TWI657599B - 螢光體組成物、螢光體片、螢光體片積層體及使用它們的led晶片、led封裝及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種螢光體組成物,藉由該螢光體組成物等,而能夠以一次塗佈製程來製作片材、且可提昇應用其的LED封裝的亮度,所述螢光體組成物包括螢光體、基質樹脂、及金屬化合物粒子,其特徵在於:所述金屬化合物粒子的折射率為1.7以上、且平均粒徑為1nm~50nm,所述金屬化合物粒子與所述基質樹脂的平均折射率N1與所述螢光體的折射率N2滿足以下的關係,且所述金屬化合物粒子經接枝化。
0.20≧| N1-N2 |

Description

螢光體組成物、螢光體片、螢光體片積層體及使用它們的LED晶片、LED封裝及其製造方法
本發明是有關於一種螢光體組成物、螢光體片、螢光體片積層體及使用它們的LED晶片、LED封裝及其製造方法。
於以發光效率的顯著提昇為背景,並以低消耗電力、高壽命、匠心性等為特長的液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)用背光源、車載用頭燈、聚光燈、一般照明用途中,發光二極體(Light Emitting Diode,LED)正在急劇地擴大市場。
LED的發光光譜依存於形成LED的材料,因此其發光色有限。因此,為了使用LED來獲得LCD用背光源或一般照明的白色光,必須於LED晶片上配置適合於各個晶片的螢光體,而對發光波長進行轉換來獲得白色光。具體而言,已提出有於進行藍色發光的LED晶片上配置黃色螢光體的方法,於進行藍色發光的LED晶片上配置紅色及緑色的螢光體的方法,於發出紫外線的 LED晶片上配置紅色、緑色、藍色的螢光體的方法等。該些之中,就LED晶片的發光效率或成本方面而言,目前最廣泛地採用於藍色LED晶片上配置黃色螢光體的方法、及於藍色LED晶片上配置紅色及緑色的螢光體的方法。
作為於LED晶片上配置螢光體的具體的方法之一,提 出有事先將均勻地分佈有高濃度的螢光體的樹脂成型為片狀來使用的方法(螢光體片法)(例如,參照專利文獻1)。於本方法中,藉由事先將含有高濃度的螢光體的樹脂成型為片狀,而可獲得均勻的膜厚與螢光體濃度分佈及耐光性。因此,當貼附於LED封裝或LED晶片上時,可抑制LED封裝的顏色不均。但是,LED晶片或螢光體的折射率比螢光體片中所含有的樹脂的折射率高,因此因LED晶片或螢光體界面上的反射,而無法將LED晶片內所產生的光充分地取出至外部。
為了抑制由折射率差所引起的反射,亦正在研究將折射率不同的薄膜按折射率順序進行積層,而使折射率連續地變化。例如,提出有形成折射率不同的2層~20層的密封層,最下層的密封層(第1密封層)的折射率n1處於1.55~1.85的範圍內,最上層的密封層(第n層的密封層,n=2~20)的折射率nn處於1.30~1.65的範圍內,至少2層以上的折射率不同的密封層按折射率由高至低的順序進行積層,且各密封層包含疏水性鋯粒子及/或疏水性二氧化矽系中空粒子與基質樹脂,藉此形成折射率梯度(例如,參照專利文獻2)。
另外,揭示有使配置於LED晶片上的轉換層中含有螢光劑與黏合劑材料及多個奈米粒子,並以與螢光劑粒子的折射率嚴密地匹配的方式使奈米粒子進行分散(例如,參照專利文獻3)。
現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利特開平5-152609號公報
專利文獻2:日本專利特開2012-121941號公報
專利文獻3:日本專利5227252號公報
但是,於所述方法中存在如下的課題:因於LED晶片上利用乾式蝕刻等進行蝕刻、或將折射率不同的薄層多次積層等製程數增加,故成本增加。另外,亦存在LED封裝的亮度不會提昇這一課題。
尤其,對於LED封裝的亮度不會提昇這一點,本發明者等人發現由以下的2個理由引起。(1)當利用使多個奈米粒子分散於黏合劑材料中的轉換層時,奈米粒子會凝聚。(2)在LED晶片的發光面與螢光體片之間產生空氣等空隙或龜裂等,而導致LED晶片與螢光體片的密接性下降,藉此自LED晶片中的光取出效率下降。
著眼於所述課題,本發明的目的在於可削減LED封裝的製造製程、且提昇LED封裝的亮度。
本發明的一個特徵為一種螢光體組成物,其包括螢光體、基質樹脂、及金屬化合物粒子,其特徵在於:所述金屬化合物粒子的折射率為1.7以上、且平均粒徑為1nm~50nm,所述金屬化合物粒子與所述基質樹脂的平均折射率N1與所述螢光體的折射率N2滿足以下的關係,且所述金屬化合物粒子經接枝化。
0.20≧| N1-N2 |。
另外,本發明的另一特徵為一種螢光體片,其包括螢光體、基質樹脂、及金屬化合物粒子,其特徵在於:所述金屬化合物粒子的折射率為1.7以上、且平均粒徑為1nm~50nm,所述金屬化合物粒子經接枝化,所述金屬化合物粒子與所述基質樹脂的平均折射率N1與所述螢光體的折射率N2滿足以下的關係(i),且片材的黏彈性行為(viscoelastic behavior)滿足以下的關係(ii)、關係(iii)及關係(iv)。
<折射率的關係>
(i)0.20≧| N1-N2 |
<黏彈性行為>
(ii)於溫度25℃下,儲存彈性模數G'為1.0×104 Pa≦G'≦1.0×106Pa、且tanδ<1
(iii)於溫度100℃下,儲存彈性模數G'為1.0×102Pa≦G'<1.0×104Pa、且tanδ≧1
(iv)於溫度200℃下,儲存彈性模數G'為1.0×104Pa≦G'≦1.0×106Pa、且tanδ<1。
根據本發明,能夠以簡易的製程提供使亮度提昇的LED封裝。
1‧‧‧LED晶片
2‧‧‧螢光體片
3‧‧‧電極
4‧‧‧螢光體組成物
5‧‧‧反射器
6‧‧‧透明密封材
7‧‧‧安裝基板
8‧‧‧金凸塊
9‧‧‧透明接著劑
10‧‧‧基材
11‧‧‧照度計
12‧‧‧測定樣品
13‧‧‧擴散片
14‧‧‧支架
15‧‧‧遮光圓筒
16‧‧‧遮光板
17‧‧‧LED光源
18‧‧‧封裝框架
19‧‧‧LED封裝
20‧‧‧基材
21‧‧‧臨時固定片
22‧‧‧加熱壓接工具
23‧‧‧表面形成有LED晶片的晶圓
24‧‧‧帶有螢光體片的LED晶片
25‧‧‧基材
26‧‧‧螢光體片積層體
27‧‧‧安裝基板
28‧‧‧電極
29‧‧‧雙面黏著帶
30‧‧‧台座
31‧‧‧上部腔室
32‧‧‧下部腔室
33‧‧‧隔膜
34‧‧‧吸氣/排氣口
35‧‧‧真空隔膜層壓機
36‧‧‧切斷部分(間隔)
37‧‧‧帶有螢光體片的LED晶片
38、39‧‧‧LED封裝
101‧‧‧基質樹脂
102‧‧‧金屬化合物粒子
103‧‧‧矽酮微粒子
104‧‧‧經接枝化的金屬化合物粒子
105‧‧‧螢光體
圖1是實施例10的螢光體組成物的硬化膜的剖面掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)照片(倍率為5萬倍)
圖2是實施例10的螢光體組成物的硬化膜的剖面SEM照片(倍率為10萬倍)
圖3是比較例8的螢光體組成物的硬化膜的剖面SEM照片(倍率為5萬倍)
圖4是比較例8的螢光體組成物的硬化膜的剖面SEM照片(倍率為10萬倍)
圖5是實施例19的螢光體片的剖面SEM照片(倍率為5萬倍)
圖6是實施例19的螢光體片的剖面SEM照片(倍率為10萬 倍)
圖7是比較例12的螢光體片的剖面SEM照片(倍率為5萬倍)
圖8是比較例13的螢光體片的剖面SEM照片(倍率為5萬倍)
圖9是使用本發明的螢光體片積層體的帶有螢光體片的LED晶片的一例。
圖10A是使用本發明的螢光體片積層體的LED封裝的一例。
圖10B是使用本發明的螢光體片積層體的LED封裝的一例。
圖11是照度測定系統的示意圖。
圖12是使用本發明的螢光體組成物的LED封裝的製造方法的一例。
圖13是使用本發明的螢光體片積層體的LED封裝的製造方法的一例。
圖14是使用本發明的螢光體片積層體的帶有螢光體片的LED晶片的製造方法的一例。
圖15是使用本發明的螢光體片積層體的帶有螢光體片的LED晶片的製造方法的一例。
圖16是本發明的螢光體片積層體的貼附方法的一例
圖17是本發明的螢光體片積層體的貼附方法的一例
圖18是使用本發明的螢光體片積層體的LED封裝的製造方法的一例。
圖19是使用本發明的螢光體片積層體的LED封裝的製造方法的一例。
<螢光體組成物>
作為本發明的一個特徵的螢光體組成物包括螢光體、基質樹脂、及金屬化合物粒子,其特徵在於:所述金屬化合物粒子的折射率為1.7以上、且平均粒徑為1nm~50nm,所述金屬化合物粒子與所述基質樹脂的平均折射率N1與所述螢光體的折射率N2滿足以下的關係,且所述金屬化合物粒子經接枝化。
0.20≧| N1-N2 |。
於本發明中,所謂螢光體組成物,是指含有螢光體、基質樹脂、及金屬化合物粒子的組成物。
本發明的螢光體組成物中,金屬化合物粒子與基質樹脂的平均折射率N1與螢光體的折射率N2滿足以下的關係。
0.20≧| N1-N2 |。
藉此,當將本發明的螢光體組成物設置於LED晶片的發光面上時,可使自LED晶片中取出的光高效地接觸螢光體、且LED晶片的光取出性提昇,結果LED封裝的亮度提昇。
其理由如以下般進行推測。藉由基質樹脂含有金屬化合 物粒子,而可減小該些的混合成分與螢光體的折射率差。藉此,可抑制於螢光體與含有金屬化合物粒子的基質樹脂的界面上的光的反射、散射,因此自LED晶片朝螢光體組成物中入射的光高效地接觸螢光體。另外,藉由基質樹脂含有金屬化合物粒子,而可使螢光體組成物整體的折射率接近LED晶片的折射率。因此,亦可抑制LED晶片內部的全反射,自LED晶片中的光取出性提昇。 作為所述2種效果的結果,可提昇LED封裝的亮度。
於本發明中,折射率差| N1-N2 |的較佳的上限值為 0.20,更佳為0.10,特佳為0.05。藉由為該上限值以下,而可獲得所述效果,且可提昇LED封裝的亮度。再者,折射率差| N1-N2 |越小,所述效果變得越大,因此下限並無特別限制,但較佳為| N1-N2 |≧0.02。
含有金屬化合物粒子的基質樹脂的平均折射率N1由金 屬化合物粒子的折射率與體積分率的積、及基質樹脂的折射率與體積分率的積的和來表示。
折射率可使用折射率.膜厚測定裝置「稜鏡耦合器(Prism coupler)型號2010/M」(邁特力控(Metricon)公司製造)進行測定。具體而言,製作使金屬化合物粒子分散於基質樹脂中的組成物的透明膜,於測定溫度25℃下,測定633nm(使用He-Ne雷射)中的相對於膜面的垂直方向的折射率(TE),藉此可求出平均折射率N1。
螢光體的折射率N2可藉由貝克線法、液浸法、外推法來求出。
<金屬化合物粒子>
本發明中所使用的金屬化合物粒子的折射率為1.7以上,平均粒徑為1nm~50nm。以下,將此種金屬化合物粒子稱為「高折射率奈米粒子」。
高折射率奈米粒子因遠小於可見光的波長,故藉由分散於基質樹脂中,於光學上可看作均質。另外,高折射率奈米粒子的折射率與基質樹脂的折射率不同,因此含有平均粒徑為1nm~50nm的金屬化合物粒子的基質樹脂的平均折射率由金屬化合物粒子的折射率與體積分率的積、及基質樹脂的折射率與體積分率的積的和來表示。即,只要是折射率大於基質樹脂的金屬化合物粒子,則可提高平均折射率。
(粒徑)
金屬化合物粒子若平均粒徑小於1nm,則難以作為粒子而存在,若大於50nm,則容易使光散射,且透光率下降。就抑制光散射這一觀點而言,較佳為平均粒徑為1nm~30nm。
此處所述的金屬化合物粒子的平均粒徑是指藉由以下的方法所求出的粒徑的平均值。根據利用掃描式電子顯微鏡觀察粒子所獲得的二維圖像,算出以2點與粒子的外緣相交的直線的該2個交點間的距離變成最大者,並將其定義為粒徑。對所觀測的200個粒子進行測定,將所獲得的粒徑的平均值設為平均粒徑。 例如,當測定螢光體片中所存在的金屬化合物粒子的粒徑時,可利用機械研磨法、切片機法、截面拋光儀(Cross-section Polisher,CP)法及聚焦離子束(Focused Ion Beam,FIB)加工法的任一種方法,以觀測到螢光體片的剖面的方式進行研磨後,根據利用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察所獲得的剖面而獲得的二維圖像算出平均粒徑。
