KR101601271B1 - 발광소자 봉지용 조성물, 발광 다이오드 및 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광소자 봉지용 조성물, 발광 다이오드 및 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명에서는, 주재료로 포함되는 실리콘 경화물과 우수한 상용성을 가지면서, 탁월한 도전성을 부여할 수 있는 도전성 부여제를 사용하여, 실리콘 경화물의 표면 저항을 현저히 낮출 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는, 예를 들면, 발광 다이오드 등의 반도체 봉지재로 사용되었을 경우, 낮은 표면저항을 가져 정전기 등에 의한 먼지와 같은 이물질의 부착 및 투명성 저하의 문제를 해결할 수 있고, 또한 내광성, 내열성, 내구성 및 광학적 투명성 등이 우수한 경화물을 제공할 수 있는, 발광소자 봉지용 조성물, 발광 다이오드 및 액정표시장치를 제공할 수 있다.
발광소자 봉지용 조성물, 경화성 실리콘 화합물, 도전성 부여제, 발광 다이오드, 액정표시장치

Description

발광소자 봉지용 조성물, 발광 다이오드 및 액정표시장치{Composition for encapsulating light emitting device, light emitting diode and liquid crystal display}
본 발명은, 발광소자 봉지용 조성물, 그 경화물을 포함하는 발광 다이오드 및 액정표시장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode), 특히 발광파장이 약 250 nm 내지 550 nm인 청색 발광 또는 자외선 발광 다이오드로서, 근래 GaN, GaAlN, InGaN 및 InAlGaN과 같은 GaN 계열의 화합물 반도체 등을 이용한 고휘도 제품이 얻어지고 있다. 이에 따라, 적색 및 녹색 발광 다이오드와 상기한 청색 발광 다이오드 등을 조합시키는 기법으로 고화질의 풀컬러 화상의 형성도 가능해지고 있다. 예를 들면, 청색 발광 또는 자외선 발광 다이오드와 형광체의 조합에 의해, 백색 발광의 발광 다이오드가 제조되고, 이러한 발광 다이오드는 액정표시장치(LCD)의 백라이트 또는 일반 조명용 등으로의 수요가 기대되고 있다.
종래, 상기한 바와 같은, 적색, 녹색, 청색 또는 자외선 발광 다이오드용 봉지재로서, 접착성이 높고 역학적인 내구성이 우수한, 산무수물계 경화제를 사용한 에폭시 수지 등이 폭넓게 이용되고 있었다. 그러나, 에폭시 수지계 봉지재는 청색 내지 자외선 영역의 광에 대한 투과율이 낮고, 또한 빛에 의해 열화하여 착색이 발생하는 등 내광성이 떨어진다는 문제점이 있다. 이에 따라, 위와 같은 문제점의 개량을 목적으로 한 에폭시 수지 봉지재에 관한 기술이 제안되어 있다(ex. 일본특허공개 평11-274571호, 일본특허공개 제2001-196151호 또는 일본특허공개 제2002-226551호 등).
그러나, 전술한 문헌에서 개시하는 에폭시 수지 봉지재의 경우, 여전히 그 내광성이 떨어지는 단점을 가지고 있다.
한편 저파장 영역에 대해 내광성이 우수한 재료로서, 실리콘 수지가 주목을 받고 있다. 그러나, 실리콘 수지는 유리전이온도로 대표되는 내열성이 떨어지고, 표면이 택(tack)성을 가지고 있으며, 경화물의 저항이 매우 높아서, 정전기 등에 기인하여, 먼지 등의 이물이 부착하기 쉽고, 또한 투명성 등의 특성이 악화되기 쉽다는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 고려하여 된 것으로, 낮은 표면저항을 가져 정전기 등에 의한 이물 부착 또는 투명성 저하의 문제를 해결할 수 있고, 또한 내광성, 내열성, 내구성 및 광학적 투명성 등이 우수한 경화물을 제공할 수 있는, 발광소자 봉지용 조성물, 발광 다이오드 및 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 경화성 실리콘 화합물; 및 하기 화학식 1으로 표시되는 도전성 부여제를 포함하는 발광소자 봉지용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Ma+[X(YOmRf)n]a -
상기 화학식 1에서 Ma+는 무기계 양이온 또는 유기계 양이온을 나타내고, X는 질소 원자 또는 탄소 원자를 나타내며, Y는 탄소 원자 또는 황 원자를 나타내고, Rf는 퍼플루오로알킬기를 나타내며, a 및 m은 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타내고, n은 2 또는 3을 나타낸다(단, 상기 식에서 Y가 탄소일 때, m은 1이고, Y가 황일 때, m은 2이며, X가 질소일 때 n은 2이고, X가 탄소일 때 n은 3이다.).
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 전술한 본 발명에 따른 발광소자 봉지용 조성물의 경화물로 봉지된 발광소자를 포함하는 발광 다이오드를 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 전술한 본 발명에 따른 발광 다이오드를 백라이트로 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에서는, 주재료로 포함되는 실리콘 경화물과 우수한 상용성을 가져, 그 우수한 물성을 해치지 않으면서, 탁월한 도전성을 부여할 수 있는 도전성 부여제를 사용하여, 실리콘 경화물의 표면 저항을 현저히 낮출 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는, 예를 들면, 발광 다이오드 등의 반도체 봉지재로 사용되었을 경우, 낮은 표면저항을 가져 정전기 등에 의한 먼지와 같은 이물질의 부착, 및 투명성 저하의 문제를 해결할 수 있고, 또한 내광성, 내열성, 내구성 및 광학적 투명성 등이 우수한 경화물을 제공할 수 있는, 발광소자 봉지용 조성물, 발광 다이오드 및 액정표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명은, 경화성 실리콘 화합물; 및 하기 화학식 1으로 표시되는 도전성 부여제를 포함하는 발광소자 봉지용 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
Ma+[X(YOmRf)n]a -
상기 화학식 1에서 Ma+는 무기계 양이온 또는 유기계 양이온을 나타내고, X는 질소 원자 또는 탄소 원자를 나타내며, Y는 탄소 원자 또는 황 원자를 나타내고, Rf는 퍼플루오로알킬기를 나타내며, a 및 m은 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타내고, n은 2 또는 3을 나타낸다(단, 상기 식에서 Y가 탄소일 때, m은 1이고, Y가 황일 때, m은 2이며, X가 질소일 때 n은 2이고, X가 탄소일 때 n은 3이다.).
