KR20180096486A - 발광 장치 및 화상 표시 장치 - Google Patents

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타츠야 료화
켄이치 요시무라
히로시 푸쿠나가
카나코 나카타
마코토 이즈미
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Abstract

발광 장치는, 여기 광을 발하는 발광 소자와, 여기 광을 받아 형광을 발하는 형광체 입자가 내부에 분산된 형광체층을 구비하고 있다. 형광체층은, 중합성 관능기를 갖는 이온 액체에서 유래되는 구성 단위를 포함하고 있다. 발광 장치는, 발광 소자를 내부에 밀봉하는 보호층을 더 구비하고 있다.

Description

발광 장치 및 화상 표시 장치{LIGHT-EMITTING DEVICE AND IMAGE DISPLAY APPARATUS}
이하의 개시는, 여기 광원과 형광체층을 구비한 발광 장치에 관한 것이다.
최근, (i) 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 등의 여기 광원과, (ii) 당해 여기 광원으로부터의 여기 광을 형광으로 변환하는 파장 변환 부재(예: 형광체 입자를 수지의 내부에 분산시킨 부재, 형광체층)를 조합한 발광 장치가 개발되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 내구성의 향상을 일 목적으로 한 발광 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 발광 장치에서는, 청색 LED(여기 광원)를 밀봉하는 보호층과, 2층의 형광체층(제1 형광체층, 제2 형광체층)이 형성되어 있다. 2층의 형광체 각각에는, 나노 입자 형광체가 분산되어 있다.
일본 공개 특허 공보 「일본 특허 공개 제2014-56896호 공보(2014년 3월 27일 공개)」
최근에는, 발광 장치에 있어서의 나노 입자 형광체로서, 반도체 나노 입자 형광체가 사용되는 경우가 있다. 이 경우, 반도체 나노 입자 형광체가 내부에 분산된 형광체층(수지층)으로서, 「중합성 관능기를 갖는 이온 액체에서 유래되는 구성 단위를 포함하는 수지층」(이하, 「이온 액체 수지층」이라고도 칭함)이 적합하게 사용될 수 있다. 이온 액체 수지층은, 열에 대해 안정적이고, 또한 반도체 나노 입자 형광체와의 친화성이 높기 때문이다.
그러나, 후술하는 바와 같이, 본원의 발명자들(이하, 단순히 「발명자」라고도 칭함)은, 「이온 액체 수지층이 여기 광원 및 패키지에 포함되는 전극에 접촉한 경우, 발광 장치의 열화가 발생할 수 있다」고 하는 과제를 새롭게 발견하였다.
이 점에서, 당해 과제를 지적하는 공지 문헌은 존재하지 않는다. 또한, 당해 과제에 대처하기 위한 발광 장치의 구체적인 구성을 개시하는 공지 문헌도 존재하지 않는다.
본 개시에 관한 일 형태는, 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은, 내구성이 보다 우수한 발광 장치를 실현하는 데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 개시의 일 형태에 관한 발광 장치는, 여기 광을 발하는 여기 광원과, 상기 여기 광을 받아 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 내부에 분산된 형광체층을 구비하고 있고, 상기 형광체층은, 중합성 관능기를 갖는 이온 액체에서 유래되는 구성 단위를 포함하고 있고, 상기 여기 광원을 내부에 밀봉하는 보호층을 더 구비하고 있다.
본 개시의 일 형태에 관한 발광 장치에 의하면, 내구성이 보다 우수한 발광 장치를 실현하는 것이 가능해진다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 실시 형태 1에 관한 발광 장치의 주요부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 발광 장치의 비교예로서의 발광 장치의 주요부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 발광 장치 및 도 2의 발광 장치의 각각의 내구성을 확인하기 위한 시험 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 발광 장치의 변형예로서의 발광 장치의 주요부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)는 실시 형태 2에 관한 발광 장치의 주요부의 구성을 도시하는 도면이고, (b)는 (a)에 있어서의 영역 P의 확대도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 각각, 실시 형태 3에 관한 발광 장치에 있어서의 영역 P의 확대도이다.
도 7의 (a)는 실시 형태 6에 관한 화상 표시 장치의 분해 사시도이고, (b)는 (a)에 도시되어 있는 화상 표시 장치가 구비하는 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
〔실시 형태 1〕
이하, 본 개시의 실시 형태 1에 대해, 도 1 내지 도 3에 기초하여 상세하게 설명한다. 먼저, 도 1을 참조하여, 실시 형태 1의 발광 장치(1)의 개요에 대해 설명한다. 도 1은 발광 장치(1)의 주요부의 구성을 도시하는 도면이다.
발광 장치(1)는, 보호층(11), 형광체층(12), 패키지(13), 발광 소자(110)(여기 광원), 전극(111) 및 형광체 입자(120)(반도체 나노 입자 형광체)를 구비하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 보호층(11)의 내부에는, 발광 소자(110)가 밀봉되어 있다. 또한, 형광체층(12)의 내부에는, 형광체 입자(120)가 분산되어 있다. 형광체층(12)은 파장 변환 부재라고도 칭해진다. 후술하는 바와 같이, 형광체층(12)은 중합성 관능기를 갖는 이온 액체에서 유래되는 구성 단위를 포함하는 수지층(이온 액체 수지층)이다.
이후, 설명의 편의상, 보호층(11)으로부터 형광체층(12)을 향하는 방향을, 상방향이라고 칭한다. 또한, 당해 상방향과 반대 방향(형광체층(12)으로부터 보호층(11)을 향하는 방향)을 하방향이라고 칭한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 발광 장치(1)에서는, 보호층(11)과 형광체층(12)은 직접적으로 접촉하고 있다. 단, 본 개시의 일 형태에 관한 발광 장치에 있어서, 보호층(11)과 형광체층(12)은, 후술하는 화학 결합층(21, 31)을 개재하여 간접적으로 접촉하고 있어도 된다(후술하는 도 5, 도 6을 참조).
(발광 소자(110))
발광 장치(1)는, 발광 소자(110)는, 상방향을 향해 여기 광(L1)을 출사하는 여기 광원이다. 상술한 바와 같이, 발광 소자(110)는, 보호층(11)의 내부에 밀봉되어 있다. 또한, 발광 소자(110)는 패키지(13)(보다 구체적으로는, 후술하는 저면(131u))에 지지되어 있다. 발광 장치(1)에 있어서, 발광 소자(110)로부터 발해진 여기 광(L1)은, 형광체층(12)의 내부에 분산된 형광체 입자(120)에 조사된다.
형광체 입자(120)는, 여기 광(L1)에 의해 여기되고(여기 광(L1)을 받아), 당해 여기 광(L1)보다 파장이 긴 형광(L2)을 발한다. 그 결과, 발광 장치(1)의 상방향에는, 여기 광(L1)과 형광(L2)이 혼합된 광이, 조명 광으로서 출사된다. 또한, 조명 광은, 출사광(L)이라고 칭해져도 된다(후술하는 도 7을 참조).
따라서, 여기 광(L1) 및 형광(L2)의 각각의 색을 적절히 선택함으로써, 원하는 색의 조명 광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 여기 광(L1)이 청색 광이고, 형광(L2)이 황색 광인 경우에는, 백색(보다 엄밀하게는 의사 백색)의 조명 광을 얻을 수 있다.
실시 형태 1에서는, 발광 소자(110)는, 여기 광(L1)으로서 청색 광을 발하는 청색 LED인 경우를 예시한다. 단, 여기 광(L1)은, 청색 광에 한정되지 않고, 형광체 입자(120)의 여기에 적합한 파장 범위의 광이면 된다. 일례로서, 여기 광(L1)은, 청색 광 이외의 소정의 색의 가시광(예: 녹색 광)이어도 된다.
혹은, 여기 광(L1)은, 불가시광이어도 된다. 일례로서, 여기 광(L1)은, UV(Ultra Violet, 자외)광이어도 된다. 여기 광(L1)이 불가시광인 경우, 조명 광의 색은, 형광(L2)의 색과 거의 동일해진다. 여기 광(L1)의 파장 범위는, 형광체 입자(120)의 종류에 따라서 적절하게 선택되어도 된다.
또한, 발광 소자(110)는, LED에 한정되지 않고, 예를 들어 레이저 다이오드여도 된다. 발광 소자(110)는, 전기적 입력에 따라서 여기 광(L1)을 발하는 여기 광원으로서의 기능을 갖고 있는 한, 임의의 발광 소자이면 된다.
