KR20170041767A

KR20170041767A - 수지 성형품 및 그 제조방법, 그리고 파장 변환 부재, 조명 부재

Info

Publication number: KR20170041767A
Application number: KR1020177005141A
Authority: KR
Inventors: 카즈유키 야마시타; 에이이치 카나우미; 아키하루 미야나가
Original assignee: 엔에스 마테리얼스 아이엔씨.
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-04-17
Also published as: WO2016021509A1; US20170222095A1; KR102307348B1; JP6495891B2; TW201611351A; US20190157516A1; EP3179524A4; CN111525018B; KR20210118987A; CN111525018A; TWI657601B; EP3179524A1; KR102404563B1; TW202025518A; CN106688114B; TW201911609A; JP2018128694A; TWI728712B; JPWO2016021509A1; TWI685989B

Abstract

특히 종래에 비해 형상의 자유도를 높일 수 있고, 또한 환경 변화에 대한 내구성을 높여 신뢰성을 향상시킨 수지 성형품 및 그 제조방법, 그리고 파장 변환 부재, 조명 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 양자점이 분산된 수지가 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 수지에 금속 비누로 이루어지는 분산제가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명의 양자점이 든 수지를 이용하여, LED 등의 발광 소자(1)와 도광판(2)과의 사이에 개재하는 파장 변환 바(형광 바)(3)가 성형된다.

Description

수지 성형품 및 그 제조방법, 그리고 파장 변환 부재, 조명 부재 { RESIN MOLDED ARTICLE, METHOD FOR PRODUCING SAME, WAVELENGTH CONVERSION MEMBER AND LIGHTING MEMBER }

본 발명은, 수지에 양자점이 분산되어 이루어지는 수지 성형품 및 그 제조방법, 그리고 수지 성형품을 이용한 파장 변환 부재 및 조명부재에 관한 것이다.

양자점(quantum dot)은, 수백∼수천 개 정도의 반도체 원자로 구성된 수 nm∼수십 nm 정도의 입경을 갖는 나노 입자이며, 양자샘(quantum well) 구조를 형성한다. 양자점은, 나노 크리스탈이라고도 불린다.

양자점은, 크리스탈의 입경이나 조성으로 인해, 피크 발광 파장을 다양하게 변경할 수 있고, 예를 들면 특허문헌 1에서는, 양자점을 함유한 파장 변환층을 도광판 위에 직접 도포하여 형성하고 있다.

특허문헌 1: 특개 2008―130279호 공보(일본)

이와 같이 종래에는, 양자점을 포함하는 층을 파장의 변환이 필요해지는 면 위에 도포하거나, 혹은 포팅(potting)하였다. 이 때문에, 양자점을 포함하는 층을 자유로운 형상으로 형성할 수 없고 실용성이 미약했었다.

또한, 특허문헌 1에는, 수지에 양자점을 분산하는 수단에 대해 기재되어 있지 않다.

또한, 양자점의 환경 변화에 대한 내구성을 높여서 신뢰도를 향상시키는 것이 필요해졌으나, 종래에 있어서는, 내구성은 언급하고 있지 않으며, 신뢰도를 향상시키기 위한 수지 내의 구성이나 제조방법은 확립되어 있지 않았다.

본 발명은 상기 점을 감안하여 이루어진 것이며, 특히 종래에 비해 형상의 자유도를 높일 수 있으며, 또한 환경 변화에 대한 내구성을 높여 신뢰도를 향상시킨 수지 성형품 및 그 제조방법, 그리고 파장 변환 부재, 조명 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 있어서의 수지 성형품은, 양자점이 분산된 수지가 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에서는, 상기 수지에 금속 비누로 이루어지는 분산제가 포함되어 있는 것이 바람직하다.

또 본 발명에서는, 상기 금속 비누는, 스테아린산 칼슘인 것이 바람직하다. 또, 상기 금속 비누는, 수지에 대해 1ppm∼4만ppm 포함되는 것이 바람직하다.

또 본 발명에서는, 복수의 상기 양자점이 응집체를 구성하고, 상기 응집체가 분산되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 상기 응집체는, 500nm 사방 내에, 수백 개 이하 포함되는 것이 바람직하다. 또, 상기 응집체는, 수백 개 이하의 양자점이 응집되어 이루어지는 것이 바람직하다.

또 본 발명에서는, 상기 양자점이 수지에 함유되어 이루지는 수지층과, 상기 수지층의 표면을 피복하는 코팅층을 구비하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또 본 발명에서는, 상기 수지에 산란제가 포함되어 있는 것이 바람직하다.

또 본 발명에 있어서의 파장 변환 부재는, 상기에 기재된 상기 수지 성형품으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또 본 발명에 있어서의 조명 부재는, 상기에 기재된 상기 수지 성형품으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 있어서의 수지 성형품의 제조방법은, 양자점을 수지에 분산하여 얻어진 수지 조성물을 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에서는, 상기 양자점을 용매에 분산한 양자점액에, 상기 수지 및 금속 비누를 혼합하여 얻어진 상기 수지 조성물을 성형하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또 본 발명에서는, 상기 금속 비누에, 스테아린산 칼슘을 이용하는 것이 바람직하다. 또 본 발명에서는, 상기 용매에, 유기실란(organosilane) 혹은 헥세인(hexane)을 이용하는 것이 바람직하다.