이하, 본 발명의 발광소자 봉지용 조성물을 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용할 수 있는 경화성 규소 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에서는, 경화물의 청색광 또는 자외선 등에 대한 내구성, 성형성, 광학적 투명성 및 내크렉성 등이 우수한 것이라면, 이 분야에서 알려져 있는 경화성 실리콘 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다. 본 발명의 일 태양에서, 상기 경화성 실리콘 화합물은, 가열 경화형 실리콘 화합물 또는 자외선 경화형 실리콘 화합물일 수 있다.
상기에서 가열 경화형 실리콘 조성물의 예에는, 히드로실릴화(hydrosilylation) 반응, 실라놀(silanol) 축합 반응, 알코올 탈리형, 옥심(oxim) 탈리형 또는 초산 탈리형의 실리콘 화합물이 포함되나, 이에 제한되는 것 은 아니다. 또한, 자외선 경화형 실리콘의 예에는, (메타)아크릴 관능성 실리콘(ex. 일본공개특허공보 평01-304108호에 개시된 실리콘 화합물), 비닐기와 머캅토기를 관능기로서 가지는 실리콘(ex. 일본공개특허공보 소53-37376호에 개시된 실리콘 화합물), 에폭시 관능성 실리콘(ex. 일본특허공개 소58-174418호에 개시된 실리콘 화합물), 비닐에테르 관능성 실리콘(ex. Crivello, J.V., Eckberg, R.P., 미국특허 제4,617,238호에 개시된 실리콘 화합물), 실라놀 관능성 실리콘(폴리(실세스퀴옥산) 또는 폴리(실세스퀴옥산)과 테트라페녹시실란을 포함하는 조성물을 경화시키는 경우(일본특허공개 평06-148887호) 및 실록산 폴리머와 염기발생물질을 포함하는 경화성 조성물의 예(일본특허공개공보 평06-273936호) 및 일본특허공개 평07-69610호에 개시된 실리콘 화합물) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 경화형 실리콘 화합물은 부가경화형 실리콘 화합물로서, (1) 분자 중에 2개 이상의 알케닐기를 함유하는 오르가노폴리실록산 및 (2) 분자 중에 2개 이상의 규소결합 수소원자를 함유하는 오르가노폴리실록산을 포함할 수 있다.
상기와 같은 실리콘 화합물은, 예를 들면, 후술하는 촉매의 존재 하에서, 부가 반응에 의하여 경화물을 형성할 수 있다.
상기에서 (1) 오르가노폴리실록산은, 실리콘 경화물을 구성하는 주성분으로서, 1 분자 중 적어도 2개의 알케닐기를 포함한다. 이 때, 알케닐기의 구체적인 예에는, 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기 또는 헵테닐기 등이 포함 되고, 이 중 비닐기가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 (1) 오르가노폴리실록산에서, 전술한 알케닐기의 결합 위치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 알케닐기는 분자쇄의 말단 및/또는 분자쇄의 측쇄에 결합되어 있을 수 있다. 또한, 상기 (1) 오르가노폴리실록산에서, 전술한 알케닐 외에 포함될 수 있는 치환기의 종류로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 또는 헵틸기 등의 알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 또는 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기 또는 페넨틸기 등의 아랄킬기; 클로로메틸기, 3-클로로프로필기 또는 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환 알킬기 등을 들 수 있고, 이 중 메틸기 또는 페닐기가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은, (1) 오르가노폴리실록산의 분자 구조는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 직쇄상, 분지상, 고리상, 망상 또는 일부가 분지상을 이루는 직쇄상 등과 같이, 어떠한 형상이라도 가질 수 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 분자 구조 중 특히 직쇄상의 분자 구조를 가지는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 본 발명에서는, 경화물의 하드니스(hardness) 및 굴절률의 관점에서, 상기 (1) 오르가노폴리실록산으로서, 분자 구조 중에 아릴기 또는 아랄킬기와 같은 방향족기를 함유하는 (1) 오르가노폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용할 수 있는 상기 (1) 오르가노폴리실록산의 보다 구체적인 예로는, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 메틸비닐폴리실록산, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산-메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 메틸비닐폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산-메틸페닐실록산 공중합체, R1 2SiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 R1 2R2SiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R1 2R2SiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R1R2SiO2/2로 표시되는 실록산 단위와 R1SiO3/2로 표시되는 실록산 단위 또는 R2SiO3/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체 및 상기 중 2 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서, R1은 알케닐기 외의 탄화수소기로서, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 또는 헵틸기 등의 알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 또는 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기 또는 페넨틸기 등의 아랄킬기; 클로로메틸기, 3-클로로프로필기 또는 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환 알킬기 등일 수 있다. 또한, 상기에서 R2는 알케닐기로서, 구체적으로는 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기 또는 헵테닐기 등일 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 (1) 오르가노폴리실록산은 25℃에서의 점도가 50 내지 500,000 CP(centipoise), 바람직하게는 400 내지 100,000 CP일 수 있다. 상기 점도가 50 CP 미만이면, 실리콘 화합물의 경화물의 기계적 강도가 저하될 우려가 있고, 500,000 CP를 초과하면, 취급성 또는 작업성이 저하될 우려가 있다.