또한, 발광 장치(1)에는, 당해 발광 소자(110)를 구동하기 위한 전기 회로(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 당해 전기 회로에는, 발광 소자(110)에 전기적 입력을 부여하기(발광 소자(110)를 구동하기) 위한 전극(111)이 포함되어 있다.
일례로서, 도 1에서는, 2개의 전극(111)이 패키지(13)의 내부에 형성되어 있는 구성이 도시되어 있다. 2개의 전극(111)은 각각, 상면에 있어서 발광 소자(110)와 부분적으로 접촉하고 있다. 2개의 전극(111) 중, 한쪽은 애노드 전극으로서, 다른 쪽은 캐소드 전극으로서 사용되어도 된다.
전극(111) 중 한쪽(애노드 전극)은, 발광 소자(110)의 내부의 애노드 전극(도시하지 않음)과 접속된다. 또한, 전극(111) 중 다른 쪽(캐소드 전극)은, 발광 소자(110)의 내부의 캐소드 전극(도시하지 않음)과 접속된다. 이에 의해, 전극(111)을 통해, 발광 소자(110)에 전기적 입력을 부여할 수 있다. 전극(111)은, 발광 소자(110) 및 패키지(13)에 포함되는 것이면 된다.
(형광체 입자(120))
형광체 입자(120)는, 임의의 반도체 나노 입자 형광체이면 된다. 일례로서, 형광체 입자(120)는 직경이 0.1㎚ 이상, 또한 100㎚ 이하인 공지의 반도체 나노 입자 형광체이면 된다. 반도체 나노 입자 형광체 양자는, 양자 도트 형광체 입자라고도 칭해진다. 형광체 입자(120)의 구체적인 재료에 대해서는, 후술하는 실시 형태 5에 있어서 설명한다.
상술한 바와 같이, 형광체 입자(120)는, 여기 광(L1)을 받아 형광(L2)을 발한다. 반도체 나노 입자 형광체는, 높은 발광 효율을 갖는 형광체 입자이기 때문에, 발광 장치(1)의 발광 효율을 향상시키기 위해 적합하다.
또한, 형광체 입자(120)의 입경 또는 물질 조성을 조정함으로써, 형광체 입자(120)의 에너지 밴드 갭을 설정할 수 있다. 즉, 형광체 입자(120)의 입경 또는 물질 조성을 조정함으로써, 형광체 입자(120)로부터 발해지는 형광(L2)의 파장(보다 구체적으로는, 파장 스펙트럼)을 제어할 수 있다.
형광체 입자(120)는, (i) 반도체 나노 입자 코어와, (ii) 당해 반도체 나노 입자 코어의 표면을 피복하는 셸층과, (iii) 당해 셸층의 표면에 결합되는 수식 유기 화합물층으로 이루어져 있어도 된다.
수식 유기 화합물층은, 공지의 이온성 표면 수식 분자를 포함하고 있어도 된다. 이온성 표면 수식 분자는, 극성을 갖는 분자이며, 예를 들어 음극측에 있어서 셸층의 표면에 결합된다. 형광체 입자(120)에 수식 유기 화합물층을 형성함으로써, 이하에 설명하는 형광체층(12)(이온 액체 수지층)의 내부에 있어서, 형광체 입자(120)를 정전적으로 보다 안정시킨 상태에서 강고하게 보호할 수 있다. 그러므로, 형광체 입자(120)의 열화를 더욱 억제할 수 있다.
(보호층(11))
보호층(11)은, 발광 소자(110)를 밀봉한다. 보호층(11)이 형성됨으로써, 발광 소자(110)가, 보호층(11) 및 패키지(13)의 저면(131u)에 노출되어 있는 전극(111) 이외의 부재와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 보호층(11)은, 발광 소자(110) 및 전극(111)이 형광체층(12)(보호층(11)의 상면과 접촉하고 있는 층)과 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 발광 장치(1)의 발광 효율을 향상시키는 관점에서는, 보호층(11)의 재료로서는, 높은 광투과성을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 보호층(11)은 투광성이 우수한 것이 바람직하다.
또한, 발광 장치(1)의 내구성을 향상시키는 관점에서는, 보호층(11)은, 내열성, 내광성 및 내변색성이 우수한 것이 바람직하다.
그런데, 이하에 설명하는 바와 같이, 형광체층(12)은 구성 원소에 황(S)을 포함하고 있다. 발명자들은, 「형광체층(12)이 발광 소자(110) 및 패키지(13)에 포함되는 전극(111)에 접촉한 경우, 당해 전극(111)에 있어서 형광체층(12)과 접촉한 부분이 황화될 수 있다」고 하는 문제점을 새롭게 발견하였다.
전극이 황화된 경우, 전극(111)에는 부식이 발생할 수 있다. 그 결과, 전극의 부식에 수반하여, 당해 전극의 전기적 특성(예: 전기 전도율)이 저하될 가능성이 있다. 이러한 경우, 발광 소자(110)의 발광 효율이 저하되기 때문에, 발광 장치(1)의 발광 효율의 저하에 이른다.
또한, 전극(111)의 부식이 현저한 경우에는, 발광 소자(110)로부터 출사되는 여기 광(L1)의 강도(또는 광량)이 현저하게 저하되기 때문에, 형광체 입자(120)로부터 발해지는 형광(L2)의 강도(또는 광량)도 마찬가지로 저하된다.
이와 같이, 전극(111)이 황화된 경우에는, 발광 장치(1)가 본래의 기능을 상실할 가능성이 있다. 즉, 발광 장치(1)가 미리 설계된 소정의 강도(또는 광량)의 조명 광을 출사할 수 없게 될 가능성이 있다.
이상과 같이, 발명자들은, 「형광체층(12)이 발광 소자(110)에 접촉한 경우, 전극(111)의 황화에 기인하여 발광 장치(1)의 열화가 발생할 수 있다」고 하는 문제점을 새롭게 발견하였다.
그리고, 발명자들은, 상기 문제점에 대처하기 위해, 「보호층(11)에 의해, 발광 소자(110)를 형광체층(12)으로부터 격리한다」고 하는 새로운 기술적 사상을 또한 발견하였다. 후술하는 바와 같이, 당해 구성에 의하면, 내구성이 보다 우수한 발광 장치(1)를 실현할 수 있다.
보호층(11)의 구체적인 재료에 대해서는, 후술하는 실시 형태 4에 있어서 설명한다. 실시 형태 1에서는, 보호층(11)의 재료로서 실리콘 수지가 사용되는 경우를 예시한다.
(형광체층(12))
형광체층(12)은, 형광체 입자(120)를 내부에 밀봉한다. 보다 구체적으로는, 형광체층(12)의 내부에는, 형광체 입자(120)가 분산되어 있다. 형광체층(12)은, 중합성 관능기를 갖는 이온 액체에서 유래되는 구성 단위를 포함하고 있다. 형광체층(12)은, 이온 액체 수지층이라고도 칭해진다.
형광체층(12)은, 열에 대해 안정적이고, 또한 형광체 입자(120)와의 친화성이 높다. 이 때문에, 형광체층(12)과 형광체 입자(120)의 계면은 화학적으로 안정된 상태로 된다. 형광체 입자(120)가 반도체 나노 입자인 경우, 특히 안정성 및 친화성이 높아진다.
형광체층(12)이 형성됨으로써, 형광체 입자(120)의 표면을, 공기 또는 수분 등으로부터 충분히 보호할 수 있다. 또한, 형광체 입자를 정전적으로 안정시킬 수도 있다. 또한, 열에 의한 형광체 입자(120)의 열화를 특히 억제할 수도 있다. 그러므로, 발광 장치(1)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 장치(1)의 발광 효율을 더욱 향상시키는 관점에서는, 형광체층(12)에 대해서도, 보호층(11)과 마찬가지로, 투광성이 우수한 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 형광체층(12)은 구성 원소에 황을 포함하고 있다. 보다 구체적으로는, 형광체층(12)의 유래가 되는 이온 액체는, 구성 원소에 황을 포함하고 있다.
일례로서, 형광체층(12)의 유래가 되는 이온 액체는, 상온(예를 들어, 25℃)에서 용융 상태인 염(상온 용융염)이며, 이하의 일반식 (I)
X+Y- (I)
로 나타내어지는 것이면 된다.