또 본 발명에서는, 상기 양자점액에 산란제를 혼합하는 것이 바람직하다. 또 본 발명에서는, 상기 수지 성형품을 압출 성형하여 펠릿(pellet)을 제작하고, 상기 펠릿을 이용하여 사출 성형하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 수지 성형품 및 그 제조방법에 따르면, 형상의 자유도를 높일 수 있다. 또한, 양자점의 분산성을 향상시킬 수 있고, 장기간에 걸쳐 발광 특성을 유지하기 쉽고, 환경 변화에 대한 내구성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또 본 발명에서는, 양자점을 함유한 수지 성형품을 이용하여, 신뢰성이 뛰어난 파장 변환 부재 및 조명 부재를 형성할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예를 나타내는 부분 평면도이다.
도 2는 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예를 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 5는 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 6은 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 7은 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 실시형태에 있어서의 양자점을 구비하는 시트 부재를 이용한 적용 예의 모식도이다.
도 11은 본 실시형태에 있어서의 양자점을 구비하는 파장 변환 장치의 사시도 및 A―A선 화살표(矢視)의 단면도이다.
도 12는 본 실시형태에 있어서의 양자점을 구비하는 파장 변환 부재를 갖고 구성된 발광 장치의 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시하는 발광 소자의 각 부재를 조합한 상태에서, B―B선에 따라 높이 방향으로 절단하고 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 14는 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 샘플 1―1(적(赤) 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 16은 샘플 1―1(녹(綠) 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 17은 샘플 2―1(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 18은 샘플 2―1(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 19는 샘플 2―2(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 20은 샘플 2―2(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 21은 샘플 3(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 22는 샘플 3(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 23은 샘플 4―1(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 24는 샘플 4―1(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 25는 샘플 4―2(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 26은 샘플 4―2(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 27은 샘플 4―3(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 28은 샘플 4―3(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 29는 샘플 1―1을 60℃ 대기밑으로 한 조건에서, 0시간, 41시간, 92시간, 160시간, 235시간일 때 측정한 발광 스펙트럼이다.
도 30은 샘플 A의 TEM 사진이다.
도 31은 도 30의 모식도이다.
도 32는 도 30을 확대한 TEM 사진이다.
도 33은 도 32의 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품은, 다수의 양자점이 분산된 수지가 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 있어서의 양자점은, 반도체 입자의 코어와, 코어의 주위를 피복하는 쉘을 갖을 수 있다. 코어에는, 예를 들면, CdSe가 사용되지만, 특별히 재질을 한정하는 것이 아니다. 예를 들면, 적어도 Zn과 Cd를 함유하는 코어재, Zn, Cd, Se 및 S를 함유하는 코어재, ZnCulnS, CdS, CdSe, ZnS, ZnSe, InP, CdTe, 이들의 몇 가지의 복합물 등을 사용할 수 있다.

쉘은, 형광부로서의 코어를 보호한다. 코어의 표면 결함이나 단글링 본드가 제거됨으로써 양자 효율이 향상된다. 일 예로서, 쉘의 밴드 갭은, 코어의 핸드 갭보다도 크지만, 이에 한정되는 것이 아니다.

쉘이, 코어의 표면을 피복하는 제1 쉘(shell Ⅰ)과, 제1 쉘의 표면을 피복하는 제2 쉘(shell Ⅱ)을 갖는, 이른바 멀티 쉘 구조여도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 제2 쉘의 밴드 갭은, 제1 쉘의 밴드 갭보다도 크게 되지만, 이에 한정되는 것이 아니다.

본 실시형태에 있어서의 양자점은, 쉘이 형성되지 않으며, 반도체 입자의 코어만으로 구성되어도 좋다. 즉, 양자점은, 적어도 코어를 구비하고 있으면, 쉘에 따른 피복 구조를 구비하고 있지 않아도 좋다. 예를 들면, 코어에 대해, 쉘의 피복을 수행한 경우, 피복 구조가 되는 영역이 작거나 피복 부분이 너무 얇아서 피복 구조를 분석·확인할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 분석에 따른 쉘의 유무에 상관없이, 양자점이라고 판단할 수 있다.

본 실시형태에서는, 수지 성형품의 수지 안에 다수의 양자점을 적절하게 분석시키기 위해, 분산제로서의 금속 비누를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이로 인해, 수지 성형품에 있어서의 양자점의 수지 안에서의 분산성을 효과적으로 높일 수 있다.

금속 비누는 미입자이며, 무기물인 양자점에 대한 분산성이 뛰어나고, 그리고 수지에 대해 충분한 평활성을 부여한다.

금속 비누에는, 스테아린산, 오레인산, 리시놀레산, 옥틸산, 라우르산 등의 지방산과, 리튬, 마그네슘, 칼슘, 바륨, 아연 등의 금속이 사용된다. 이 중, 금속 비누는, 스테아린산 칼슘인 것이 바람직하다.

또 본 실시형태에서는, 수지 안에 포함되는 금속 비누는, 수지에 대한 중량으로 1ppm∼4만ppm의 범위 내인 것이 바람직하다. 이로 인해, 분산성, 평활성을 높일 수 있음과 동시에, 수지 표면에 백탁이나 얼룩 등이 생기기 어렵다. 금속 비누는, 양자점의 중량에 대해 1／10배∼10배의 중량으로 포함된다. 양자점의 중량은 수지의 중량에 대해 10ppm∼4000ppm 정도가 바람직하다. 따라서, 금속 비누의 중량은, 수지의 중량에 대해 1ppm∼4만ppm이 바람직하다.

이와 같이 금속 비누(특히 스테아린산 칼슘)를 넣음으로써, 양자점을 금속 비누가 감싸고, 분산성이 향상된다는 것을 출원인은 도출했다.

또 본 실시형태에서는, 수지에 엘라스토머가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 수지로서 폴리프로필렌(PP)을 선택한 경우, 엘라스토머를 혼재시킴으로써, 투명성을 향상시킬 수 있다. 이때, 폴리프로필렌 수지와의 상용(相溶)성이 높은 엘라스토머가 바람직하다.

또 본 실시형태에서는, 수지에 산란제가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 산란제를 첨가함으로써 발광 특성의 향상을 도모할 수 있다. 산란제로서는, 실리카(SiO₂), BN, AIN 등의 미입자 등을 제시할 수 있다.

또 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품은, 양자점이 수지에 함유되어 이루어지는 수지층과, 수지의 표면을 피복하는 코팅층을 갖고 구성되어도 좋다. 코팅층으로서는, 글라스 코팅, 에폭시 코팅, 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 등을 제시할 수 있다. 이로 인해 대기중의 수분 등에 대한 내구성을 향상시킬 수 있기 때문에, 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.

수지 성형품을 구성하는 수지는, 특히 한정하는 것이 아니지만, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, AS 수지, ABS 수지, 메타크릴 수지, 폴리 염화 비닐, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 변성 폴리페닐렌에테르, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리메틸펜틴, 액정 폴리머, 에폭시 수지, 페놀 수지, 유리아 수지, 메라민 수지, 에폭시 수지, 디아릴프탈레이트 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리이미드, 폴리 우레탄, 실리콘 수지, 또는, 이들의 몇 가지의 혼합물 등을 사용할 수 있다.

또 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품에서는, 양자점과 양자점은 다른 형광 안료나 형광 염료 등으로서의 형광물질을 포함하고 있어도 좋다. 예를 들면, 청색광을 조사했을 때에, 적색광을 발광하는 적 발광 양자점과 녹색광을 발광하는 녹 발광 형광물질, 혹은, 녹색광을 발광하는 적 발광 양자점과 적색광을 발광하는 적 발광 형광물질과 같다. 이와 같은 수지 성형품에 청색광을 조사함으로써, 백색광을 얻을 수 있다. 형광물질로서는, YAG(이트륨·알루미늄·가넷)계, TAG(테르븀·알루미늄·가넷)계, 사이알론계, BOS(바륨·오소실리케이트)계 등이 있으나 재질을 특별히 한정하는 것이 아니다.

