JPWO2020031598A1

JPWO2020031598A1 - 光拡散部材、並びにこれを用いた光拡散構造体及び発光構造体

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Publication number: JPWO2020031598A1
Application number: JP2020536397A
Authority: JP
Inventors: 佳弘米田; 加藤　和彦; 和彦加藤
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2021-03-18
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Abstract

本発明の光拡散部材は、希土類化合物粒子とマトリクス樹脂とを含み、光拡散部材の厚みをＴ（μｍ）とし、マトリクス樹脂に対する希土類化合物粒子の添加量をＣ（質量％）としたとき、厚みＴと添加量Ｃとの積が２００以上３０００以下であり、厚みＴが２μｍ以上５０μｍ未満のとき、添加量Ｃが１０質量％以上６００質量％以下であり、厚みＴが５０μｍ以上３０００μｍ以下のとき、添加量Ｃが０．１質量％以上６０質量％以下である。また本発明は、前記光拡散部材を基材上に配されてなる光拡散構造体も提供する。更に本発明は、前記光拡散部材及び発光デバイスを備えてなる発光構造体も提供する。

Description

本発明は、光拡散部材、並びにこれを用いた光拡散構造体及び発光構造体に関する。

透明な樹脂中に光拡散粒子が含有されてなる光拡散部材は、テレビやスマートフォンに使用される液晶表示装置のバックライトモジュール、プロジェクションテレビジョン等の画像表示装置のスクリーン、ヘッドアップディスプレイ等に用いられる透明スクリーン、カバーや封止材等として用いられる照明器具等の様々な光学デバイスで用いられている。このような光拡散部材には、光透過性を確保しつつ光拡散性に優れる特性が求められている。これらの特性を発現させる材料として、例えば特許文献１には、希土類リン酸塩の凝集体粒子が開示されている。

国際公開第２０１８／０２５８００号パンフレット

しかし、特許文献１に記載の希土類リン酸塩粒子を用いた光拡散部材は、光透過性と光拡散性とのバランスを考慮したものであるが、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を用いた照明器具等のような平行透過光が点状に強く観察される用途に該光拡散部材を用いた場合には、ホットスポット等の発光ムラが生じやすくなっており、改善の余地があった。

したがって、本発明の課題は、光透過性を備えつつホットスポット等の発光ムラが少ない光拡散部材を提供することにある。

本発明は、希土類化合物粒子とマトリクス樹脂とを含んでなる光拡散部材であって、
前記光拡散部材の厚みをＴ（μｍ）とし、前記マトリクス樹脂に対する前記粒子の添加量をＣ（質量％）としたとき、
厚みＴと添加量Ｃとの積が２００以上３０００以下であり、
厚みＴが２μｍ以上５０μｍ未満のとき、添加量Ｃが１０質量％以上６００質量％以下であり、
厚みＴが５０μｍ以上３０００μｍ以下のとき、添加量Ｃが０．１質量％以上６０質量％以下である、光拡散部材を提供するものである。

更に本発明は、前記光拡散部材が基材上に配されてなる光拡散構造体を提供するものである。

更に本発明は、前記光拡散部材及び発光デバイスを備えてなる発光構造体を提供するものである。

図１は、本発明の光拡散構造体の一実施形態を示す概略図である。図２は、本発明の発光構造体の一実施形態を示す概略図である。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。本発明の光拡散部材は、希土類化合物粒子と、マトリクス樹脂とを含むものである。

希土類化合物粒子は、光拡散部材の内部に配置されて光拡散を生じさせるために用いられるものである。詳細には、希土類化合物粒子は、マトリクス樹脂に分散した状態で配置され、光拡散部材に入射した光を拡散させるために用いられる。入射した光の拡散には一般に前方拡散と後方拡散とがある。光を拡散させることに関し、希土類化合物粒子は、前方拡散及び後方拡散のいずれか又は双方に用いられる。以下の説明において単に「拡散」というときには、前方拡散及び後方拡散の双方を包含する。また、以下の説明において「光」というときには、可視光の波長領域を含む光のことを意味する。