상기 부가경화형 실리콘 화합물에서, (2) 오르가노폴리실록산은 상기 (1) 오르가노폴리실록산을 가교시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 (2) 오르가노폴리실록산에서, 수소원자의 결합 위치는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 분자쇄의 말단 및/또는 측쇄에 결합되어 있을 수 있다. 또한, 상기 (2) 오르가노폴리실록산에서, 상기 규소결합 수소원자 외에 포함될 수 있는 치환기의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, (1) 오르가노폴리실록산에서 언급한 바와 같은, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 할로겐 치환 알킬기 등을 들 수 있고, 이 중 메틸기 또는 페닐기가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, (2) 오르가노폴리실록산의 분자 구조는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 직쇄상, 분지상, 고리상, 망상 또는 일부가 분지상을 이루는 직쇄상 등과 같이, 어떠한 형상이라도 가질 수 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 분자 구조 중 특히 직쇄상의 분자 구조를 가지는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용할 수 있는 상기 (2) 오르가노폴리실록산의 보다 구체적인 예로는, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 메틸하이드로젠폴리실록산, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸하이드로젠 공중합체, 분자쇄 양 말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸하이드로젠실록산-메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로젠실록산기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로젠실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로젠실록산기 봉쇄 메틸페닐폴리실록산, R1 3SiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 R1 2HSiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R1 2HSiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R1HSiO2/2로 표시되는 실록산 단위와 R1SiO3/2로 표시되는 실록산 단위 또는 HSiO3/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체 및 상기 중 2 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서, R1은 알케닐기 외의 탄화수소기로서, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 또는 헵틸기 등의 알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 또는 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기 또는 페넨틸기 등의 아랄킬기; 클로로메틸기, 3-클로로프로필기 또는 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환 알킬기 등일 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 (2) 오르가노폴리실록산은 25℃에서의 점도가 1 내지 500,000 CP(centipoise), 바람직하게는 5 내지 100,000 CP일 수 있다. 상 기 점도가 1 CP 미만이면, 실리콘 화합물의 경화물의 기계적 강도가 저하될 우려가 있고, 500,000 CP를 초과하면, 취급성 또는 작업성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 (2) 오르가노폴리실록산의 함량은, 적절한 경화가 이루어질 수 있을 정도로 포함된다면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 (2) 오르가노폴리실록산은, 전술한 (1) 오르가노폴리실록산에 포함되는 알케닐기 하나에 대하여, 규소결합 수소원자가 0.5 내지 10개가 되는 양으로 포함될 수 있다. 상기 규소원자 결합 수소 원자의 개수가 0.5개 미만이면, 경화성 실리콘 화합물의 경화가 불충분하게 이루어질 우려가 있고, 10개를 초과하면, 경화물의 내열성이 저하될 우려가 있다. 한편, 본 발명에서는, 경화물의 하드니스(hardness) 및 굴절률의 관점에서, 상기 (2) 오르가노폴리실록산으로서, 분자 구조 중에 아릴기 또는 아랄킬기와 같은 방향족기를 함유하는 (2) 오르가노폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 부가경화형 실리콘 화합물은, 경화를 위한 촉매로서, 백금 또는 백금 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은, 백금 또는 백금 화합물의 구체적인 예로는, 백금 미분말, 백금흑, 백금 담지 실리카 미분말, 백금 담지 활성탄, 염화 백금산, 사염화 백금, 염화 백금산의 알코올 용액, 백금과 올레핀의 착체, 백금과 1,1,1,3,3-테트라메틸-1,3-디비닐디실록산 등의 알케닐실록산과의 착체, 이들 백금 또는 백금 화합물을 함유하는 입자경이 10 ㎛ 미만인 열가소성 수지 미분말(폴리스티렌 수지, 나이론 수지, 폴리카보네이트 수지, 실리콘 수지 등)을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 부가경화형 실리콘 화합물 내에 전술한 촉매의 함유량은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 전체 화합물 중 중량 단위로 0.1 내지 500 ppm, 바람직하게는 1 내지 50 ppm의 양으로 포함될 수 있다. 상기 촉매의 함유량이 0.1 ppm 미만이면, 조성물의 경화성이 저하될 우려가 있고, 500 ppm을 초과하면, 경제성이 떨어질 우려가 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 부가경화형 실리콘 화합물은, 그 저장 안정성, 취급성 및 작업성 향상의 관점에서, 3-메틸-1-부틴-3-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 페닐부틴올 등의 알킨 알코올; 3-메틸-3-펜텐-1-인, 3,5-디메틸-3-헥센-1-인 등의 에닌(enyne) 화합물; 1,2,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐시클로테트라실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라헥세닐시클로테트라실록산, 벤조트리아졸 등의 경화억제제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 경화억제제의 함량은, 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들면, 중량 기준으로 10 ppm 내지 50,000 ppm의 범위로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서는, 상기 실리콘 화합물은, 축합경화형 실리콘 화합물로서, 예를 들면 (a) 알콕시기 함유 실록산 폴리머; 및 (b) 수산기 함유 실록산 폴리머를 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 상기 (a) 실록산 폴리머는, 예를 들면, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
R7 aR8 bSiOc(OR9)d
상기 식에서 R7 및 R8은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타내고, R9은 알킬기를 나타내며, R7, R8 및 R9가 각각 복수개 존재하는 경우에는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상, 1 미만의 수를 나타내고, a+b는 0 초과, 2 미만의 수를 나타내며, c는 0 초과, 2 미만의 수를 나타내고, d는 0 초과, 4 미만의 수를 나타내며, a+b+c×2+d는 4이다.
본 발명에서는 또한, 상기 화학식 2로 표시되는 실록산 폴리머가 겔 투과 크로마토그래피로 측정한, 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량이 1,000 내지 100,000, 바람직하게는 1,000 내지 80,000, 보다 바람직하게는 1,500 내지 70,000일 수 있다. (a) 실록산 폴리머의 중량평균분자량이 상기 범위 내에 있음으로 해서, 실리콘 경화물의 형성 시에 크랙 등의 불량을 일으키지 않고, 양호한 경화물을 얻을 수 있다.
상기 화학식 2의 정의에서, 1가 탄화수소는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 페닐기, 벤질기 또는 톨릴기 등일 수 있고, 이 때 탄소수 1 내지 8의 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 또는 옥틸기 등일 수 있다. 또한, 상기 화학식 2의 정의에서, 1가 탄화수소기는, 예를 들면, 할로겐, 아미노기, 머캅토기, 이소시아네이트기, 글리시딜기, 글 리시독시기 또는 우레이도기 등의 공지의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
또한, 상기 화학식 2의 정의에서, R9의 알킬기의 예로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기 또는 부틸기 등을 들 수 있다. 이와 같은 알킬기 중에서, 메틸기 또는 에틸기 등이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는, 상기 화학식 2의 폴리머 중 분지상 또는 3차 가교된 실록산 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이 (a) 실록산 폴리머에는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 구체적으로는 탈알코올 반응을 저해하지 않는 범위 내에서 수산기가 잔존하고 있을 수 있다.
상기와 같은 (a) 실록산 폴리머는, 예를 들면, 다관능의 알콕시실란 또는 다관능 클로로 실란 등을 가수분해 및 축합시킴으로써 제조할 수 있다. 이 분야의 평균적 기술자는, 목적하는 (a) 실록산 폴리머에 따라 적절한 다관능 알콕시실란 또는 클로로 실란을 용이하게 선택할 수 있으며, 그를 사용한 가수분해 및 축합 반응의 조건 또한 용이하게 제어할 수 있다. 한편, 상기 (a) 실록산 폴리머의 제조 시에는, 목적에 따라서, 적절한 1관능의 알콕시 실란을 병용 사용할 수도 있다.