(組成)
作為金屬化合物粒子,可列舉二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、氧化鈰、氧化錫、氧化銦、鋯石、氧化鐵、氧化鋅、氧化鈮、氮化矽、氮化硼、氮化鋁、碳化矽、氫氧化鋁、鈦酸鋇、金剛石等,該些可單獨使用,亦可併用2種以上。就高折射率、獲得容易性這一觀點而言,可較佳地使用選自由鋁化合物粒子、錫化合物粒子、鈦化合物粒子、鋯化合物粒子、鈮化合物粒子所組成的群組中的至少1種。具體而言,可列舉鋁、錫、鈦或鋯的氧化物、硫化物、氫氧化物等,該些之中,就調整塗膜、硬化膜的折射率的觀點而言,可較佳地使用氧化鋯粒子及/或氧化鈦粒子。
若金屬化合物粒子的折射率高,則可提高分散於基質樹 脂中時的平均折射率,因此如所述般可減小與LED晶片的折射率差,且提昇自LED晶片中的光取出效率。作為市售的金屬化合物粒子,可列舉:氧化錫-氧化鈦複合粒子的「Optolake TR-502」、「Optolake TR-504」、「Optolake TR-520」,氧化矽-氧化鈦複合粒子的「Optolake TR-503」、「Optolake TR-527」、「Optolake TR-528」、 「Optolake TR-529」、「Optolake TR-513」,氧化鈦粒子的「Optolake TR-505」(以上,商品名,觸媒化成工業(股份)製造),氧化鋯粒子(高純度化學研究所(股份)製造),氧化錫-氧化鋯複合粒子(觸媒化成工業(股份)製造),氧化錫粒子(高純度化學研究所(股份)製造)等。為了提昇與基質樹脂的分散性,該些金屬化合物粒子較佳為進行後述的接枝化後使用。
(接枝化)
於本發明中,所謂金屬化合物粒子經接枝化,是指利用存在於粒子的表面的羥基,使聚合物化學鍵結(接枝)於粒子表面。 藉由金屬化合物粒子經接枝化,而可獲得與LED晶片等的密接性優異的螢光體組成物或螢光體片。
螢光體組成物與LED晶片的發光面的密接性是用以提 昇LED封裝的亮度的重要的要素。若因空氣等空隙或龜裂等在LED晶片的發光面與螢光體組成物或螢光體片之間產生等理由,而導致與LED晶片的密接性下降,則光取出效率下降。
若金屬化合物粒子經接枝化,則金屬化合物粒子朝基質 樹脂中的分散性變得良好,且金屬化合物粒子與基質樹脂的相容性提昇。藉此,基質樹脂與金屬化合物粒子的界面變得難以產生。 因此,當將螢光體組成物或螢光體片設置於LED晶片發光面上時,可抑制螢光體組成物或螢光體片的硬化時所產生的空隙或龜裂。藉此,當將該些設置於LED晶片的發光面上時,該些與發光面的密接性變得良好,自LED晶片中的光取出性提昇,結果LED 封裝的亮度提昇。
將未產生基質樹脂與金屬化合物粒子的界面的狀態的 例子示於圖1與圖2中,將產生界面的狀態的例子示於圖3、圖4中。圖1及圖2為切斷後述的實施例10的螢光體組成物的硬化膜的剖面並利用掃描式電子顯微鏡(SEM)所觀察到的照片,圖3及圖4為切斷後述的比較例8的螢光體組成物的硬化膜的剖面並利用SEM所觀察到的照片。
於未產生基質樹脂與金屬化合物粒子的界面的狀態 下,如圖1及圖2所示,金屬化合物粒子均勻地分散於基質樹脂中,金屬化合物粒子與基質樹脂的邊界部分變得不明確。相對於此,當產生基質樹脂與金屬化合物粒子的界面時,如圖3及圖4所示,形成金屬化合物粒子彼此凝聚而成的集合體,因此明確地觀察到金屬化合物粒子102的集合體與基質樹脂101的邊界部分。
再者,當於螢光體組成物中含有矽酮微粒子時,有時觀 察到與所述不同的樣子。該情況將後述。
於本發明中,用於金屬化合物粒子的接枝化的聚合物的 種類只要是化學鍵結於金屬化合物粒子的表面者,則並無特別限定。可為水溶性聚合物(例如聚(N-異丙基丙烯醯胺)、聚乙二醇、聚丙烯醯胺、聚乙烯醇、聚環氧乙烷、聚乙烯吡咯啶酮、可溶酚醛樹脂或脲樹脂、三聚氰胺樹脂等初期縮合物等),亦可為非水溶性聚合物(例如聚矽氧烷、1,4-順-異戊二烯、異戊二烯彈性體、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯 酸正丁酯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸等)。特佳為可列舉後述的作為烷氧基矽烷的縮合物的聚矽氧烷。
於本發明中,粒子表面的接枝化的有無可藉由利用掃描 式電子顯微鏡(以下,稱為SEM)或穿透式電子顯微鏡(以下,稱為TEM(Transmission Electron Microscope))觀察金屬化合物粒子與基質樹脂的邊界部分而獲知。於經接枝化的情況下,金屬化合物粒子均勻地分散於基質樹脂中,金屬化合物粒子與基質樹脂的邊界部分變得不明確,相對於此,於未經接枝化的情況下,金屬化合物粒子彼此凝聚,因此明確地觀察到金屬化合物粒子與基質樹脂的邊界部分。再者,如先前所述般,當於螢光體組成物中含有矽酮微粒子時,有時觀察到與所述不同的樣子。
聚合物朝金屬化合物粒子表面上的接枝化的方法並無 特別限定,但理想的是藉由矽氧烷化合物的縮聚來對粒子表面進行接枝化。尤其,較佳為於金屬化合物粒子的存在下,利用酸觸媒使烷氧基矽烷化合物於溶劑中進行水解後,使該水解物進行縮合反應的方法。
(聚矽氧烷)
聚矽氧烷為烷氧基矽烷的縮合物,可藉由如下方式獲得:利用酸觸媒使烷氧基矽烷化合物於溶劑中進行水解,藉此形成矽烷醇化合物後,使該矽烷醇化合物進行縮合反應。作為烷氧基矽烷化合物,較佳為選自由下述通式(1)~通式(3)所表示的烷氧基矽烷化合物中的1種以上的烷氧基矽烷化合物。
R1Si(OR4)3 (1)
R1表示氫、烷基、烯基、芳基或該些的取代體。就耐龜裂性的觀點而言,較佳為使用具有甲基或苯基作為R1的烷氧基矽烷化合物。R4表示甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基,分別可相同,亦可不同。R4更佳為甲基或乙基。
R2R3Si(OR5)2 (2)
R2及R3分別表示氫、烷基、烯基、芳基或該些的取代體。R5表示甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基,分別可相同,亦可不同。 R5更佳為甲基或乙基。
Si(OR6)4 (3)
R6表示甲基或乙基,分別可相同,亦可不同。
以下表示由通式(1)~通式(3)所表示的烷氧基矽烷 化合物的具體例。
作為由通式(1)所表示的三官能性烷氧基矽烷化合物, 例如可列舉:甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三丙氧基矽烷、甲基三異丙氧基矽烷、甲基三丁氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、十八基三甲氧基矽烷、十八基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基三異丙氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2- 胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷、3-(N,N-二縮水甘油基)胺基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、β-氰基乙基三乙氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基三乙氧基矽烷、α-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷、α-縮水甘油氧基乙基三乙氧基矽烷、β-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷、β-縮水甘油氧基乙基三乙氧基矽烷、α-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、α-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、β-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、β-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三丙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三異丙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三丁氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、α-縮水甘油氧基丁基三甲氧基矽烷、α-縮水甘油氧基丁基三乙氧基矽烷、β-縮水甘油氧基丁基三甲氧基矽烷、β-縮水甘油氧基丁基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丁基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丁基三乙氧基矽烷、δ-縮水甘油氧基丁基三甲氧基矽烷、δ-縮水甘油氧基丁基三乙氧基矽烷、(3,4-環氧環己基)甲基三甲氧基矽烷、(3,4-環氧環己基)甲基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三丙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三丁氧基矽烷、2-(3,4-環氧環 己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、3-(3,4-環氧環己基)丙基三甲氧基矽烷、3-(3,4-環氧環己基)丙基三乙氧基矽烷、4-(3,4-環氧環己基)丁基三甲氧基矽烷、4-(3,4-環氧環己基)丁基三乙氧基矽烷、三氟甲基三甲氧基矽烷、三氟甲基三乙氧基矽烷、三氟丙基三甲氧基矽烷、三氟丙基三乙氧基矽烷、全氟丙基乙基三甲氧基矽烷、全氟丙基乙基三乙氧基矽烷、全氟戊基乙基三甲氧基矽烷、全氟戊基乙基三乙氧基矽烷、十三氟辛基三甲氧基矽烷、十三氟辛基三乙氧基矽烷、十三氟辛基三丙氧基矽烷、十三氟辛基三異丙氧基矽烷、十七氟癸基三甲氧基矽烷、十七氟癸基三乙氧基矽烷等。該些之中,就獲得容易性的觀點而言,較佳為甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、及苯基三乙氧基矽烷。
作為由通式(2)所表示的二官能性烷氧基矽烷化合物, 例如可列舉:二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、甲基苯基二甲氧基矽烷、甲基乙烯基二甲氧基矽烷、甲基乙烯基二乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基二甲氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基甲基二乙氧基矽烷、α-縮水甘油氧基乙基甲基二甲氧基矽烷、α-縮水甘油氧基乙基甲基二乙氧基矽烷、β- 縮水甘油氧基乙基甲基二甲氧基矽烷、β-縮水甘油氧基乙基甲基二乙氧基矽烷、α-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、α-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、β-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、β-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二丙氧基矽烷、β-縮水甘油氧基丙基甲基二丁氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基甲氧基乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基乙基二甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基乙基二乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基乙烯基二甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基乙烯基二乙氧基矽烷、三氟丙基甲基二甲氧基矽烷、三氟丙基甲基二乙氧基矽烷、三氟丙基乙基二甲氧基矽烷、三氟丙基乙基二乙氧基矽烷、三氟丙基乙烯基二甲氧基矽烷、三氟丙基乙烯基二乙氧基矽烷、十七氟癸基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基甲基二乙氧基矽烷、環己基甲基二甲氧基矽烷、十八基甲基二甲氧基矽烷等。該些之中,就獲得容易性的觀點而言,可較佳地使用二甲基二烷氧基矽烷。