希土類化合物は、一般的に高い屈折率を有する材料である。このことに起因して、希土類化合物粒子をマトリクス樹脂に分散させて配置すると、光の拡散が好適となる。

本発明に用いられる希土類化合物粒子は、希土類リン酸塩、希土類ケイ酸塩及び希土類酸化物等を含む粒子などが挙げられる。希土類リン酸塩は、希土類元素をＬｎとして、一般式がＬｎ（ＰＯ_３）_３又はＬｎＰＯ_４で表されるものである。希土類ケイ酸塩は、希土類元素をＬｎとして、一般式がＬｎ_１０Ｓｉ_６Ｏ_２７で表されるものである。希土類酸化物は、希土類元素をＬｎとして、一般式がＬｎ_２Ｏ_３で表されるものである。これらのうち、希土類化合物粒子として、希土類リン酸塩粒子を用いることが光拡散性を高める観点から好ましく、特に、希土類リン酸塩として一般式がＬｎＰＯ_４を用いると、光透過性と光拡散性とを両立させやすくする観点から更に好ましい。

また、希土類リン酸塩等の希土類化合物は一般に高アッベ数を有する材料でもあるところ、ジルコニア等の他の高アッベ数材料と比較して、屈折率の波長依存性が小さいものである。つまり様々な波長を含む光が入射した場合に、屈折の程度のばらつきが小さい。その結果、希土類化合物粒子を用いることで色ムラの少ない拡散光を得ることができる。

希土類化合物は、上述した一般式で表される希土類化合物からなる一次粒子が複数凝集してなる凝集体粒子である。前記各一般式中、Ｌｎは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表すものであることが好ましく、Ｙ、Ｌａ、Ｅｕ，Ｇｄ、Ｄｙ，Ｙｂ及びＬｕから選択される少なくとも一種の元素を表すものであることが更に好ましい。これらの希土類化合物は、一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。

上述した一次粒子は、希土類化合物の多結晶体又は単結晶体であり得る。一次粒子の凝集は、例えば分子間力、化学結合、又はバインダによる結合等に起因して生じるものであり、凝集体粒子は、一次粒子が２個以上凝集したものから構成されている。このような凝集体粒子は、例えば後述する方法によって好適に製造することができる。

希土類化合物は、結晶質のものであってもよく、あるいはアモルファス（非晶質）のものであってもよい。希土類化合物が結晶質のものである場合、その屈折率が高くなる点から好ましい。希土類化合物として、例えば後述する方法で希土類リン酸塩粒子を製造すると、結晶質の希土類リン酸塩が得られる。

希土類化合物粒子は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積５０容量％における体積累積粒径Ｄ_５０が０．１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以上２μｍ以下であることが更に好ましい。Ｄ_５０を上述の範囲に設定することによって、ホットスポット等の発光ムラを防ぎつつ、光透過性及びヘーズが一層向上した高輝度の光拡散部材を得ることができる。このような粒径を有する粒子は、例えば後述する方法によって好適に製造することができる。

体積累積粒径Ｄ_５０は次の方法で測定される。希土類化合物粒子を水と混合し、一般的な超音波バスを用いて１分間超音波による分散処理を行う。体積累積粒径Ｄ_５０は測定装置としてベックマンコールター社製ＬＳ１３３２０を用いて測定することができる。

希土類化合物粒子は、そのＢＥＴ比表面積が１ｍ^２／ｇ以上５０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、１ｍ^２／ｇ以上３０ｍ^２／ｇ以下であることが更に好ましい。ＢＥＴ比表面積の測定は、例えば、島津製作所社製の「フローソーブ２３００」を用い、ＢＥＴ一点法で測定することができる。例えば、測定試料の量は０．３ｇとし、吸着ガスとして窒素とヘリウムの混合ガスを用い、予備脱気条件は大気圧下、１２０℃で１０分間とする。

