KR20130109196A - 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체, 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물, 발광 장치, 전자기기, 기계 장치, 및 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법 - Google Patents

양자 도트 형광체를 포함하는 조성물, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체, 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물, 발광 장치, 전자기기, 기계 장치, 및 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

양자 토트 형광체를 억제할 수 있는 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체, 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물, 발광 장치, 전자기기, 기계 장치, 및 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법을 제공한다. 양자 도트 형광체를 분산용 수제인 시클로올레핀 (공)중합체에 분산시켜서 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물로 하고, 이 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 성형해서 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체로 한다. 또한, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 일부의 면 또는 전체면에 양자 도트 분사 수지 성형체로의 산소의 투과를 저감하는 가스배리어층을 형성한다. 또한, 상기 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 LED칩을 밀봉하는 밀봉재로서 사용해서 발광 장치를 구성할 수 있다.

Description

양자 도트 형광체를 포함하는 조성물, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체, 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물, 발광 장치, 전자기기, 기계 장치, 및 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법{COMPOSITION CONTAINING QUANTUM DOT FLUORESCENT BODY, MOLDED BODY OF QUANTUM DOT FLUORESCENT BODY DISPERSION RESIN, STRUCTURE CONTAINING QUANTUM DOT FLUORESCENT BODY, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC APPARATUS, MECHANICAL DEVICE, AND METHOD FOR PRODUCING MOLDED BODY OF QUANTUM DOT FLUORESCENT BODY DISPERSION RESIN}
본 발명은 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체, 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물, 발광 장치, 전자기기, 기계 장치, 및 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법의 개량에 관한 것이다.
최근, 발광 다이오드(LED) 등에 있어서 입사광의 파장을 변환해서 방사하는 형광체로서 양자 도트가 사용되게 되었다. 양자 도트(QD)는 발광성의 반도체 나노 입자이며, 직경의 범위는 통상 1~20㎚ 상당이다. 그리고, 윤곽이 명확하고 3차원이며, 또한 나노 규모대의 반도체 결정에 전자가 양자적으로 가두어져 있다. 이러한 양자 도트 형광체는 일반적으로 수지 등 중에 분산되어서 사용된다.
예를 들면, 하기 특허문헌 1에는 복수의 양자 도트가 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 졸겔, UV 경화 수지 및 에폭시 등의 열경화성 수지에 의해 구성된 매트릭스재 중에 분산된 플래시 모듈이 기재되어 있다.
또한, 하기 특허문헌 2에는 적색 발광 양자 도트를 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 고분자, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴레이트계 고분자, 에폭시계 고분자, 폴리비닐부티랄 등의 폴리비닐알코올계 고분자, PDMS(polydimethyl siloxane) 등의 유기 바인더 중에 분산시킨 적색 발광 양자 도트층을 갖는 다층 구조의 백색 발광 다이오드가 기재되어 있다.
또한, 하기 특허문헌 3에는 형광 무기 나노 입자(양자 도트)를 폴리실록산, 플루오로엘라스토머, 폴리아미드, 폴리이미드, 카프로락톤, 카프로락탐, 폴리우레탄, 폴리비닐알코올, 폴리염화 비닐, 폴리비닐아세테이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드 및 폴리메타크릴아미드 등의 고분자 재료에 분산시킨 형광 무기 나노 입자를 함유하는 조성물이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 2006-114909호 공보 일본 특허 공개 2007-281484호 공보 일본 특허 공표 2009-536679호 공보
그런데, 양자 도트 형광체는 불안정한 활성 표면을 갖기 때문에 반응성이 높아 응집이 일어나기 쉽다. 이 문제를 극복하기 위해서 양자 도트 형광체의 표면은 캐핑제로 피복되어 부동태화되어 있다. 즉, 양자 도트 형광체의 코어 입자 표면은 유기 부동태층으로 피복되어 있다. 캐핑제로서는 코어 표면의 금속원자에 공유 결합할 수 있는 Lewis 염기의 화합물이 사용된다.
그러나, 양자 도트 형광체는 또한 대기 중에 포함되는 산소 등에 의해 열화되기 쉽고, 그 때문에 상기 각 특허문헌과 같이 양자 도트 형광체 입자를 수지 중에 분산해서 보호할 필요가 있었다.
그러나, 수지에 따라서는 양자 도트 형광체 입자의 소광을 촉진해버린다는 새로운 문제가 있다. 이것은, 예를 들면 상기 수지가 양자 도트 형광체 입자의 표면에 담지된 응집 방지 등을 목적으로 하는 유기 부동태층의 성능을 저하시키는 것에 기인한다.
본 발명의 목적은 양자 도트 형광체의 소광을 억제할 수 있는 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체, 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물, 발광 장치, 전자기기, 기계 장치, 및 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 이하의 발명을 제공한다.
[1] 양자 도트 형광체를 농도 0.01질량%~20질량%의 범위에서 시클로올레핀 (공)중합체에 분산시킨 것을 특징으로 하는 조성물.
[2] [1]에 있어서, 상기 시클로올레핀 (공)중합체는 식(1) 또는 식(2)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 조성물.
Figure pct00001
여기에서, 식(1) 중의 R3은 수소원자, 탄소수 1~6개의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기(알킬기) 또는 염소 또는 불소의 할로겐원자, 할로겐원자가 염소원자 또는 불소원자인 트리할로메틸기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1가의 기를 나타낸다. 식(1) 중의 R4, R5는 각각 독립적으로 수소원자, 탄소수 1~6개의 직쇄상 또는 분기상의 포화의 탄화수소기 또는 염소 또는 불소의 할로겐원자, 할로겐원자가 염소원자 또는 불소원자인 트리할로메틸기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1가의 기를 나타낸다. 또한, R4 또는 R5의 탄화수소기는 서로 이웃하는 치환 부위에서 서로 결합해서 5~7원환의 포화 탄화수소의 환상 구조를 적어도 1개 이상 형성해도 좋다. 여기에서, x, y는 0보다 크고 1보다 작은 실수이며, x+y=1의 범위를 갖는다.
또한, 식(2) 중의 R1, R2는 각각 독립적으로 수소원자, 탄소수 1~6개의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기 또는 염소 또는 불소의 할로겐원자, 할로겐원자가 염소원자 또는 불소원자인 트리할로메틸기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1가의 기를 나타낸다. 또한, R1, R2의 탄화수소기는 서로 이웃하는 치환 부위에서 서로 결합해서 5~7원환의 포화 탄화수소의 환상 구조를 적어도 1개 이상 형성해도 좋다. 여기에서, r은 양의 정수이다.
[3] [1] 또는 [2]에 기재된 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 성형물로 한 것을 특징으로 하는 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체.
[4] [3]에 있어서, 상기 성형물은 필름 또는 적어도 일부에 볼록상부를 갖는 필름 또는 렌즈인 것을 특징으로 하는 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체.
[5] [3]에 기재된 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체와, 상기 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 일부의 면 또는 전체면을 피복하여 상기 양자 도트 분산 수지 성형체로의 산소의 투과를 저감하는 가스배리어층을 구비하는 것을 특징으로 하는 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물.
[6] [5]에 있어서, 상기 가스배리어층은 에틸렌·비닐알코올 공중합 수지 또는 폴리비닐리덴 클로라이드의 층에 의해 구성되고, 또는 에틸렌·비닐알코올 공중합 수지 또는 폴리비닐리덴 클로라이드의 층 중 적어도 한쪽의 면에 실리카막 또는 알루미나막을 형성한 층에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물.
[7] [1] 또는 [2]에 기재된 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 LED칩의 밀봉재의 적어도 일부에 사용한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
[8] [7]에 있어서, 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 LED칩의 밀봉재의 적어도 일부에 사용하고, 상기 밀봉재의 두께는 0.01㎜ 이상 0.4㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
[9] [7] 또는 [8]에 있어서, 밀봉재의 상부에 [4]에 기재된 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체를 더 배치한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
[10] [7] 또는 [8]에 있어서, 밀봉재의 상부에 상기 밀봉재로의 산소의 투과를 저감하는 가스배리어층을 더 배치한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
[11] [7] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 발광 장치가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
[12] [11]에 기재된 전자기기가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 기계 장치.
