KR20180082964A - 파장 변환 부재 및 발광 장치 - Google Patents

파장 변환 부재 및 발광 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180082964A
KR20180082964A KR1020180001800A KR20180001800A KR20180082964A KR 20180082964 A KR20180082964 A KR 20180082964A KR 1020180001800 A KR1020180001800 A KR 1020180001800A KR 20180001800 A KR20180001800 A KR 20180001800A KR 20180082964 A KR20180082964 A KR 20180082964A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphor
fluorescent substance
semiconductor nanoparticle
containing particles
light
Prior art date
Application number
KR1020180001800A
Other languages
English (en)
Inventor
다쯔야 료와
노리유끼 야마즈미
겐이찌 요시무라
히로시 후꾸나가
가나꼬 나까다
마꼬또 이즈미
Original Assignee
샤프 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 샤프 가부시키가이샤 filed Critical 샤프 가부시키가이샤
Publication of KR20180082964A publication Critical patent/KR20180082964A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/64—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing aluminium
    • C09K11/646—Silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • C09K11/881—Chalcogenides
    • C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 반도체 나노 입자 형광체가 분산된 형광체 함유 입자가, 투광성을 갖는 매체 중에 분산된 파장 변환 부재이며, 상기 형광체 함유 입자의 입자 직경이 상기 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 이상이고, 또한 파장 변환 부재의 최소 두께 이하인 파장 변환 부재, 및 광원과, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 반도체 나노 입자 형광체가 분산된 형광체 함유 입자가, 투광성을 갖는 매체 중에 분산된 파장 변환부를 구비하는 발광 장치이며, 상기 파장 변환부에 있어서, 상기 형광체 함유 입자의 입자 직경이 상기 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 이상이고, 또한 파장 변환부의 최소 두께 이하인 발광 장치.

Description

파장 변환 부재 및 발광 장치{WAVELENGTH CONVERSION MEMBER AND LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 반도체 나노 입자 형광체가 분산된 형광체 함유 입자가, 투광성을 갖는 매체 중에 분산된 파장 변환 부재, 및 그것을 사용한 발광 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 광원과, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 반도체 나노 입자 형광체가 분산된 형광체 함유 입자가, 투광성을 갖는 매체 중에 분산된 파장 변환부를 구비하는 발광 장치에 관한 것이다.
반도체 나노 입자 형광체(양자 도트라고도 칭해짐)는, 양자 사이즈 효과에 의하여 사이즈 가변적인(size-tuneable) 전자 특성으로부터 상업적 관심이 쏠리고 있다. 사이즈 가변적인 전자 특성은, 생체 표지, 태양광 발전, 촉매 작용, 생체 촬상, LED, 일반적인 공간 조명, 및 전자 발광 디스플레이 등의 다양한 용도에 이용할 수 있다.
그러나 반도체 나노 입자 형광체를 실리콘이나 아크릴레이트 등의 봉입재에 직접 배합하면, 나노 입자가 응집하여 덩어리로 되는 경우가 있어 광학 특성이 낮아지거나, 봉입 후에 산소가 봉입재를 통과하고 나노 입자의 표면으로 이동하여 광산화를 일으키고, 그 결과, 양자 수율이 저하된다는 문제가 있었다. 또한 반도체 나노 입자 형광체에 의한 재흡수 등에 기인하여 색채 관리가 극히 곤란해진다는 문제도 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 예를 들어 일본 특허 공표 제2012-509604호 공보(특허문헌 1)에서는, 광학적으로 투명한 매체를 포함하는 복수의 불연속한 마이크로비즈에 내장되는 반도체 나노 입자 군을 포함하고, 나노 입자 함유 매체는 호스트의 발광 다이오드(LED) 봉입 매체에 매립되는 배합물이 제안되어 있다.
그러나 특허문헌 1에 개시된 방법에서는, 마이크로비즈의 입자 직경이 약 20㎚ 내지 0.5㎜로 지나치게 크거나 지나치게 작거나 함으로써, LED 봉입 매체에 매립할 때 침전, 응집 등이 일어나 마이크로비즈의 균일한 분산이 곤란하다는 문제가 있다. 또한 마이크로비즈를 온 칩이나 파장 변환 부재로서 사용하는 경우, 균일하게 분산시킬 수 없는 점에서 색 조정이 곤란하고, 또한 소형화·박막화가 곤란하다는 문제도 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 반도체 나노 입자 형광체를 포함하는 형광체 함유 입자를 균일하게 분산시킬 수 있고, 소형화·박막화에 대응 가능한 파장 변환 부재 및 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 반도체 나노 입자 형광체가 분산된 형광체 함유 입자가, 투광성을 갖는 매체 중에 분산된 파장 변환 부재이며, 상기 형광체 함유 입자의 입자 직경이 상기 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 이상이고, 또한 파장 변환 부재의 최소 두께 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 상술한 본 발명의 파장 변환 부재와, 파장 변환 부재와는 별체로서 설치된, 파장 변환 부재에 여기광을 출사하는 광원을 구비하는 발광 장치에 대해서도 제공한다.
본 발명은 또한, 광원과, 상기 광원의 적어도 일부를 일체적으로 덮는 파장 변환부로서, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 반도체 나노 입자 형광체가 분산된 형광체 함유 입자가, 투광성을 갖는 매체 중에 분산된 파장 변환부를 구비하고, 상기 형광체 함유 입자의 입자 직경이 상기 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 이상이고, 또한 파장 변환부의 최소 두께 이하인 발광 장치에 대해서도 제공한다.
본 발명의 발광 장치에 있어서, 상기 형광체 함유 입자의 입자 직경이 상기 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경의 2배 이상이고, 또한 파장 변환 부재 또는 파장 변환부의 최소 두께의 1/2 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 발광 장치에 있어서, 상기 형광체 함유 입자의 입자 직경은 1 내지 30㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 발명의 발광 장치에 있어서, 상기 형광체 함유 입자는, 최표면에 투광성을 갖는 피복층을 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 피복층을 형성하는 재료가, 3.0eV 이상의 밴드 갭을 갖는 무기 재료인 것이 바람직하다.