本発明の光拡散部材は、希土類化合物粒子と、マトリクス樹脂とを含んで構成されてなる。光拡散部材の形態に特に制限はなく、シート、フィルム、膜、板等の成形体や、分散液（塗布液）、インク、ペースト等の流動体やペレット（マスターバッチ）等を成形して上述の成形体としたものが挙げられるが、シートの形態であると、光拡散部材を備える構造体への適用を容易に行えることから有利である。光拡散部材は、これを単独で用いてもよく、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）といった光源等の他の部材と組み合わせて、ＬＥＤ光源における封止材用成形体として用いることもできる。

光拡散部材に含まれるマトリクス樹脂の種類に特に制限はなく、所望の形状に成形可能な樹脂を用いることができ、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂及び二液混合硬化性樹脂を用いることができる。これらの樹脂のうち、厚みがあるシートへの成形加工が容易である観点からは、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。また、厚みが薄いシートへの成形加工が容易である観点からは、マトリクス樹脂として熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂及び二液混合硬化性樹脂のうち少なくとも一つ以上を用いることが好ましい。

熱可塑性樹脂の例としては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリル酸又はそのエステルやポリメタクリル酸又はそのエステル等のポリアクリル酸系樹脂、ポリスチレンやポリ塩化ビニル等のポリビニル系樹脂、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリウレタン等のウレタン樹脂などが挙げられる。

また、熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。電離放射線硬化性樹脂の例としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエステルアルキド樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、ポリマーだけでなく、オリゴマー、モノマーも使用することができる。二液混合硬化性樹脂の例としては、エポキシ樹脂が挙げられる。

本発明の光拡散部材は、光透過性を備えつつ高いヘーズを確保してホットスポット等の発光ムラを防止する観点から、光拡散部材の厚みＴ（μｍ）とマトリクス樹脂に対する希土類化合物粒子の添加量Ｃ（質量％）とが特定の範囲であることが好ましい。すなわち、厚みＴと添加量Ｃとの積（以下、これをＴ×Ｃともいう。）が２００以上３０００以下であることが好ましい。

特に、厚みＴと添加量Ｃとの積（Ｔ×Ｃ）が２００以上３０００以下の範囲において、厚みＴが２μｍ以上５０μｍ未満のとき、添加量Ｃが１０質量％以上６００質量％以下であることが好ましい。或いは、厚みＴが５０μｍ以上３０００μｍ以下のとき、添加量Ｃが０．１質量％以上６０質量％以下であることが好ましい。いずれの場合であっても、光透過性を備えつつ高いヘーズを確保することができ、その結果、ホットスポット等の発光ムラを好適に防止することができる。

光拡散部材がシート、フィルム、膜又は板の形状を有している場合、その厚みＴは２μｍ以上３０００μｍ以下であることが好ましい。光拡散部材の厚みＴがこの範囲にあることによって、光透過性、ヘーズ及び取扱いの容易性を兼ね備えたものとなる。なお、後述する基材上に配された光拡散部材から構成される光拡散構造体の場合には、基材上に配された光拡散部材の厚みをいう。また、後述する発光構造体における光拡散部材の厚みは、発光デバイスの光軸方向に沿う最短の長さをいう。したがって、同一形状の部材であっても、光拡散部材の厚みは、発光デバイスとの配置位置によって異なる場合がある。

ここで、光拡散部材の厚みＴが２μｍ以上５０μｍ未満である場合、マトリクス樹脂に対する希土類化合物粒子の添加量Ｃは、１００質量％以上４００質量％以下であることが更に好ましい。また、厚みＴと添加量Ｃとの積（Ｔ×Ｃ）は、５００以上３０００以下であることが更に好ましい。このような範囲とすることで、より高い光透過性を備えつつ高いヘーズを確保することができ、その結果、ホットスポット等の発光ムラを効果的に防止できる。なお、厚みＴが５μｍ以上５０μｍ未満である光拡散部材の典型的な形状は、フィルム状及びシート状の薄膜状部材である。

