coated with an organic compound. The nanoparticle-resin composite material is transparent in a visible light range and has a refractive index of &ge;1.55 in a visible light range. The siloxane crosslinked product has a siloxane bond (Si-O-Si bond) and is formed based on the crosslinking of a siloxane compound containing a reactive functional group. The organic compound contains a functional group to form a covalent bond or ionic bond to the surface of an inorganic nanoparticle and an organic group exhibiting an affinity for the siloxane compound and has a molecular weight of &le;1&times;10<SP>3</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、無機ナノ粒子とシロキサン結合を有する架橋生成物とから成り、可視光域において透明で高い屈折率を有するナノ粒子−樹脂複合材料及びその製造方法に関し、更には、係るナノ粒子−樹脂複合材料を用いた発光素子組立体、発光素子組立体用の充填材料、及び、光学材料に関する。   The present invention relates to a nanoparticle-resin composite material comprising an inorganic nanoparticle and a crosslinked product having a siloxane bond, transparent in the visible light region and having a high refractive index, and a method for producing the same, and further to the nanoparticle-resin The present invention relates to a light emitting element assembly using a composite material, a filling material for the light emitting element assembly, and an optical material.

発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)といった発光素子を備えた発光素子組立体は、小型でありながら、高輝度であるため、自動車のストップランプ、信号灯、野外用大型ディスプレイ等、種々の用途で使用されている。また、消費電力が低く、長寿命であることから、最近では携帯電話用液晶ディスプレイや大型液晶テレビのバックライト等の光源としても使用されている。   A light-emitting element assembly including a light-emitting element such as a light-emitting diode (LED) or a laser diode (LD) is small in size and high in luminance, and therefore has various uses such as an automobile stop lamp, a signal light, and a large outdoor display. Used in. In addition, since it has low power consumption and long life, it has recently been used as a light source for liquid crystal displays for mobile phones and backlights for large liquid crystal televisions.

一般に、発光素子組立体は、発光素子や配線が酸素や湿気、その他の腐食性ガスに直接接触することを防ぎ、更には、外的な力による発光素子の物理的な損傷を防ぐことを目的として、例えば図3に示すように、発光素子12の上あるいは上方に適当な厚さの封止部材114が配置された構造を有する。通常、封止部材114は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等の透明樹脂から作製されている。ところが、従来の発光素子組立体では、発光素子12と封止部材114との間の屈折率差が大きいことから、発光素子12から出射された光の一部が発光素子12と封止部材114との界面において全反射され、全反射された光が発光素子12に再吸収されるために、光の取り出し効率が減少するといった問題がある。尚、参照番号11は反射カップである。   In general, a light emitting device assembly is intended to prevent light emitting devices and wiring from coming into direct contact with oxygen, moisture, and other corrosive gases, and to prevent physical damage to the light emitting device due to external forces. For example, as shown in FIG. 3, a sealing member 114 having an appropriate thickness is disposed on or above the light emitting element 12. Usually, the sealing member 114 is made of a transparent resin such as an epoxy resin, a silicone resin, or an acrylic resin. However, in the conventional light emitting device assembly, since the difference in refractive index between the light emitting device 12 and the sealing member 114 is large, a part of the light emitted from the light emitting device 12 is part of the light emitting device 12 and the sealing member 114. There is a problem in that the light extraction efficiency is reduced because the light that has been totally reflected at the interface and is totally absorbed by the light emitting element 12. Reference numeral 11 is a reflective cup.

このような問題を改善するために、特開2004−15063号公報には、マトリクス樹脂中に、粒径が発光波長より小さく、且つ、マトリクス樹脂よりも高い屈折率を有するナノ粒子を分散させ、材料全体の実効の屈折率を発光素子に近づける技術が開示されている。また、特開2005−5740号公報には、樹脂と、酸化チタンやガラス等のフィラーとを混合した形態の樹脂材料(封入材料)が開示されている。更には、特表2004−537767号公報には、ポリマーと無機ナノ粒子とをブレンドして屈折率が制御される光学構造体が開示されている。   In order to improve such a problem, JP 2004-15063 A disperses nanoparticles having a refractive index higher than that of the matrix resin and having a particle size smaller than the emission wavelength in the matrix resin. A technique for bringing the effective refractive index of the entire material closer to that of a light emitting element is disclosed. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-5740 discloses a resin material (encapsulation material) in a form in which a resin and a filler such as titanium oxide or glass are mixed. Furthermore, JP-T-2004-537767 discloses an optical structure in which a polymer and inorganic nanoparticles are blended to control the refractive index.

発光素子組立体を構成する封止部材は、前述のようにエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等が用いられているが、多くの場合、エポキシ系樹脂が使用されている。しかしながら、近年、益々需要が高まっている高出力の発光素子用としては、改善すべき問題が幾つか指摘されている。Phys. Stat. Sol. (a) 194, No. 2, 380-388 (2002) によれば、エポキシ系樹脂のガラス転移点Tgは100〜150゜Cであり、ガラス転移点Tg以上では線膨張係数が増大することが報告されている。そして、発光素子の発熱によってエポキシ系樹脂がガラス転移点Tg以上に加熱されると、発光素子に接続されている配線が断線する虞がある。従って、発光素子の出力は、発光素子の発熱によってもエポキシ系樹脂がガラス転移点Tgを越えないような出力に制限せざるを得ない。また、エポキシ系樹脂は青色光に暴露されると黄色に変色するため、時間の経過と共に発光素子組立体全体としての出力が低下していく。このため、エポキシ系樹脂に代わる材料として、最近ではシリコーン系樹脂が使用されるようになっている。 As described above, an epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, or the like is used as the sealing member that constitutes the light emitting element assembly. In many cases, an epoxy resin is used. However, in recent years, several problems to be improved have been pointed out for high-power light-emitting elements, for which demand is increasing. According to Phys. Stat. Sol. (A) 194, No. 2, 380-388 (2002), the glass transition point T g of the epoxy resin is 100 to 150 ° C., and above the glass transition point T g. It has been reported that the coefficient of linear expansion increases. When the epoxy resin is heated to the glass transition point Tg or more by the heat generation of the light emitting element, the wiring connected to the light emitting element may be disconnected. Thus, the output of the light emitting element is limited forced to also output as an epoxy resin does not exceed the glass transition temperature T g by heating the light-emitting element. In addition, since the epoxy resin turns yellow when exposed to blue light, the output of the entire light emitting element assembly decreases with time. For this reason, a silicone resin has recently been used as a material to replace the epoxy resin.

特開2004−15063号公報JP 2004-15063 A 特開2005−5740号公報JP 2005-5740 A 特表2004−537767号公報JP-T-2004-537767 Phys. Stat. Sol. (a) 194, No. 2, 380-388 (2002)Phys. Stat. Sol. (A) 194, No. 2, 380-388 (2002)

しかしながら、特開2004−15063号公報には、マトリクス樹脂とナノ粒子の組合せ例が示され、マトリクス樹脂中にナノ粒子を分散させると記載されているのみである。数ナノメートルのナノ粒子をマトリクス樹脂中に、凝集することなく、均一に分散させるためには、例えばナノ粒子とマトリクス樹脂との間の親和性を向上させるための化学的な表面処理がナノ粒子に必要とされるが、特開2004−15063号公報にはこのような技術は、何ら示されていない。また、特開2005−5740号公報においても、樹脂と酸化チタンやガラス等のフィラーとを、凝集することなく、均一に混合する技術は、何ら示されていない。特表2004−537767号公報には、ポリマー中に無機ナノ粒子を分散させるために無機ナノ粒子表面を活性化させるリンカーを用いるアイデアが示されているものの、シリコーンポリマー中で無機ナノ粒子を適切に分散させるための具体的な技術は、何ら提示されていない。   However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-15063 shows a combination example of a matrix resin and nanoparticles, and only describes that nanoparticles are dispersed in the matrix resin. In order to uniformly disperse nanoparticles of several nanometers in the matrix resin without agglomeration, for example, a chemical surface treatment to improve the affinity between the nanoparticles and the matrix resin is performed by nano-particles. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-15063 does not show any such technique. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-5740 does not show any technique for uniformly mixing a resin and a filler such as titanium oxide or glass without agglomeration. Japanese Patent Publication No. 2004-537767 discloses an idea of using a linker that activates the surface of the inorganic nanoparticles to disperse the inorganic nanoparticles in the polymer, but the inorganic nanoparticles are appropriately used in the silicone polymer. No specific technique for dispersal is presented.

シリコーン系樹脂は、耐光性が良好であり、青色光使用時の出力低下を抑制することが可能であり、更には、適度な柔軟性を有するので、高温になったときであっても、応力の増加を抑えることができる。しかしながら、実用化されているシリコーン系樹脂の屈折率は高々1.5程度であるが故に、光取り出し効率の改善という観点からは、更なる高屈折率化が望まれている。   Silicone resin has good light resistance, and can suppress a decrease in output when using blue light. Further, since it has appropriate flexibility, even when it becomes high temperature, it has stress. Can be suppressed. However, since the refractive index of a silicone resin in practical use is about 1.5 at most, further increase in the refractive index is desired from the viewpoint of improving the light extraction efficiency.

従って、本発明の目的は、可視光域において、透明、且つ、1.55以上の屈折率を有するナノ粒子−樹脂複合材料(無機ナノ粒子及びポリマーから構成された複合材料)及びその製造方法、並びに、係るナノ粒子−樹脂複合材料を適用した発光素子組立体、発光素子組立体用の充填材料、及び、光学材料を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a nanoparticle-resin composite material (composite material composed of inorganic nanoparticles and a polymer) having a refractive index of 1.55 or more in the visible light region, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a light emitting device assembly to which the nanoparticle-resin composite material is applied, a filling material for the light emitting device assembly, and an optical material.

上記の目的を達成するための本発明のナノ粒子−樹脂複合材料は、シロキサン架橋生成物中に無機ナノ粒子が分散されて成り、無機ナノ粒子は有機化合物で被覆されており、可視光域において透明で1.55以上の屈折率を有するナノ粒子−樹脂複合材料であって、
シロキサン架橋生成物は、シロキサン結合(Si−O−Si結合)を有し、且つ、反応性官能基を含んだシロキサン化合物の架橋に基づき形成されており、
有機化合物は、無機ナノ粒子表面と共有結合あるいはイオン結合を形成する官能基、及び、シロキサン化合物と親和性を示す有機基を有し、分子量が1×103以下であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the nanoparticle-resin composite material of the present invention is formed by dispersing inorganic nanoparticles in a siloxane cross-linked product, and the inorganic nanoparticles are coated with an organic compound. A nanoparticle-resin composite material that is transparent and has a refractive index of 1.55 or more,
The siloxane cross-linked product is formed based on cross-linking of a siloxane compound having a siloxane bond (Si—O—Si bond) and containing a reactive functional group,
The organic compound has a functional group that forms a covalent bond or an ionic bond with the surface of the inorganic nanoparticles and an organic group that has an affinity for the siloxane compound, and has a molecular weight of 1 × 10 3 or less.

上記の目的を達成するための本発明のナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法は、
シロキサン架橋生成物中に無機ナノ粒子が分散されて成り、無機ナノ粒子は有機化合物で被覆されており、可視光域において透明で1.55以上の屈折率を有し、
シロキサン架橋生成物は、シロキサン結合(Si−O−Si結合)を有し、且つ、反応性官能基を含んだシロキサン化合物の架橋に基づき形成されており、
有機化合物は、無機ナノ粒子表面と共有結合あるいはイオン結合を形成する官能基、及び、シロキサン化合物と親和性を示す有機基を有し、分子量が1×103以下であるナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法であって、
(A)無機ナノ粒子と有機化合物とを液相中で分散処理して、有機化合物で無機ナノ粒子表面を被覆した後、
(B)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子とシロキサン化合物とを混合し、次いで、
(C)加熱によってシロキサン化合物を架橋させ、以て、シロキサン架橋生成物を形成する、
工程を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the method for producing a nanoparticle-resin composite material of the present invention comprises:
Inorganic nanoparticles are dispersed in the siloxane crosslinked product, the inorganic nanoparticles are coated with an organic compound, are transparent in the visible light region, and have a refractive index of 1.55 or more.
The siloxane cross-linked product is formed based on cross-linking of a siloxane compound having a siloxane bond (Si—O—Si bond) and containing a reactive functional group,
The organic compound has a functional group that forms a covalent bond or an ionic bond with the surface of the inorganic nanoparticle, and an organic group that has an affinity for the siloxane compound, and has a molecular weight of 1 × 10 3 or less. A manufacturing method of
(A) After the inorganic nanoparticles and the organic compound are dispersed in the liquid phase and the surface of the inorganic nanoparticles is coated with the organic compound,
(B) mixing inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound;
(C) the siloxane compound is crosslinked by heating, thereby forming a siloxane crosslinked product;
A process is provided.

本発明のナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法において、前記工程(B)は、
(B−1)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子と、白金族系触媒が添加された付加反応性炭素−炭素二重結合を有するシロキサン化合物[1]とを混合して混合物[1]を得る工程、
(B−2)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子と、珪素原子に結合した水素原子を有するシロキサン化合物[2]とを混合して混合物[2]を得る工程、及び、
(B−3)得られた混合物[1]及び混合物[2]を混合する工程、
から成り、
前記工程(C)においては、混合された混合物[1]及び混合物[2]を加熱する形態とすることができる。
In the method for producing a nanoparticle-resin composite material of the present invention, the step (B) comprises:
(B-1) Inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound [1] having an addition reactive carbon-carbon double bond to which a platinum group catalyst is added are mixed to obtain a mixture [1]. Obtaining step,
(B-2) mixing inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound [2] having a hydrogen atom bonded to a silicon atom to obtain a mixture [2], and
(B-3) mixing the obtained mixture [1] and mixture [2],
Consisting of
In the step (C), the mixed mixture [1] and the mixture [2] can be heated.

あるいは又、本発明のナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法において、前記工程(B)は、
(B−1)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子と、付加反応性炭素−炭素二重結合を有するシロキサン化合物[1]とを混合して混合物[1]を得る工程、
(B−2)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子と、白金族系触媒が添加された珪素原子に結合した水素原子を有するシロキサン化合物[2]とを混合して混合物[2]を得る工程、及び、
(B−3)得られた混合物[1]及び混合物[2]を混合する工程、
から成り、
前記工程(C)においては、混合された混合物[1]及び混合物[2]を加熱する形態とすることができる。
Alternatively, in the method for producing a nanoparticle-resin composite material of the present invention, the step (B) includes:
(B-1) A step of obtaining a mixture [1] by mixing inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound [1] having an addition-reactive carbon-carbon double bond,
(B-2) A step of obtaining a mixture [2] by mixing inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound [2] having a hydrogen atom bonded to a silicon atom to which a platinum group catalyst is added. ,as well as,
(B-3) mixing the obtained mixture [1] and mixture [2],
Consisting of
In the step (C), the mixed mixture [1] and the mixture [2] can be heated.

上記の目的を達成するための本発明の第1の態様に係る発光素子組立体は、
(a)発光素子、
(b)該発光素子を封止する封止部材、及び、
(c)該発光素子と該封止部材との間に存在する隙間に充填された充填材料、
を具備し、
該充填材料は、本発明のナノ粒子−樹脂複合材料から成ることを特徴とする。
To achieve the above object, a light emitting device assembly according to a first aspect of the present invention comprises:
(A) a light emitting element,
(B) a sealing member for sealing the light emitting element, and
(C) a filling material filled in a gap existing between the light emitting element and the sealing member;
Comprising
The filling material is composed of the nanoparticle-resin composite material of the present invention.

上記の目的を達成するための本発明の第2の態様に係る発光素子組立体は、
(a)発光素子、及び、
(b)該発光素子を封止する封止部材、
を具備し、
該封止部材は、本発明のナノ粒子−樹脂複合材料から成ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a light emitting device assembly according to a second aspect of the present invention includes:
(A) a light emitting element, and
(B) a sealing member for sealing the light emitting element;
Comprising
The sealing member is made of the nanoparticle-resin composite material of the present invention.

上記の目的を達成するための本発明の発光素子組立体用の充填材料は、本発明のナノ粒子−樹脂複合材料から成ることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a filling material for a light emitting device assembly of the present invention is characterized by comprising the nanoparticle-resin composite material of the present invention.

上記の目的を達成するための本発明の光学材料は、本発明のナノ粒子−樹脂複合材料から成ることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an optical material of the present invention comprises the nanoparticle-resin composite material of the present invention.

