TW201809218A - 發光體及使用其的光源單元、顯示器及照明裝置 - Google Patents
發光體及使用其的光源單元、顯示器及照明裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201809218A TW201809218A TW106120072A TW106120072A TW201809218A TW 201809218 A TW201809218 A TW 201809218A TW 106120072 A TW106120072 A TW 106120072A TW 106120072 A TW106120072 A TW 106120072A TW 201809218 A TW201809218 A TW 201809218A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- group
- resin
- light
- color conversion
- layer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
- C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
-
- 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
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
- C09K2211/1022—Heterocyclic compounds bridged by heteroatoms, e.g. N, P, Si or B
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
一種發光體,其具有LED與色轉換層,所述發光體的特徵在於,所述色轉換層包含有機發光材料,且於所述LED與所述色轉換層之間具有樹脂層,所述發光體的耐久性優異。使用此種發光體,可獲得耐久性優異的光源單元、顯示器及照明裝置。
Description
本發明是有關於一種發光體及光源單元、顯示器及照明裝置。
將於光源中使用發光二極體(Light Emitting Diode,LED)、且利用色轉換方式的發光體用作照明裝置、背光單元等光源單元、顯示器等的構件。所謂色轉換,為將來自光源的發光轉換為波長更長的光。例如可列舉將藍色發光轉換為綠色發光或紅色發光。
LED的發光光譜依存於形成LED晶片的半導體材料,因此其發光色受到限制。因此,為了使用LED來獲得適合液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)的背光或普通照明的白色光,需要於LED晶片上設置配合各自晶片的螢光體而轉換發光波長。具體而言,提出有於發射藍色光的LED晶片(以下,適宜稱為藍色LED晶片)上設置黃色螢光體的方法、於藍色LED晶片上設置紅色螢光體及綠色螢光體的方法、於發射紫外線的LED晶片上設置紅色螢光體、綠色螢光體及藍色螢光體的方法等。該些中,就LED晶片的發光效率或成本的方面而言,現在最廣泛採用於藍色LED晶片上設置黃色螢光體的方法、及於藍色LED晶片上設置紅色螢光體及綠色螢光體的方法。
近年來,作為螢光體,不僅無機螢光體而且有機發光材料亦受到關注。且揭示有使用吡咯亞甲基化合物作為耐久性優異、具有高轉換效率、吸收紫外光~可見光並以紅色高亮度地進行發光的色轉換材料的技術(例如,參照專利文獻1~專利文獻2)。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-241160號公報 [專利文獻2]日本專利特開2014-136771號公報
[發明所欲解決之課題] 專利文獻1~專利文獻2中揭示有將包含吡咯亞甲基化合物的組成物成型為膜狀並用作色轉換濾光片。然而,關於將此種波長轉換濾光片貼合於藍色LED晶片的正上方而成的發光體,耐久性不充分,無法用作照明或LCD等的背光光源。
因此,本發明的目的在於提供一種耐久性優異、且可用於照明或LCD等的背光光源等的發光體。 [解決課題之手段]
本發明者推測所述現有技術的問題點是由吡咯亞甲基化合物的劣化引起。而且,所述劣化是由伴隨LED晶片長時間驅動而產生的發熱的影響引起,基於此種考慮,藉由對發光體的構成進行研究,發現可提高發光體的耐久性。
即,本發明為一種發光體,其具有LED與色轉換層,所述發光體的特徵在於:所述色轉換層包含有機發光材料,且於所述LED與所述色轉換層之間具有樹脂層。 [發明的效果]
根據本發明,可獲得耐久性優異的發光體。另外,使用此種發光體,可獲得耐久性優異的光源單元、顯示器及照明裝置。
以下,對本發明的發光體、包含其的光源單元、顯示器及照明裝置的較佳實施形態進行具體說明,但本發明並不限定於以下的實施形態,可根據目的或用途而進行各種變更後實施。
<發光體> 本發明的實施形態的發光體具有LED與色轉換層,色轉換層包含有機發光材料,且於藍色LED與色轉換層之間具有樹脂層。
藉由於LED與色轉換層之間具有樹脂層,即便使LED長時間驅動,亦可抑制色轉換層的溫度上昇。藉此,可抑制有機發光材料的劣化,因此可獲得耐久性優異的發光體。
圖1(a)~圖1(g)為表示本發明的實施形態的發光體的一例的側面圖。關於圖1(a)的實施形態,於基板1上安裝有放射藍色光的LED 2,LED 2與基板1藉由導線3而電性連接,且於LED 2的周圍形成有反射器4。此處,將包含有機發光材料的色轉換層5配置於由反射器4形成的凹部,且於LED 2與色轉換層5之間具有樹脂層6。
關於圖1(b)的實施形態,由反射器4形成的凹部於樹脂層6成型,並於其上具有色轉換層5。
關於圖1(c)的實施形態,圖1(a)的實施形態中色轉換層5成為色轉換層5a與色轉換層5b的積層構成。
關於圖1(d)的實施形態,圖1(a)的實施形態中色轉換層5的上表面較反射器4的上表面變低,且於色轉換層5的上部具有透光性放熱層7。
關於圖1(e)的實施形態,圖1(a)的實施形態中基板包括放熱性基板8。
關於圖1(f)的實施形態,圖1(a)的實施形態中於反射器4及色轉換層5的上部進而形成有透鏡9。
關於圖1(g)的實施形態中,成為不具有圖1(a)的實施形態中的反射器4的構成。
圖1(a)~圖1(g)為搭載有打線接合型LED的發光體的例子,即便使用倒裝晶片型LED亦不會損害本發明的效果。
(色轉換層) 本發明中的色轉換層為包含有機發光材料者。色轉換層視需要亦可包含樹脂或其他添加劑。
色轉換層具備將自LED放射的光、較佳為於波長400 nm以上、500 nm以下的範圍觀測到峰值波長的光(以下,適宜稱為「藍色的發光」)的一部分轉換為波長更長的光的功能。經轉換的光例如為於500 nm以上、580 nm以下的區域中觀測到峰值波長的發光(以下,適宜稱為「綠色的發光」),或於580 nm以上、750 nm以下的區域中觀測到峰值波長的發光(以下,適宜稱為「紅色的發光」)。另外,所述般的自LED放射的光的一部分透過色轉換層。藉由調整該些的光的波長或強度,可獲得白色光等所期望的顏色的發光。
(有機發光材料) 所謂本發明的有機發光材料,是指當照射有某種光時,發出波長與該光不同的光的材料。有機發光材料為有機物的發光材料。
作為有機發光材料,例如可列舉以下作為較佳者: 萘、蒽、菲、芘、、稠四苯、聯三伸苯(triphenylene)、苝、螢蒽(fluoranthene)、茀、茚等具有縮合芳基環的化合物或其衍生物; 呋喃、吡咯、噻吩、矽雜環戊二烯(silole)、9-矽茀、9,9'-螺二矽茀(9,9'-spirobisilafluorene)、苯并噻吩、苯并呋喃、吲哚、二苯并噻吩、二苯并呋喃、咪唑并吡啶、啡啉、吡啶、吡嗪、萘啶、喹噁啉、吡咯并吡啶等具有雜芳基環的化合物或其衍生物; 硼烷衍生物; 1,4-二苯乙烯基苯、4,4'-雙(2-(4-二苯基胺基苯基)乙烯基)聯苯、4,4'-雙(N-(二苯乙烯-4-基)-N-苯基胺基)二苯乙烯等二苯乙烯衍生物; 芳香族乙炔衍生物、四苯基丁二烯衍生物、醛連氮衍生物、吡咯亞甲基衍生物、二酮吡咯并[3,4-c]吡咯衍生物; 香豆素6、香豆素7、香豆素153等香豆素衍生物; 咪唑、噻唑、噻二唑、咔唑、噁唑、噁二唑、三唑等唑衍生物及其金屬錯合物; 吲哚菁綠等花青系化合物; 螢光黃·伊紅·若丹明等呫噸系化合物或噻噸系化合物; 聚苯(polyphenylene)系化合物、萘二甲醯亞胺衍生物、酞菁衍生物及其金屬錯合物、卟啉衍生物及其金屬錯合物; 尼羅紅(Nile red)或尼羅藍(Nile blue)等噁嗪系化合物; 螺旋烴(helicene)系化合物; N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-4,4'-二苯基-1,1'-二胺等芳香族胺衍生物;以及 銥(Ir)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鋨(Os)、及錸(Re)等的有機金屬錯合物化合物等,但並不限定於該些。
有機發光材料只要於色變層中包含至少一種即可,亦可包含兩種以上。
有機發光材料可為螢光發光材料,亦可為磷光發光材料,為了達成高色純度,較佳為螢光發光材料。
該些化合物中,就熱穩定性及光穩定性高而言,較佳為具有縮合芳基環的化合物或其衍生物。
另外,就溶解性或分子結構的多樣性的觀點而言,有機發光材料較佳為具有配位鍵的化合物。就半值寬度小、可進行高效率的發光的方面而言,亦較佳為氟化硼錯合物等含有硼的化合物。
其中,就提供高發光量子產率、且耐久性良好的方面而言,較佳為吡咯亞甲基衍生物。更佳為通式(1)所表示的化合物,即吡咯亞甲基化合物。
[化1]
X為C-R7
或N。R1
~R9
分別可相同亦可不同,且選自由氫、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、羥基、硫醇基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基、胺基、硝基、矽烷基、矽氧烷基、氧硼基、氧化膦基、及與鄰接取代基之間所形成的縮合環及脂肪族環所組成的群組中。
所述所有的基中,氫可為氘。此於以下說明的化合物或其部分結構中亦相同。
另外,以下說明中,例如所謂碳數6~40的經取代或未經取代的芳基,是指亦包括於芳基中進行了取代的取代基所含的碳數在內為6~40。對碳數進行規定的其他取代基亦與此相同。
另外,所述所有的基中,作為經取代的情況下的取代基,較佳為烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、羥基、硫醇基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基、胺基、硝基、矽烷基、矽氧烷基(siloxanyl group)、氧硼基、氧化膦基,進而佳為於各取代基的說明中視為較佳的具體的取代基。另外,該些取代基可進一步由所述取代基取代。
所謂「經取代或未經取代的」這一情況下的「未經取代」,是指氫原子或氘原子進行了取代。以下所說明的化合物或其部分結構中,關於「經取代或未經取代的」這一情況,亦與所述相同。
所謂烷基,例如表示甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基等飽和脂肪族烴基,其可具有取代基,亦可不具有取代基。經取代的情況下的追加的取代基並無特別限制,例如可列舉:烷基、鹵素、芳基、雜芳基等,關於該方面,於以下的記載中亦相通。另外,烷基的碳數並無特別限定,就獲取的容易性或成本的方面而言,較佳為1以上、20以下的範圍,更佳為1以上、8以下的範圍。
所謂環烷基,例如表示環丙基、環己基、降冰片基、金剛烷基等飽和脂環式烴基,其可具有取代基,亦可不具有取代基。環烷基的取代基以外的部分的碳數並無特別限定,較佳為3以上、20以下的範圍。
所謂雜環基,例如表示吡喃環、哌啶環、環狀醯胺等於環內具有碳以外的原子的脂肪族環,其可具有取代基,亦可不具有取代基。雜環基的碳數並無特別限定,較佳為2以上、20以下的範圍。
所謂烯基,例如表示乙烯基、烯丙基、丁二烯基等包含雙鍵的不飽和脂肪族烴基,其可具有取代基,亦可不具有取代基。烯基的碳數並無特別限定,較佳為2以上、20以下的範圍。
所謂環烯基,例如表示環戊烯基、環戊二烯基、環己烯基等包含雙鍵的不飽和脂環式烴基,其可具有取代基,亦可不具有取代基。
所謂炔基,例如表示乙炔基等包含三鍵的不飽和脂肪族烴基,其可具有取代基,亦可不具有取代基。炔基的碳數並無特別限定,較佳為2以上、20以下的範圍。
所謂烷氧基,例如表示甲氧基、乙氧基、丙氧基等經由醚鍵而鍵結有脂肪族烴基的官能基,該脂肪族烴基可具有取代基,亦可不具有取代基。烷氧基的碳數並無特別限定,較佳為1以上、20以下的範圍。
所謂烷硫基,為烷氧基的醚鍵的氧原子被取代為硫原子者。烷硫基的烴基可具有取代基,亦可不具有取代基。烷硫基的碳數並無特別限定,較佳為1以上、20以下的範圍。
所謂芳基醚基,例如表示苯氧基等鍵結有經由醚鍵的芳香族烴基的官能基,芳香族烴基可具有取代基,亦可不具有取代基。芳基醚基的碳數並無特別限定,較佳為6以上、40以下的範圍。
所謂芳基硫醚基,為芳基醚基的醚鍵的氧原子被取代為硫原子者。芳基醚基中的芳香族烴基可具有取代基,亦可不具有取代基。芳基醚基的碳數並無特別限定,較佳為6以上、40以下的範圍。
所謂芳基,例如表示苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、茀基、苯并茀基、二苯并茀基、菲基、蒽基、苯并菲基、苯并蒽基、基、芘基、丙[二]烯合茀基(fluoranthenyl group)、三亞苯基(triphenylenyl group)、苯并丙[二]烯合茀基、二苯并蒽基、苝基、螺旋烴基(helicenyl group)等芳香族烴基。