一方、光拡散部材の厚みＴが５０μｍ以上３０００μｍ以下である場合、厚みＴと添加量Ｃとの積（Ｔ×Ｃ）は、５００以上３０００以下とすることが更に好ましい。このような範囲とすることで、厚みＴが厚い場合であっても高い光透過性を備えつつ高いヘーズを確保することができ、その結果、ホットスポット等の発光ムラを効果的に防止できる。なお、厚みＴが５０μｍ以上３０００μｍ以下である光拡散部材の典型的な形状は、シート状又は板状の厚膜状部材である。

本発明の光拡散部材は、希土類化合物粒子以外の他の粒子を含有させても良い。他の粒子としては、無機酸化物粒子、無機硫化物粒子、無機窒化物粒子、無機炭化物粒子、無機リン酸塩粒子等が挙げられる。他の粒子の混合量は、マトリクス樹脂に対する混合量として、５０質量％以下含まれることが好ましく、１０質量％以下含まれることがより好ましい。

本発明に用いられる希土類化合物粒子は、マトリクス樹脂中での分散性を良好にする観点から、カップリング剤処理や有機酸処理等の親油性処理を該粒子の表面に行うことができる。

カップリング剤処理として、例えばシランカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等の１種又は２種以上のカップリング剤を用いた処理を希土類化合物粒子に対して行うことができる。希土類化合物粒子のマトリクス樹脂への分散性を高める観点から、シランカップリング剤を用いた場合、前記処理によって希土類化合物粒子の表面に形成されたシラン化合物は、親油基を更に有していることが好ましい。親油基としては、炭素数が１以上２０以下であり、直鎖又は分枝鎖の無置換又は置換のアルキル基が挙げられる。置換基としてはアミノ基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基、イソシアネート基などが挙げられる。同様の観点から、シラン化合物の量は、希土類化合物粒子の質量に対して０．０１質量％以上２００質量％以下、特に０．１質量％以上１００質量％以下であることが好ましい。

有機酸処理として、例えばカルボン酸又はスルホン酸等の有機酸を用いた処理を希土類化合物粒子に対して行うことができる。マトリクス樹脂との親和性を良好にする観点から、カルボン酸は、炭素数が１以上２０以下であり、直鎖又は分枝鎖の無置換又は置換のアルキル基を有することが好ましい。このようなカルボン酸としては、例えば、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、ｃｉｓ−９−オクタデセン酸、ｃｉｓ，ｃｉｓ−９，１２−オクタデカジエン酸などを用いることができる。

光透過性を高めて輝度を高くする観点から、光拡散部材は、その全光線透過率が５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましい。また、光拡散部材は、ホットスポット等の輝度ムラを防止しうる観点から、そのヘーズが５０％以上であることが好ましく、６５％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。

特に、光拡散部材は、その全光線透過率が５０％以上且つヘーズが５０％以上であることが好ましく、全光線透過率が６０％以上且つヘーズが６５％以上であることがより好ましく、全光線透過率が７０％以上且つヘーズが８０％以上であることが更に好ましい。光拡散部材がこのような物性を備えることによって、高い輝度を発現しつつ、光源からの直射光を効果的に拡散させてホットスポット等の発光ムラを生じにくくさせることができる。なお、全光線透過率が７０％以上且つヘーズが８０％以上であると、高い光透過性を備えつつホットスポット等の発光ムラが生じにくい光拡散部材として特に好適である。

本発明の光拡散部材は単体で用いることもでき、あるいはこれをコート層として基材上に配して、図１に示す光拡散構造体とすることもできる。同図に示す光拡散構造体２０は、光拡散部材１０が基材２１上に配された積層構造となっている。この光拡散構造体は、基材の光透過性を維持しつつ、ヘーズの値が高くなったものとなる。光拡散構造体における光拡散部材の厚みは、目的とする製品に応じて変更可能であり、特に光拡散部材の厚みＴ及び希土類化合物粒子の添加量Ｃが上述した関係式の範囲であれば、本発明の効果は十分に奏される。