本発明のナノ粒子−樹脂複合材料、上述の好ましい形態を含む本発明のナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法、本発明の発光素子組立体、本発明の発光素子組立体用の充填材料、本発明の光学材料(以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある)において、有機化合物は界面活性剤あるいは分散剤として機能する。そして、上述した有機化合物の内、カルボン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸、スルフィン酸、及び、スルホン酸は、無機ナノ粒子表面とイオン結合し、チオールは、無機ナノ粒子表面と共有結合する。あるいは又、有機化合物として、無機ナノ粒子表面と配位結合あるいは水素結合を形成する官能基を有し、且つ、シロキサン化合物と親和性を示す有機基を有し、分子量は1×103以下である有機化合物を選択することもできる。ここで、有機化合物の分子量が1×103を超えると、シロキサン架橋生成物を含めた有機物の割合が相対的に多くなるため、ナノ粒子−樹脂複合材料における無機ナノ粒子の体積充填率を十分に高くすることができず、その結果、ナノ粒子−樹脂複合材料の屈折率を所望の値とすることができなくなる虞がある。ナノ粒子−樹脂複合材料内での無機ナノ粒子の分散は、有機化合物とシロキサン架橋生成物を構成するシロキサン化合物とを適宜選択することにより達成することが可能である。尚、有機化合物の分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した、ポリスチレン換算による相対値を分子量を意味する。 Nanoparticle-resin composite material of the present invention, method for producing nanoparticle-resin composite material of the present invention including the above-mentioned preferred embodiments, light emitting device assembly of the present invention, filling material for light emitting device assembly of the present invention, book In the optical material of the invention (hereinafter, these may be collectively referred to as the present invention), the organic compound functions as a surfactant or a dispersant. Of the organic compounds described above, carboxylic acid, phosphinic acid, phosphonic acid, sulfinic acid, and sulfonic acid are ionically bonded to the inorganic nanoparticle surface, and thiol is covalently bonded to the inorganic nanoparticle surface. Alternatively, the organic compound has a functional group that forms a coordinate bond or a hydrogen bond with the inorganic nanoparticle surface, and has an organic group that has an affinity for a siloxane compound, and has a molecular weight of 1 × 10 3 or less. Certain organic compounds can also be selected. Here, when the molecular weight of the organic compound exceeds 1 × 10 3 , the ratio of the organic matter including the siloxane cross-linked product is relatively increased, so that the volume filling rate of the inorganic nanoparticles in the nanoparticle-resin composite material is sufficient. As a result, there is a possibility that the refractive index of the nanoparticle-resin composite material cannot be set to a desired value. Dispersion of the inorganic nanoparticles in the nanoparticle-resin composite material can be achieved by appropriately selecting an organic compound and a siloxane compound constituting the siloxane crosslinked product. In addition, the molecular weight of an organic compound means the relative value by polystyrene conversion measured using gel permeation chromatography (GPC), and molecular weight.

本発明において、無機ナノ粒子は、可視光域において1.9以上の屈折率を有することが望ましい。ここで、無機ナノ粒子の屈折率とは、より具体的には、無機ナノ粒子を構成する材料のバルクの屈折率を意味する。   In the present invention, the inorganic nanoparticles desirably have a refractive index of 1.9 or more in the visible light region. Here, the refractive index of an inorganic nanoparticle means the refractive index of the bulk of the material which comprises an inorganic nanoparticle more specifically.

無機ナノ粒子の屈折率(より具体的には、無機ナノ粒子を構成する材料のバルクの屈折率)、ナノ粒子−樹脂複合材料の屈折率、シロキサン架橋生成物、シロキサン化合物の屈折率といった各種材料の屈折率は、アッベ屈折率計あるいはVブロック方式の屈折率計を用いて測定することができる。   Various materials such as the refractive index of inorganic nanoparticles (more specifically, the refractive index of the bulk of the material constituting the inorganic nanoparticles), the refractive index of the nanoparticle-resin composite material, the siloxane cross-linked product, the refractive index of the siloxane compound The refractive index can be measured using an Abbe refractometer or a V-block refractometer.

また、本発明において、無機ナノ粒子は、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化セリウム(CeO2)、酸化ハフニウム(HfO2)、五酸化ニオブ(Nb25)、五酸化タンタル(Ta25)、酸化インジウム(In23)、酸化スズ(SnO2)、ITO、酸化亜鉛(ZnO)、及び、シリコン(Si)から成る群から選択された少なくとも1種類の材料から成ることが望ましい。無機ナノ粒子は、これらの材料の内の1種類から構成されていてもよいし、2種類以上が混合された状態で構成されていてもよい。尚、上記の金属を含む窒化物から、無機ナノ粒子を構成することもできる。 In the present invention, the inorganic nanoparticles include titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), cerium oxide (CeO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), five At least one selected from the group consisting of tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), ITO, zinc oxide (ZnO), and silicon (Si) It is desirable to consist of materials. The inorganic nanoparticles may be composed of one of these materials, or may be composed of a mixture of two or more. In addition, inorganic nanoparticles can also be formed from nitrides containing the above metals.

以上の望ましい形態を含む本発明において、無機ナノ粒子の粒径(D)は、2×10-9m乃至2×10-8m、好ましくは2×10-9m乃至1.0×10-8mであることが望ましい。ここで、無機ナノ粒子の粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察された無機ナノ粒子の粒径を計測することで得ることができる。透過型電子顕微鏡にて観察された無機ナノ粒子の形状(平面形状)が円形ではない場合、観察された無機ナノ粒子の面積と同じ面積を有する円形を想定し、係る円形の直径を粒径とすればよい。無機ナノ粒子の形状(立体形状)が球形ではない場合の粒子の立体形状の例として、ロッド状、回転楕円体状、直方体を挙げることができる。ナノ粒子−樹脂複合材料内での無機ナノ粒子の粒径は、例えば、ミクロトームを用いて薄片を作製し、これを透過型電子顕微鏡で観察することで得ることができる。また、無機ナノ粒子の粒径の平均値をDave、標準偏差をσとしたとき、無機ナノ粒子の粒径(D)の上限が、上述したように、2×10-8m、好ましくは1.0×10-8mであるとは、
ave+2σ≦2×10-8
あるいは、
ave+2σ≦1.0×10-8
であることを意味する。無機ナノ粒子の粒径(D)を2×10-9m乃至2×10-8mに規定することで、レイリー散乱に起因したナノ粒子−樹脂複合材料における光透過率の低下、光の損失を抑制することができ、実用上、可視光域において透明なナノ粒子−樹脂複合材料を得ることができる。光透過率は、光路長が長くなるに伴って指数関数的に減少するので、後述するように、光路長が長くなる程、小さな無機ナノ粒子を用いることが好ましい。ナノ粒子−樹脂複合材料内において無機ナノ粒子の凝集体が形成されると、凝集体のサイズが実効の粒子径として働くので、光の散乱を抑えるためには、無機ナノ粒子が凝集体を形成しないよう分散された状態で充填されていることが必要である。
In the present invention including the above desirable form, the particle size (D) of the inorganic nanoparticles is 2 × 10 −9 m to 2 × 10 −8 m, preferably 2 × 10 −9 m to 1.0 × 10 −. 8 m is desirable. Here, the particle size of the inorganic nanoparticles can be obtained by measuring the particle size of the inorganic nanoparticles observed with a transmission electron microscope (TEM). When the shape (planar shape) of the inorganic nanoparticles observed with a transmission electron microscope is not circular, a circle having the same area as the observed inorganic nanoparticles is assumed, and the diameter of the circle is defined as the particle size. do it. Examples of the three-dimensional shape of the particles when the shape (three-dimensional shape) of the inorganic nanoparticles is not spherical include a rod shape, a spheroid shape, and a rectangular parallelepiped shape. The particle size of the inorganic nanoparticles in the nanoparticle-resin composite material can be obtained, for example, by preparing a flake using a microtome and observing it with a transmission electron microscope. Further, when the average value of the particle size of the inorganic nanoparticles is D ave and the standard deviation is σ, the upper limit of the particle size (D) of the inorganic nanoparticles is 2 × 10 −8 m as described above, preferably 1.0 × 10 −8 m
D ave + 2σ ≦ 2 × 10 −8 m
Or
D ave + 2σ ≦ 1.0 × 10 −8 m
It means that. By defining the particle size (D) of the inorganic nanoparticles to 2 × 10 −9 m to 2 × 10 −8 m, the light transmittance in the nanoparticle-resin composite material is reduced and the light is lost due to Rayleigh scattering. In practice, it is possible to obtain a nanoparticle-resin composite material that is practically transparent in the visible light region. Since the light transmittance decreases exponentially as the optical path length increases, as described later, it is preferable to use smaller inorganic nanoparticles as the optical path length increases. When an aggregate of inorganic nanoparticles is formed in the nanoparticle-resin composite material, the size of the aggregate acts as the effective particle size, so the inorganic nanoparticles form aggregates in order to suppress light scattering. It is necessary to be filled in a dispersed state so as not to occur.

以上に説明した望ましい形態、構成を含む本発明にあっては、シロキサン化合物は、
付加反応性炭素−炭素二重結合を有するシロキサン化合物[1]、
珪素原子に結合した水素原子を有するシロキサン化合物[2]、及び、
白金族系触媒、
から成ることが好ましい。尚、シロキサン化合物[1]及びシロキサン化合物[2]の一般式を下記の一般式(1−1)及び一般式(2−1)に示す。尚、一般式(1−1)は主鎖が直鎖状、分岐を含む鎖状の場合であり、一般式(2−1)は環状のジオルガノポリシロキサンである。側鎖又は末端に、付加反応性炭素−炭素二重結合及び珪素原子に結合した水素原子の他に、フェニル基とフェニル基以外の一価炭化水素基を含む。更には、シロキサン化合物[1]及びシロキサン化合物[2]において、側鎖の一部及び/又は末端が、エポキシ基、カルボキシ基、ポリエーテル基、又は、カルビノール基で置換されていてもよい。あるいは又、本発明のナノ粒子−樹脂複合材料、発光素子組立体、発光素子組立体用の充填材料、あるいは、光学材料にあっては、この場合、白金族系触媒が添加されたシロキサン化合物[1]と有機化合物で被覆された無機ナノ粒子との混合物[1]、及び、シロキサン化合物[2]と有機化合物で被覆された無機ナノ粒子との混合物[2]の混合、加熱によって、シロキサン架橋生成物が得られ、あるいは又、シロキサン化合物[1]と有機化合物で被覆された無機ナノ粒子との混合物[1]、及び、白金族系触媒が添加されたシロキサン化合物[2]と有機化合物で被覆された無機ナノ粒子との混合物[2]の混合、加熱によって、シロキサン架橋生成物が得られることが望ましい。シロキサン化合物[1]とシロキサン化合物[2]とに分けることによって、長期間の保存が可能となる。即ち、所謂ポットライフが長くなる。尚、混合物[1]に含まれる無機ナノ粒子と、混合物[2]に含まれる無機ナノ粒子とは、同じ種類の無機ナノ粒子であってもよいし、異なる種類の無機ナノ粒子であってもよい。尚、一般式(1−1)中、「m」は1以上の整数であり、「n」,「l」,「p」,「q」は0以上(0を含む)の整数であり、且つ、「n」と「l」の和は1以上[(n+l)≧1]である。また、「X」は、付加反応性炭素−炭素二重結合(シロキサン化合物[1]の場合)、又は、珪素原子に結合した水素原子(シロキサン化合物[2]の場合)である。但し、p=0の場合には両末端には「X」が必須である。更には、「Y」はオルガノシロキサンである。また、一般式(2−1)中、「m」は1以上の整数であり、「n」,「l」,「q」は0以上(0を含む)の整数であり、且つ、「n」と「l」の和は1以上[(n+l)≧1]であり、「p」は2以上の整数である。更には、「X」は、付加反応性炭素−炭素二重結合(シロキサン化合物[1]の場合、)、又は、珪素原子に結合した水素原子(シロキサン化合物[2]の場合)であるし、「Y」はオルガノシロキサンである。
In the present invention including the desirable form and configuration described above, the siloxane compound is
Siloxane compound [1] having an addition-reactive carbon-carbon double bond,
A siloxane compound [2] having a hydrogen atom bonded to a silicon atom, and
Platinum group catalyst,
Preferably it consists of. In addition, the general formula of siloxane compound [1] and siloxane compound [2] is shown to the following general formula (1-1) and general formula (2-1). In addition, general formula (1-1) is a case where the main chain is linear or branched, and general formula (2-1) is a cyclic diorganopolysiloxane. In addition to a hydrogen atom bonded to an addition-reactive carbon-carbon double bond and a silicon atom, a monovalent hydrocarbon group other than a phenyl group and a phenyl group is included in the side chain or terminal. Furthermore, in the siloxane compound [1] and the siloxane compound [2], a part of the side chain and / or the terminal may be substituted with an epoxy group, a carboxy group, a polyether group, or a carbinol group. Alternatively, in the nanoparticle-resin composite material, the light emitting device assembly, the filling material for the light emitting device assembly, or the optical material of the present invention, in this case, a siloxane compound to which a platinum group catalyst is added [ 1] and a mixture of inorganic nanoparticles coated with an organic compound [1] and a mixture of a siloxane compound [2] and an inorganic nanoparticle coated with an organic compound [2]. A product is obtained, or alternatively, a mixture [1] of a siloxane compound [1] and inorganic nanoparticles coated with an organic compound, and a siloxane compound [2] to which a platinum group catalyst is added and an organic compound. Desirably, a siloxane cross-linked product is obtained by mixing and heating the mixture [2] with the coated inorganic nanoparticles. By separating the siloxane compound [1] and the siloxane compound [2], long-term storage is possible. That is, the so-called pot life is lengthened. The inorganic nanoparticles contained in the mixture [1] and the inorganic nanoparticles contained in the mixture [2] may be the same type of inorganic nanoparticles or different types of inorganic nanoparticles. Good. In the general formula (1-1), “m” is an integer of 1 or more, “n”, “l”, “p”, “q” are integers of 0 or more (including 0), The sum of “n” and “l” is 1 or more [(n + 1) ≧ 1]. “X” is an addition-reactive carbon-carbon double bond (in the case of a siloxane compound [1]) or a hydrogen atom bonded to a silicon atom (in the case of a siloxane compound [2]). However, when p = 0, “X” is indispensable at both ends. Furthermore, “Y” is an organosiloxane. In the general formula (2-1), “m” is an integer of 1 or more, “n”, “l”, “q” are integers of 0 or more (including 0), and “n” ”And“ l ”is 1 or more [(n + 1) ≧ 1], and“ p ”is an integer of 2 or more. Furthermore, “X” is an addition-reactive carbon-carbon double bond (in the case of a siloxane compound [1]) or a hydrogen atom bonded to a silicon atom (in the case of a siloxane compound [2]), “Y” is an organosiloxane.

鎖状シロキサン化合物

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Chain siloxane compounds
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環状シロキサン化合物

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Cyclic siloxane compound
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ここで、付加反応性とは、珪素(Si)原子に結合した水素原子とヒドロシリル化反応する性質を意味する。シロキサン化合物[1]及びシロキサン化合物[2]において、炭素−炭素二重結合及びSi原子に結合した水素原子の量は、シロキサン化合物1分子当たり2個以上である。   Here, the addition reactivity means the property of hydrosilylation reaction with a hydrogen atom bonded to a silicon (Si) atom. In the siloxane compound [1] and the siloxane compound [2], the amount of hydrogen atoms bonded to the carbon-carbon double bond and the Si atom is 2 or more per molecule of the siloxane compound.

本発明において、シロキサン化合物に含まれる反応性官能基(炭素−炭素二重結合)として、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基を挙げることができる。そして、シロキサン化合物の側鎖及び/又は末端が、この反応性官能基によって置換されている。   In the present invention, examples of the reactive functional group (carbon-carbon double bond) contained in the siloxane compound include a vinyl group, allyl group, propenyl group, isopropenyl group, butenyl group, hexenyl group, cyclohexenyl group, and octenyl group. be able to. And the side chain and / or terminal of a siloxane compound are substituted by this reactive functional group.

シロキサン化合物[1]として、より具体的には、以下の構造式(1−2)、構造式(1−3)、構造式(1−4)、構造式(1−5)を例示することができる。また、シロキサン化合物[2]として、より具体的には、以下の構造式(2−2)、構造式(2−3)、構造式(2−4)、構造式(2−5)を例示することができる。   More specifically, examples of the siloxane compound [1] include the following structural formulas (1-2), (1-3), (1-4), and (1-5). Can do. More specific examples of the siloxane compound [2] include the following structural formulas (2-2), (2-3), (2-4), and (2-5). can do.