[13] 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법으로서, 시클로올레핀 (공)중합체를 용매에 용해한 용액을 조제하는 공정과, 상기 용액에 상기 성형체 중의 양자 도트 형광체의 농도가 0.01질량%~20질량%의 범위가 되도록 양자 도트 형광체를 분산시키고, 이어서 혼련함으로써 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 제조하는 공정과, 상기 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 기재에 도포 또는 틀에 충전해서 가열 건조하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 양자 도트 형광체의 소광을 억제할 수 있는 우수한 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체, 발광 장치, 전자기기, 기계 장치, 및 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 밀봉재의 적어도 일부에 사용한 발광 장치의 예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시형태 1에 의한 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체를 사용한 발광 장치의 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시형태 1에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물 및 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체를 사용한 발광 장치의 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시형태 2에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물의 일례의 단면도이다.
도 5는 실시형태 2에 의한 가스배리어층의 일례의 부분 단면도이다.
도 6은 실시형태 2에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물을 응용한 발광 장치의 일례의 단면도이다.
도 7은 실시형태 2에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물을 응용한 발광 장치의 다른예의 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시형태라고 한다)를 설명한다.
실시형태 1
실시형태 1에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물은 소정의 분산용 수지 중에 양자 도트 형광체를 분산시킨 구성으로 되어 있다. 상기 분산용 수지로서는 시클로올레핀 (공)중합체를 사용할 수 있다.
일반적으로 양자 도트 형광체 입자의 표면에는 주로 (A) 응집 방지 등을 목적으로 해서 유기 부동태층이 코어 표면에 배위되어 있다. 또한, 유기 부동태층(셸이라고도 불린다)은 응집 방지 이외에 (B) 코어 입자를 주위의 화학적 환경으로부터 보호하는 것, (C) 표면에 전기적 안정성을 부여하는 것, (D) 특정 용매계로의 용해성을 제어하는 것의 역할을 담당한다.
또한, 상기 유기 부동태는 목적에 따라 화학 구조를 선택할 수 있지만, 예를 들면 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 6~18개 정도의 지방족 탄화수소를 갖는 유기 분자이어도 좋다.
양자 도트 형광체를 분산용 수지에 분산시켰을 경우 사용하는 수지에 따라서는 양자 도트 형광체의 상기 유기 부동태층의 기능을 저하시키고, 구체적으로는 응집 방지 이외의 상기 (B), (C)의 기능도 달성할 수 없는 경우가 있다. 예를 들면, 분산용 수지로서 에폭시 수지를 사용하면 함유하는 글리시딜기 또는 산 무수물이 유기 부동태에 포함되는 아미노기, 카르복실기, 메르캅토기 등과 반응해서 양자 도트 형광체 입자의 표면으로부터 유기 부동태층을 크게 어지럽힐(예를 들면, 상기 층을 박리시킬) 가능성이 있다. 또한, 분산용 수지로서 실리콘 수지를 사용하면 실리콘 수지 중에 함유하는 Si-H기가 상기 아미노기, 카르복실기, 메르캅토기 등과 반응해서 양자 도트 형광체 입자의 표면으로부터 유기 부동태층을 박리시킬 가능성이 있다. 또한, 분산용 수지로서 라디칼 중합에 의해 제조되는 수지를 사용하면 잔류 라디칼이 양자 도트 형광체 입자의 표면의 유기 부동태층의 분자쇄와 결합해서 코어·셸 구조를 어지럽히고, 극단적인 경우에는 유기 부동태층을 박리시키거나 또는 유기 부동태를 분해할 가능성이 있다. 이들이 양자 도트 형광체 입자의 응집 또는 소광의 원인이 된다.
그래서, 본 발명자는 실시형태 1에 있어서 분산용 수지로서 상기 유기 부동태와의 반응성이 없는(낮은) 시클로올레핀 (공)중합체를 사용하고, 이들 중에 양자 도트 형광체 입자를 농도 0.01질량%~20질량%의 범위로 분산함으로써 양자 도트 형광체 입자에 있어서의 유기 부동태의 기능이 현격하게 유지할 수 있는 것을 발견했다. 또한, 본명세서에 있어서 「시클로올레핀 (공)중합체」란 주쇄에 지환 구조를 갖는 모노머 단위를 포함하는 단독 중합체 또는 공중합체를 의미한다.
실시형태 1에서 사용되는 시클로올레핀 (공)중합체는 시클로올레핀류를 모노머로서 중합시킴으로써 얻어지고, 공업적으로는 시클로올레핀류로서 반응성이 높은 노르보르넨류를 사용할 수 있다. 그리고, 시클로올레핀 (공)중합체에는 최근에는 석유 분해유의 C5유분 중에 풍부하게 포함되는 디시클로펜타디엔(DCP)도 원료로서 사용된다[참고 문헌; 『비정질 시클로올레핀 폴리머』 오하라저, 차세대 고분자 설계(편집; 엔도 타케시, 마쓰다 토시오, 니시쿠보 타다토미), p221, 아이·피·시 출판].
실시형태 1에 있어서 사용되는 수지로서 바람직하게는, 예를 들면 하기 구조식(1), (2)로 나타내어지는 것을 들 수 있다.
Figure pct00002
여기에서, 구조식(1) 중의 R3은 수소원자, 탄소수 1~6개의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기(알킬기) 또는 염소 또는 불소의 할로겐원자, 할로겐원자가 염소원자 또는 불소원자인 트리할로메틸기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1가의 기를 나타낸다. R3으로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 2-메틸프로필기, n-헵틸기, n-헥실기를 들 수 있다. 그 중에서도 R3은 메틸기 또는 2-메틸프로필기가 바람직하다.
구조식(1) 중의 R4, R5는 각각 독립적으로 수소원자, 탄소수 1~6개의 직쇄상 또는 분기상의 포화의 탄화수소기 또는 염소 또는 불소의 할로겐원자, 할로겐원자가 염소원자 또는 불소원자인 트리할로메틸기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1가의 기를 나타낸다. 또한, R4 또는 R5의 탄화수소기는 서로 이웃하는 치환 부위에서 서로 결합해서 5~7원환의 포화 탄화수소의 환상 구조를 적어도 1개 이상 형성해도 좋고, 예를 들면 시클로알칸 또는 노르보르난의 환상 구조를 적어도 1개 이상 형성한 것을 들 수 있다. 여기에서, x, y는 0보다 크고 1보다 작은 실수이며, x+y=1의 범위로부터 선택된다.
구조식(1)으로 나타내어지는 시클로올레핀 코폴리머(이후, COC형이라고 한다)는, 예를 들면 노르보르넨류를 원료로 하고, 메타로센 촉매 등을 이용해서 에틸렌 등과의 공중합에 의해 얻어진다. 이 COC형 폴리머로서는, 예를 들면 Mitsui Chemicals, Inc.제 APL5014DP(화학 구조; -(C2H4)x(C12H16)y-; 첨자 x, y는 0보다 크고 1보다 작은 실수이며, 공중합비를 나타낸다) 등을 사용할 수 있다.
또한, 구조식(2) 중의 R1, R2는 각각 독립적으로 수소원자, 탄소수 1~6개의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기 또는 염소 또는 불소의 할로겐원자, 할로겐원자가 염소원자 또는 불소원자인 트리할로메틸기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1가의 기를 나타낸다. 또한, R1, R2의 탄화수소기는 서로 이웃하는 치환 부위에서 서로 결합해서 5~7원환의 포화 탄화수소의 환상 구조를 적어도 1개 이상 형성해도 좋고, 예를 들면 시클로알칸 또는 노르보르난의 환상 구조를 적어도 1개 이상 형성한 것을 들 수 있다. 여기에서, r은 양의 정수이다.
또한, 구조식(2)으로 나타내어지는 시클로올레핀 (공)중합체(이후, COP형이라고 한다)는, 예를 들면 노르보르넨류를 원료로 하고, 그럽스 촉매 등을 이용한 개환 메타세시스 중합을 한 후 수소화함으로써 얻어진다. 또한, 상기 식 중의 r은 시클로올레핀 모노머 단위의 반복수를 나타낸다. 이 COP형 폴리머로서는, 예를 들면 Zeon Corporation제 ZEONEX480R 등을 사용할 수 있다.