其中,較佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、茀基、菲基、蒽基、芘基、丙[二]烯合茀基、三亞苯基。芳基可具有取代基,亦可不具有取代基。芳基的碳數並無特別限定,較佳為6以上、40以下的範圍,更佳為6以上、30以下的範圍。
於R1
~R9
為經取代或未經取代的芳基的情況下,作為芳基,較佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、茀基、菲基、蒽基,更佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基,進而佳為苯基、聯苯基、三聯苯基,特佳為苯基。
經取代的芳基中,於其取代基為芳基的情況下,關於作為取代基的芳基,較佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、茀基、菲基、蒽基,更佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基。特佳為苯基。
所謂雜芳基,例如表示吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、異喹啉基、吡嗪基、嘧啶基、噠嗪基、三嗪基、萘啶基、噌啉基、酞嗪基、喹噁啉基、喹唑啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咔唑基、咔啉基(carbolinyl group)、吲哚并咔唑基、苯并呋喃并咔唑基、苯并噻吩并咔唑基、二氫茚并咔唑基、苯并喹啉基、吖啶基、二苯并吖啶基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、啡啉基等於一個或多個環內具有碳以外的原子的環狀芳香族基。其中,所謂萘啶基,表示1,5-萘啶基、1,6-萘啶基、1,7-萘啶基、1,8-萘啶基、2,6-萘啶基、2,7-萘啶基的任一者。雜芳基可具有取代基,亦可不具有取代基。雜芳基的碳數並無特別限定,較佳為2以上、40以下的範圍,更佳為2以上、30以下的範圍。
於R1
~R9
為經取代或未經取代的雜芳基的情況下,作為雜芳基,較佳為吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、嘧啶基、三嗪基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、啡啉基,更佳為吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基。特佳為吡啶基。
於各取代基進而經雜芳基取代的情況下,作為雜芳基,較佳為吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基、嘧啶基、三嗪基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、啡啉基,更佳為吡啶基、呋喃基、噻吩基、喹啉基,特佳為吡啶基。
所謂鹵素,表示選自氟、氯、溴及碘中的原子。
羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基可具有取代基,亦可不具有取代基。此處,作為取代基,例如可列舉:烷基、環烷基、芳基、雜芳基等,該些取代基可進一步經取代。
所謂胺基,為經取代或未經取代的胺基。作為進行取代的情況下的取代基,例如可列舉:芳基、雜芳基、直鏈烷基、分支烷基。作為芳基、雜芳基,較佳為苯基、萘基、吡啶基、喹啉基。該些取代基可進一步經取代。胺基的取代基部分的碳數並無特別限定,較佳為2以上、50以下的範圍,更佳為6以上、40以下的範圍,特佳為6以上、30以下的範圍。
所謂矽烷基,例如表示三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基、丙基二甲基矽烷基、乙烯基二甲基矽烷基等烷基矽烷基,或苯基二甲基矽烷基、第三丁基二苯基矽烷基、三苯基矽烷基、三萘基矽烷基等芳基矽烷基。矽原子上的取代基可進一步經取代。矽烷基的碳數並無特別限定,較佳為1以上、30以下的範圍。
所謂矽氧烷基,例如表示三甲基矽氧烷基等經由醚鍵的矽化合物基。矽原子上的取代基可進一步經取代。
所謂氧硼基,為經取代或未經取代的氧硼基。作為進行取代的情況下的取代基,例如可列舉:芳基、雜芳基、直鏈烷基、分支烷基、芳基醚基、烷氧基、羥基,其中,較佳為芳基、芳基醚基。
所謂氧化膦基,為-P(=O)R10
R11
所表示的基。R10
R11
選自與R1
~R9
相同的群組中。
所謂與鄰接取代基之間所形成的縮合環,是指任意兩個鄰接的取代基(例如通式(1)的R1
與R2
)相互鍵結而形成共軛或非共軛的環狀骨架。作為縮合環的構成元素,除碳以外,亦可包含選自氮、氧、硫、磷及矽中的元素。另外,縮合環可進而與其他環縮合。
通式(1)所表示的化合物顯示出高發光量子產率,且發光光譜的峰值半值寬度小,因此可達成有效率的色轉換與高色純度。
進而,通式(1)所表示的化合物可藉由將適當的取代基導入至適當的位置來調整發光效率、色純度、熱穩定性、光穩定性及分散性等各種特性或物性。
例如,與R1
、R3
、R4
及R6
全部為氫的情況相比,R1
、R3
、R4
及R6
的至少一者為經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的芳基、或者經取代或未經取代的雜芳基的情況顯示出更高的熱穩定性及光穩定性。
於R1
、R3
、R4
及R6
的至少一者為經取代或未經取代的烷基的情況下,作為烷基,較佳為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基等碳數1~6的烷基,進而就熱穩定性優異而言,較佳為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基。進而,就防止濃度消光並提高發光量子產率的觀點而言,更佳為立體地體積大的第三丁基。另外,就合成的容易度、原料獲取的容易度的觀點而言,亦可較佳地使用甲基。
於R1
、R3
、R4
及R6
的至少一者為經取代或未經取代的芳基的情況下,作為芳基,較佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基,更佳為苯基、聯苯基,特佳為苯基。
於R1
、R3
、R4
及R6
的至少一者為經取代或未經取代的雜芳基的情況下,作為雜芳基,較佳為吡啶基、喹啉基、噻吩基,更佳為吡啶基、喹啉基,特佳為吡啶基。
較佳為R1
、R3
、R4
及R6
均分別可相同亦可不同,且為經取代或未經取代的烷基。該情況下,通式(1)所表示的化合物的對樹脂或溶媒的溶解性良好。作為烷基,就合成的容易度、原料獲取的容易度的觀點而言,較佳為甲基。
亦較佳為R1
、R3
、R4
及R6
均分別可相同亦可不同,且為經取代或未經取代的芳基、或者經取代或未經取代的雜芳基。該些情況下,通式(1)所表示的化合物顯示出更高的熱穩定性及光穩定性。更佳為R1
、R3
、R4
及R6
均分別可相同亦可不同,且為經取代或未經取代的芳基。
雖亦存在使多個性質提高的取代基,但於所有性質中均顯示出充分的性能的取代基有限。特別是高發光效率與高色純度難以併存。因此,可藉由對通式(1)所表示的化合物導入多種取代基而獲得於發光特性或色純度等方面取得了平衡的化合物。
特別是於R1
、R3
、R4
及R6
均分別可相同亦可不同,且為經取代或未經取代的芳基的情況下,例如較佳為如R1
≠R4
、R3
≠R6
、R1
≠R3
或R4
≠R6
等般導入多種取代基。此處,「≠」表示不同結構的基。例如,R1
≠R4
表示R1
與R4
為不同結構的基。藉由如所述般導入多種取代基,可同時導入對色純度產生影響的芳基與對發光效率產生影響的芳基,因此可進行細微的調節。
其中,就平衡性良好地提高發光效率與色純度的方面而言,較佳為R1
≠R3
或R4
≠R6
。該情況下,相對於通式(1)所表示的化合物,可於兩側的吡咯環分別導入一個以上的對色純度產生影響的芳基,且於除此以外的位置導入對效率產生影響的芳基,因此,可最大限度地提高兩者的性質。於R1
≠R3
或R4
≠R6
的情況下,就使耐熱性與色純度兩者均提高的觀點而言,更佳為R1
=R4
及R3
=R6
。
作為主要對色純度產生影響的芳基,較佳為經供電子性基取代的芳基。所謂供電子性基,於有機電子論中為藉由誘導效應或共振效應,對經取代的原子團提供電子的原子團。作為供電子性基,可列舉作為哈米特法則的取代基常數(σp(對位))而取負值者。哈米特法則的取代基常數(σp(對位))可自化學便覽基礎篇修訂5版(II-380頁)中引用。
作為供電子性基的具體例,例如可列舉:烷基(甲基的σp:-0.17)或烷氧基(甲氧基的σp:-0.27)等。特別較佳為碳數1~8的烷基或碳數1~8的烷氧基,更佳為甲基、乙基、第三丁基、甲氧基。就分散性的觀點而言,特佳為第三丁基、甲氧基,於將該些基作為所述供電子性基的情況下,於通式(1)所表示的化合物中,可防止由分子彼此的凝聚所引起的消光。取代基的取代位置並無特別限定,但為了提高通式(1)所表示的化合物的光穩定性,需要抑制鍵的彎曲,因此較佳為相對於與吡咯亞甲基骨架的鍵結位置而鍵結於間位或對位。
作為主要對發光效率產生影響的芳基,較佳為具有第三丁基、金剛烷基、甲氧基等體積大的取代基的芳基。
於R1
、R3
、R4
及R6
分別可相同亦可不同,且為經取代或未經取代的芳基的情況下,較佳為R1
、R3
、R4
及R6
均分別可相同亦可不同,且為經取代或未經取代的苯基。此時,該些更佳為分別選自以下的Ar-1~Ar-6中。該情況下,作為R1
、R3
、R4
及R6
的較佳的組合,可列舉如表1-1~表1-11中所示的組合,但並不限定於該些。
[化2]
[表1-1]
[表1-2]
[表1-3]
[表1-4]
[表1-5]
[表1-6]
[表1-7]
[表1-8]
[表1-9]
[表1-10]
[表1-11]
R2
及R5
較佳為氫、烷基、羰基、氧基羰基、芳基中的任一者。其中,就熱穩定性的觀點而言,較佳為氫或烷基,就容易於發光光譜中獲得窄的半值寬度的觀點而言,更佳為氫。
R8
及R9
較佳為烷基、芳基、雜芳基、氟、含氟烷基、含氟雜芳基或含氟芳基。特別是就相對於激發光穩定、且可獲得更高的螢光量子產率而言,R8
及R9
更佳為氟或含氟芳基。進而,就合成的容易度而言,R8
及R9
尤佳為氟。
此處,所謂含氟芳基,為包含氟的芳基,例如可列舉:氟苯基、三氟甲基苯基及五氟苯基等。所謂含氟雜芳基,為包含氟的雜芳基,例如可列舉:氟吡啶基、三氟甲基吡啶基及三氟吡啶基等。所謂含氟烷基,為包含氟的烷基,例如可列舉三氟甲基或五氟乙基等。
另外,通式(1)中,就光穩定性的觀點而言,X較佳為C-R7
。當X為C-R7
時,取代基R7
會大幅影響通式(1)所表示的化合物的耐久性,即,該化合物的發光強度的經時性降低。具體而言,於R7
為氫的情況下,該氫的反應性高,因此該部位與空氣中的水分或氧容易發生反應。此會引起通式(1)所表示的化合物的分解。另外,於R7
為例如烷基般的分子鏈的運動的自由度大的取代基的情況下,反應性確實降低,但於組成物中化合物彼此經時地凝聚,結果導致由濃度消光引起的發光強度的降低。因此,R7
較佳為剛直、且運動的自由度小而難以引起凝聚的基,具體而言,較佳為經取代或未經取代的芳基、或者經取代或未經取代的雜芳基的任一者。
就提供更高的螢光量子產率、更難以發生熱分解的方面而言,另外就光穩定性的觀點而言,較佳為X為C-R7
且R7
為經取代或未經取代的芳基。作為芳基,就無損發光波長的觀點而言,較佳為苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、茀基、菲基、蒽基。
進而,為了提高通式(1)所表示的化合物的光穩定性,需要適度地抑制R7
與吡咯亞甲基骨架的碳-碳鍵的彎曲。其原因在於,若彎曲過大,則對於激發光的反應性變高等,光穩定性降低。就此種觀點而言,作為R7
,較佳為經取代或未經取代的苯基、經取代或未經取代的聯苯基、經取代或未經取代的三聯苯基、經取代或未經取代的萘基,更佳為經取代或未經取代的苯基、經取代或未經取代的聯苯基、經取代或未經取代的三聯苯基。特佳為經取代或未經取代的苯基。
另外,R7
較佳為體積適度大的取代基。藉由R7
具有某種程度的大體積,可防止分子的凝聚。其結果,通式(1)所表示的化合物的發光效率或耐久性進一步提高。
作為此種體積大的取代基的進而佳的例子,可列舉下述通式(2)所表示的結構。
[化3]
r1
選自由氫、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、羥基、硫醇基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基、胺基、硝基、矽烷基、矽氧烷基、氧硼基、氧化膦基所組成的群組中。k為1~3的整數。於k為2以上的情況下,r1
分別可相同亦可不同。
就可提供更高的螢光量子產率的觀點而言,r1
較佳為經取代或未經取代的芳基。該芳基中,特別是可列舉苯基、萘基作為較佳例。於r1
為芳基的情況下,通式(2)的k較佳為1或2,其中,就進一步防止分子的凝聚的觀點而言,k更佳為2。進而,於k為2以上的情況下,r1
的至少一個較佳為經烷基取代。作為該情況下的烷基,就熱穩定性的觀點而言,可列舉甲基、乙基及第三丁基作為特佳例。
另外,就控制螢光波長或吸收波長、或者提高與溶媒的相容性的觀點而言,r1
較佳為經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的烷氧基或鹵素,更佳為甲基、乙基、第三丁基、甲氧基。就分散性的觀點而言,特佳為第三丁基、甲氧基。就防止由分子彼此的凝聚所引起的消光而言,更有效的是r1
為第三丁基或甲氧基。
另外,通式(1)所表示的化合物中,更佳為R1
、R3
、R4
及R6
均分別可相同亦可不同,且為下述通式(3)所表示的基。藉此,發光效率與色純度可併存。
[化4]
r2