일반식 (I)에 있어서, X+는, 이하 중 어느 것인 것이 바람직하다.
·이미다졸륨 이온
·피리디늄 이온
·포스포늄 이온
·지방족 4급 암모늄 이온
·피롤리디늄
·술포늄
이들 중에서도, 열적 및 대기 중에서의 안정성이 우수하다는 이유로부터, 지방족 4급 암모늄 이온을 특히 바람직한 양이온(정이온)으로서 들 수 있다.
또한 상기 일반식 (I)에 있어서, Y-는, 이하 중 어느 것인 것이 바람직하다.
·테트라플루오로붕산 이온
·헥사플루오로인산 이온
·비스트리플루오로메틸술포닐이미드산 이온
·과염소산 이온
·트리스(트리플루오로메틸술포닐)탄소산 이온
·트리플루오로메탄술폰산 이온
·트리플루오로아세트산 이온
·카르복실산 이온
·할로겐 이온
이들 중에서도, 열적 및 대기 중에서의 안정성이 우수하다고 하는 이유로부터, 비스트리플루오로메틸술포닐이미드산 이온을 특히 바람직한 음이온(부이온)으로서 들 수 있다.
형광체층(12)은, 형광체 입자(120)가 분산된 상태의 이온 액체를 중합시킴으로써 형성된다. 그러므로, 형광체층(12)의 내부에 있어서의 형광체 입자(120)의 응집을 억제할 수 있다.
이온 액체가 갖는 중합성 관능기는, 특별히 한정되지 않는다. 단, 당해 중합성 관능기는, (메트)아크릴산에스테르기((메트)아크릴로일옥시기)인 것이 바람직하다. 당해 중합성 관능기에 의하면, 형광체 입자(120)가 분산된 상태를 유지한 채, 이온 액체를 고체화할 수 있기 때문이다.
이러한 (메트)아크릴산에스테르기를 갖는 이온 액체의 적합한 예로서는, 예를 들어 하기 식
Figure pat00001
로 나타내어지는 2-(메타크릴로일옥시)-에틸트리메틸암모늄비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, 또는 하기 식
Figure pat00002
로 나타내어지는 1-(3-아크릴로일옥시-프로필)-3-메틸이미다졸륨비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 등을, 열적 안정성 및 대기 중에서의 안정성이 우수하다는 이유로부터 들 수 있다.
상술한 중합성 관능기를 갖는 이온 액체는, 공지의 적절한 이온 액체에, 공지의 적절한 방법으로 중합성 관능기를 도입함으로써 얻을 수 있다. 또한, 중합성 관능기를 갖는 이온 액체로서 시판품을 사용해도 된다.
또한, 형광체 입자(120)를 분산시킨 상태에서, 중합성 관능기를 갖는 이온 액체를 중합시키기 위한 온도 및 시간 등의 조건은, 당해 이온 액체의 종류 및 양 등에 따라서 적합한 조건이 적절하게 선택되면 된다. 당해 조건은, 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 이온 액체로서 2-(메타크릴로일옥시)-에틸트리메틸암모늄비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드를 사용하는 경우에는, 60 내지 100℃의 온도로 1 내지 10시간이라고 하는 조건에서 적합하게 중합시킬 수 있다. 또한 예를 들어, 이온 액체로서 1-(3-아크릴로일옥시-프로필)-3-메틸이미다졸륨비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드를 사용하는 경우에는, 60 내지 150℃의 온도로 1 내지 10시간이라고 하는 조건에서 적합하게 중합시킬 수 있다.
이온 액체의 중합에 촉매를 사용하는 경우, 사용하는 촉매에 대해서도 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 종래 공지의 이하의 촉매를 사용할 수 있다.
·아조비스이소부티로니트릴
·디메틸2, 2'-아조비스(2-메틸프로피오나토)
그 중에서도, 아조비스이소부티로니트릴을 촉매로서 사용하는 것이, 중합이 빠르게 진행된다는 이유로부터 바람직하다.
이온 액체에 가교제를 첨가하는 경우, 그 첨가량에 대해서도 특별히 제한되지 않지만, 이온 액체 100중량부에 대해 1 내지 50중량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 10 내지 30중량부의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
가교제의 첨가량이 이온 액체 100중량부에 대해 1중량부 미만인 경우에는, 가교 구조의 형성이 진행되지 않아 형광체층(12)의 강도가 부족할 가능성이 있다. 또한, 가교제의 첨가량이 이온 액체 100중량부에 대해 50중량부를 초과하는 경우에는, 형광체 입자(120)가 형광체층(12)의 내부에 있어서 안정적으로 분산되지 않을 가능성이 있다.
(패키지(13))
패키지(13)는, 보호층(11) 및 형광체층(12)을 수용하는 수용부(131)를 구비하고 있다. 패키지(13)는, 수용부(131)의 측면(131s) 및 저면(131u)에 있어서 보호층(11) 및 형광체층(12)을 지지하는 지지 부재로서 기능한다. 또한, 패키지(13)는, 저면(131u)에 있어서, 보호층(11)의 내부에 밀봉된 발광 소자(110)를 지지한다.
패키지(13)의 재료에는, 형광체층(12)과의 접촉에 의한 황화를 억제할 수 있도록 화학적으로 안정된 재료가 사용되는 것이 바람직하다. 화학적으로 안정된 재료로서는, 수지 재료에 무기 산화물을 분산시킨 백색 수지가 적합하게 사용된다.
당해 수지 재료로서는, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 실리콘 에폭시 하이브리드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT)계 수지 등이 적합하게 사용된다.
또한, 당해 무기 산화물로서는, 산화티타늄, 산화아연, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 산화안티몬, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 등이 적합하게 사용된다.
또한, 패키지(13)는, (i) 보호층(11)의 내부에 있어서 발생한 열(특히, 발광 소자(110)에 있어서 발생한 열), 및 (ii) 형광체층(12)에 있어서 발생한 열(특히, 형광체 입자(120)에 있어서 발생한 열)을 발광 장치(1)의 외부로 방산하는 방열 부재로서도 기능한다. 발광 장치(1)의 발광 효율을 향상시키는 관점에서는, 패키지(13)의 재료에는, 열에 대해 안정적이고, 또한 높은 열전도율을 갖는 수지 재료가 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 수지 재료로서는, 에폭시계 수지 및 실리콘계 수지를 적합하게 사용할 수 있다.
덧붙여, 패키지(13)는, 광(여기 광(L1) 및 형광(L2))을 반사하는 반사재로서도 기능하므로, 광 누설이 적은 것이 바람직하다. 발광 장치(1)의 광 취출 효율을 향상시키는 관점에서, 패키지(13)의 재료에는, 굴절률이 높은 무기 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 무기 산화물로서는, 산화티타늄을 적합하게 사용할 수 있다.
(발광 장치(1)의 제조 방법의 일례)
발광 장치(1)의 제조 방법의 일례를 설명하면, 이하의 공정 A1 내지 A3과 같다.
(공정 A1): 패키지(13)의 저면(131u)에, 발광 소자(110)를 적재한다. 그리고, 발광 소자(110)를 전극(111)에 접촉시킨다(발광 소자(110)와 전극(111)을 접속한다). 계속해서, 발광 소자(110) 전체를 덮도록 보호층(11)의 재료인 수지 재료(예: 실리콘 수지)를 저면(131u)의 전체에 도포한다. 그리고, 수지 재료를 가열하여, 예를 들어 150℃ 이하의 온도에서 당해 수지 재료를 경화시킨다.
(공정 A2): 상기 공정 A1에 있어서 경화시킨 보호 수지의 상면(표면)에, 15분 정도에 걸쳐 파장 185㎚의 자외광과 파장 254㎚의 자외광을 조사한다. 이들 자외광의 조사에 의해 발생하는 오존에 의해, 보호 수지의 상면에 있어서의 화학 반응을 더욱 촉진시킴으로써, 상술한 보호층(11)이 얻어진다.
(공정 A3): 자외광의 조사를 종료시킨 직후에, 보호층(11)의 상면에, 형광체 입자(120)가 내부에 분산된 이온 액체 수지(이온 액체에서 유래되는 구성 단위를 포함하는 수지)를 도포한다. 그리고, 이온 액체 수지를 가열하여, 예를 들어 120℃ 이하의 온도에서 당해 수지 재료를 경화시킨다. 그 결과, 상술한 형광체층(12)이 얻어진다.