光拡散構造体に用いられる基材は、光透過性を有する材料からなる基材であることが好ましい。光透過性を有する材料としては、例えばポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリル酸又はそのエステルやポリメタクリル酸又はそのエステル等のポリアクリル酸系樹脂、ポリスチレンやポリ塩化ビニル等のポリビニル系樹脂、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂等が挙げられる。

基材の厚みは、光拡散構造体としての耐久性や作製時の作業性の観点から、２０μｍ以上１０００μｍ以下とすることが好ましい。

本発明の光拡散部材は、光源からの直射光に起因したホットスポット等の発光ムラを低減しつつ、高い輝度を発現することができるものである。本発明の光拡散部材は、これをそのままで又は光拡散構造体として、例えばディスプレイ、照明用部材、窓用部材、電飾部材、導光板部材、プロジェクタのスクリーン、ビニールハウス等の農業用資材などに好適に用いられる。

また光拡散部材は、電球や、ＬＥＤ素子、μＬＥＤ素子等の光源を有する発光デバイスや光学デバイスを単体で又は複数備えた発光構造体として用いることもできる。これらのうち、光源としてＬＥＤ素子及びμＬＥＤ素子等を用いた場合、他の光源と比較して平行透過光を発する割合が高いため、ホットスポット等の発光ムラが生じ易くなる。この点に関して、本発明の光拡散部材を、特にＬＥＤ素子及びμＬＥＤ素子等の光源の封止材として用いることによって、ホットスポット等の発光ムラを効果的に防止しつつ、高い輝度を発現することができる。

図２に示す発光構造体３０は、ＬＥＤ素子等の発光デバイス３１を複数備えており、該発光デバイス３１の発光面上に光拡散部材１０が配された構造を有している。このような構成を有する発光構造体としては、例えばディスプレイ等の画像表示機器や、液晶ＴＶ、パソコン、タブレット、スマートフォン等のモバイル機器、照明器具などが挙げられる。

発光構造体が光拡散部材を備える態様として用いる場合、高い輝度を発現しつつ、特定の色の発光を高める観点から、光拡散部材には、希土類化合物粒子及びマトリクス樹脂に加えて、更に蛍光体材料を混合することが好ましい。蛍光体材料としては、例えばＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）、ＴＡＧ（テルルアルミニウムガーネット）、サイアロン、硫化物系材料及びシリケート系材料等を一種又は二種以上組み合わせて用いることができる。このような材料を添加することによって、発光デバイスからの青色の発色に加えて、発光デバイスからの赤色及び緑色の発色効率を高めることができ、その結果、光のコントラストを高いものとすることができる。蛍光体材料の混合量は、光拡散部材におけるマトリクス樹脂に対して１質量％以上１００質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上６０質量％以下であることが更に好ましい。

次に、光拡散部材の製造方法を説明する。光拡散部材の製造方法は、希土類化合物粒子を用意する工程と、該粒子とマトリクス樹脂とを混合して成形する工程に大別される。

まず、希土類化合物粒子を用意する。以下の説明では、希土類化合物として希土類リン酸塩を用いる場合を例にとり、希土類リン酸塩粒子の製造方法を説明する。希土類リン酸塩は、１種又は２種以上の希土類元素源を含む水溶液と、リン酸根を含む水溶液とを混合して、１種又は２種以上の希土類リン酸塩の沈殿物を生成させたあと、その沈殿物をスプレードライ等によって乾燥して、然る後にその乾燥物を焼成して、希土類リン酸塩粒子を得る。これに代えて、希土類化合物粒子は、上述した物性を満たすものであれば市販のものを用いることもできる。

希土類リン酸塩の沈殿物を生成させる際には、室温付近の水温で実施しても良く、加熱して実施しても良い。特に、希土類元素源を含む水溶液を加熱した状態で実施することが好ましい。希土類元素源を含む水溶液を加熱する場合、その加熱温度は、湿式合成や水熱合成する場合も考慮して、例えば５０℃以上４００℃以下であることが好ましい。希土類元素源を含む水溶液の加熱温度は５０℃以上１００℃以下とすることが好ましく、７０℃以上９５℃以下とすることが更に好ましい。このような条件で実施することで、所望のＤ_５０及び比表面積を有し、且つ結晶性の高い希土類リン酸塩粒子を得ることができる。