본 발명의 발광 장치에 있어서, 상기 중합성 관능기는 (메트)아크릴산에스테르기인 것이 바람직하다.
본 발명의 발광 장치는, 적색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체와, 녹색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체를 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 발광 장치는, 상기 매체 중에 상기 반도체 나노 입자 형광체 이외의 형광체가 더 분산되어 있어도 된다.
본 발명에 의하면, 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지에 의하여 반도체 나노 입자 형광체를 보호하면서, 형광체 함유 입자를 변형 파손시키지 않고 매체 중에 균일하게 분산시킬 수 있다. 또한 종래의 형광체와 마찬가지의 생산 프로세스에 의해, 반도체 나노 입자 형광체를 포함하는 형광체 함유 입자를 탑재한 발광 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부된 도면과 관련되어 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 밝혀질 것이다.
도 1a는 본 발명의 파장 변환 부재 및 발광 장치에 사용되는 바람직한 일례의 형광체 함유 입자(2)를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 1b는 본 발명의 바람직한 일례의 파장 변환 부재(1)를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e, 도 2f 및 도 2g는 파장 변환 부재의 최소 두께에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 형광체 함유 입자의 입자 직경과 파장 변환 부재의 최소 두께의 관계에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 입자 직경이 1 내지 30㎛의 범위 내에 있는 경우의 형광체 함유 입자(11)를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 있어서의 형광체 함유 입자(21)의 바람직한 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 파장 변환 부재(31)의 바람직한 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 발광 장치(41)의 바람직한 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 발광 장치(51)의 바람직한 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 1a는, 본 발명의 파장 변환 부재 및 발광 장치에 사용되는 바람직한 일례의 형광체 함유 입자(2)를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 1b는, 본 발명의 바람직한 일례의 파장 변환 부재(1)를 모식적으로 도시하는 도면이다. 본 발명에 있어서의 형광체 함유 입자(2)는, 반도체 나노 입자 형광체(3)와, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지(4)를 포함하고, 상기 반도체 나노 입자 형광체(3)가 상기 수지(4) 중에 분산된 것이다. 본 발명의 파장 변환 부재(1)는, 형광체 함유 입자(2)의 입자 직경 D가 반도체 나노 입자 형광체(3)의 입자 직경 d 이상이고, 또한 파장 변환 부재의 최소 두께 L 이하인 것을 특징의 하나로 한다.
본 발명에 있어서의 파장 변환 부재의 최소 두께 L은, 다양한 형상을 채용할 수 있는 파장 변환 부재에 있어서 최소의 직선 거리로 되는 부분에 있어서의 당해 직선 거리를 가리킨다. 즉, 도 1b에 도시한 예와 같이 파장 변환 부재(1)가 대략 직사각형인 경우에는, 파장 변환 부재(1)의 변 중 가장 짧은 변의 길이(직선 거리)가 최소 두께 L로 된다. 또한 파장 변환 부재가 시트 형상인 경우에는 통상, 두께 방향을 따른 직선 거리가 최소 두께 L로 된다. 또한 도 2a에 도시한 바와 같이 파장 변환 부재가 원기둥 형상인 경우, 원형의 단면 직경보다도 당해 단면에 대하여 수직인 방향을 따른 직선 거리 쪽이 큰 경우에는 직경이 최소 두께 L로 된다. 한편, 원기둥 형상이더라도 직경이 원형인 단면에 대하여 수직인 방향을 따른 직선 거리보다도 큰 경우(원반 형상도 포함함)에는, 원형의 단면에 대하여 수직인 방향을 따른 직선 거리가 최소 두께 L로 된다.
이하, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e, 도 2f 및 도 2g를 구체적인 예로 들어 최소 두께에 대하여 설명한다. 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e, 도 2f 및 도 2g는 모두, 도 2a에 도시하는 단면이 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e, 도 2f 및 도 2g에 도시하는 단면으로 치환되고, 또한 단면에 대하여 수직인 방향을 따른 직선 거리가 최소로 되지는 않는 경우를 나타내고 있는 것으로 한다. 도 2b에는, 대향하는 2개의 변과, 서로 이반하는 방향으로 볼록해지는 곡면을 갖는 단면 형상을 도시하고 있으며, 이 경우에는 대향하는 2개의 변의 길이(직선 거리)가 최소 두께 L로 된다. 도 2c에는, 대향하는 2개의 변과, 이들의 2개의 변에 수직인 하나의 변과, 이 하나의 변으로부터 이반하는 방향으로 볼록해지는 곡면을 갖는 단면 형상을 도시하고 있으며, 이 경우에는 대향하는 2개의 변의 길이(직선 거리)가 최소 두께 L로 된다. 도 2d에는, 대향하는 2개의 변과, 외측을 향하여 볼록 형상으로 된 하나의 변과, 내측을 향하여 오목 형상으로 된 하나의 변을 구비하고, 또한 대향하는 2개의 변 사이의 중간 부근이 최대의 두께로 되는, 소위 볼록 메니스커스 형상의 단면 형상을 도시하고 있으며, 이 경우에는 대향하는 2개의 변의 길이(직선 거리)가 최소 두께 L로 된다. 도 2e에는, 대향하는 2개의 변과, 외측을 향하여 볼록 형상으로 된 하나의 변과, 내측을 향하여 오목 형상으로 된 하나의 변을 구비하고, 또한 대향하는 2개의 변 사이의 중간 부근이 최소의 두께로 되는, 소위 오목 메니스커스 형상의 단면 형상을 도시하고 있으며, 이 경우에는 대향하는 2개의 변 사이의 중간 부근에 있어서의 최소의 직선 거리가 최소 두께 L로 된다. 도 2f에는, 대향하는 2개의 변과, 이들 2개의 변에 수직인 하나의 변과, 이 하나의 변에 근접하는 방향으로 오목해지는 곡면을 갖는 단면 형상을 도시하고 있으며, 이 경우에는 대향하는 2개의 변 사이의 중간 부근에 있어서의 최소의 직선 거리가 최소 두께 L로 된다. 도 2g에는, 대향하는 2개의 변과, 서로 근접하는 방향으로 오목해지는 곡면을 갖는 단면 형상을 도시하고 있으며, 이 경우에는 대향하는 2개의 변 사이의 중간 부근에 있어서의 최소의 직선 거리가 최소 두께 L로 된다.
