KR20120117548A - 광전자 소자의 봉지재용 조성물, 상기 조성물로 형성한 봉지재 및 상기 봉지재를 포함하는 발광 다이오드 - Google Patents

광전자 소자의 봉지재용 조성물, 상기 조성물로 형성한 봉지재 및 상기 봉지재를 포함하는 발광 다이오드 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따라 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지와 경화 반응을 하는 폴리 실라잔을 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 일 측면에 따라 실리콘 수지 및 상기 실리콘 수지와 경화 반응을 하는 폴리 실라잔을 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물이 제공된다.

Description

광전자 소자의 봉지재용 조성물, 상기 조성물로 형성한 봉지재 및 상기 봉지재를 포함하는 발광 다이오드{Composition for encapsulation material of photoelectronic device, encapsulation material made from the composition and light emitting diode comprising the encapsulation material}
광전자 소자의 봉지재용 조성물에 관한 것으로서, 높은 광투과성, 내열성 및 굴절율을 갖는 광전자 소자의 봉지재용 조성물, 상기 조성물로 형성한 봉지재 및 상기 봉지재를 포함하는 발광 다이오드에 관한 것이다.
고효율, 고속응답, 장수명, 소형화, 경량, 저소비 전력 등의 장점을 갖는 발광 다이오드(LED)는 디스플레이 장치의 백라이트, 조명 등으로의 적용이 이루어지고 있다.
LED 패키지는 크게 LED 칩, 접착제, 봉지재, 형광체 및 방열부속품 등으로 구성된다. 이 중에서 LED 봉지재는 LED 칩을 외부 충격과 환경으로부터 보호한다. LED 패키지에서 LED의 빛이 LED 봉지재를 통과하여 나오므로, LED 봉지재는 광학적인 투명성을 가져야 하며, 즉, 높은 광투과도를 가져야 하며, 또한 광추출 효율을 높이기 위하여 고굴절율을 갖는 것이 요구된다.
LED 봉지재로서 굴절율이 높고 가격이 저렴한 에폭시 수지가 널리 사용되어 왔다. 그러나 에폭시 수지는 내열성이 낮아서 고출력 LED에서 열에 의하여 열화되는 문제가 있고, 백색광 LED에서 청색 및 자외선 부근의 광에 의하여 황변(黃變)되어 휘도를 저하시키는 문제가 있다.
실리콘 수지는 저파장 영역에서 우수한 내광성을 갖는 재료로서 백색 LED 에서 에폭시 수지를 대체하고 있다. 실리콘 수지의 실록산 결합(Si-O-Si)의 결합 에너지는 106 kcal/mol 로서 탄소-탄소(C-C) 결합 에너지에 비하여 20 kcal/mol 이상 높아서 내열성 및 내광성이 뛰어나다. 그러나 실리콘 수지는 굴절율이 낮고 접착성이 약한 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은 광투과율, 내열성 및 굴절율이 높은 광전자 소자의 봉지재용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 측면은 광투과율, 내열성 및 굴절율이 높은 광전자 소자의 봉지재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 측면은 광투과율, 내열성 및 굴절율이 높은 봉지재를 갖는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따라 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지와 경화 반응을 하는 폴리 실라잔을 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물이 제공된다.
상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 히드로퀴논형 에폭시 수지, 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에테르형 에폭시 수지, 이환형 에폭시 수지 또는 나프탈렌형 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기 폴리실라잔은 퍼하이드로 폴리실라잔(perhydro-polysilazane), 폴리메틸실라잔(polymethylsilazane) 또는 폴리디메틸실라잔(polydimethylsilazane)을 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지 대 상기 폴리실라잔의 비율은 약 99:1 내지 약 1:19 의 중량비의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따라 실리콘 수지 및 상기 실리콘 수지와 경화 반응을 하는 폴리 실라잔을 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물이 제공된다.
상기 실리콘 수지는 에폭시기를 가질 수 있다.
상기 에폭시기는 1,2-에폭시 사이클로헥산기, 1,2-에폭시 사이클로펜타기, 또는 에폭시기를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 수지 대 상기 폴리실라잔의 비율은 약 99:1 내지 약 1:19 의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따라 상기에서 기술한 광전자 소자의 봉지재용 조성물의 경화물로 이루어진 광전자 소자의 봉지재가 제공된다. .