상기와 같은 (a) 실록산 폴리머로는, 예를 들면, 신에쯔 실리콘사의 X40-9220 또는 X40-9225, GE 토레이 실리콘사의 XR31-B1410, XR31-B0270 또는 XR31-B2733 등과 같은, 시판되고 있는 오르가노실록산 폴리머를 사용할 수 있다. 한편, 본 발명에서는, 경화물의 하드니스(hardness) 및 굴절률의 관점에서, 상기 (a) 오르가노폴리실록산으로서, 분자 구조 중에 아릴기 또는 아랄킬기와 같은 방향족기를 함유하는 (a) 오르가노폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 축합경화형 실리콘 화합물에 포함되는, (b) 수산기 함유 실록산 폴리머로는, 예를 들면, 하기 화학식 3으로 나타나는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112009043884819-pat00001
상기 화학식 3에서, R10 및 R11은 각각 독립적으로, 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 1가의 탄화수소기를 나타내고, R10 및 R11이 각각 복수 존재하는 경우에는, 상기는 서로 동일하거나, 상이할 수 있으며, n은 5 내지 2,000의 정수를 나타낸다.
상기 화학식 3의 정의에서, 1가 탄화수소기의 구체적인 종류로는, 예를 들면, 전술한 화학식 2의 경우와 동일한 치환기를 들 수 있다.
본 발명에서, 상기 화학식 3의 실록산 폴리머는, 셀 투과 크로마토그래피로 측정한 폴리스티렌 환산 중량평균분자량이 500 내지 100,000, 바람직하게는 1,000 내지 80,000, 보다 바람직하게는 1,500 내지 70,000일 수 있다. (b) 실록산 폴리머의 중량평균분자량이 상기 범위 내에 있음으로 해서, 실리콘 경화물의 형성 시에 크랙 등의 불량을 일으키지 않고, 양호한 경화물을 얻을 수 있다.
상기와 같은 (b) 실록산 폴리머는, 예를 들면, 디알콕시실란 및/또는 디클로로 실란 등을 가수분해 및 축합시킴으로써 제조할 수 있다. 이 분야의 평균적 기술자는, 목적하는 (b) 실록산 폴리머에 따라 적절한 디알콕시 실란 또는 디클로로 실란을 용이하게 선택할 수 있으며, 그를 사용한 가수분해 및 축합 반응의 조건 또한 용이하게 제어할 수 있다. 상기와 같은 (b) 실록산 폴리머로는, 예를 들면, GE 토레이 실리콘사의 XC96-723, YF-3800, YF-3804 등과 같은, 시판되고 있는 2관능 오르가노실록산 폴리머를 사용할 수 있다. 한편, 본 발명에서는, 경화물의 하드니스(hardness) 및 굴절률의 관점에서, 상기 (1) 오르가노폴리실록산으로서, 분자 구조 중에 아릴기 또는 아랄킬기와 같은 방향족기를 함유하는 (1) 오르가노폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서, 전술한 실리콘 화합물과 함께 포함되는 도전성 부여제는, 조성물의 경화물의 청색광 또는 자외선 등에 대한 내구성, 성형성, 광학적 투명성 및 내크렉성을 해치지 않으면서, 적절한 도전성을 부여하여, 상기 경화물의 고저항에 기인하는 투명성의 훼손, 먼지 등의 이물 부착을 방지하는 역할을 한다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 도전성 부여제는 전술한 바와 같은 특정 화학식으로 표시되는 것으로서, 무기계 또는 유기계 양이온; 및 초강산의 짝염기로서, 퍼플루오르알킬기를 함유하는 양이온을 포함할 수 있다. 상기와 같은 도전성 부여제는, 음이온이 가지는 공명 구조 및 불소 원자의 높은 전기음성도로 인하여, 양이온에 대한 낮은 배위 결합성 및 높은 소수성을 가진다. 이에 따라, 상기 도전성 부여제는 실리콘 경화물과 우수한 상용성을 나타내고, 그 고유의 장점을 해치지 않 으면서, 상기 경화물에 우수한 대전방지성을 부여할 수 있다.
[화학식 1]
Ma+[X(YOmRf)n]a -
상기 화학식 1에서 Ma+는 무기계 양이온 또는 유기계 양이온을 나타내고, X는 질소 원자 또는 탄소 원자를 나타내며, Y는 탄소 원자 또는 황 원자를 나타내고, Rf는 퍼플루오로알킬기를 나타내며, a 및 m은 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타내고, n은 2 또는 3을 나타낸다(단, 상기 식에서 Y가 탄소일 때, m은 1이고, Y가 황일 때, m은 2이며, X가 질소일 때 n은 2이고, X가 탄소일 때 n은 3이다.).
상기 화학식 1의 정의에서, 퍼플루오로알킬기는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 8, 보다 바람직하게는 1 내지 4의 퍼플루오로알킬기일 수 있으며, 보다 구체적으로는 트리플루오로메틸, 펜타플루오로에틸 또는 퍼플루오로부틸기일 수 있다.
본 발명에서, 상기 도전성 부여제에 포함되는 양이온은, 실리콘 경화물과 우수한 상용성을 가져, 그 물성을 해치지 않으면서 목적하는 효과를 발휘할 수 있는 무기계 양이온 또는 유기계 양이온일 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 상기 무기계 양이온의 예로는, 리튬 양이온, 나트륨 양이온, 칼륨 양이온, 루비듐 양이온 또는 세슘 양이온과 같은 알칼리 금속 양이온; 또는 칼슘 양이온, 스트론튬 양이온, 바륨 양이온 또는 라듐 양이온과 같 은 알칼리 토금속 양이온일 수 있다. 본 발명에서는 바람직하게는 상기 중 알칼리 금속 양이온을 사용할 수 있으며, 이 중 리튬 양이온을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 도전성 부여제에 포함되는 양이온은, 유기계 양이온으로서, 질소계 양이온(nitrogen-based cation)일 수 있다. 이와 같은, 질소계 양이온은 실리콘 경화물과 우수한 상용성을 나타낼 수 있다. 상기와 같은 질소계 양이온의 예에는, 암모늄 양이온(ex. 1급, 2급, 3급 또는 4급 암모늄 양이온), 피라졸리움(pyrazolium) 양이온, 이미다졸리움(imidazolium) 양이온, 트리아졸리움(triazolium) 양이온, 피리디늄(pyridinium) 양이온, 피리다지늄(pyridazinium) 양이온, 피리미디늄(pyrimidinium) 양이온, 피라지늄(pyrazinium) 양이온, 피롤리디늄(pyrrolidinium) 양이온 또는 트리아지늄(triazinium) 양이온 등이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 태양에서, 상기 유기계 양이온은 또한, 포스포늄(phosphonium) 양이온과 같은 인계 양이온(phosphorous-based cation)일 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 유기계 양이온은, 포함되는 탄소, 질소 또는 인 원자에 하나 이상의 치환기가 치환되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 유기계 양이온의 치환기의 구체적인 예로는, (시클로)알킬, (시클로)알케닐, (시클로)알키닐, 알콕시, 알켄디옥시, 아릴, 아릴알킬, 아릴옥시, 아미노, 아미노알킬, 티오(thio), 티오알킬, 히드록시, 히드록시알킬, 옥소알킬, 카복실, 카복시알킬, 할로알킬 또는 할로겐 원자일 수 있다.