본 실시형태에 있어서의 양자점의 분산 상태는, 양자점이 단체(單體)로. 수지 안에 분산한 상태인 것, 복수의 양자점이 응집체를 구성하고, 이들 응집체가 수지 안에 분산한 상태인 것, 혹은, 양자점 단체와 양자점의 응집체가 각각 수지 안에 분산한 상태인 것을 가리킨다.

응집체는, 수지 안에서 500nm 사방 내에, 수백 개 이하 포함되어 있다. 구체적으로는, 3개∼300개 정도인 것이 바람직하다. 또, 응집체의 크기는, 장척 방향의 길이가 100nm 이하이고, 바람직하게는 70nm 이하이다. 또, 응집체는, 수백 개 이하의 양자점이 응집되어 이루어지는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 1개∼300개 정도인 것이 바람직하다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 양자점이 응집체를 구성하고, 이들 응집체는, 수지 안에 적절하게 분산한 상태가 되어 있다.

본 실시형태에 있어서의 수지 성형품으로 인해 이하에 개시하는 적용 예들을 제공할 수 있다. 도 1∼도 9는, 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예를 나타낸다.

도 1은, LED 등의 발광 소자(1)와 도광판(2)과의 사이에, 파장 변환 바(형광 바)(3)가 개재하고 있다. 본 실시형태에 있어서의 양자점이 든 수지를 바 형상, 로드 형상, 또는, 봉 형상으로 성형하여 도 1에 도시하는 파장 변환 바(3)가 구성되어 있다. 발광 소자(1)로부터 발해진 빛은, 파장 변환 바(3)에서 파장 변환되고, 파장 변환된 빛이 도광판(2)에 출사된다. 예를 들면 파장 변환 바(3)에는, 형광 파장이 520nm(녹색) 및 660nm(적색)의 양자점이 포함되어 있다. 예를 들면, 발광 소자(1)에서 발해진 청색의 광자의 일부가, 양자점에 의해 녹색 또는 적색으로 변환됨으로써, 파장 변환 바(3)로부터 도광판(2)을 향해 백색의 빛이 출사된다.

도 2는, 도광판(4)의 발광면에, 본 실시형태의 양자점이 든 수지를 이용하여 형성된 파장 변환 시트(5)가 마련되어 있다. 본 실시형태에 따르면, 파장 변환 시트(5)를, 도광판(4) 상에 도포하여 형성한 것이 아니고, 시트 형상에 미리 형성되어 있다. 그리고 파장 변환 시트(5)를 도광판(4)의 발광면에 서로 겹치게 하고 있다. 도광판(4)과 파장 변환 시트(5)와의 사이에 확장 필름 등의 다른 필름이 들어 있어도 좋다.

또 도광판(4) 자체를, 본 실시형태의 양자점이 든 수지를 이용하여 성형하는 것도 가능하다. 이때, 파장 변환 시트(5)는 있어도 없어도 좋다. 도광판(4) 및 파장 변환 시트(5)의 양방이, 녹색으로 발광하는 양자점 및 적색으로 발광하는 양자점을 포함할 수도 있다. 또, 도광판(4)이 녹색으로 발광하는 양자점을 포함하고, 파장 변환 시트(5)가 적색으로 발광하는 양자점을 포함할 수도 있다. 혹은 반대로, 도광판(4)이 적색으로 발광하는 양자점을 포함하고, 파장 변환 시트(5)가 녹색으로 발광하는 양자점을 포함할 수도 있다.

또한, 본 실시형태의 수지 성형품을 이용한 형광 부재는 파장 변환 가능한 것이기 때문에 파장 변환 부재라고도 할 수 있고, 양자 사이를 명확하게 구별하는 것이 아니다.

도 3에서는, 예를 들면 조명기구(7)의 조명 커버(8)를 본 실시형태의 양자점이 든 수지를 이용하여 성형할 수 있다. 여기서 조명이란, 실내 또는 실외에, 빛을 제공하는 상태를 가리킨다. 본 실시형태에서는, 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같이 수지 성형품을 전구 형상으로 성형하는 것도 가능하며, 면발광 타입의 조명 커버 형상으로 성형할 수도 있다. 조명기구(7)의 발광 소자로서 청색 발광 LED를 이용하고, 청색의 빛을, 적색으로 변환하는 양자점 및 녹색으로 변환하는 양자점의 쌍방을 포함하는 조명 커버(7)를 이용하면, 백색 조명기구(7)가 얻어진다. 양자점의 양, 비율을 조절함으로써, 원하는 색의 조명을 얻을 수 있다.

또 조명기구의 형태로서는, 도 2에 도시하는 바와 같은 구조를 이용하여 면발광시키는 구조여도 좋다. 이 경우, 도광판(4) 및 파장 변환 시트(5)를 상방에서 봤을 때의 평면 형상은, 직사각형 또는 정사각형이어도 좋으나, 이에 한정되지 않으며, 원형, 삼각형, 육각형 등, 자유로운 형상으로 할 수 있다. 조명기구의 발광면은 도 3에 도시하는 바와 같은 곡면이어도, 평면이어도 좋으며 한정되는 것이 아니다. 또 조명기구는 파이버 형상 등이어도 좋다.

또 조명기구의 발광 소자와 조명 표면(발광면)과의 사이의 공간에 양자점이 든 수지가 충전(充塡)된 구조여도 좋다. 즉, 자유로운 형상의 조명을 만들 수 있다.

도 4에서는, 기재(基材)(9) 위에 복수의 LED 등의 발광 소자(10)가 설치된 광원 유닛(11)을 나타내고 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이 각 발광 소자(10)에 대해 돔 형태의 렌즈부(12)가 덮고 있다. 돔 형태의 렌즈부(12)는, 예를 들면, 내부가 중공의 반구 형상이다. 기재(9) 및 발광 소자(10)와, 렌즈부(12)의 내측의 표면과의 사이는, 중공이어도 좋으며, 적절한 수지 재료가 충전되어 있어도 좋다. 렌즈부(12)를 본 실시형태의 양자점이 든 수지를 이용하여 성형할 수 있다. 예를 들면, 렌즈부(12)와 기재(9)가 접하는 부분에 소정 두께로 투명 접착제 등을 도포해둠으로써, 렌즈부(12)는, 각 발광 소자(10)를 덮어, 기재(9)의 상면에 간단하게 첩합(貼合)하는 것이 가능해진다. 발광 소자(10)로서 청색 발광 LED를 이용하고, 청색의 빛을 적색으로 변환하는 양자점 및 녹색으로 변환하는 양자점을 포함하는 렌즈부(12)를 이용하면, 백색의 광원 유닛(11)이 얻어진다.