希土類リン酸塩の粒子を首尾よく得る観点から、希土類元素源を含む水溶液は、該水溶液中における希土類元素の濃度が、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上１．５ｍｏｌ／Ｌ以下、特に０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上１ｍｏｌ／Ｌ以下、とりわけ０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．５ｍｏｌ／Ｌ以下のものを用いることが好ましい。この水溶液中において、希土類元素は三価のイオンの状態になっているか、又は三価のイオンに配位子が配位した錯イオンの状態になっていることが好ましい。希土類元素源を含む水溶液を調製するためには、例えば硝酸水溶液に希土類酸化物（例えばＬｎ_２Ｏ_３等）を添加してこれを溶解させればよい。

同様の観点から、リン酸根を含む水溶液においては、該水溶液中におけるリン酸化学種の合計の濃度を、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｏｌ／Ｌ以下、特に０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上１ｍｏｌ／Ｌ以下、とりわけ０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．５ｍｏｌ／Ｌ以下とすることが好ましい。ｐＨ調整のために、アルカリ種を添加することもできる。アルカリ種としては、例えばアンモニア、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、エチルアミン、プロピルアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基性化合物を用いることができる。

希土類元素源を含む水溶液及びリン酸根を含む水溶液は、希土類元素イオンに対するリン酸イオンのモル比が、０．５以上１０以下、特に１以上１０以下、とりわけ１以上５以下となるように混合することが、効率よく沈殿生成物が得られる点から好ましい。

以上のようにして希土類リン酸塩粒子が得られたら、これを濾過やデカンテーション等の固液分離法によって固液分離した後、１回又は複数回水洗する。水洗は、上澄み液の導電率が例えば２０００μＳ／ｃｍ以下になるまで行うことが好ましい。

希土類リン酸塩の沈殿物の焼成は、大気等の酸素含有雰囲気で行うことができる。焼成条件は、焼成温度が好ましくは８０℃以上１５００℃以下であり、更に好ましくは４００℃以上１３００℃以下である。焼成時間は、焼成温度が上述の範囲内であることを条件として、好ましくは１時間以上２０時間以下、更に好ましくは１時間以上１０時間以下である。

続いて、上述の工程で得られた希土類化合物粒子、マトリクス樹脂、並びに必要に応じて蛍光体材料及び他の成分を混合して所望の形状に成形する。本工程に用いられる希土類化合物粒子は、マトリクス樹脂との混合に先立ち、ペイントシェーカー等の粉砕手段を用いて粒度調整を行ってもよい。

本工程で行われる成形は、例えば溶融状態のマトリクス樹脂に希土類化合物粒子を添加して練り込んだ後、インフレーション法、Ｔダイ法及びカレンダー法等によって行なわれる（以下、この成形方法を「練り込み成形」ともいう。）。このような方法によって製造された光拡散部材は、これをそのまま用いてもよく、又はこれに代えて、成形した光拡散部材を基材上に配置して光拡散構造体としたり、光拡散部材をＬＥＤ素子等の発光デバイスと組み合わせて発光構造体を製造することができる。いずれの形態であっても、本発明の効果は十分に奏される。なお、光拡散部材、光拡散構造体及び発光構造体は、これらを併用して用いても構わない。

他の成形として、希土類化合物粒子とマトリクス樹脂とを含む液状の混合物を基材又は発光デバイスの表面に配置して、基材上又は発光デバイス上に光拡散部材を直接成形することもできる（以下、この成形方法を「直接成形」ともいう。）。このようにして、光拡散部材が基材上に配された光拡散構造体、並びにＬＥＤ素子等の発光デバイス上に光拡散部材を備えた発光構造体を製造することができる。本方法は、例えば希土類化合物粒子とマトリクス樹脂と有機溶媒とを混合してコート液を作製し、該コート液をスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ法等の各種印刷方法、バーやローラーやスプレーガン等を用いて基材又は発光デバイスの表面に塗工又は噴霧し、乾燥する方法が挙げられる。