이러한 비정질 시클로올레핀 폴리머는 여러 가지의 시클로올레핀 모노머 단위로부터 1종 선택된 구조 단위를 갖는 호모 폴리머 또는 적어도 2종의 시클로올레핀 모노머 단위를 갖는 코폴리머(수지)로서 제조된다. 예를 들면, COP형 폴리머의 대표적인 구조식으로서 이하의 구조 단위 A~구조 단위 E를 들 수 있다. 이들을 조합해서, 예를 들면 구조 단위 C를 40질량%와 구조 단위 E를 60질량%를 포함하는 코폴리머를 얻을 수도 있다.
Figure pct00003
이상에 설명한 수지(시클로올레핀 (공)중합체)는 분자 중에 상기 유기 부동태와 반응하는 관능기나 잔류 라디칼이 존재하지 않으므로 양자 도트 형광체 입자의 표면으로부터 유기 부동태층의 교란 또는 박리가 없고, 유기 부동태를 분해할 일도 없다. 또한, 이들 수지 중에서의 양자 도트 형광체의 분산성이 높아 양자 도트 형광체를 균일하게 분산시킬 수 있다.
수지 중에 양자 도트 형광체를 분산시키는 방법은 특별히 한정되지 않지만 불활성 가스 분위기 하에서 수지를 용매에 용해한 용액에 양자 도트 형광체를 분산매에 분산시킨 분산액을 불활성 가스 분위기 하에서 첨가해서 혼련하는 것이 바람직하다. 그때에 사용하는 분산매는 수지를 용해하는 용매인 것이 바람직하고, 분산매와 용매가 동일한 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는 톨루엔이 적합하다. 또한, 이상의 공정에서 사용하는 불활성 가스로서는 헬륨 가스, 아르곤 가스, 질소 가스를 들 수 있고, 이들을 단독으로 사용해도 좋고, 임의의 비율로 혼합해서 사용해도 좋다.
또한, 실시형태 1에 적용되는 양자 도트 형광체는 그 입경이 1㎚~100㎚를 가리키고, 수십㎚ 이하의 경우에는 양자 효과를 발현하는 형광체이다. 양자 도트 형광체의 입자 지름은 더욱 바람직하게는 2~20㎚의 범위 내가 좋다.
양자 도트 형광체의 구조는 무기 형광체 코어 및 이 무기 형광체의 표면에 배위한 캐핑층(탄화수소기를 갖는 유기 부동태층)으로 구성되고, 무기 형광체의 코어부(금속부)는 유기 부동태층에 의해 피복되어 있다.
(무기 형광체)
무기 형광체로서는, 예를 들면 Ⅱ족-Ⅵ족 화합물 반도체의 나노 결정, Ⅲ족-Ⅴ족 화합물 반도체의 나노 결정 등을 들 수 있다. 이들의 나노 결정의 형태는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 InP 나노 결정의 코어 부분에 ZnS/ZnO 등으로 이루어지는 셸 부분이 피복된 코어·셸(core-shell) 구조를 갖는 결정 또는 코어·셸의 경계가 명확하지 않아 그래디언트(gradient)에 조성이 변화되는 구조를 갖는 결정또는 동일한 결정 내에 2종 이상의 화합물 결정이 부분적으로 나뉘어서 존재하는 혼합 결정 또는 2종 이상의 나노 결정 화합물의 합금 등을 들 수 있다.
화합물 반도체의 구체예로서는 2원계에서는 Ⅱ족-Ⅵ족 화합물 반도체로서 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe 또는 HgTe 등을 들 수 있다. 또한, Ⅲ족-Ⅴ족 화합물 반도체로서는 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP 또는 InAs 등을 들 수 있다.
화합물 반도체의 보다 상세한 구체예로서는 주기율표의 2족으로부터 선택되는 원소(제 1 원소)와, 주기율표의 16족으로부터 선택되는 원소(제 2 원소)로 이루어지고, 예를 들면 MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe 또는 BaTe를 들 수 있다. 또한, 상기 원소로 이루어지는 3원계 또는 4원계의 화합물 반도체이어도 좋고, 도프 원소를 포함해도 좋다.
또한, 화합물 반도체의 보다 상세한 구체예로서는 주기율표의 12족으로부터 선택되는 원소(제 1 원소)와, 주기율표의 16족으로부터 선택되는 원소(제 2 원소)으로 이루어지고, 예를 들면 ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe 또는 HgTe를 들 수 있다. 또한, 상기 원소로 이루어지는 3원계 또는 4원계의 화합물 반도체이어도 좋고, 도프 원소를 포함해도 좋다.
또한, 화합물 반도체의 보다 상세한 구체예로서 주기율표의 12족으로부터 선택되는 원소(제 1 원소)와, 주기율표의 15족으로부터 선택되는 원소(제 2 원소)로 이루어지고, 예를 들면 Zn3P2, Zn3As2, Cd3P2, Cd3As2, Cd3N2 또는 Zn3N2를 들 수 있다. 또한, 상기 원소로 이루어지는 3원계 또는 4원계의 화합물 반도체이어도 좋고, 도프 원소를 포함해도 좋다.
또한, 화합물 반도체의 보다 상세한 구체예로서 주기율표의 13족으로부터 선택되는 원소(제 1 원소)와, 주기율표의 15족으로부터 선택되는 원소(제 2 원소)로 이루어지고, 예를 들면 BP, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN 또는 BN을 들 수 있다. 또한, 상기 원소로 이루어지는 3원계 또는 4원계의 화합물 반도체이어도 좋고, 도프 원소를 포함해도 좋다.
또한, 화합물 반도체의 보다 상세한 구체예로서 주기율표의 13족으로부터 선택되는 원소(제 1 원소)와, 주기율표의 14족으로부터 선택되는 원소(제 2 원소)로 이루어지고, 예를 들면 B4C3, Al4C3, Ga4C3을 들 수 있다. 또한, 상기 원소로 이루어지는 3원계 또는 4원계의 화합물 반도체이어도 좋고, 도프 원소를 포함해도 좋다.
또한, 화합물 반도체의 보다 상세한 구체예로서 주기율표의 13족으로부터 선택되는 원소(제 1 원소)와, 주기율표의 16족으로부터 선택되는 원소(제 2 원소)로 이루어지고, 예를 들면 Al2S3, Al2Se3, Al2Te3, Ga2S3, Ga2Se3, Ga2Te3, GaTe, In2S3, In2Se3, In2Te3 또는 InTe를 들 수 있다. 또한, 상기 원소로 이루어지는 3원계 또는 4원계의 화합물 반도체이어도 좋고, 도프 원소를 포함해도 좋다.
또한, 화합물 반도체의 보다 상세한 구체예로서 주기율표의 14족으로부터 선택되는 원소(제 1 원소)와, 주기율표의 16족으로부터 선택되는 원소(제 2 원소)로 이루어지고, 예를 들면 PbS, PbSe, PbTe, SnS, SnSe 또는 SnTe를 들 수 있다. 또한, 상기 원소로 이루어지는 3원계 또는 4원계의 화합물 반도체이어도 좋고, 도프 원소를 포함해도 좋다.
본 발명에 있어서는 주기율표의 천이 금속에 있어서의 임의의 족으로부터 선택되는 원소(제 1 원소)와, 주기율표의 d-블록 원소의 임의의 족으로부터 선택되는 원소(제 2 원소)로 이루어지는 나노 입자 재료이어도 좋고, 나노 입자 재료는 NiS, CrS 또는 CuIn2를 포함하지만 이것에 제한되지 않는다.
또한, 3원계(3원상)의 무기 형광체는 상술한 족으로부터 선택된 3개 원소를 포함하는 조성물이며, 예를 들면 (ZnxCdx -1S)mLn 나노 결정(L은 캐핑제이다)으로 나타낼 수 있다. 또한, 4원계(4원상)의 무기 형광체는 상술한 족으로부터 선택된 4개 원소를 포함하는 조성물이며, 예를 들면 (ZnxCdx -1SySey -1)mLn 나노 결정(L은 캐핑제이다)으로 나타낼 수 있다.