도 5, 도 6에서는, 도 4와 비교하여, 렌즈부(13, 14)의 형상이 다르다. 도 5에 도시하는 렌즈부(13)는 도 4에 도시하는 돔 형태의 렌즈부의 상면 중앙 부분을 하방으로 오목하게 한 형상이며, 도 6에 도시하는 렌즈부(14)는, 측면이 원통 형상이며, 단면 직사각형 형상의 상면 중앙 부분을 하방으로 오목하게 한 형상이 되어 있다. 이로 인해, 빛의 방사 각도 범위나 방사 방향을 도 4에 도시하는 광원 유닛(11)과 바꿀 수 있다.

도 4 내지 도 6에 있어서 각 렌즈 내부에, 본 실시형태에 있어서의 양자점이 든 수지가 충전된 구조이어도 좋다. 혹은, 양자점이 든 수지의 발광 소자(10)의 배치 부분을 오목하게 한 형상으로 하고, 그리고 표면이 도 4 내지 도 6에 도시하는 렌즈면에 성형한 렌즈 성형품으로 할 수도 있다. 예를 들면, 렌즈부(12, 13 또는 14)를, 발광 소자(10)가 탑재된 기재(9) 위에, 직접적으로 사출 성형으로 형성할 수도 있다.

도 7에는, 발광 시트(15)와 확산판(16)을 갖는 광 확산 장치(17)가 도시되어 있다. 발광 시트(15)에는 복수의 광원(15a)이 마련되어 있으며, 각 광원(15a)은, LED 등의 발광 소자와, 각 발광 소자의 표면측을 덮는 수지층으로 구성된다. 도 7에 도시하는 발광 시트(15)는, 각 광원(15a)이 지지체(18) 상에서 성형된 구조이다. 각 광원(15a)의 각 발광 소자를 덮는 수지층은, 양자점이 든 수지로 형성할 수 있다. 예를 들면, 발광 시트(15)는, 도 4에 도시한 광원 유닛(11)이다.

도 7에 도시하는 광 확산 장치(17)는, 예를 들면 액정 디스플레이 등의 표시부에 대한 이면측에 배치된 백라이트 등을 구성한다. 또, 도 7에 도시하는 광 확산 장치(17)를 조명으로서 이용할 수도 있다.

또 도 7에 있어서, 확산판(16)이 양자점이 든 수지 성형품으로 구성되어도 좋다. 이때, 발광 시트(15)에 마련된 각 광원(15a)에 있어서 LED 등의 발광 소자를 덮는 수지층에 양자점이 포함되어 있어도 포함되어 있지 않아도 상관없다. 각 광원(15a)의 수지층 및 확산판(16)의 양방이, 녹색으로 발광하는 양자점 및 적색으로 발광하는 양자점을 포함할 수도 있다. 또, 각 광원(15a)의 수지층이 녹색으로 발광하는 양자점을 포함하고, 확산판(16)이 적색으로 발광하는 양자점을 포함할 수도 있다. 혹은 반대로, 각 광원(15a)의 수지층이 적색으로 발광하는 양자점을 포함하고, 확산판(16)이 녹색으로 발광하는 양자점을 포함할 수도 있다.

도 8, 도 9에는 광원 장치(19, 20)가 도시되어 있다. 도 8에 도시하는 바와 같이 광원 장치(19)는, 기재(21) 상에 복수의 LED 등을 구비한 광원(22)이 배열되어 있음과 동시에, 각 광원(22) 사이에 배치된 반사판(23)을 갖고 구성된다. 각 광원(22)은, LED 등의 발광 소자를 가져도 좋다. 반사판(23)은, 본 실시형태의 양자점이 든 수지로 형성된다. 예를 들면, 본 실시형태의 양자점이 든 수지를 성형 가공하여 반사판(23)으로 하는 것이 가능하다.

도 8의 광원 장치(19)는, 예를 들면 백라이트이며, 광원 장치(19)의 상방으로 도시하지 않는 확산판 및 액정 디스플레이 등의 표시부가 배치되어 있다.

광원 장치(19)에서는 각 광원(22)의 주위에 반사판(23)이 배치된 구조이며, 광원 장치(19)측에 되돌아오는 빛은 반사판(23)에서 반사되고, 광원 장치(19)의 면 전체에서 균일한 빛을 표시부를 향해 방출하는 것이 가능해져 있다.

도 9에 도시하는 광원 장치(20)에서는, 각 광원(22)의 사이에 측벽(24)이 마련되어 있다. 측벽(24)은 예를 들면 격자 형상으로 이루어지고, 격자 형상의 각 공간 내에 관원(22) 및 반사판(23)이 설치되어 있다. 이와 같이 각 광원(22) 사이를 막는 측벽(24)을 마련함으로써 반사 효율 및 광파장 변환 효율의 향상을 도모할 수 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이 측벽(24)은 기재(21)와 일체 성형되어 있어도 좋으며 따로따로 성형된 것이어도 좋다. 혹은, 반사판(23)과 측벽(24)이, 일체여도 좋다. 예를 들면, 본 실시형태의 양자점이 든 수지를 성형 가공하여 반사판(23) 및 측벽(24)으로 하는 것이 가능하다.

도 10은, 본 실시형태의 양자점을 구비하는 시트 부재를 이용한 적용 예의 모식도이다. 양자점을 포함하는 시트부(65)는, 예를 들면 도 10a에 도시하는 백라이트 장치(93)에 편입할 수 있다. 도 10a에서는, 복수의 발광 소자(92)(LED)와, 발광 소자(92)에 대향하는 시트 부재(65)를 갖고 백라이트 장치(93)가 구성되어 있다. 도 10a에 도시하는 바와 같이, 각 발광 소자(92)는, 지지체(91)의 표면에 지지되어 있다. 도 10a에서는, 백라이트 장치(93)가, 액체 디스플레이 등의 표시부(94)의 이면측에 배치되어, 표시 장치(90)를 구성하고 있다. 또한, 도 10a에 도시하는 발광 소자(92)는, 도 4에 도시한 광원 유닛(11)이어도 좋다.

또한 도 10a에는 도시하지 않지만, 발광 소자(92)와 표시부(94)와의 사이에는 시트 부재(65) 외에, 빛을 확산하는 확산판, 및, 그 외의 시트 등을 개재하고 있어도 좋다.