Figure 0004961828
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硬化触媒としての白金族系触媒として、塩化白金酸、白金アセチルアセトネート、塩化白金酸とオクタノールとの錯体、白金のビニルシロキサンとの錯体を挙げることができる。白金族系触媒の添加量は、全シロキサン化合物量に対して、白金として重量基準で0.5ppm乃至200ppmの範囲が好ましい。白金族系触媒の添加量が多すぎると、黄変や茶変等の問題が生じる。   Examples of the platinum group catalyst as the curing catalyst include chloroplatinic acid, platinum acetylacetonate, a complex of chloroplatinic acid and octanol, and a complex of platinum with vinylsiloxane. The addition amount of the platinum group catalyst is preferably in the range of 0.5 ppm to 200 ppm on a weight basis as platinum with respect to the total amount of siloxane compounds. If the amount of platinum group catalyst added is too large, problems such as yellowing and browning occur.

更には、以上に説明した望ましい形態、構成を含む本発明にあっては、有機化合物は、カルボン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸、スルフィン酸、スルホン酸、及び、チオールから成る群から選択された少なくとも1種類の化合物であり、且つ、選択された該化合物は、アリール基、アリールオキシ基、アルキル基又はオレフィン鎖を含むことが好ましい。ここで、有機化合物は、具体的には、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ドデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、安息香酸、アセチル安息香酸、ジフェニル−4−安息香酸、フェニル酢酸、ジフェニル酢酸、メチル安息香酸、ブチル安息香酸、フェノキシ酢酸、フェノキシ安息香酸、フェニルブタン酸、フェニル酪酸、ジフェニルホスフィン酸、フェニルホスホン酸、ベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、デカンチオール、ドデカンチオール、オクタデカンチオールから構成することができる。尚、これら有機化合物は、使用するシロキサン化合物に応じて複数を任意の比率で配合して用いることができる。オレフィン鎖とは、二重結合を1つ以上含む炭化水素基を意味する。   Furthermore, in the present invention including the desirable forms and configurations described above, the organic compound is at least selected from the group consisting of carboxylic acid, phosphinic acid, phosphonic acid, sulfinic acid, sulfonic acid, and thiol. It is one kind of compound and the selected compound preferably contains an aryl group, an aryloxy group, an alkyl group or an olefin chain. Here, the organic compound is specifically hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, dodecanoic acid, hexadecanoic acid, octadecanoic acid, oleic acid, linoleic acid, benzoic acid, acetylbenzoic acid, diphenyl-4-benzoic acid, Phenylacetic acid, diphenylacetic acid, methylbenzoic acid, butylbenzoic acid, phenoxyacetic acid, phenoxybenzoic acid, phenylbutanoic acid, phenylbutyric acid, diphenylphosphinic acid, phenylphosphonic acid, benzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, decanethiol, dodecanethiol , Octadecanethiol. In addition, these organic compounds can be used by blending a plurality of them in an arbitrary ratio according to the siloxane compound to be used. An olefin chain means a hydrocarbon group containing one or more double bonds.

あるいは又、以上に説明した望ましい形態、構成を含む本発明にあっては、有機化合物は、アリール基、アリールオキシ基、アルキル基又はオレフィン鎖を含むシラン化合物であることが好ましい。係るシラン化合物として、具体的には、オクチルトリメトキシシラン、オクチルジメチルメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクチルメチルジエトキシシラン、オクチルトリクロロシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ドデシルトリクロロシラン、7−オクテニルジメチルクロロシラン、7−オクテニルトリメトキシシラン、4−フェニルブチルジメチルクロロシラン、4−フェニルブチルトリクロロシラン、3−フェノキシプロピルトリクロロシラン、3−フェノキシプロピルジメチルクロロシラン、m−フェノキシフェニルジメチルクロロシラン、スチリルエチルトリメトキシシランを挙げることができる。尚、4−フェニルブチルジメチルクロロシラン、4−フェニルブチルトリクロロシラン、3−フェノキシプロピルトリクロロシラン、3−フェノキシプロピルジメチルクロロシラン、m−フェノキシフェニルジメチルクロロシラン、スチリルエチルトリメトキシシランといったシラン化合物は、屈折率が高いので、ナノ粒子−樹脂複合材料の屈折率を高くするのに好適である。これらシラン化合物は、使用するシロキサン化合物に応じて複数を任意の比率で配合して用いることができる。   Alternatively, in the present invention including the desirable forms and configurations described above, the organic compound is preferably a silane compound containing an aryl group, aryloxy group, alkyl group or olefin chain. Specific examples of such silane compounds include octyltrimethoxysilane, octyldimethylmethoxysilane, octyltriethoxysilane, octylmethyldiethoxysilane, octyltrichlorosilane, dodecyltriethoxysilane, dodecyltrichlorosilane, and 7-octenyldimethylchlorosilane. 7-octenyltrimethoxysilane, 4-phenylbutyldimethylchlorosilane, 4-phenylbutyltrichlorosilane, 3-phenoxypropyltrichlorosilane, 3-phenoxypropyldimethylchlorosilane, m-phenoxyphenyldimethylchlorosilane, styrylethyltrimethoxysilane Can be mentioned. Silane compounds such as 4-phenylbutyldimethylchlorosilane, 4-phenylbutyltrichlorosilane, 3-phenoxypropyltrichlorosilane, 3-phenoxypropyldimethylchlorosilane, m-phenoxyphenyldimethylchlorosilane, and styrylethyltrimethoxysilane have a refractive index. Since it is high, it is suitable for increasing the refractive index of the nanoparticle-resin composite material. A plurality of these silane compounds can be blended at an arbitrary ratio according to the siloxane compound to be used.

本発明においては、最終的に得られたナノ粒子−樹脂複合材料の硬度を調整する目的で、反応性官能基を有さないシロキサン化合物を含めることができる。このような反応性官能基を有さないシロキサン化合物として、ジオルガノポリシロキサンを挙げることができ、特にフェニル基を含むと、ナノ粒子−樹脂複合材料の屈折率が高くなるので好ましい。反応性官能基を有さないシロキサン化合物の添加量は、シロキサン化合物[1]及びシロキサン化合物[2]の合計を100重量部としたとき、80重量部以下とすることが好ましい。また、この反応性官能基を有さないシロキサン化合物の分子量は、シロキサン化合物が架橋される前のナノ粒子−樹脂複合材料前駆体の流動性が損なわれない範囲で選択すればよい。   In the present invention, a siloxane compound having no reactive functional group can be included for the purpose of adjusting the hardness of the finally obtained nanoparticle-resin composite material. Examples of the siloxane compound having no reactive functional group include diorganopolysiloxane. Particularly, a phenyl group is preferably contained because the refractive index of the nanoparticle-resin composite material is increased. The addition amount of the siloxane compound having no reactive functional group is preferably 80 parts by weight or less when the total of the siloxane compound [1] and the siloxane compound [2] is 100 parts by weight. Further, the molecular weight of the siloxane compound having no reactive functional group may be selected within a range that does not impair the fluidity of the nanoparticle-resin composite precursor before the siloxane compound is crosslinked.

本発明において、「可視光域」とは、波長380nmから750nmの光の範囲を意味する。また、「透明である」とは、あるいは又、「無機ナノ粒子がシロキサン架橋生成物中で凝集していない」状態にあるとは、あるいは又、「無機ナノ粒子がシロキサン化合物中で均一に分散している」状態にあるとは、後述する光透過率の測定方法の測定方法に基づき、光路長0.5mmで、波長400nmにおいて測定された光透過率が、80%以上であることを意味する。   In the present invention, the “visible light region” means a range of light having a wavelength of 380 nm to 750 nm. “Transparent” means that “inorganic nanoparticles are not aggregated in the siloxane crosslinked product” or “inorganic nanoparticles are uniformly dispersed in the siloxane compound”. "In the state" means that the light transmittance measured at a wavelength of 400 nm with a light path length of 0.5 mm is 80% or more based on the light transmittance measurement method described later. To do.

シロキサン化合物の粘度として、1×10-2Pa・s〜1×101Pa・s、好ましくは1×10-2Pa・s〜5×100Pa・s、より好ましくは1×10-2Pa・s〜2.5×100Pa・sを例示することができる。尚、シロキサン化合物の粘度は、例えば、コーンプレート型の回転式粘度計を用いて測定することができる。シロキサン化合物の粘度が高すぎる場合には、無機ナノ粒子を充填したときに流動性が損なわれ、発光素子を封止することが困難となる場合がある。また、シロキサン化合物の数平均分子量として、2×102〜2×104を例示することができるし、シロキサン化合物の分子量は、GPCを用いた方法に基づき測定することができる。 The viscosity of the siloxane compound is 1 × 10 −2 Pa · s to 1 × 10 1 Pa · s, preferably 1 × 10 −2 Pa · s to 5 × 10 0 Pa · s, more preferably 1 × 10 −2. Pa · s to 2.5 × 10 0 Pa · s can be exemplified. The viscosity of the siloxane compound can be measured using, for example, a cone plate type rotary viscometer. When the viscosity of the siloxane compound is too high, fluidity may be impaired when the inorganic nanoparticles are filled, and it may be difficult to seal the light emitting element. Examples of the number average molecular weight of the siloxane compound include 2 × 10 2 to 2 × 10 4, and the molecular weight of the siloxane compound can be measured based on a method using GPC.

以上に説明した望ましい形態、構成を含む本発明において、ナノ粒子−樹脂複合材料は、固体状あるいはゲル状である。尚、ナノ粒子−樹脂複合材料がゲル状であるとは、柔軟性を有し、しかも、塑性変形しない性状であると定義される。   In the present invention including the desirable forms and configurations described above, the nanoparticle-resin composite material is solid or gel. In addition, the nanoparticle-resin composite material being in a gel form is defined as having a flexibility and not being plastically deformed.

本発明にあっては、耐熱性、耐光性を維持する目的で、公知の酸化防止剤や光安定剤が、ナノ粒子−樹脂複合材料に含まれていてもよい。   In the present invention, for the purpose of maintaining heat resistance and light resistance, a known antioxidant or light stabilizer may be included in the nanoparticle-resin composite material.

本発明におけるナノ粒子−樹脂複合材料の屈折率は、以下の考え方に基づいて調整することができる。即ち、高屈折率の無機ナノ粒子をマトリクス(シロキサン架橋生成物)中に分散させたナノ粒子−樹脂複合材料の屈折率は、Maxwell Garnetによって理論的に導かれている(C. F. Bohren and D. R. Huffman, "Adsorpiton and Scattering of Light by Small Particles", John Wiley & Sons, New York, 1983, pp 213 参照)。そして、ナノ粒子−樹脂複合材料全体の比誘電率は、無機ナノ粒子がシロキサン架橋生成物中に均一に分散している場合、下記の式(1)から求めることができる。ここで、
εav:平均の比誘電率(ナノ粒子−樹脂複合材料全体の比誘電率)
εp :球状粒子(無機ナノ粒子)の比誘電率
εm :マトリクス(シロキサン架橋生成物)の比誘電率
η :無機ナノ粒子の体積充填率
である。
The refractive index of the nanoparticle-resin composite material in the present invention can be adjusted based on the following concept. That is, the refractive index of a nanoparticle-resin composite material in which high-refractive-index inorganic nanoparticles are dispersed in a matrix (siloxane crosslinked product) is theoretically derived by Maxwell Garnet (CF Bohren and DR Huffman, See "Adsorpiton and Scattering of Light by Small Particles", John Wiley & Sons, New York, 1983, pp 213). And the dielectric constant of the whole nanoparticle-resin composite material can be calculated | required from following formula (1), when the inorganic nanoparticle is disperse | distributing uniformly in a siloxane crosslinked product. here,
ε av : Average relative permittivity (relative permittivity of the entire nanoparticle-resin composite material)
ε p : Relative permittivity of spherical particles (inorganic nanoparticles) ε m : Relative permittivity of matrix (siloxane crosslinked product) η: Volume filling rate of inorganic nanoparticles.

Figure 0004961828
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屈折率nは、n=ε1/2で表されるので、式(1)を用いて、ナノ粒子−樹脂複合材料全体(平均)の屈折率を求めることができる。例えば、屈折率2.5のアナターゼ型の酸化チタン・ナノ粒子を無機ナノ粒子として用い、屈折率1.5のシロキサン架橋生成物中に分散させた場合には、無機ナノ粒子の体積充填率ηを0.06及び0.15としたとき、ナノ粒子−樹脂複合材料全体(平均)の屈折率は、1.55及び1.63となる。従って、ナノ粒子−樹脂複合材料に含有させる無機ナノ粒子の体積充填率ηを変えることによって、ナノ粒子−樹脂複合材料全体の屈折率を調整することが可能である。それ故、予めナノ粒子−樹脂複合材料の目標の屈折率に応じて無機ナノ粒子の構成材料を選定し、更には、体積充填率ηを設定すればよい。ここで、無機ナノ粒子の体積充填率ηは、ナノ粒子−樹脂複合材料を加熱して有機成分を燃焼した後の残渣(無機ナノ粒子)の量から求めることができる。加熱重量変化は、例えば、TG測定により測定することができる。最終的に得られたナノ粒子−樹脂複合材料における無機ナノ粒子の体積充填率の値は、例えば、0.01乃至0.4であることが好ましい。 Since the refractive index n is represented by n = ε 1/2 , the refractive index of the entire nanoparticle-resin composite material (average) can be obtained using the formula (1). For example, when anatase-type titanium oxide nanoparticles having a refractive index of 2.5 are used as inorganic nanoparticles and dispersed in a siloxane crosslinked product having a refractive index of 1.5, the volume filling factor η of the inorganic nanoparticles is Is 0.06 and 0.15, the refractive index of the entire nanoparticle-resin composite material (average) is 1.55 and 1.63. Therefore, it is possible to adjust the refractive index of the whole nanoparticle-resin composite material by changing the volume filling rate η of the inorganic nanoparticles contained in the nanoparticle-resin composite material. Therefore, the constituent material of the inorganic nanoparticles may be selected in advance according to the target refractive index of the nanoparticle-resin composite material, and the volume filling rate η may be set. Here, the volume filling rate η of the inorganic nanoparticles can be obtained from the amount of the residue (inorganic nanoparticles) after the nanoparticle-resin composite material is heated to burn the organic component. The change in heating weight can be measured by, for example, TG measurement. The volume filling factor of the inorganic nanoparticles in the finally obtained nanoparticle-resin composite material is preferably 0.01 to 0.4, for example.

また、粒径が光の波長よりも十分に小さい場合のレイリー散乱に基づくナノ粒子−樹脂複合材料における光透過率は、以下の式(2−1)及び(2−2)から得ることができる。ここで、
sca:散乱断面積(単位:nm2
αsca:消光率(単位:nm-1
m :マトリクス(シロキサン架橋生成物)の屈折率
p :球状粒子(無機ナノ粒子)の屈折率
r :球状粒子(無機ナノ粒子)の半径(=Dave/2)
η :無機ナノ粒子の体積充填率
λ :空気中の光の波長
η :無機ナノ粒子の体積充填率
である。
Moreover, the light transmittance in the nanoparticle-resin composite material based on Rayleigh scattering when the particle diameter is sufficiently smaller than the wavelength of light can be obtained from the following equations (2-1) and (2-2). . here,
C sca : Scattering cross section (unit: nm 2 )
α sca : extinction rate (unit: nm -1 )
n m : refractive index of matrix (siloxane crosslinked product) n p : refractive index of spherical particles (inorganic nanoparticles) r: radius of spherical particles (inorganic nanoparticles) (= D ave / 2)
η: Volume filling factor of inorganic nanoparticles λ: Wavelength of light in air η: Volume filling factor of inorganic nanoparticles.