본 발명의 또 다른 일 측면에 따라 상기에서 기술한 광전자 소자의 봉지재용 조성물의 경화물로 이루어진 광전자 소자의 봉지재로 봉지된 발광소자를 포함하는 발광 다이오드가 제공된다.
굴절율이 높은 에폭시 수지 또는 에폭시기를 갖는 실리콘 수지와 열적 안전성이 높은 폴리실라잔을 반응시킴으로써 높은 광투과율, 높은 내열성 및 높은 굴절율을 갖는 광전자 소자용 봉지재를 얻을 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 필름의 열처리 전후의 파장에 따른 투과율 그래프이다.
도 2는 실시예 2에서 제조된 필름의 열처리 전후의 파장에 따른 투과율 그래프이다.
도 3은 실시예 3에서 제조된 필름의 파장에 따른 투과율 그래프이다.
도 4는 실시예 4에서 제조된 필름의 파장에 따른 투과율 그래프이다.
도 5는 실시예 5에서 제조된 필름의 파장에 따른 투과율 그래프이다.
도 6은 실시예 3에서 제조된 필름의 열처리 후 파장에 따른 투과율 그래프이다.
도 7는 실시예 4에서 제조된 필름의 열처리 후 파장에 따른 투과율 그래프이다.
도 8은 실시예 5에서 제조된 필름의 열처리 후 파장에 따른 투과율 그래프이다.
이하 본 발명의 일 구현예에 따른 광전자 소자의 봉지재용 조성물을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 광전자 소자의 봉지재용 조성물은 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지와 경화 반응을 할 수 있는 폴리실라잔을 포함한다.
상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 히드로퀴논형 에폭시 수지, 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에테르형 에폭시 수지, 이환형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 또는 이들의 브롬화된 에폭시 수지 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 에폭시 수지의 분자량은 340 ~ 100,000의 범위를 가질 수 있다.
상기 에폭시 수지는 예를 들어 폴리(비스페놀 A-코-에피클로로하이드린), 글리시딜 엔드-캡드(Poly(Bisphenol A-co-epichlorohydrin), glycidyl end-capped), 비스페놀 A 디글리시딜 에테르(Bisphenol A diglycidylether), 비스페놀 F 디글리시딜 에테르(Bisphenol F diglycidylether) 또는 노볼락일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 에폭시 수지의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 5 ~ 99의 중량부일 수 있다.
상기 폴리실라잔은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00001
(화학식 1)
R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C12 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬아미노기를 나타낸다.
한편, 상기 R1 내지 R3은 n 번 반복되는 기본 구성 단위 사이에서 같거나 다를 수 있다. 예를 들면 하나의 기본 구성 단위에서 R1은 메틸일 수 있고, 다른 기본 구성 단위에서 R1은 페닐일 수 있다.
폴리실라잔은 에폭시 수지의 경화제 역할을 할 수 있고, 또한 에폭시 수지와 함께 봉지재의 매트릭스를 구성할 수 있다.
상기 폴리실라잔은 디클로로실란의 축합중합에 의하여 제조될 수 있다.
상기 폴리실라잔의 분자량은 약 100 내지 100,000 의 범위를 가질 수 있다.
상기 폴리실라잔은 예를 들어 퍼하이드로 폴리실라잔, 폴리메틸실라잔 또는 폴리디메틸실라잔일 수 있다.
상기 폴리실라잔의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 1 ~ 95의 중량부일 수 있다.
상기 에폭시 수지 대 상기 폴리실라잔의 함량비는 99:1 내지 1:19 의 중량비일 수 있다. 상기 에폭시 수지 대 상기 폴리실라잔의 함량비가 상기 범위 내에 있을 때 상기 조성물로 형성한 봉지재가 깨어지지 않고 높은 열안정성을 유지할 수 있다.