상기 유기계 양이온의 치환기의 정의에서, 알킬은 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 8, 바람직하게는 1 내지 4, 보다 바람직하게는, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 시클로프로필 또는 시클로부틸 등일 수 있으며, 알케닐 또는 알키닐은 탄소수 2 내지 12, 바람직하게는 2 내지 8, 보다 바람직하게는 2 내지 4, 보다 바람직하게는 에테닐, 에티닐, 프로페닐, 프로피닐, 부테닐 또는 부티닐일 수 있다.
또한, 상기 유기계 양이온의 치환기의 정의에서, 알콕시는 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 8, 보다 바람직하게는 1 내지 4, 더욱 바람직하게는 메톡시, 에톡시, 프로폭시 또는 부톡시일 수 있으며, 아릴은 탄소수 6 내지 24, 바람직하게는 탄소수 6 내지 12, 보다 바람직하게는, 페닐 또는 나프틸일 수 있고, 할로겐은 염소 또는 불소일 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 유기계 양이온은, 바람직하게는 암모늄 양이온, 이미다졸리움 양이온, 피리디늄 양이온 또는 피롤리디늄 양이온을 수 있으며, 보다 바람직하게는 암모늄 양이온 또는 이미다졸리움 양이온일 수 있다. 상기와 같은 유기계 양이온은, 소수성 첨가제로서, 실리콘 경화물과 우수한 상용성을 나타내면서도, 수분 등과의 반응성이 낮아 실리콘 경화물에 안정적이고 우수한 도전성을 부여할 수 있으며, 특히 이러한 도전성이 경시적으로 악화되지 않고, 안정적으로 발휘되는 이점이 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 암모늄 양이온은, 예를 들면, 하기 화학식 4로 표시되는 양이온일 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112009043884819-pat00002
상기 화학식 4에서 R12 내지 R15은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 알킬, 치환 또는 비치환된 알콕시, 치환 또는 비치환된 알케닐 또는 치환 또는 비치환된 알키닐을 나타낸다.
상기 화학식 4의 정의에서 알킬 또는 알콕시는 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 8의 알킬 또는 알콕시를 나타낼 수 있고, 알케닐 또는 알키닐은 탄소수 2 내지 12, 바람직하게는 탄소수 2 내지 8의 알케닐 또는 알키닐을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 화학식 4의 정의에서 알킬, 알콕시, 알케닐 또는 알키닐은 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있으며, 이 때 치환기의 예로는 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 8, 보다 바람직하게는 1 내지 4의 알킬 또는 알콕시 등을 들 수 있다.
본 발명에서는 상기 화학식 4의 양이온 중에서 4급 암모늄 양이온을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 R12 내지 R15이 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 치환 또는 비치환된 알킬인 양이온을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용할 수 있는 암모늄계 염에는 또한, 바람직하게는 N-에틸- N,N-디메틸-N-(2-메톡시에틸)암모늄, N,N-디에틸-N-메틸-N-(2-메톡시에틸)암모늄, N-에틸-N,N-디메틸-N-프로필암모늄, N-메틸-N,N,N-트리옥틸암모늄, N,N,N-트리메틸-N-프로필암모늄, 테트라부틸암모늄, 테트라메틸암모늄, 테트라헥실암모늄 및 N-메틸-N,N,N-트리부틸암모늄로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 양이온일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 태양에서, 상기 이미다졸리움 양이온은, 이미다졸리움, 1-알릴-3-알킬 이미다졸리움, 1-알킬-3-알릴 이미다졸리움, 1,3-비스알릴 이미다졸리움, 1,3-디알킬 이미다졸리움, 1-아릴알킬-3-알킬 이미다졸리움, 1,3-비스(아릴알킬) 이미다졸리움, 1-아릴-3-알킬 이미다졸리움, 1,3-비스아릴 이미다졸리움, 1,3-비스(시아노알킬) 이미다졸리움 또는 1-알킬-2,3-비스알킬 이미다졸리움 등일 수 있으며, 이 중 이미다졸리움, 1-알릴-3-알킬 이미다졸리움, 1-알킬-3-알릴 이미다졸리움, 1,3-비스알릴 이미다졸리움 또는 1,3-디알킬 이미다졸리움을 사용하는 것이 바람직하고, 1,3-디알킬 이미다졸리움을 사용하는 것이 보다 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 이미다졸리움의 종류에서, 알킬, 아릴 또는 아릴알킬 등의 구체적인 종류는 전술한 바와 같다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 화학식 1의 도전성 부여제에 포함되는 음이온은, 설포닐메티드계 음이온, 설폰이미드계 음이온, 카보닐메티드계 음이온 및 카보 닐이미드계 음이온일 수 있다. , 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있다. 상기에서 설포닐메티드계 음이온의 예로는 트리스트리플루오로메탄설포닐메티드 등을 들 수 있고, 설폰이미드계 음이온의 예로는 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 비스퍼플루오로부탄설폰이미드 또는 비스펜타플루오로에탄설폰이미드 등을 들 수 있으며, 카보닐메티드계 음이온의 예로는 트리스트리플루오로메탄카보닐메티드 등을 들 수 있고, 카보닐이미드계 음이온의 예로는 비스퍼플루오로부탄카보닐이미드 또는 비스펜타플루오로에탄카보닐이미드 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 도전성 부여제는, 예를 들면, N-에틸-N,N-디메틸-N-(2-메톡시에틸)암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, N,N-디에틸-N-메틸-N-(2-메톡시에틸)암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, N-에틸-N,N-디메틸-N-프로필암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, N-메틸-N,N,N-트리옥틸암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, N-메틸-N,N,N-트리옥틸암모늄 비스펜타플루오로에탄설폰이미드, N-메틸-N,N,N-트리옥틸암모늄 트리스트리플루오로메탄카보닐메티드, N,N,N-트리메틸-N-프로필암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 테트라부틸암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 테트라메틸암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 테트라헥실암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, N-메틸-N,N,N-트리부틸암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 1,3-디알킬 이미다졸리움 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 1,3-디알킬 이미다졸리움 비스퍼플루오로부탄설폰이미드, 1,3-디알킬 이미다졸리움 비스펜타플루오로에탄설폰이미드, 1,3-디알킬 이미다졸리움 트리스트리플루오로메탄카보닐메티드, 