選自由烷基、環烷基、烷氧基及烷硫基所組成的群組中。m為1~3的整數。於m為2以上的情況下,各r2
可相同亦可不同。其中,R1
≠R3
或R4
≠R6
。此處,≠表示為不同結構的基。R7
為芳基或雜芳基。
另外,作為通式(1)所表示的化合物的另一態樣,較佳為R1
~R7
中的至少一者為拉電子基。特別較佳為(1)R1
~R6
中的至少一者為拉電子基;(2)R7
為拉電子基;或者(3)R1
~R6
中的至少一者為拉電子基且R7
為拉電子基。藉由於吡咯亞甲基骨架中導入拉電子基,可大幅降低吡咯亞甲基骨架的電子密度。藉此,所述化合物相對於氧的穩定性進一步提高,其結果,可進一步提高所述化合物的耐久性。
所謂拉電子基,亦稱為吸電子性基,於有機電子論中為藉由誘導效應或共振效應而自經取代的原子團吸引電子的原子團。作為拉電子基,可列舉作為哈米特法則的取代基常數(σp(對位))而取正值者。哈米特法則的取代基常數(σp(對位))可自化學便覽基礎篇修訂5版(II-380頁)中引用。
再者,苯基亦具有如所述般的取正值的例子,但於本發明中,苯基不包含於拉電子基中。
作為拉電子基的例子,例如可列舉:-F(σp:+0.06)、-Cl(σp:+0.23)、-Br(σp:+0.23)、-I(σp:+0.18)、-CO2
R12
(σp:R12
為乙基時為+0.45)、-CONH2
(σp:+0.38)、-COR12
(σp:R12
為甲基時為+0.49)、-CF3
(σp:+0.50)、-SO2
R12
(σp:R12
為甲基時為+0.69)、-NO2
(σp:+0.81)等。R12
分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的環形成碳數6~30的芳香族烴基、經取代或未經取代的環形成原子數5~30的雜環基、經取代或未經取代的碳數1~30的烷基、經取代或未經取代的碳數1~30的環烷基。作為該些各基的具體例,可列舉與所述相同的例子。
作為較佳的拉電子基,可列舉:氟、含氟芳基、含氟雜芳基、含氟烷基、經取代或未經取代的醯基、經取代或未經取代的酯基、經取代或未經取代的醯胺基、經取代或未經取代的磺醯基或氰基。其原因在於,該些基難以發生化學性分解。
作為更佳的拉電子基,可列舉:含氟烷基、經取代或未經取代的醯基、經取代或未經取代的酯基或氰基。其原因在於,該些基會帶來防止濃度消光、提高發光量子產率的效果。特佳的拉電子基為經取代或未經取代的酯基。
作為通式(1)所表示的化合物的一個特佳例,可列舉以下情況:R1
、R3
、R4
及R6
均分別可相同亦可不同,且為經取代或未經取代的烷基,進而X為C-R7
且R7
為通式(2)所表示的基,特佳為r1
為經取代或未經取代的苯基的通式(2)所表示的基。
另外,作為通式(1)所表示的化合物的另一個特佳例,可列舉以下情況:R1
、R3
、R4
及R6
均分別可相同亦可不同,且選自所述的Ar-1~Ar-6中,進而X為C-R7
且R7
為通式(2)所表示的基。該情況下,R7
更佳為包含作為第三丁基、甲氧基的r1
的通式(2)所表示的基,特佳為包含作為甲氧基的r1
的通式(2)所表示的基。
以下示出通式(1)所表示的化合物的一例,但該化合物並不限定於該些。
[化5]
[化6]
[化7]
[化8]
[化9]
[化10]
[化11]
[化12]
[化13]
[化14]
[化15]
[化16]
[化17]
[化18]
[化19]
[化20]
[化21]
[化22]
[化23]
[化24]
[化25]
[化26]
[化27]
[化28]
[化29]
通式(1)所表示的化合物可藉由例如日本專利特表平8-509471號公報或日本專利特開2000-208262號公報中記載的方法來合成。即,藉由使吡咯亞甲基化合物與金屬鹽於鹼共存下反應,可獲得作為目標的吡咯亞甲基系金屬錯合物。
另外,關於吡咯亞甲基-氟化硼錯合物,可參考「有機化學期刊(J. Org. Chem.)」(vol. 64, No. 21, pp. 7813-7819(1999))、「應用化學英文國際版(Angew. Chem., Int. Ed. Engl.)」(vol. 36, pp. 1333-1335(1997))等中所記載的方法來合成通式(1)所表示的化合物。例如可列舉以下方法:對下述通式(3)所表示的化合物及通式(4)所表示的化合物於氧氯化磷的存在下、於1,2-二氯乙烷中進行加熱後,與下述通式(5)所表示的化合物於三乙基胺的存在下、於1,2-二氯乙烷中反應,藉此獲得通式(1)所表示的化合物。其中,本發明並不限定於此。此處,R1
~R9
與所述說明相同。J表示鹵素。
[化30]
進而,於導入芳基或雜芳基時,可列舉利用鹵化衍生物與硼酸或硼酸酯化衍生物的偶合反應而生成碳-碳鍵的方法,但本發明並不限定於此。同樣地,於導入胺基或咔唑基時,亦可列舉例如利用鈀等金屬觸媒下的鹵化衍生物與胺或咔唑衍生物的偶合反應而生成碳-氮鍵的方法,但本發明並不限定於此。
色轉換層除通式(1)所表示的化合物以外,視需要亦可適宜含有其他化合物。例如,為了進一步提高自激發光向通式(1)所表示的化合物的能量遷移效率,亦可含有紅螢烯(rubrene)等輔助摻雜劑。另外,於欲摻加通式(1)所表示的化合物的發光色以外的發光色的情況下,可添加所期望的有機發光材料,例如:香豆素系色素、若丹明系色素等有機發光材料。此外,除該些有機發光材料以外,亦可組合添加無機螢光體、螢光顏料、螢光染料、量子點等公知的發光材料。
以下以下示出通式(1)所表示的化合物以外的有機發光材料的一例,但本發明並不特別限定於該些。
[化31]
色轉換層較佳為含有以下的發光材料(A)及發光材料(B)。發光材料(A)為藉由使用波長400 nm以上、500 nm以下的範圍的激發光而呈現出於500 nm以上、580 nm以下的區域中觀測到峰值波長的發光(即,綠色的發光)的有機發光材料。發光材料(B)為藉由被波長400 nm以上、500 nm以下的範圍的激發光及來自有機發光材料(A)的發光的至少一者激發而呈現出於580 nm以上、750 nm以下的區域中觀測到峰值波長的發光(即,紅色的發光)的有機發光材料。
於將包含有機發光材料(A)及有機發光材料(B)的色轉換層、與發光峰值尖銳的藍色LED光源組合而成的發光體的情況下,自所述發光體輸出的光於藍、綠、紅的各色彩中顯示出形狀尖銳的發光光譜。因此,可獲得色純度良好的白色光。其結果,特別是於顯示器中,可進行色域更大、色彩更鮮豔的顯示。
為了擴大色域、且使色彩再現性提高,較佳為藍、綠、紅的各色彩的發光光譜的重疊小。
於將具有適度的激發能量的波長400 nm以上、500 nm以下的範圍的藍色光用作激發光的情況下,較佳為將於500 nm以上的區域中觀測到峰值波長的發光用作綠色的發光。其原因在於,藍色光與綠色光的光譜的重疊變小,色彩再現性提高。於進一步增大其效果的基礎上,有機發光材料(A)的峰值波長的下限值更佳為510 nm以上,進而佳為515 nm以上,特佳為520 nm以上。
另外,為了縮小綠色光與紅色光的光譜的重疊,較佳為將於580 nm以下的區域中觀測到峰值波長的發光用作綠色的發光。於進一步增大其效果的基礎上,有機發光材料(A)的峰值波長的上限值更佳為550 nm以下,進而佳為540 nm以下,特佳為530 nm以下。
進而,在將於500 nm以上、580 nm以下的區域中觀測到峰值波長的發光用作綠色的發光的情況下,較佳為將於580 nm以上的區域中觀測到峰值波長的發光用作紅色的發光。其原因在於,綠色光與紅色光的光譜的重疊變小,色彩再現性提高。於進一步增大其效果的基礎上,有機發光材料(B)的峰值波長的下限值更佳為620 nm以上,進而佳為630 nm以上,特佳為635 nm以上。
紅色光的峰值波長的上限只要為可見光範圍的上界附近即750 nm以下即可,就可見度變大的環而言,更佳為700 nm以下。於進一步增大其效果的基礎上,有機發光材料(B)的峰值波長的上限值進而佳為680 nm以下,特佳為660 nm以下。
為了縮小發光光譜的重疊、且使色彩再現性提高,較佳為藍、綠、紅的各色彩的發光光譜的半值寬度小。為了色彩再現性的提高,特別有效的是綠色光及紅色光的發光光譜的半值寬度小。
綠色光的發光光譜的半值寬度較佳為50 nm以下,更佳為40 nm以下,進而佳為35 nm以下,特佳為30 nm以下。
紅色光的發光光譜的半值寬度較佳為80 nm以下,更佳為70 nm以下,進而佳為60 nm以下,特佳為50 nm以下。
關於發光光譜的形狀,並無特別限制,較佳為單一峰值。其原因在於,可有效率地利用激發能量,且色純度變高。此處,所謂單一峰值,表示於某波長區域中不存在相對於強度最強的峰值而具有其強度的5%以上的強度的峰值的狀態。
色轉換層可為單層,亦可積層有多層。積層有多層的情況下的積層數並無特別限制,較佳為二層。於積層有多層的情況下,該些層中的至少二層較佳為包含有機發光材料(A)的a層、與包含有機發光材料(B)的b層。藉由有機發光材料(A)及有機發光材料(B)分別含有於不同的層中,各發光材料間的相互作用得到抑制。因此與將該些材料分散於同一層中的情況相比,顯示出更高色純度的發光。另外,藉由各發光材料間的相互作用得到抑制,有機發光材料(A)及有機發光材料(B)於各層中分別獨立地發光,因此容易調整綠色及紅色的發光峰值波長或發光強度。
a層與b層的積層順序並無特別限制。所謂a層與b層,可相接,亦可分離。於有機發光材料(B)被來自有機發光材料(A)的發光激發而進行發光的情況下,較佳為將b層形成於a層的上部。
色轉換層中的有機發光材料的含量雖亦取決於化合物的莫耳吸光係數、螢光量子產率及激發波長中的吸收強度、以及所製作的片材的厚度或透過率,但通常相對於後述的樹脂成分的100重量份,較佳為1.0×10-4
重量份~30重量份。相對於樹脂成分的100重量份,該有機發光材料的含量進而佳為1.0×10-3
重量份~10重量份,特佳為1.0×10-2
重量份~5重量份。
另外,於在色轉換層中含有呈現綠色的發光的有機發光材料(A)、及呈現紅色的發光的有機發光材料(B)兩者的情況下,就將綠色的發光的一部分轉換為紅色的發光而言,較佳為有機發光材料(A)的含量w1
與有機發光材料(B)的含量w2
為w1
≧w2
的關係。另外,該些發光材料(A)及發光材料(B)的材料的含有比率較佳為w1
:w2
=1000:1~1:1,進而佳為500:1~2:1,特佳為200:1~3:1。其中,w1
及w2
為相對於樹脂成分的重量的有機發光材料的重量百分比。
(色轉換層中所含的樹脂) 色轉換層亦可含有樹脂。該樹脂為形成連續相者,只要為成型加工性、透明性、耐熱性等優異的材料即可。作為樹脂,例如可使用丙烯酸系、甲基丙烯酸系、聚桂皮酸乙烯酯系、聚醯亞胺系、環橡膠系等具有反應性乙烯基的光硬化型抗蝕劑材料,環氧樹脂、矽酮樹脂(包含矽酮橡膠、矽酮凝膠等有機聚矽氧烷硬化物(交聯物))、脲樹脂、氟樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環狀烯烴、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、胺基甲酸酯樹脂、三聚氰胺樹脂、聚乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、酚樹脂、聚乙烯醇樹脂、纖維素樹脂、脂肪族酯樹脂、芳香族酯樹脂、脂肪族聚烯烴樹脂、芳香族聚烯烴樹脂等公知者。另外,作為樹脂,亦可使用該些的共聚樹脂。
該些樹脂中,就透明性的觀點而言,可較佳地使用環氧樹脂、矽酮樹脂、丙烯酸樹脂、酯樹脂或該些的混合物,就耐熱性的觀點而言,可較佳地使用矽酮樹脂。
矽酮樹脂亦可為熱硬化型矽酮樹脂及熱塑性矽酮樹脂的任一者。熱硬化型矽酮樹脂於常溫或50℃~200℃的溫度下硬化,且透明性、耐熱性、接著性優異。
關於熱硬化型矽酮樹脂,作為一例,可藉由含有鍵結於矽原子的烯基的化合物、與具有鍵結於矽原子的氫原子的化合物的矽氫化反應而形成。作為此種材料,可列舉藉由乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、丙烯基三甲氧基矽烷、降冰片烯基三甲氧基矽烷、辛烯基三甲氧基矽烷等含有鍵結於矽原子的烯基的化合物、與甲基氫聚矽氧烷、二甲基聚矽氧烷-CO-甲基氫聚矽氧烷、乙基氫聚矽氧烷、甲基氫聚矽氧烷-CO-甲基苯基聚矽氧烷等具有鍵結於矽原子的氫原子的化合物的矽氫化反應而形成者。另外,作為熱硬化型矽酮樹脂,除此以外,例如亦可利用如日本專利特開2010-159411號公報中所記載般的公知者。
另外,作為熱硬化型矽酮樹脂,亦可使用市售者,例如通常的LED用途的矽酮密封材。作為其具體例,可列舉東麗道康寧(Toray Dow Corning)公司製造的OE-6630A/B、OE-6336A/B,或信越化學工業股份有限公司製造的SCR-1012A/B、SCR-1016A/B等。
於熱硬化型矽酮樹脂中,為了抑制常溫下的硬化而延長適用期(pot life),較佳為調配乙炔醇等矽氫化反應延遲劑。
熱塑性矽酮樹脂為藉由加熱至玻璃轉移溫度或熔點為止而軟化,並顯示出流動性的樹脂。熱塑性矽酮樹脂即便暫時加熱而軟化,亦不會伴有硬化反應等化學反應,因此若恢復至常溫則再次成為固體。
另外,作為熱塑性矽酮樹脂,可列舉市售者,例如東麗道康寧(Toray Dow Corning)公司製造的RSN-0805、RSN-0217等RSN系列。
(其他添加劑) 色轉換層於無損本發明的效果的範圍內可包含添加劑。作為添加劑的例子,具體而言,可列舉:分散穩定化劑、調平劑、抗氧化劑、阻燃劑、脫泡劑、塑化劑、交聯劑、硬化劑、紫外線吸收劑等耐光性穩定化劑、矽烷偶合劑等接著輔助劑等。
另外,出於提高自色轉換層的光輸出效率的目的,色轉換層可包含無機粒子。作為無機粒子的例子,具體而言,可列舉包含玻璃、氧化鈦、氧化矽、氧化鋁、矽酮、氧化鋯、氧化鈰、氮化鋁、碳化矽、氮化矽、鈦酸鋇等的微粒子。該些可單獨使用,亦可併用兩種以上。就容易獲取的觀點而言,較佳為氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯。