본 발명에 있어서, 형광체 함유 입자(2)의 입자 직경 D, 반도체 나노 입자 형광체(3)의 입자 직경 d, 및 파장 변환 부재의 최소 두께의 길이 L은,
d≤D≤L
이라는 관계로 된다. 형광체 함유 입자(2)의 입자 직경 D가 반도체 나노 입자 형광체(3)의 입자 직경 d 미만인 경우(즉, D<d)에는, 반도체 나노 입자 형광체(3)의 표면이 수지(4)에 의하여 충분히 보호되지 않는 경우가 있다. 또한 형광체 함유 입자(2)의 입자 직경 D가 파장 변환 부재(1)의 최소 두께 L보다 큰 경우(즉, D>L)에는 형광체 함유 입자(2)가 변형 파손되어 버리는 경우가 있어, 반도체 나노 입자 형광체(3)의 보호라는 형광체 함유 입자에 의한 효과가 얻어지지 않는다. 또한 파장 변환 부재의 설계 형상이 변형되어 버린다. 본 발명에 있어서는, 형광체 함유 입자(2)의 입자 직경 D가 반도체 나노 입자 형광체(3)의 입자 직경 d 이상이고, 또한 파장 변환 부재의 최소 두께 L 이하임으로써, 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지에 의하여 반도체 나노 입자 형광체를 보호하면서, 형광체 함유 입자(2)를 변형 파손시키지 않고 매체(5) 중에 분산시킬 수 있다.
본 발명에 있어서는, 형광체 함유 입자(2)의 입자 직경 D는, 반도체 나노 입자 형광체(3)의 입자 직경 d의 2배(2×d) 이상이고 파장 변환 부재(1)의 최소 두께 L의 1/2(1/2×L) 이하인 것이 바람직하다. 즉, 형광체 함유 입자(2)의 입자 직경 D, 반도체 나노 입자 형광체(3)의 입자 직경 d, 및 파장 변환 부재의 최소 두께 L은,
2×d≤D≤1/2×L
이라는 관계인 것이 바람직하다. 형광체 함유 입자(2)의 입자 직경 D가 반도체 나노 입자 형광체(3)의 입자 직경 d의 2배(2×d) 이상임으로써, 형광체 함유 입자(2)가 적어도 2개의 반도체 나노 입자 형광체(3)를 보호하는 것이 가능해지고, 또한 형광체 함유 입자(2)의 입자 직경 D가 파장 변환 부재(1)의 최소 두께 L의 1/2(1/2×L) 이하임으로써, 적어도 2개의 형광체 함유 입자(2)를 변형 파손시키지 않고 매체(5) 중에 분산시킬 수 있다.
여기서, 도 3a, 도 3b 및 도 3c는, 형광체 함유 입자의 입자 직경과 파장 변환 부재의 최소 두께의 관계에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어 도 3a에는, 형광체 함유 입자(2')의 입자 직경 D가 파장 변환 부재(1')의 최소 두께 L의 1/2보다 크고, 또한 최소 두께 L 미만인 경우(1/2×L<D<L)를 나타내고 있다. 도 3a에 도시하는 경우와 같이, 파장 변환 부재(1') 중에 존재하는 형광체 함유 입자(2')의 입자 직경이 비교적 크면, 파장 변환 부재(1') 중에서 반도체 나노 입자 형광체가 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분이 현저해져, 분산에 변동이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 파장 변환 부재(1')에 여기광(1차 광) L1을 입사시킨 경우, 이 여기광 L1에 의하여 형광체 함유 입자(2')에 포함되는 반도체 나노 입자 형광체로부터 발해진 형광(2차 광) L2에 있어서 발광의 불균일 등이 발생할 우려가 있다. 이에 반해, 예를 들어 도 3b에 도시하는 경우와 같이, 형광체 함유 입자(2'')의 입자 직경 D가 파장 변환 부재(1'')의 최소 두께 L의 1/2 이하인 경우(D≤1/2×L)에는, 파장 변환 부재(1'') 중에서 반도체 나노 입자 형광체가 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분의 구별이 두드러지지 않아, 균일하게 분산시킬 수 있게 된다. 이 때문에, 파장 변환 부재(1'')에 여기광(1차 광) L3을 입사시키고, 여기광 L3에 의하여 형광체 함유 입자(2'')에 포함되는 반도체 나노 입자 형광체로부터 발해진 형광(2차 광) L4는 균일한 것으로 된다. 발광의 불균일이 없어지면 색(농도)의 조정이 용이해진다는 이점이 있다. 따라서 본 발명에 있어서, 형광체 함유 입자의 입자 직경 D의 상한은 파장 변환 부재의 최소 두께 L 이하(D≤L)이면 되지만, 파장 변환 부재의 최소 두께 L의 1/2 이하(D≤1/2×L)인 것이 바람직하다. 또한 이러한 발광의 불균일은, 도 3c에 도시한 바와 같이, 여기광(1차 광) L5를 입사시키는 방향이 형광(2차 광) L6을 발광시키는 방향에 대하여 교차하는 경우에도 마찬가지이며, 이 경우에 있어서도, 균일한 발광을 얻는 관점에서는, 형광체 함유 입자의 입자 직경 D의 상한은 파장 변환 부재의 최소 두께 L의 1/2 이하(D≤1/2×L)인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서는, 형광체 함유 입자의 입자 직경 D의 상한이 파장 변환 부재의 최소 두께 L의 1/2 이하(D≤1/2×L)임으로써, 형광체 함유 입자를 투광성을 갖는 매체 중에 분산시키고, 디스펜서의 눈막힘, 침강 등이 일어나는 일 없이 종래의 형광체와 마찬가지의 생산 프로세스에 의해 LED 디바이스 등에 탑재함으로써, 본 발명의 발광 장치를 제조하는 것이 가능해진다는 이점도 있다.