1,3-디알킬 이미다졸리움 비스퍼플루오로 부탄카보닐이미드 또는 1,3-디알킬 이미다졸리움 비스펜타플루오로에탄카보닐이미드 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서, 상기와 같은 도전성 부여제는, 전술한 경화성 실리콘 화합물 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.1 중량부 내지 15 중량부, 보다 바람직하게는, 0.5 중량부 내지 10 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 함량이 0.01 중량부 미만이면, 실리콘 경화물로의 도전성 부여 및 표면저항 저감 효과가 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면, 실리콘 경화물의 투명성이나 내구성 등의 물성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 발광소자 봉지용 조성물은, 발광소자 등과의 밀착성 개선의 관점에서, 임의 성분으로서, 에폭시 수지를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 에폭시 수지의 예로는, 방향족 글리시딜 에테르, 방향족 글리시딜 에테르의 방향환을 수소화한 글리시딜 에테르 및 지환식 에폭시 수지(ex. 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시 시클로헥산 카복실레이트, 2,2-비스(히드록시메틸)-1-부탄올의 1,2-에폭시-4-(2-옥시라닐)시클로헥산 부가물 또는 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트 등) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서는 상기 외에도, 다이머산 글리시딜 에스테르, 헥사히드로프탈산 글리시딜 에스테르 등의 글리시딜 에스테르; 트리글리시딜 이소시아누레이트 등의 글리시딜 아민류, 에폭시화 대두유, 에폭시화 폴리부타디엔 등의 선상 지방족 에폭시드 등을 사용할 수도 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 에폭시 수지 의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 사용할 수 있다. 상기에서 방향족 글리시딜 에테르의 예로는, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스페놀 S, 테트라메틸 비스페놀 A, 테트라메틸 비스페놀 F, 테트라메틸 비스페놀 AD, 테트라메틸 비스페놀 S, 테트라브로모 비스페놀 A, 테트라클로로 비스페놀 A 또는 테트라플루오로 비스페놀 A 등의 비스페놀류를 글리시딜화한 비스페놀형 에폭시 수지; 비페놀, 디히드록시 나프탈렌, 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 등을 포함한 2가 페놀류를 글리시딜화한 에폭시 수지; 1,1,1-트리스(4-히드록시페닐)메탄, 4,4-(1-(4-(1-(4-히드록시페닐)-1-메틸에틸)페닐)에틸리덴비스페놀 등의 트리스 페놀류의 글리시딜화된 에폭시 수지; 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄 등의 테트라키스 페놀류를 글리시딜화한 에폭시 수지; 페놀 노볼락, 크레졸 노볼락, 비스페놀 A 노볼락, 브롬화 페놀 노볼락, 브롬화 비스페놀 A 노볼락 등의 노볼락류를 글리시딜화한 노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기에서, 방향족 글리시딜 에테르의 방향환을 수소화하여 얻어지는 글리시딜 에테르는, 예를 들면, 전술한 방향족 글리시딜 에테르를 루테늄 촉매 또는 로듐 촉매 등의 촉매의 존재하에 방향족을 수소화하여 얻을 수 있다.
본 발명에서 상기와 같은 에폭시 수지의 함량은, 목적하는 접착력 향상 효과를 고려하여, 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 본 발명에서는 예를 들면, 전술한 실리콘 화합물 100 중량부에 대하여, 100 중량부 이하, 바람직하게는 1 중량부 내지 100 중량부, 보다 바람직하게는 1 중량부 내지 80 중량부, 더욱 바람직하게는 1 중량부 내지 60 중량부의 양으로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 발광소자 봉지용 조성물은 전술한 성분에 추가로, 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 경화 촉진제, 소포제, 착색제, 형광체, 인광체, 변성제, 변색 방지제, 무기 필러, 실란 커플링제, 광확산제 또는 열전도성 필러 등과 같은 공지의 첨가제를 적절히 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 전술한 본 발명에 따른 발광소자 봉지용 조성물의 경화물로 봉지된 발광소자를 포함하는 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)에 관한 것이다.
본 발명에서 사용할 수 있는 발광소자의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에서는, 기판 상에 반도체 재료를 적층하여 형성한 발광소자를 사용할 수 있다. 이 경우, 반도체 재료로서는, 예를 들면, GaAs, GaP, GaAlAs, GaAsP, AlGaInP, GaN, InN, AlN, InGaAlN 또는 SiC 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 때, 기판으로는, 예를 들면, 사파이어, 스핀넬, SiC, Si, ZnO 또는 GaN 단결정 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 또한, 필요에 따라서, 기판과 반도체 재료의 사이에 버퍼층을 형성할 수도 있다. 이 때, 버퍼층으로서는, GaN 또는 AlN 등이 사용될 수 있다. 기판상으로의 반도체 재료의 적층 방법은, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, MOCVD법, HDVPE법 또는 액상성장법 등을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에서 발광소자의 구조는, 예를 들면, MIS 접합, PN 접합, PIN 접합을 가지는 모노접합, 헤테 로접합, 이중 헤테로 접합 등일 수 있다. 또한, 단일 또는 다중양자우물구조로 상기 발광소자를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 발광소자의 발광파장은, 예를 들면, 250 nm 내지 550 nm, 바람직하게는 300 nm 내지 500 nm, 보다 바람직하게는 330 nm 내지 470 nm일 수 있다. 상기에서 발광파장은, 주발광 피크 파장을 나타낸다. 발광소자의 발광파장을 상기 범위로 설정함으로써, 보다 긴 수명으로, 에너지 효율이 높고, 색재현성이 높은 백색 발광 다이오드를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광 다이오드는, 발광소자, 특히 발광파장이 250 nm 내지 550 nm의 발광소자를 본 발명에 따른 발광소자 봉지용 조성물로 봉지하는 것으로 제조할 수 있다. 이 경우 발광소자의 봉지는 본 발명에 따른 발광소자 봉지용 조성물만으로 수행될 수 있고, 경우에 따라서는 다른 봉지재와 병용하여 수행될 수 있다. 병용하는 경우, 본 발명의 발광소자 봉지용 조성물을 사용한 봉지 후에, 그 주위를 다른 봉지재로 봉지할 수도 있고, 다른 봉지재로 먼저 봉지한 후, 그 주위를 본 발명의 발광소자 봉지용 조성물로 봉지할 수도 있다. 이 때 사용될 수 있는 다른 봉지재로는, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 우레아 수지, 이미드 수지 또는 유리 등을 들 수 있다.