作為由通式(3)所表示的四官能性烷氧基矽烷化合物, 例如可列舉:四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷等。
該些由通式(1)~通式(3)所表示的烷氧基矽烷化合 物可單獨使用,亦可將2種以上組合使用。
於本發明中,較佳為使用含有苯基的烷氧基矽烷化合物 與含有甲基的烷氧基矽烷化合物。藉此,當基質樹脂為矽酮樹脂 時,可獲得與基質樹脂的相容性提昇、且密接性優異的螢光體組成物、螢光體片。
另外,於本發明中,理想的是僅使用三官能性烷氧基矽 烷化合物、或將三官能性烷氧基矽烷化合物與二官能性烷氧基矽烷化合物混合使用。更具體而言,較佳為含有三官能性烷氧基矽烷化合物100莫耳%~70莫耳%、二官能性烷氧基矽烷化合物0莫耳%~30莫耳%,更佳為含有三官能性烷氧基矽烷化合物90莫耳%~80莫耳%、二官能性烷氧基矽烷化合物10莫耳%~20莫耳%。藉此,可調整使含有金屬化合物粒子的螢光體組成物硬化時的硬化性或硬度,並提昇含有金屬化合物粒子的螢光體片的處理性。
此處,所謂螢光體片的處理性,表示將片材貼附於LED 晶片上時的片材的處理容易性。處理性與螢光體片的硬度有關。 若片材的硬度過硬,則當使用鑷子或加熱壓接工具來處理片材時,於片材中產生龜裂、或破損。另外,若片材過於柔軟,則當利用鑷子或加熱壓接工具提起片材時,形狀走樣、或貼附於鑷子或加熱壓接工具上而難以貼在LED晶片上。
另外,所述三官能性烷氧基矽烷化合物較佳為由通式 (1)所表示的三官能性烷氧基矽烷化合物,所述二官能性烷氧基 矽烷化合物較佳為由通式(2)所表示的二官能性烷氧基矽烷化合物。
水解反應較佳為於所述金屬化合物粒子的存在下、且在 溶劑中,歷時1分鐘~180分鐘將酸觸媒及水添加至所述烷氧基矽 烷化合物中後,於室溫~110℃下進行1分鐘~180分鐘反應。藉由在此種條件下進行水解反應,而可抑制急劇的反應。反應溫度更佳為40℃~105℃。
另外,較佳為於藉由水解反應而獲得矽烷醇化合物後, 直接於50℃以上、溶劑的沸點以下對反應液進行1小時~100小時加熱,而進行縮合反應。另外,為了提昇聚矽氧烷的聚合度,亦可進行再加熱或鹼觸媒的添加。
水解中的各種條件可考慮反應規模、反應容器的大小、 形狀等,設定例如酸濃度、反應溫度、反應時間等,藉此獲得適合於目標用途的物性。
作為用於水解反應的酸觸媒,可列舉:鹽酸、乙酸、甲 酸、硝酸、草酸、硫酸、磷酸、多磷酸、多元羧酸或其酐、離子交換樹脂等酸觸媒。特佳為使用甲酸、乙酸或磷酸的酸性水溶液。
作為該些酸觸媒的較佳的含量,相對於水解反應時所使 用的所有烷氧基矽烷化合物100重量份,較佳為0.05重量份以上,更佳為0.1重量份以上,且較佳為10重量份以下,更佳為5重量份以下。此處,所謂所有烷氧基矽烷化合物量,是指包含所有烷氧基矽烷化合物、其水解物及其縮合物的量,以下相同。藉由將酸觸媒的量設為0.05重量份以上,水解順利地進行,另外,藉由設為10重量份以下,水解反應的控制變得容易。
溶劑是考慮金屬化合物粒子的分散穩定性等而適宜選 擇。溶劑不僅可使用1種,亦可作為2種以上的混合物來使用。 溶劑可列舉二丙酮醇、丙二醇單甲醚乙酸酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯。 就透過率與控制水解、縮合反應的容易性的觀點而言,可特佳地使用丙二醇單甲醚乙酸酯、γ-丁內酯、二丙酮醇。另外,於水解反應結束後,進而添加溶劑,藉此調整成適合作為樹脂組成物的濃度亦較佳。另外,亦可對應於目的,於水解後,在加熱及/或減壓下將適量的所生成的醇等餾出、去除,其後添加適宜的溶劑。
相對於所有烷氧基矽烷化合物100重量份,水解反應時 所使用的溶劑的量較佳為50重量份以上,更佳為80重量份以上。 另外,較佳為500重量份以下,更佳為200重量份以下。藉由將溶劑的量設為50重量份以上,而可抑制凝膠的生成。另外,藉由設為500重量份以下,水解反應快速進行。
另外,作為用於水解反應的水,較佳為離子交換水。水 量可任意地選擇,但較佳為相對於烷氧基矽烷化合物1莫耳,於1.0莫耳~4.0莫耳的範圍內使用。
<螢光體>
螢光體是吸收自LED晶片中釋放出的光,並進行波長轉換而釋放出與LED晶片的光具有不同波長的光者。藉此,自LED晶片中釋放出的光的一部分與自螢光體中釋放出的光的一部分混合,而可製作包含白色的多色系的LED封裝。具體而言,使藉由來自LED晶片的光而發出黃色的發光色的光的螢光體與藍色LED晶片進行光學耦合,藉此可發出白色的光。如上所述的螢光體有發出綠色的光的螢光體、發出藍色的光的螢光體、發出黃色的光的螢 光體、發出紅色的光的螢光體等各種螢光體。
作為螢光體,只要是最終可使規定的顏色再現者,則並 無特別限定,可使用公知的螢光體。作為例子,作為對應於藍色LED晶片的螢光體,可列舉釔鋁石榴石(Yttrium Aluminium Garnet,YAG)系螢光體、鋱鋁石榴石(Terbium Aluminium Garnet,TAG)系螢光體、矽酸鹽螢光體、氮化物系螢光體、氮氧化物系螢光體等。
<基質樹脂>
基質樹脂為形成連續相者,只要是成型加工性、透明性、耐熱性、接著性等優異的材料,則可使用環氧樹脂、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、聚碳酸酯樹脂等公知的材料。藉由適宜設計該些樹脂,而可獲得對於本發明的螢光體組成物而言有用的樹脂。
另外,亦可添加作為添加劑的用於塗佈膜穩定化的分散 劑或調平劑、作為片材表面的改質劑的矽烷偶合劑等接著助劑等。另外,亦可添加作為螢光體沈澱抑制劑的二氧化矽粒子或矽酮微粒子等無機粒子。尤其,較佳為熱硬化性、或光硬化性者。 就透明性、耐熱性等的觀點而言,可適宜地使用環氧樹脂、矽酮樹脂或該些的混合物。
就耐熱性的觀點而言,基質樹脂最佳為矽酮樹脂。矽酮 樹脂之中,較佳為加成反應硬化型矽酮組成物。加成反應硬化型矽酮組成物於常溫或50℃~200℃的溫度下進行加熱、硬化,且透 明性、耐熱性、接著性優異。加成反應硬化型矽酮組成物可使用含有具有鍵結於矽原子上的烯基的矽酮、具有鍵結於矽原子上的氫原子的矽酮、及觸媒量的鉑系觸媒者。
於本發明中,可較佳地使用具有矽氧烷鍵、且含有直接 鍵結有芳基的矽原子的矽酮樹脂。尤其,若為具有矽氧烷鍵、且含有直接鍵結有萘基的矽原子的矽酮樹脂,則可使高折射率與耐熱.耐光性並存,故較佳。
作為具有矽氧烷鍵、且含有直接鍵結有芳基的矽原子的 矽酮樹脂,可列舉:具有矽氧烷鍵、且含有直接鍵結有苯基的矽原子的矽酮樹脂,具有矽氧烷鍵、且含有分別直接鍵結有甲基與苯基的矽原子的矽酮樹脂等。
作為具有矽氧烷鍵、且含有直接鍵結有萘基的矽原子的 矽酮樹脂,可列舉:具有矽氧烷鍵、且含有分別直接鍵結有甲基與萘基的矽原子的矽酮樹脂,具有矽氧烷鍵、且含有分別直接鍵結有甲基、苯基及萘基的矽原子的矽酮樹脂等。
再者,於含有分別直接鍵結有甲基與苯基的矽原子的矽 酮樹脂中,包括甲基與苯基直接鍵結於1個矽原子上的情況、及分別含有直接鍵結有甲基的矽原子與直接鍵結有苯基的矽原子的情況這兩者。對於含有分別直接鍵結有甲基、苯基及萘基的矽原子的矽酮樹脂亦同樣如此。
對矽酮樹脂進行更詳細的說明。較佳為含有具有鍵結於 矽原子上的烯基的矽酮、具有鍵結於矽原子上的氫原子的矽酮、 及作為矽氫化反應觸媒的鉑系觸媒的加成反應硬化型矽酮組成物。例如可使用:東麗.道康寧(Toray Dow Corning)(股份)製造的密封材「OE6630」、「OE6636」等或信越化學工業股份有限公司製造的「SCR-1012」、「SCR-1016」等。尤其,作為本發明的螢光體組成物的基質樹脂,特佳為使包含(A)~(D)的組成的交聯性矽酮組成物進行矽氫化反應而成的交聯物。該交聯物於60℃~250℃下儲存彈性模數減小,且藉由加熱而可獲得高接著力,因此可較佳地用作不需要接著劑的螢光體片用的基質樹脂。以下,將該交聯物稱為熱熔接樹脂。
(A)平均單元式:(R1 2SiO2/2)a(R1SiO3/2)b(R2O1/2)c
(式中,R1為苯基、碳原子數為1~6的烷基或環烷基、或者碳原子數為2~6的烯基,其中,R1的65莫耳%~75莫耳%為苯基,R1的10莫耳%~20莫耳%為烯基,R2為氫原子或碳原子數為1~6的烷基,a、b、及c為滿足0.5≦a≦0.6、0.4≦b≦0.5、0≦c≦0.1、且a+b=1的數)
所表示的有機聚矽氧烷,(B)通式:R3 3SiO(R3 2SiO)mSiR3 3
(式中,R3為苯基、碳原子數為1~6的烷基或環烷基、或者碳原子數為2~6的烯基,其中,R3的40莫耳%~70莫耳%為苯基,R3的至少1個為烯基,m為5~50的整數)所表示的有機聚矽氧烷{相對於(A)成分100重量份為5重量份~15重量份}
(C)通式:(HR4 2SiO)2SiR4 2
(式中,R4為苯基、或者碳原子數為1~6的烷基或環烷基,其中,R4的30莫耳%~70莫耳%為苯基)
所表示的有機三矽氧烷{相對於(A)成分中與(B)成分中的烯基的合計,本成分中的鍵結有矽原子的氫原子的莫耳比變成0.5~2的量},以及(D)矽氫化反應用觸媒{足以促進(A)成分及(B)成分中的烯基、與(C)成分中的鍵結有矽原子的氫原子的矽氫化反應的量}。
於(A)成分的通式中,a、b、及c的值可獲得所獲得的交聯物於室溫下的充分的硬度、且可獲得高溫下的軟化。於(B)成分的通式中,若苯基的含量未滿所述範圍的下限,則所獲得的交聯物於高溫下的軟化不充分,另一方面,若超過所述範圍的上限,則所獲得的交聯物的透明性喪失,其機械強度亦下降。另外, 式中,R3的至少1個為烯基。其原因在於:若不具有烯基,則存在本成分無法進入至交聯反應中,而導致本成分自所獲得的交聯物中滲出之虞。另外,式中,m為5~50的範圍內的整數,此為維持所獲得的交聯物的機械強度,並保持處理作業性的範圍。
(B)成分的含量為相對於(A)成分100重量份變成5 重量份~15重量份的範圍內的量,且為用以獲得所獲得的交聯物於高溫下的充分的軟化的範圍。
於(C)成分的通式中,式中,R4為苯基、或者碳原子 數為1~6的烷基或環烷基。作為R4的烷基,可例示:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、庚基。作為R4的環烷基,可例示:環戊基、環庚基。再者,R4之中,苯基的含量為30莫耳%~70莫耳%的範圍內。此為可獲得所獲得的交聯物於高溫下的充分的軟化、且保持透明性與機械強度的範圍。
(C)成分的含量為相對於(A)成分中及(B)成分中 的烯基的合計,本成分中的鍵結有矽原子的氫原子的莫耳比變得0.5~2的範圍內的量,此為可獲得所獲得的交聯物於室溫下的充分的硬度的範圍。