도 1b에 도시한 예의 파장 변환 부재(1)는, 파장 변환 부재(1)와는 별체의 광원(여기광원)을 설치함으로써 본 발명의 발광 장치를 제공할 수 있다. 여기서 「별체」란, 개별적인 부재끼리이며, 일체적으로 형성되어 있지 않은 것을 가리킨다.
본 발명에 사용되는 「이온성 액체」란, 상온(예를 들어 25℃)에서도 용융 상태인 염(상온 용융염)이며, 이하의 일반식 (Ⅰ)
X+Y- (Ⅰ)
로 나타나는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (Ⅰ) 중, X+는, 이미다졸륨 이온, 피리디늄 이온, 포스포늄 이온, 지방족 4급 암모늄 이온, 피롤리디늄 이온, 술포늄 이온으로부터 선택되는 양이온이다. 이들 중에서도, 대기 중에서의 공기 및 수분에 대한 안정성이 우수하다는 이유에서, 지방족 4급 암모늄 이온을 특히 바람직한 양이온으로서 들 수 있다.
또한 상기 일반식 (Ⅰ) 중, Y-는, 테트라플루오로붕산 이온, 헥사플루오로인산 이온, 비스트리플루오로메틸술포닐이미드산 이온, 과염소산 이온, 트리스(트리플루오로메틸술포닐)탄소산 이온, 트리플루오로메탄술폰산 이온, 트리플루오로아세트산 이온, 카르복실산 이온, 할로겐 이온으로부터 선택되는 음이온이다. 이들 중에서도, 대기 중에서의 공기 및 수분에 대한 안정성이 우수하다는 이유에서, 비스트리플루오로메틸술포닐이미드산 이온을 특히 바람직한 음이온으로서 들 수 있다.
본 발명에 사용되는 이온성 액체는 중합성 관능기를 갖는다. 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체를 사용함으로써, 반도체 나노 입자 형광체가 분산액으로서 기능하는 이온성 액체를 중합성 관능기에 의하여 그대로 중합시킬 수 있다. 이와 같이, 반도체 나노 입자 형광체를 분산시킨 상태에서, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체를 중합하여, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지를 형성함으로써, 반도체 나노 입자 형광체를 분산시킨 수지를 고체화시킬 때 일어나고 있던 응집 등을 억제할 수 있다. 또한 상술한 바와 같이, 반도체 나노 입자 형광체를, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산시키도록 함으로써, 반도체 나노 입자 형광체가 정전적으로 안정화되어 반도체 나노 입자 형광체를 견고하게 보호할 수 있으며, 이것에 의하여 공기, 수분으로부터 반도체 나노 입자 형광체의 표면을 보호할 수 있어, 발광 효율이 높은 발광 장치를 실현할 수 있다.
이온성 액체가 갖는 중합성 관능기로서는 특별히 제한되지 않지만, 가열이나 촉매 반응에 의하여 중합할 수 있도록 되기 위하여, 반도체 나노 입자 형광체는 안정적으로 분산시킬 수 있는 액체의 상태로부터 그대로 분산 상태를 유지하여 고체화할 수 있는 점에서, (메트)아크릴산에스테르기((메트)아크릴로일옥시기)인 것이 바람직하다.
이러한 (메트)아크릴산에스테르기를 갖는 이온성 액체의 적합한 예로서는, 대기 중에서의 공기 및 수분에 대한 안정성이 우수하다는 이유에서, 예를 들어 하기 식
Figure pat00001
으로 나타나는 2-(메타크릴로일옥시)-에틸트리메틸암모늄비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, 하기 식
Figure pat00002
으로 나타나는 1-(3-아크릴로일옥시-프로필)-3-메틸이미다졸륨비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 등을 들 수 있다.
상술한 바와 같이 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체는, 종래 공지된 적절한 이온성 액체에 종래 공지된 적절한 방법으로 중합성 관능기를 도입함으로써 얻을 수 있지만, 시판품을 사용해도 물론 된다.
또한 반도체 나노 입자 형광체를 분산시킨 상태에서, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체를 중합시키기 위한 온도, 시간 등의 조건은, 사용하는 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체의 종류, 양 등에 따라 적합한 조건이 적절히 선택되며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체로서 2-(메타크릴로일옥시)-에틸트리메틸암모늄비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드를 사용하는 경우에는, 예를 들어 60 내지 100℃의 온도에서 1 내지 10시간이라는 조건에서 적합하게 중합시킬 수 있다. 또한 예를 들어 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체로서 1-(3-아크릴로일옥시-프로필)-3-메틸이미다졸륨비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드를 사용하는 경우에는, 예를 들어 60 내지 150℃의 온도에서 1 내지 10시간이라는 조건에서 적합하게 중합시킬 수 있다.
또한 상기 중합에 촉매를 사용하는 경우, 사용하는 촉매는 특별히 제한되는 것은 아니며, 종래 공지된, 예를 들어 아조비스이소부티로니트릴, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 중합이 빠르게 진행된다는 이유에서는, 아조비스이소부티로니트릴을 촉매로서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 반도체 나노 입자 형광체(3)는, 가시광의 산란이 없는 단일의 형광체 입자이며, 종래 공지된 적절한 반도체 나노 입자 형광체를 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 반도체 나노 입자 형광체를 사용함으로써, 입경 제어와 조성 제어에 의한 발광 파장의 제어를 정밀히 행할 수 있다는 이점이 있다.
반도체 나노 입자 형광체의 원료로서는 특별히 제한되는 것은 아니며, 반도체 나노 입자 형광체로서 종래부터 사용되는 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InN, InP, InAs, InSb, AlP, AlS, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, PbS, PbSe, Si, Ge, MgS, MgSe, MgTe로부터 선택되는 적어도 어느 것이면 된다. 또한 반도체 나노 입자 형광체는, 당업자에게 알려져 있는 2성분 코어형, 3성분 코어형, 4성분 코어형, 코어 셸형 또는 코어 멀티셸형, 도프된 반도체 나노 입자 형광체 또는 경사진 반도체 나노 입자 형광체여도 된다. 도 1a에는, 1종의 반도체 나노 입자 형광체를, 복수, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산시킨 경우를 나타내고 있다.