본 발명의 발광소자 봉지용 조성물로 발광소자를 봉지하는 방법으로는, 예를 들면, 몰드형 거푸집에 발광소자 봉지용 조성물을 미리 주입하고, 거기에 발광소자가 고정된 리드프레임 등을 침지한 후 경화시키는 방법, 발광소자를 삽입한 거푸집 중에 발광소자 봉지용 조성물을 주입하고 경화하는 방법 등을 사용할 수 있다. 이 때 발광소자 봉지용 조성물을 주입하는 방법의 예로서는, 디스펜서에 의한 주입, 트랜스퍼 성형, 사출성형 등을 들 수 있다. 또한, 그 외의 봉지 방법으로서는, 발광소자 봉지용 조성물을 발광소자 상에 적하, 공판인쇄, 스크린 인쇄 또는 마스크를 매개로 도포하여 경화시키는 방법, 저부에 발광소자를 배치한 컵 등에 발광소자 봉지용 조성물을 디스펜서 등에 의해 주입하고, 경화시키는 방법 등이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 발광소자 봉지용 조성물을, 발광소자를 리드 단자나 패키지에 고정하는 다이본드재, 발광소자 상에 부동화(passivation)막, 패키지 기판 등으로서 이용할 수도 있다.
봉지 부분의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 포탄형의 렌즈 형상, 판상 또는 박막상 등으로 구성할 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 봉지재로 사용되는 발광소자 봉지용 조성물의 경화물은, 표면 저항이 5 × 1014 이하, 바람직하게는 5 × 1012 이하, 보다 바람직하게는 5 × 1011 이하일 수 있다. 상기 표면저항이 5 × 1014을 초과하면, 경화물의 도전성이 떨어져서, 표면에 이물질 부착 억제 효과가 저하되거나, 투명성 등의 물성이 저하될 우려가 있다.
본 발명에서는 또한, 종래의 공지에 방법에 따라 발광 다이오드의 추가적인 성능 향상을 도모할 수 있다. 성능 향상의 방법으로서는, 예를 들면, 발광소자 배면에 광의 반사층 또는 집광층을 설치하는 방법, 보색착색부를 저부에 형성하는 방법, 주발광 피크보다 단파장의 광을 흡수하는 층을 발광소자 상에 설치하는 방 법, 발광소자를 봉지한 후 추가로 경질 재료로 몰딩하는 방법, 발광 다이오드를 관통홀에 삽입하여 고정하는 방법, 발광소자를 플립칩 접속 등에 의해서 리드 부재 등과 접속하여 기판 방향으로부터 광을 취출하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 발광 다이오드는, 예를 들면, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 백라이트, 조명, 각종 센서, 프린터, 복사기 등의 광원, 차량용 계기 광원, 신호등, 표시등, 표시장치, 면상발광체의 광원, 디스플레이, 장식 또는 각종 라이트 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
액상 부가경화형 실리콘 화합물(Sylgard 184A, Dow corning사(제)) 100 중량부에 대하여, 경화제(Sylgard 184B, Dow corning사(제)) 10 중량부, 도전성 부여제로서 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 0.11 중량부 및 백금계 촉매 0.005 중량부를 혼합하여, 발광소자 봉지용 조성물을 제조하였다. 이어서, 상기 조성물을 직경이 50 mm이고, 두께가 10 mm인 디스크 형상의 금형에 주입하고, 90℃의 온도에서 1 시간 동안 경화시켜, 실리콘 경화물을 제조하였다.
실시예 2
도전성 부여제로서 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 1.1 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발광소자 봉지용 조성물을 제조하였다.
실시예 3
도전성 부여제로서 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 11 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발광소자 봉지용 조성물을 제조하였다.
비교예 1
도전성 부여제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발광소자 봉지용 조성물을 제조하였다.
시험예 1. 표면저항의 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 발광소자 봉지용 조성물에 500 V의 전압을 1분 동안 인가한 후, 표면저항 측정기(MCP-HT260, Hinesta IP)를 사용하여 표면저항을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
시험예 2. 대전 특성(제진 특성) 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 실리콘 경화물의 제진 특성은 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 우선 A4 용지를 일정한 사이즈로 잘라서 페트리디쉬에 투입하고, 흔들어서 대전성을 부여하였다. 이어서, 상기를 실시예 및 비교예에서 제조된 실리콘 수지에 뿌리고, 90°로 세워서 잔류되어 있는 종이의 양을 계수하고, 하기 기준에 따라 평가하였다.
○: 부착되는 종이가 없는 경우
×: 다량의 종이가 부찰되는 경우
시험예 3. 내습열 테스트
실시예 및 비교예에서 제조된 실리콘 경화물을 60℃의 온도 및 90%의 상대습도에서 500 시간 동안 방치하고, 기포 및 균열의 발생 여부를 관찰하여, 내구성을 하기 기준으로 평가하였다.
○: 기포 및 균열의 발생 없음
△: 기포 및 균열 다소 발생
×: 기포 및 균열 다량 발생
시험예 4. 내광성 테스트
ASTM G-154 규격에 근거하여, 500 시간 동안 테스트하고, 두께가 5 mm인 필름상의 실리콘 경화물에 대하여, 투과율 측정기(ATLAS QUV)를 사용하여, 테스트 전 의 초기 대비 최종 투과율비를 측정하여 내광성을 테스트하였다.
[표 1]
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
표면저항(Ω/□) 1.5×1013 3.3×1012 1.4×1012 >1016
제진특성 ○ ○ ○ ×
내습열 ○ ○ ○ ○
내광성 95% 95% 95% 97%
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 도전성 부여제를 첨가하지 않은 비교예 1과 비교하여, 동등 이상의 내구성 및 내광성 특성을 나타내면서도, 우수한 제진 특성을 나타냄을 확인하였다.