이들의 3원계나 4원계로서는 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs 또는 InAlPAs 등을 들 수 있다.
실시형태 1에서 사용하는 무기 형광체의 조제 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 금속 전구체를 사용하는 화학적 습식 방법에 의한 조제 방법을 들 수 있고, 구체적으로는 소정의 금속 전구체를 분산제의 존재 하 또는 분산제의 비존재 하에 있어서 유기 용매에 첨가해서 일정 온도에서 결정을 성장시키는 방법에 의해 제조할 수 있다.
(캐핑제)
이어서, 무기 형광체의 표면에 배위하는 캐핑제(유기 부동태층을 형성하기 위한 시제)로서는 탄소수 2개~탄소수 30개, 바람직하게는 탄소수 4개~탄소수 20개, 더욱 바람직하게는 탄소수 6개~탄소수 18개의 직쇄 구조 또는 분기 구조를 갖는 지방족 탄화수소기를 갖는 유기 분자를 들 수 있다.
무기 형광체의 표면에 배위하는 캐핑제(유기 부동태층을 형성하기 위한 시제)는 무기 형광체에 배위하기 위한 관능기를 갖는다. 이러한 관능기로서는, 예를 들면 카르복실기, 아미노기, 아미드기, 니트릴기, 수산기, 에테르기, 카르보닐기, 술포닐기, 포스포닐기 또는 메르캅토기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 카르복실기가 바람직하다.
또한, 캐핑제는 무기 형광체에 배위하기 위한 관능기 이외에 탄화수소기의 중간 또는 말단에 관능기를 더 갖는 경우가 있다. 이러한 관능기로서는, 예를 들면 니트릴기, 카르복실기, 할로겐기, 할로겐화 알킬기, 아미노기, 방향족 탄화수소기, 알콕실기 또는 탄소-탄소 2중 결합 등을 들 수 있다.
실시형태 1의 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물에는 0.01질량%~20질량%의 농도 범위에서 시클로올레핀 (공)중합체 중에 양자 도트 형광체가 균일 분산되어 있다. 또한, 실시형태 1의 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물에는 바람직하게는 0.1질량%를 초과하여 15질량% 미만, 더욱 바람직하게는 1질량%를 초과하여 10질량% 미만의 농도 범위에서 시클로올레핀 (공)중합체 중에 양자 도트 형광체가 균일 분산되어 있는 것이 좋다.
양자 도트 형광체의 농도가 0.01질량% 미만인 경우에는 발광 소자용의 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체로서 충분한 발광 강도가 얻어지지 않아 바람직하지 않다. 한편, 양자 도트 형광체의 농도가 20질량%를 초과할 경우에는 양자 도트 형광체의 응집이 일어날 가능성이 있고, 균일 분산된 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체가 얻어지지 않아 바람직하지 않다.
(양자 도트 형광체의 조제 방법)
실시형태 1에서 사용하는 양자 도트 형광체는 소망의 화합물 반도체의 나노 결정이 얻어지는 금속 전구체를 사용해서 나노 결정을 제조한 후, 이어서 이것을 유기 용매에 더 분산한다.
그리고, 나노 결정을 소정의 반응성 화합물에 의해 처리함으로써 무기 형광체의 표면에 탄화수소기가 배위된 구조를 갖는 양자 도트 형광체를 조제할 수 있다.
처리 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 나노 결정의 분산액을 반응성 화합물의 존재 하에 환류시키는 방법을 들 수 있다.
본 실시형태에서 사용하는 양자 도트 형광체에 있어서 무기 형광체(코어부) 표면을 피복하는 유기 부동태층을 구성하는 탄화수소기의 양은 특별히 한정되지 않지만, 통상 무기 형광체 1입자(코어)에 대하여 탄화수소기의 탄화수소쇄가 2몰~500몰, 바람직하게는 10몰~400몰이며, 더욱 바람직하게는 20몰~300몰의 범위가 좋다. 탄화수소쇄가 2몰 미만인 경우에는 유기 부동태층으로서의 기능을 부여할 수 없고, 예를 들면 형광체 입자가 응축되기 쉬워진다. 한편, 탄화수소쇄가 500몰을 초과할 경우에는 코어부로부터의 발광 강도를 저하시킬 뿐만 아니라 무기 형광체에 배위할 수 없는 과잉의 탄화수소기가 존재하게 되어 액상 밀봉 수지의 성능 저하를 야기하기 쉬워지는 경향이 있다. 또한, 양자 도트의 비용 상승이 되어버린다.
또한, 실시형태 1에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 성형물에 성형하여 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체로 해도 좋다. 이 성형물은 광원으로부터 조사된 광의 적어도 일부를 흡수하고, 성형물 중에 포함되는 양자 도트 형광체로부터 2차 광을 발광하는 성형물로서 유효한 기능을 한다. 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물의 성형 방법으로서는, 예를 들면 상기 조성물을 기재에 도포 또는 틀에 충전한 후, 상기 불활성 가스 분위기 하에서 가열 건조에 의해 용매를 제거하고, 필요에 따라 기재 또는 틀로부터 박리하는 방법 등이 있다. 또한, 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 LED칩을 밀봉하는 밀봉재로서 사용할 수도 있다.
즉, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법으로서는 시클로올레핀 (공)중합체를 용매에 용해한 용액을 조제하는 공정과, 상기 용액에 상기 성형체 내의 양자 도트 형광체의 농도가 0.01질량%~20질량%의 범위가 되도록 양자 도트 형광체를 분산시키고, 이어서 혼련함으로써 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 제조하는 공정과, 상기 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 기재에 도포 또는 틀에 충전해서 가열 건조하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서는 상기 용매 및 분산매는 제한 없이 사용할 수 있지만, 바람직하게는 톨루엔, 크실렌(o-, m- 또는 p-), 에틸벤젠, 테트랄린 등의 탄화수소계 용매를 사용할 수 있다. 또한, 클로로벤젠, 디클로로벤젠(o-, m- 또는 p-), 트리클로로벤젠 등의 염소계 탄화수소 용매도 사용할 수 있다.
상기 가열 건조 등에 의해 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체를 제조하고, 또는 그 후 가압 성형에 의해 수지 렌즈, 수지판 및 수지 필름 등을 더 제조할 수 있다.
또한, 이상에 설명한 양자 도트 형광체 분산 수지 조성물 또는 그 성형체는, 예를 들면 식물 육성용 조명, 유색 조명, 백색 조명, LED 백라이트 광원, 형광체 들어간 액정 필터, 형광체 함유 수지판, 육모기기용 광원, 통신용 광원 등에 적용할 수도 있다.
도 1에는 실시형태 1에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 밀봉재의 적어도 일부에 사용한 발광 장치의 예의 단면도가 나타내어진다. 도 1에 있어서 발광 장치(100)는 LED칩(10), 리드 전극(12), 컵(14), 밀봉재(16, 17)를 포함해서 구성되어 있다. 필요에 따라서 발광 장치(100)의 상부에 수지 렌즈(20)가 배치된다.
상기 컵(14)은 적당한 수지 또는 세라믹스에 의해 형성할 수 있다. 또한, 상기 LED칩(10)은 한정되지 않지만, 양자 도트 형광체와 협동해서 적당한 파장의 광원을 구성하는 발광 다이오드를 사용할 수 있다. 또한, 밀봉재(16)는 양자 도트 형광체(18)가 분산된 상기 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물로 형성할 수 있다. 이들에 의해, 예를 들면 LED칩(10)으로부터의 발광을 사용해서 밀봉재(16)로부터 백색광을 내는 백색광원 등을 형성할 수 있다. 또한, 밀봉재(17)는 LED, 리드선 등을 밀봉하고 있고, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등의 LED의 밀봉 수지로서 통상 사용되는 수지에 의해 구성되어 있다. 이들의 밀봉재(16) 및 밀봉재(17)의 제조는 아르곤 가스 분위기 하에서 우선 컵(14) 안에 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등을 소정량 주입하고, 공지의 방법에 의해 고화해서 밀봉재(17)를 형성하고, 그 후 밀봉재(17) 상에 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 주입하고, 가열 건조함으로써 밀봉재(16)를 형성함으로써 실시할 수 있다.