반도체 나노 입자 형광체는 그 형상에 대해서는 특별히 제한되지 않지만, 구상, 로드 형상, 와이어 형상 등 종래 공지된 적절한 형상의 반도체 나노 입자 형광체를 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 특히 형상 제어에 의한 발광 특성의 제어의 용이성이라는 관점에서는, 구상의 반도체 나노 입자 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.
반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 d는, 원료 및 원하는 발광 파장에 따라 적절히 선택할 수 있으며 특별히 제한되지 않지만, 1 내지 20㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 2 내지 5㎚의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 d가 1㎚ 미만인 경우에는, 체적에 대한 표면적의 비율이 증가함으로써 표면 결함이 지배적으로 되어 효과가 저하되는 경향이 있기 때문이고, 또한 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 d가 20㎚를 초과하는 경우에는, 분산 상태가 저하되어 응집·침강이 발생하는 경향이 있기 때문이다. 여기서, 반도체 나노 입자 형광체의 형상이 구상인 경우에는, 입자 직경은, 예를 들어 입도 분포 측정 장치에 의하여 측정된 평균 입경 또는 전자 현미경에 의하여 관찰된 입자의 크기를 가리킨다. 또한 반도체 나노 입자 형광체의 형상이 로드 형상인 경우에는, 입자 직경은, 예를 들어 전자 현미경에 의하여 측정된 단축 및 장축의 크기를 가리킨다. 또한 반도체 나노 입자 형광체의 형상이 와이어 형상인 경우에는, 입자 직경은, 예를 들어 전자 현미경에 의하여 측정된 단축 및 장축의 크기를 가리킨다.
반도체 나노 입자 형광체의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체 100중량부에 대하여 0.001 내지 50중량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.01 내지 20중량부의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 반도체 나노 입자 형광체의 함유량이, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체 100중량부에 대하여 0.001중량부 미만인 경우에는, 반도체 나노 입자 형광체로부터의 발광이 지나치게 약한 경향이 있기 때문이고, 또한 반도체 나노 입자 형광체의 함유량이, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체 100중량부에 대하여 50중량부를 초과하는 경우에는, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체 중에서 균일하게 분산되는 것이 곤란해지는 경향이 있기 때문이다.
중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 반도체 나노 입자 형광체를 분산시킨 것(중합체 매트릭스)을 입자상으로 하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 d 이상이고 또한 파장 변환 부재의 최소 두께 L 이하의 입자 직경으로 되도록 중합체 매트릭스를 물리적으로 분쇄함으로써, 적합하게 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서의 형광체 함유 입자는, 반도체 나노 입자 형광체의 표면에 이온성 액체를 구성하는 이온이 배위함으로써 나노 입자를 안정화하고, 이것에 의하여 높은 발광 효율이 부여된다. 또한 반도체 나노 입자 형광체가, 산소, 수분의 투과율이 낮은 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산되어 있음으로써, 형광체 함유 입자를 제작할 때의 반도체 나노 입자 형광체의 응집을 방지할 수 있어 높은 광학 특성을 유지할 수 있고, 형광체 함유 입자를 제작한 후에도 수분과 산소에 의한 반도체 나노 입자 형광체의 열화를 감소시킬 수 있다. 이것에 의하여, 반도체 나노 입자 형광체를 여기 발광시킬 때 광산화가 일어나기 어려우며, 그로 인하여 우수한 화학적 안정성을 갖는다.
본 발명에 있어서의 형광체 함유 입자의 형상은, 구상, 로드 형상, 와이어 형상 등 종래 공지된 적절한 형상이어도 되지만, 형상 제어에 의한 발광 특성의 제어의 용이성이라는 관점에서는 구상, 특히 진구상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 형광체 함유 입자의 입자 직경은 특별히 제한되지 않지만 100㎚ 내지 30㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 1 내지 30㎛의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 형광체 함유 입자의 입자 직경이 100㎚ 미만인 경우에는, 형광체 함유 입자 1개당 표면적/체적비가 커지기 때문에 여기광의 산란에 의한 손실이 커지는 경향이 있기 때문이고, 또한 형광체 함유 입자의 입자 직경이 30㎛를 초과하는 경우에는, 종래 형광체와 마찬가지의 프로세스에 의해 투광성을 갖는 매체 중에 분산시키는 것이 곤란해지는 경향이 있기 때문이다.
여기서, 도 4는, 입자 직경이 1 내지 30㎛의 범위 내에 있는 경우의 형광체 함유 입자(11)를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한 도 4에 있어서, 도 1a에 도시한 예의 형광체 함유 입자(2)와 마찬가지의 구성을 갖는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다. 도 4에 도시하는 예와 같이 형광체 함유 입자(11)의 입자 직경이 1 내지 30㎛의 범위 내임으로써, 취급성(핸들링성)이 좋고, 현재 이용되고 있는 형광체와 같은 정도의 크기로 제작함으로써, 현재 상업적으로 이용되고 있는 형광체와 동일한 형태로, 형광체 함유 입자를 투광성을 갖는 매체 중에 분산시키고, 디스펜서의 눈막힘, 침강 등이 일어나는 일 없이 현행의 프로세스를 변경하지 않고 이용할 수 있으며, 이를 이용한 파장 변환 부재, 발광 장치 등을 제공할 수 있다. 또한 형광체 함유 입자의 입자 직경은, 광학 현미경이나 주사형 현미경(SEM)에 의하여 관찰된 입자의 크기, 또는 입도 분포 측정 장치에 의하여 측정된 값을 가리킨다.