(D)成分為用以促進(A)成分及(B)成分中的烯基、 與(C)成分中的鍵結有矽原子的氫原子的矽氫化反應的矽氫化反應用觸媒。作為(D)成分,可例示鉑系觸媒、銠系觸媒、鈀系觸媒,就可顯著促進矽酮組成物的硬化而言,較佳為鉑系觸媒。作為該鉑系觸媒,可例示鉑微粉末、氯鉑酸、氯鉑酸的醇溶液、鉑- 烯基矽氧烷錯合物、鉑-烯烴錯合物、鉑-羰基錯合物,特佳為鉑-烯基矽氧烷錯合物。作為該烯基矽氧烷,可例示:1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷,1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷,利用乙基、苯基等取代該些烯基矽氧烷的甲基的一部分而成的烯基矽氧烷,利用烯丙基、己烯基等取代該些烯基矽氧烷的乙烯基而成的烯基矽氧烷。尤其,就該鉑-烯基矽氧烷錯合物的穩定性良好而言,較佳為1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷。另外,就可提昇該鉑-烯基矽氧烷錯合物的穩定性而言,較佳為於該錯合物中添加1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二烯丙基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二乙烯基-1,3-二甲基-1,3-二苯基二矽氧烷、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四苯基二矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷等烯基矽氧烷或二甲基矽氧烷寡聚物等有機矽氧烷寡聚物,特佳為添加烯基矽氧烷。
(D)成分的含量只要是足以促進(A)成分及(B)成 分中的烯基、與(C)成分中的鍵結有矽原子的氫原子的矽氫化反應的量,則並無特別限定,但相對於矽酮組成物,本成分中的金屬原子以質量單位計較佳為變成0.01ppm~500ppm的範圍內的量,更佳為變成0.01ppm~100ppm的範圍內的量,特佳為變成0.01ppm~50ppm的範圍內的量。此為所獲得的矽酮組成物充分地進行交聯、且不產生著色等問題的範圍。
矽酮組成物至少包含所述(A)成分~(D)成分,但 亦可含有作為其他任意的成分的乙炔基己醇、2-甲基-3-丁炔-2- 醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇等炔烴醇;3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔等的烯炔化合物;1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基環四矽氧烷、苯并三唑等反應抑制劑。該反應抑制劑的含量並無限定,但相對於矽酮組成物的重量,較佳為1ppm~5,000ppm的範圍內。藉由調整反應抑制劑的含量,亦可調整所獲得的交聯物的儲存彈性模數。
<矽酮微粒子>
本發明的螢光體組成物亦可含有矽酮微粒子。藉由含有矽酮微粒子,而可獲得不僅接著性或加工性良好,膜厚均勻性亦良好的螢光體片。尤其,藉由使用平均粒徑為0.1μm以上、2.0μm以下的矽酮微粒子,而可獲得使用狹縫模塗佈機(slit die coater)時的噴出性優異、膜厚均勻性優異的螢光體片。
另外,若於組成物中存在矽酮微粒子,則經接枝化的金 屬化合物粒子包覆矽酮微粒子。藉此,基質樹脂與金屬化合物粒子的相容性進一步提昇,因此更難以產生該些的界面。藉此,與LED晶片的發光面的密接性進一步提昇,因此可獲得進一步的亮度提昇效果。另外,於製成螢光體片的情況下,可使100℃下的儲存彈性模數(G')低儲存彈性模數化,並提昇與LED晶片的密接性。
再者,此處所述的「經接枝化的金屬化合物粒子包覆矽 酮微粒子」是指所述經接枝化的金屬化合物粒子均勻地覆蓋矽酮 微粒子的表面的狀態。其狀態可藉由利用SEM或TEM觀察螢光體組成物的硬化物或螢光體片剖面而獲知。
將經接枝化的金屬化合物粒子包覆矽酮微粒子的狀態 的例子示於圖5及圖6中,將未包覆的狀態的例子示於圖7及圖8中。圖5及圖6為切斷後述的實施例19的螢光體片的剖面並利用掃描式電子顯微鏡(SEM)所觀察到的照片,圖7及圖8分別為切斷後述的比較例12及比較例13的螢光體片的剖面並利用SEM所觀察到的照片。
於經接枝化的金屬化合物粒子包覆矽酮微粒子的狀態 下,如圖5及圖6所示,觀察到矽酮微粒子103均勻地分散於基質樹脂101中,且經接枝化的金屬化合物粒子104覆蓋矽酮微粒子表面。當經接枝化的金屬化合物粒子未包覆矽酮微粒子時,如圖7及圖8所示般,觀察到於基質樹脂101中存在螢光體105,且矽酮微粒子103彼此、金屬化合物粒子102彼此分別凝聚而形成集合體。
可認為變成如圖5及圖6所示的經接枝化的金屬化合物 粒子包覆矽酮微粒子的狀態的原因在於:經接枝化的金屬化合物粒子與矽酮微粒子藉由氫鍵結或凡得瓦力(van der Waals force)等弱的鍵結而取得疑似的鍵結。
矽酮微粒子較佳為包含矽酮樹脂及/或矽酮橡膠的微粒 子。尤其,較佳為藉由使有機三烷氧基矽烷或有機二烷氧基矽烷、有機三乙醯氧基矽烷、有機二乙醯氧基矽烷、有機三肟矽烷、有 機二肟矽烷等有機矽烷進行水解,繼而進行縮合的方法所獲得的矽酮微粒子。
作為有機三烷氧基矽烷,可例示:甲基三甲氧基矽烷、 甲基三乙氧基矽烷、甲基三-正丙氧基矽烷、甲基三-異丙氧基矽烷、甲基三-正丁氧基矽烷、甲基三-異丁氧基矽烷、甲基三-第二丁氧基矽烷、甲基三-第三丁氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、正丙基三甲氧基矽烷、異丙基三甲氧基矽烷、正丁基三丁氧基矽烷、異丁基三丁氧基矽烷、第二丁基三甲氧基矽烷、第三丁基三丁氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷等。
作為有機二烷氧基矽烷,可例示:二甲基二甲氧基矽 烷、二甲基二乙氧基矽烷、甲基乙基二甲氧基矽烷、甲基乙基二乙氧基矽烷、二乙基二乙氧基矽烷、二乙基二甲氧基矽烷、3-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基異丁基甲基二甲氧基矽烷、N-乙基胺基異丁基甲基二乙氧基矽烷、(苯基胺基甲基)甲基二甲氧基矽烷、乙烯基甲基二乙氧基矽烷等。
作為有機三乙醯氧基矽烷,可例示:甲基三乙醯氧基矽烷、乙基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷等。
作為有機二乙醯氧基矽烷,可例示:二甲基二乙醯氧基矽烷、甲基乙基二乙醯氧基矽烷、乙烯基甲基二乙醯氧基矽烷、 乙烯基乙基二乙醯氧基矽烷等。
作為有機三肟矽烷,可例示甲基三甲基乙基酮肟矽烷、 乙烯基三甲基乙基酮肟矽烷,作為有機二肟矽烷,可例示甲基乙基雙甲基乙基酮肟矽烷等。
具體而言,此種矽酮微粒子可藉由日本專利特開昭 63-77940號公報中所報告的方法、日本專利特開平6-248081號公報中所報告的方法、日本專利特開2003-342370號公報中所報告的方法、日本專利特開平4-88022號公報中所報告的方法等而獲得。另外,亦已知有如下的方法等:將有機三烷氧基矽烷或有機二烷氧基矽烷、有機三乙醯氧基矽烷、有機二乙醯氧基矽烷、有機三肟矽烷、有機二肟矽烷等有機矽烷及/或其部分水解物添加至鹼性水溶液中,並進行水解.縮合而獲得矽酮微粒子的方法;或將有機矽烷及/或其部分水解物添加至水或酸性溶液中,於獲得該有機矽烷及/或其部分水解物的水解部分縮合物後,添加鹼來使縮合反應進行而獲得矽酮微粒子的方法;將有機矽烷及/或其水解物設為上層,將鹼或鹼與有機溶劑的混合液設為下層,於該些的界面上使該有機矽烷及/或其水解物進行水解.縮聚而獲得粒子的方法;於所述任一種方法中,均可獲得本發明中所使用的矽酮微粒子。
該些之中,當使有機矽烷及/或其部分水解物進行水解. 縮合來製造球狀有機聚倍半矽氧烷微粒子時,較佳為使用如日本專利特開2003-342370號公報中所報告的藉由將高分子分散劑添 加至反應溶液內的方法所獲得的矽酮微粒子。
另外,當製造矽酮微粒子時,亦可使用藉由如下方式所製造的矽酮微粒子:使有機矽烷及/或其部分水解物進行水解.縮合,以使於溶劑中作為保護膠體發揮作用的高分子分散劑及鹽存在於酸性水溶液中的狀態,添加有機矽烷及/或其水解物而獲得部分水解物後,添加鹼來使縮合反應進行。
高分子分散劑為水溶性高分子,只要是於溶劑中作為保護膠體發揮作用者,則可使用合成高分子、天然高分子的任一者,具體而言,可例示聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮等。作為高分子分散劑的添加方法,可例示事先添加至反應初液中的方法、與有機三烷氧基矽烷及/或其部分水解物同時添加的方法、使有機三烷氧基矽烷及/或其部分水解物進行水解部分縮合後添加的方法,亦可選擇所述任一種方法。此處,相對於反應液容量1重量份,高分子分散劑的添加量較佳為5×10-7重量份~5×10-2重量份的範圍,若為該範圍,則難以引起矽酮微粒子彼此的凝聚。
作為矽酮微粒子中所含有的有機取代基,較佳為甲基及苯基,可根據該些取代基的含量來調整矽酮微粒子的折射率。例如,當基質樹脂為矽酮樹脂時,為了不使LED封裝的亮度下降,較佳為減小矽酮微粒子的折射率d1與除該矽酮微粒子及螢光體以外的成分的折射率d2的折射率差。矽酮微粒子的折射率d1與除矽酮微粒子及螢光體以外的成分的折射率d2的折射率的差較佳為未滿0.10,更佳為0.03以下。藉由將折射率控制成此種範圍,矽 酮微粒子與矽酮樹脂的界面上的反射.散射減少,可獲得高透明性、高透光率,且不會使LED封裝的亮度下降。
關於折射率的測定,作為全反射法,可使用阿貝(Abbe)折射計、普爾弗里希(Pulfrich)折射計、液浸型折射計、液浸法、最小偏角法等,於測定矽酮樹脂的折射率時Abbe折射計有用,於測定矽酮微粒子的折射率時液浸法有用。
另外,作為用以控制所述折射率差的方法,可藉由改變構成矽酮微粒子的原料的量比來調整。即,例如,藉由調整作為原料的甲基三烷氧基矽烷與苯基三烷氧基矽烷的混合比,並增多甲基的構成比,而可進行接近1.4的低折射率化,相反地,藉由增多苯基的構成比,而可進行比較高的折射率化。
於本發明中,矽酮微粒子的平均粒徑由中徑(D50)表示。該平均粒徑的下限較佳為0.1μm以上,更佳為0.5μm以上。另外,上限較佳為2.0μm以下,更佳為1.0μm以下。另外,較佳為使用單分散且真球狀的粒子。於本發明中,矽酮微粒子的平均粒徑即中徑(D50)及粒度分佈可藉由SEM觀察來測定。對利用SEM所測定的圖像進行圖像處理來求出粒徑分佈,於根據其而獲得的粒度分佈中,將自小粒徑側的通過部分累計為50%的粒徑作為中徑(D50)來求出。若為該方法,則亦可藉由與求出矽酮微粒子本身的平均粒徑的方法相同的方法,於製成螢光體片後對其剖面進行SEM觀察並求出矽酮微粒子的粒徑分佈,於根據其而獲得的體積基準粒度分佈中,將自小粒徑側的通過部分累計為50%的 粒徑作為中徑(D50)來求出。於此情況下,根據螢光體片的剖面SEM圖像所求出的矽酮微粒子平均粒徑與真的平均粒徑相比,理論上變成78.5%,實際上大概變成70%~85%的值。
作為矽酮微粒子的含量,相對於樹脂100重量份,下限 較佳為1重量份以上,更佳為10重量份以上。另外,上限較佳為100重量份以下,更佳為80重量份以下。藉由含有1重量份以上的矽酮微粒子,而可獲得特別良好的螢光體分散穩定化效果,另一方面,藉由含有80重量份以下的矽酮微粒子,而不會使螢光體組成物的黏度過度地上昇。
<溶劑>
本發明的螢光體組成物亦可含有溶劑。溶劑只要是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。
<其他成分>
本發明的螢光體組成物亦可含有用於塗佈膜穩定化的分散劑或調平劑、作為製成螢光體片時的片材表面的改質劑的矽烷偶合劑等接著助劑等。
另外,為了使100℃下的儲存彈性模數(G')下降,亦可包含作為加熱黏著劑的含有矽烷醇基的甲基苯基系矽酮樹脂。所述含有矽烷醇基的甲基苯基系矽酮樹脂的結構特佳為下述通式 (E)。
(E)通式:(R5SiO3)d(PhSiO3)e(R5OHSiO2)f(PhOHSiO2)g(R6SiO2)h
式中,R5及R6分別為碳原子數為1~6的烷基或環烷基,Ph為苯基,d、e、f、g及h為滿足20≦d≦40、20≦e≦40、5≦f≦15、5≦g≦15、20≦h≦40、且d+e+f+g+h=100的數。
<螢光體片積層體>
於本發明中,所謂螢光體片積層體,是指含有基材、及藉由將螢光體組成物塗佈於所述基材上而形成的螢光體片的積層體。
(基材)