또한, 컵(14)에 수용된 밀봉재(16)의 상방에 상기 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체에 의해 형성된 렌즈상의 수지[수지 렌즈(20)] 또는 적어도 그 일부에 볼록상부를 갖는 필름 또는 균일한 막두께를 갖는 필름을 배치하고, 수지 렌즈(20)로부터 광을 방사하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우에는 밀봉재(16) 중에 양자 도트 형광체(18)를 분산시키지 않아도 좋다. 또한, 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 LED칩의 밀봉재의 적어도 일부에 사용했을 경우의 상기 밀봉재(16)의 두께는 0.01㎜ 이상 0.4㎜ 미만인 것이 바람직하다. 상기 밀봉재(16)의 두께가 0.4㎜를 초과할 경우에는 컵(14)의 오목부 내의 깊이에도 의존하지만, 상기 밀봉재(16)를 컵(14)의 오목부 내에 밀봉할 때에 리드 전극(12)에 접속하고 있는 와이어에 과대한 부하를 부여해버려 바람직하지 않다. 또한, 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 LED칩의 밀봉재의 적어도 일부에 사용했을 경우의 상기 밀봉재(16)의 두께가 0.01㎜ 미만이면 형광체를 포함하는 밀봉재로서 충분하지 않다.
밀봉재(16) 중에 양자 도트 형광체(18)를 분산시키지 않을 경우에는 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체에 의해 형성된 렌즈상의 수지(20)[수지 렌즈(20)]를 배치하는 것이 바람직하다.
도 2에는 실시형태 1에 의한 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체를 사용한 발광 장치의 예의 단면도가 나타내어지고, 도 1과 동일 요소에는 동일 부호를 붙이고 있다. 도 2는 실시형태 1에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 밀봉재에 사용하지 않는 발광 장치의 예이다. 이 경우 렌즈상의 수지[수지 렌즈(20)]는 양자 도트 형광체(18)를 농도 0.01질량%~20질량%의 범위에서 시클로올레핀 (공)중합체에 분산시킨 조성물을 성형한 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체에 의해 형성된다.
도 3에는 실시형태 1에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물 및 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체를 사용한 발광 장치의 예의 단면도가 나타내어지고, 도 1과 동일 요소에는 동일 부호를 붙이고 있다. 도 3은 실시형태 1에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 밀봉재의 일부에 사용하고, 그 상부에 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체로 이루어지는 수지 렌즈(20)를 배치한 발광 장치의 예이다. 이 경우에 있어서도 어느 수지에도 양자 도트 형광체(18)가 농도 0.01질량%~20질량%의 범위에서 시클로올레핀 (공)중합체에 분산되어서 형성된다.
또한, 상기 도 1, 도 2 및 도 3에 나타내어진 발광 장치는 양자 도트 형광체의 소광을 억제할 수 있고, 발광 장치로서 안정된 동작을 유지할 수 있으므로 이 발광 장치를 장착한 휴대전화, 디스플레이, 패널류 등의 전자기기나 그 전자기기를 장착한 자동차, 컴퓨터, 게임기 등의 기계 장치류는 장시간 안정된 구동이 가능하다.
실시형태 2
도 4에는 실시형태 2에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물의 일례의 단면도가 나타내어진다. 도 4에 있어서 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물은 양자 도트 형광체(18)가 분산용 수지 중에 농도 0.01질량%~20질량%의 범위에서 분산되어 있는 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체(22)와, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체(22)의 전체면을 피복하고, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체(22)로의 산소 등의 투과를 저감하는 가스배리어층(24)을 포함해서 구성되어 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서 가스배리어층(24)은 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체(22)의 표면의 일부를 피복하는 구성이어도 좋다(도 6, 도 7 참조). 또한, 상기 가스배리어층(24)은 산소 이외에 수증기의 투과를 저감할 수 있는 것이 바람직하다. 여기에서, 가스배리어층(24)이란 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물의 근방에서 발광 다이오드(LED)를 2000시간 연속 발광시켰을 경우에 있어서의 양자 도트 형광체(18)의 분광 방사 에너지가 초기값의 70% 이상을 유지할 수 있을 정도로 양자 도트 형광체(18)를 산소 등으로부터 보호할 수 있는 층을 말한다. 또한, 상기 분광 방사 에너지는 양자 도트 형광체의 형광 파장에 있어서의 방사 에너지이다.
상기 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체(2)를 구성하는 분산용 수지에는, 예를 들면 실시형태 1에서 설명한 시클로올레핀 (공)중합체를 사용할 수 있다. 또한, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체(22)의 제조 방법으로서는 실시형태 1에 있어서 설명한 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법을 적용할 수 있다.
또한, 상기 가스배리어층(24)으로서는, 예를 들면 에틸렌·비닐알코올 공중합 수지 또는 폴리비닐리덴 클로라이드의 층에 의해 구성되고, 또는 에틸렌·비닐알코올 공중합 수지 또는 폴리비닐리덴 클로라이드의 층 중 적어도 한쪽 면에 실리카막 또는 알루미나막을 형성한 층에 의해 구성할 수 있다. 이들 재료는 모두 가스배리어성이 높으므로 이들을 사용해서 가스배리어층(24)을 구성함으로써 양자 도트 형광체(18)를 산소 등으로부터 보호할 수 있다.
또한, 이상의 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체(22) 및 가스배리어층(24)을 구성하는 각 수지는 모두 광 투과성을 갖고 있어 발광 다이오드가 발생한 광을 양자 도트 형광체(18)까지 및 양자 도트 형광체(18)에서 파장이 변환된 광을 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체(22)의 외부까지 투과할 수 있다.
상기 가스배리어층(24)에 사용되는 에틸렌·비닐알코올 공중합 수지는 하기 구조식에 의해 나타내어진다.
Figure pct00004
상기 에틸렌·비닐알코올 공중합 수지는 공지의 방법에 의해 제조할 수 있지만, 예를 들면 에틸렌과 아세트산 비닐 등의 비닐에스테르를 원료로 하고, 알코올류 등의 용매 중에서 아조니트릴계 개시제 또는 유기 과산화물계 개시제 등을 이용해서 공중합하여 에틸렌·비닐에스테르 공중합체를 제조하고, 이어서 알칼리 촉매를 첨가하여 상기 공중합체 중의 비닐에스테르 성분을 비누화함으로써 얻어진다. 또한, 상기 식 중의 m, n은 0보다 크고 1보다 작은 실수이며, 각 반복 단위의 폴리머 중의 공중합 비율(m이 비닐알코올, n이 에틸렌)을 나타낸다. 여기에서, m+n=1이다. 또한, 에틸렌·비닐알코올 공중합 수지의 에틸렌의 공중합 비율은 20~35몰%가 본 실시예에 필요한 가스배리어성을 확보하는 점에서 적합하다.
또한, 상기 가스배리어층(24)에 사용되는 폴리비닐리덴 클로라이드는 하기 구조식으로 나타내어지지만, 소량의 염화 비닐 등과 공중합한 것을 사용할 수도 있다.
Figure pct00005
상기 폴리비닐리덴 클로라이드는 공지의 방법에 의해 제조할 수 있지만, 예를 들면 1,2-디클로로에탄을 수산화칼슘 또는 수산화나트륨을 사용한 탈 염산 반응에 의해 모노머를 얻고, 정제 후 이것에 유화제를 첨가하면서 중합하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 식 중의 q는, 양의 정수이며, 모노머 단위의 반복수를 나타낸다.
이상에 설명한 각 수지에 의해 실시형태 2에 의한 가스배리어층(24)을 구성할 수 있다. 또한, 가스배리어층(24)에는 후술하는 도 5에 나타내어지는 바와 같이 표면의 적어도 한쪽의 면에 실리카막 또는 알루미나막을 증착에 의해 형성해도 좋다. 실리카막 또는 알루미나막을 형성함으로써 산소 등의 투과율을 보다 저감할 수 있기 때문이다.
또한, 실시형태 2에 적용되는 양자 도트 형광체는 실시형태 1과 같은 것을 사용할 수 있다.