(樹脂層) 本發明的實施形態的發光體中,包含於LED與色轉換層之間的樹脂層只要為包含樹脂、且透過LED的發光光者,則並無特別限定。
藉由具有樹脂層,色轉換層與LED不直接接觸,因此於LED驅動時所產生的熱難以傳達至色轉換層,色轉換層的耐久性得到提高。
此時,色轉換層與樹脂層可直接接觸,亦可不直接接觸,就難以將LED所產生的熱傳達至色轉換層的觀點而言,色轉換層與樹脂層更佳為經由例如空氣層等而不直接接觸。
作為樹脂層中所含的樹脂,可使用與色轉換層中所含的樹脂相同者。作為樹脂的具體例,例如可列舉:丙烯酸系、甲基丙烯酸系、聚桂皮酸乙烯酯系、聚醯亞胺系、環橡膠系等具有反應性乙烯基的光硬化型抗蝕劑材料,環氧樹脂、矽酮樹脂(包含矽酮橡膠、矽酮凝膠等有機聚矽氧烷硬化物(交聯物))、脲樹脂、氟樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環狀烯烴、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、胺基甲酸酯樹脂、三聚氰胺樹脂、聚乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、酚樹脂、聚乙烯醇樹脂、纖維素樹脂、脂肪族酯樹脂、芳香族酯樹脂、脂肪族聚烯烴樹脂、芳香族聚烯烴樹脂等公知者。另外,作為樹脂,亦可使用該些的共聚樹脂。
該些樹脂中,就透明性的觀點而言,可較佳地使用環氧樹脂、矽酮樹脂、丙烯酸樹脂、酯樹脂或該些的混合物。其中,較佳為矽酮樹脂及丙烯酸樹脂,就耐熱性的觀點而言,可更佳地使用矽酮樹脂。
矽酮樹脂亦可為熱硬化型矽酮樹脂及熱塑性矽酮樹脂的任一者。熱硬化型矽酮樹脂於常溫或50℃~200℃的溫度下硬化,且透明性、耐熱性、接著性優異。
作為熱硬化型矽酮樹脂的具體例,亦可使用市售者,例如通常的LED用途的矽酮密封材。作為其具體例,可列舉東麗道康寧(Toray Dow Corning)公司製造的OE-6630A/B、OE-6336A/B,或信越化學工業股份有限公司製造的SCR-1012A/B、SCR-1016A/B等。
於熱硬化型矽酮樹脂中,為了抑制常溫下的硬化而延長適用期,較佳為調配乙炔醇等矽氫化反應延遲劑。
熱塑性矽酮樹脂為藉由加熱至玻璃轉移溫度或熔點為止而軟化,並顯示出流動性的樹脂。熱塑性矽酮樹脂即便暫時加熱而軟化,亦不會伴有硬化反應等化學反應,因此若恢復至常溫則再次成為固體。
作為熱塑性矽酮樹脂的具體例,可列舉市售者,例如東麗道康寧(Toray Dow Corning)公司製造的RSN-0805、RSN-0217等RSN系列。
就提高絕熱性的觀點而言,樹脂層的厚度較佳為50 μm以上,更佳為100 μm以上,進而佳為150 μm以上。樹脂層的厚度的上限並無特別限制,就薄型化的觀點而言,較佳為500 μm以下。
就進一步提高絕熱性的觀點而言,樹脂層較佳為進而包含絕熱性材料。所謂本發明中的絕熱性材料,為導熱率低於樹脂層中所含的樹脂的材料。
作為絕熱性材料的具體例,可列舉:胺基甲酸酯泡沫、苯酚泡沫、聚苯乙烯泡沫等發泡塑膠、多孔質粒子及中空粒子等。該些材料於粒子的表面或內部具有空氣層,因此為導熱率低、絕熱性優異的材料。藉由樹脂層包含該些絕熱性材料,可於樹脂層中包含空隙,並可提高樹脂層的絕熱性。就耐光性優異的觀點而言,絕熱性材料較佳為中空粒子或多孔質粒子。
就進一步提高絕熱性的觀點而言,樹脂層中的空隙率較佳為30%以上,更佳為40%以上,進而佳為50%以上。另外,就不使樹脂層的透過率降低的觀點而言,樹脂層中的空隙率較佳為90%以下。此處所謂空隙率,為樹脂層中的空隙的比例,且為藉由以下方法而測定的值。藉由機械研磨法、切片機法、橫截面拋光機(Cross-section Polisher,CP)法及聚焦離子束(Focused Ion Beam,FIB)加工法中的任一方法進行研磨以可對色轉換層的剖面進行觀測。利用掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)對所獲得的剖面進行觀察,根據所獲得的二維圖像來獲得空隙率。
空隙率更具體而言,藉由以下的程序而算出。首先,利用圖像(Image)J等圖像處理軟體讀入藉由SEM觀察而獲得的圖像,將該圖像轉換為灰階(grey scale)。其次,藉由二值化處理,分別將空隙塗成黑色,將空隙以外的部分塗成白色,並算出黑色部分的面積及白色部分的面積。此時,二值化處理亦可藉由自動處理而進行,亦可以目視進行。可藉由計算(黑色部分的面積)/(黑色部分的面積+白色部分的面積)來獲得空隙率。
作為多孔質粒子或中空粒子的母體,可列舉:玻璃、氧化鈦、氧化矽、氧化鋁、矽酮、氧化鋯、氧化鈰、氮化鋁、碳化矽、氮化矽、鈦酸鋇等陶瓷;丙烯酸系、甲基丙烯酸系、聚桂皮酸乙烯酯系、聚醯亞胺系、環橡膠系等具有反應性乙烯基的光硬化型抗蝕劑材料;環氧樹脂、矽酮樹脂(包含矽酮橡膠、矽酮凝膠等有機聚矽氧烷硬化物(交聯物))、脲樹脂、氟樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環狀烯烴、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、胺基甲酸酯樹脂、三聚氰胺樹脂、聚乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、酚樹脂、聚乙烯醇樹脂、纖維素樹脂、脂肪族酯樹脂、芳香族酯樹脂、脂肪族聚烯烴樹脂、芳香族聚烯烴樹脂等樹脂等,但並不限定於該些。
就母體的導熱率小而絕熱性優異而言,作為母體的材料,較佳為氧化矽或樹脂,樹脂中更佳為丙烯酸樹脂。就耐熱性、耐光性的觀點而言,作為母體的材料,更佳為氧化矽。此處所謂氧化矽,是指包含50重量%以上的二氧化矽的玻璃。
就進一步提高絕熱性的觀點而言,樹脂層中的絕熱性材料的含量較佳為10體積%以上,更佳為30體積%以上,進而佳為50體積%以上。另外,就不使光的透過率降低的關聯而言,絕熱性材料的含量較佳為90體積%以下。若樹脂層中的光的透過率降低,則發光體的亮度降低。就抑制發光體的亮度降低的觀點而言,樹脂層中的光的透過率較佳為70%以上。
此處所謂的樹脂層的透過率,是指波長450 nm下的樹脂層的透過率。透過率可藉由以下的程序進行測定。首先,製作包含樹脂及絕熱性材料的樹脂液。利用狹縫模塗佈機等將樹脂液塗佈於石英玻璃上後,利用烘箱於150℃下加熱1小時,從而製作透過率測定用樣品。以於分光光度計(U-4100分光光度計(Spectrophotometer)(日立製作所製造))中使用附屬的積分球的基本構成來測定透過率測定用樣品的透過率,藉此可獲得波長450 nm下的透過率。
另外,自發光體中所含的有機發光材料放射的光於發光體中所含的各層間的界面進行折射或反射。於發光體內進行了反射的光於發光體內進而重覆反射,最終輸出至發光體外。其中,光於發光體內進行反射的過程中,由於光的一部分被吸收,因此產生光衰減。
如本發明般於使用有機發光材料的情況下,顯著地表現出由此種光衰減而引起的亮度降低。所述情況是由以下的原因引起。其原因在於,為了抑制光衰減,需要使光的行進方向自於發光體內進行反射的方向變化為朝發光體外輸出的方向。其中,與釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Garnet,YAG)系螢光體般的無機螢光體不同,有機發光材料中無使光散射的功能,難以如所述般變更光的行進方向。
然而,樹脂層中具有絕熱性粒子的發光體中,絕熱性粒子可兼具光散射性粒子的作用。即,因樹脂層中所含的絕熱性粒子而光發生散射,從而光的行進方向發生變化,藉此提高朝發光體外的光輸出效率。如此,可抑制發光體的亮度降低。
就提高光散射性、且抑制光的輸出效率降低的觀點而言,絕熱性材料的平均粒徑較佳為0.01 μm以上,更佳為0.1 μm以上。
另外,就於樹脂中均勻地分散絕熱性材料而獲得均勻的發光的觀點而言,絕熱性材料的平均粒徑較佳為50 μm以下,更佳為10 μm以下,進而佳為5 μm以下。
本發明中,所謂絕熱性材料的平均粒徑,為以D50所表示的中值粒徑。此處,所謂D50,是指藉由以下方法而測定的粒徑。藉由機械研磨法、切片機法、橫截面拋光機(Cross-section Polisher,CP)法及聚焦離子束(Focused Ion Beam,FIB)加工法中的任一方法進行研磨以可對樹脂層的剖面進行觀測。利用SEM對所獲得的剖面進行觀察,根據所獲得的二維圖像來測定以下定義的「粒子的個別的粒徑」。選擇與粒子的外緣相交於兩點的任意直線中該兩個交點間的距離成為最大的直線,將該距離定義為「粒子的個別的粒徑」。根據所觀察的所有粒子的個別的粒徑求出粒度分佈,將該分佈中自小粒徑側起的通過分累計10%的粒徑設為D10,將通過分累計50%的粒徑設為D50,將通過分累計90%的粒徑設為D90。
作為絕熱性材料的一個較佳形態的中空粒子並無特別限制,可列舉:中空氧化矽粒子、中空氧化鋁粒子、中空氧化鋯粒子、中空碳粒子、中空丙烯酸粒子等。該些可使用市售者。
作為中空氧化矽粒子的具體例,可列舉:歌蘭戴克斯(Grandex)公司製造的XG40或XG100等XG系列,日鐵礦業公司製造的西里納斯(Silinax)、3M公司製造的玻璃泡(Glass Bubbles)S60-HS、玻璃泡(Glass Bubbles)S22、玻璃泡(Glass Bubbles)S38、玻璃泡(Glass Bubbles)K20等玻璃泡(Glass Bubbles)系列,波特玻璃球(Potters-Ballotini)公司製造的HSC-110C、斯菲里賽爾(Sphericel)60P18、富士矽化學(Fuji-silysia Chemical)公司製造的富士巴倫(Fuji balloon)H-40、富士巴倫(Fuji balloon)H-35等富士巴倫(Fuji balloon)系列等。作為中空氧化鋁粒子的具體例,可列舉昭和電工製造的BW等。作為中空氧化鋯粒子的具體例,可列舉美國鋯(ZIRCOA)製造的HOLLOW ZIRCONIUM SPHERES等。作為中空碳粒子的具體例,可列舉:吳羽化學公司製造的庫萊卡斯菲爾(Kureca Sphere)、通用科技(GENERAL TECHNOLOGIES)製造的碳斯菲爾(Carbo Sphere)等。作為中空丙烯酸粒子的具體例,可列舉積水化學公司製造的阿德版賽璐(ADVANCELL)HB-2051等。該些中,就母材的導熱率小而絕熱性優異而言,更佳為中空氧化矽粒子及中空丙烯酸粒子,特佳為中空氧化矽粒子。
另外,作為絕熱性材料的一個較佳形態的多孔質粒子並無特別限制,可列舉:多孔質氧化矽粒子、多孔質氧化鈦粒子等。該些可使用市售者。
作為多孔質氧化矽粒子的具體例,可列舉:東曹氧化矽性的NIPGEL AY-603、NIPGEL BY-001、NIPGEL ER-100、NIPGEL AZ-260、NIPSIL SS50F等NIPGEL系列及NIPSIL系列,富士矽化學(Fuji-silysia Chemical)公司製造的薩里西亞(Sylysia)436、薩里西亞(Sylysia)446、薩里西亞(Sylysia)476、薩里西亞(Sylysia)430、薩里西亞(Sylysia)450等薩里西亞(Sylysia)系列,AGC思特奇(AGC Si-tech)公司製造的桑斯菲爾(Sunsphere)H31、桑斯菲爾(Sunsphere)H51、桑斯菲爾(Sunsphere)H121等桑斯菲爾(Sunsphere)系列等。作為多孔質氧化鈦粒子的具體例,可列舉日揮觸媒化成公司製造的TITAN MICRO BEAD AA-1515等。該些中,就母材的導熱率小而絕熱性優異而言,較佳為多孔質氧化矽粒子。
就提高樹脂層的絕熱性的觀點而言,樹脂層可包含發泡性材料。作為發泡性材料,可列舉:積水化學公司製造的阿德版賽璐(ADVANCELL)EM系列、或日本鐵氧體(Nippon Ferrite)公司製造的艾斯旁賽璐(Expancel)等熱膨脹性微粒子。該些發泡性材料亦可單獨使用,亦可將兩種以上混合使用。
(LED) 本發明的實施形態的發光體中所含的LED的發光色並無特別限制,較佳為發光波長峰值處於400 nm以上、500 nm以下的範圍的藍色。
藍色LED可具有一種發光峰值,亦可具有兩種以上的發光峰值。就顯示器或照明的色彩再現範圍的提高的觀點而言,藍色LED較佳為具有一種發光峰值者。
另外,亦可任意地組合發光峰值不同的多種LED而用作發光體的集合體。另外,亦可相對於一個發光體而搭載多個LED。
為了提高藍色光的色純度,其發光峰值波長的下限值更佳為430 nm以上,進而佳為440 nm以上,特佳為445 nm以上。
另外,為了縮小藍色光與綠色光的光譜的重疊,較佳為將於500 nm以下的區域中觀測到發光峰值波長的發光用作藍色的發光。於進一步增大其效果的基礎上,LED的發光峰值波長的上限值更佳為480 nm以下,進而佳為470 nm以下,特佳為465 nm以下。
為了進而提高藍色光的色純度,藍色光的發光峰值波長的半值寬度較佳為30 nm以下,更佳為25 nm以下。
(基板) 本發明的實施形態的發光體中可使用的基板並無特別限制,可使用包含玻璃環氧樹脂或金屬材料、陶瓷材料等公知材料的基板。
本發明中的發光體的LED較佳為安裝於放熱性基板。藉由將LED安裝於放熱性基板,可效率良好地散發LED所產生的熱,從而可抑制色轉換層的溫度上昇。
只要可獲得高的放熱性,則放熱性基板的材質並無特別限定。作為放熱性基板的具體例,例如可列舉鋁、鋁合金、銅、銅合金及陶瓷製基板等。作為鋁合金,有Al-Zn-Mg-Cu系杜拉鋁合金等。此外,亦有包含1%以下的矽、鐵、銅、錳、鎂、鉻、鋅、鈦等的鋁合金。作為銅合金,有鍍金合金(gilding metal)、紅黃銅、黃銅、磷青銅、孟滋合金(muntz metal)、鋁青銅、鈹銅、洋銅、白銅、炮銅(gunmetal)等。作為陶瓷,有氧化鋁、氧化鋯、氧化鋅、鈦酸鋇、羥磷石灰、碳化矽、氮化矽、螢石、鋯鈦酸鉛、塊滑石等。該些中,較佳為鋁製基板。