作為基材,並無特別限制,可使用公知的金屬、膜、玻璃、陶瓷、紙等。具體而言,可列舉:鋁(亦包含鋁合金)、鋅、銅、鐵等的金屬板或箔,乙酸纖維素、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚乙烯、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯縮醛、芳族聚醯胺(aramid)、矽酮、聚烯烴、作為熱塑性氟樹脂的四氟乙烯與乙烯的共聚物(Ethylene tetrafluoroethylene,ETFE)等塑膠的膜,包含α-聚烯烴樹脂、聚己內酯樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂及該些與乙烯的共聚樹脂的塑膠的膜,層壓有所述塑膠的紙,或藉由所述塑膠來塗佈的紙,層壓或蒸鍍有所述金屬的紙, 層壓或蒸鍍有所述金屬的塑膠膜等。另外,當基材為金屬板時,亦可對表面進行鉻系或鎳系等的鍍敷處理或陶瓷處理。
該些之中,就螢光體片的製作的容易性或螢光體片的單 片化的容易性而言,可較佳地使用玻璃或樹脂膜。尤其,就將螢光體片貼附於LED晶片上時的密接性而言,基材較佳為柔軟的膜狀。另外,為了於對膜狀的基材進行處理時無斷裂等之虞,較佳為強度高的膜。就該些要求特性或經濟性方面而言,較佳為樹脂膜,該些之中,就經濟性、處理性方面而言,較佳為選自由PET、聚苯硫醚、聚丙烯所組成的群組中的塑膠膜。另外,於使螢光體片乾燥的情況或將螢光體片貼附於LED晶片上時需要200℃以上的高溫的的情況下,就耐熱性方面而言,較佳為聚醯亞胺膜。就片材的剝離的容易性而言,亦可事先對基材的表面進行脫模處理。
基材的厚度並無特別限制,但下限較佳為25μm以上, 更佳為38μm以上。另外,上限較佳為5000μm以下,更佳為3000μm以下。
(螢光體片)
於本發明中,所謂螢光體片,是指內部含有螢光體的片材。 作為本發明的一個特徵的螢光體片包括螢光體、基質樹脂、及金屬化合物粒子,其特徵在於:所述金屬化合物粒子的折射率為1.7以上、且平均粒徑為1nm~50nm,所述金屬化合物粒子經接枝化,所述金屬化合物粒子與所述基質樹脂的平均折射率N1與所述螢光體的折射率N2滿足以下的關係(i),且片材的黏彈性行為滿 足以下的關係(ii)、關係(iii)及關係(iv)。
<折射率的關係>
(i)0.20≧| N1-N2 |
<黏彈性行為>
(ii)於溫度25℃下,儲存彈性模數G'為1.0×104Pa≦G'≦1.0×106Pa、且tanδ<1
(iii)於溫度100℃下,儲存彈性模數G'為1.0×102Pa≦G'<1.0×104Pa、且tanδ≧1
(iv)於溫度200℃下,儲存彈性模數G'為1.0×104Pa≦G'≦1.0×106Pa、且tanδ<1。
關於所述螢光體片中所含有的螢光體、基質樹脂、金屬 化合物粒子及其接枝化、以及其他較佳的成分的詳細情況,與所述螢光體組成物中者相同。另外,關於平均折射率N1、平均折射率N2及表示該些的關係的關係式(i)的說明亦與所述螢光體組成物中者相同。
其次,對本發明的螢光體片的黏彈性行為進行說明。就 保管性、搬運性及加工性的觀點而言,本發明的螢光體片較佳為於室溫附近彈性高。另一方面,就以追隨LED晶片的形狀的方式變形、且密接於LED晶片的光取出面的觀點而言,較佳為於固定的溫度條件下彈性變低,並顯現柔軟性、密接性、流動性。尤其, 本發明的螢光體片較佳為藉由60℃以上的加熱而顯現流動性。本發明的螢光體片重要的是對於LED晶片的光取出面的密接性高,藉此,自LED晶片中的光取出性飛躍性地提昇。因此,作為螢光體片的黏彈性行為,必須滿足所述(ii)~所述(iv)。
此處所述的螢光體片的儲存彈性模數(G')是指利用流 變計進行螢光體片的動態黏彈性測定(溫度依存性)時的儲存彈性模數(G')。所謂動態黏彈性,是指如下的方法:當以某一正弦頻率對材料施加剪切應變(shearing strain)時,將達到穩定狀態時所出現的剪切應力分解成應變與相位一致的成分(彈性的成分)、及應變與相位相差90°的成分(黏性的成分),並對材料的動態的力學特性進行分析。
動態黏彈性測定(溫度依存性)可使用一般的黏度.黏彈 性測定裝置進行動態黏彈性測定。於本發明中,設為於以下的條件下進行測定時的值。
測定裝置:黏度.黏彈性測定裝置HAAKE MARSIII
(賽默飛世爾科技(Thermo Fisher SCIENTIFIC)製造)
測定條件:振盪器(Oscillator,OSC)溫度依存測定
幾何形狀:平行圓板型(20mm)
測定時間:1980秒
角頻率:1Hz
角速度:6.2832 rad/sec
溫度範圍:25℃~200℃(有低溫溫度控制功能)
昇溫速度:0.08333℃/sec
樣品形狀:圓形(直徑為18mm)。
此處,相位與剪切應變一致的應力成分除以剪切應變所得者為儲存彈性模數(G')。儲存彈性模數(G')是表示各溫度下的相對於動態的應變的材料的彈性者,因此與螢光體片的硬度、即加工性密切相關。
另一方面,剪切應變與相位相差90°的應力成分除以剪切應變所得者為損失彈性模數(G")。損失彈性模數是表示材料的黏性者,因此與螢光體片流動性,即密接性密切相關。
另外,損失彈性模數(G")除以儲存彈性模數(G')所得者為損失正切(tanδ),且成為表示設置有材料的狀態的指標。若tanδ未滿1,則彈性佔支配地位,且為固體的狀態。另一方面,若tanδ為1以上,則黏性佔支配地位,且表示液體的狀態。
本發明中的螢光體片於25℃下,1.0×104Pa≦G'≦1.0×106Pa、且tanδ<1,藉此於室溫(25℃)下彈性充分。因此,對於利用刃具的切斷加工等快速的剪切應力,亦不存在周圍的變形而切斷片材,可獲得尺寸精度高的加工性。就防止操作時的破損或加工性的觀點而言,螢光體片於25℃下的儲存彈性模數更佳為9.0×105Pa以下。
就貼附溫度的低溫化的觀點而言,室溫下的tanδ更佳為0.7以下。另外,下限並無特別限制,但較佳為0.1以上,更佳為0.2以上,進而更佳為0.25以上。
另外,螢光體片於100℃下,1.0×102Pa≦G'<1.0×104 Pa、且tanδ≧1,藉此於100℃下片材的黏性充分、且流動性高。 因此,若一面以100℃以上進行加熱,一面朝LED晶片上貼附具備該物性的螢光體片,則螢光體片對應於LED晶片的發光面的形狀而快速地流動、變形,可獲得高密接性。藉此,自LED晶片中的光取出性提昇,且亮度提昇。就貼附溫度的低溫化的觀點而言,螢光體片於100℃下的儲存彈性模數更佳為9.0×103Pa以下。
就密接性的觀點而言,100℃下的tanδ更佳為1.6以上。 另外,上限並無特別限制,但較佳為4.0以下,更佳為3.6以下,進而更佳為3.3以下。
進而,螢光體片於200℃下,1.0×104Pa≦G'≦1.0×106 Pa、且tanδ<1,藉此最終可使LED晶片穩定地運作。其原因在於:若以200℃以上對螢光體片進行加熱,則片材的完全硬化完成,樹脂整體一體化,因此不會受到LED晶片點燈時的熱等熱因素的影響。就防止龜裂的觀點而言,螢光體片於200℃下的儲存彈性模數(G')更佳為9.0×105Pa以下。
就熱穩定性的觀點而言,200℃下的tanδ更佳為 tanδ≦0.08。另外,下限並無特別限制,但較佳為0.01以上,更佳為0.02以上,進而更佳為0.03以上。
作為螢光體片,若可獲得所述儲存彈性模數(G'),則 螢光體片中所含有的樹脂可為未硬化狀態的樹脂。另外,若考慮片材的處理性.保存性等,則所含有的樹脂較佳為並非整體一體化 的完全硬化,而是硬化至某種程度的狀態。作為一例,較佳為硬化進行至於室溫下保存1個月以上的長時間內,儲存彈性模數(G')不變化的程度。
<螢光體片的製造方法>
本發明的螢光體片可由所述螢光體組成物而獲得。其製造方法的詳細情況將後述。
本發明的螢光體片的厚度並無特別限制,但較佳為10 μm~1000μm。若小於10μm,則因由螢光體粒子所引起的凹凸,而難以實現均勻的片材成型。若超過1000μm,則容易產生龜裂,而難以實現片材成型。更佳為30μm~100μm。
另一方面,就提高片材的耐熱性的觀點而言,片材的膜 厚較佳為200μm以下,更佳為100μm以下,進而更佳為50μm以下。
本發明中的片材的膜厚是指基於JIS K7130(1999)塑 膠-膜及片材-厚度測定方法中的利用機械式掃描的厚度的測定方法A法所測定的膜厚(平均膜厚)。
所謂耐熱性,表示對於LED封裝內所產生的熱的耐受 性。耐熱性可藉由如下方式來評價:對使LED封裝在室溫下發光的情況與在高溫下發光的情況的亮度進行比較,並測定高溫下的亮度下降何種程度。
LED晶片處於在小的空間內產生大量的熱的環境中,尤 其於高功率LED的情況下,發熱顯著。因此種發熱而導致螢光體 的溫度上昇,藉此LED封裝的亮度下降。因此,重要的是如何使所產生的熱高效率地散熱。於本發明中,藉由將片材膜厚設為所述範圍,而可獲得耐熱性優異的片材。另外,若片材膜厚存在不均,則於各LED封裝中螢光體量產生差異,作為結果,發光光譜產生不均。因此,片材膜厚的不均較佳為±5%以內,更佳為±3%以內。再者,此處所述的膜厚不均是基於JIS K7130(1999)塑膠-膜及片材-厚度測定方法中的利用機械式掃描的厚度的測定方法A法來測定膜厚,並由下述所示的式來算出。
更具體而言,使用利用機械式掃描的厚度的測定方法A 法的測定條件,並使用市售的接觸式的厚度計等測微計來測定膜厚,計算所獲得的膜厚的最大值或最小值與平均膜厚的差,該值除以平均膜厚後由百分率來表示的值成為膜厚不均B(%)。
膜厚不均B(%)=(最大膜厚偏差值*-平均膜厚)/平均膜厚×100
*最大膜厚偏差值選擇膜厚的最大值或最小值之中,與平均膜厚的差大者。
<螢光體組成物的製造方法>
以下,對本發明的螢光體組成物的製造方法的一例進行說明。將所述金屬化合物粒子、基質樹脂、螢光體、矽酮微粒子、溶劑等以規定量混合。將所述成分以變成規定的組成的方式混合 後,利用均質機、自轉公轉型攪拌機、三輥機、球磨機、行星式球磨機、珠磨機等攪拌.混煉機均質地混合分散,藉此可獲得螢光體組成物。於混合分散後、或混合分散的過程中,亦可較佳地在真空或減壓條件下進行脫泡。另外,亦可事先混合某種特定的成分、或進行老化等處理。亦可藉由蒸發器來去除溶劑而變成所期望的固體成分濃度。
<螢光體片積層體的製造方法>
以下,對本發明的螢光體組成物的製造方法的一例進行說明。將藉由所述方法所製作的螢光體組成物塗佈於基材上,並使其乾燥,而製作螢光體片積層體。塗佈可藉由反向輥塗佈機(reverse roll coater)、刮刀塗佈機(blade coater)、狹縫模塗佈機、直接凹版塗佈機(direct gravurecoater)、間接凹版塗佈機(offset gravure coater)、吻合式塗佈機(kiss coater)、自然輥塗佈機(natural roll coater)、氣刀式塗佈機(air knife coater)、輥式刮刀塗佈機(roll blade coater)、可調刮棒輥式刮刀塗佈機(vari-bar roll blade coater)、雙流塗佈機(two stream coater)、棒式塗佈機(rod coater)、線棒塗佈機(wire bar coater)、敷料器(applicator)、浸塗機(dip coater)、簾幕式塗佈機(curtain coater)、旋轉塗佈機(spin coater)、刀式塗佈機(knife coater)等來進行。為了獲得螢光體片的膜厚均勻性,較佳為藉由狹縫模塗佈機來進行塗佈。
螢光體片的乾燥可使用熱風乾燥機或紅外線乾燥機等 一般的加熱裝置來進行。螢光體片的加熱可使用熱風乾燥機或紅 外線乾燥機等一般的加熱裝置。於此情況下,加熱條件通常為40℃~250℃、1分鐘~5小時,較佳為60℃~200℃、2分鐘~4小時。 另外,亦可進行分步固化等階段性的加熱硬化。
本發明的螢光體片中的金屬化合物粒子的濃度可根據 螢光體組成物的黏度、塗佈後的乾燥條件(速度)而變化。若螢光體組成物的黏度高,則金屬化合物粒子難以流動,而難以獲得濃度固定的區域與濃度變化區域。因此,較佳為製作含有溶劑的螢光體組成物。膏的黏度較佳為3000mPa.s~100,000mPa.s。另外,即便提高乾燥溫度,並加快乾燥速度,金屬化合物粒子亦變得難以流動,因此難以獲得濃度固定的區域與濃度變化區域。較佳的乾燥條件如上所述。