본 발명의 파장 변환 부재에 있어서, 형광체 함유 입자를 분산시키는 투광성을 갖는 매체(5)로서는 특별히 제한되지 않으며, 에폭시, 실리콘, (메트)아크릴레이트, 실리카 유리, 실리카 겔, 실록산, 졸 겔, 히드로 겔, 아가로오스, 셀룰로오스, 에폭시, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리비닐, 폴리디아세틸렌, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리스티렌, 폴리피롤, 폴리이미드, 폴리이미다졸, 폴리술폰, 폴리티오펜, 폴리포스페이트, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리펩티드, 폴리사카라이드 등을 들 수 있다. 이들을 복수 조합하여 투광성을 갖는 매체(5)로서 사용해도 된다.
본 발명은 또한, 상술한 본 발명의 파장 변환 부재와, 파장 변환 부재와는 별체로서 설치된, 파장 변환 부재에 여기광을 출사하는 광원을 구비하는 발광 장치에 대해서도 제공한다. 여기서 「별체」란, 개별적인 부재끼리이며, 일체적으로 형성되어 있지 않은 것을 가리킨다.
본 발명의 발광 장치에 있어서, 광원으로서는 특별히 제한되지 않으며, 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드(LD) 등을 사용할 수 있다.
도 5는, 본 발명에 있어서의 형광체 함유 입자(21)의 바람직한 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한 도 5에 있어서, 도 1a에 도시한 예의 형광체 함유 입자(2)와 마찬가지의 구성을 갖는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다. 도 5에 도시하는 예의 형광체 함유 입자(21)는, 최표면에 투광성을 갖는 피복층(22)을 구비하는 점에서, 도 1a에 도시한 예의 형광체 함유 입자(2)와 상이하다. 이러한 투광성을 갖는 피복층(22)을 최표면에 구비함으로써 산소, 수분의 투과율을 저감시킬 수 있고, 그 결과, 반도체 나노 입자 형광체의 광산화에 의한 열화를 억제할 수 있어, 반도체 나노 입자 형광체의 화학적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
피복층(22)을 형성하는 재료는, 투광성을 갖는 재료이면 특별히 제한은 없지만, 금속 산화물, 실리카 베이스의 재료 등 투광성을 갖는 무기 재료가 바람직하다. 또한 피복층(22)은, 이들 중 어느 재료 중에서도, 밴드 갭이 바람직하게는 3.0eV 이상인 무기 재료인 것이 바람직하다. 밴드 갭이 3.0eV 이상이고 자외선을 흡수하는 금속 산화물의 무기 재료로서는, 예를 들어 SiO2, ZnO, TiO2, CeO2, SnO2, ZrO2, Al2O3, ZnO:Mg 등이 예시된다. 이들 중에서 ZnO, TiO2, Al2O3, CeO2, SnO2는 밴드 갭이 3.0eV에 가깝기 때문에, 넓은 범위의 자외선(자외선 중 가시광에 가까운 범위까지)을 흡수할 수 있다. 또한 SiO2, ZrO2, ZnO:Mg는 밴드 갭이 3.0eV보다도 상당히 크기 때문에, 파장이 상당히 짧은 자외선만을 흡수하고 가시광에 가까운 범위의 자외선은 투과시킨다. 밴드 갭이 3.0eV 이상인 무기 재료로 형성된 피복층(22)을 최표면에 구비함으로써, 반도체 나노 입자 형광체와 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지의 자외선에 의한 열화를 억제할 수 있고, 그 결과, 화학적 안정성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. 또한 본 발명에 있어서, 무기 재료가 무기 결정이면 더 좋다.
도 6은, 본 발명의 파장 변환 부재(31)의 바람직한 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 6에 도시하는 예의 파장 변환 부재(31)는, 적색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산된 형광체 함유 입자(32)와, 녹색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산된 형광체 함유 입자(33)를 포함하는 점에서, 도 1b에 도시한 예의 파장 변환 부재(1)와 상이하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서의 형광체 함유 입자는 취급성(핸들링성)이 좋고, 현재 이용되고 있는 형광체와 같은 정도의 크기로 제작함으로써, 현재 상업적으로 이용되고 있는 형광체와 동일한 형태로, 현행의 프로세스를 변경하지 않고 이용할 수 있다. 도 6에 도시한 예의 파장 변환 부재(31)에 의하면, 종래 형광체와 마찬가지의 프로세스에 의해 발광 장치를 제조하고, 나아가 상이한 파장을 갖는 반도체 나노 입자 형광체를 포함하는 형광체 함유 입자를 사용함으로써, 원하는 발광색을 나타내는 발광 장치를 제조할 수 있다. 또한 도 6에 도시한 예의 파장 변환 부재(31)와 같이, 적색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산된 형광체 함유 입자(32)와, 녹색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산된 형광체 함유 입자(33)를 조합하여 사용하는 경우에는, 색 재현성이 높은 백색 발광을 나타내는 발광 장치를 얻을 수 있는 점에서, 광원으로서는, 청색 발광하는 발광 다이오드(LED), 청색 발광하는 레이저 다이오드(LD) 등을 적합하게 사용할 수 있다.
또한 도 6에 도시한 예의 파장 변환 부재(31)에 있어서, 적색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산된 형광체 함유 입자(32)와, 녹색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산된 형광체 함유 입자(33)의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않지만, 중량비로, 형광체 함유 입자(32)를 100으로 한 경우에 형광체 함유 입자(33)가 10 내지 1000의 범위 내인 것이 바람직하고, 20 내지 500의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 형광체 함유 입자(32)를 100으로 한 경우에 형광체 함유 입자(33)가 10 미만인 경우에는, 적색과 녹색의 발광 강도의 차에 의하여 백색으로부터 크게 벗어나 적색에 치우친 발광색으로 되는 경향이 있기 때문이고, 또한 형광체 함유 입자(32)를 100으로 한 경우에 형광체 함유 입자(33)가 1000을 초과하는 경우에는, 적색과 녹색의 발광 강도의 차에 의하여 백색으로부터 크게 벗어나 녹색에 치우친 발광색으로 된다는 경향이 있기 때문이다.