도 5에는 가스배리어층(24)의 일례의 부분 단면도가 나타내어진다. 도 5에 있어서, 가스배리어층(24)에는 실리카 또는 알루미나의 증착에 의해 보조막(26)이 형성되어 있다. 여기에서, 증착 방법으로서는, 예를 들면 원자층 퇴적법 등의 종래 공지의 방법을 채용할 수 있다. 또한, 도 5에 있어서는 가스배리어층(24)의 한쪽의 면(도면에서는 위의 면)에 보조막(26)이 형성되어 있지만 양쪽의 면(도면의 상하의 면)에 보조막(26)을 형성해도 좋다.
이상에 설명한 가스배리어층(24)의 두께는 0.5㎚~20㎛의 범위가 바람직하다. 0.5㎚보다 얇으면 가스배리어성이 충분히 얻어지지 않고, 또한 20㎛보다 두꺼우면 LED로부터 방출되는 광의 인출 효율이 저해되기 때문이다.
또한, 보조막(26)의 두께는 10㎚~20㎚의 범위가 바람직하다. 10㎚보다 얇으면 충분한 기계 강도가 얻어지지 않고, 20㎚보다 두꺼우면 굴절률의 영향이 현저하게 나타나 광의 인출 효율을 저하시키기 때문이다.
도 6에는 실시형태 2에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물을 응용한 발광 장치의 일례의 단면도가 나타내어진다. 도 6에 있어서 발광 장치(100)는 LED칩(10), 리드 전극(12), 컵(14), 양자 도트 형광체(18)가 분산되어 있는 밀봉재(16), 양자 도트 형광체(18)가 분산되어 있지 않은 밀봉재(17) 및 가스배리어층(24)을 포함해서 구성되어 있다. 도 6의 예에서는 컵(14)의 덮개로서 상기 가스배리어층(24)이 사용되어 있다. 또한, 밀봉재(16)는 실시형태 1에서 설명한 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물로부터 성형한 상기 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체(22)에 의해 구성되어 있다. 상기 밀봉재(16) 및 밀봉재(17)는 도 1의 경우와 마찬가지로 해서 제조할 수 있다. 이들의 구성 요소 중 양자 도트 형광체(18), 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체(22), 가스배리어층(24)은 상술한 바와 같다.
상기 LED칩(10)은 한정되지 않지만, 양자 도트 형광체와 협동해서 적당한 파장의 광원을 구성하는 발광 다이오드를 사용할 수 있다. 또한, 컵(14)은 적당한 수지 또는 세라믹스에 의해 형성할 수 있다. 또한, 밀봉재(17)는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등에 의해 형성되어 LED칩(10), 리드 전극(12) 등을 밀봉한다.
도 6에 나타내어진 구성에서는 컵(14)의 덮개가 가스배리어층(24)으로 형성되어 있고, 밀봉재(16)의 도면에 있어서의 표면을 피복하고 있다. 이것에 의해 산소 등이 밀봉재(16) 중에 분산된 양자 도트 형광체(18)까지 침투하는 것을 회피 또는 저감할 수 있다.
또한, 가스배리어층(24)은 상술한 광 투과성 수지로 구성되어 있으므로 LED칩(10)으로부터의 광은 밀봉재(16) 중에 분산된 양자 도트 형광체(18)로부터 백색광 등으로 변환된 후 가스배리어층(24)으로부터 외부로 인출된다.
도 7에는 실시형태 2에 의한 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물을 응용한 발광 장치의 다른 예의 단면도가 나타내어지고, 도 6과 동일 요소에는 동일 부호를 붙이고 있다. 도 7의 예에서는 컵(14)의 표면(도 6의 덮개의 부분을 포함한다)과, 컵(14) 이외에 노출하고 있는 리드 전극(12)의 표면이 가스배리어층(24)에 의해 피복되어 있다. 또한, 리드 전극(12)의 표면은 그 일부가 가스배리어층(24)에 의해 피복되지 않고 노출되어 있다. 이것은, 예를 들면 실장 기판 상의 전원 공급 경로와의 사이에서 전기적으로 도통을 취하기 위해서이다.
본 예에서도 가스배리어층(24)이 밀봉재(16)의 도면에 있어서의 상면을 피복하고 있다. 이것에 의해 산소 등이 밀봉재(16) 중에 분산된 양자 도트 형광체(18)까지 침투하는 것을 회피 또는 저감할 수 있다.
또한, LED칩(10)으로부터의 광의 일부는 밀봉재(16) 중에 분산된 양자 도트 형광체(18)에서 다른 파장의 광으로 변환된 후 LED칩(10)으로부터의 광과 혼합되어 가스배리어층(24)을 투과해서 외부로 인출된다.
상기 도 4에서 설명한 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물은, 예를 들면 식물 육성용 조명, 유색 조명, 백색 조명, LED 백라이트 광원, 형광체가 들어간 액정 필터, 형광체 함유 수지판, 육모기기용 광원, 통신용 광원 등에 적용할 수 있다.
또한, 상기 도 6, 도 7에 나타내어진 발광 장치는 양자 도트의 수명을 길게 할 수 있고, 발광 장치로서 장시간 안정된 동작을 유지할 수 있으므로 이 발광 장치를 장착한 휴대전화, 디스플레이, 패널류 등의 전자기기나 그 전자기기를 장착한 자동차, 컴퓨터, 게임기 등의 기계 장치류는 장시간 안정된 구동이 가능하다.
실시예
이하, 본 발명의 구체예를 실시예로서 설명하지만 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 중에 있어서 양자 효율 및 분광 방사 에너지는 Otsuka Electronics Co.,Ltd.제 양자 효율 측정 장치 QE-1000에 의해 측정했다. 또한, 상기 분광 방사 에너지는 본 실시예에서 사용한 양자 도트 형광체의 형광 파장에 있어서의 방사 에너지이다.
실시예 1
50㎖ 유리제 스크류 보틀에 아르곤 가스 분위기 하, COP형의 시클로올레핀 폴리머[Zeon Corporation제, ZEONEX480R; 구조식(2)을 포함하는 비정질 수지] 5g과, 진공 동결 탈기한 후에 아르곤 가스 분위기 하에서 보존한 탈수 톨루엔(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.제) 5g을 주입하고, 실온 하에서 롤러식 교반기 상에서 교반함으로써 용해시켜 수지 용액 ZT50-1을 얻었다.
얻어진 수지 용액 ZT50-1에 82㎎/㎖로 조제된 양자 도트 형광체의 톨루엔 분산액 3.05g을 아르곤 가스 분위기 하에서 첨가했다. 여기에서 양자 도트 형광체의 분자 구조로서는 코어·셸 구조를 갖고, 코어가 InP, 셸이 ZnS이며, 미리스트산을 캐핑제로서 사용한 나노 입자로서, 코어의 직경이 2.1㎚인 것을 사용했다. 그 후 THINKY CORPORATION제 자전·공전식 교반 장치 ARV310-LED를 사용해서 충분히 혼련 하고, 양자 도트 형광체를 시클로올레핀 폴리머에 대하여 5질량% 함유한 분산액(양자 도트 형광체를 포함하는 조성물) Q5ZT50-1을 얻었다. 그 분산액을 폴리메틸펜텐제 샬레 상에 둔 실리콘 링(외경 55㎜×내경 50㎜×두께 1㎜)의 내측에 주입했다. 그대로 아르곤 가스 분위기 하에서 풍건시켜서 판상의 성형물을 얻은 후에 질소 가스를 유통시킨 이너트 오븐 중에서 40℃의 온도에서 5시간 건조시킴으로써 용매를 완전히 제거하고, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체 ZSQ-1을 얻었다.