LED較佳為正裝(face up)或倒裝於放熱性基板。根據倒裝,於不使用導線的情況下將LED的各電極連接於基板的導電區域。
於本發明的實施形態的發光體中,以進一步的放熱性的提高為目的,較佳為利用散熱器。具體而言,較佳為使用例如與基板的背面接觸的散熱器。就基板與散熱器的接觸面積越大而可獲得越高的放熱效果而言,較佳為基板背面實質上整體與散熱器接觸。對散熱器要求熱容量大。散熱器的材質的具體例例如為銅或鋁等。
(透光性放熱層) 本發明的實施形態的發光體較佳為於色轉換層的上部進而具有透光性放熱層。所謂透光性放熱層,為主要包含樹脂及導熱性粒子的層,且為具有透過50%以上的波長450 nm的光的性質的層。照射至色轉換層的藍色光的一部分被有機發光材料吸收而轉換為波長更長的光,此時經吸收的一部分能量轉換為熱,因此色轉換層的溫度上昇。為了效率良好地散發色轉換層所產生的熱,較佳為於色轉換層的上部設置放熱層。另外,由於該層位於色轉換層的上部,為了不使發光體的亮度降低,波長450 nm的光的透過率較佳為50%以上。
可於透光性放熱層中使用與色轉換層中所使用的樹脂相同的樹脂。其中,較佳為矽酮樹脂。作為導熱性材料,可使用氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氮化硼、氮化鋁、碳化矽等導熱率高的材料。其中,較佳為氧化鋁、氧化鈦及氮化鋁。
(反射器) 本發明的實施形態的發光體較佳為具有反射器,且是將LED與色轉換層配置於由反射器形成的凹部而成。為了效率良好地反射光,構成凹部的反射器較佳為以於開口側(遠離LED搭載面之側)擴展的方式傾斜。該情況下的傾斜角度並無特別限定,可列舉相對於安裝有LED的基板的上表面而為90°~45°左右。
作為構成反射器的較佳的材料,可列舉熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂等樹脂。具體而言,可列舉:環氧樹脂、矽酮樹脂、聚醯亞胺樹脂、改質聚醯亞胺樹脂、聚鄰苯二甲醯胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯硫醚樹脂、液晶聚合物、ABS樹脂、酚樹脂、丙烯酸樹脂、PBT樹脂等。
若以熱硬化性樹脂形成反射器,則可獲得具有優異的耐久性的發光裝置,故更佳。作為熱硬化性樹脂,較佳為環氧樹脂、改質環氧樹脂、矽酮樹脂、改質矽酮樹脂等。
另外,為了提高反射率,反射器可包含二氧化鈦等無機粒子。反射器的反射率較佳為80%以上,更佳為90%以上,進而佳為95%以上。
所謂由反射器形成的凹部,是指自安裝有LED的基板表面至反射器的上表面為止的區域,且是指反射器以外的區域。
由反射器形成的凹部的形狀並無特別限定,可為圓柱狀、圓錐狀、圓錐台狀、多角柱狀、多角錐狀、多角錐台狀或與該些相似的形狀等任一形狀。其中,於側視型發光裝置中,就小型化的觀點而言,較佳為凹部於長邊方向延伸的形狀,更佳為特別是俯視時為四邊形、與四邊形相似的多邊形或相似的形狀,或凹部的形狀為向上部擴展的四角錐台狀。
圖2的(a)及(b)為本發明的發光體的一例的剖面圖及俯視圖。發光體的由反射器形成的凹部中,將反射器的最上面稱為凹部的開口部14。將凹部的開口部14中長邊方向的長度稱為凹部的長度10,將凹部的開口部14中短邊方向的長度稱為凹部的寬度11。
凹部的長度可沿短邊方向而不同。該情況下,較佳為隨著朝向短邊方向的中央而成為寬幅,將短邊方向的長度中最長的部分稱為凹部的長度。
凹部的寬度可沿長邊方向而不同。該情況下,較佳為隨著朝向長邊方向的中央而成為寬幅,將短邊方向的長度中最長的部分稱為凹部的寬度。
所謂凹部的底部是指凹部的基板表面部分。將凹部的底部的長邊方向的長度中最長的部分稱為底部長度12,將底部的短邊方向的長度中最長的部分稱為底部寬度13。
凹部的長度及寬度並無特別限制,關於側邊型顯示器用LED,為了將LED安裝於基板,只要具有充分的長度即可。具體而言,凹部的長度較佳為0.5 mm以上、10 mm以下。另外,就顯示器的薄型化的觀點而言,凹部的寬度較佳為1 mm以下,更佳為0.5 mm以下,進而佳為0.3 mm以下。另外,凹部的寬度只要為供分配器的針進入的尺寸,則並無特別限制,就生產性的觀點而言,較佳為0.05 mm以上。凹部的深度可根據所搭載的LED的厚度、接合方法等而適宜調整,較佳為0.1 mm以上、3 mm以下。
於直下型顯示器的情況下,凹部的長度較佳為與側邊型顯示器用同樣地為0.5 mm以上、10 mm以下。關於凹部的寬度,與側邊型不同,且無需為薄型,就光輸出效率的觀點而言,較佳為10 mm以下。另外,凹部的寬度只要為供分配器的針進入的尺寸,則並無特別限制,就生產性的觀點而言,較佳為0.05 mm以上。
(其他層) 本發明的實施形態的發光體根據所要求的功能,亦可進而具備具有光擴散功能、偏光功能、調色功能、折射率匹配功能等的輔助層。
<發光體的製造方法> 其次,參照圖3(a)~圖3(c)對製造本發明的實施形態的發光體的方法進行說明。再者,以下的說明為一例,且製造方法並不限定於該些。
首先,如圖3(a)所示,將LED 2配置於藉由公知的方法製成的形成有反射器4的基板1的由反射器4形成的凹部,並利用配線與基板1連接。圖3(a)表示利用導線3將LED 2的上表面的電極與基板1中所含的電路中的配線連接的打線接合的例子。於LED為於發光面的相反面具有電極墊的倒裝晶片型的情況下,使LED的電極面與電路基板的配線對向,並藉由統一接合而連接。
其次,如圖3(b)所示,將樹脂組成物注入至由反射器4形成的凹部,形成樹脂層6。圖3(b)表示以樹脂組成物填充由反射器4形成的凹部的一部分的情況,但並不限於此,亦可以樹脂組成物填充凹部的全部。
樹脂組成物可如以下般進行製作。將樹脂、溶媒、絕熱性材料、添加劑等混合規定量後,利用均質機、自轉公轉型攪拌機、三輥、球磨機、行星式球磨機、珠磨機等攪拌·混練機均質地進行混合分散。亦可於混合分散後或於混合分散的過程中,於真空或減壓條件下進行脫泡。另外,亦可事先混合某特定的成分、或對混合物施加老化等處理。亦可藉由蒸發器去除混合物中的溶劑的一部分或全部而成為所期望的固體成分濃度。
作為溶媒,只要為可調整流動狀態的樹脂的黏度者,則並無特別限定。例如可列舉:甲苯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、己烷、丙酮、萜品醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯(Texanol)、甲基溶纖劑、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯等。亦可將兩種以上的該些溶媒混合使用。
藉由使注入至凹部的樹脂組成物進行乾燥或熱硬化而形成樹脂層6。乾燥、熱硬化可使用熱風乾燥機或紅外線乾燥機等通常的加熱裝置來進行。該情況下,乾燥、熱硬化條件通常為40℃~200℃、1分鐘~3小時,較佳為80℃~150℃、2分鐘~1小時。 於使樹脂組成物進行乾燥或熱硬化的步驟之前,為了去除溶入至樹脂組成物中的水分、氧等,亦可於真空環境化靜置。
其次,如圖3(c)所示,將色轉換層5形成於樹脂層6上。色轉換層5可使用溶液狀態的組成物(以後,將用以形成色轉換層的組成物適宜稱為「色轉換組成物」)而形成,亦可使用預先將色轉換組成物成形為片狀者、即色轉換組成物的片狀物(以後,適宜稱為「色轉換片」)而形成。
色轉換組成物可如以下般進行製作。將通式(1)所表示的化合物、樹脂、溶媒、添加劑等混合規定量後,利用均質機、自轉公轉型攪拌機、三輥、球磨機、行星式球磨機、珠磨機等攪拌·混練機均質地進行混合分散。亦可於混合分散後或於混合分散的過程中,於真空或減壓條件下進行脫泡。另外,亦可事先混合某特定的成分、或對混合物施加老化等處理。亦可藉由蒸發器去除混合物中的溶劑的一部分或全部而成為所期望的固體成分濃度。
作為溶媒,只要為可調整流動狀態的樹脂的黏度、並不對通式(1)所表示的化合物的劣化產生影響者,則並無特別限定。例如可列舉:甲苯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、己烷、丙酮、萜品醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯、甲基溶纖劑、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯等。亦可將兩種以上的該些溶媒混合使用。該些溶媒中,特別是就不對通式(1)所表示的化合物的劣化產生影響、且乾燥後的殘存溶媒少的方面而言,可較佳地使用甲苯。
於藉由分配器等將溶液狀態的色轉換組成物注入至樹脂層6上的情況下,可藉由使色轉換組成物進行乾燥或熱硬化而形成色轉換層5。乾燥、熱硬化可使用熱風乾燥機或紅外線乾燥機等通常的加熱裝置來進行。該情況下,乾燥、熱硬化條件通常為40℃~200℃、1分鐘~3小時,較佳為80℃~150℃、2分鐘~1小時。
亦可於色轉換層的形成中使用片法。所謂片法,為將色轉換片貼附於樹脂層上的方法。
色轉換片可藉由將色轉換組成物塗佈於基材上並加以乾燥而製成。塗佈可利用逆輥塗佈機、刮板塗佈機、唇模塗佈機、狹縫模塗佈機、直接凹版塗佈機、膠印凹版塗佈機、吻合式塗佈機、網版印刷、正向輥塗佈機(natural roll coater)、氣刀塗佈機、輥式刮板塗佈機、雙流塗佈機(two-stream coater)、棒塗機、線棒塗佈機、敷料器、浸漬塗佈機、簾幕塗佈機、旋塗機、刮刀塗佈機等來進行。為了使色轉換片的膜厚均勻,較佳為利用狹縫模塗佈機進行塗佈。色轉換片的乾燥可使用熱風乾燥機或紅外線乾燥機等通常的加熱裝置來進行。該情況下,加熱硬化條件通常為40℃~200℃、1分鐘~3小時,較佳為80℃~150℃、2分鐘~1小時。色轉換片只要包含使色轉換組成物硬化而獲得的層,則對其構成並無限定。
就提高耐熱性的觀點而言,色轉換片的厚度較佳為500 μm以下,更佳為300 μm以下,進而佳為200 μm以下。關於膜厚的測定方法,是指基於日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)K7130(1999)塑膠-膜及片-厚度測定方法中的藉由機械掃描的厚度測定方法A法而測定的膜厚(平均膜厚)。
用於色轉換片的基材並無特別限制,可使用公知的金屬、膜、玻璃、陶瓷、紙等。於基材為金屬板的情況下,亦可對表面施加鉻系或鎳系等的鍍敷處理或陶瓷處理。
該些中,就色轉換片的製作或成形的容易度而言,可較佳地使用玻璃或樹脂膜。另外,較佳為強度高的膜,以便在對膜狀的基材進行處理時無斷裂等之憂。就該些要求特性或經濟性的方面而言,較佳為樹脂膜,該些樹脂膜中,就經濟性、處理性的方面而言,較佳為選自由聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate,PEN)、聚苯硫醚及聚碳酸酯、聚丙烯所組成的群組中的塑膠膜。
另外,亦可藉由擠出機於200℃以上的高溫下對色轉換片進行壓接成形。就耐熱性的方面而言,該情況下的基材較佳為聚醯亞胺膜。於將色轉換片自基材剝離並使用的情況下,就剝離的容易度而言,亦可預先對基材的表面進行脫模處理。另外,於將色轉換片不自基材剝離而使用的情況下,就透明性的方面而言,基材較佳為包含PET、PEN、聚碳酸酯的膜。
基材的厚度並無特別限制,作為下限,較佳為25 μm以上,更佳為38 μm以上。另外,作為上限,較佳為5000 μm以下,更佳為3000 μm以下。
出於對色轉換層提高阻氣性的目的,亦可於基材膜中形成有阻擋層。作為阻擋層,例如可列舉:氧化矽、氧化鋁、氧化錫、氧化銦、氧化釔、氧化鎂等或該些的混合物、或者於該些中添加了其他元素的金屬氧化物薄膜,或者包含聚偏二氯乙烯、丙烯酸系樹脂、矽酮系樹脂、三聚氰胺系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、氟系樹脂等各種樹脂的膜,但並不限定於該些。另外,作為對水分具有阻擋功能的膜,例如可列舉包含聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚偏二氯乙烯、偏二氯乙烯與氯乙烯的共聚物、偏二氯乙烯與丙烯腈的共聚物、氟系樹脂等各種樹脂的膜,但並不限定於該些。
另外,根據色轉換片的所要求的功能,亦可進而設置具有抗反射功能、防眩功能、抗反射防眩功能、硬塗層功能(耐摩擦功能)、抗靜電功能、防污功能、電磁波遮蔽功能、紅外線截止功能、紫外線截止功能、偏光功能、調色功能的輔助層。
色轉換片較佳為25℃下的儲存彈性係數為0.1 MPa以上、2 GPa以下。藉由處於所述範圍,可容易地對色轉換片進行單片化等切斷加工。藉由25℃下的儲存彈性係數為0.1 MPa以上,可確保用以進行穩定的切斷加工的硬度。另外,藉由25℃下的儲存彈性係數為2 GPa以下,可預防於切斷加工時色轉換片產生破裂。 此處所謂的儲存彈性係數,為藉由動態黏彈性測定而求出的儲存彈性係數。所謂動態黏彈性,為以下方法:當對材料以某正弦頻率施加剪切應變時,將達到穩定狀態時所顯現的剪切應力分解為應變與相位一致的成分(彈性成分)以及相位比應變延遲90°的成分(黏性成分),從而對材料的動態力學特性進行解析。此處,相位與剪切應變一致的應力成分除以剪切應變而得者為儲存彈性係數G',且為表示材料相對於各溫度下的動態的應變的變形、追隨者,因此與材料的加工性或接著性密切相關。
於在色轉換層的形成中使用片法的情況下,將色轉換片單片化為各發光體中所需的大小,拾取經單片化的色轉換片並貼附於樹脂層6,藉此形成色轉換層5。於樹脂層6與色轉換片的接著時,可使用公知的接著劑,樹脂層6自身具有接著性,亦可將其用作接著劑。於將樹脂層6用作接著劑的情況下,於樹脂層6的形成時無需完全硬化,設為半硬化的狀態,於貼附色轉換片後使樹脂層6完全硬化,藉此可將兩者接著。
將色轉換片單片化的方法並無特別限定,可使用利用模具進行的沖孔、利用雷射進行的加工、利用刀具進行的切削等方法。
因利用雷射進行的加工會賦予高能量,非常難以避免樹脂的燒焦或螢光體的劣化,因此理想的是利用刀具進行的切削。