(발광 장치(1)의 내구성의 확인)
발명자들은, 발광 장치(1)의 비교예로서, 이하에 설명하는 발광 장치(1X)를 또한 제작하였다. 그리고, 발광 장치(1) 및 발광 장치(1X)에 대해, 그 내구성을 비교하기 위한 시험을 행하였다.
도 2는, 발광 장치(1X)의 주요부의 구성을 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 발광 장치(1X)는, 발광 장치(1)로부터 보호층(11)이 제거된 구성이다. 발광 장치(1X)에 있어서의 형광체층(12)은, 수용부(131)에 있어서, 발광 장치(1)에 있어서의 보호층(11)이 존재하고 있던 부분(공간)도 차지하도록 형성되어 있다.
즉, 발광 장치(1X)에 있어서, 발광 소자(110)는, 형광체층(12)의 내부에 밀봉되어 있다. 이 점에 있어서, 비교예로서의 발광 장치(1X)는, 실시 형태 1의 발광 장치(1)와 유의미하게 상이하다.
도 3은, 상기 시험의 결과(비교 결과)를 나타내는 표이다. 발명자들은, 발광 장치(1) 및 발광 장치(1X) 각각에 일정한 전류를 인가하여, 이들 발광 장치를 구동(점등)시켰다. 그리고, 발명자들은, 당해 전류의 인가를 개시한 시점(개시 시점)으로부터 소정의 시간이 경과한 시점(종료 시점)에 있어서, 발광 장치(1) 및 발광 장치(1X)의 각각의 상태를 확인하였다.
도 3의 항목 「보호층(11)의 유무」는, 발광 장치(1) 및 발광 장치(1X) 각각이, 보호층(11)을 갖고 있는지 여부를 나타낸다. 상술한 바와 같이, 발광 장치(1X)는, 보호층(11)을 갖고 있지 않다. 한편, 발광 장치(1)는, 보호층(11)(재료: 실리콘 수지)을 갖고 있다.
도 3의 항목 「점등 시간」은, 상기 개시 시점으로부터 상기 종료 시점까지의 시간을 나타낸다. 당해 시험에서는, 발광 장치(1) 및 발광 장치(1X) 중 어느 것에 대해서도, 점등 시간을 5시간으로 하였다.
도 3의 항목 「외관 변색」은, 종료 시점에 있어서, 발광 장치(1) 및 발광 장치(1X) 각각에 대해, 전극(111)의 외관의 변화(변색)를 확인한 결과를 나타낸다.
발광 장치(1X)에서는, 전극(111)이 은색으로부터 흑색으로 변색된 것이 확인되었다. 이것은, 발광 장치(1X)에서는, 형광체층(12)(이온 액체 수지층)에 포함되는 황 성분이 전극(111)에 접촉함으로써, 전극(111)이 황화된 것을 나타내고 있다.
한편, 발광 장치(1)에서는, 전극(111)의 변색이 발생하지 않은(전극(111)이 은색 그대로였던) 것이 확인되었다. 이것은, 발광 장치(1)에서는, 보호층(11)에 의해 발광 소자(110) 및 전극(111)이 형광체층(12)으로부터 격리되어 있기 때문에, 전극(111)의 황화가 방지된 것을 나타내고 있다.
여기서, 발광 장치(1) 및 발광 장치(1X) 각각에 대해, (i) 개시 시점에 있어서의 조명 광의 강도를 개시 시점 강도, (ii) 종료 시점에 있어서의 조명 광의 강도를 종료 시점 강도라고 각각 칭한다.
도 3의 항목 「광 강도 감쇠율」은, 발광 장치(1) 및 발광 장치(1X) 각각에 대해, 「개시 시점 강도」에 대한 「개시 시점 강도와 종료 시점 강도의 차」의 비율을 나타낸다. 광 강도 감쇠율은, 종료 시점 강도가, 개시 시점 강도(조명 광의 강도의 초기값)에 대해, 어느 정도 감쇠(저하)되었는지를 나타내는 지표이다.
발광 장치(1X)에서는, 약 90％라고 하는 매우 높은 광 강도 감쇠율이 확인되었다. 즉, 발광 장치(1X)에서는, 종료 시점 강도가 개시 시점 강도에 대해 대폭 저하되어 있는 것이 확인되었다. 이것은, 전극(111)이 황화된 것에 기인하여 발광 장치(1X)가 본래의 기능(발광 성능)을 상실하는 것에 이른 것을 나타내고 있다.
한편, 발광 장치(1)에서는, 약 1％라고 하는 매우 낮은 광 강도 감쇠율이 확인되었다. 즉, 발광 장치(1)에서는, 종료 시점 강도가 개시 시점 강도에 대해 거의 저하되어 있지 않은 것이 확인되었다. 이것은, 보호층(11)에 의해 전극(111)의 황화가 방지됨으로써, 발광 장치(1)에 있어서 본래의 기능(발광 성능)이 충분히 유지된 것을 나타내고 있다.
이상과 같이, 발명자들은, 발광 장치(1)에 의하면, 발광 장치(1X)에 비해 충분히 내구성이 우수한 발광 장치를 실현할 수 있는 것을 확인하였다.
(발광 장치(1)의 효과)
발광 장치(1)에 의하면, 보호층(11)에 의해 발광 소자(110) 및 전극(111)의 양쪽을 형광체층(12)(이온 액체 수지층, 황 성분을 포함하는 층)으로부터 격리할 수 있다. 보호층(11)에 발광 소자(110)를 내부에 밀봉시킴으로써, 발광 소자(110) 외에도, 전극(111)도 형광체층(12)으로부터 이격시켜 배치하는 것이 가능해지기 때문이다. 그 결과, 전극(111)의 황화를 방지할 수 있다.
이와 같이, 발광 장치(1)에 의하면, 종래의 발광 장치(발광 소자(110)를 형광체층(12)으로부터 격리하는 보호층(11)을 갖지 않는 발광 장치)에 비해, 발광 장치의 내구성을 충분히 향상시킬 수 있다. 즉, 발광 장치(1)에 의하면, 종래보다 내구성이 우수한 발광 장치를 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 발광 장치(1)에서는, 보호층(11)을 형성함으로써, 형광체층(12)에 포함되는 형광체 입자(120)(반도체 나노 입자 형광체)의 분해도 억제할 수 있다고 하는 이점도 얻어진다. 이하, 형광체 입자(120)의 분해가 억제되는 메커니즘에 대해 설명한다.
일반적으로, 형광체 입자(120)(반도체 나노 입자 형광체)는, 높은 에너지 밀도를 갖는 여기 광(L1)이 조사된 경우에, 분해될 우려가 있다. 그러나, 발광 장치(1)에서는, 보호층(11)에 의해, 형광체 입자(120)가 발광 소자(110)(여기 광원)로부터 충분히 이격되어 있다. 즉, 발광 장치(1)에서는, 발광 장치(1X)(보호층(11)을 갖지 않는 발광 장치)에 비해, 형광체 입자(120)를 발광 소자(110)로부터 보다 멀리 위치시킬 수 있다.
이와 같이, 형광체 입자(120)를 발광 소자(110)로부터 보다 멀리 위치시킴으로써, 형광체 입자(120)에 조사되는 여기 광(L1)의 에너지 밀도를 저하시킬 수 있다. 그 때문에, 형광체 입자(120)에 높은 에너지 밀도를 갖는 여기 광(L1)이 조사될 가능성을 저감시킬 수 있으므로, 형광체 입자(120)의 분해를 억제할 수 있다.
〔변형예〕
또한, 본 개시의 일 형태에 관한 발광 장치에 있어서의 전극의 구성은, 상술한 전극(111)에 한정되지 않는다. 이하, 도 4를 참조하여, 실시 형태 1의 발광 장치(1)의 변형예로서의 발광 장치(1v)에 대해 설명한다. 도 4는, 발광 장치(1v)의 주요부의 구성을 도시하는 도면이다.
발광 장치(1v)는, 발광 장치(1)에 있어서, 전극(111)을 전극(111v)으로 치환하고, 또한 와이어(112)를 추가한 구성이다. 전극(111v)은, 패키지(13)의 저부의 외주를 둘러싸도록 형성되어 있는 점에 있어서, 전극(111)과 상이하다.