또 시트 부재(65)는, 한 장으로 형성되어 있으나, 예를 들면, 소정의 크기가 되도록, 복수 장의 시트 부재(65)를 서로 연결해도 좋다. 이하, 복수의 시트 부재(65)를, 타일링에 의해 연결한 구조를, 복합 시트 부재라고 한다.

도 10b에서는, 발광 소자(92)／복합 시트 부재(95)／확산판(96)／표시부(94) 순서로 배치되어 있다. 이에 따르면, 복합 시트 부재(95)를 구성하는 각 시트 부재의 이음새에 있어서, 난반사, 또는 이음새로부터 진입한 수증기에 의한 양자점의 열화 등에 기인하는 발광색의 얼룩이 생긴 경우라도, 표시부(94)의 표시에 색 얼룩이 생기는 것을 적절하게 억제할 수 있다. 즉, 복합 시트 부재(95)로부터 방출된 빛은 확산판(96)에서 확산된 후에, 표시부(94)에 입사되기 때문에, 표시부(94)의 표시에 있어서의 색 얼룩을 억제할 수 있다.

도 11은, 본 실시형태에 있어서의 양자점을 구비하는 파장 변환 장치의 사시도 및 A―A선 화살표(矢視)의 단면도이다. 도 11a는, 파장 변환 장치의 사시도이며, 도 11b는, 도 11a에 도시하는 파장 변환 장치의 A―A선에 따라 평면 방향으로 절단한 화살표 방향에서 본 단면도이다.

도 11a에 도시하는 바와 같이, 파장 변환 장치(70)는, 용기(71)와, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)를 갖고 구성된다.

용기(71)는, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)를 수납하고 저장하는 것이 가능한 수납 공간(73)을 구비한다. 용기(71)은 투명한 부재인 것이 바람직하다. '투명'이란, 일반적으로 투명하다고 인식되는 것, 또는, 가시광선 투과율이 약 50% 이상인 것을 가리킨다.

용기(71)의 종횡 수치의 크기는, 수mm∼수십mm 정도, 수납 공간(73)의 종횡 수치는, 수백㎛∼수mm 정도이다.

도 11에 도시하는 바와 같이 용기(71)는, 광 입사면(71a), 광 출사면(71b), 및 광 입사면(71a)과 광 출사면(71b)과의 사이를 잇는 측면(71c)을 구비한다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 광 입사면(71a)과 광 출사면(71b)은 서로 대향한 위치 관계에 있다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 용기(71)에는, 광 입사면(71a), 광 출사면(71b) 및 측면(71c)보다도 내측으로 수납 공간(73)이 형성되어 있다. 또한, 수납 공간(73)의 일부가, 광 입사면(71a), 광 출사면(71b) 혹은 측면(71c)에까지 도달하고 있어도 좋다.

도 11에 도시하는 용기(71)는 예를 들면 글라스관의 용기이며, 글라스 캐필러리를 예시할 수 있다. 단, 상기한 바와 같이 투명성이 뛰어난 용기를 구성할 수 있으면 수지 등이어도 좋다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 수납 공간(73)에는, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)가 배치되어 있다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 수납 공간(73)은 개구되어 있으며, 여기부터 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)를 삽입할 수 있다.

파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)를, 수납 공간(73) 내에 압입이나 접착 등의 수단으로 삽입할 수 있다. 압입하는 경우에는, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)를 수납 공간(73)과 완전히 동일한 크기거나 혹은, 수납 공간(73)보다도 약간 크게 성형하고, 압력을 가하면서 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)를 수납 공간(73) 내에 삽입함으로써, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)의 내부뿐 아니라, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)와 용기(71)와의 사이에도 극간이 생기는 것을 억제할 수 있다.

또 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)를 수납 공간(73) 내에 접착하여 고정하는 경우, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)를 수납 공간(73)보다도 작게 성형하고, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)의 측면에 접착층을 도포한 상태에서, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)를 수납 공간(73) 내에 삽입한다. 이때, 성형체(72)의 단면적이, 수납 공간(73)의 단면적보다도 약간 작아도 좋다. 이로 인해, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)와 용기(71)는 접착층을 통해 밀접하고, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)와 용기(71)와의 사이에 극간이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 접착층에는, 성형체(72)와 같은 수지, 혹은, 기본 구조가 공통되는 수지를 이용할 수 있다. 또는, 접착층으로서, 투명한 접착재를 이용해도 좋다.

또, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72)의 굴절률은, 용기(71)의 굴절률에 비해 작은 것이 바람직하다. 이로 인해, 파장 변환 물질을 포함하는 성형체(72) 내에 진입한 빛의 일부가, 수납 공간(73)에 면하는 용기(71)의 측벽 부분에서 전반사한다. 굴절률이 작은 매체측에 있어서의 입사각은, 굴절률이 큰 매체측에 있어서의 입사각보다 커기지 때문이다. 이로 인해 빛이 용기(71)의 측방(flank)으로부터 외부로 새는 양을 줄일 수 있기 때문에, 색변환 효율 및 발광 강도를 높일 수 있다.

도 11에 도시하는 파장 변환 장치(70)의 광 입사면(71a)측에 발광 소자가 배치된다. 또 파장 변환 장치(70)의 광 출사면(71b)측에는 도 1에 도시하는 도광판(2) 등이 배치된다. 또한 도 11에서는, 성형체(72)로 했으나, 양자점을 포함하는 수지 조성물을 주입하여 양자점 층을 형성해도 좋다.

도 12는, 본 실시형태에 있어서의 양자점을 구비하는 파장 변환 부재를 갖고 구성된 발광 장치의 사시도이다. 도 13은, 도 12에 도시하는 발광 소자의 각 부재를 조합한 상태에서, B―B선에 따라 높이 방향으로 절단하여 화살표 방향에서 본 단면도이다.

도 12, 도 13에 도시하는 발광 소자(75)는, 파장 변환 부재(76)와, LED 칩(발광부)(85)를 갖고 구성된다. 파장 변환 부재(76)는, 용기 본체(77)와 뚜껑체(78)와의 복수 피스로 구성된 용기(79)를 구비한다. 또 도 12에 도시하는 바와 같이, 용기 본체(77)의 중앙부에는 바닥이 막힌(有底) 수납 공간(80)이 형성되어 있다. 수납 공간(80)에는 양자점을 함유하는 파장 변환층(84)이 마련된다. 파장 변환층(84)은 성형체여도 좋으며, 수납 공간(80) 내에 포팅 가공 등에 의해 충전되어도 좋다. 그리고 용기 본체(77)와 뚜껑체(78)는 접착층을 통해 접합된다.