이어서, 양자 도트 형광체를 대기로부터 보호하기 위해서 상기 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체 ZSQ-1의 표면에 사란 레진 F310(Asahi Kasei Corporation제, 주성분: 폴리염화 비닐리덴)을 5질량% 포함하는 아세트산 에틸 용액을 도포·건조시켜서 가스배리어층을 형성하여 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물 AZSQ-1을 얻었다. 가스배리어층의 두께는 17㎛이었다. 이 AZSQ-1의 양자 효율을 Otsuka Electronics Co.,Ltd.제 양자 효율 측정 장치 QE-1000을 사용해서 측정한 결과 74%이었다. 이 값은 기준이 된 양자 도트 형광체 톨루엔 분산액과 마찬가지의 측정을 했을 경우에 얻어지는 양자 효율 80%와 손색없는 결과이다. 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, AZSQ-1을 22㎽, 450㎚의 청색 LED 패키지 상에 배치해서 대기 하에서 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 0.42(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 0.38(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 초기의 값에 대하여 90%라는 높은 값을 유지하고 있었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2
실시예 1에서 얻은 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체 ZSQ-1을 180℃로 가열한 프레스기를 사용해서 20㎫의 프레스압으로 가공하고, 100㎛의 두께를 갖는 양자 도트 형광체를 포함하는 수지 필름 FZSQ-1을 얻었다.
이어서, 양자 도트 형광체를 대기로부터 보호하기 위해서 사란 레진F310(Asahi Kasei Corporation제)을 5질량% 포함하는 아세트산 에틸 용액을 상기 양자 도트 형광체를 포함하는 필름 FZSQ-1의 표면에 도포·건조시켜 가스배리어층이 형성된 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물 AFZSQ-1을 얻었다. 가스배리어층의 두께는 10㎛이었다.
상기 구조물 AFZSQ-1에 대하여 실시예 1과 마찬가지의 측정을 실시한 결과 양자 효율은 76%로 양호한 값을 나타냈다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 구조물 AFZSQ-1에 대하여 실시예 1과 마찬가지로 해서 측정한 발광 초기에 있어서의 분광 방사 에너지는 0.39(㎽/㎚)이며, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 0.35(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 초기의 값에 대하여 90%라는 높은 값을 유지하고 있었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 3
아르곤 가스 분위기 하, 22㎽, 450㎚의 청색 LED가 실장된 컵 안에 실시예 1에서 얻어진 Q5ZT50-1을 피페터를 사용해서 2.0㎕ 주입하여 2시간 풍건시키고, 그 후 40℃로 유지한 핫플레이트 상에서 5시간 유지하여 LED 패키지를 제작했다. 이어서, 실시예 2와 마찬가지로 해서 밀봉재의 표면에 가스배리어층을 형성했다. 가스배리어층의 두께는 20㎛이었다.
대기 하, 상기 LED 패키지에 20㎃의 전류를 흘리고, 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 0.41(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 0.34(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 초기값의 83%를 유지하고 있었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 4
실시예 1에 기재된 ZEONEX480R를 Mitsui Chemicals, Inc.제의 아펠 수지[품번 L5014DP, 구조식(1)을 포함하는 수지]로 바꾼 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체 ZSQ2를 얻었다.
이어서, 양자 도트 형광체를 대기로부터 보호하기 위해서 실시예 1과 마찬가지로 해서 상기 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체 ZSQ-2의 표면에 가스배리어층을 형성하여 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물 AZSQ2을 얻었다. 이 AZSQ-2의 양자 효율을 공지의 방법에 의해 측정한 결과 75%이었다. 그리고, 이 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물 AZSQ-1을 22㎽, 450㎚의 청색 LED 패키지 상에 배치해서 대기 하에서 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 0.43(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 0.39(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 초기의 값에 대하여 90%라는 높은 값을 유지하고 있었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 5
실시예 1에 기재된 COP 중의 양자 도트 함유 농도(질량%)를 20질량%로 바꾼 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체 ZSQ-3을 얻었다.
이어서, 실시예 4와 마찬가지로 해서 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체 ZSQ-3의 표면에 가스배리어층을 형성하여 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물 AZSQ-3을 얻었다. 이 AZSQ-1의 양자 효율을 공지의 방법에 의해 측정한 결과 74%이었다. 그리고, 이 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물 AZSQ-3을 22㎽, 450㎚의 청색 LED 패키지 상에 배치해서 대기 하에서 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 0.70(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 0.63(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 초기의 값에 대하여 90%라는 높은 값을 유지하고 있었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 6
실시예 1에 기재된 COP 중의 양자 도트 함유 농도(질량%)를 0.01질량%로 바꾼 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체 ZSQ-4를 얻었다.
이어서, 실시예 4와 마찬가지로 해서 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체 ZSQ-4의 표면에 가스배리어층을 형성하여 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물 AZSQ-4를 얻었다. 이 AZSQ-1의 양자 효율을 공지의 방법에 의해 측정한 결과 75%이었다. 그리고, 이 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물 AZSQ-4를 22㎽, 450㎚의 청색 LED 패키지 상에 배치해서 대기 하에서 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 0.13(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 0.12(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 초기의 값에 대하여 90%라는 높은 값을 유지하고 있었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 7~9
가스배리어층을 에발 M100B(KURARAY CO.,LTD제, 에틸렌·비닐알코올 공중합 수지, 에틸렌 공중합 비율 24몰%)를 사용해서 형성시킨 이외에는 실시예 1~3과 마찬가지의 조작을 실시했다. 가스배리어층의 두께는 20㎛이었다.
실시예 7, 실시예 8에서는 양자 효율을 측정하고, 실시예 7이 75%, 실시예 8이 72%로 양호한 결과이었다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 실시예 8에서는 형성한 AFZSQ-5를 22㎽, 450㎚의 청색 LED 패키지 상에 배치해서 대기 하에서 2000시간 연속해서 발광시켰다. 또한, 실시예 9에서는 대기 하, LED 패키지에 20㎃의 전류를 흘리고, 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 실시예 8에서 0.43(㎽/㎚), 실시예 9에서 0.46(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 실시예 8에서 0.37(㎽/㎚), 실시예 9에서 0.36(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 초기의 값에 대하여 실시예 8에서 86%, 실시예 9에서 78%라는 높은 값을 유지하고 있었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 10~12
실시예 1~3에서 각각 얻어진 AZSQ-1, AFZSQ-1 및 LED 패키지에 형성한 가스배리어층의 표면에 원자층 퇴적법에 의해 20㎚의 실리카층을 형성시키고, 마찬가지의 측정을 실시했다.
실시예 10, 실시예 11에서는 양자 효율을 측정하고, 실시예 10이 73%, 실시예 11이 76%로 양호한 결과이었다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 실시예 11에서는 청색 LED를 대기 하에서 2000시간 연속해서 발광시켰다. 또한, 실시예 12에서는 대기 하, LED 패키지에 20㎃의 전류를 흘리고, 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 실시예 11에서 0.39(㎽/㎚), 실시예 12에서 0.46(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 실시예 11에서 0.36(㎽/㎚), 실시예 12에서 0.45(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 초기의 값에 대하여 실시예 11에서 92%, 실시예 12에서 98%라는 높은 값을 유지하고 있었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 13~15
실시예 7~9에서 얻어진 각각의 가스배리어층의 표면에 실시예 10~12과 마찬가지로 해서 원자층 퇴적법에 의해 20㎚의 실리카층을 형성시키고, 마찬가지의 측정을 실시했다.
실시예 13, 실시예 14에서는 양자 효율을 측정하고, 실시예 13이 73%, 실시예 14이 74%로 양호한 결과이었다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 실시예 14에서는 청색 LED를 대기 하에서 2000시간 연속해서 발광시켰다. 또한, 실시예 15에서는 대기 하, LED 패키지에 20㎃의 전류를 흘리고, 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 실시예 14에서 0.41(㎽/㎚), 실시예 15에서 0.44(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 실시예 14에서 0.37(㎽/㎚), 실시예 15에서 0.39(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 초기의 값에 대하여 실시예 14에서 90%, 실시예 15에서 89%라는 높은 값을 유지하고 있었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 1
50㎖ 슈랭크관에 아르곤 가스 분위기 하, 82㎎/㎖로 조제된 양자 도트 형광체의 톨루엔 분산액 3.05g을 채취했다. 여기에서 양자 도트 형광체의 분자 구조로서는 코어 셸 구조를 갖고, 코어가 InP, 셸이 ZnS인 나노 입자로서, 코어의 직경이 2.1㎚인 것을 사용했다. 진공 건조시킴으로써 톨루엔을 제거한 후에 아르곤 가스 분위기 하에서 SCR1011A 2.5(g) 및 SCR1011B 2.5(g)(모두 2액형의 열경화형 실리콘 수지, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.제)을 첨가하여 잘 혼합시키고, 양자 도트 형광체를 상기 열경화형 실리콘 수지에 대하여 5질량% 함유한 수지 용액 SiQD를 얻었다. 여기에서 얻어진 수지 용액 SiQD를 아르곤 가스 분위기 하에서 22㎽, 450㎚의 청색 LED가 실장된 컵 안에 피페터를 사용해서 2.0㎕ 주입했다. 그 후 70℃로 유지한 핫플레이트 상에서 1시간 유지하고, 핫플레이트의 온도를 120℃로 해서 5시간 더 가열함으로써 LED 패키지를 제작했다. 이어서, 실시예 2와 마찬가지로 해서 밀봉재의 표면에 가스배리어층을 형성했다. 가스배리어층의 두께는 20㎛이었다.