製造効率向上の観点から、練り込み成形によって光拡散部材を製造する場合は、光拡散部材の厚みＴが５０μｍ以上３０００μｍ以下となるように成形することが好ましい。同様の観点から、直接成形によって光拡散部材を製造する場合は、光拡散部材の厚みＴが２μｍ以上５０μｍ未満となるように成形することが好ましい。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されない。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。

〔実施例１〕
希土類化合物粒子であるリン酸イットリウムの粒子と、マトリクス樹脂であるアクリル樹脂とを用いて、光拡散部材を製造した。

リン酸イットリウムからなる希土類リン酸塩粒子の製造方法は以下のとおりである。すなわち、ガラス容器１に水６００ｇを計量し、６０質量％硝酸（和光純薬工業社製）６１．７ｇ、Ｙ_２Ｏ_３（日本イットリウム社製）１８．８ｇを添加し、８０℃に加温して溶解させた。別のガラス容器２には、水６００ｇを計量し、８５質量％リン酸１８．８ｇを添加した。次いで、ガラス容器２の内容物をガラス容器１内に添加し、１時間エージングを行って沈殿物を得た。得られた沈殿物についてデカンテーション洗浄を行って、上澄み液の導電率が１００μＳ／ｃｍ以下になるまで洗浄を行った。洗浄後、減圧濾過で固液分離し、分離した固形分を大気中で１２０℃、５時間乾燥させたのち、大気中で９００℃、３時間焼成して、リン酸イットリウム粒子を得た。この粒子のＤ_５０は１μｍであり、比表面積は２ｍ^２／ｇであった。

続いて、得られたリン酸イットリウム粒子と、アクリル樹脂（ＤＩＣ社製、品名：Ａ−１６５）とを、マトリクス樹脂に対するリン酸イットリウム粒子の添加量Ｃが１００質量％となるように配合し、２−ブタノン（ＭＥＫ溶媒）にて希釈し、ペイントシェイカーで６０分間混合して、塗工液を調製した。

次に、この塗工液を、ＰＥＴ基材（厚み：１００μｍ）にバーコーターを用いて塗膜厚みが５μｍになるよう塗工し、８０℃で５分間乾燥させ、光拡散部材とＰＥＴ基材とからなる光拡散構造体を得た。

〔実施例２ないし４及び比較例１ないし３〕
マトリクス樹脂に対する粒子の添加量Ｃ、及び光拡散部材の厚みＴを以下の表１に示すとおりに変更したほかは、実施例１と同様に製造した。

〔実施例５〕
実施例１で得られたリン酸イットリウムの粒子と、ポリカーボネート樹脂（住化ポリカーボネート社製、３０１−２２）とを、マトリクス樹脂に対する粒子の添加量Ｃが５質量％となるように予備混合した後、該混合物を押し出し成形して、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ、厚みＴが７５μｍのシート状の光拡散部材を作製した。

〔実施例６ないし１８及び比較例４ないし６〕
マトリクス樹脂に対する粒子の添加量Ｃ、及び光拡散部材の厚みＴを以下の表１に示すとおりに変更したほかは、実施例５と同様に製造した。

〔実施例１９ないし２７〕
リン酸イットリウム粒子について、その粒径Ｄ_５０が０．３μｍに、比表面積が８ｍ^２／ｇになるよう製造した。マトリクス樹脂に対する粒子の添加量Ｃ、及び光拡散部材の厚みＴを以下の表１に示すとおりに変更したほかは、実施例１と同様に製造した。