상기 에폭시 수지를 폴리실라잔과 경화 반응을 시킴으로써 본 발명의 일 구현예에 따른 광전자 소자용 봉지재를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 광전자 소자의 봉지재용 조성물은 경화제(curing agent)를 더 포함할 수 있다. 경화제는 공지의 경화제 물질일 수 있고, 예를 들면 산무수물일 수 있다. 경화제로서 산무수물은 예를 들면 무수 프탈산, 무수 헥사하이드로프탈산, 무수 테트라히드로프탈산 또는 무수 메틸헥사하이드로프탈산 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 광전자 소자의 봉지재용 조성물은 필요한 경우 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 예를 들면 열화방지제, 유연화제, 산화방지제, 가소제, 윤활제, 난연제, 대전방지제, 소포제, 항산화제, 자외선 흡수제, 레벨링제 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 광전자 소자의 봉지재용 조성물은 에폭시기를 갖는 실리콘 수지 및 상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지와 경화 반응을 할 수 있는 폴리실라잔을 포함한다.
상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지는 하기의 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00002
(화학식 2)
Figure pat00003
(화학식 3)
R4 내지 R11 은 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C12 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬아미노기를 나타낸다.
L1은 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴렌기 중 하나일 수 있다. 예를 들면, L1은 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 또는 페닐렌기일 수 있다.
E 는 에폭시기를 갖는 치환기를 나타낸다. 예를 들면, E 는 에폭시기를 갖는 치환 또는 비치환된 C2-C10 알케닐기, 에폭시기를 갖는 치환 또는 비치환된 C3-C12 시클로알킬기, 에폭시기를 갖는 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 에폭시기를 갖는 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 또는 에폭시기를 갖는 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬아미노기일 수 있다. 예를 들면, E 는 1,2-에폭시 시클로헥산, ,2-에폭시 시클로펜탄 또는 1,2-에폭시 부탄일 수 있다.
n은 4 내지 15000 의 정수일 수 있다.
상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지의 분자량은 약 300 내지 100,000 의 범위를 가질 수 있다.
상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지는 예를 들어 아래의 화학식 4 또는 화학식 5 일 수 있다.
Figure pat00004
(화학식 4)
Figure pat00005
(화학식 5)
상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 5 ~ 99의 중량부일 수 있다.
상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지는 예를 들면 실리콘에 결합된 수소기를 포함하는 실리콘 수지를 에폭시기와 이중결합을 갖는 화합물을 반응시켜서 실리콘에 결합된 수소기를 에폭시기를 갖는 화합물의 기로 치환하여 제조할 수 있다.
상기 폴리실라잔은 앞에서 설명한 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00006
(화학식 1)
R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C12 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬아미노기를 나타낸다.
상기 R1 내지 R3은 기본 구성 단위 사이에서 같거나 다를 수 있다. 예를 들면 하나의 기본 구성 단위에서 R1은 메틸일 수 있고, 다른 기본 구성 단위에서 R1은 페닐일 수 있다.
상기 폴리실라잔의 분자량은 100 ~ 100,000 의 범위를 가질 수 있다.
상기 폴리실라잔은 예를 들어 퍼하이드로 폴리실라잔, 폴리메틸실라잔, 폴리디메틸실라잔일 수 있다.
폴리실라잔은 에폭시기를 갖는 실리콘 수지의 경화제 역할을 할 수 있고, 또한 에폭시기를 갖는 실리콘 수지와 함께 봉지재의 매트릭스를 구성할 수 있다.
상기 폴리실라잔은 디클로로실라잔의 축합중합에 의하여 제조될 수 있다.
상기 폴리실라잔의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 1 ~ 95의 중량부일 수 있다.
상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지 대 상기 폴리실라잔의 함량비는 99:1 내지 1:19 의 중량비일 수 있다. 상기 함량비가 85:15 내지 25:75 범위를 가질 때 최적일 수 있다. 상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지 대 상기 폴리실라잔의 함량비가 상기 범위 내에 있을 때 상기 조성물로 형성한 봉지재가 깨어지지 않고 높은 굴절율 및 열안정성을 유지할 수 있다.
상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지를 폴리실라잔과 경화 반응을 시킴으로써 본 발명의 일 구현예에 따른 광전자 소자용 봉지재를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 광전자 소자의 봉지재용 조성물은 경화제를 더 포함할 수 있다. 경화제는 예를 들면 산무수물일 수 있다. 경화제로서 산무수물은 무수 프탈산, 무수 헥사하이드로프탈산, 무수 테트라히드로프탈산 또는 무수 메틸헥사하이드로프탈산 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 광전자 소자의 봉지재용 조성물은 필요한 경우 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 예를 들면 열화방지제, 유연화제, 산화방지제, 가소제, 윤활제, 난연제, 대전방지제, 소포제, 항산화제, 자외선 흡수제, 레벨링제 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 봉지재용 조성물은 청색, 녹색, 적색, 백색의 LED 또는 OLED의 봉지재에 사용될 수 있다. 한편, 본 발명의 봉지재용 조성물은 반도체 레이저, 포토다이오드, 태양전지, 포토트랜지스터, 포토사이리스터 등과 같은 광전자 소자에 사용될 수 있다.