발광 장치(1v)에서는, 전극(111v)은, 보호층(11)에 밀봉된 2개의 와이어(112)를 통해, 발광 소자(110)의 애노드 전극 및 캐소드 전극(도시하지 않음)에 접속된다. 또한, 전극(111v)에 있어서, 패키지(13)의 저면(131u)에 노출되어 있는 부분(노출부)은, 발광 소자(110) 및 와이어(112)를 고정하기 위해 사용된다.
발광 장치(1v)에서는, 전극(111v) 및 와이어(112)에 의해, 발광 소자(110)에 전기적 입력을 부여하기 위한 전극(발광 소자(110) 및 패키지(13)에 포함되는 전극)이 형성되어 있다고 이해되어도 된다.
발광 장치(1v)에 있어서도, 보호층(11)에 의해 발광 소자(110), 전극(111v) 및 와이어(112)를 형광체층(12)으로부터 격리할 수 있다. 그러므로, 전극(111v) 및 와이어(112)(발광 소자(110) 및 패키지(13)에 포함되는 전극)의 황화를 방지할 수 있다.
〔실시 형태 2〕
본 개시의 실시 형태 2에 대해, 도 5에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 또한, 설명의 편의상, 상기 실시 형태에서 설명한 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부기하고, 그 설명을 생략한다.
도 5의 (a)는, 실시 형태 2의 발광 장치(2)의 주요부의 구성을 도시하는 도면이다. 발광 장치(2)는, 실시 형태 1의 발광 장치(1)에 대해 화학 결합층(21)을 더 형성한 구성이다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 화학 결합층(21)은 보호층(11)과 형광체층(12) 사이에 개재되어 있다.
즉, 발광 장치(2)에서는, 보호층(11)과 형광체층(12)은, 화학 결합층(21)을 개재하여 간접적으로 접촉하고 있다. 발광 장치(2)에서는, 보호층(11), 화학 결합층(21) 및 형광체층(12)이, 이 순서로 상방향으로 적층되어 있다.
도 5의 (b)는, 도 5의 (a)에 있어서의 영역 P의 확대도이다. 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 화학 결합층(21)의 두께를, 두께(D)라고도 칭한다.
(화학 결합층(21))
화학 결합층(21)은, 화학 결합에 의해 보호층(11)과 형광체층(12)을 결합(고정, 접착)한다. 화학 결합층(21)은, 보호층(11)과 형광체층(12)의 계면을 접착하는 접착층으로서의 역할을 한다. 도 5의 (b)에서는, 화학 결합층(21)이 화학 결합에 의해 보호층(11)과 형광체층(12)을 결합하고 있는 모습이, 모식적으로 도시되어 있다.
화학 결합의 종류는, 보호층(11)과 형광체층(12)을 화학적으로 결합할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 단, 후술하는 실시 형태 3에 있어서 설명하는 바와 같이, 당해 화학 결합에는, 「Si-O 결합」이 포함되어 있는 것이 특히 바람직하다.
또한, 화학 결합층(21)의 재료에 대해서도, 상기 화학 결합을 얻을 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 실시 형태 2에서는, 화학 결합층(21)의 재료로서 실란 커플링재가 사용되는 경우를 예시한다. 화학 결합층(21)의 재료로서 실란 커플링재를 사용하는 것의 이점에 대해서도, 실시 형태 3에 있어서 설명한다.
또한, 도 5의 (a)에서는, 설명의 편의상, 화학 결합층(21)을 강조하여 도시하고 있는 것에 유의 바란다. 실제로는, 화학 결합층(21)의 두께(D)는, 보호층(11) 및 형광체층(12)의 각각의 두께에 비해 충분히 얇은 것에 유의 바란다. 또한, 보호층(11) 및 형광체층(12)의 각각의 두께는, 적어도 서브 밀리미터(1㎜의 1/10 정도) 오더인 것이 일반적이다.
두께(D)는, 보호층(11) 및 형광체층(12)의 각각의 두께에 비해 충분히 작은 값이면, 특별히 한정되지 않는다. 단, 두께(D)는, 1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 두께(D)가 1㎛ 이하인 경우에는, 보호층(11)과 형광체층(12)의 접촉 면적이 충분히 확보되므로, 화학 결합층(21)에 의해 보호층(11)과 형광체층(12)의 접착성을 적합하게 향상시킬 수 있기 때문이다.
이와 같이, 두께(D)를 1㎛ 이하로 한 경우에는, 발광 장치(2)의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있으므로, 발광 장치(2)의 내구성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 두께(D)는, 100㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 두께(D)가 100㎚ 이하인 경우에는, 상술한 접착성의 향상 외에도, 화학 결합층(21)에 있어서의 광(여기 광(L1) 및 형광(L2))의 산란 또는 흡수도 억제할 수 있기 때문이다.
이와 같이, 두께(D)를 100㎚ 이하로 한 경우에는, 발광 장치(2)에 있어서의 여기 광(L1) 및 형광(L2)의 이용 효율을 향상시킬 수 있으므로, 발광 장치(2)의 발광 효율을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
(발광 장치(2)의 제조 방법의 일례)
발광 장치(2)의 제조 방법의 일례를 설명하면, 이하의 공정 B1 내지 B5와 같다.
(공정 B1·B2): 상술한 공정 A1·A2와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
(공정 B3): 자외광의 조사를 종료시킨 직후에, 보호층(11)의 상면에, 실란 커플링제를 분산시킨 분산액(실란 커플링제 분산액)을 도포한다. 실란 커플링제 분산액은, 실란 커플링제를, 희석액에 의해 5 내지 10배 정도로 희석한 액체이다. 당해 희석액은, 물이어도 되고, 혹은 공지의 유기 용제여도 된다.
실란 커플링제 분산액은, 보호층(11)의 상면 전체를 침지하도록 도포되어도 된다. 혹은, 실란 커플링제 분산액은, 분무 장치(예: 스프레이건)를 사용한 분무에 의해, 형광체층(12)의 상면에 도포되어도 된다.
(공정 B4): 보호층(11)의 상면에 존재하는 여분의 실란 커플링제 분산액을 제거한다. 예를 들어, 여분의 실란 커플링제 분산액은, 100℃ 이하의 온도에 의한 가열에 의해 제거되어도 된다. 혹은, 여분의 실란 커플링제 분산액은, 감압 건조 등의 방법에 의해 제거할 수도 있다.
여분의 실란 커플링제 분산액을 제거한 후에, 보호층(11)의 상면에 남은 실란 커플링제 분산액을 충분히 건조시킨다. 그 결과, 상술한 화학 결합층(21)이 얻어진다.
(공정 B5): 화학 결합층(21)의 상면에, 상술한 공정 A3과 마찬가지의 이온 액체 수지를 도포한다. 이후, 공정 A3과 마찬가지의 처리에 의해 형광체층(12)을 얻는다.
(발광 장치(2)의 효과)
상술한 바와 같이, 발광 장치(2)는, 화학 결합에 의해 보호층(11)과 형광체층(12)을 결합하는 화학 결합층(21)을 더 구비하고 있다. 그러므로, 실시 형태 1의 발광 장치(1)에 비해, 보호층(11)과 형광체층(12)의 접착성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 발광 장치(2)에 의하면, 발광 장치(1)에 비해, 발광 장치의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 발광 장치(2)에 외력이 인가된 경우에, 보호층(11)과 형광체층(12)이 박리되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이, 발광 장치(2)에 의하면, 발광 장치의 내구성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
〔실시 형태 3〕
본 개시의 실시 형태 3에 대해, 도 6에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 이하, 설명의 편의상, 실시 형태 3의 발광 장치를 발광 장치(3)라고 칭한다. 또한, 발광 장치(3)에 있어서의 화학 결합층을 화학 결합층(31)이라고 칭한다.
도 6의 (a) 및 (b)는 각각, 발광 장치(3)에 있어서의 영역 P(참조: 상술한 도 5의 (a))의 확대도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 화학 결합층(31)에서는, 보호층(11)과 형광체층(12)을 결합하는 화학 결합에, Si-O 결합이 포함되어 있다.
일반적으로, Si-O 결합은, 각종 화학 결합 중, 매우 강한 화학 결합 중 하나인 것이 알려져 있다. 이 때문에, 당해 유기 분자는, 화학적 안정성, 내열성 및 내광성 등이 특히 우수하다. 즉, 당해 유기 분자를 포함하는 층은, 내열화성이 특히 우수하다.