도 7은, 본 발명의 발광 장치(41)의 바람직한 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 본 발명은 도 7에 도시한 바와 같이, 광원(45)과, 상기 광원(45)의 적어도 일부를 일체적으로 덮는 파장 변환부(42)로서, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 반도체 나노 입자 형광체가 분산된 형광체 함유 입자(43)가 투광성을 갖는 매체(44) 중에 분산된 파장 변환부(42)를 구비하는 발광 장치(LED 패키지)에 대해서도 제공한다. 여기서 「일체적으로 덮는다」는 것은, 파장 변환부(42)가 광원(45)의 적어도 일부(바람직하게는 도 7에 도시하는 예와 같이 광원(45)의 상면 및 측면)에 고착되어 밀봉되도록 형성되어 있는 상태를 가리킨다. 도 7에 도시한 바와 같은 발광 장치에 있어서도, 상술한 파장 변환 부재 및 별체로서 광원을 구비하는 발광 장치와 마찬가지로, 형광체 함유 입자의 입자 직경이 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 이상이고, 또한 파장 변환부의 최소 두께 이하인 것을 특징의 하나로 한다. 또한 파장 변환부의 「최소 두께」는, 상술한 파장 변환 부재의 최소 두께와 마찬가지로, 다양한 형상을 채용할 수 있는 파장 변환부에 있어서 최소의 직선 거리로 되는 부분에 있어서의 당해 직선 거리를 가리킨다. 또한 도 7에 도시한 바와 같은 발광 장치에 있어서도, 형광체 함유 입자(43)의 입자 직경은, 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경의 2배 이상이고 파장 변환부(42)의 최소 두께의 1/2 이하인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서의 형광체 함유 입자는 취급성(핸들링성)이 좋고, 현재 이용되고 있는 형광체와 같은 정도의 크기로 제작함으로써, 현재 상업적으로 이용되고 있는 형광체와 동일한 형태로, 현행의 프로세스를 변경하지 않고 이용할 수 있다. 도 7에 도시하는 발광 장치(41)에 있어서, 광원(45), 투광성을 갖는 매체(44), 프레임체(46), 리드선 등은, 종래 공지된 적당한 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
또한 도 7에는, 형광체 함유 입자(43)로서 도 1a에 도시한 예와 마찬가지의 형광체 함유 입자(2)를 사용한 경우를 나타냈지만, 도 5에 도시한 예와 같이 피복층을 구비하는 형광체 함유 입자를 사용해도 되고, 도 6에 도시한 예와 같이 적색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산된 형광체 함유 입자와, 녹색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산된 형광체 함유 입자를 사용해도 물론 된다.
또한 도 8에는, 본 발명의 발광 장치(51)의 바람직한 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한 도 8에 있어서, 도 7에 도시한 예의 발광 장치(41)와 마찬가지의 구성을 갖는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다. 도 8에 도시하는 예의 발광 장치(51)에 있어서의 파장 변환부(52)는, 매체(44) 중에, 본 발명에 있어서의 형광체 함유 입자(43) 이외에, 반도체 나노 입자 형광체 이외의 형광체(종래형 형광체)(53)가 분산되어 되는 점에서, 도 7에 도시한 예의 발광 장치(41)와 상이하다. 이와 같이 본 발명에서는, 본 발명에 있어서의 형광체 함유 입자와 종래형의 형광체를 조합하여, 원하는 발광색을 갖는 발광 장치를 제공하도록 해도 된다.
이러한 종래형 형광체(53)로서는, 예를 들어 α-사이알론 형광체, β-사이알론 형광체, JEM 청색 형광체(LaAl(Si6-zAlz)N10 - zOz, γ-AlON 형광체 등의 희토류 활성화 산질화물 형광체, YAG:Ce계 형광체 등의 산화물 형광체, CASN 형광체(CaAlSiN3) 등의 질화물 형광체 등의 무기 형광체, 가용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 벤즈이미다졸론 안료, β-나프톨 안료, 나프톨 AS 안료, 축합 아조 안료 등의 아조계 안료, 프탈로시아닌 안료, 퀴나크리돈 안료, 페릴렌 안료, 이소인돌리논 안료, 이소인돌린 안료, 디옥사진 안료, 티오인디고 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴노프탈론 안료, 금속 착체 안료, 디케토피롤로피롤 안료 등의 다환계 안료, 염료 레이크 안료 등의 유기 색소 등을 들 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 그 중에서도, 높은 화학 안정성과 고연색성을 실현하기 위해서는, 종래형 형광체(53)로서 무기 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.
도 8에 도시한 예의 발광 장치(51)에 있어서, 형광체 함유 입자와 종래형 형광체의 혼합 비율도 특별히 제한되는 것은 아니며, 사용하는 반도체 나노 입자 형광체, 종래형 형광체의 종류에 따라서도 상이하지만, 형광체 함유 입자에 포함되는 반도체 나노 입자 형광체가 CdSe이고 종래형 형광체가 β-사이알론 형광체인 경우, 중량비로, 형광체 함유 입자를 100으로 한 경우에 종래형 형광체가 10 내지 1000의 범위 내인 것이 바람직하고, 20 내지 500의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
또한 도 8에는, 형광체 함유 입자(43)로서 도 1a에 도시한 예와 마찬가지의 형광체 함유 입자(2)를 사용한 경우를 나타냈지만, 도 5에 도시한 예와 같이 피복층을 구비하는 형광체 함유 입자를 사용해도 되고, 도 6에 도시한 예와 같이 적색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산된 형광체 함유 입자와, 녹색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 분산된 형광체 함유 입자를 사용해도 물론 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상술한 실시 형태가 아니라 특허 청구 범위에 의하여 나타나며, 특허 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (10)

  1. 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 반도체 나노 입자 형광체가 분산된 형광체 함유 입자가, 투광성을 갖는 매체 중에 분산된 파장 변환 부재이며,
    상기 형광체 함유 입자의 입자 직경이 상기 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 이상이고, 또한 파장 변환 부재의 최소 두께 이하인, 파장 변환 부재.