於製作螢光體片積層體後,視需要亦可變更基材。尤其 當將高折射率奈米粒子的濃度大之側的面貼附於LED晶片的發光面上時,較佳為變更基材來調整貼附面。於此情況下,作為簡易的方法,可列舉使用加熱板來進行重貼的方法、或使用真空層壓機或乾膜層壓機的方法等,但並不限定於該些方法。於使高折射率奈米粒子的濃度大之側的面與LED晶片的發光面對向的情況下,亦可使用相同的方法。
<螢光體片的應用例>
本發明的螢光體片積層體較佳為貼附於橫向(lateral)、垂直(vertical)、倒裝晶片(flip chip)等一般的結構的LED晶片的發光面,藉此可形成螢光體片積層於LED晶片的表面的帶有螢光體 片的LED晶片,尤其可適宜地用於發光面積大的垂直型、倒裝晶片型的LED晶片。再者,所謂發光面,是指來自LED晶片的光被取出的面。
此處,存在來自LED晶片的發光面為單一平面的情況、 及並非單一平面的情況。作為單一平面的情況,可列舉主要僅具有上部發光面者。具體而言,可例示:垂直型的LED晶片,或利用反射層覆蓋側面並僅自上表面取出光的LED晶片等。另一方面,於並非單一平面的情況下,可列舉:具有上部發光面及側部發光面的LED晶片或具有曲面發光面的LED晶片。
就可利用來自側部的發光並可變得明亮而言,較佳為發 光面並非單一平面的情況。尤其就可增大發光面積、及晶片製造製程容易而言,較佳為具有上部發光面與側部發光面的倒裝晶片型LED晶片。另外,為了提昇發光效率,亦可基於光學設計而將發光表面加工成紋理等。
本發明的螢光體片積層體亦可不直接貼附於LED晶片 上,而使用透明樹脂等接著劑來進行貼附。另一方面,利用螢光體片直接包覆LED晶片,藉此可藉由反射等而不使來自LED晶片的光損耗,並直接朝作為波長轉換層的螢光體片中入射,故較佳。 藉此,可獲得顏色不均少、效率高且均勻的白色光。此處所述的波長轉換層表示吸收自LED晶片中釋放出的光並轉換波長,而釋放出與LED晶片的光具有不同波長的光的層。
藉由該些方法所獲得的帶有螢光體片的LED晶片於進 行金屬配線或密封而封裝化後,組裝入模組中,藉此可適宜地用於各種照明或以液晶背光源、頭燈為首的各種LED發光裝置。
圖9表示帶有螢光體片的LED晶片的適宜例。(a)為於LED晶片的上表面貼附並設置螢光體片而成者。(b)為不僅於LED晶片1的上表面,於側面亦貼附並設置螢光體片而成者。因對於來自側面的發光亦可進行波長轉換,故較佳。(c)為使用倒裝晶片型的LED,並藉由螢光體片2來包覆作為發光面的上表面與側面而成者,其中3表示電極。(d)為將高折射率奈米粒子的濃度大之側的面貼附於LED晶片的發光面上而成者。
圖10A~圖10B表示LED封裝的適宜例。(a)為將螢光體組成物4注入至設置有LED晶片1的帶有反射器5的安裝基板7中,其後利用透明密封材6進行密封而成者。(b)為將螢光體片2貼附於帶有反射器5的安裝基板7上所設置的LED晶片1上,其後利用透明密封材6進行密封而成者。(c)為不僅於LED晶片1的上表面,於側面亦貼附螢光體片2而成者,因對於來自側面的發光亦可進行波長轉換,故較佳。進而為亦安裝有由透明密封材6所形成的透鏡者。
(d)除不使用反射器5,而藉由透明密封材6的透鏡成型體來密封以外,與(b)相同。(e)除不使用反射器5以外,與(c)相同。
(f)除使用倒裝晶片型的LED,並藉由螢光體片2來包覆作為發光面的上表面與側面以外,與(c)相同。再者,當藉 由螢光體片2來包覆LED晶片1的側面時,如(f)所示,亦可使螢光體片2到達安裝基板7的上表面為止。(g)除不使用反射器5,而藉由透明密封材6的透鏡成型體來密封以外,與(e)相同。(h)為藉由透明接著劑9來將LED晶片1與螢光體片2貼附而成者,除此以外與(b)相同。(i)除使用事先準備的帶有基材10的螢光體片2、且不自螢光體片2上剝離基材10來使用以外,與(h)相同。作為基材10的材質,較佳為玻璃。
可應用本發明的LED封裝並不限定於該些LED封裝。例如,亦可為於(b)中透明密封材6為如(c)所示的形狀,且不僅於LED晶片1的上表面,於側面亦貼附螢光體片2而成者。如此,可將(a)~(i)中所例示的各零件的構造適宜組合。另外,亦可更換成該些以外的公知的零件或進行組合。
此處,透明密封材只要是成形加工性、透明性、耐熱性、接著性等優異的材料,則可使用環氧樹脂、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、聚碳酸酯樹脂等公知的材料。另外,透明接著劑可使用所述透明密封材。
<針對LED封裝的製造方法的應用例>
對使用本發明的螢光體組成物的LED封裝的製造方法進行說明。圖12表示使用螢光體組成物的LED晶片的適宜的製造方法例,但並不限定於該方法。作為使用本發明的螢光體組成物的製造方法,特佳為如下的LED封裝的製造方法,其至少包括(A) 將螢光體組成物注入至封裝框架中的步驟;以及(B)於該步驟後,利用密封材密封封裝的步驟。
首先,(a)準備帶有反射器5的安裝基板7作為封裝框 架18。然後,(b)將LED晶片1安裝並設置於該安裝基板7上。
繼而,(c)將本發明的螢光體組成物以所期望的量注入 至設置有LED晶片1的封裝框架18中。此時的注入方法可列舉射出成型、壓縮成型、澆鑄成型、轉注成型、塗佈、灌注(分配)、印刷、轉印等的方法,但並不限定於該些方法。特佳為可使用灌注(分配)。
注入後,對螢光體組成物進行加熱硬化,藉此能夠以與 封裝的形狀相符的形狀,將螢光體組成物設置於LED晶片上。加熱硬化可使用熱風乾燥機或紅外線乾燥機等一般的加熱裝置來進行。加熱硬化條件通常為40℃~250℃、1分鐘~5小時,較佳為60℃~200℃、2分鐘~4小時。於此情況下,亦可進行分步固化等階段性的加熱硬化。
其後,(d)注入透明密封材6並進行加熱硬化來密封 LED晶片1。此時的注入方法及加熱條件依據所述螢光體組成物的條件。藉由以上的步驟來製造LED封裝19。視需要亦可設置由透明樹脂所形成的保護層或透鏡等。
其次,對使用本發明的螢光體片積層體的LED封裝的 製造方法進行說明。使用本發明的螢光體片積層體的LED封裝的具有代表性的製造方法如後述般,有(1)將螢光體片切斷成單片 後,貼附於個別的LED晶片上的方法,(2)於安裝鑲嵌有切割前的LED晶片的晶圓上,經過統一貼附後,統一進行晶圓的切割與螢光體片的切斷的方法,但並不限定於該些方法。特佳為如下的LED封裝的製造方法,其至少包括:(A)使所述螢光體片的一個區塊與一個LED晶片的發光面對向的對位步驟;以及(B)利用加熱壓接工具一面進行加熱一面進行加壓,而使所述片材的所述一個區塊與所述一個LED晶片的發光面接著的接著步驟。進而,較佳為如下的LED封裝的製造方法:所述(A)的步驟是使所述螢光體片的一個區塊的上表面及下表面之中,無機粒子的濃度大之側的面與所述一個LED晶片的發光面對向的對位步驟。
本發明的螢光體片積層體亦可不直接貼附於LED晶片 上,而使用透明樹脂等接著劑來進行貼附,但使用將熱熔接樹脂用作基質樹脂的螢光體片可無接著劑而容易地貼附於LED晶片上,故較佳。
螢光體片於貼附在LED晶片上時,藉由一面於所期望 的溫度下進行加熱一面進行加壓來壓接並貼附。加熱溫度理想的是60℃以上、250℃以下,更理想的是60℃以上、160℃以下。藉由設為60℃以上,用以增大於室溫與貼附溫度下的彈性模數差的樹脂設計變得容易。另外,藉由設為250℃以下,而可減小基材及螢光體片的熱膨脹、熱收縮,因此可提高貼附的精度。尤其於事先對螢光體片實施開孔加工,然後與LED晶片上的規定部分進行對位的情況等時,貼附的位置精度重要。為了提高貼附的精度, 於160℃以下進行貼附更適宜。
作為將螢光體片貼附於LED晶片表面上的方法,只要 是可於所期望的溫度下進行壓接的裝置,則可利用現有的任意的裝置,可利用貼片機(mounter)或倒裝晶片接合器(flip chip bonder)等加熱壓接工具。另外,當統一貼附於晶圓級的LED晶片上時,可使用真空層壓機或具有100mm~200mm見方左右的加熱部分的加熱壓接工具等進行貼附。於任一種情況下,均於所期望的溫度下將螢光體片壓接於LED晶片上並使其熱熔接後,放置冷卻至室溫為止,然後將基材剝離。藉由具有如本發明般的溫度與彈性模數的關係,於熱熔接後放置冷卻至室溫為止後的螢光體片可牢固地密接於LED晶片上,並容易自基材上剝離。
對針對螢光體片進行切斷加工的方法進行說明。有如下 的方法:於朝LED晶片上貼附前,事先將螢光體片切斷成單片,然後貼附於個別的LED晶片上的方法;將螢光體片貼附於晶圓級的LED晶片上後,與晶圓的切割同時統一切斷螢光體片的方法。 於在貼附前事先切斷的情況下,藉由利用雷射的加工或利用刃具的切削來將均勻地形成的螢光體片加工成規定的形狀,並進行分割。利用雷射的加工因賦予高能量,故非常難以避免樹脂的燒焦或螢光體的劣化,理想的是利用刃具的切削。作為利用刃具的切削方法,有將簡單的刃具壓入來切開的方法、及利用旋轉刀刃來切開的方法,可適宜地使用任一種方法。作為利用旋轉刀刃進行切斷的裝置,可適宜地利用被稱為切塊機(dicer)的用於將半導 體基板(晶圓)切斷(切割)成個別的晶片的裝置。若使用切塊機,則可根據旋轉刀刃的厚度或條件設定而精密地控制分割線的寬度,因此可獲得比藉由簡單的刃具的壓入來進行切斷更高的加工精度。
當對與基材積層的狀態的螢光體片進行切斷時,可連同 基材一起單片化,或者亦可將螢光體片單片化、且不切斷基材。 或者亦可為切入不貫穿基材的切口線的所謂的半切(half cut)。使如所述般單片化的螢光體片熱熔接於個別的LED晶片的發光面上。圖13表示將螢光體片連同基材一起單片化時的單片化.LED晶片貼附.切割的步驟的一例。於圖13的步驟中,包括將螢光體片切斷成單片的步驟、及將該切斷成單片的螢光體片於所期望的溫度下壓接並貼附於LED晶片上的步驟。圖13的(a)為將與基材20積層的狀態的螢光體片2固定於臨時固定片21上者。於圖13所示的步驟中,因螢光體片2與基材20均進行單片化,故以容易處理的方式先固定於臨時固定片21上。繼而,如(b)所示般切斷螢光體片2與基材20來進行單片化。繼而,如(c)所示般於安裝在安裝基板7上的LED晶片1上,使經單片化的螢光體片2與基材20對位,然後如(d)所示使用加熱壓接工具22於所期望的溫度下進行壓接。此時,較佳為以不使空氣混入至螢光體片2與LED晶片1之間的方式,於真空下或減壓下進行壓接步驟。壓接後放置冷卻至室溫為止,然後如(e)所示般剝離基材20。此處,當基材20為玻璃等時,可不剝離基材,而如(f)所示般直接使 用。
另外,當於基材連續的狀態下對螢光體片進行單片化 時,可直接統一熱熔接於切割前的晶圓級的LED晶片上。圖14表示於基材連續的狀態下對螢光體片進行單片化時的單片化.LED晶片貼附.切割的步驟的一例。於圖14的步驟中,亦包括將螢光體片切斷成單片的步驟、及對該切斷成單片的螢光體片進行加熱並貼附於LED晶片上的步驟。於圖14所示的步驟的例子中,首先於(b)所示的步驟中當對螢光體片2進行單片化時,不對基材20進行單片化。於圖14的(b)中,基材20完全未被切斷,但只要基材20連續,則亦可部分地切斷。繼而,如(c)所示般,使經單片化的螢光體片2與表面形成有切割前的LED晶片的晶圓23對向,而進行對位。於(d)所示的步驟中,使用加熱壓接工具22,於所期望的溫度下對螢光體片2與表面形成有切割前的LED晶片的晶圓23進行壓接。此時,較佳為以不使空氣混入至螢光體片2與表面形成有切割前的LED晶片的晶圓23之間的方式,於真空下或減壓下進行壓接步驟。壓接後放置冷卻至室溫為止,如(e)所示般剝離基材20後,切割晶圓來進行單片化,如(f)所示獲得經單片化的帶有螢光體片的LED晶片24。