〔実施例２８及び２９〕
リン酸イットリウムに代えて、希土類酸化物である酸化イットリウム粒子（日本イットリウム社製：Ｄ_５０：０．３μｍ、比表面積：１０ｍ^２／ｇ）を用いた。マトリクス樹脂に対する粒子の添加量Ｃ、及び光拡散部材の厚みＴを以下の表１に示すとおりに変更したほかは、実施例１と同様に製造した。

〔光透過性及びヘーズ〕
ヘーズメーター（日本電色工業株式会社製、ＮＤＨ２０００）を用いて測定した。光透過性は全光線透過率（％）として評価した。また、光透過性及びヘーズの総合評価を以下の基準で評価した。これらの結果を以下の表１に示す。

〔ホットスポットの有無〕
ＬＥＤ光源として朝日電器社製ＡＳ−ＬＣ０１を用いた。ＬＥＤ光源上１ｃｍの位置に、実施例及び比較例の光拡散部材又は光拡散構造体を配置し、ＬＥＤ光源の発光を高輝度モードにしてホットスポットの有無を確認した。ホットスポットの有無の評価は、ＬＥＤ光源を光拡散部材又は光拡散構造体越しに目視確認した際に、ＬＥＤ光源の輪郭（ホットスポット）がはっきり見えなかったものを「○」とし、該輪郭がはっきり見えたものを「×」とした。評価結果を以下の表１に示す。

また、光透過性、ヘーズ及びホットスポットの評価を総合して、以下の基準で評価した。評価結果を以下の表１に示す。
＜総合評価＞
Ａ：全光線透過率が７０％以上であり、ヘーズが８０％以上であり、且つホットスポットがはっきり見えない。
Ｂ：全光線透過率が５０％以上であり、且つホットスポットがはっきり見えない。
Ｃ：全光線透過率が５０％未満であるか、又はホットスポットがはっきり見える。

表１に示すとおり、光拡散部材の厚みＴ、マトリクス樹脂に対する希土類化合物粒子の添加量Ｃ及びこれらの積（Ｔ×Ｃ）が適切な範囲となっている実施例１ないし２９は、比較例１ないし６と比較して、光透過性と光拡散性とを兼ね備え、且つホットスポットがはっきり見えない光拡散部材であることが判る。したがって、本発明の光拡散部材、並びに該光拡散部材を備える光拡散構造体及び発光構造体は、高い光透過性及び高いヘーズが両立し、ホットスポット等の発光ムラが少ないものであることが判る。

本発明によれば、光透過性を備えつつホットスポット等の発光ムラが少ない光拡散部材、並びにこれを用いた光拡散構造体及び発光構造体が提供される。

Claims

希土類化合物粒子とマトリクス樹脂とを含んでなる光拡散部材であって、
前記光拡散部材の厚みをＴ（μｍ）とし、前記マトリクス樹脂に対する前記粒子の添加量をＣ（質量％）としたとき、
厚みＴと添加量Ｃとの積が２００以上３０００以下であり、
厚みＴが２μｍ以上５０μｍ未満のとき、添加量Ｃが１０質量％以上６００質量％以下であり、
厚みＴが５０μｍ以上３０００μｍ以下のとき、添加量Ｃが０．１質量％以上６０質量％以下である、光拡散部材。
前記粒子は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積５０容量％における体積累積粒径Ｄ_５０が、０．１μｍ以上５μｍ以下である、請求項１に記載の光拡散部材。
全光線透過率が５０％以上であり、且つヘーズが５０％以上である、請求項１又は２に記載の光拡散部材。
前記粒子は、希土類リン酸塩粒子である請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光拡散部材。
前記粒子は、Ｌｎ（ＰＯ_３）_３又はＬｎＰＯ_４で表されてなり、式中のＬｎは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素からなる請求項４に記載の光拡散部材。
前記粒子のＢＥＴ比表面積が、１ｍ^２／ｇ以上５０ｍ^２／ｇ以下である、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光拡散部材。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光拡散部材が基材上に配されてなる光拡散構造体。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光拡散部材及び発光デバイスを備えてなる発光構造体。
前記発光デバイスは、発光ダイオードである請求項８に記載の発光構造体。