도 12, 도 13에 도시하는 파장 변환 부재(76)의 용기(79)의 하면이 광 입사면(79a)이다. 광 입사면(79a)에 대향하는 상면이 광 출사면(79b)이다. 도 12, 도 13에 도시하는 파장 변환 부재(76)의 용기(79)에 마련된 각 측면(79c)에 대해 내측의 위치에 수납 공간(80)이 형성되어 있다.

도 13에 도시하는 바와 같이, LED 칩(85)은, 프린트 배선 기판(81)에 접속되고, 도 12, 도 13에 도시하는 바와 같이 LED 칩(85)의 주위가 틀체(82)에 둘러싸여 있다. 그리고, 틀체(82) 내는 수지층(83)으로 봉지(封止)되어 있다.

도 13에 도시하는 바와 같이, 파장 변환 부재(76)가 틀체(82)의 상면에 도시하지 않는 접착층을 통해 접합되어 LED 등의 발광 소자(75)가 구성된다.

이와 같이 본 실시형태의 양자점이 든 수지를 다양한 형상으로 자유롭게 성형할 수 있고, 저렴하게 소정 형상으로 이루어지는 수지 성형품을 제조할 수 있다. 이때, 양자점이 든 수지에는 금속 비누(스테아린산 칼슘이 바람직하다)가 포함되어 있으며, 양자점의 입자의 분산성을 높일 수 있고, 환경 변화에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 애플리케리션으로서, 청색광을 조사했을 때에 녹색광을 발하는 양자점 및 적색광을 발하는 양자점을 이용하는 예를 설명했으나, 적용 예들은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품으로서, 양자점과 양자점은 다른 형광 물질을 포함하는 수지 성형품을 도 1∼도 13의 적용 예들에 이용할 수도 있다. 예를 들면, 청색광을 조사했을 때에, 적색광을 발광하는 적 발광 양자점 대신에, 적색광을 발광하는 적색 발광 형광체를 이용할 수 있다. 혹은, 녹색광을 발광하는 녹 발광 양자점 대신에, 녹색광을 발광하는 녹색 발광 형광체를 이용할 수 있다. 또, 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용한 적용 예는, LED 등의 발광 소자가 발한 빛의 파장을 변환하는 파장 변환 부재에 한정되지 않는다. 예를 들면, 양자점에 의해 전기 에너지를 빛으로 변환하는 발광 장치에, 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용해도 좋다. 혹은, 양자점에 의해 빛을 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 장치에, 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품을 이용해도 좋다.

본 실시형태에 있어서의 수지 성형품의 제조방법은, 양자점을 수지에 분산하여 얻어진 수지 조성물을 성형해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다. 그 구체적인 제조방법에 대해서는 도 14를 이용하여 설명한다. 도 14는, 본 실시형태에 있어서의 수지 성형품의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.

도 14의 단계 ST1에서는, 예를 들면, 수지로서의 폴리프로필렌(PP)에, 엘라스토머, 금속 비누를 교반해서 PP 혼합물을 생성한다. 금속 비누로서는, 스테아린산 칼슘을 이용하는 것이 바람직하다. 엘라스토머의 함유의 유무에 대해서는 임의로 설정할 수 있다. 금속 비누에 대해서는 후술하는 실험에 나타내는 바와 같이, 양자점의 분산성을 향상시키기 위해 함유하는 것이 바람직하다.

이어서, 도 14의 단계 ST2에서는, 양자점(QD)을 용매로 분산하여 QD액을 생성한다. 여기서, 용매로서는, 유기실란 혹은 헥세인을 이용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 14의 단계 ST3에서는, ST1에서 생성된 PP 혼합물과, ST2에서 생성된 QD액을 혼합하고, 균일해질 때까지 교반한다.

이어서 도 14의 ST4에서는, ST3에서 얻어진 혼합물을 압출기에 넣어, 소정 온도에서 상기 혼합물을 압출 혼련(混練)하고, 얻어진 와이어를 재단기에 도입하여 펠릿을 제작한다(ST5).

그리고 도 14의 ST6에서, 펠릿을 소정의 실린더 온도로 설정된 사출 성형기에 도입하고, 금형에 사출하여 수지 성형품을 제작한다.

이상에 나타낸 본 실시형태의 수지 성형품의 제조방법에 따르면, 양자점이 든 수지를 이용하여 다양한 형상의 성형품을 자유롭게 제작하는 것이 가능하다.

또 본 실시형태에서는 양자점의 분산성을 높이기 위한 금속 비누를 ST1의 PP 혼합물의 생성시에 혼합하고 있다. 금속 비누는 수지 내에서 양자점을 감싼다. 양자점의 주위에 금속 비누가 분포됨으로써, 양자점의 수지 내에 있어서의 분산성이 향상된다. 예를 들면, ST6에 있어서의 사출 성형시에 금속 비누를 혼합하는 것이 아니라, 금속 비누가 도입된 PP 혼합물을 압출 혼련하고 있다. 이로 인해, 수지 성형품에 있어서의 양자점의 수지에 대한 분산성이 효과적으로 향상된다.

도 14에 도시하는 ST1과 ST2의 공정은, ST3 전이라면 특별히 순서를 규정하는 것이 아니다. 또한 ST3 내지 ST6은 도 14의 순서대로 된다.

또 예를 들면, ST1과 같이 미리 PP 혼합물을 생성하는 것이 아니라, ST2의 QD 용액을 생성한 후, 이 QD 용액에, 폴리프로필렌, 엘라스토머 및 금속 비누를 혼합해도 좋다. 이때, 폴리프로필렌, 엘라스토머 및 금속 비누의 혼합 순서를 규정하는 것이 아니다.

또, 본 실시형태에서는, QD 용액에 대해 산란제를 혼합해도 좋다. 산란제오서는, 실리카(SiO₂), BN, AIN 등의 미입자 등을 제시할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 효과를 명확하게 하기 위해 실시한 실시예 및 비교예로 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시예로 인해 어떠한 한정되는 것이 아니다. 예를 들면 이하의 실시예에서는 수지 성형품을 사출 성형으로 성형하는 예를 설명하지만, 본 발명의 수지 성형품은, 압출 성형, 중공 성형, 열 성형, 압축 성형, 캘린더 성형, 인프레이션법, 캐스팅법 등의 방법을 이용하여 제작해도 좋다.

［재료］

이하의 수지 성형품을 제작할 때에 이하의 재료를 이용했다.