또한, Si-O 결합을 골격으로 갖는 유기 분자는, 기계적 강도에 있어서도 특히 우수하다. 이 때문에, 당해 유기 분자를 포함하는 층은, 예를 들어 외력이 인가된 경우에 있어서도 박리되기 어렵다.
그러므로, Si-O 결합을 포함하는 화학 결합에 의해 보호층(11)과 형광체층(12)을 결합하는 화학 결합층(31)을 사용함으로써, 발광 장치의 내구성을 한층 더 향상시키는 것이 가능해진다. 이와 같이, 발광 장치(3)에 의하면, 실시 형태 2의 발광 장치(2)에 있어서, 내구성을 특히 향상시킬 수 있다.
Si-O 결합을 포함하는 화학 결합층(31)의 재료의 적합한 예 중 하나로서는, 실란 커플링제를 들 수 있다. 이하, 실란 커플링제가 화학 결합층(31)의 재료로서 적합한 이유에 대해 설명한다. 단, 후술하는 바와 같이, 화학 결합층(31)의 재료는, 실란 커플링제에 한정되지 않는다. 당해 재료는, Si-O 결합을 포함하는 화학 결합층(31)을 얻을 수 있는 것이면 된다.
실란 커플링제는, 「X-Si-O-R」로서 표현되는 분자 구조를 갖고 있다. 여기서, X는, 비닐기, 에폭시기, 메타크릴기 등의 관능기(제1 관능기, X 관능기)이다. 또한, R은, 메톡시기, 에톡시기 등의 관능기(제2 관능기, R 관능기)이다.
이와 같이, 실란 커플링제는, 2종류의 상이한 관능기를 갖고 있다. 이 때문에, 실란 커플링제는, 2개의 상이한 재료를 접착하는 접착층(즉, 화학 결합층(31))의 재료로서 적합하게 사용될 수 있다.
예를 들어, R 관능기는, 보호층(11)(예: 실리콘 수지를 재료로 하는 층)과의 반응성이 높고, 형광체층(12)(이온 액체 수지층)과의 반응성이 낮다. 한편, X 관능기는, 보호층(11)과의 반응성이 낮고, 형광체층(12)과의 반응성이 높다.
이 때문에, 상술한 공정 B4에 있어서 화학 결합층(31)을 제조한 시점에서는, R 관능기는 보호층(11)과 화학 결합되어 있지만, X 관능기는 보호층(11)과 화학 결합되지 않고 화학 결합층(31)의 내부에 잔존하고 있는 상태로 된다. 따라서, 상술한 공정 B5에 있어서 형광체층(12)을 제조하면, 화학 결합층(31)의 상면에 존재하는 X 관능기가, 당해 형광체층(12)과 화학 결합된다.
따라서, 예를 들어 상술한 공정 B1 내지 B5에 의해 발광 장치(3)를 제조한 경우에, (i) R 관능기를 보호층(11)과 화학 결합시킴과 함께, (ii) X 관능기를 당해 형광체층(12)과 화학 결합시킬 수 있다. 그 결과, 도 6에 도시된 바와 같이, Si-O 결합을 포함하는 화학 결합에 의해 보호층(11)과 형광체층(12)을 결합하는 화학 결합층(31)이 얻어진다.
상술한 바와 같이 화학 결합층(31)을 제조함으로써, 복수의 Si-O 결합을 포함하는 화학 결합층(31)에 의해, 보호층(11)과 형광체층(12)을 결합할 수 있다. 도 6의 (b)는 화학 결합층(31)에 복수의 Si-O 결합이 포함되어 있는 것을 모식적으로 도시하고 있다.
일례로서, 도 6의 (b)에는, 화학 결합층(31)과 보호층(11)의 계면에 있어서, 복수의 Si-O 결합이 존재하고 있는 경우가 도시되어 있다. 이러한 경우에는, 보호층(11)의 기계적 강도를 특히 효과적으로 향상시킬 수 있다.
〔변형예〕
상술한 실시 형태 3에서는, 화학 결합층(31)의 적합한 재료로서, 실란 커플링제를 예시하였다. 단, 화학 결합층(31)의 재료는, 실란 커플링제에 한정되지 않는다.
일례로서, TEOS(TetraEthyl OrthoSilicate, 오르토규산테트라에틸) 또는 TMOS(TetraMethyl OrthoSilicate, 오르토규산테트라메틸) 등의 실리콘 금속 알콕시드도, 화학 결합층(31)의 재료로서 적합하다. 이들 실리콘 금속 알콕시드를 사용한 경우에도, Si-O 결합을 포함하는 화학 결합층(31)을 얻을 수 있다.
〔실시 형태 4〕
이하, 본 개시의 실시 형태 4에 대해 설명한다. 실시 형태 4에서는, 본 개시의 일 형태에 관한 발광 장치에 있어서의 보호층(11)의 적합한 재료에 대해, 2개의 예를 설명한다.
(실리콘 수지)
상술한 바와 같이, 발광 장치의 발광 효율을 향상시키는 관점에서는, 보호층(11)은, 투광성이 우수한 것이 바람직하다. 이 때문에, 보호층(11)의 재료로서는, 높은 광투과성을 갖는 수지 재료가 적합하게 사용된다. 당해 수지 재료로서는, 예를 들어 실리콘 수지, 에폭시 수지 및 아크릴 수지 등을 들 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 발광 장치의 내구성을 향상시키는 관점에서는, 보호층(11)은, 내열성, 내광성 및 내변색성이 우수한 것이 바람직하다. 실리콘 수지는, 상술한 각종 수지 재료 중에서도, 특히 우수한 내열성, 내광성 및 내변색성을 갖고 있다.
그러므로, 실리콘 수지는, 발광 장치의 발광 효율의 향상 및 발광 장치의 내구성의 향상의 양쪽의 관점에서, 보호층(11)의 각종 재료 중에서도 특히 적합하다.
(에폭시 수지)
에폭시 수지는, 가스 배리어성 및 수증기 배리어성에 있어서, 실리콘 수지보다 우수하다. 그러므로, 예를 들어 소정의 가스의 농도가 높은 환경하(예: 화학 공장 내), 또는 고습의 환경하(예: 터널 내)에 있어서, 비교적 장시간에 걸쳐 발광 장치를 사용하는 경우에는, 보호층(11)의 재료로서 에폭시 수지를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
보호층(11)의 재료로서 에폭시 수지를 사용함으로써, 고농도의 가스 환경하 또는 고습도의 환경하에서 발광 장치를 사용하는 경우에 있어서도, 당해 발광 장치의 내구성을 충분히 향상시키는 것이 가능해진다.
예를 들어, 보호층(11)의 내부에 밀봉된 발광 소자(110)를, 상기 가스 또는 수증기로부터 보호할 수 있으므로, 당해 발광 소자(110)의 열화(예: 부식)를 방지할 수 있다. 또한, 보호층(11)의 내부에, 광(여기 광(L1) 및 형광(L2))을 반사하는 반사 부재(리플렉터)가 또한 밀봉되어 있는 경우에는, 당해 반사 부재의 열화를 방지할 수도 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 에폭시 수지는, 실리콘 수지와 마찬가지로 높은 광투과성을 갖고 있다. 이 때문에, 에폭시 수지는, 발광 장치의 발광 효율을 향상시키는 관점에서도, 보호층(11)의 재료로서 적합하다.
〔변형예〕
상술한 실시 형태 4에서는, 보호층(11)의 재료로서, 실리콘 수지 및 에폭시 수지를 예시하였다. 단, 보호층(11)의 재료는, 이들에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상술한 바와 같이, 보호층(11)의 재료는, 아크릴 수지여도 된다. 혹은, 실세스퀴옥산계 UV(Ultra Violet) 경화 수지를 보호층(11)의 재료로서 사용할 수 있다.
또한, 보호층(11)의 재료는, 수지 재료(유기 재료)에만 한정되지 않는다. 예를 들어, 보호층(11)의 재료로서, SiO2(산화규소) 및 Al2O3(산화알루미늄) 등의 무기 재료를 사용할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 보호층(11)의 재료는, 투광성, 내열성, 내광성 및 내변색성의 관점에서, 발광 장치의 사양에 따라서 적절하게 선택되어도 된다.
〔실시 형태 5〕
이하, 본 개시의 실시 형태 5에 대해 설명한다. 실시 형태 5에서는, 본 개시의 일 형태에 관한 발광 장치에 있어서의 형광체 입자(120)(반도체 나노 입자 형광체)의 재료의 구체예에 대해 설명한다.