Figure 0004961828
Figure 0004961828

従って、例えば、屈折率2.5のアナターゼ型の酸化チタン・ナノ粒子を無機ナノ粒子として用い、屈折率1.5のシロキサン架橋生成物中に分散させた場合には、体積充填率ηが0.15のとき、ナノ粒子−樹脂複合材料の光が通過する部分の厚さt=0.5mmにおいて透明であるためには、無機ナノ粒子の粒径Dを6nm以下にしなければならない。また、屈折率2.2の酸化ジルコニウム・ナノ粒子を無機ナノ粒子として用い、屈折率1.5のシロキサン架橋生成物中に分散させた場合には、体積充填率ηが0.15のとき、ナノ粒子−樹脂複合材料の光が通過する部分の厚さt=0.5mmにおいて透明であるためには、無機ナノ粒子の粒径Dを8nm以下にしなければならない。このように無機ナノ粒子の粒径D及び充填率ηは、用いるマトリクス樹脂材料の屈折率及び無機ナノ粒子の屈折率により、所望の透明性が得られるように適宜選択されることが望ましい。   Therefore, for example, when anatase-type titanium oxide nanoparticles having a refractive index of 2.5 are used as inorganic nanoparticles and dispersed in a siloxane crosslinked product having a refractive index of 1.5, the volume filling factor η is 0. In order to be transparent at the thickness t = 0.5 mm of the portion through which the light of the nanoparticle-resin composite material passes, the particle size D of the inorganic nanoparticles must be 6 nm or less. When zirconium oxide nanoparticles having a refractive index of 2.2 are used as inorganic nanoparticles and dispersed in a siloxane crosslinked product having a refractive index of 1.5, when the volume filling factor η is 0.15, In order to be transparent at the thickness t = 0.5 mm of the part through which light of the nanoparticle-resin composite material passes, the particle size D of the inorganic nanoparticles must be 8 nm or less. Thus, it is desirable that the particle diameter D and the filling rate η of the inorganic nanoparticles are appropriately selected so as to obtain desired transparency depending on the refractive index of the matrix resin material used and the refractive index of the inorganic nanoparticles.

本発明のナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法において、無機ナノ粒子表面への有機化合物の被覆は、液相中においてなされる。具体的には、先ず、無機ナノ粒子を有機溶媒中に展開し、次いで、有機化合物を添加する。有機溶媒は、有機化合物が溶解するものであればよい。有機化合物の添加量は、粒子表面を一層だけ被覆する量よりも過剰量とすることが望ましい。次いで、この混合物に対して、公知の分散機を用いた処理(分散処理)を行う。これによって、無機ナノ粒子の凝集体が解砕される。無機ナノ粒子が、液相合成されたものあって、未乾燥のものであれば、凝集が緩やかであるため、解砕が容易であり、好適である。また、有機化合物は、分散機による処理の際に無機ナノ粒子表面に吸着する。解砕及び有機化合物の吸着処理の際の温度は、室温から80゜Cまでの間であることが望ましい。その後、有機化合物で被覆された無機ナノ粒子を、無機ナノ粒子が一様に分散した分散液あるいは沈殿物として回収する。分散液、沈殿物の違いは、使用する有機溶媒の種類による。また、得られた分散液に貧溶媒を添加して再凝集させ、遠心分離により沈殿物として回収することも可能である。沈殿物として回収する場合には、遠心分離による沈殿分離、洗浄用の有機溶媒による洗浄を繰り返して余剰の有機化合物を除去した後、真空乾燥して回収すればよい。   In the method for producing a nanoparticle-resin composite material of the present invention, the surface of the inorganic nanoparticle is coated with an organic compound in a liquid phase. Specifically, first, inorganic nanoparticles are developed in an organic solvent, and then an organic compound is added. The organic solvent should just be what can dissolve an organic compound. The addition amount of the organic compound is desirably an excessive amount rather than an amount covering only one surface of the particle surface. Next, the mixture is subjected to treatment (dispersion treatment) using a known disperser. Thereby, the aggregate of inorganic nanoparticles is crushed. If the inorganic nanoparticles are synthesized in a liquid phase and are undried, the aggregation is gradual, so that it is easy to disintegrate and is suitable. Further, the organic compound is adsorbed on the surface of the inorganic nanoparticles during the treatment by the disperser. The temperature during the crushing and organic compound adsorption treatment is preferably between room temperature and 80 ° C. Thereafter, the inorganic nanoparticles coated with the organic compound are recovered as a dispersion or precipitate in which the inorganic nanoparticles are uniformly dispersed. The difference between the dispersion and the precipitate depends on the type of organic solvent used. It is also possible to add a poor solvent to the obtained dispersion and re-aggregate it, and collect it as a precipitate by centrifugation. In the case of collecting as a precipitate, the precipitate is separated by centrifugation and washing with an organic solvent for washing is repeated to remove excess organic compounds, followed by vacuum drying and collecting.

また、本発明のナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法において、有機化合物で被覆された無機ナノ粒子とシロキサン化合物との混合は、具体的には、以下の2通りの方法の何れかによって行うことができる。即ち、第1の方法は、無機ナノ粒子をシロキサン化合物と共通の良溶媒中に分散させた後、シロキサン化合物を添加し、攪拌、混合し、係る有機溶媒のみ加熱真空下で除去する方法である。この際、シロキサン化合物は蒸気圧が低いため、殆ど蒸発することはない。第2の方法は、無機ナノ粒子の乾燥粉を直接シロキサン化合物と混合し、公知の混練機を用いて均一に混合する方法である。更には、加熱によってシロキサン化合物を架橋させるが、加熱雰囲気は大気雰囲気とすることができ、加熱方法として、具体的には、公知のオーブンを用いて150゜Cにて5時間保持するといった方法を例示することができる。   In the method for producing a nanoparticle-resin composite material of the present invention, the mixing of the inorganic nanoparticles coated with the organic compound and the siloxane compound is specifically performed by one of the following two methods. Can do. That is, the first method is a method in which inorganic nanoparticles are dispersed in a good solvent common to the siloxane compound, and then the siloxane compound is added, stirred and mixed, and only the organic solvent is removed under a heating vacuum. . At this time, since the siloxane compound has a low vapor pressure, it hardly evaporates. The second method is a method in which a dry powder of inorganic nanoparticles is directly mixed with a siloxane compound and uniformly mixed using a known kneader. Furthermore, the siloxane compound is cross-linked by heating, but the heating atmosphere can be an air atmosphere. Specifically, as a heating method, a method of holding at 150 ° C. for 5 hours using a known oven is used. It can be illustrated.

本発明において、ナノ粒子−樹脂複合材料の線膨張係数は、熱機械分析装置(TMA)を用いて測定することができる。そして、20゜C乃至150゜Cの範囲内において、ナノ粒子−樹脂複合材料の線膨張係数の値は、1.5×10-4以下であることが好ましい。これによって、例えば、発光素子組立体の動作時、発光素子の発熱に起因してナノ粒子−樹脂複合材料が高い温度になったときにおいても、発光素子組立体に問題が生じることを確実に防止することができる。 In the present invention, the linear expansion coefficient of the nanoparticle-resin composite material can be measured using a thermomechanical analyzer (TMA). In the range of 20 ° C. to 150 ° C., the value of the linear expansion coefficient of the nanoparticle-resin composite material is preferably 1.5 × 10 −4 or less. As a result, for example, during operation of the light-emitting element assembly, even when the nanoparticle-resin composite material reaches a high temperature due to heat generation of the light-emitting element, it is surely prevented that problems occur in the light-emitting element assembly. can do.

本発明の発光素子組立体における発光素子として、発光ダイオード(LED)、半導体レーザを挙げることができる。ここで、発光素子を発光ダイオードから構成する場合、例えば、赤色(例えば、波長640nm)を発光する赤色発光ダイオード、緑色(例えば、波長530nm)を発光する緑色発光ダイオード、青色(例えば、波長450nm)を発光する青色発光ダイオード、白色発光ダイオード(例えば、紫外又は青色発光ダイオードと蛍光体粒子とを組み合わせて白色を発光する発光ダイオード)を例示することができる。発光ダイオードは、所謂フェイスアップ構造を有していてもよいし、フリップチップ構造を有していてもよい。即ち、発光ダイオードは、基板、及び、基板上に形成された発光層から構成されており、発光層から光が外部に出射される構造としてもよいし、発光層からの光が基板を通過して外部に出射される構造としてもよい。より具体的には、発光ダイオード(LED)は、例えば、基板上に形成された第1導電型(例えばn型)を有する化合物半導体層から成る第1クラッド層、第1クラッド層上に形成された活性層、活性層上に形成された第2導電型(例えばp型)を有する化合物半導体層から成る第2クラッド層の積層構造を有し、第1クラッド層に電気的に接続された第1電極、及び、第2クラッド層に電気的に接続された第2電極を備えている。発光ダイオードを構成する層は、発光波長に依存して、周知の化合物半導体材料から構成すればよい。本発明の発光素子組立体にあっては、発光素子からの光は、ナノ粒子−樹脂複合材料から成る充填材料及び封止部材を通過して外部に出射され、あるいは又、ナノ粒子−樹脂複合材料から成る封止部材を通過して外部に出射される。   Examples of the light emitting element in the light emitting element assembly of the present invention include a light emitting diode (LED) and a semiconductor laser. Here, when the light emitting element is configured by a light emitting diode, for example, a red light emitting diode that emits red (for example, wavelength 640 nm), a green light emitting diode that emits green (for example, wavelength 530 nm), and blue (for example, wavelength 450 nm). Blue light emitting diodes that emit light, and white light emitting diodes (for example, light emitting diodes that emit white light by combining ultraviolet light or blue light emitting diodes and phosphor particles). The light emitting diode may have a so-called face-up structure or a flip chip structure. That is, the light-emitting diode includes a substrate and a light-emitting layer formed on the substrate, and may have a structure in which light is emitted from the light-emitting layer to the outside, or light from the light-emitting layer passes through the substrate. It is good also as a structure radiate | emitted outside. More specifically, the light emitting diode (LED) is formed on, for example, a first cladding layer and a first cladding layer made of a compound semiconductor layer having a first conductivity type (for example, n-type) formed on a substrate. The active layer, and a second clad layer stack structure comprising a compound semiconductor layer having a second conductivity type (for example, p-type) formed on the active layer, and electrically connected to the first clad layer. One electrode and a second electrode electrically connected to the second cladding layer are provided. The layer constituting the light emitting diode may be made of a known compound semiconductor material depending on the emission wavelength. In the light emitting device assembly of the present invention, light from the light emitting device is emitted to the outside through the filling material and the sealing member made of the nanoparticle-resin composite material, or alternatively, the nanoparticle-resin composite. The light passes through a sealing member made of a material and is emitted to the outside.

本発明の第1の態様に係る発光素子組立体において、充填材料との界面における光反射を抑制するという観点から、封止部材は、高屈折率の材料から構成することが好ましい。ここで、高屈折率の材料として、例えば、セイコーオプティカルプロダクツ株式会社の商品名プレステージ(屈折率:1.74)、昭和光学株式会社の商品名ULTIMAX V AS 1.74(屈折率:1.74)、ニコン・エシロールの商品名NL5−AS(屈折率:1.74)といった高屈折率を有するプラスチック材料;HOYA株式会社製の硝材NBFD11(屈折率n:1.78)、M−NBFD82(屈折率n:1.81)、M−LAF81(屈折率n=1.731)といった光学ガラス;KTiOPO4(屈折率n:1.78)、ニオブ酸リチウム[LiNbO3](屈折率n:2.23)といった無機誘電体材料を挙げることができる。 In the light emitting element assembly according to the first aspect of the present invention, the sealing member is preferably made of a material having a high refractive index from the viewpoint of suppressing light reflection at the interface with the filling material. Here, as a material with a high refractive index, for example, a product name Prestige (refractive index: 1.74) of Seiko Optical Products Co., Ltd., a product name of ULTIMAX V AS 1.74 (refractive index: 1.74) of Showa Optical Co., Ltd. ), A plastic material having a high refractive index such as Nikon Essilor's trade name NL5-AS (refractive index: 1.74); glass material NBFD11 (refractive index n: 1.78) manufactured by HOYA Corporation, M-NBFD82 (refractive) An optical glass such as M-LAF81 (refractive index n = 1.731); KTiOPO 4 (refractive index n: 1.78), lithium niobate [LiNbO 3 ] (refractive index n: 2.1). And 23) inorganic dielectric materials.

あるいは又、本発明の第1の態様に係る発光素子組立体において、封止部材を構成する材料として、具体的には、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、スピロ化合物、ポリメチルメタクリレート及びその共重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート(CR−39)、(臭素化)ビスフェノールAのモノ(メタ)アクリレートのウレタン変性モノマーの重合体及びその共重合体、ポリエステル系樹脂(例えばポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂)、不飽和ポリエステル、アクリロニトリル−スチレン共重合体、塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂を挙げることができる。尚、封止部材は、これらの材料の少なくとも1種類の材料から構成されていればよい。また、耐熱性を考慮した場合、アラミド系樹脂の使用も可能である。この場合、後述するフッ素系樹脂から成る防汚層を形成する際の加熱温度の上限が200゜C以上となり、フッ素系樹脂の選択自由度を高めることができる。   Alternatively, in the light emitting element assembly according to the first aspect of the present invention, as a material constituting the sealing member, specifically, an epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, a polycarbonate resin, a spiro compound, Polymethyl methacrylate and its copolymer, diethylene glycol bisallyl carbonate (CR-39), (brominated) polymer of urethane-modified monomer of bisphenol A mono (meth) acrylate and its copolymer, polyester resin (for example, polyethylene) Terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin), unsaturated polyester, acrylonitrile-styrene copolymer, vinyl chloride resin, polyurethane resin, and polyolefin resin. In addition, the sealing member should just be comprised from at least 1 type of material of these materials. Moreover, when heat resistance is considered, an aramid resin can be used. In this case, the upper limit of the heating temperature when forming an antifouling layer made of a fluororesin described later is 200 ° C. or higher, and the degree of freedom in selecting the fluororesin can be increased.

本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る発光素子組立体は、光の出射を必要とする如何なる分野においても使用することができ、係る分野として、例えば、液晶表示装置のバックライト[面状光源装置を含み、直下型及びエッジライト型(サイドライト型とも呼ばれる)の2形式が知られている]、自動車、電車、船舶、航空機等の輸送手段における灯具や灯火(例えば、ヘッドライト、テールライト、ハイマウントストップライト、スモールライト、ターンシグナルランプ、フォグライト、室内灯、メーターパネル用ライト、各種のボタンに内蔵された光源、行き先表示灯、非常灯、非常口誘導灯等)、建築物における各種の灯具や灯火(外灯、室内灯、照明具、非常灯、非常口誘導灯等)、街路灯、信号機や看板、機械、装置等における各種の表示灯具、トンネルや地下通路等における照明具や採光部を挙げることができる。   The light-emitting element assembly according to the first aspect or the second aspect of the present invention can be used in any field where light emission is required. Examples of such a field include a backlight of a liquid crystal display device [ There are known two types including a planar light source device and a direct type and an edge light type (also called a side light type)], a lamp and a lamp (for example, a headlight) in transportation means such as an automobile, a train, a ship, and an aircraft. ), Tail lights, high-mount stop lights, small lights, turn signal lamps, fog lights, room lights, meter panel lights, light sources built into various buttons, destination indicators, emergency lights, emergency exit lights, etc.), architecture Various kinds of lamps and lights on objects (outside lights, interior lights, lighting equipment, emergency lights, emergency exit guide lights, etc.), street lights, traffic lights, signs, machines, devices, etc. Kicking various display lamps, it can be mentioned lighting fixture and lighting unit in the tunnel and underground passage or the like.

また、本発明の光学材料の適用分野として、発光素子組立体用の充填材料、発光素子組立体以外にも、光学レンズ、光導波路といった分野を例示することができる。   Moreover, as an application field of the optical material of the present invention, fields such as an optical lens and an optical waveguide can be exemplified in addition to the filling material for the light emitting element assembly and the light emitting element assembly.

封止部材の表面にフッ素系樹脂から成る防汚層を形成してもよい。防汚層の厚さは、特に限定はないが、透明性の関係から、5×10-10m〜5×10-8m、好ましくは1×10-9m〜2×10-8mであることが望ましい。 An antifouling layer made of a fluorine-based resin may be formed on the surface of the sealing member. The thickness of the antifouling layer is not particularly limited, from the transparency of the relationship, 5 × 10 -10 m~5 × 10 -8 m, preferably 1 × 10 -9 m~2 × 10 -8 m It is desirable to be.