  2. 제1항에 기재된 파장 변환 부재와, 파장 변환 부재와는 별체로서 설치된, 파장 변환 부재에 여기광을 출사하는 광원을 구비하는, 발광 장치.
  3. 광원과,
    상기 광원의 적어도 일부를 일체적으로 덮는 파장 변환부로서, 중합성 관능기를 갖는 이온성 액체에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 수지 중에 반도체 나노 입자 형광체가 분산된 형광체 함유 입자가, 투광성을 갖는 매체 중에 분산된 파장 변환부를 구비하고,
    상기 형광체 함유 입자의 입자 직경이 상기 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경 이상이고, 또한 파장 변환부의 최소 두께 이하인, 발광 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 형광체 함유 입자의 입자 직경이 상기 반도체 나노 입자 형광체의 입자 직경의 2배 이상이고, 또한 파장 변환 부재 또는 파장 변환부의 최소 두께의 1/2 이하인, 발광 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 형광체 함유 입자의 입자 직경이 1 내지 30㎛의 범위 내인, 발광 장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 형광체 함유 입자가, 최표면에 투광성을 갖는 피복층을 구비하는, 발광 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 피복층을 형성하는 재료가, 3.0eV 이상의 밴드 갭을 갖는 무기 재료인, 발광 장치.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 중합성 관능기가 (메트)아크릴산에스테르기인, 발광 장치.
  9. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    적색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체와, 녹색의 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체를 포함하는, 발광 장치.
  10. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 매체 중에 상기 반도체 나노 입자 형광체 이외의 형광체가 더 분산된, 발광 장치.
KR1020180001800A 2017-01-11 2018-01-05 파장 변환 부재 및 발광 장치 KR20180082964A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017002474A JP2018111764A (ja) 2017-01-11 2017-01-11 波長変換部材および発光装置
JPJP-P-2017-002474 2017-01-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180082964A true KR20180082964A (ko) 2018-07-19

Family

ID=62782314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180001800A KR20180082964A (ko) 2017-01-11 2018-01-05 파장 변환 부재 및 발광 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180195690A1 (ko)
JP (1) JP2018111764A (ko)
KR (1) KR20180082964A (ko)
CN (1) CN108305928A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020120438A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-18 Signify Holding B.V. Lighting device with sparkle effect
JP7436214B2 (ja) * 2019-03-29 2024-02-21 デンカ株式会社 蛍光体粉末、複合体および発光装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0821122D0 (en) * 2008-11-19 2008-12-24 Nanoco Technologies Ltd Semiconductor nanoparticle - based light emitting devices and associated materials and methods
GB0916699D0 (en) * 2009-09-23 2009-11-04 Nanoco Technologies Ltd Semiconductor nanoparticle-based materials
GB0916700D0 (en) * 2009-09-23 2009-11-04 Nanoco Technologies Ltd Semiconductor nanoparticle-based materials
KR20140006831A (ko) * 2010-12-21 2014-01-16 코닌클리케 필립스 엔.브이. 중합체 포함 매트릭스를 갖는 조명 디바이스
KR101971123B1 (ko) * 2012-08-23 2019-04-23 삼성디스플레이 주식회사 나노 형광체 시트 및 백라이트 장치
US20160109073A1 (en) * 2013-05-28 2016-04-21 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting device
JP6363487B2 (ja) * 2014-12-10 2018-07-25 富士フイルム株式会社 波長変換部材、バックライトユニット、液晶表示装置、および波長変換部材の製造方法
JP5988335B1 (ja) * 2015-07-31 2016-09-07 シャープ株式会社 波長変換部材および発光装置
JP6158905B2 (ja) * 2015-12-15 2017-07-05 シャープ株式会社 発光装置または発光装置用蛍光体含有シート

Also Published As

Publication number Publication date
CN108305928A (zh) 2018-07-20
JP2018111764A (ja) 2018-07-19
US20180195690A1 (en) 2018-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2021201829B2 (en) Light emitting device
US9887326B2 (en) Quantum dot composite fluorescent particle and LED module
KR101915366B1 (ko) 형광체 함유 입자 및 그것을 사용한 발광 장치, 형광체 함유 시트
KR102310760B1 (ko) 개선된 열전도율을 갖는 파장 변환기들 및 이를 포함하는 조명 디바이스들
JP6158905B2 (ja) 発光装置または発光装置用蛍光体含有シート
KR101016357B1 (ko) 발광 물질을 함유한 발광 소자
US8674390B2 (en) Semiconductor nanoparticle-containing materials and light emitting devices incorporating the same
JP5988335B1 (ja) 波長変換部材および発光装置
US10174886B2 (en) Wavelength conversion member and light emitting device
JP5988334B1 (ja) 発光装置
CN103681990A (zh) Led封装件及其制作方法
KR20140109327A (ko) 양자점들 층을 갖는 ｌｅｄ 램프
KR20170071433A (ko) 발광성 구조체 및 그것을 사용한 발광 장치
Lai et al. High-efficiency robust free-standing composited phosphor films with 2D and 3D nanostructures for high-power remote white LEDs
KR20170034181A (ko) 광 변환 복합체, 이를 포함하는 광 변환 부재, 표시장치 및 발광소자 패키지및 이의 제조방법
KR20180082964A (ko) 파장 변환 부재 및 발광 장치
US10886442B2 (en) Phosphor containing particle, and light emitting device and phosphor containing sheet using the same
JP6712968B2 (ja) 蛍光体含有粒子およびそれを用いた発光装置、蛍光体含有シート
JP2017110060A (ja) 発光性構造体およびそれを用いた発光装置
JP6491268B2 (ja) 蛍光体含有粒子およびそれを用いた発光装置、蛍光体含有シート
KR101502189B1 (ko) 형광 나노복합체를 포함하는 발광 소자
JP2017110061A (ja) 蛍光体含有擬固体
JP6150446B1 (ja) 波長変換部材および発光装置
JP2017034259A (ja) 発光装置
JP2017175163A (ja) 発光装置または発光装置用蛍光体含有シート

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application