Claims (20)

  1. 경화성 실리콘 화합물; 및 하기 화학식 1으로 표시되는 도전성 부여제를 포함하는 발광소자 봉지용 조성물의 경화물로 봉지된 발광소자를 포함하는 발광 다이오드:
    [화학식 1]
    Ma+[X(YOmRf)n]a -
    상기 화학식 1에서 Ma+는 무기계 양이온 또는 유기계 양이온을 나타내고, X는 질소 원자 또는 탄소 원자를 나타내며, Y는 탄소 원자 또는 황 원자를 나타내고, Rf는 퍼플루오로알킬기를 나타내며, a 및 m은 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타내고, n은 2 또는 3을 나타낸다(단, 상기 식에서 Y가 탄소일 때, m은 1이고, Y가 황일 때, m은 2이며, X가 질소일 때 n은 2이고, X가 탄소일 때 n은 3이다.).
  2. 제 1 항에 있어서, 실리콘 화합물은 가열 경화형 실리콘 화합물 또는 자외선 경화형 실리콘 화합물인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  3. 제 1 항에 있어서, 실리콘 화합물이, (1) 분자 중에 2개 이상의 알케닐기를 함유하는 오르가노폴리실록산 및
    (2) 분자 중에 2개 이상의 규소결합 수소원자를 함유하는 오르가노폴리실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  4. 제 3 항에 있어서, (1) 오르가노폴리실록산은 25℃에서의 점도가 50 내지 500,000 CP인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  5. 제 3 항에 있어서, (2) 오르가노폴리실록산은 25℃에서의 점도가 1 내지 500,000 CP인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  6. 제 3 항에 있어서, 실리콘 화합물은 백금 또는 백금 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  7. 제 1 항에 있어서, 실리콘 화합물은, (a) 알콕시기 함유 실록산 폴리머; 및
    (b) 수산기 함유 실록산 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  8. 제 1 항에 있어서, 무기계 양이온은 알칼리 금속 양이온 또는 알칼리 토금속 양이온인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  9. 제 8 항에 있어서, 알칼리 금속 양이온이 리튬 양이온, 나트륨 양이온, 칼륨 양이온, 루비듐 양이온 또는 세슘 양이온이며, 알칼리 토금속 양이온이 칼슘 양이온, 스트론튬 양이온, 바륨 양이온 또는 라듐 양이온인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  10. 제 1 항에 있어서, 유기계 양이온은 질소계 양이온인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  11. 제 10 항에 있어서, 질소계 양이온은 암모늄 양이온, 피라졸리움 양이온, 이미다졸리움 양이온, 트리아졸리움 양이온, 피리디늄 양이온, 피리다지늄 양이온, 피리미디늄 양이온, 피라지늄 양이온, 피롤리디늄 양이온 또는 트리아지늄 양이온인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  12. 제 11 항에 있어서, 암모늄 양이온은 하기 화학식 4로 표시되는 양이온인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드:
    [화학식 4]
    Figure 112015024381446-pat00003
    상기 화학식 4에서 R12 내지 R15은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 알킬, 치환 또는 비치환된 알콕시, 치환 또는 비치환된 알케닐 또는 치환 또는 비치환된 알키닐을 나타낸다.
  13. 제 12 항에 있어서, 암모늄 양이온은, N-에틸-N,N-디메틸-N-(2-메톡시에틸)암모늄, N,N-디에틸-N-메틸-N-(2-메톡시에틸)암모늄, N-에틸-N,N-디메틸-N-프로필암모늄, N-메틸-N,N,N-트리옥틸암모늄, N,N,N-트리메틸-N-프로필암모늄, 테트라부틸암모늄, 테트라메틸암모늄, 테트라헥실암모늄 및 N-메틸-N,N,N-트리부틸암모늄로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  14. 제 11 항에 있어서, 이미다졸리움 양이온은, 이미다졸리움, 1-알릴-3-알킬 이미다졸리움, 1-알킬-3-알릴 이미다졸리움, 1,3-비스알릴 이미다졸리움, 1,3-디알킬 이미다졸리움, 1-아릴알킬-3-알킬 이미다졸리움, 1,3-비스(아릴알킬) 이미다졸리움, 1-아릴-3-알킬 이미다졸리움, 1,3-비스아릴 이미다졸리움, 1,3-비스(시아노알킬) 이미다졸리움 또는 1-알킬-2,3-비스알킬 이미다졸리움인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  15. 제 1 항에 있어서, 도전성 부여제는, 설포닐메티드계 음이온, 설폰이미드계 음이온, 카보닐메티드계 음이온 및 카보닐이미드계 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  16. 제 1 항에 있어서, 도전성 부여제는 N-에틸-N,N-디메틸-N-(2-메톡시에틸)암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, N,N-디에틸-N-메틸-N-(2-메톡시에틸)암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, N-에틸-N,N-디메틸-N-프로필암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, N-메틸-N,N,N-트리옥틸암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, N-메틸-N,N,N-트리옥틸암모늄 비스펜타플루오로에탄설폰이미드, N-메틸-N,N,N-트리옥틸암모늄 트리스트리플루오로메탄카보닐메티드, N,N,N-트리메틸-N-프로필암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 테트라부틸암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 테트라메틸암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 테트라헥실암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, N-메틸-N,N,N-트리부틸암모늄 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 1,3-디알킬 이미다졸리움 비스트리플루오로메탄설폰이미드, 1,3-디알킬 이미다졸리움 비스퍼플루오로부탄설폰이미드, 1,3-디알킬 이미다졸리움 비스펜타플루오로에탄설폰이미드, 1,3-디알킬 이미다졸리움 트리스트리플루오로메탄카보닐메티드, 1,3-디알킬 이미다졸리움 비스퍼플루오로부탄카보닐이미드 및 1,3-디알킬 이미다졸리움 비스펜타플루오로에탄카보닐이미드으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  17. 제 1 항에 있어서, 도전성 부여제는 경화성 실리콘 화합물 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 내지 20 중량부의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  18. 삭제
  19. 제 1 항에 있어서, 경화물은 표면 저항이 5 × 1014 Ω/□이하인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  20. 제 1 항에 따른 발광 다이오드를 백라이트로 포함하는 액정표시장치.
KR1020090065757A 2009-07-20 2009-07-20 발광소자 봉지용 조성물, 발광 다이오드 및 액정표시장치 KR101601271B1 (ko)

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