防汚層を構成するフッ素系樹脂は、基本的に、パーフルオロポリエーテル基と、好ましくはアルコキシシラノ基とを有していればよく、パーフルオロポリエーテル基以外の分子構造についての制限は本質的にはない。しかし、実際には或る程度の合成の行い易さ、つまり実現性の観点からの要請に基づく制限は存在する。即ち、具体的には、防汚層を構成するフッ素系樹脂として、下記の一般式(A)で示されるパーフルオロポリエーテル基を有するアルコキシシラン化合物を例示することができる。一般式(A)中、Rfはパーフルオロポリエーテル基を示し、R1は2価の原子又は基を示し、R2はアルキレン基を示し、R3はアルキル基を示し、jの値は1又は2である。 The fluororesin constituting the antifouling layer basically has only to have a perfluoropolyether group and preferably an alkoxysilano group, and there are essentially no restrictions on the molecular structure other than the perfluoropolyether group. Not really. However, in practice, there is a restriction based on a request from the viewpoint of ease of synthesis, that is, feasibility. Specifically, an alkoxysilane compound having a perfluoropolyether group represented by the following general formula (A) can be exemplified as the fluororesin constituting the antifouling layer. In the general formula (A), R f represents a perfluoropolyether group, R 1 is a divalent atom or group, R 2 represents an alkylene group, R 3 represents an alkyl group, the value of j is 1 or 2.

f{COR1−R2−Si(OR33j (A) R f {COR 1 -R 2 -Si (OR 3 ) 3 } j (A)

一般式(A)で示されるアルコキシシラン化合物の分子量は、特に制限されないが、安定性、取り扱い易さ等の点から、数平均分子量で4×102〜1×104、好ましくは5×102〜4×103である。 The molecular weight of the alkoxysilane compound represented by the general formula (A) is not particularly limited, but is 4 × 10 2 to 1 × 10 4 , preferably 5 × 10 in terms of number average molecular weight from the viewpoints of stability and ease of handling. 2 to 4 × 10 3 .

パーフルオロポリエーテル基Rfは、一価又は二価のパーフルオロポリエーテル基であり、このようなパーフルオロエーテル基の具体的な構造を次に示すが、これに限定するものではない。ここで、構造式(B),(C),(D),(E)中、p、qは1〜50の範囲にあることが好ましく、n,l,m,kは、それぞれ1以上の整数を示す。また、m/lの値は、0.5〜2.0の範囲にあることが好ましい。 The perfluoropolyether group R f is a monovalent or divalent perfluoropolyether group, and the specific structure of such a perfluoroether group is shown below, but is not limited thereto. Here, in the structural formulas (B), (C), (D), and (E), p and q are preferably in the range of 1 to 50, and each of n, l, m, and k is 1 or more. Indicates an integer. Moreover, it is preferable that the value of m / l exists in the range of 0.5-2.0.

j=2において、一般式(A)におけるパーフルオロポリエーテル基Rfとして、以下の構造式(B)を例示することができる。 In j = 2, the following structural formula (B) can be exemplified as the perfluoropolyether group R f in the general formula (A).

−CF2−(OC24p−(OCF2q−OCF2− (B) -CF 2 - (OC 2 F 4 ) p - (OCF 2) q -OCF 2 - (B)

また、j=1において、一般式(A)におけるパーフルオロポリエーテル基Rfとして、以下の構造式(C)、構造式(D)、構造式(E)を例示することができる。但し、全てのアルキル基の水素原子がフッ素原子に置換されている必要はなく、部分的に水素原子が含まれていてもよい。 Moreover, in j = 1, the following structural formula (C), structural formula (D), and structural formula (E) can be illustrated as perfluoropolyether group Rf in general formula (A). However, it is not necessary that all the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms, and hydrogen atoms may be partially contained.

F(CF3CF2CF2n (C)
CF3(OCF(CF3)CF3m(OCF2l (D)
F−(CF(CF3)CF2k (E)
F (CF 3 CF 2 CF 2 ) n (C)
CF 3 (OCF (CF 3 ) CF 3 ) m (OCF 2 ) l (D)
F- (CF (CF 3 ) CF 2 ) k (E)

また、パーフルオロポリエーテル基を含む防汚層を構成する材料として、例えば、末端に極性基を持つパーフルオロポリエーテル(特開平9−127307号公報参照)、特定構造を有するパーフルオロポリエーテル基を有するアルコキシシラン化合物を含有する防汚膜形成用組成物(特開平9−255919号公報参照)、パーフルオロポリエーテル基を有するアルコキシシラン化合物を各種材料と組み合わせて得られる表面改質剤(特開平9−326240号公報、特開平10−26701号公報、特開平10−120442号公報、特開平10−148701号公報参照)を用いることもできる。   Moreover, as a material constituting the antifouling layer containing a perfluoropolyether group, for example, a perfluoropolyether having a polar group at the terminal (see JP-A-9-127307), a perfluoropolyether group having a specific structure An antifouling film-forming composition containing an alkoxysilane compound having a surface roughness (see JP-A-9-255919), a surface modifier obtained by combining an alkoxysilane compound having a perfluoropolyether group with various materials (special Kaihei 9-326240, JP-A-10-26701, JP-A-10-120442, and JP-A-10-148701 can also be used.

1は2価の原子又は基を示し、R2とパーフルオロポリエーテル基Rfとの結合基であり、特に制限はないが、合成上、炭素以外のO、NH、Sといった原子あるいは原子団が好ましい。R2は炭化水素基であり、炭素数は2〜10の範囲であることが好ましい。R2として、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基、フェニレン基を例示することができる。R3はアルコキシ基を構成するアルキル基であり、通常は炭素数が3以下、つまり、イソプロピル基、プロピル基、エチル基、メチル基を例示することができる。但し、炭素数は4以上であってもよい。 R 1 represents a divalent atom or group, and is a linking group between R 2 and the perfluoropolyether group R f, and is not particularly limited. A group is preferred. R 2 is a hydrocarbon group, preferably having 2 to 10 carbon atoms. Specific examples of R 2 include an alkylene group such as a methylene group, an ethylene group, and a propylene group, and a phenylene group. R 3 is an alkyl group constituting an alkoxy group, usually having 3 or less carbon atoms, that is, an isopropyl group, a propyl group, an ethyl group, or a methyl group. However, the carbon number may be 4 or more.

防汚層の形成のためには、通常、フッ素系樹脂(例えば、一般式(A)で示したアルコキシシラン化合物)を、溶媒に希釈して用いる。この溶媒としては、特に限定されないが、使用に当たっては、組成物の安定性、封止部材の表面に対する濡れ性、揮発性等を考慮して決める必要がある。具体的には、エチルアルコール等のアルコール系溶剤やアセトン等のケトン系溶剤、あるいはヘキサン等の炭化水素系溶剤等を例示することができ、更には、これらの単独あるいは2種以上の混合物を溶媒として用いることができる。   In order to form the antifouling layer, a fluororesin (for example, an alkoxysilane compound represented by the general formula (A)) is usually used after diluted in a solvent. Although it does not specifically limit as this solvent, In using, it is necessary to determine in consideration of the stability of a composition, the wettability with respect to the surface of a sealing member, volatility, etc. Specific examples include alcohol solvents such as ethyl alcohol, ketone solvents such as acetone, hydrocarbon solvents such as hexane, and the like. Further, these solvents may be used alone or as a mixture of two or more thereof. Can be used as

あるいは又、フッ素系樹脂を溶解する溶媒は、使用にあたっての組成物の安定性、封止部材の表面に対する濡れ性、揮発性等を考慮して決定すればよく、例えば、フッ素化炭化水素系溶媒が用いられる。フッ素化炭化水素系溶媒は、脂肪族炭化水素、環式炭化水素、エーテル等の炭化水素系溶媒の水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換した化合物である。例えば、日本ゼオン社製の商品名ZEORORA−HXE(沸点78゜C)、パーフルオロヘプタン(沸点80゜C)、パーフルオロオクタン(沸点102゜C)、アウトジモント社製の商品名H−GALDEN−ZV75(沸点75゜C)、H−GALDEN−ZV85(沸点85゜C)、H−GALDEN−ZV100(沸点95゜C)、H−GALDEN−C(沸点130゜C)、H−GALDEN−D(沸点178゜C)等のハイドロフルオロポリエーテル、あるいは、SV−110(沸点110゜C)、SV−135(沸点135゜C)等のパーフルオロポリエーテル、住友3M社製のFCシリーズ等のパーフルオロアルカン等を挙げることができる。そして、これらのフッ素化炭化水素系溶媒の中でも、一般式(A)のフッ素系化合物を溶解する溶媒として、ムラのない、膜厚が均一な防汚層を得るために、沸点が70〜240゜Cの範囲のものを選択し、中でも、ハイドロフルオロポリエーテル(HFPE)若しくはハイドロフルオロカーボン(HFC)を選択し、これらの1種を単独で又は2種以上を混合して用いることが好ましい。沸点が低すぎると、例えば塗布ムラになり易い傾向があり、一方、沸点が高すぎると、乾燥し難くなり、均一な防汚層の形成が困難となる傾向にある。HFPE又はHFCは、一般式(A)で表されるフッ素系化合物に対する溶解性が優れており、優れた塗布面を得ることができる。   Alternatively, the solvent that dissolves the fluororesin may be determined in consideration of the stability of the composition in use, the wettability with respect to the surface of the sealing member, the volatility, etc., for example, a fluorinated hydrocarbon solvent. Is used. The fluorinated hydrocarbon solvent is a compound in which part or all of the hydrogen atoms of a hydrocarbon solvent such as an aliphatic hydrocarbon, a cyclic hydrocarbon, and an ether are substituted with a fluorine atom. For example, trade names ZEORORA-HXE (boiling point 78 ° C.), perfluoroheptane (boiling point 80 ° C.), perfluorooctane (boiling point 102 ° C.) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade names H-GALDEN-ZV75 manufactured by Outdmont Corporation (Boiling point 75 ° C), H-GALDEN-ZV85 (boiling point 85 ° C), H-GALDEN-ZV100 (boiling point 95 ° C), H-GALDEN-C (boiling point 130 ° C), H-GALDEN-D (boiling point) 178 ° C) hydrofluoropolyether, SV-110 (boiling point 110 ° C), SV-135 (boiling point 135 ° C) and other perfluoropolyethers, FC series manufactured by Sumitomo 3M Examples include alkanes. Among these fluorinated hydrocarbon solvents, as a solvent for dissolving the fluorine compound of the general formula (A), a boiling point of 70 to 240 is obtained in order to obtain a uniform and uniform antifouling layer with a uniform film thickness. It is preferable to select one in the range of ° C, among which hydrofluoropolyether (HFPE) or hydrofluorocarbon (HFC) is selected, and one of these is used alone or two or more of them are used in combination. If the boiling point is too low, for example, coating unevenness tends to occur. On the other hand, if the boiling point is too high, drying tends to be difficult and formation of a uniform antifouling layer tends to be difficult. HFPE or HFC has excellent solubility in the fluorine-based compound represented by the general formula (A), and an excellent coated surface can be obtained.

そして、フッ素系樹脂(例えば、一般式(A)で示したアルコキシシラン化合物)を溶媒に希釈したものを、封止部材の表面に塗布し、例えば加熱することによって溶媒を揮発させると共に、封止部材を構成する材料と防汚層を構成するフッ素系樹脂との結合を生じさせることで、封止部材の表面に防汚層を形成することができる。塗布方法としては、通常のコーティング作業で用いられる各種の方法が適用可能であるが、スピン塗布、スプレー塗布等を好ましく用いることができる。また、作業性の点から紙、布等の材料に液を含浸させて、塗布する方法を採用してもよい。加熱温度は、封止部材の耐熱性等を考慮して選定すればよく、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂を封止部材として用いた場合には、30〜80゜Cの範囲が適当である。   Then, a fluorine resin (for example, an alkoxysilane compound represented by the general formula (A)) diluted in a solvent is applied to the surface of the sealing member, and the solvent is volatilized by heating, for example, and sealing The antifouling layer can be formed on the surface of the sealing member by causing a bond between the material constituting the member and the fluororesin constituting the antifouling layer. As a coating method, various methods used in normal coating operations can be applied, but spin coating, spray coating, and the like can be preferably used. Further, from the viewpoint of workability, a method of impregnating a liquid such as paper or cloth and applying it may be employed. The heating temperature may be selected in consideration of the heat resistance of the sealing member. For example, when polyethylene terephthalate resin is used as the sealing member, a range of 30 to 80 ° C. is appropriate.

一般式(A)で示されるアルコキシシラン化合物は、フッ素系化合物を分子中に含むことにより、撥水性を有し、耐汚染性が向上している。従って、一般式(A)で示されるパーフルオロポリエーテル基を有するアルコキシシラン化合物を含有する防汚層の形成によって、更に、封止部材の表面に耐摩耗性、耐汚染性等の特性を付与することができる。   The alkoxysilane compound represented by the general formula (A) includes a fluorine-based compound in the molecule, thereby having water repellency and improving stain resistance. Therefore, by forming an antifouling layer containing an alkoxysilane compound having a perfluoropolyether group represented by the general formula (A), the surface of the sealing member is further imparted with characteristics such as wear resistance and antifouling property. can do.

尚、封止部材を構成する材料と、防汚層を構成する材料との間の反応を促進するための触媒として、酸、塩基、リン酸エステル、及び、アセチルアセトンから成る群から選択された少なくとも1種類の材料を防汚層を構成する材料に添加することが好ましい。触媒として、具体的には、塩酸等の酸、アンモニア等の塩基、あるいは、リン酸ジラウリルエステル等のリン酸エステルを例示することができる。触媒の添加量として、1×10-3ミリモル/リットル〜1ミリモル/リットルを挙げることができる。酸又は塩基を添加する場合には、アセチルアセトンのようなカルボニル化合物を添加すると、その反応性が高まることから、防汚層を形成するための組成物にカルボニル化合物を添加することが推奨される。このようなカルボニル化合物の添加量は、1×10-1ミリモル/リットル〜1×102ミリモル/リットル程度とすることができる。このように、触媒を添加することによって、加熱(乾燥)温度を低くしても、封止部材と防汚層との間に強い結合を形成することができる。その結果、製造プロセス的に有利になると共に、封止部材を構成する材料の選定範囲が広がる。 The catalyst for promoting the reaction between the material constituting the sealing member and the material constituting the antifouling layer is at least selected from the group consisting of acids, bases, phosphate esters, and acetylacetone. It is preferable to add one kind of material to the material constituting the antifouling layer. Specific examples of the catalyst include acids such as hydrochloric acid, bases such as ammonia, and phosphate esters such as dilauryl phosphate. Examples of the addition amount of the catalyst include 1 × 10 −3 mmol / liter to 1 mmol / liter. In the case of adding an acid or a base, the addition of a carbonyl compound such as acetylacetone increases the reactivity, so it is recommended to add a carbonyl compound to the composition for forming the antifouling layer. The amount of such a carbonyl compound added can be about 1 × 10 −1 mmol / liter to 1 × 10 2 mmol / liter. Thus, by adding a catalyst, a strong bond can be formed between the sealing member and the antifouling layer even when the heating (drying) temperature is lowered. As a result, the manufacturing process becomes advantageous, and the selection range of the material constituting the sealing member is expanded.

本発明のナノ粒子−樹脂複合材料あるいはその製造方法によれば、所定の有機化合物によって無機ナノ粒子表面を被覆することにより、無機ナノ粒子を、シロキサン化合物中で凝集することなく、均一に分散させることができ、透明で、高い屈折率を有し、高い温度になったときにおいても線膨張係数が小さく、耐光性の良好なナノ粒子−樹脂複合材料を提供することができる。そして、本発明にあっては、ナノ粒子−樹脂複合材料の屈折率は、無機ナノ粒子の種類と体積充填率とに基づき制御が可能であり、可視光域において屈折率1.55以上を達成することができる。また、本発明の発光素子組立体によれば、透明で、高い屈折率を有し、高い温度になったときにおいても線膨張係数が小さく、耐光性の良好なナノ粒子−樹脂複合材料を充填材料(封入材料)として使用することにより、光取り出し効率が高く、耐光性、耐久性に優れた発光素子組立体を提供することができる。また、本発明にあっては、シロキサン化合物を架橋させるので、ナノ粒子−樹脂複合材料は固体状あるいはゲル状である。従って、本発明の発光素子組立体の動作時、発光素子の発熱によってナノ粒子−樹脂複合材料が高い温度になったときでも、ナノ粒子−樹脂複合材料の流動性が増大して発光素子組立体から流出するといった現象が発生することがなく、発光素子組立体の長期信頼性を確保することができる。   According to the nanoparticle-resin composite material of the present invention or the method for producing the same, by coating the surface of the inorganic nanoparticle with a predetermined organic compound, the inorganic nanoparticle is uniformly dispersed without agglomerating in the siloxane compound. It is possible to provide a nanoparticle-resin composite material that is transparent, has a high refractive index, has a small linear expansion coefficient even at a high temperature, and has good light resistance. In the present invention, the refractive index of the nanoparticle-resin composite material can be controlled based on the type of inorganic nanoparticles and the volume filling factor, and a refractive index of 1.55 or more is achieved in the visible light region. can do. Further, according to the light emitting device assembly of the present invention, it is filled with a nanoparticle-resin composite material that is transparent, has a high refractive index, has a low coefficient of linear expansion even at high temperatures, and has good light resistance. By using it as a material (encapsulation material), a light emitting element assembly having high light extraction efficiency and excellent light resistance and durability can be provided. Moreover, in this invention, since a siloxane compound is bridge | crosslinked, a nanoparticle-resin composite material is a solid form or a gel form. Accordingly, during the operation of the light emitting device assembly of the present invention, even when the temperature of the nanoparticle-resin composite material becomes high due to heat generation of the light emitting device, the fluidity of the nanoparticle-resin composite material is increased and the light emitting device assembly is increased. The phenomenon that the light emitting element flows out does not occur, and the long-term reliability of the light emitting element assembly can be ensured.