본 명세서 중의 "치환"이란 용어는 하나 이상의 수소 원자가 중수소 원자, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 카르복실기 또는 이의 염 유도체, 술폰산기 또는 이의 염 유도체, 인산기 또는 이의 염 유도체, C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C1-C10 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C6-C20 아릴기, C6-C20 아릴옥시기, C1-C10 아민기, C6-C20 아릴티오기 또는 C3-C20 헤테로아릴기로 표시되는 그룹 중 하나로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서 중의 비치환된 C1-C10 알킬기는 알칸(alkane)에서 수소 원자 1 개가 결여된 선형 및 분지형 구조의 포화 탄화수소기를 의미한다. 비치환된 C1-C10 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C2-C10 알케닐기는 상기 비치환된 C2-C10 알킬기의 중간이나 맨 끝단에 하나 이상의 탄소 이중결합을 함유하고 있는 말단기를 의미한다. 비치환된 C2-C10 알케닐기의 예로는 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐, 헵테닐, 옥테닐, 프로파디에닐(propadienyl), 이소프레닐(isoprenyl), 알릴(allyl) 등을 들 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C3-C12 시클로알킬기는 고리형 포화 탄화수소기를 가리키는 것으로서, 이의 구체예로는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로옥틸 등을 들 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C3-C10 시클로알케닐기는 고리형 포화 탄화수소기의 고리를 구성하는 하나 이상의 탄소 이중결합을 함유하고 있는 기를 의미한다. 비치환된 C3-C10 시클로알케닐기의 예로는 시클로부테닐, 시클로 펜테닐, 시클로 헥세닐 등을 들 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C6-C20 아릴기는 탄소 원자수 6 내지 20개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하고 이것은 모노시클릭(monocyclic) 또는 폴리시클릭(polycyclic) 그룹 등일 수 있다. 비치환된 C6-C20 아릴기의 예로는 페닐(phenyl), 나프틸(naphtyl) 등을 들 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C1-C10 알콕시기는 -OY(단, Y는 상기 비치환된 C1-C10 알킬기임)의 화학식을 가지며, 이의 구체적인 예로서 메톡시, 에톡시, 이소프로필옥시, 부톡시, 펜톡시 등을 들 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C1-C10 알킬아미노기는 -NQ1Q2(단, Q1 및 Q2는 각각 수소 또는 C1-C10의 알킬기이되, Q1 및 Q2 가 동시에 수소는 아님)의 화학식을 가지며, 이의 구체적인 예로서 메틸아미노, 에틸아미노, 디메틸아미노, 디에틸아미노 등을 들 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C6-C20 아릴옥시기는 -OAr(단, Ar는 상기 비치환된 C6-C20 아릴기임)의 화학식을 가지며, 이의 구체적인 예로서 페녹시, 나프탈레녹시 등을 들 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C6-C20 아릴티오기는 -OZ(단, Z는 상기 비치환된 C6-C20 아릴기임)의 화학식을 가지며, 이의 구체적인 예로서 페닐티오, 나프탈레닐티오 등을 들 수 있다.
치환된 C1-C10 알킬기의 치환기, 치환된 C2-C10 알케닐기의 치환기, 치환된 C3-C12 시클로알킬기의 치환기, 치환된 C3-C10 시클로알케닐기의 치환기, 치환된 C6-C20 아릴기의 치환기, 치환된 C1-C10 알콕시기의 치환기, 치환된 C1-C10 알킬아미노기의 치환기 및 치환된 C6-C20 아릴티오기의 치환기는 상기 "치환된 A"에 대한 설명을 참조한다.
이하에서 실시예를 들어서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예를 들어 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
(실시예)
하기 표 1은 본 발명의 실시예들에서 사용된 물질들의 구조식을 나타낸 표이다.