當將螢光體片統一熱熔接於切割前的晶圓級的LED晶 片上時,於貼附後亦可與LED晶片晶圓的切割一同切斷螢光體片。圖15表示將螢光體片與晶圓貼附後統一進行切割時的步驟的一例。於圖15的步驟中,包括於所期望的溫度下對螢光體片進行 壓接後統一貼附於多個LED晶片上的步驟、及對螢光體片與LED晶片統一進行切割的步驟。於圖15的步驟中,不事先對螢光體片2進行切斷加工,如圖15的(a)所示般使螢光體片2之側與表面形成有切割前的LED晶片的晶圓23對向來進行對位。繼而,如(b)所示般利用加熱壓接工具22,於所期望的溫度下對螢光體片2與表面形成有切割前的LED晶片的晶圓23進行壓接。於此情況下,較佳為以不使空氣混入至螢光體片2與表面形成有切割前的LED晶片的晶圓23之間的方式,於真空下或減壓下進行壓接步驟。壓接後放置冷卻至室溫為止,如(c)所示般剝離基材20後,與切割晶圓的同時,切斷螢光體片2來進行單片化,如(d)所示獲得經單片化的帶有螢光體片的LED晶片24。另外,如(b)所示般利用加熱壓接工具,於所期望的溫度下對螢光體片2與表面形成有切割前的LED晶片的晶圓23進行壓接後,如(e)所示,不剝離基材20,而亦將基材與螢光體片一同切斷來進行單片化,如(f)所示獲得經單片化的附有基材的帶有螢光體片的LED晶片24。於此情況下,當基材20為玻璃等時,可不剝離而直接使用,當基材20為玻璃以外的塑膠膜時,可於將經單片化的附有基材的帶有螢光體片的LED晶片安裝在基板上後,剝離基材。
於採用所述圖13~圖15的任一者的步驟的情況下,當 將螢光體片貼附於上表面具有電極的LED晶片上時,為了去除電極部分的螢光體片,理想的是於貼附螢光體片前均事先對該部分進行開孔加工。開孔加工可適宜地使用雷射加工、模具沖孔等公 知的方法,但雷射加工會引起樹脂的燒焦或螢光體的劣化,因此更理想的是利用模具的沖孔加工。當實施沖孔加工時,於將螢光體片貼附在LED晶片上後無法進行沖孔加工,因此必須於貼附前對螢光體片實施沖孔加工。利用模具的沖孔加工可根據所貼附的LED晶片的電極形狀等而開設任意的形狀或大小的孔。只要設計模具,則孔的大小或形狀可形成任意的大小或形狀,但為了不減小發光面的面積,1mm見方左右的LED晶片上的電極接合部分理想的是500μm以下,孔對照其大小而以500μm以下來形成。 另外,進行打線接合等的電極需要某種程度的大小,因至少變成50μm左右的大小,故孔對照其大小而為50μm左右。若孔的大小遠大於電極,則發光面露出而產生漏光,LED封裝的顏色特性下降。另外,若遠小於電極,則於打線接合時接觸線而引起接合不良。因此,開孔加工必須以±10%以內的高精度對50μm以上、500μm以下的小孔進行加工,為了提昇沖孔加工的精度,螢光體片於25℃下的儲存彈性模數G'為1.0×104Pa≦G'≦1.0×106Pa、且tanδ<1亦變得非常重要。
當使實施了切斷加工.開孔加工的螢光體片與LED晶片 的規定部分對位來進行貼附時,需要具有光學的對位(對準)機構的貼附裝置。此時,就作業而言,難以使螢光體片與LED晶片接近來進行對位,就實用而言,經常於使螢光體片與LED晶片輕輕接觸的狀態下進行對位。此時,若螢光體片具有黏著性,則使其接觸LED晶片後移動非常困難。若為本發明的螢光體片積層 體,則只要於室溫下進行對位便無黏著性,因此容易進行使螢光體片與LED晶片輕輕接觸的對位。
對使用本發明的螢光體片積層體的帶有螢光體片的 LED晶片與LED封裝的量產的製造方法進行說明。首先,對帶有螢光體片的LED晶片的製造方法進行說明。作為朝LED晶片上貼附螢光體片的方法,可列舉如圖16所示般藉由經單片化的螢光體片積層體26而一個一個地貼附於各個LED晶片上的方法,及如圖17所示般使螢光體片2統一包覆於多個LED晶片上後,進行切割來加以個別化的方法,可使用任一種方法。
螢光體片的貼附是於基材軟化流動的狀態下按壓來進 行。尤其於使用熱熔接性的螢光體片的情況下,就接著性的強化的觀點而言,貼附溫度較佳為60℃以上,更佳為80℃以上。另外,用於螢光體片的熱熔接性樹脂具有如下的性質:因加熱而導致黏度暫時下降,若進一步繼續加熱,則進行熱硬化。因此,就保持接著性的觀點而言,貼附步驟的溫度較佳為150℃以下,進而,就將螢光體片的黏度維持成固定以上來保持形狀的觀點而言,更佳為120℃以下。另外,為了防止空氣蓄積的殘存,較佳為於0.01MPa以下的減壓下進行貼附。
作為進行此種貼附的製造裝置,可例示:真空隔膜層壓 機、真空輥層壓機、真空油壓壓力機、真空伺服壓力機、真空電動壓力機、三維覆蓋法(Three dimension Overlay Method,TOM)成形機等真空貼附機等。其中,就一次可處理的數量多、且可自 正上方無偏向地加壓而言,較佳為真空隔膜層壓機。
其次,針對使用螢光體片的LED封裝的製造方法,例示2種方法。再者,LED封裝的製造方法並不限定於該些例子。
圖18表示第一個製造例。(a)經由雙面黏著帶29而將LED晶片1臨時固定於台座30上。(b)以螢光體片2接觸LED晶片1的方式積層螢光體片積層體26。(c)將(b)的積層物放入至真空隔膜層壓機35的下部腔室32中後,一面進行加熱一面對上部腔室31及下部腔室32進行減壓。進行減壓加熱至基材25流動為止後,於上部腔室31中透過吸氣/排氣口34而吸入大氣,藉此使隔膜33膨脹,透過基材25來按壓螢光體片2,並以追隨LED晶片1的發光面的方式貼附。(d)使上下腔室恢復成大氣壓後,自真空隔膜層壓機35中取出積層物,放置冷卻後剝離基材25。繼而,利用切粒機(dicing cutter)等將LED晶片的間隔36切斷,而製作經單片化的帶有螢光體片的LED晶片37。(e)經由金凸塊(gold bump)8而使帶有螢光體片的LED晶片37與安裝基板27上的封裝電極28接合。(f)藉由以上的步驟而製造LED封裝38。視需要而設置由透明樹脂所形成的保護層或透鏡等。
圖19表示第二個製造例。(a)經由金凸塊8而使LED晶片1與安裝基板27上的封裝電極28接合。(b)以螢光體片2接觸LED晶片1的方式積層螢光體片積層體26。(c)將(b)的積層物放入至真空隔膜層壓機35的下部腔室32中後,藉由與圖10的製造例相同的方法將螢光體片2貼附於LED晶片1的發光面 上。(d)使上下腔室恢復成大氣壓後,自真空隔膜層壓機35中取出積層物,放置冷卻後剝離基材25。繼而,將LED封裝的間隔36切斷來進行單片化。(e)藉由以上的步驟而製造LED封裝39。視需要而設置由透明樹脂所形成的保護層或透鏡等。
[實施例]
以下,藉由實施例來具體地說明本發明。但是,本發明並不限定於該些實施例。
<金屬化合物粒子>
奈米粒子1:氧化鈦「Optolake TR-527」(觸媒化成工業(股份)製造 組成:平均粒徑為15nm,折射率為2.50,氧化鈦粒子為20wt%(重量百分比))
奈米粒子2:氧化鈦「Optolake TR-520」(觸媒化成工業(股份)製造 組成:平均粒徑為15nm,折射率為2.50,氧化鈦粒子為30wt%)
奈米粒子3:氧化鈦「Optolake TR-521」(觸媒化成工業(股份)製造 組成:平均粒徑為15nm,折射率為2.50,氧化鈦粒子為30wt%)
奈米粒子4:氧化錫粒子「SN1」(平均粒徑為19nm,折射率為2.38)
奈米粒子5:氧化鋁粒子「SA1」(平均粒徑為34nm,折射率為1.76)
奈米粒子6:氧化鈰粒子「CS1」(平均粒徑為34nm,折射率 為2.20)
奈米粒子7:氧化鋯「ZS1」(平均粒徑為15nm,折射率為2.40,氧化鋯粒子為20wt%)
奈米粒子8:氧化鎂粒子「MS1」(平均粒徑為44nm,折射率為1.76)
奈米粒子9:氧化鋅粒子「AS1」(平均粒徑為94nm,折射率為1.95)
奈米粒子10:氧化鈦粒子「TS1」(平均粒徑為30nm,折射率為2.50,氧化鈦粒子為20wt%)
奈米粒子11:氧化鈦粒子「TS2」(平均粒徑為50nm,折射率為2.50,氧化鈦粒子為20wt%)
奈米粒子12:氧化鈦粒子「TS3」(平均粒徑為70nm,折射率為2.50,氧化鈦粒子為20wt%)
奈米粒子13:氧化鈦粒子「TS4」(平均粒徑為80nm,折射率為2.50,氧化鈦粒子為20wt%)
奈米粒子14:氧化鋯「ZS2」(平均粒徑為20nm,折射率為2.40,氧化鋯粒子為20wt%)
奈米粒子15:氧化鋯粒子「ZS3」(平均粒徑為30nm,折射率為2.40,氧化鋯粒子為20wt%)
奈米粒子16:氧化鋯粒子「ZS4」(平均粒徑為50nm,折射率為2.40,氧化鋯粒子為20wt%)
奈米粒子17:氧化鋯粒子「ZS5」(平均粒徑為70nm,折射 率為2.40,氧化鋯粒子為20wt%)
奈米粒子18:氧化鋯粒子「ZS6」(平均粒徑為80nm,折射率為2.40,氧化鋯粒子為20wt%)
奈米粒子19:氧化鈮粒子「NS1」(平均粒徑為15nm,折射率為2.30,氧化鈮粒子為20wt%)。
(金屬化合物粒子的接枝化) <接枝化例1>
將甲基三甲氧基矽烷16.6g、苯基三甲氧基矽烷56.2g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)194g、丙二醇單甲醚乙酸酯126.9g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.36g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例2>
將甲基三甲氧基矽烷20.4g、苯基三甲氧基矽烷69.4g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-520」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為30wt%,γ-丁內酯為70wt%)70.6g、γ-丁內酯44.1g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面 以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水30.6g及磷酸0.48g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫130℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例3>
將甲基三甲氧基矽烷8.2g、苯基三甲氧基矽烷55.5g、二甲基二甲氧基矽烷7.2g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-521」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為30wt%,二丙酮醇為70wt%)71.1g、γ-丁內酯23.9g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水34.5g及磷酸1.0g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫130℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例4>
將3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷28.78g、苯基三甲氧基矽烷56.4g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)194g、丙二醇單甲醚乙酸酯253.3g加入至反應 容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.36g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例5>
將乙烯基三甲氧基矽烷18.1g、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷67.2g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)194g、丙二醇單甲醚乙酸酯253.6g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.36g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例6>