일례로서, 형광체 입자(120)의 재료는, 「InP, InN, InAs, InSb, InBi, ZnO, In2O3, Ga2O3, ZrO2, In2S3, Ga2S3, In2Se3, Ga2Se3, In2Te3, Ga2Te3, CdSe, CdTe 및 CdS」를 포함하는 군에서 선택된 적어도 1종류의 재료(반도체 재료)이면 된다.
보다 구체적으로는, 상기 반도체 재료의 나노 사이즈의 결정(반도체 결정)이, 형광체 입자(120)의 재료로서 사용된다. 상기 반도체 결정은, 약 380㎚ 내지 780㎚의 파장 범위의 가시광을, 형광(L2)으로서 발한다. 즉, 상기 반도체 결정은, 여기 광(L1)에 의해 여기되어, 가시광으로서의 형광(L2)을 발할 수 있도록, 상기 파장 범위(약 380㎚ 내지 780㎚)에 대응한 에너지 밴드 갭을 갖고 있다.
또한, 상술한 도 1 등에서는, 설명의 편의상, 형광체 입자(120)의 형상이 구 형상인 경우를 예시하였다. 단, 형광체 입자(120)의 형상은 구 형상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 형광체 입자(120)의 형상은, 로드 형상이어도 되고, 와이어 형상이어도 된다. 형광체 입자(120)의 형상에는, 공지의 임의의 형상이 적용되어도 된다.
〔변형예〕
상술한 각 실시 형태에서는, 설명의 편의상, 형광체층(12)에 1종류의 형광체 입자(120)만이 포함되어 있는 구성을 예시하였다. 단, 형광체층(12)에는, 2종류 이상(복수 종류)의 형광체 입자(120)가 포함되어 있어도 된다.
일례로서, 형광체층(12)에는, (i) 형광으로서 녹색 광을 발하는 제1 형광체 입자와, (ii) 형광으로서 적색 광을 발하는 제2 형광체 입자가 포함되어 있어도 된다. 당해 구성에 의해서도, 여기 광(예: 청색 광)과 형광(녹색 광 및 적색 광)을 혼합함으로써, 백색의 조명 광을 얻을 수 있다.
형광체층(12)에 포함되는 복수 종류의 형광체 입자(120)의 각각의 재료(바꾸어 말하면, 복수 종류의 형광체 입자(120) 각각으로부터 발해지는 형광의 파장)는, 원하는 조명 광의 색에 따라서 적절하게 선택되어도 된다.
〔실시 형태 6〕
본 개시의 실시 형태 6에 대해, 도 7에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 실시 형태 6에서는, 실시 형태 1의 발광 장치(1)를 구비하는 화상 표시 장치(1000)에 대해 설명한다. 또한, 화상 표시 장치(1000)에 있어서, 발광 장치(1) 대신에 실시 형태 2 내지 5 중 어느 쪽의 발광 장치를 설치해도 된다.
도 7의 (a)는, 화상 표시 장치(1000)의 분해 사시도이다. 도 7의 (b)는, 화상 표시 장치(1000)가 구비하는 액정 표시 장치(1024)의 분해 사시도이다.
화상 표시 장치(1000)는, 발광 장치(1)와, 도광판(1022)과 액정 표시부(1023)를 구비한다. 도광판(1022)은, 투명 또는 반투명의 도광판이다. 액정 표시부(1023)는, 화상을 표시하는 표시부이며, 복수의 액정 표시 장치(1024)를 구비한다.
화상 표시 장치(1000)에서는, 도광판(1022)의 측면에, 발광 장치(1)가 복수 배치되어 있다. 화상 표시 장치(1000)에 있어서, 복수의 발광 장치(1)는 각각, 백라이트로서 기능한다.
또한, 화상 표시 장치(1000)에서는, 도광판(1022)에 인접하여, 액정 표시부(1023)가 설치되어 있다. 발광 장치(1)로부터의 출사광(L)(여기 광(L1)과 형광(L2)이 혼합된 광)은, 도광판(1022) 내에서 산란되고, 산란광(LD)으로서 액정 표시부(1023)의 전체면에 조사된다.
도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 액정 표시부(1023)를 구성하는 액정 표시 장치(1024)는, 편광판(1241)과, 투명 도전막(1243a)(박막 트랜지스터(1242)를 가짐)과, 배향막(1244a)과, 액정층(1245)과, 배향막(1244b)과, 상부 박막 전극(1243b)과, 색 화소를 표시하기 위한 컬러 필터(1246)와, 상부 편광판(1247)이 순차 적층되어 있다.
컬러 필터(1246)는, 투명 도전막(1243a)의 각 화소에 대응하는 크기로 분할되어 있다. 또한, 컬러 필터(1246)는, 적색 광을 투과하는 적색 컬러 필터(1246r), 녹색 광을 투과하는 녹색 컬러 필터(1246g) 및 청색 광을 투과하는 청색 컬러 필터(1246b)를 구비하고 있다.
이상과 같이, 화상 표시 장치(1000)는, 발광 장치(1)(종래보다 내구성이 우수한 발광 장치)를 구비하고 있다. 그러므로, 화상 표시 장치(1000)에 의하면, 종래보다 내구성이 우수한 화상 표시 장치를 실현할 수 있다.
〔변형예〕
본 개시의 일 형태에 관한 발광 장치는, 예를 들어 조명 장치에 사용되어도 된다. 당해 조명 장치는, 예를 들어 고천장 조명(예: 스포트라이트 또는 다운 라이트 등)에 사용되어도 되고, 혹은 도로 조명 등에 사용되어도 된다.
본 개시의 일 형태에 관한 조명 장치는, 본 개시의 일 형태에 관한 발광 장치를 구비하고 있으면 된다. 당해 구성에 의하면, 종래보다 내구성이 우수한 조명 장치를 실현하는 것이 가능해진다.
〔정리〕
본 개시의 형태 1에 관한 발광 장치(1)는, 여기 광(L1)을 발하는 여기 광원(발광 소자(110))과, 상기 여기 광을 받아 형광(L2)을 발하는 반도체 나노 입자 형광체(형광체 입자(120))가 내부에 분산된 형광체층(12)을 구비하고 있고, 상기 형광체층은, 중합성 관능기를 갖는 이온 액체에서 유래되는 구성 단위를 포함하고 있고, 상기 여기 광원을 내부에 밀봉하는 보호층(11)을 더 구비하고 있다.
상술한 바와 같이, 중합성 관능기를 갖는 이온 액체에서 유래되는 구성 단위를 포함하는 형광체층(즉, 이온 액체 수지층)은 구성 원소에 황(S)을 포함하고 있다.
발명자들은, 「이온 액체 수지층이 여기 광원(발광 소자) 및 패키지에 포함되는 전극(여기 광원을 구동하기 위한 전극)에 접촉한 경우, 당해 전극이 황화될 수 있다. 그 결과, 전극의 황화에 기인하여 발광 장치의 열화가 발생할 수 있다」고 하는 문제점을 새롭게 발견하였다. 또한, 발명자들은, 상기 문제점에 대처하기 위한 구체적인 구성으로서, 상기한 발광 장치의 구성을 새롭게 발견하였다(상술한 도 1 내지 도 4 등도 참조).
상기한 구성에 의하면, 여기 광원이 보호층의 내부에 밀봉되어 있으므로, 당해 보호층에 의해, 발광 소자를 형광체층으로부터 격리할 수 있다. 덧붙여, 전극을 형광체층으로부터 격리하도록 배치하는 것도 가능해진다. 그러므로, 전극의 황화를 방지할 수 있으므로, 종래보다 내구성이 우수한 발광 장치를 실현하는 것이 가능해진다.