폴리(비스페놀 A-코-에피클로로하이드린), 글리시딜 엔드-캡드
Figure pat00007
폴리실라잔
폴리메틸실라잔
1-(2-아미노에틸)피페라진
Figure pat00008
비스페놀 A 디글리시딜 에테르
Figure pat00009
실시예 1
폴리(비스페놀 A-코-에피클로로하이드린), 글리시딜 엔드-캡드(Poly(Bisphenol A-co-epichlorohydrin), glycidyl end-capped) 1.0g 과 폴리실라잔 1.0g, 1-(2-아미노에틸)피페라진 0.15g 을 혼합하였다. 상기 혼합물을 1차로 60℃에서 12시간 동안 반응을 시킨 후 이어서 2차로 120℃ 에서 4시간 동안 반응시켜서 금형틀안에서 경화시킴으로써 1mm 두께의 필름을 형성하였다.
실시예 2
비스페놀 A 디글리시딜 에테르(Bisphenol A diglycidylether) 1.0g 과 폴리실라잔 1.0g, 1-(2-아미노에틸)피페라진 0.15g 을 혼합하였다. 상기 혼합물을 1차로 60℃에서 12시간 동안 반응시킨 후 이어서 2차로 120℃ 에서 5시간 동안 반응시켜서 필름을 형성하였다.
화학식 4의 제조
테트라메틸사이클로테트라실록산(tetramethylcyclotetrasiloxane) 0.001 몰(mol)과 4-비닐-1-사이클로헥산 1,2-에폭시(4-vinyl-1-cyclohexane 1,2-epoxy)　0.042 몰(mol)을 톨루엔 20ml 에 용해시켰다. 상기 혼합 용매를 질소로 퍼지하고, 약 80℃에서 1시간 동안 리플럭스한 후 온도를 실온까지 내렸다. 이어서 상기 혼합 용매에 라모로우(Lamoreaux) 백금 촉매를 1 방울 넣고 70℃에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 종료된 후 상기 혼합 용매의 온도를 실온으로 낮추고, 상기 혼합 용매에 0.005g의 2-메르캅토벤조티아졸을 넣어준 후 용매를 증발시켜서 실리콘의 수소가 1,2-에폭시 사이클로헥실 에틸기로 치환된 테트라메틸테트라(1,2-에폭시 사이클로헥실 에틸)사이클로테트라실록산(화학식 4)을 제조하였다.
Figure pat00010
(화학식 4)
실시예 3
화학식 4의 화합물 1.0g을 폴리메틸폴리실라잔 0.1g과 혼합하고 150℃에서 1시간 동안 금형틀 내에서 경화시켜서 1mm 두께의 필름을 얻었다 .
실시예 4
폴리메틸실라잔을 0.03g을 사용한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법으로 필름을 형성하였다.
화학식 5의 제조
폴리메틸하이드로 실록산(polymethylhydro siloxane) 0.001 몰(mol)과 4-비닐-1-사이클로헥산 1,2-에폭시(4-vinyl-1-cyclohexane 1,2-epoxy) 0.007 몰(mol)을 톨루엔 40ml 에 용해시켰다. 상기 혼합 용매를 질소로 퍼지하고, 1시간 동안 120-130℃ 에서 리플럭스한 후 온도를 실온까지 내렸다. 이어서 상기 혼합 용매에 라모로우(Lamoreaux) 백금 촉매를 1 방울 넣고 70℃에서 3시간 동안 반응시켰다. 반응이 종료된 후 상기 혼합 용매의 온도를 실온으로 낮추고, 상기 혼합 용매에 0.005g의 2-메르캅토벤조티아졸(2-mercaptobenzothiazole)를 넣어준 후 용매를 증발시켜서 실리콘의 수소가 1,2-에폭시 사이클로헥실 에틸기로 치환된 폴리메틸1,2-에폭시사이클로헥실에틸실록산(화학식 5)을 제조하였다.
Figure pat00011
(화학식 5)
실시예 5
화학식 5의 화합물 1.0g을 폴리메틸실라잔 0.1g과 혼합하고 200℃에서 1시간 동안 금형틀 내에서 경화시켜서 1mm 두께의 필름을 얻었다 .
표 2에 실시예 1 내지 실시예 5의 조성물의 성분 및 경화 온도 및 시간을 나타내었다.