수지: 폴리프로필렌

엘라스토머: 주식회사 쿠라레(Kuraray) 하이브라(등록상표) 7311

유기실란: 시클로헥실(디메톡시) 메틸실란

양자점(QD): 코어／쉘 구조의 적색 발광 양자점과 녹색 발광 양자점

분산제: 스테아린산 칼슘

［압출기］

소형 2축 압출기

브랜드명 유한회사 가와베(河邊) 제작소

사양 스크류 경: 16mm

L／D: 40

최고 혼련 온도: 400℃

［샘플 1―1］

(1) 폴리프로필렌('PP'라고 한다): 1.6kg, 엘라스토머: 0.4kg, 스테아린산 칼슘('StCa'라고 한다): 약 1g을, 비닐 지퍼백(34×50㎝)에 넣어, 잘 교반하여 PP 혼합물로 했다.

(2) 다음으로, 양자점('QD'라고 한다): 4g을 증류 정제한 유기실란: 40㎖에 분산하고, PP 혼합물에 더해, 균일해질 때까지 잘 교반했다.

(3) (2)에서 얻어진 홉합물을 압출기의 호퍼에 넣어, 200℃∼250℃(적절하게 조절했다)의 압출 온도에서 PP 와이어를 압출 혼련했다. PP 와이어는 출구 노즐로부터 직접 수조 안에 도입하고, 냉각해서 직경 1∼2mm의 와이어를 얻었다. 또한 이 와이어를 제단기에 도입해서 길이 약 4mm의 펠릿을 제작했다. 샘플 1―1에 있어서의 QD 농도는 2000ppm이었다.

［샘플 1―2］

QD: 0.8g을 유기실란: 40㎖에 분산하고, 그 2.5㎖을 PP 혼합물: 500에 더한 이외에는, 샘플 1―1과 동일한 조작을 수행했다. 샘플 1―2에 있어서의 QD 농도는 1000ppm이었다.

［샘플 1―3］

샘플 1―2의 QD 농도 1000ppm에서 이용한 QD액을 유기실란으로 10배로 희석한 것을 이용한 이외에는, 샘플 1―1과 동일한 조작을 수행했다. 샘플 1―3에 있어서의 QD 농도는 100ppm이었다.

［샘플 2―1］

샘플 1―1과 동일한 원료를 사용하고, 혼합 조건, 압출 조건을 변경했다. 구체적으로는, QD액에, PP, 엘라스토머를 섞었다. 또 샘플 1보다도 유기실란을 충분히 날리는 목적으로 압출 온도를 올리고, 압출 속도를 낮췄다. 샘플 2―1에 있어서의 QD 농도는 2000ppm이었다.

［샘플 2―2］

샘플 2―1과 동일한 방법으로 제작했으나, 스테아린산 칼슘을 사용하지 않았다. 샘플 2―2에 있어서의 QD 농도는 2000ppm이었다.

［샘플 3］

샘플 2―1과 동일한 방법으로 제작했다. 단 QD를 분산하는 용매로서 헥세인을 이용했다. 헥세인을 이용함으로써 QD가 잘 분산되고, PP와 엘라스토머를 섞어도 끈적임이 적었다. 샘플 3에 있어서의 QD 농도는 2000ppm이었다.

［샘플 4―1］

샘플 3과 동일한 방법으로 제작했다. 단, QD 농도를 200ppm으로 했다.

［샘플 4―2］

샘플 4―1과 동일한 방법으로 제작했다. 단, 실리카 미입자(SiO₂ 미입자, 입경 1.0㎛)를 산란제로서 5 중량％ 첨가했다. 샘플 4―2에 있어서의 QD 농도는 200ppm이었다.

［샘플 4―3］

샘플 4―1과 동일한 방법으로 제작했다. 단, 산란제의 실리카 미입자를 10 중량％ 첨가했다. 샘플 4―3에 있어서의 QD 농도는 200ppm이었다.

［QD를 분산한 PP 압출 성형품의 내구 시험］

길이: 5㎝의 와이어 형상 샘플을 청색(파장: 450nm) LED가 3개 장비된 샘플 홀더에 끼워, 이하의 각 조건하에서 LED를 점등시켜, 각 샘플로부터의 발광 강도의 시간 경과를 추적했다.

내구 시험의 조건

(1) 60℃ 90RH LED 60mA로 점등

(2) 60℃ 90RH LED 30mA로 점등

(3) 60℃ 90RH LED 미점등

(4) 실내 LED 60mA로 점등

(5) 60℃ 대기중 LED 60mA로 점등

또한 60℃ 90RH 내구 시험에는, 야마토 화학 주식회사의 항온 항습기 IW222를 이용했다. 발광 강도는, 각 샘플을 청색(파장: 450nm) LED가 3개 장비된 샘플 홀더에 끼워진 상태에서, 450nm의 LED 여기광(20mW×3)으로 발광시켰을 때의 전광속을, 오츠카 전자 주식회사 제작의 전광속 측정 시스템으로 측정했다.

샘플 1―1, 1―2의 실험 결과를 이하의 표 1에 나타냈다.

도 29에 발광 스펙트럼의 일 예를 나타낸다. 도 29는, 샘플 1―1을 60℃ 대기하로 한 조건에서 경과 시간이 0시간, 41시간, 92시간, 160시간, 235시간일 때에 측정한 발광 스펙트럼이다. 다른 내구 시험 조건에 있어서도 시간에 대한 발광 스펙트럼을 구하고, 상기 표 1을 정리했다. 또한 표 1 및 도 29에는 경과 시간이 235시간까지의 결과를 기록하고 있으나, 실제로는 600시간을 초과하는 발광 강도 경시 변화를 측정했다. 그 실험 결과가 도 15, 도 16에 도시되어 있다.

도 15는, 샘플 1―1(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이고, 도 16은, 샘플 1―1(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.

다음으로 샘플 2―1, 2―2의 실험 결과를 이하의 표 2에 나타냈다.

도 17은, 샘플 2―1(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 도 18은, 샘플 2―1(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 도 19는, 샘플 2―2(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 도 20은, 샘플 2―2(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.

다음으로 샘플 3의, 온도 60℃, 습도 90％, 30mA에서 발광시킨 빛을 조사한 경우에 있어서의 실험 결과를 이하의 표 3에 나타내고, 다른 조건에 있어서의 실험 결과를 표 4에 나타냈다.

도 21은, 샘플 3(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 도 22는, 샘플 3(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.