以下、図面を参照して、本発明を好ましい実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.

実施例1は、本発明のナノ粒子−樹脂複合材料及びその製造方法に関する。実施例1あるいは後述する実施例2のナノ粒子−樹脂複合材料は、シロキサン架橋生成物中に無機ナノ粒子が分散されて成り、無機ナノ粒子は有機化合物で被覆されており、可視光域において透明で1.55以上の屈折率を有するナノ粒子−樹脂複合材料である。そして、シロキサン架橋生成物は、シロキサン結合を有し、且つ、反応性官能基を含んだシロキサン化合物の架橋に基づき形成されており、有機化合物は、無機ナノ粒子表面と共有結合あるいはイオン結合を形成する官能基、及び、シロキサン化合物と親和性を示す有機基を有し、分子量が1×103以下である。また、実施例1あるいは後述する実施例2のナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法は、シロキサン架橋生成物中に無機ナノ粒子が分散されて成り、無機ナノ粒子は有機化合物で被覆されており、可視光域において透明で1.55以上の屈折率を有し、
シロキサン架橋生成物は、シロキサン結合を有し、且つ、反応性官能基を含んだシロキサン化合物の架橋に基づき形成されており、
有機化合物は、無機ナノ粒子表面と共有結合あるいはイオン結合を形成する官能基、及び、シロキサン化合物と親和性を示す有機基を有し、分子量が1×103以下であるナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法である。そして、
(A)無機ナノ粒子と有機化合物とを液相中で分散処理して、有機化合物で無機ナノ粒子表面を被覆した後、
(B)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子とシロキサン化合物とを混合し、次いで、
(C)加熱によってシロキサン化合物を架橋させ、以て、シロキサン架橋生成物を形成する、
工程を備えている。
Example 1 relates to a nanoparticle-resin composite material of the present invention and a method for producing the same. The nanoparticle-resin composite material of Example 1 or Example 2 described later is formed by dispersing inorganic nanoparticles in a siloxane cross-linked product, and the inorganic nanoparticles are coated with an organic compound and transparent in the visible light range. And a nanoparticle-resin composite material having a refractive index of 1.55 or more. The siloxane cross-linked product is formed based on cross-linking of a siloxane compound having a siloxane bond and a reactive functional group, and the organic compound forms a covalent bond or an ionic bond with the surface of the inorganic nanoparticle. And an organic group having an affinity for the siloxane compound, and the molecular weight is 1 × 10 3 or less. In addition, the method for producing the nanoparticle-resin composite material of Example 1 or Example 2 described later is formed by dispersing inorganic nanoparticles in a siloxane crosslinked product, and the inorganic nanoparticles are coated with an organic compound. It is transparent in the visible light region and has a refractive index of 1.55 or more,
The siloxane cross-linked product is formed on the basis of cross-linking of a siloxane compound having a siloxane bond and containing a reactive functional group,
The organic compound has a functional group that forms a covalent bond or an ionic bond with the surface of the inorganic nanoparticle, and an organic group that has an affinity for the siloxane compound, and has a molecular weight of 1 × 10 3 or less. It is a manufacturing method. And
(A) After the inorganic nanoparticles and the organic compound are dispersed in the liquid phase and the surface of the inorganic nanoparticles is coated with the organic compound,
(B) mixing inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound;
(C) the siloxane compound is crosslinked by heating, thereby forming a siloxane crosslinked product;
It has a process.

以下、実施例1のナノ粒子−樹脂複合材料及びその製造方法を、具体的に説明するが、より具体的には、実施例1にあっては、有機化合物を、アリールオキシ基を含むカルボン酸である4−フェノキシ安息香酸とし、シロキサン化合物[1]を、白金族系触媒であるPtのビニルシロキサン錯体が添加され、両末端に付加反応性炭素−炭素二重結合を有するメチルフェニルシロキサンとし、シロキサン化合物[2]を、Si原子に結合した水素原子を有するメチルフェニルシロキサンとした。尚、両末端に付加反応性炭素−炭素二重結合を有するメチルフェニルシロキサンの化学式を下記の化学式(11)に示し、Si原子に結合した水素原子を有するメチルフェニルシロキサンの化学式を下記の化学式(12)に示し、更には、得られたシロキサン架橋生成物の化学式を下記の化学式(13)に示す。尚、化学式(13)中、「a」は任意の整数である。   Hereinafter, the nanoparticle-resin composite material of Example 1 and the production method thereof will be described in detail. More specifically, in Example 1, the organic compound is a carboxylic acid containing an aryloxy group. 4-phenoxybenzoic acid, and the siloxane compound [1] is a phenyl group-based Pt vinylsiloxane complex added to form a methylphenylsiloxane having addition-reactive carbon-carbon double bonds at both ends. Siloxane compound [2] was methylphenylsiloxane having hydrogen atoms bonded to Si atoms. The chemical formula of methylphenylsiloxane having an addition-reactive carbon-carbon double bond at both ends is shown in the following chemical formula (11), and the chemical formula of methylphenylsiloxane having a hydrogen atom bonded to an Si atom is expressed by the following chemical formula ( 12), and the chemical formula of the resulting siloxane crosslinked product is shown in the following chemical formula (13). In the chemical formula (13), “a” is an arbitrary integer.

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ゾル−ゲル法により合成された粒径5nmのZrO2ナノ粒子1グラムをMEK10ミリリットル中に混合し、これに4−フェノキシ安息香酸1グラムを添加し、ディスパーを用いて室温で攪拌した。次いで、エタノールを40ミリリットル加えた後、遠心分離を行って沈殿物を採取した。この沈殿物にMEK10ミリリットルを加えてディスパーで解砕した後、エタノールを40ミリリットルを加え、再度、遠心分離にて無機ナノ粒子を沈殿させ、沈殿物として採取した。この洗浄・遠心分離作業を3回繰り返した後、沈殿物を回収し、真空下にて乾燥して、4−フェノキシ安息香酸で被覆されたZrO2ナノ粒子を得た。尚、以下の説明において、無機ナノ粒子の粒径が「D」nmであるという表現を用いるが、この表現は、無機ナノ粒子の粒径の平均値をDave、標準偏差をσとしたとき、Dave+2σの値が「D」nmを越えることは無いことを意味する。 One gram of ZrO 2 nanoparticles having a particle diameter of 5 nm synthesized by the sol-gel method was mixed in 10 ml of MEK, 1 gram of 4-phenoxybenzoic acid was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature using a disper. Next, 40 ml of ethanol was added, followed by centrifugation to collect a precipitate. After adding 10 ml of MEK to this precipitate and crushing with a disper, 40 ml of ethanol was added, and inorganic nanoparticles were precipitated again by centrifugation, and collected as a precipitate. After repeating this washing and centrifuging operation three times, the precipitate was collected and dried under vacuum to obtain ZrO 2 nanoparticles coated with 4-phenoxybenzoic acid. In the following description, the expression that the particle diameter of the inorganic nanoparticles is “D” nm is used. This expression is expressed when the average value of the particle diameter of the inorganic nanoparticles is D ave and the standard deviation is σ. , D ave + 2σ does not exceed “D” nm.

次に、このZrO2ナノ粒子をトルエンに所定量添加し、ディスパーにてトルエン中でZrO2ナノ粒子を分散させ、更に、ZrO2ナノ粒子の体積充填率が10%となるように、両末端に付加反応性炭素−炭素二重結合を有するメチルフェニルシロキサン(nD=1.53、粘度=250mPa・s)を加え、更に、白金族系触媒であるPtのビニルシロキサン錯体を、メチルフェニルシロキサンに対して、Pt重量基準で10ppm加え、攪拌機にて均一に混合した。そして、この混合液からエバポレーター(設定温度40゜C)を用いてトルエンを除去した。こうして、有機化合物としての4−フェノキシ安息香酸で被覆された無機ナノ粒子としてのZrO2ナノ粒子と、白金族系触媒が添加されたシロキサン化合物[1]としてのメチルフェニルシロキサンとの混合物[1]を得ることができた。 Next, a predetermined amount of this ZrO 2 nanoparticle is added to toluene, and the ZrO 2 nanoparticle is dispersed in toluene with a disper. Further, both ends are adjusted so that the volume filling rate of ZrO 2 nanoparticle becomes 10%. Is added with methylphenylsiloxane having an addition-reactive carbon-carbon double bond (n D = 1.53, viscosity = 250 mPa · s), and further, a platinum group catalyst Pt vinylsiloxane complex is converted to methylphenylsiloxane. On the other hand, 10 ppm was added on the basis of Pt weight, and mixed uniformly with a stirrer. And toluene was removed from this liquid mixture using the evaporator (setting temperature 40 degreeC). Thus, a mixture [1] of ZrO 2 nanoparticles as inorganic nanoparticles coated with 4-phenoxybenzoic acid as an organic compound and methylphenylsiloxane as a siloxane compound [1] to which a platinum group catalyst is added. Could get.

一方、このZrO2ナノ粒子をトルエンに所定量添加し、ディスパーにてトルエン中でZrO2ナノ粒子を分散させ、更に、ZrO2ナノ粒子の体積充填率が10%となるように、Si原子に結合した水素原子を有するメチルフェニルシロキサン(nD=1.52、粘度=400mPa・s)を加え、攪拌機にて均一に混合した。そして、この混合液からエバポレーター(設定温度40゜C)を用いてトルエンを除去した。こうして、有機化合物としての4−フェノキシ安息香酸で被覆された無機ナノ粒子としてのZrO2ナノ粒子と、シロキサン化合物[2]としてのメチルフェニルシロキサンとの混合物[2]を得ることができた。 On the other hand, a predetermined amount of these ZrO 2 nanoparticles are added to toluene, and the ZrO 2 nanoparticles are dispersed in toluene with a disper. Further, the ZrO 2 nanoparticles are added to Si atoms so that the volume filling rate of ZrO 2 nanoparticles becomes 10%. Methylphenylsiloxane having a bonded hydrogen atom (n D = 1.52, viscosity = 400 mPa · s) was added and mixed uniformly with a stirrer. And toluene was removed from this liquid mixture using the evaporator (setting temperature 40 degreeC). Thus, a mixture [2] of ZrO 2 nanoparticles as inorganic nanoparticles coated with 4-phenoxybenzoic acid as an organic compound and methylphenylsiloxane as a siloxane compound [2] could be obtained.

次に、混合物[1]と混合物[2]とを、重量で1:1となるように混合した。尚、混合物[1]と混合物[2]との混合品を、ナノ粒子−樹脂複合材料前駆体と呼ぶ。そして、攪拌後、脱泡し、150゜Cで5時間、大気中で加熱することにより、シロキサン化合物[1]及びシロキサン化合物[2]が架橋し、シロキサン架橋生成物が形成され、ナノ粒子−樹脂複合材料を得ることができた。   Next, the mixture [1] and the mixture [2] were mixed at a weight ratio of 1: 1. Note that a mixture of the mixture [1] and the mixture [2] is referred to as a nanoparticle-resin composite material precursor. Then, after stirring, the mixture is degassed and heated in the atmosphere at 150 ° C. for 5 hours to crosslink the siloxane compound [1] and the siloxane compound [2] to form a siloxane crosslinked product. A resin composite material could be obtained.

得られたナノ粒子−樹脂複合材料前駆体の屈折率を、周知のアッベ屈折率計(ATAGO社製:型番NAR−4T)を用いて測定した。測定波長をD線とした。また、ナノ粒子−樹脂複合材料前駆体を厚さ0.5mmの石英セルに封入し、150゜Cで5時間、大気中で加熱して硬化させたナノ粒子−樹脂複合材料の光透過率を、周知のUV−可視分光光度計(日立ハイテク社製:型番U−3410)を用いて測定した。   The refractive index of the obtained nanoparticle-resin composite material precursor was measured using a well-known Abbe refractometer (manufactured by ATAGO, model number NAR-4T). The measurement wavelength was D line. In addition, the light transmittance of the nanoparticle-resin composite material, in which the nanoparticle-resin composite material precursor is sealed in a 0.5 mm thick quartz cell and heated and cured in air at 150 ° C. for 5 hours, is measured. The measurement was performed using a well-known UV-visible spectrophotometer (manufactured by Hitachi High-Tech: model number U-3410).

ナノ粒子−樹脂複合材料前駆体のD線で測定した屈折率は1.59であった。また、ナノ粒子−樹脂複合材料の光透過率の測定結果を図1に示すが、実施例1のナノ粒子−樹脂複合材料は、波長380nm乃至750nmの可視光域では85%以上の光透過率を示した。そして、後述する実施例3における発光素子組立体(発光素子は、発光波長455nmの青色発光ダイオードから成る)を試作して、その輝度を測定した。その結果、図3に示した従来の発光素子組立体(屈折率1.5の封止部材114を有する)を基準として、輝度が10%向上した。尚、図3に示した従来の発光素子組立体(屈折率1.5の封止部材114を有する)を、以下、従来品と呼ぶ。   The refractive index measured by the D line of the nanoparticle-resin composite material precursor was 1.59. Moreover, although the measurement result of the light transmittance of a nanoparticle-resin composite material is shown in FIG. 1, the nanoparticle-resin composite material of Example 1 has a light transmittance of 85% or more in the visible light region with a wavelength of 380 nm to 750 nm. showed that. Then, a light-emitting element assembly in Example 3 described later (the light-emitting element is made of a blue light-emitting diode having an emission wavelength of 455 nm) was prototyped, and the luminance was measured. As a result, the luminance was improved by 10% based on the conventional light emitting device assembly (having the sealing member 114 having a refractive index of 1.5) shown in FIG. The conventional light emitting device assembly (having the sealing member 114 having a refractive index of 1.5) shown in FIG. 3 is hereinafter referred to as a conventional product.

尚、以下に説明する実施例における屈折率もD線で測定した値であり、光透過率は、光路長0.5mmの石英セルを用いて、波長380nm乃至750nmの可視光域で測定した値である。   In addition, the refractive index in the Example described below is also a value measured by the D-line, and the light transmittance is a value measured in a visible light region having a wavelength of 380 nm to 750 nm using a quartz cell having an optical path length of 0.5 mm. It is.

実施例1の変形として、以下に説明する実施例1−A〜実施例1−Cを行った。実施例1−A〜実施例1−Cにて使用した有機化合物は、以下のとおりである。尚、シロキサン化合物[1]、及び、シロキサン化合物[2]、白金族系触媒は、実施例1と同じシロキサン化合物[1]、及び、シロキサン化合物[2]、白金族系触媒を使用した。得られたナノ粒子−樹脂複合材料前駆体あるいはナノ粒子−樹脂複合材料の屈折率、光透過率、状態、発光素子組立体における輝度の向上割合を表1に示す。   As modifications of Example 1, Example 1-A to Example 1-C described below were performed. The organic compounds used in Example 1-A to Example 1-C are as follows. The same siloxane compound [1], siloxane compound [2], and platinum group catalyst as in Example 1 were used as the siloxane compound [1], siloxane compound [2], and platinum group catalyst. Table 1 shows the refractive index, light transmittance, state of the obtained nanoparticle-resin composite material precursor or nanoparticle-resin composite material, and the luminance improvement rate in the light-emitting element assembly.