作為利用刀具的切削方法,有簡單的將刀具壓入而切割的方法、及利用旋轉刀切割的方法,均可較佳地使用。
於視需要在發光體中設置透光性放熱層的情況下,作為透光性放熱層的形成方法,可列舉使用成為透光性放熱層的材料的樹脂組成物的方法。將樹脂、溶媒、導熱性材料等混合規定量後,利用均質機、自轉公轉型攪拌機、三輥、球磨機、行星式球磨機、珠磨機等攪拌·混練機均質地進行混合分散,藉此獲得透光性放熱層製作用樹脂組成物。亦可於混合分散後或於混合分散的過程中,於真空或減壓條件下進行脫泡。另外,亦可事先混合某特定的成分、或對混合物施加老化等處理。亦可藉由蒸發器去除混合物中的溶劑的一部分或全部而成為所期望的固體成分濃度。
作為溶媒,只要為可調整流動狀態的樹脂的黏度者,則並無特別限定。例如可列舉:甲苯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、己烷、丙酮、萜品醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯、甲基溶纖劑、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯等。亦可將兩種以上的該些溶媒混合使用。
將所獲得的樹脂組成物分配於色轉換層5上,並進行乾燥或熱硬化,藉此可形成透光性放熱層。
作為透光性放熱層的其他形成方法,可列舉:製作色轉換片與透光性放熱層的積層體,並將其貼附於樹脂層6上的方法。該情況下,將透光性放熱層製作用樹脂組成物塗佈於色轉換片上,並進行乾燥或硬化,藉此可製作積層體。
<光源單元> 本發明的實施形態的光源單元為至少具備所述發光體的構成。作為光源單元的具體例,可列舉用於顯示器等中的背光單元等。出於使亮度上昇的目的,光源單元亦可採取包含稜鏡片、偏光反射膜膜、微透鏡膜等光學膜的構成。另外,出於提高色純度的目的,光源單元亦可進而採取具備彩色濾光片的構成。
<顯示器、照明裝置> 本發明的實施形態的顯示器至少至少具備所述發光體。例如,於液晶顯示器等顯示器中,使用所述發光體作為背光單元。另外,本發明的實施形態的照明裝置至少具備所述發光體。例如,該照明裝置是以如下方式構成:使作為光源的藍色LED光源、與將來自該藍色LED光源的藍色光轉換為較該藍色光為長波長的光的色轉換層組合,從而發出白色光。 [實施例]
以下,列舉實施例對本發明進行說明,但本發明不受該些例子的限定。各實施例及比較例中使用的材料如以下般。
<樹脂> 丙烯酸樹脂:奧利考斯(Olycox)KC-7000(共榮社化學製造) 矽酮樹脂:OE6630A/B(東麗道康寧(Toray Dow Corning)公司製造)。
<有機發光材料> 下述實施例及比較例中,化合物G-1、化合物R-1為以下所示的化合物。
[化32]
合成例1 化合物G-1的合成方法 將3,5-二溴苯甲醛(3.0 g)、4-第三丁基苯基硼酸(5.3 g)、四(三苯基膦)鈀(0)(0.4 g)、及碳酸鉀(2.0 g)放入燒瓶中,進行氮氣置換。於其中加入經脫氣的甲苯(30 mL)及經脫氣的水(10 mL),進行4小時回流。將反應溶液冷卻至室溫為止,並於分液出有機層後利用飽和食鹽水對其進行清洗。於利用硫酸鎂對該有機層進行乾燥並過濾後,將溶媒蒸餾去除。藉由矽膠層析法對所獲得的反應產物進行精製,從而以白色固體的形式獲得3,5-雙(4-第三丁基苯基)苯甲醛(3.5 g)。
將3,5-雙(4-第三丁基苯基)苯甲醛(1.5 g)與2,4-二甲基吡咯(0.7 g)放入反應溶液中,加入脫水二氯甲烷(200 mL)及三氟乙酸(1滴),於氮氣環境下攪拌4小時。於其中加入2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(0.85 g)的脫水二氯甲烷溶液,進而攪拌1小時。於反應結束後,加入三氟化硼二乙基醚錯合物(7.0 mL)及二異丙基乙基胺(7.0 mL)並攪拌4小時。然後,進而加入水(100 mL)進行攪拌,並分液出有機層。於利用硫酸鎂對該有機層進行乾燥並過濾後,將溶媒蒸餾去除。藉由矽膠層析法對所獲得的反應產物進行精製,從而獲得0.4 g的下述所示的化合物G-1(產率18%)。
1
H-NMR (CDCl3
, ppm):7.95 (s, 1H), 7.63-7.48 (m, 10H), 6.00 (s, 2H), 2.58 (s, 6H), 1.50 (s, 6H), 1.37 (s, 18H)。
再者,該化合物於藍色的激發光源中顯示出光的吸收特性,於綠色區域顯示出尖銳的發光峰值。
合成例2 化合物R-1的合成方法 於氮氣流下以120℃對4-(4-第三丁基苯基)-2-(4-甲氧基苯基)吡咯300 mg、2-甲氧基苯甲醯氯201 mg、及甲苯10 ml的混合溶液進行6小時加熱。於冷卻至室溫後,進行蒸發而將溶媒去除。於利用乙醇20 ml對殘留物進行清洗並真空乾燥,獲得2-(2-甲氧基苯甲醯基)-3-(4-第三丁基苯基)-5-(4-甲氧基苯基)吡咯260 mg。
其次,於氮氣流以125℃對2-(2-甲氧基苯甲醯基)-3-(4-第三丁基苯基)-5-(4-甲氧基苯基)吡咯260 mg、4-(4-第三丁基苯基)-2-(4-甲氧基苯基)吡咯180 mg、甲磺酸酐206 mg、及經脫氣的甲苯10 ml的混合溶液進行7小時加熱。於冷卻至室溫後,注入水20 ml,並利用二氯甲烷30 ml進行萃取。利用水20 ml將有機層清洗兩次,進行蒸發而將溶媒去除,並進行真空乾燥。
其次,於氮氣流下向所獲得的吡咯亞甲基體與甲苯10 ml的混合溶液中加入二異丙基乙基胺305 mg、及三氟化硼二乙基醚錯合物670 mg,並於室溫下攪拌3小時。注入水20 ml,並利用二氯甲烷30 ml進行萃取。利用水20 ml將有機層清洗兩次,並利用硫酸鎂加以乾燥後,進行蒸發而將溶媒去除。藉由矽膠管柱層析法對殘留物進行精製並真空乾燥,從而獲得紫紅色粉末0.27 g。所獲得的粉末的1
H-NMR分析結果如以下般,從而確認所述獲得的紫紅色粉末為R-1。
1
H-NMR (CDCl3
, ppm):1.19 (s, 18H), 3.42 (s, 3H), 3.85 (s, 6H), 5.72 (d, 1H), 6.20 (t, 1H), 6.42-6.97 (m, 16H), 7.89 (d, 4H)。
該化合物於藍色與綠色的激發光源中顯示出光的吸收特性,於紅色區域顯示出尖銳的發光峰值。
<絕熱性材料> (中空氧化矽粒子) 中空氧化矽粒子1:XG40(歌蘭戴克斯(Grandex)公司製造)平均粒徑0.4 μm 中空氧化矽粒子2:XG100(歌蘭戴克斯(Grandex)公司製造)平均粒徑0.7 μm 中空氧化矽粒子3:XG200(歌蘭戴克斯(Grandex)公司製造)平均粒徑1.0 μm。
中空氧化矽粒子4是利用以下方法而製備。平均粒徑5.0 μm 向2 L的SUS304製的帶有夾套的反應槽中放入水800 g,並調整至10℃。將其設為A液。向500 mL的燒瓶中放入甲醇(和光純藥工業股份有限公司製造)267 g、己烷(和光純藥工業股份有限公司製造)16 g、四甲基氫氧化銨25質量%水溶液(東京化成工業股份有限公司製造)6 g、及月桂基三甲基氯化銨30質量%水溶液(第一工業製藥股份有限公司製造)18 g,並浸泡於冰水中,藉此調整至7℃。將其設為B液。
一面攪拌A液一面以添加速度10 g/sec添加B液。於添加結束後進而攪拌20秒鐘,進而加入34 g的四甲氧基矽烷(東京化成工業股份有限公司製造),並進行10分鐘攪拌。
使用5C的濾紙(桐山製作所製造)對所獲得的白濁水溶液進行過濾分離,利用乾燥機於100℃下進行乾燥,藉此獲得於粒子內部內包有己烷的複合氧化矽粒子的白色粉末。關於所獲得的複合氧化矽粒子的白色粉末,利用煅燒爐(本山(motoyama)股份有限公司製造,超燃(Super Burn))花費11小時昇溫至1100℃為止,然後於1100℃下保持1小時,藉此完全去除內部的己烷,獲得中空氧化矽粒子4的白色粉末。
於試驗管中秤取所獲得的中空氧化矽粒子4的0.1 g,加入異丙醇10 mL後,使用超音波進行分散處理。對所獲得的分散液使用雷射繞射散射式粒度分佈測定裝置Micro Trac HRA 9320-X100型(日機裝股份有限公司製造)並進行粒度分佈測定。
中空氧化矽粒子5是利用以下方法而製備。平均粒徑10 μm 於A液製備時將放入至反應槽中的水設為200 g,且將A液添加於B液,添加結束後進而攪拌20秒鐘,然後添加600 g的水後添加四甲氧基矽烷,除此以外,與中空氧化矽粒子4的製備方法同樣地進行而獲得中空氧化矽粒子5的白色粉末。與中空氧化矽粒子4同樣地進行來測定中空氧化矽粒子5的粒度分佈。
多孔質氧化矽粒子1:桑斯菲爾(Sunsphere)H31(AGC思特奇(AGC Si-tech)公司製造)平均粒徑3 μm 多孔質氧化矽粒子2:桑斯菲爾(Sunsphere)H51(AGC思特奇(AGC Si-tech)公司製造)平均粒徑5 μm 多孔質氧化矽粒子3:桑斯菲爾(Sunsphere)H121(AGC思特奇(AGC Si-tech)公司製造)平均粒徑12 μm 中空丙烯酸粒子:阿德版賽璐(ADVANCELL)HB-2051(積水化學公司製造)平均粒徑20 μm <放熱性材料> 氧化鋁粒子:AKP3000(住友化學製造) 氧化鈦粒子:JR301(帝化(Tayca)製造) 氮化鋁粒子:E古拉德(E Grade)(德山(Tokuyama)公司製造)。
<無機螢光體> 綠色無機螢光體:GR-MW540K(電氣化學(Denka)公司製造) 紅色無機螢光體:BR-301(三菱化學公司製造)。
各實施例及比較例中的各種測定方法如以下般。
<透過率測定> 各實施例中,藉由聚焦離子束(FIB)加工法來切斷透過率測定用樣品的一部分,並利用SEM來觀察樹脂層的剖面。根據所獲得的SEM像隨機地測定5處樹脂層的厚度,將平均值作為樹脂層的膜厚。
以於分光光度計(U-4100分光光度計(Spectrophotometer)(日立製作所製造))中使用附屬的積分球的基本構成來測定各實施例中製成的透過率測定樣品,藉此獲得波長450 nm下的透過率。
<空隙率測定> 藉由聚焦離子束(FIB)加工法來切斷各實施例中製作的發光體,並利用SEM來觀察樹脂層的剖面。觀察10個部位的剖面,利用圖像處理軟體圖像(Image)J讀入對所獲得的10枚二維圖像藉由進行SEM觀察而獲得的圖像。其次,藉由將圖像轉換為灰階的二值化處理而分別將空隙塗成黑色,將空隙以外的部分塗成白色,算出黑色部分的面積及白色部分的面積。此時,二值化處理藉由自動處理而進行。藉由計算(黑色部分的面積)/(黑色部分的面積+白色部分的面積)來獲得空隙率。
<絕熱性材料的含量測定> 藉由聚焦離子束(FIB)加工法來切斷各實施例及比較例中製作的發光體,並利用SEM來觀察樹脂層的剖面。觀察10個部位的剖面,並算出所獲得的10枚二維圖像的與絕熱性材料相當的剖面積的合計。藉由與絕熱性材料相當的剖面積的合計除以10枚二維圖像的剖面積的合計,獲得樹脂層的絕熱性材料的含量。此時,將絕熱性材料中所含的空隙部分亦作為絕熱性材料的一部分。
<樹脂層的膜厚測定> 藉由聚焦離子束(FIB)加工法來切斷各實施例及比較例中製作的發光體,並利用SEM來觀察樹脂層的剖面。測定10個部位的自LED與樹脂層的界面至樹脂層與色轉換層的界面為止的長度,將10處的平均值作為樹脂層的膜厚。
<色轉換層的膜厚測定> 藉由聚焦離子束(FIB)加工法來切斷各實施例及比較例中製作的發光體,並利用SEM來觀察色轉換層的剖面。測定10個部位的自樹脂層與色轉換層的界面至色轉換層與空氣層或放熱層的界面為止的長度,將10處的平均值作為色轉換層的膜厚。
<放熱層的膜厚測定> 藉由聚焦離子束(FIB)加工法來切斷各實施例及比較例中製作的發光體,並利用SEM來觀察放熱層的剖面。測定10個部位的自色轉換層與放熱層的界面至放熱層層與空氣層的界面為止的長度,將10處的平均值作為放熱層的膜厚。
<色度、總光通量測定> 對各實施例及比較例中製作的發光體投入1 W的電力而使LED點燈,使用總光通量測定系統(HM-3000,大塚電子公司製造)對國際照明委員會(International Commission on Illumination,CIE)1931 XYZ表色系統的色度(x,y)及總光通量(lm)進行測定。此時,亦同時取得發光光譜。後述的各實施例及比較例中,以相對於比較例1中製成的發光體的總光通量的相對值來進行評價。
<光通量維持率測定> 對各實施例及比較例中製作的發光體投入1 W的電力而使LED元件點燈,於該狀態下放置於溫度25℃的環境下,並測定經過1000小時後的總光通量。藉由根據下述式算出總光通量保持率來評價耐久性。總光通量保持率越高則表示耐久性越優異。
總光通量保持率(%)=(經過1000小時後的總光通量/試驗開始後不久的總光通量)×100 <色彩再現範圍的算出> 根據色度、總光通量測定時獲得的發光光譜資料與彩色濾光片的透過率的光譜資料,算出利用彩色濾光片提高色純度時的(u',v')色空間中的色域。另外,關於所算出的(u',v')色空間中的色域的面積,藉由將BT.2020規格的色域面積設為100%時的比例(色彩再現範圍(%))來進行評價。該比例越高則色彩再現性越良好。
<溫度測定> 對各實施例及比較例中製作的發光體投入1 W的電力,使用放射溫度計FT3701(日置電機股份有限公司製造)來測定經過1小時後的色轉換層的表面溫度。
<絕熱性材料的平均粒徑測定> 藉由聚焦離子束(Focused Ion Beam,FIB)加工法對各實施例中獲得的發光體進行研磨以可對樹脂層的剖面進行觀測。利用SEM對所獲得的剖面進行觀察,根據所獲得的二維圖像來選擇與粒子的外緣相交於兩點的任意直線中該兩個交點間的距離成為最大的直線,將該距離設為「粒子的個別的粒徑」。根據所觀察的所有粒子的個別的粒徑求出粒度分佈,算出該分佈中自小粒徑側起的通過分累計50%的粒徑,獲得平均粒徑(D50)。