실시예 에폭시 또는 실리콘 수지 폴리메틸실라잔 경화제 제1경화온도 제1경화시간 제2경화온도 제2경화시간
1 폴리(비스페놀 A-코-에피클로로하이드린), 글리시딜 엔드-캡드 1.0 g 1.0 g 1-(2-아미노에틸)피페라진 0.15 g 60℃ 2시간 120℃ 5시간
2 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 1.0 g 1.0 g 1-(2-아미노에틸)피페라진 0.15 g 60℃ 2시간 120℃ 5시간
3 화학식4 1.0 g 0.1 g 150℃ 1시간
4 화학식4 1.0 g 0.03 g 150℃ 1시간
5 화학식5 1.0 g 0.1g 200℃ 1시간
투과율 및 내열성 평가예
UV-VIS 스펙트로스코피를 사용하여 실시예들의 필름의 열처리 전후의 투과율을 측정하였다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 필름의 열처리 전후의 파장에 따른 투과율 그래프이다. 도 1을 참조하면, 열처리 전 실시예 1의 필름의 투과율은 350nm 파장 부근의 약 70%의 투과율에서 약 450nm 파장의 약 90% 투광율까지 증가하고 이후 700nm 파장까지 약 90% 의 투과율을 유지하고 있다. 필름을 155℃에서 1시간 동안 열처리한 후의 투과율은 약 450nm 에서 약 700nm 파장까지 약 80% 의 투과율을 유지하고 있다.
이로부터 실시예 1의 필름은 가시광선 영역에서 90%의 높은 투과율을 나타내고, 열처리 후 약 80%의 투과율을 나타냄으로써 열에 의하여 투과율이 감소하지만 투과율의 감소폭이 크지 않음을 알 수 있다.
도 2는 실시예 2에서 제조된 필름의 열처리 전후의 파장에 따른 투과율 그래프이다. 도 2를 참조하면, 열처리 전 실시예 2의 필름의 투과율은 350nm 파장 부근의 약 70%의 투과율에서 약 450nm 파장의 약 100% 투광율까지 증가하고 이후 투과율이 약간 감소하여 550nm 파장에서 700nm 파장까지 약 85% 의 투과율을 유지하고 있다. 한편, 실시예 2의 필름을 155℃에서 1시간 동안 열처리한 후의 투과율은 약 450nm 에서 85% 의 투과율을 갖고 이후 투과율이 감소하여 약 550nm 파장에서 약 700nm 파장까지 약 80% 의 투과율을 유지하고 있다. 가시광선 영역에서 실시예 2의 필름의 열처리 전 투과율은 실시예 1 내지 6의 필름 보다 낮지만 열처리 후의 투과율은 실시예 1의 필름과 거의 비슷한 것을 알 수 있다.
도 3은 실시예 3에서 제조된 필름의 파장에 따른 투과율 그래프이다. 도 3을 참조하면, 실시예 3의 필름의 투과율은 370nm 파장 부근의 약 70%의 투과율에서 약 400nm 파장의 약 90% 투광율까지 증가하고 이후 투과율이 약간 증가하였다가 감소하여 550nm 파장에서 700nm 파장까지 약 88% 의 투과율을 유지하고 있다.
도 4는 실시예 4 에서 제조된 필름의 파장에 따른 투과율 그래프이다. 도 4를 참조하면, 실시예 4의 필름의 투과율은 400nm 파장 부근의 약 90%의 투과율에서 약 500nm 파장의 약 100% 투과율까지 증가하고 이후 700nm 파장까지 투과율이 약 90% 까지 감소하고, 이후 900nm 파장까지 투과율이 약 80% 까지 감소한다.
도 5는 실시예 5 에서 제조된 필름의 파장에 따른 투과율 그래프이다. 도 5를 참조하면, 실시예 5의 필름의 투과율은 370nm 파장 부근의 약 70%의 투과율에서 약 450nm 파장의 약 100%투과율까지 증가하고 이후 700nm 파장까지 투과율이 약 90% 까지 감소하고, 이후 900nm 파장까지 투과율이 약 85% 까지 감소한다.