대기 하, 상기 LED 패키지에 20㎃의 전류를 흘리고, 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 0.37(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 0.02(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 후의 형광 강도는 초기값의 5%로 대폭 저하되어 있었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 2
실시예 4에 기재된 양자 도트 함유 농도(질량%)를 0.008질량%로 바꾼 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 실시해서 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체를 얻었다.
이어서, 실시예 4와 마찬가지로 해서 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 표면에 가스배리어층을 형성하여 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물을 얻었다. 이 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물의 양자 효율을 공지의 방법에 의해 측정한 결과 75%이었다. 그리고, 이 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물을 22㎽, 450㎚의 청색 LED 패키지 상에 배치해서 대기 하에서 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 0.09(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 측정 한계 이하이었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 3
실시예 4에 기재된 양자 도트 함유 농도(질량%)를 23질량%로 바꾼 이외에는 실시예 4과 마찬가지로 실시해서 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체를 얻었다.
이어서, 실시예 4와 마찬가지로 해서 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 표면에 가스배리어층을 형성하여 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물을 얻었다. 이 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물의 양자 효율을 공지의 방법에 의해 측정한 결과 74%이었다. 그리고, 이 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물을 22㎽, 450㎚의 청색 LED 패키지 상에 배치해서 대기 하에서 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 0.81(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 0.40(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 초기의 값에 대하여 49%로 낮은 값을 나타냈다. 또한, 양자 도트의 형광체의 응집이 관측되었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 4
밀봉재의 표면에 가스배리어층 대신에 PET 필름의 층을 형성한 이외에는 실시예 3과 마찬가지의 조작에 의해 LED 패키지를 제작했다. 또한, PET 필름에는 상기 각 실시예에 있어서의 가스배리어층과 같은 정도의 가스배리어성은 없다(가스배리어성이 낮다).
대기 하, 상기 LED 패키지에 20㎃의 전류를 흘리고, 2000시간 연속해서 발광시켰다. LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 0.23(㎽/㎚)이었던 것에 대하여 2000시간 경과 후의 분광 방사 에너지는 0.02(㎽/㎚)이었다. 따라서, 2000시간 후의 분광 방사 에너지는 초기값의 9%까지 저하되어 있었다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 본 비교예 4에서는 LED의 발광 초기에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지도 각 실시예보다 작았다. 이것은 각 실시예의 가스배리어층에 대응하는 층이 존재하지 않기(PET 필름 가스배리어성이 불충분하기) 때문에 산소 등에 의해 단시간에 양자 도트 형광체가 열화되었기 때문이다.
Figure pct00006
Figure pct00007
실시예 1~6에서는 LED를 2000시간 연속해서 발광시켰을 경우에 있어서의 양자 도트 형광체의 분광 방사 에너지가 초기의 값에 대하여 80% 이상이 되어 있어 비교예 1~3에 비해 높은 값이 되어 있다. 이 결과로부터 열가소성 수지인 시클로올레핀 (공)중합체 중에 양자 도트 형광체를 농도 0.01질량%~20질량%의 범위에서 분산시킴으로써 양자 도트 형광체의 소광을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1~15에서는 2000시간 연속해서 발광시켰을 경우의 분광 방사 에너지가 초기의 값에 대하여 70% 이상이 되어 있어 비교예 4에 비해 높은 값이 되어 있다. 이 결과로부터 열가소성 수지인 시클로올레핀 (공)중합체 중에 양자 도트 형광체를 분산시켜서 가스배리어층을 형성함으로써 양자 도트 형광체의 수명을 길게 할 수 있는 것을 알 수 있다.
10 : LED칩 12 : 리드 전극
14 : 컵 16, 17 : 밀봉재
18 : 양자 도트 형광체 20 : 수지 렌즈
22 : 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체 24 : 가스배리어층
26: 보조막 100 : 발광 장치

Claims (13)

  1. 양자 도트 형광체를 농도 0.01질량%~20질량%의 범위에서 시클로올레핀 (공)중합체에 분산시킨 것을 특징으로 하는 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시클로올레핀 (공)중합체는 식(1) 또는 식(2)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 조성물.
    Figure pct00008

    Figure pct00009

    [여기에서, 식(1) 중의 R3은 수소원자, 탄소수 1~6개의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기(알킬기) 또는 염소 또는 불소의 할로겐원자, 할로겐원자가 염소원자 또는 불소원자인 트리할로메틸기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1가의 기를 나타낸다. 식(1) 중의 R4, R5는 각각 독립적으로 수소원자, 탄소수 1~6개의 직쇄상 또는 분기상의 포화의 탄화수소기 또는 염소 또는 불소의 할로겐원자, 할로겐원자가 염소원자 또는 불소원자인 트리할로메틸기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1가의 기를 나타낸다. 또한, R4 또는 R5의 탄화수소기는 서로 이웃하는 치환 부위에서 서로 결합해서 5~7원환의 포화 탄화수소의 환상 구조를 적어도 1개 이상 형성해도 좋다. 여기에서, x, y는 0보다 크고 1보다 작은 실수이며, x+y=1의 범위를 갖는다.
    또한, 식(2) 중의 R1, R2는 각각 독립적으로 수소원자, 탄소수 1~6개의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기 또는 염소 또는 불소의 할로겐원자, 할로겐원자가 염소원자 또는 불소원자인 트리할로메틸기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1가의 기를 나타낸다. 또한, R1, R2의 탄화수소기는 서로 이웃하는 치환 부위에서 서로 결합해서 5~7원환의 포화 탄화수소의 환상 구조를 적어도 1개 이상 형성해도 좋다. 여기에서, r은 양의 정수이다]
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 성형물로 한 것을 특징으로 하는 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 성형물은 필름 또는 적어도 일부에 볼록상부를 갖는 필름 또는 렌즈인 것을 특징으로 하는 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체.
  5. 제 3 항에 기재된 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체와,
    상기 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 일부의 면 또는 전체면을 피복하여 상기 양자 도트 분산 수지 성형체로의 산소의 투과를 저감하는 가스배리어층을 구비하는 것을 특징으로 하는 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스배리어층은 에틸렌·비닐알코올 공중합 수지 또는 폴리비닐리덴 클로라이드의 층에 의해 구성되고, 또는 에틸렌·비닐알코올 공중합 수지 또는 폴리비닐리덴 클로라이드의 층 중 적어도 한쪽의 면에 실리카막 또는 알루미나막을 형성한 층에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 LED칩의 밀봉재의 적어도 일부에 사용한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 LED칩의 밀봉재의 적어도 일부에 사용하고, 상기 밀봉재의 두께는 0.01㎜ 이상 0.4㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    밀봉재의 상부에 제 4 항에 기재된 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체를 더 배치한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    밀봉재의 상부에 상기 밀봉재로의 산소의 투과를 저감하는 가스배리어층을 더 배치한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  12. 제 11 항에 기재된 전자기기가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 기계 장치.
  13. 시클로올레핀 (공)중합체를 용매에 용해한 용액을 조제하는 공정과,
    상기 용액에 상기 성형체 중의 양자 도트 형광체의 농도가 0.01질량%~20질량%의 범위가 되도록 양자 도트 형광체를 분산매에 분산시키고, 이어서 혼련함으로써 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 제조하는 공정과,
    상기 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물을 기재에 도포 또는 틀에 충전해서 가열 건조하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법.
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