(實施例1~實施例6) 以轉移成型用模具夾持預先形成電極的玻璃環氧基板,於模具內流入熱硬化性樹脂「TA112」(可樂麗(Kuraray)公司製造)並使其硬化,藉此將反射器成形。此時,以反射器的凹部的形狀成為凹部的長度及寬度為3 mm、底部的長度及寬度為2 mm、深度為1 mm的四角錐台的方式設計模具。其次,將厚度為300 μm的倒裝晶片型藍色LED配置於由反射器形成的凹部,從而將LED電極與基板電性連接。
向容積300 ml的聚乙烯製容器中投入矽酮樹脂,使用行星式攪拌·脫泡裝置「瑪澤魯斯特(mazerustar)KK-400」(倉敷紡績(Kurabo)製造),以1000 rpm攪拌·脫泡20分鐘,藉此製作樹脂層形成用樹脂液。使用分配器將所獲得的樹脂層形成用樹脂液注入至由反射器形成的凹部,於150℃下加熱3小時,藉此形成樹脂層。此時,實施例1~實施例6的各實施例中,藉由改變樹脂層形成用樹脂液的注入量而變更樹脂層的厚度。
其次,於容積300 ml的聚乙烯製容器中以丙烯酸樹脂100重量份、化合物G-1 0.22重量份、及化合物R-1 0.02重量份的比率進行混合。於該混合物中,以相對於丙烯酸樹脂100重量份而成為200重量份的方式添加甲苯,使用行星式攪拌·脫泡裝置「瑪澤魯斯特(mazerustar)KK-400」(倉敷紡績(Kurabo)製造),以1000 rpm攪拌·脫泡60分鐘,從而獲得色轉換層製作用組成物。使用分配器將色轉換層製作用組成物注入至樹脂層上,於150℃下加熱2小時,藉此使色轉換組成物乾燥而獲得發光體。
藉由所述方法來測定實施例1~實施例6中製作的發光體的樹脂層的膜厚、及樹脂層的空隙率。將結果示於表2中。
另外,利用刮板塗佈機將樹脂層形成用樹脂液塗佈於石英玻璃上後,利用烘箱於150℃下加熱3小時,形成具有與實施例1~實施例6的發光體中的樹脂層的膜厚相同的膜厚的樹脂層,從而製作透過率測定用樣品。藉由所述方法對該樣品測定透過率。
(比較例1) 於比較例1中在LED與色轉換層之間不設置樹脂層,除此以外,進行與實施例1相同的操作而製作發光體。
藉由所述方法來測定實施例1~實施例6及比較例1中製作的發光體的色轉換層的表面溫度、總光通量、光通量維持率、及色彩再現範圍。將結果示於表2中。
可知,藉由於LED與色轉換層之間存在樹脂層,抑制色轉換層的表面溫度上昇,且亦改善光通量維持率。
[表2]
(實施例7~實施例12) 於實施例7~實施例12中,於樹脂層形成用樹脂液的製作時,以表3中記載的重量比將矽酮樹脂、作為絕熱性材料的中空氧化矽粒子1混合,除此以外,進行與實施例3相同的操作而製作發光體及透過率測定用樣品。藉由所述方法來測定實施例7~實施例12中製作的發光體的樹脂層的膜厚、樹脂層中的絕熱性材料的含量、樹脂層的空隙率、色轉換層的表面溫度、總光通量、光通量維持率、及色彩再現範圍。
另外,使用實施例7~實施例12中製作的樹脂層形成用樹脂液,除此以外,進行與實施例3相同的操作而製作透過率測定用樣品,並測定透過率。將結果示於表3中。再者,再次揭示實施例3的結果。
可知,藉由樹脂層包含絕熱性材料,色轉換層的表面溫度進一步降低,且光通量維持率進一步得到改善。
[表3]
(實施例13~實施例16) 於實施例13~實施例16中,使絕熱性材料的種類如表4所示般,除此以外,進行與實施例9相同的操作而製作發光體。藉由所述方法來測定實施例13~實施例16中製作的發光體的樹脂層的膜厚、樹脂層中的絕熱性材料的含量、樹脂層的空隙率、絕熱性材料的D50、色轉換層的表面溫度、總光通量、光通量維持率、及色彩再現範圍。再者,亦對實施例9中製作的發光體進行樹脂層中的絕熱性材料的D50的測定。
另外,使用實施例13~實施例16中製作的樹脂層形成用樹脂液,除此以外,進行與實施例9相同的操作而製作透過率測定用樣品,並測定透過率。將結果示於表4中。再者,再次揭示實施例9的結果。
可知,不論中空氧化矽粒子的種類如何,藉由包含絕熱性材料,色轉換層的表面溫度降低,且光通量維持率得到改善。
[表4]
(實施例17~實施例22) 於實施例17~實施例22中,於樹脂層形成用樹脂液的製作時,以表5中記載的重量比將矽酮樹脂、作為絕熱性材料的多孔質氧化矽粒子1混合,除此以外,進行與實施例3相同的操作而製作發光體及透過率測定用樣品。藉由所述方法來測定實施例17~實施例22中製作的發光體的樹脂層的膜厚、樹脂層中的絕熱性材料的含量、樹脂層的空隙率、色轉換層的表面溫度、總光通量、光通量維持率、及色彩再現範圍。
另外,使用實施例17~實施例22中製作的樹脂層形成用樹脂液,除此以外,進行與實施例3相同的操作而製作透過率測定用樣品,並測定透過率。將結果示於表5中。再者,再次揭示實施例3的結果。
可知,即便絕熱性材料為多孔質氧化矽粒子,亦與中空氧化矽粒子的情況同樣地,色轉換層的表面溫度降低,且光通量維持率得到改善。
[表5]
(實施例23、實施例24) 於實施例23及實施例24中,使絕熱性材料的種類如表6所示般,除此以外,進行與實施例19相同的操作而製作發光體。藉由所述方法來測定實施例23及實施例24中製作的發光體的樹脂層的膜厚、樹脂層中的絕熱性材料的含量、絕熱性材料的D50、樹脂層的空隙率、色轉換層的表面溫度、總光通量、光通量維持率、及色彩再現範圍。再者,亦對實施例19中製作的發光體進行樹脂層中的絕熱性材料的D50的測定。
另外,使用實施例23及實施例24中製作的樹脂層形成用樹脂液,除此以外,進行與實施例19相同的操作而製作透過率測定用樣品,並測定透過率。將結果示於表6中。再者,再次揭示實施例19的結果。
可知,不論多孔質氧化矽粒子的種類如何,藉由包含絕熱性材料,色轉換層的表面溫度降低,且光通量維持率得到改善。
[表6]
(實施例25) 使用中空丙烯酸粒子作為絕熱性材料,除此以外,進行與實施例9相同的操作而製作發光體。藉由所述方法來測定所製作的發光體的樹脂層的膜厚、樹脂層中的絕熱性材料的含量、樹脂層的空隙率、色轉換層的表面溫度、總光通量、光通量維持率、及色彩再現範圍。
另外,使用實施例25中製作的樹脂層形成用樹脂液,除此以外,進行與實施例9相同的操作而製作透過率測定用樣品,並測定透過率。將結果示於表7中。再者,再次揭示實施例3及實施例9的結果。
於使用中空丙烯酸粒子的情況下,為色轉換層表面溫度與使用中空氧化矽粒子1的情況相同,但光通量維持率低的結果。認為其原因在於,中空丙烯酸粒子本身光劣化。其中,較未使用絕熱性材料的實施例3而言,實施例25的拘束維持率得到改善。
[表7]
(實施例26) 將基板變更為鋁製基板,除此以外,進行與實施例9相同的操作而製作發光體。藉由所述方法來測定所製作的發光體的樹脂層的膜厚、樹脂層中的絕熱性材料的含量、樹脂層的空隙率、色轉換層的表面溫度、總光通量、光通量維持率、及色彩再現範圍。將結果示於表8中。再者,再次揭示實施例9的結果。
可知,藉由使用放熱性高的鋁製基板,色轉換層的表面溫度進一步降低,且光通量維持率進一步得到改善。
[表8]
(實施例27~實施例29) 於實施例27中,首先,進行與實施例9相同的操作而製作發光體。其次,於容積300 ml的聚乙烯製容器中以矽酮樹脂100重量份、氧化鋁粒子5重量份的比率進行混合。使用行星式攪拌·脫泡裝置「瑪澤魯斯特(mazerustar)KK-400」(倉敷紡績(Kurabo)製造),以1000 rpm將該混合物攪拌·脫泡20分鐘,藉此製作放熱層形成用樹脂液。使用分配器將所獲得的放熱層形成用樹脂液注入至發光體的色轉換層上,於150℃下加熱3小時,藉此形成放熱層。
於實施例28中,使用氧化鈦粒子代替氧化鋁粒子,除此以外,進行與實施例27相同的操作而製作發光體。
於實施例29中,使用氮化鋁粒子代替氧化鋁粒子,除此以外,進行與實施例27相同的操作而製作發光體。
藉由所述方法來測定實施例27~實施例29中製作的發光體的樹脂層的膜厚、樹脂層中的絕熱性材料的含量、樹脂層的空隙率、色轉換層的表面溫度、總光通量、光通量維持率、及色彩再現範圍。將結果示於表9中。再者,再次揭示實施例9的結果。
可知,藉由於色轉換層上形成放熱層,光通量維持率進一步提高。
[表9]
(實施例30) 以由反射器形成的凹部的形狀成為凹部的長度為1 mm、凹部的寬度為0.3 mm、底部的長度為0.8 mm、底部的寬度為0.25 mm、深度為0.5 mm的四角錐台的方式設計模具,除此以外,進行與實施例9相同的操作。
藉由所述方法來測定所獲得的發光體的樹脂層的膜厚、樹脂層中的絕熱性材料的含量、樹脂層的空隙率、色轉換層的表面溫度、總光通量、光通量維持率、及色彩再現範圍。將結果示於表10中。再者,再次揭示實施例9的結果。
不論由反射器形成的凹部的形狀如何,顯示出良好的光通量維持率。
[表10]
(實施例31、實施例32) 於實施例31中,首先,於容積300 ml的聚乙烯製容器中以丙烯酸樹脂100重量份、化合物G-1 0.22重量份、及化合物R-1 0.02重量份的比率進行混合。於該混合物中,以相對於丙烯酸樹脂100重量份而成為200重量份的方式添加甲苯,使用行星式攪拌·脫泡裝置「瑪澤魯斯特(mazerustar)KK-400」(倉敷紡績(Kurabo)製造),以1000 rpm攪拌·脫泡60分鐘,從而獲得色轉換製作用組成物。
其次,使用狹縫模塗佈機將色轉換層製作用組成物塗佈於「露米勒(Lumirror)」U48(東麗(股)製造,厚度50 μm)上,於120℃下加熱20分鐘,並進行乾燥而形成色轉換層,從而製作色轉換片。
使用色轉換片作為色轉換層,並以由反射器形成的凹部的形狀成為凹部的長度及寬度為3 mm、底部的長度及寬度為2 mm、深度為0.4 mm的四角錐台的方式設計模具,除此以外,進行與實施例3相同的操作而製作發光體。
於實施例32中,於樹脂層形成用樹脂液的製作時,相對於矽酮樹脂100重量份而以20重量份的比率混合中空氧化矽粒子1,除此以外,進行與實施例31相同的操作而製作發光體。
藉由所述方法來測定所製作的發光體的樹脂層的膜厚、樹脂層中的絕熱性材料的含量、樹脂層的空隙率、色轉換層的表面溫度、總光通量、光通量維持率、及色彩再現範圍。將結果示於表11中。再者,再次揭示實施例3的結果。
可知,即便於色轉換層中使用色轉換片的情況下,亦顯示出良好的光通量維持率。另外可知,藉由樹脂層包含絕熱性材料,色轉換層的表面溫度降低,光通量維持率得到改善。
[表11]
(比較例2~比較例7) 於比較例2中,於容積300 ml的聚乙烯製容器中以矽酮樹脂100重量份、綠色無機螢光體30重量份、及紅色無機螢光體20重量份的比率進行混合。其次,使用行星式攪拌·脫泡裝置「瑪澤魯斯特(mazerustar)KK-400」(倉敷紡績(Kurabo)製造),以1000 rpm攪拌·脫泡60分鐘,從而獲得色轉換層製作用組成物。
將所獲得的色轉換層製作組成物用於色轉換層的製作,除此以外,進行與比較例1相同的操作而製作發光體。
於比較例3中,使用比較例2中製作的色轉換層製作用組成物而製作色轉換層,除此以外,進行與實施例3相同的操作而製作發光體。另外,進行與實施例3相同的操作而製作透過率測定用樣品,並測定透過率。
於比較例4中,使用比較例2中製作的色轉換層製作用組成物而製作色轉換層,除此以外,進行與實施例9相同的操作而製作發光體。另外,進行與實施例9相同的操作而製作透過率測定用樣品,並測定透過率。
於比較例5中,於基板中使用鋁基板,除此以外,進行與比較例4相同的操作而製作發光體。另外,進行與實施例9相同的操作而製作透過率測定用樣品,並測定透過率。
於比較例6中,使用比較例2中製作的色轉換層製作用組成物而製作色轉換層,除此以外,進行與實施例27相同的操作而製作發光體。另外,進行與實施例27相同的操作而製作透過率測定用樣品,並測定透過率。
於比較例7中,以由反射器形成的凹部的形狀成為底面為1 mm´0.3 mm、深度為0.5 mm的長方體的方式設計模具,除此以外,進行與比較例3相同的操作而嘗試製作發光體。其中,螢光體粒子發生凝聚,無法將色轉換組成物注入至由反射器形成的凹部。
將比較例2~比較例6中製作的發光體的評價結果示於表12中。再者,再次揭示比較例1的結果。
可知,於使用無機螢光體的比較例2~比較例6的發光體在LED與色轉換層之間具有樹脂層的情況下,色轉換層表面溫度降低,對光通量維持率無影響。另外可知,於使用無機螢光體的比較例2~比較例6的發光體在樹脂層具有絕熱性材料的情況下,總光通量降低。
[表12]
1‧‧‧基板
2‧‧‧LED
3‧‧‧導線
4‧‧‧反射器
5、5a、5b‧‧‧色轉換層
6‧‧‧樹脂層
7‧‧‧放熱層
8‧‧‧放熱性基板
9‧‧‧透鏡
10‧‧‧凹部的長度
11‧‧‧凹部的寬度
12‧‧‧底部的長度
13‧‧‧底部的寬度
14‧‧‧凹部的開口部
2‧‧‧LED
3‧‧‧導線
4‧‧‧反射器
5、5a、5b‧‧‧色轉換層
6‧‧‧樹脂層
7‧‧‧放熱層
8‧‧‧放熱性基板
9‧‧‧透鏡
10‧‧‧凹部的長度
11‧‧‧凹部的寬度
12‧‧‧底部的長度
13‧‧‧底部的寬度
14‧‧‧凹部的開口部
圖1(a)~圖1(g)為表示本發明的實施形態的發光體的一例的側面圖。 圖2為本發明的實施形態的發光體中的由反射器形成的凹部的說明圖。 圖3(a)~圖3(c)為表示本發明的實施形態的發光體的製造方法的一例的步驟圖。
Claims (27)
- 一種發光體,其具有發光二極體與色轉換層,所述發光體的特徵在於,所述色轉換層包含有機發光材料,且於所述發光二極體與所述色轉換層之間具有樹脂層。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光體,其中所述樹脂層包含絕熱性材料。
- 如申請專利範圍第2項所述的發光體,其中所述樹脂層中的所述絕熱性材料的含量為10體積%以上、80體積%以下。
- 如申請專利範圍第2項或第3項所述的發光體,其中所述絕熱性材料為中空粒子或多孔質粒子。
- 如申請專利範圍第4項所述的發光體,其中所述絕熱性材料為中空粒子,所述中空粒子為中空氧化矽粒子。