환경 변화에 대한 내구성은, 각 그래프에 있어서, 발광 강도의 경시 변화가 적은, 즉, 시간 경과에 대한 감소의 경사가 완만해질수록, 향상하고 있다는 것이 된다. 각 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 60℃ 90RH라는 과혹한 환경 조건하에서 LED를 점등하면, 형광 강도는 빠르게 감소하는 것을 알 수 있다. 한편, 실내 점등, 60℃ 대기중 점등, LED 미점등에서는, 형광 강도는 서서히 감쇠하거나, 혹은 초기 강도 레벨을 유지할 수 있는 것을 알 수 있다.

다음으로, 스테아린산 칼슘(StCa)을 혼합한 샘플 2―1과, 스테아린산 칼슘(StCa)을 혼합하지 않은 샘플 2―2의 형광 강도 경시 변화를 대비했다. 도 17, 도 18은, 샘플 2―1의 실험 결과이며, 도 19, 도 20은 샘플 2―2의 실험 결과이다. 서로의 그래프에서 같은 조건을 비교해보면, 스테아린산 칼슘(StCa)을 혼합한 샘플 2―1과, 스테아린산 칼슘(StCa)을 혼합하지 않은 샘플 2―2에 비해 내구성이 향상한 것을 알 수 있다. 특히 스테아린산 칼슘을 혼합한 샘플에서는, 녹색광 및 적색광의 피크 면적은, 온도 60℃, 습도 90％에서 LED를 점등하지 않고 200시간이 경과된 후라도 시험 전의 80％ 이상이었다. 또, 이들의 샘플에서는, 녹색광 및 적색광의 피크 강도는, 온도 60℃, 습도 90％에서 LED를 점등하지 않고 200시간이 경과된 후라도 시험 전의 80％ 이상이었다.

또, 용매로서 유기실란을 이용한 샘플 2―1의 실험 결과인 도 17, 도 18과, 용매로서 헥세인을 이용한 샘플 3의 실험 결과인 도 21, 도 22와의 형광 강도 경시 변화를 대비했다. 서로의 그래프에서 같은 조건을 비교해보면, 용매로서 헥세인을 이용한 샘플 3이, 용매로서 유기실란을 이용한 샘플 2―1에 비해 내구성이 향상되기 쉽다는 것을 알 수 있다. 헥세인을 이용하여 스테아린산 칼슘을 혼합한 샘플에서는, 녹색광 및 적색광의 피크 면적은, 온도 60℃, 습도 90％에서 LED를 점등하지 않고 200시간이 경과된 후라도 시험 전의 93％ 이상이었다.

［사출 성형］

이하의 사출 성형기를 이용했다.

전동식 사출 성형기 J110AD 110H

브랜드명 주식회사 닛폰 제강소

사양 사출 압력: 225MPa

형상 조임력: 1080kN

압출 성형으로 얻어진 샘플 4―1∼4―3의 펠릿을, 실린더 온도를 200℃∼240℃로 한 사출 성형기에 도입하여 물성 시험편 제작용 금형에 사출하고, 소정 형상의 시험편을 성형했다.

［사출 성형품의 내구 시험］

각 시험편을 90℃, 110℃, 130℃에 각각 가열하여 그 후, 서냉했다. 그리고, 샘플 홀더에 5㎝×1㎝×4mm 사이즈의 시험편을 끼워, 60℃ 90RH로 한 내구 시험을 실시했다. 이로 인해 상기의 어닐링(annealing)의 영향에 대해 검토했다.

도 23은, 샘플 4―1(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 도 24는, 샘플 4―1(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 도 25는, 샘플 4―2(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 도 26은, 샘플 4―2(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 도 27은, 샘플 4―3(녹 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 도 28은, 샘플 4―3(적 면적)의 각 조건하에 있어서의 발광 강도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.

도 24, 도 26, 도 28에 도시하는 바와 같이 적색의 발광에 대해서는 현저한 차이는 발견할 수 없었다. 한편, 도 23, 도 25, 도 27에 도시하는 바와 같이 녹색의 발광에 대해서는, 실리카 미입자를 첨가하지 않은 샘플 4―1보다도 실리커 미입자를 첨가한 것이 장시간 발광하는 것을 알 수 있었다. 또한 형광 면적의 감소는 어닐링 전후에서 큰 변화는 없고, 현저한 개선은 발견되지 않았다.

［분산 상태의 실험］

샘플 A를 이용하여, 수지 내에서의 양자점의 분산 상태를 조사했다. 샘플 A를, 샘플 1―1에 기초하여 형성했다. 도 30 및 도 32는 전부 TEM 사진이다. 도 32에서는 도 30에 도시하는 양자점의 응집체를 확대하여 나타낸 것이다. 또 도 31은, 도 30의 모식도이며, 도 33은, 도 32의 모식도이다.

이 실험에서는, 복수의 양자점이 응집체를 형성하고, 응집체가 수지 중에 분산하고 있는 것을 알 수 있었다.

산업상의 이용 가능성

본 발명의 수지 성형품은, LED 광원, 백라이트용 등의 도광판, 조명기구, 형광 부재 등에 적용할 수 있다.

본 발명은, 2014년 8월 6일 일본 출원된 특원 2014―160299에 기초한다. 이 내용은 전부 여기에 포함시켜둔다.

Claims

양자점이 분산된 수지가 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제1항에 있어서,
상기 수지에 금속 비누로 이루어지는 분산제가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제2항에 있어서,
상기 금속 비누는, 스테아린산 칼슘인 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 금속 비누는, 수지에 대해 1ppm∼4만ppm 포함되는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 상기 양자점이 응집체를 구성하고, 상기 응집체가 분산되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제5항에 있어서,
상기 응집체는, 500nm 사방 내에, 수백 개 이하 포함되는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 응집체는, 수백 개 이하의 양자점이 응집되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 양자점이 수지에 함유되어 이루지는 수지층과, 상기 수지층의 표면을 피복하는 코팅층을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수지에 산란제가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 상기 수지 성형품으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 파장 변환 부재.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 상기 수지 성형품으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명 부재.
양자점을 수지에 분산하여 얻어진 수지 조성물을 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 양자점을 용매에 분산한 양자점액에, 상기 수지 및 금속 비누를 혼합하여 얻어진 상기 수지 조성물을 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 금속 비누에, 스테아린산 칼슘을 이용하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 제조방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 용매에, 유기실란(organosilane) 혹은 헥세인(hexane)을 이용하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 제조방법.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 양자점액에 산란제를 혼합하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 제조방법.
제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수지 성형품을 압출 성형하여 펠릿(pellet)을 제작하고, 상기 펠릿을 이용하여 사출 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 제조방법.