[有機化合物]
実施例1 :アリールオキシ基を含むカルボン酸である4−フェノキシ安息香酸
・・・・・・・表1においては、有機化合物の欄に記号「1」と表記する。
実施例1−A:アリール基を含むカルボン酸である4−フェニル酪酸
・・・・・・・表1においては、有機化合物の欄に記号「1−A」と表記する。
実施例1−B:アリール基を含むホスフィン酸であるジフェニルホスフィン酸
・・・・・・・表1においては、有機化合物の欄に記号「1−B」と表記する。
実施例1−C:4−フェニルブチルトリクロロシラン
・・・・・・・表1においては、有機化合物の欄に記号「1−C」と表記する。
実施例2 :オレフィン鎖を含むカルボン酸であるオレイン酸
・・・・・・・表1においては、有機化合物の欄に記号「2」と表記する。
[Organic compounds]
Example 1: 4-phenoxybenzoic acid which is a carboxylic acid containing an aryloxy group In Table 1, the symbol "1" is shown in the column of the organic compound.
Example 1-A: 4-phenylbutyric acid which is a carboxylic acid containing an aryl group In Table 1, the symbol “1-A” is shown in the column of the organic compound.
Example 1-B: Diphenylphosphinic acid which is a phosphinic acid containing an aryl group In Table 1, the symbol “1-B” is shown in the column of the organic compound.
Example 1-C: 4-Phenylbutyltrichlorosilane... In Table 1, the symbol “1-C” is shown in the column of the organic compound.
Example 2: Oleic acid which is a carboxylic acid containing an olefin chain In Table 1, the symbol "2" is shown in the column of the organic compound.

また、実施例1、実施例1−A〜実施例1−Cにおいて、白金族系触媒を、シロキサン化合物[1]に添加する代わりに、シロキサン化合物[2]に添加しても、最終的に得られたナノ粒子−樹脂複合材料の特性に相違は認められなかった。   Further, in Example 1 and Examples 1-A to 1-C, the platinum group catalyst may be added to the siloxane compound [2] instead of the siloxane compound [1]. No difference was observed in the properties of the obtained nanoparticle-resin composite material.

実施例2は、実施例1の変形である。以下、実施例2のナノ粒子−樹脂複合材料及びその製造方法を、具体的に説明するが、より具体的には、実施例2にあっては、有機化合物を、オレフィン鎖を含むカルボン酸であるオレイン酸とし、シロキサン化合物[1]を、白金族系触媒であるPtのビニルシロキサン錯体が添加され、両末端に付加反応性炭素−炭素二重結合を有し、側鎖の一部がポリエーテル基で置換されたメチルフェニルシロキサンとし、シロキサン化合物[2]を、Si原子に結合した水素原子を有し、側鎖の一部がポリエーテル基で置換されたメチルフェニルシロキサンとした。 The second embodiment is a modification of the first embodiment. Hereinafter, although the nanoparticle-resin composite material of Example 2 and the manufacturing method thereof will be specifically described, more specifically, in Example 2, the organic compound is a carboxylic acid containing an olefin chain. A certain oleic acid, siloxane compound [1] is added with a platinum group-based Pt vinylsiloxane complex, an addition reactive carbon-carbon double bond at both ends, and a part of the side chain is poly. The methyl phenyl siloxane substituted with an ether group was used, and the siloxane compound [2] was a methyl phenyl siloxane having a hydrogen atom bonded to a Si atom and a part of the side chain substituted with a polyether group .

ゾル−ゲル法により合成された粒径5nmのZrO2ナノ粒子1グラムをトルエン10ミリリットル中に混合し、これにオレイン酸1グラムを添加し、ディスパーを用いて室温で攪拌した。次いで、エタノールを40ミリリットル加えた後、遠心分離を行い沈殿物を採取した。この沈殿物にトルエン10ミリリットルを加えてディスパーで分散後、エタノールを40ミリリットルを加え、再度、遠心分離にて無機ナノ粒子を沈殿させ、沈殿物として採取した。この洗浄・遠心分離作業を3回繰り返した後、沈殿物を回収し、真空下にて乾燥して、オレイン酸で被覆されたZrO2ナノ粒子を得た。 One gram of ZrO 2 nanoparticles having a particle size of 5 nm synthesized by the sol-gel method was mixed in 10 ml of toluene, 1 gram of oleic acid was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature using a disper. Next, 40 ml of ethanol was added, followed by centrifugation to collect a precipitate. 10 ml of toluene was added to this precipitate and dispersed with a disper, 40 ml of ethanol was added, and inorganic nanoparticles were precipitated again by centrifugation, and collected as a precipitate. After this washing / centrifugation operation was repeated three times, the precipitate was collected and dried under vacuum to obtain ZrO 2 nanoparticles coated with oleic acid.

次に、このZrO2ナノ粒子をトルエンに所定量添加し、ディスパーにてトルエン中でZrO2ナノ粒子を分散させ、更に、ZrO2ナノ粒子の体積充填率が14%となるように、両末端に付加反応性炭素−炭素二重結合を有し、側鎖の一部がポリエーテル基で置換されたメチルフェニルシロキサン(nD=1.48、粘度=500mPa・s)を加え、更に、白金族系触媒であるPtのビニルシロキサン錯体を、メチルフェニルシロキサンに対して、Pt重量基準で10ppm加え、攪拌機にて均一に混合した。そして、この混合液からエバポレーター(設定温度40゜C)を用いてトルエンを除去した。こうして、有機化合物としてのオレイン酸で被覆された無機ナノ粒子としてのZrO2ナノ粒子と、白金族系触媒が添加されたシロキサン化合物[1]としてのメチルフェニルシロキサンとの混合物[1]を得ることができた。 Next, a predetermined amount of the ZrO 2 nanoparticles are added to toluene, and the ZrO 2 nanoparticles are dispersed in toluene with a disper. Further, both ends of the ZrO 2 nanoparticles are adjusted so that the volume filling rate of the ZrO 2 nanoparticles becomes 14%. And methylphenylsiloxane (n D = 1.48, viscosity = 500 mPa · s) having an addition-reactive carbon-carbon double bond and a part of the side chain substituted with a polyether group, and platinum 10 ppm of Pt vinylsiloxane complex, which is a group catalyst, was added to methylphenylsiloxane based on the weight of Pt and mixed uniformly with a stirrer. And toluene was removed from this liquid mixture using the evaporator (setting temperature 40 degreeC). Thus, a mixture [1] of ZrO 2 nanoparticles as inorganic nanoparticles coated with oleic acid as an organic compound and methylphenylsiloxane as a siloxane compound [1] to which a platinum group catalyst is added is obtained. I was able to.

一方、このZrO2ナノ粒子をトルエンに所定量添加し、ディスパーにてトルエン中でZrO2ナノ粒子を分散させ、更に、ZrO2ナノ粒子の体積充填率が14%となるように、Si原子に結合した水素原子を有し、側鎖の一部がポリエーテル基で置換されたメチルフェニルシロキサン(nD=1.48、粘度=1000mPa・s)を加え、攪拌機にて均一に混合した。そして、この混合液からエバポレーター(設定温度40゜C)を用いてトルエンを除去した。こうして、有機化合物としてのオレイン酸で被覆された無機ナノ粒子としてのZrO2ナノ粒子と、シロキサン化合物[2]としてのメチルフェニルシロキサンとの混合物[2]を得ることができた。 On the other hand, a predetermined amount of the ZrO 2 nanoparticles are added to toluene, the ZrO 2 nanoparticles are dispersed in toluene with a disper, and the volume filling factor of the ZrO 2 nanoparticles is 14%. Methylphenylsiloxane (N D = 1.48, viscosity = 1000 mPa · s) having a bonded hydrogen atom and a part of the side chain substituted with a polyether group was added and mixed uniformly with a stirrer. And toluene was removed from this liquid mixture using the evaporator (setting temperature 40 degreeC). Thus, a mixture [2] of ZrO 2 nanoparticles as inorganic nanoparticles coated with oleic acid as an organic compound and methylphenylsiloxane as a siloxane compound [2] could be obtained.

次に、混合物[1]と混合物[2]とを、重量で1:1となるように混合した。そして、攪拌後、脱泡し、150゜Cで5時間、大気中でこのナノ粒子−樹脂複合材料前駆体を加熱することにより、シロキサン化合物が架橋し、シロキサン架橋生成物が形成され、ナノ粒子−樹脂複合材料を得ることができた。   Next, the mixture [1] and the mixture [2] were mixed at a weight ratio of 1: 1. Then, after stirring, the foam is degassed, and the nanoparticle-resin composite material precursor is heated in the air at 150 ° C. for 5 hours to crosslink the siloxane compound and form a siloxane cross-linked product. -A resin composite material could be obtained.

ナノ粒子−樹脂複合材料前駆体の屈折率は1.57であり、光透過率は可視光域で85%以上であった。また、青色発光半導体素子から構成された発光素子組立体における輝度は、従来品を基準として、7%向上した。実施例2の結果を、以下の表1に纏めた。   The refractive index of the nanoparticle-resin composite material precursor was 1.57, and the light transmittance was 85% or more in the visible light region. In addition, the luminance of the light emitting element assembly composed of the blue light emitting semiconductor elements was improved by 7% based on the conventional product. The results of Example 2 are summarized in Table 1 below.

Figure 0004961828
Figure 0004961828

[比較例1]
比較例1においては、有機化合物を用いず、それ以外は実施例1と同じ条件で処理してナノ粒子−樹脂複合材料を得た。得られたナノ粒子−樹脂複合材料において、ZrO2ナノ粒子は著しく凝集しており、全可視光域において透過率は1%以下であり、屈折率は測定不可能であった。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, a nanoparticle-resin composite material was obtained by treating under the same conditions as in Example 1 except that no organic compound was used. In the obtained nanoparticle-resin composite material, the ZrO 2 nanoparticles were remarkably aggregated, the transmittance was 1% or less in the entire visible light region, and the refractive index was not measurable.

実施例3は、本発明の第1の態様に係る発光素子組立体、本発明の発光素子組立体用の充填材料、及び、本発明の光学材料に関する。模式的な断面図を図2の(A)に示す実施例3の発光素子組立体は、
(a)発光素子(発光ダイオード)12、
(b)この発光素子を封止する封止部材14、及び、
(c)発光素子12と封止部材14との間に存在する隙間に充填された充填材料13、
を具備している。そして、この充填材料(発光素子組立体用の充填材料)、あるいは、光学材料は、実施例1〜実施例2のいずれかに基づくナノ粒子−樹脂複合材料13Aから成る。
Example 3 relates to the light emitting device assembly according to the first aspect of the present invention, the filling material for the light emitting device assembly of the present invention, and the optical material of the present invention. The light-emitting element assembly of Example 3 whose schematic cross-sectional view is shown in FIG.
(A) Light emitting element (light emitting diode) 12,
(B) a sealing member 14 for sealing the light emitting element, and
(C) a filling material 13 filled in a gap existing between the light emitting element 12 and the sealing member 14;
It has. The filling material (filling material for the light emitting element assembly) or the optical material is composed of the nanoparticle-resin composite material 13A based on any one of the first and second embodiments.

より具体的には、この発光素子組立体は、凹部(隙間に相当する)を有する反射カップ11と、この反射カップ11の凹部内に配置された発光素子12と、この発光素子12を封止するように反射カップ11の凹部を満たすナノ粒子−樹脂複合材料13Aから構成された充填材料13と、発光素子12及びナノ粒子−樹脂複合材料13Aを封入するように反射カップ11の凹部の蓋として配置された砲弾型の透明な材料(例えば、屈折率1.6のポリカーボネート樹脂)から作製された封止部材14から構成されている。   More specifically, the light-emitting element assembly includes a reflective cup 11 having a concave portion (corresponding to a gap), a light-emitting element 12 disposed in the concave portion of the reflective cup 11, and the light-emitting element 12 sealed. As a lid for the concave portion of the reflective cup 11 so as to enclose the filling material 13 composed of the nanoparticle-resin composite material 13A filling the concave portion of the reflective cup 11 and the light emitting element 12 and the nanoparticle-resin composite material 13A. It is comprised from the sealing member 14 produced from the arrange | positioned bullet-shaped transparent material (for example, polycarbonate resin of refractive index 1.6).

このように、実施例3の発光素子組立体によれば、透明で高い屈折率を有するナノ粒子−樹脂複合材料13Aを充填材料(封入材料)13として使用することにより、発光素子12から出射された光が発光素子12と充填材料13との界面において全反射されることを出来る限り防止でき、また、充填材料13と封止部材14との界面において全反射されることを出来る限り防止できる結果、光取り出し効率を向上させることができる。しかも、ナノ粒子−樹脂複合材料13Aは固体状あるいはゲル状であるが故に、発光素子12が動作によって高い温度になったときにおいても、ナノ粒子−樹脂複合材料13Aの流動性が増大して発光素子組立体から流出するといった現象が発生することがなく、発光素子組立体の長期信頼性を確保することができる。   As described above, according to the light emitting element assembly of Example 3, by using the nanoparticle-resin composite material 13A that is transparent and has a high refractive index as the filling material (encapsulation material) 13, the light is emitted from the light emitting element 12. As a result, it is possible to prevent the reflected light from being totally reflected at the interface between the light emitting element 12 and the filling material 13 as much as possible, and to prevent the light from being totally reflected at the interface between the filling material 13 and the sealing member 14 as much as possible. The light extraction efficiency can be improved. In addition, since the nanoparticle-resin composite material 13A is solid or gel, even when the light-emitting element 12 reaches a high temperature due to operation, the fluidity of the nanoparticle-resin composite material 13A increases to emit light. The phenomenon of flowing out of the element assembly does not occur, and the long-term reliability of the light emitting element assembly can be ensured.

実施例3の発光素子組立体を液晶表示装置の面状光源装置(バックライト)における光源として使用するとき、発光素子である発光ダイオードから専らz軸方向に沿って光を出射させた場合、面状光源装置に輝度ムラが発生してしまう場合がある。このような現象の発生を回避するための手段として、封止部材としての光取出しレンズを発光ダイオードに取り付けた発光ダイオード組立体を光源として使用し、発光ダイオードから出射された光が、光取出しレンズの頂面において全反射され、光取出しレンズの水平方向に主に出射される2次元方向出射構成を挙げることができる。   When the light-emitting element assembly of Example 3 is used as a light source in a planar light source device (backlight) of a liquid crystal display device, when light is emitted exclusively from the light-emitting diode that is a light-emitting element along the z-axis direction, Brightness unevenness may occur in the light source device. As a means for avoiding the occurrence of such a phenomenon, a light emitting diode assembly in which a light extraction lens as a sealing member is attached to the light emitting diode is used as a light source, and light emitted from the light emitting diode is converted into a light extraction lens. A two-dimensional direction emission structure that is totally reflected on the top surface of the light and emitted mainly in the horizontal direction of the light extraction lens can be given.

より具体的には、図2の(B)に概念図を示すように、発光素子(発光ダイオード)12に光取出しレンズ20を取り付けた発光素子組立体を光源として使用し、発光素子12から出射された光が、光取出しレンズ20の頂面21の一部分において全反射され、光取出しレンズ20の水平方向に主に出射される2次元方向出射構成とすることができる。尚、図2の(B)において、参照番号22は光取出しレンズ20の底面を指し、参照番号24は光取出しレンズ20の側面を指す。光取出しレンズ20の底面22には凹部(隙間)23が設けられており、この凹部23内に発光素子12が納められている。また、凹部23は、ナノ粒子−樹脂複合材料13Aから成る充填材料13によって満たされている。参照番号24は、基板であり、参照番号25は、発光素子12と基板24に設けられた配線部(図示せず)とを接続する配線である。光取出しレンズ20を構成する材料として、前述した封止部材14を構成する透明な材料を挙げることができる。   More specifically, as shown in the conceptual diagram of FIG. 2B, a light emitting element assembly in which a light extraction lens 20 is attached to a light emitting element (light emitting diode) 12 is used as a light source and emitted from the light emitting element 12. The emitted light is totally reflected at a part of the top surface 21 of the light extraction lens 20 and can be configured to emit light in a two-dimensional direction mainly emitted in the horizontal direction of the light extraction lens 20. In FIG. 2B, reference numeral 22 indicates the bottom surface of the light extraction lens 20, and reference numeral 24 indicates the side surface of the light extraction lens 20. A concave portion (gap) 23 is provided on the bottom surface 22 of the light extraction lens 20, and the light emitting element 12 is accommodated in the concave portion 23. Further, the recess 23 is filled with the filling material 13 made of the nanoparticle-resin composite material 13A. Reference numeral 24 is a substrate, and reference numeral 25 is a wiring that connects the light emitting element 12 and a wiring portion (not shown) provided on the substrate 24. Examples of the material constituting the light extraction lens 20 include the transparent material constituting the sealing member 14 described above.