- 如申請專利範圍第4項所述的發光體,其中所述絕熱性材料為多孔質粒子,所述多孔質粒子為多孔質氧化矽粒子。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的發光體,其中所述絕熱性材料的平均粒徑為0.01 μm以上、50 μm以下。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的發光體,其中所述樹脂層的厚度為50 μm以上、500 μm以下。
- 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的發光體,其中所述樹脂層的空隙率為30%以上、90%以下。
- 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的發光體,其中所述色轉換層與所述樹脂層不直接接觸。
- 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的發光體,其中所述樹脂層的波長450 nm下的透過率為70%以上。
- 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的發光體,其中將所述發光二極體安裝於放熱性基板。
- 如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的發光體,其中於所述色轉換層的上部進而具有透光性放熱層。
- 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的發光體,其進而具有反射器,且是將所述發光二極體與所述色轉換層配置於由所述反射器形成的凹部而成。
- 如申請專利範圍第14項所述的發光體,其中由所述反射器形成的凹部的開口部為大致長方形狀。
- 如申請專利範圍第15項所述的發光體,其中由所述反射器形成的凹部的寬度為0.05 mm以上、0.3 mm以下。
- 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項所述的發光體,其中所述有機發光材料包含下述有機發光材料(A)及有機發光材料(B); (A)藉由使用波長400 nm以上、500 nm以下的範圍的激發光而呈現出於500 nm以上、580 nm以下的區域中觀測到峰值波長的發光的有機發光材料; (B)藉由被波長400 nm以上、500 nm以下的範圍的激發光或來自有機發光材料(A)的發光中的任一者或兩者激發而呈現出於580 nm以上、750 nm以下的區域中觀測到峰值波長的發光的有機發光材料。
- 如申請專利範圍第1項至第17項中任一項所述的發光體,其中所述有機發光材料含有通式(1)所表示的化合物,X為C-R7 或N;R1 ~R9 分別可相同亦可不同,且選自由氫、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、羥基、硫醇基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基、胺基、硝基、矽烷基、矽氧烷基、氧硼基、氧化膦基、及與鄰接取代基之間所形成的縮合環及脂肪族環所組成的群組中。
- 如申請專利範圍第18項所述的發光體,其中通式(1)中,X為C-R7 ,R7 為通式(2)所表示的基,r1 選自由氫、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、羥基、硫醇基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素、氰基、醛基、羰基、羧基、氧基羰基、胺甲醯基、胺基、硝基、矽烷基、矽氧烷基、氧硼基及氧化膦基所組成的群組中;k為1~3的整數;於k為2以上的情況下,r1 分別可相同亦可不同。
- 如申請專利範圍第18項或第19項所述的發光體,其中通式(1)中,R1 、R3 、R4 及R6 均分別可相同亦可不同,且為經取代或未經取代的苯基。
- 如申請專利範圍第18項至第20項中任一項所述的發光體,其中通式(1)中,R1 、R3 、R4 及R6 均分別可相同亦可不同,且為下述通式(3)所表示的基,r2 選自由烷基、環烷基、烷氧基及烷硫基所組成的群組中;m為1~3的整數;於m為2以上的情況下,各r2 可相同亦可不同;其中,R1 ≠R3 或R4 ≠R6 ;此處,≠表示為不同結構的基;R7 為芳基或雜芳基。
- 如申請專利範圍第21項所述的發光體,其中通式(1)中,R1 、R3 、R4 及R6 中的至少一者為通式(3)所表示的基且r2 為烷氧基。
- 如申請專利範圍第18項或第19項所述的發光體,其中通式(1)中,R1 、R3 、R4 及R6 均可分別相同亦可不同,且為經取代或未經取代的烷基。
- 如申請專利範圍第17項所述的發光體,其中所述色轉換層包含作為包含所述有機發光材料(A)的層的a層、及作為包含所述有機發光材料(B)的層的b層,且是將所述b層形成於所述a層的上部而成。
- 一種光源單元,其包含如申請專利範圍第1項至第24項中任一項所述的發光體。
- 一種顯示器,其包含如申請專利範圍第1項至第24項中任一項所述的發光體。
- 一種照明裝置,其包含如申請專利範圍第1項至第24項中任一項所述的發光體。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016122336 | 2016-06-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201809218A true TW201809218A (zh) | 2018-03-16 |
Family
ID=60783475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW106120072A TW201809218A (zh) | 2016-06-21 | 2017-06-16 | 發光體及使用其的光源單元、顯示器及照明裝置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2017221777A1 (zh) |
KR (1) | KR20190019918A (zh) |
CN (1) | CN109314163A (zh) |
TW (1) | TW201809218A (zh) |
WO (1) | WO2017221777A1 (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112074575A (zh) * | 2018-05-28 | 2020-12-11 | Dic株式会社 | 颜料混炼物和水性颜料分散体的制造方法 |
TWI740258B (zh) * | 2019-11-01 | 2021-09-21 | 晨豐光電股份有限公司 | 直下式光源模組 |
US11443985B2 (en) | 2018-03-29 | 2022-09-13 | Lintec Corporation | Discrete piece forming device and discrete piece forming method |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109545943B (zh) * | 2018-09-27 | 2020-06-12 | 纳晶科技股份有限公司 | 发光件的制造工艺与发光件 |
CN212626512U (zh) * | 2019-05-23 | 2021-02-26 | 立碁电子工业股份有限公司 | 光源模块 |
CN112213879B (zh) * | 2019-07-10 | 2021-09-03 | 成都辰显光电有限公司 | 色彩转化组件、显示面板及显示装置 |
US20230104278A1 (en) * | 2020-03-24 | 2023-04-06 | Denka Company Limited | Phosphor particle, composite, light- emitting device, and self-light-emitting display |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8134292B2 (en) * | 2004-10-29 | 2012-03-13 | Ledengin, Inc. | Light emitting device with a thermal insulating and refractive index matching material |
JP3978451B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2007-09-19 | 京セラ株式会社 | 発光装置 |
JP2007327320A (ja) * | 2006-05-09 | 2007-12-20 | Sekisui Chem Co Ltd | 難燃性採光断熱材 |
JP2010061824A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Toray Ind Inc | 色変換組成物 |
JP2010135747A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-06-17 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 発光モジュールおよび照明装置 |
JP2011241160A (ja) | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Yamamoto Chem Inc | 色変換材料、該材料を含む組成物、該組成物を使用した色変換光学部品および該色変換光学部品を使用した発光素子 |
US9711665B2 (en) * | 2011-05-10 | 2017-07-18 | Basf Se | Color converters |
JP5753453B2 (ja) * | 2011-07-06 | 2015-07-22 | 信越化学工業株式会社 | 断熱積層体 |
JP6279209B2 (ja) | 2013-01-17 | 2018-02-14 | 山本化成株式会社 | 波長変換層、及びこれを用いた波長変換フィルタ |
-
2017
- 2017-06-14 KR KR1020187033210A patent/KR20190019918A/ko unknown
- 2017-06-14 WO PCT/JP2017/021903 patent/WO2017221777A1/ja active Application Filing
- 2017-06-14 JP JP2017534844A patent/JPWO2017221777A1/ja active Pending
- 2017-06-14 CN CN201780036980.2A patent/CN109314163A/zh not_active Withdrawn
- 2017-06-16 TW TW106120072A patent/TW201809218A/zh unknown
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11443985B2 (en) | 2018-03-29 | 2022-09-13 | Lintec Corporation | Discrete piece forming device and discrete piece forming method |
CN112074575A (zh) * | 2018-05-28 | 2020-12-11 | Dic株式会社 | 颜料混炼物和水性颜料分散体的制造方法 |
TWI740258B (zh) * | 2019-11-01 | 2021-09-21 | 晨豐光電股份有限公司 | 直下式光源模組 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017221777A1 (ja) | 2017-12-28 |
CN109314163A (zh) | 2019-02-05 |
KR20190019918A (ko) | 2019-02-27 |
JPWO2017221777A1 (ja) | 2019-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW201809218A (zh) | 發光體及使用其的光源單元、顯示器及照明裝置 | |
KR102223455B1 (ko) | 색 변환 조성물, 색 변환 시트, 그것을 포함하는 발광체, 조명 장치, 백라이트 유닛 및 디스플레이 | |
TWI713592B (zh) | 螢光體組成物、螢光體片以及使用他們的形成物、led晶片、led封裝體、發光裝置、背光單元、顯示器以及led封裝體的製造方法 | |
KR102215781B1 (ko) | 형광체 시트, 그것을 사용한 led칩 및 led 패키지, led 패키지의 제조 방법, 그리고 led 패키지를 포함하는 발광 장치, 백라이트 유닛 및 디스플레이 | |
JP6822554B2 (ja) | 色変換組成物、色変換シートならびにそれを含む光源ユニット、ディスプレイおよび照明装置 | |
TWI726359B (zh) | 色轉換片、包含該色轉換片的光源單元、顯示器以及照明裝置 | |
TWI738847B (zh) | 光源單元以及使用其的顯示器與照明裝置 | |
TWI765048B (zh) | 顏色轉換片、含有其的光源單元、顯示器和照明裝置 | |
JP2021076790A (ja) | 色変換フィルム、それを含む光源ユニット、ディスプレイおよび照明 |