도 6은 실시예 3에서 제조된 필름의 열처리 후 파장에 따른 투과율 그래프이다. 열처리로서 175℃ 에서 1시간 동안 방치하였다. 도 6을 참조하면, 실시예 3의 필름의 투과율은 400nm 파장 부근의 약 80%의 투과율에서 약 500nm 파장의 약 98% 투과율까지 증가하고 이후 900nm 파장까지 약 95% 의 투과율을 유지한다. 따라서 열처리 후에도 높은 투과율을 유지함을 알 수 있다.
도 7는 실시예 4에서 제조된 필름의 열처리 후 파장에 따른 투과율 그래프이다. 열처리로서 175℃ 에서 1시간 동안 방치하였다. 도 7을 참조하면, 실시예 4의 필름의 투과율은 370nm 파장 부근의 약 70%의 투과율에서 약 470nm 파장의 약 95% 투과율까지 증가하고 이후 700nm 파장까지 투과율이 약 88% 까지 감소하고, 이후 900nm 파장까지 투과율이 약 85% 까지 감소한다. 실시예 4의 열처리 후의 투과율이 85% 에서 95% 범위 내에 있으므로, 실시예 4의 열처리 전의 투과율이 85% 에서 100% 범위인 것과 비교하였을 때 열처리에 의한 투과율의 저하가 매우 미미함을 알 수 있다.
도 8은 실시예 4 에서 제조된 필름의 열처리 후 파장에 따른 투과율 그래프이다. 열처리로서 175℃ 에서 1시간 동안 방치하였다. 도 8을 참조하면, 실시예 18의 필름의 투과율은 370nm 파장 부근의 약 65%의 투과율에서 약 500nm 파장의 약 97% 투과율까지 증가하고 이후 900nm 파장까지 약 95% 의 투과율을 유지한다. 따라서 열처리 후에도 높은 투과율을 유지함을 알 수 있다.

Claims (14)

  1. 에폭시 수지; 및
    상기 에폭시 수지와 경화 반응을 하는 폴리 실라잔;을 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 히드로퀴논형 에폭시 수지, 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에테르형 에폭시 수지, 이환형 에폭시 수지 또는 나프탈렌형 에폭시 수지를 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 비스페놀 A 형 에폭시 수지는 폴리(비스페놀 A-코-에피클로로하이드린), 비스페놀 A 디글리시딜에테르 또는 비스페놀 F 디글리시딜에테르를 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 폴리실라잔은 퍼하이드로 폴리실라잔, 폴리메틸실라잔 또는 폴리디메틸실라잔을 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 에폭시 수지 대 상기 폴리실라잔의 비율은 99:1 내지 1:19 의 중량비의 범위를 갖는 광전자 소자의 봉지재용 조성물.
  6. 실리콘 수지; 및
    상기 실리콘 수지와 경화 반응을 하는 폴리 실라잔;을 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 에폭시기를 갖는 실리콘 수지인 광전자 소자의 봉지재용 조성물.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 에폭시기는 1,2-에폭시 사이클로헥산기, 1,2-에폭시 사이클로펜타기, 또는 에폭시기를 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지는 하기의 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물인 광전자 소자의 봉지재용 조성물:
    Figure pat00012
    (화학식 2)
    Figure pat00013
    (화학식 3)
    상기 식 중, R4 내지 R11 은 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C12 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬아미노기를 나타내고,
    L1은 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴렌기 중 하나이고,
    E 는 에폭시기를 갖는 치환 또는 비치환된 C2-C10 알케닐기, 에폭시기를 갖는 치환 또는 비치환된 C3-C12 시클로알킬기, 에폭시기를 갖는 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 에폭시기를 갖는 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 또는 에폭시기를 갖는 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬아미노기이고,
    n은 4 내지 15000의 정수의 하나이다.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 에폭시기를 갖는 실리콘 수지는 하기의 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 화합물인 광전자 소자의 봉지재용 조성물:
    Figure pat00014
    (화학식 4)
    Figure pat00015
    (화학식 5)
  11. 제6 항에 있어서, 상기 실리콘 수지 대 상기 폴리실라잔의 비율은 99:1 내지 1:19 의 범위를 갖는 광전자 소자의 봉지재용 조성물.
  12. 제1 항 또는 제6 항에 있어서, 경화제를 더 포함하는 광전자 소자의 봉지재용 조성물.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 따른 조성물의 경화물로 이루어진 광전자 소자의 봉지재.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 따른 조성물의 경화물로 봉지된 발광소자를 포함하는 발광 다이오드.
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