ここで、図2の(B)に示した光取出しレンズ20は、特願2005−300117における光取出しレンズであり、円形の底面22、側面24、及び、頂面21を有し、底面22の中心部に有限の大きさを有する面光源(発光素子12)を配する。そして、底面22の中心を原点とし、底面22の中心を通る法線をz軸とする円筒座標(r,φ,z)を想定したとき、
頂面21は、面光源から出射される半全立体角放射光のうち、側面24と頂面21の交わる部分における極角Θ0よりも小さい極角を有する放射光成分の一部分を全反射させるための、z軸に対して回転対称である非球面から成り、
側面24は、面光源から出射される半全立体角放射光のうち、極角Θ0よりも大きな極角を有する放射光成分、及び、頂面21によって全反射された放射光成分を透過させるための、z軸に対して回転対称である非球面から成り、
非球面から成る側面24を表すzを変数とした関数r=fS(z)において、側面24と頂面21の交わる部分のz座標をz1としたとき、0≦z≦z1の閉区間においてzが減少するとき関数r=fS(z)は単調増加し、且つ、該閉区間においてzの2階微係値の絶対値|d2r/dz2|が極大となる点を少なくとも1つ有する。
Here, the light extraction lens 20 shown in FIG. 2B is a light extraction lens in Japanese Patent Application No. 2005-300117, which has a circular bottom surface 22, a side surface 24, and a top surface 21. A surface light source (light emitting element 12) having a finite size is disposed in the center. And assuming cylindrical coordinates (r, φ, z) with the center of the bottom surface 22 as the origin and the normal passing through the center of the bottom surface 22 as the z axis,
The top surface 21 totally reflects a part of the radiated light component having a polar angle smaller than the polar angle Θ 0 at the portion where the side surface 24 and the top surface 21 intersect, out of the half-total solid-angle radiation emitted from the surface light source. For an aspherical surface that is rotationally symmetric with respect to the z-axis,
The side surface 24 transmits the radiated light component having a polar angle larger than the polar angle Θ 0 and the radiated light component totally reflected by the top surface 21 of the semi-full solid angle radiated light emitted from the surface light source. For an aspherical surface that is rotationally symmetric with respect to the z-axis,
In the function r = f S (z) with z representing the side surface 24 made of an aspheric surface as a variable, when the z coordinate of the portion where the side surface 24 and the top surface 21 intersect is z 1 , 0 ≦ z ≦ z 1 is closed. The function r = f S (z) increases monotonously when z decreases in the interval, and the absolute value | d 2 r / dz 2 | Have at least one.

但し、光取出しレンズは、図2の(B)に示した光取出しレンズ20に限定するものではなく、如何なる構成、構造の光取出しレンズとすることもできる。   However, the light extraction lens is not limited to the light extraction lens 20 shown in FIG. 2B, and may be a light extraction lens having any configuration and structure.

また、封止部材14や光取出しレンズ20の表面に防汚層を形成した発光素子組立体とすることもできる。   In addition, a light emitting element assembly in which an antifouling layer is formed on the surface of the sealing member 14 or the light extraction lens 20 can be provided.

具体的には、フッ素系樹脂として、両末端にパーフルオロポリエーテル基を有するアルコキシシラン化合物(平均分子量は約4000であり、以下の化学式を有する)2重量部を、フッ素系溶剤であり、沸点が130゜Cのハイドロフルオロポリエーテル(ソルベイソレクシス社製、商品名H−GALDEN)200重量部に溶解し、更に、触媒として、リン酸のパーフルオロポリエーテルエステル0.08重量部を加えて均一な溶液とした後、更に、メンブレンフィルターで瀘過を行い、防汚層形成用の組成物を得た。そして、封止部材14の表面に、防汚層形成用の組成物をスプレーを用いて塗布した後、温度70゜Cで1時間乾燥させ、封止部材14の表面に防汚層が形成された発光素子組立体を得た。   Specifically, as a fluorine-based resin, 2 parts by weight of an alkoxysilane compound having a perfluoropolyether group at both ends (average molecular weight is about 4000 and has the following chemical formula) is a fluorine-based solvent, and has a boiling point. Is dissolved in 200 parts by weight of 130 ° C hydrofluoropolyether (trade name H-GALDEN, manufactured by Solvay Solexis), and 0.08 part by weight of perfluoropolyether ester of phosphoric acid is added as a catalyst. After preparing a uniform solution, the mixture was further filtered with a membrane filter to obtain a composition for forming an antifouling layer. And after apply | coating the composition for antifouling layer formation on the surface of the sealing member 14 using a spray, it is made to dry at the temperature of 70 degreeC for 1 hour, and an antifouling layer is formed in the surface of the sealing member 14 A light emitting device assembly was obtained.

f{CONH−C36−Si(OCH2CH332 R f {CONH—C 3 H 6 —Si (OCH 2 CH 3 ) 3 } 2

得られた発光素子組立体の封止部材14にコーンスターチを振りかけ、エアガンでコーンスターチの除去を試みた後、光学顕微鏡にて封止部材14の表面を観察したところ、コーンスターチは完全に除去されていた。   After sprinkling corn starch on the sealing member 14 of the obtained light emitting device assembly and attempting to remove the corn starch with an air gun, the surface of the sealing member 14 was observed with an optical microscope. The corn starch was completely removed. .

あるいは又、フッ素系樹脂として、以下に化学式を示す樹脂(平均分子量約2000)を使用し、それ以外は上述と同様にして発光素子組立体を得た。得られた発光素子組立体の封止部材14にコーンスターチを振りかけ、エアガンでコーンスターチの除去を試みた後、光学顕微鏡にて封止部材14の表面を観察したところ、コーンスターチは完全に除去されていた。   Alternatively, a light-emitting element assembly was obtained in the same manner as described above except that a resin having the following chemical formula (average molecular weight of about 2000) was used as the fluorine-based resin. After sprinkling corn starch on the sealing member 14 of the obtained light emitting device assembly and attempting to remove the corn starch with an air gun, the surface of the sealing member 14 was observed with an optical microscope. The corn starch was completely removed. .

f=−CH2CF2(OC24p(OCF2qOCF2 R f = -CH 2 CF 2 ( OC 2 F 4) p (OCF 2) q OCF 2 -

更には、フッ素系樹脂として、以下に化学式を示す樹脂(平均分子量約650)を使用し、それ以外は上述と同様にして発光素子組立体を得た。得られた発光素子組立体の封止部材14にコーンスターチを振りかけ、エアガンでコーンスターチの除去を試みた後、光学顕微鏡にて封止部材14の表面を観察したところ、コーンスターチは完全に除去されていた。   Furthermore, a resin having the following chemical formula (average molecular weight of about 650) was used as the fluorine-based resin, and a light-emitting element assembly was obtained in the same manner as described above except that. After sprinkling corn starch on the sealing member 14 of the obtained light emitting device assembly and attempting to remove the corn starch with an air gun, the surface of the sealing member 14 was observed with an optical microscope. The corn starch was completely removed. .

CF3(CF2)8CH2Si(OC253 CF 3 (CF 2 ) 8 CH 2 Si (OC 2 H 5 ) 3

実施例4は、本発明の第2の態様に係る発光素子組立体、本発明の発光素子組立体用の充填材料、及び、本発明の光学材料に関する。実施例4の発光素子組立体の模式的な断面図は、従来の発光素子組立体の模式的な断面図を示す図3と同じである。即ち、模式的な断面図を図3に示す実施例4の発光素子組立体は、
(a)発光素子(発光ダイオード)12、及び、
(b)この発光素子を封止する封止部材34、
を具備している。そして、封止部材34あるいは光学材料は、実施例1〜実施例2のいずれかに基づくナノ粒子−樹脂複合材料13Aから成る。
Example 4 relates to the light emitting device assembly according to the second aspect of the present invention, the filling material for the light emitting device assembly of the present invention, and the optical material of the present invention. A schematic cross-sectional view of the light-emitting element assembly of Example 4 is the same as FIG. 3 showing a schematic cross-sectional view of a conventional light-emitting element assembly. That is, the light-emitting element assembly of Example 4 whose schematic cross-sectional view is shown in FIG.
(A) a light emitting element (light emitting diode) 12, and
(B) a sealing member 34 for sealing the light emitting element;
It has. The sealing member 34 or the optical material is made of the nanoparticle-resin composite material 13A based on any one of the first and second embodiments.

より具体的には、この発光素子組立体は、凹部(隙間に相当する)を有する反射カップ11と、この反射カップ11の凹部内に配置された発光素子12と、この発光素子12を封止するように配置された封止部材34から構成されている。   More specifically, the light-emitting element assembly includes a reflective cup 11 having a concave portion (corresponding to a gap), a light-emitting element 12 disposed in the concave portion of the reflective cup 11, and the light-emitting element 12 sealed. It is comprised from the sealing member 34 arrange | positioned so.

そして、このように、実施例4の発光素子組立体によれば、透明で高い屈折率を有するナノ粒子−樹脂複合材料13Aから封止部材34を作製することにより、発光素子12から出射された光が発光素子12と封止部材34との界面において全反射されることを出来る限り防止できる結果、光取り出し効率を向上させることができる。   As described above, according to the light emitting element assembly of Example 4, the sealing member 34 was produced from the transparent nanoparticle-resin composite material 13A having a high refractive index and emitted from the light emitting element 12. As a result of preventing light from being totally reflected at the interface between the light emitting element 12 and the sealing member 34 as much as possible, light extraction efficiency can be improved.

尚、封止部材34の代わりに、実施例1〜実施例2のいずれかに基づくナノ粒子−樹脂複合材料から作製された、実施例3において説明した光取出しレンズを取り付けた発光ダイオード組立体とすることもできる。また、封止部材34の表面に、実施例3において説明した防汚層を形成してもよい。   In addition, instead of the sealing member 34, a light-emitting diode assembly to which the light extraction lens described in Example 3 is attached, which is manufactured from the nanoparticle-resin composite material according to any of Examples 1 to 2, and You can also Further, the antifouling layer described in the third embodiment may be formed on the surface of the sealing member 34.

図1は、実施例1において得られたナノ粒子−樹脂複合材料の光透過率をUV−可視分光光度計により測定した結果を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the results of measuring the light transmittance of the nanoparticle-resin composite material obtained in Example 1 with a UV-visible spectrophotometer. 図2の(A)は、実施例3の発光素子組立体の模式的な断面図であり、図2の(B)は、光取出しレンズを備えた実施例3の発光素子組立体の模式的な断面図である。2A is a schematic cross-sectional view of the light-emitting element assembly of Example 3, and FIG. 2B is a schematic of the light-emitting element assembly of Example 3 provided with a light extraction lens. FIG. 図3は、実施例4あるいは従来の発光素子組立体の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of Example 4 or a conventional light emitting device assembly.

11・・・反射カップ、12・・・発光素子、13・・・充填部材、13A・・・ナノ粒子−樹脂複合材料、14・・・封止部材、20・・・光取出しレンズ、21・・・光取出しレンズの頂面、22・・・光取出しレンズの底面、23・・・凹部、24・・・光取出しレンズの側面、24・・・基板、25・・・配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Reflection cup, 12 ... Light emitting element, 13 ... Filling member, 13A ... Nanoparticle-resin composite material, 14 ... Sealing member, 20 ... Light extraction lens, 21. ..Top surface of light extraction lens, 22 ... Bottom surface of light extraction lens, 23 ... Recess, 24 ... Side surface of light extraction lens, 24 ... Substrate, 25 ... Wiring

Claims (2)

シロキサン架橋生成物中に無機ナノ粒子が分散されて成り、無機ナノ粒子は有機化合物で被覆されており、可視光域において透明で1.55以上の屈折率を有し
機化合物は、カルボン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸、スルフィン酸、スルホン酸、及び、チオールから成る群から選択された少なくとも1種類の化合物であり、且つ、選択された該化合物は、アリール基、アリールオキシ基、アルキル基又はオレフィン鎖を含み、分子量が1×103以下であるナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法であって、
(A)無機ナノ粒子と有機化合物とを液相中で分散処理して、有機化合物で無機ナノ粒子表面を被覆した後、
(B)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子とシロキサン化合物とを混合し、次いで、
(C)加熱によってシロキサン化合物を架橋させ、以て、シロキサン架橋生成物を形成する、
工程を備え
前記工程(B)は、
(B−1)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子と、白金族系触媒が添加された付加反応性炭素−炭素二重結合を有するシロキサン化合物[1]とを混合して混合物[1]を得る工程、
(B−2)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子と、珪素原子に結合した水素原子を有するシロキサン化合物[2]とを混合して混合物[2]を得る工程、及び、
(B−3)得られた混合物[1]及び混合物[2]を混合する工程、
から成り、
前記工程(C)においては、混合された混合物[1]及び混合物[2]を加熱するナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法。
Inorganic nanoparticles are dispersed in the siloxane crosslinked product, the inorganic nanoparticles are coated with an organic compound, are transparent in the visible light region, and have a refractive index of 1.55 or more .
Organic compounds, carboxylic acid, phosphinic acid, phosphonic acid, sulfinic acid, sulfonic acid, and is at least one compound selected from the group consisting of thiol, and, the compound chosen is an aryl group, A method for producing a nanoparticle-resin composite material comprising an aryloxy group, an alkyl group or an olefin chain and having a molecular weight of 1 × 10 3 or less,
(A) After the inorganic nanoparticles and the organic compound are dispersed in the liquid phase and the surface of the inorganic nanoparticles is coated with the organic compound,
(B) mixing inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound;
(C) the siloxane compound is crosslinked by heating, thereby forming a siloxane crosslinked product;
With a process ,
The step (B)
(B-1) Inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound [1] having an addition reactive carbon-carbon double bond to which a platinum group catalyst is added are mixed to obtain a mixture [1]. Obtaining step,
(B-2) mixing inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound [2] having a hydrogen atom bonded to a silicon atom to obtain a mixture [2], and
(B-3) mixing the obtained mixture [1] and mixture [2],
Consisting of
In the said process (C), the manufacturing method of the nanoparticle-resin composite material which heats the mixed mixture [1] and mixture [2] .
シロキサン架橋生成物中に無機ナノ粒子が分散されて成り、無機ナノ粒子は有機化合物で被覆されており、可視光域において透明で1.55以上の屈折率を有し、
有機化合物は、カルボン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸、スルフィン酸、スルホン酸、及び、チオールから成る群から選択された少なくとも1種類の化合物であり、且つ、選択された該化合物は、アリール基、アリールオキシ基、アルキル基又はオレフィン鎖を含み、分子量が1×10 3 以下である、ナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法であって、
(A)無機ナノ粒子と有機化合物とを液相中で分散処理して、有機化合物で無機ナノ粒子表面を被覆した後、
(B)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子とシロキサン化合物とを混合し、次いで、
(C)加熱によってシロキサン化合物を架橋させ、以て、シロキサン架橋生成物を形成する、
工程を備え
前記工程(B)は、
(B−1)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子と、付加反応性炭素−炭素二重結合を有するシロキサン化合物[1]とを混合して混合物[1]を得る工程、
(B−2)有機化合物で被覆された無機ナノ粒子と、白金族系触媒が添加された珪素原子に結合した水素原子を有するシロキサン化合物[2]とを混合して混合物[2]を得る工程、及び、
(B−3)得られた混合物[1]及び混合物[2]を混合する工程、
から成り、
前記工程(C)においては、混合された混合物[1]及び混合物[2]を加熱するナノ粒子−樹脂複合材料の製造方法。
Inorganic nanoparticles are dispersed in the siloxane crosslinked product, the inorganic nanoparticles are coated with an organic compound, are transparent in the visible light region, and have a refractive index of 1.55 or more.
The organic compound is at least one compound selected from the group consisting of carboxylic acid, phosphinic acid, phosphonic acid, sulfinic acid, sulfonic acid, and thiol, and the selected compound includes an aryl group, aryl group A method for producing a nanoparticle-resin composite material comprising an oxy group, an alkyl group or an olefin chain and having a molecular weight of 1 × 10 3 or less,
(A) After the inorganic nanoparticles and the organic compound are dispersed in the liquid phase and the surface of the inorganic nanoparticles is coated with the organic compound,
(B) mixing inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound;
(C) the siloxane compound is crosslinked by heating, thereby forming a siloxane crosslinked product;
With a process ,
The step (B)
(B-1) A step of obtaining a mixture [1] by mixing inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound [1] having an addition-reactive carbon-carbon double bond,
(B-2) A step of obtaining a mixture [2] by mixing inorganic nanoparticles coated with an organic compound and a siloxane compound [2] having a hydrogen atom bonded to a silicon atom to which a platinum group catalyst is added. ,as well as,
(B-3) mixing the obtained mixture [1] and mixture [2],
Consisting of
In the said process (C), the manufacturing method of the nanoparticle-resin composite material which heats the mixed mixture [1] and mixture [2].
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