본 개시의 형태 2에 관한 발광 장치는, 상기 형태 1에 있어서, 상기 여기 광원을 구동하기 위한 전극(111)을 더 구비하고 있고, 상기 전극은, 상기 보호층에 의해 상기 형광체층으로부터 격리되어 있는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 의하면, 전극은 보호층에 의해 형광체층으로부터 격리되도록 배치되어 있다. 그러므로, 본 개시의 일 형태에 관한 발광 장치와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
본 개시의 형태 3에 관한 발광 장치는, 상기 형태 1 또는 2에 있어서, 상기 보호층과 상기 형광체층을 화학 결합에 의해 결합하는 화학 결합층(21)을 더 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 의하면, 화학 결합층에 의해 보호층과 형광체층과 결합함으로써, 발광 장치의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 그러므로, 발광 장치의 내구성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
본 개시의 형태 4에 관한 발광 장치는, 상기 형태 3에 있어서, 상기 화학 결합에는, Si-O 결합이 포함되어 있는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, Si-O 결합은, 각종 화학 결합 중, 매우 강한 화학 결합 중 하나이다. 그 때문에, 상기한 구성에 의하면, 발광 장치의 내구성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
본 개시의 형태 5에 관한 발광 장치는, 상기 형태 3 또는 4에 있어서, 상기 화학 결합층의 두께(D)가, 1㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기한 구성에 의하면, 화학 결합층에 의해 보호층과 형광체층의 접착성을 더욱 향상시킬 수 있다. 즉, 발광 장치의 내구성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
본 개시의 형태 6에 관한 발광 장치는, 상기 형태 5에 있어서, 상기 화학 결합층의 두께가, 100㎚ 이하인 것이 바람직하다.
상기한 구성에 의하면, 화학 결합층에 있어서의 광(여기 광 및 형광)의 산란, 또는 흡수를 억제하는 것이 더욱 가능해진다. 그 때문에, 발광 장치의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 개시의 형태 7에 관한 발광 장치는, 상기 형태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 보호층의 재료가, 실리콘 수지이면 된다.
상술한 바와 같이, 실리콘 수지는, 보호층의 재료 중에서도, 특히 우수한 내열성, 내광성 및 내변색성을 갖고 있다. 덧붙여, 실리콘 수지는, 높은 광투과성도 갖고 있다. 그 때문에, 상기한 구성에 의하면, 발광 장치의 내구성 및 발광 효율을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
본 개시의 형태 8에 관한 발광 장치는, 상기 형태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 보호층의 재료가, 에폭시 수지이면 된다.
상술한 바와 같이, 에폭시 수지는, 가스 배리어성 및 수증기 배리어성에 있어서, 실리콘 수지보다 우수하다. 그러므로, 상기한 구성에 의하면, 예를 들어 고농도의 가스 환경하 또는 고습도의 환경하에 있어서 발광 장치를 사용하는 경우에 있어서도, 당해 발광 장치의 내구성을 충분히 향상시키는 것이 가능해진다.
본 개시의 형태 9에 관한 화상 표시 장치(1000)는, 상기 형태 1 내지 8 중 어느 하나에 관한 발광 장치를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 의하면, 본 개시의 일 형태에 관한 발광 장치와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
〔부기 사항〕
본 발명은, 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하고, 상이한 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절하게 조합하여 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 또한, 각 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 조합함으로써, 새로운 기술적 특징을 형성할 수 있다.
(관련 출원의 상호 참조)
본 출원은, 2017년 2월 21일에 출원된 일본 특허 출원: 일본 특허 출원 제2017-030231호에 대해 우선권의 이익을 주장하는 것이며, 그것을 참조함으로써, 그 내용의 전부가 본서에 포함된다.
1, 1v, 2, 3, 4 : 발광 장치
11 : 보호층
12 : 형광체층
21, 31 : 화학 결합층
110 : 발광 소자(여기 광원)
111, 111v : 전극
112 : 와이어
120 : 형광체 입자
1000 : 화상 표시 장치
L1 : 여기 광
L2 : 형광
D : 화학 결합층의 두께

Claims (9)

  1. 여기 광을 발하는 여기 광원과,
    상기 여기 광을 받아 형광을 발하는 반도체 나노 입자 형광체가 내부에 분산된 형광체층을 구비하고 있고,
    상기 형광체층은, 중합성 관능기를 갖는 이온 액체에서 유래되는 구성 단위를 포함하고 있고,
    상기 여기 광원을 내부에 밀봉하는 보호층을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 여기 광원을 구동하기 위한 전극을 더 구비하고 있고,
    상기 전극은, 상기 보호층에 의해 상기 형광체층으로부터 격리되어 있는 것을 특징으로 하는, 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보호층과 상기 형광체층을 화학 결합에 의해 결합하는 화학 결합층을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 발광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 화학 결합에는, Si-O 결합이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는, 발광 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 화학 결합층의 두께는, 1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화학 결합층의 두께는, 100㎚ 이하인 것을 특징으로 하는, 발광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보호층의 재료는, 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는, 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호층의 재료는, 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는, 발광 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 화상 표시 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010004035A (ja) * 2008-05-22 2010-01-07 Mitsubishi Chemicals Corp 半導体発光装置、照明装置、および画像表示装置
KR20120050286A (ko) * 2010-11-10 2012-05-18 삼성엘이디 주식회사 양자점을 이용한 발광 소자 패키지
JP2014056896A (ja) 2012-09-11 2014-03-27 Ns Materials Kk 半導体を利用した発光デバイス及びその製造方法
KR20170015189A (ko) * 2015-07-31 2017-02-08 샤프 가부시키가이샤 파장 변환 부재 및 발광 장치

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003249691A (ja) * 2002-02-22 2003-09-05 Matsushita Electric Works Ltd 発光装置及びその製造方法
DE102005038698A1 (de) * 2005-07-08 2007-01-18 Tridonic Optoelectronics Gmbh Optoelektronische Bauelemente mit Haftvermittler
JP4960645B2 (ja) * 2006-03-30 2012-06-27 京セラ株式会社 波長変換器および発光装置
JP2008189917A (ja) * 2007-01-11 2008-08-21 Sekisui Chem Co Ltd 光半導体用熱硬化性組成物、光半導体素子用ダイボンド材、光半導体素子用アンダーフィル材、光半導体素子用封止剤及び光半導体素子
US20100291374A1 (en) * 2007-06-12 2010-11-18 Ajjer Llc Composites Comprising Nanoparticles
JP5149022B2 (ja) * 2008-01-25 2013-02-20 モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社 光半導体封止用シリコーン組成物及びそれを用いた光半導体装置
CN101551068A (zh) * 2009-04-30 2009-10-07 旭丽电子(广州)有限公司 一种发光二极管装置及其封装方法
EP2669350B1 (en) * 2011-01-28 2018-11-07 Showa Denko K.K. 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
GB201109065D0 (en) * 2011-05-31 2011-07-13 Nanoco Technologies Ltd Semiconductor nanoparticle-containing materials and light emitting devices incorporating the same
KR20130015847A (ko) * 2011-08-05 2013-02-14 삼성전자주식회사 발광장치, 백라이트 유닛과 디스플레이 장치 및 그 제조방법
KR101702000B1 (ko) * 2011-10-21 2017-02-03 삼성전자 주식회사 반도체 나노결정-고분자 복합입자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 복합체 필름 및 광전자 소자
WO2013191089A1 (ja) * 2012-06-22 2013-12-27 シャープ株式会社 反射防止フィルムの製造方法
JP6116949B2 (ja) * 2013-03-14 2017-04-19 新光電気工業株式会社 発光素子搭載用の配線基板、発光装置、発光素子搭載用の配線基板の製造方法及び発光装置の製造方法
JP6232792B2 (ja) 2013-07-17 2017-11-22 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP2015195269A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 コニカミノルタ株式会社 発光装置及びその製造方法
JPWO2015156226A1 (ja) * 2014-04-08 2017-04-13 Ｎｓマテリアルズ株式会社 量子ドット及びその製造方法、並びに、前記量子ドットを用いた成形体、シート部材、波長変換部材、発光装置
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
CN205069681U (zh) * 2015-10-26 2016-03-02 陕西光电科技有限公司 一种耐高温抗硫化smd led器件
US20170166807A1 (en) 2015-12-15 2017-06-15 Sharp Kabushiki Kaisha Phosphor containing particle, and light emitting device and phosphor containing sheet using the same
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010004035A (ja) * 2008-05-22 2010-01-07 Mitsubishi Chemicals Corp 半導体発光装置、照明装置、および画像表示装置
KR20120050286A (ko) * 2010-11-10 2012-05-18 삼성엘이디 주식회사 양자점을 이용한 발광 소자 패키지
JP2014056896A (ja) 2012-09-11 2014-03-27 Ns Materials Kk 半導体を利用した発光デバイス及びその製造方法
KR20170015189A (ko) * 2015-07-31 2017-02-08 샤프 가부시키가이샤 파장 변환 부재 및 발광 장치

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