將乙烯基三甲氧基矽烷18.05g、苯基三甲氧基矽烷56.36g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)205.7g、丙二醇單甲醚乙酸酯131.3g加入至反應容器中,一面進 行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.36g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例7>
將甲基三甲氧基矽烷16.6g、苯基三甲氧基矽烷56.2g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)194g、丙二醇單甲醚乙酸酯126.9g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.36g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行1小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行1小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例8>
將甲基三甲氧基矽烷16.6g、苯基三甲氧基矽烷56.2g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)194g、丙二醇單甲醚乙酸酯126.9g加入至反應容器中,一面進行攪 拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.36g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行1小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行15分鐘加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例9>
於去除氧氣與水分的手套箱內,使粉末氧化鈦粒子「TKP-102」(商品名,帝化(Tayca)(股份)製造)薄薄地鋪在玻璃製培養皿上,將培養皿設置於電漿蝕刻機(盟和商事社(Meiwafosis),SEDE)內,進行15分鐘電漿處理。將經電漿處理的粒子移至帶有蓋子的試驗管中,將事先準備的9.6mM的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl,TEMPO)苯乙烯溶液加入至試驗管中,利用蓋子進行密封後,插入加熱至125℃的鋁塊加熱器(aluminum block heater)中進行自由基聚合。經過12小時後,自加熱器及手套箱中取出試驗管,添加進行了氧氣起泡的氯仿,而使聚合完全停止。藉由離心分離來將氧化鈦粒子與溶劑分離後,取出氧化鈦粒子。利用丙酮對氧化鈦粒子進行清洗,而獲得經接枝處理的氧化鈦粒子。
<接枝化例10>
將甲基三甲氧基矽烷5.59g、苯基三甲氧基矽烷19.0g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業 (股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)264.6g、丙二醇單甲醚乙酸酯103.3g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水7.39g及磷酸0.12g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例11>
將二甲基二甲氧基矽烷4.88g、苯基三甲氧基矽烷72.46g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)213.4g、丙二醇單甲醚乙酸酯139.6g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.37g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例12>
將二甲基二甲氧基矽烷9.76g、苯基三甲氧基矽烷64.41g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成 工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)199.65g、丙二醇單甲醚乙酸酯130.6g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.37g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例13>
將二甲基二甲氧基矽烷14.64g、苯基三甲氧基矽烷56.36g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)185.94g、丙二醇單甲醚乙酸酯121.7g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.36g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例14>
將二甲基二甲氧基矽烷19.52g、苯基三甲氧基矽烷48.31g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成 工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)172.22g、丙二醇單甲醚乙酸酯112.7g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.35g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例15>
將二甲基二甲氧基矽烷24.40g、苯基三甲氧基矽烷40.25g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)158.50g、丙二醇單甲醚乙酸酯103.7g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.33g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例16>
將二甲基二甲氧基矽烷29.28g、苯基三甲氧基矽烷32.20g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成 工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)144.79g、丙二醇單甲醚乙酸酯94.73g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.31g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例17>
將二甲基二甲氧基矽烷34.16g、苯基三甲氧基矽烷24.15g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)131.07g、丙二醇單甲醚乙酸酯85.75g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.30g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例18>
將二甲基二甲氧基矽烷39.04g、苯基三甲氧基矽烷16.10g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成 工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)117.35g、丙二醇單甲醚乙酸酯76.78g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.28g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例19>
將二甲基二甲氧基矽烷43.92g、苯基三甲氧基矽烷8.05g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)103.64g、丙二醇單甲醚乙酸酯67.81g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.27g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
<接枝化例20>
將二甲基二甲氧基矽烷14.64g、二苯基二甲氧基矽烷35.24g、數量平均粒徑為15nm的「Optolake TR-527」(商品名,觸媒 化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)94.59g、丙二醇單甲醚乙酸酯61.89g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過40℃的方式向該溶液中滴加水21.9g及磷酸0.25g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫115℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,獲得藉由聚矽氧烷而接枝化的氧化鈦粒子。
(金屬化合物粒子的表面處理) <表面處理例1>
將甲基三甲氧基矽烷24.5g、苯基三甲氧基矽烷83.3g、γ-丁內酯124.0g加入至反應容器中,一面進行攪拌,一面以反應溫度不超過30℃的方式滴加水38g及磷酸0.57g。滴加後,將蒸餾裝置安裝於燒瓶中,於浴溫105℃下對所獲得的溶液進行2.5小時加熱攪拌後,將藉由水解而生成的甲醇餾去並進行反應。其後,於浴溫130℃下對溶液進而進行2小時加熱攪拌後,冷卻至室溫為止,而獲得聚合物溶液。取所獲得的聚合物溶液10.0g,向其中添加「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)13.3g及丙二醇單甲醚乙酸酯並進行攪拌,而獲得矽氧烷組成物。
<表面處理例2>
向反應容器中加入「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工 業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%)400mL,添加苯基三甲氧基矽烷5.2g(Gelest公司製造),於60℃下進行2小時加熱後生成白色沈澱物。繼而,去除上清液,向該白色沈澱物中加入丙酮100mL後,藉由導入苯基來提昇對於溶劑的親和性,且沈澱物大致溶解。藉由過濾來去除少量的不溶物後,自該丙酮溶液中餾去溶劑,於80℃下進行10小時減壓乾燥,藉此獲得藉由苯基三甲氧基矽烷而進行了表面修飾的二氧化鈦粒子。
<溶劑>
PGMEA:丙二醇單甲醚乙酸酯
γBL:γ-丁內酯
DAA:二丙酮醇
PGME:丙二醇單甲醚
Ethyl Acetate:乙酸乙酯
<基材>
BX9:經脫模處理的聚對苯二甲酸乙二酯(聚對苯二甲酸乙二酯膜)「Cerapeel」BX9(東麗薄膜加工(Toray Advanced Film)(股份)製造,平均膜厚為50μm)
玻璃:玻璃(青板玻璃 板厚:0.3mm)
HP2:經脫模處理的聚對苯二甲酸乙二酯(聚對苯二甲酸乙二酯膜)「Cerapeel HP2」(東麗薄膜加工(股份)製造,平均膜厚為50μm)
PPS:聚苯硫醚(聚苯硫醚膜)
「Torelina 3000」(東麗(股份)製造,平均膜厚為50μm)
PP:聚丙烯(聚丙烯膜)
「Torayfan」(東麗(股份)製造,平均膜厚為50μm)
PI:聚醯亞胺(聚醯亞胺膜)
「Kapton 200H/V」(東麗.杜邦(股份)製造,平均膜厚為50μm)
PO:聚烯烴(聚烯烴膜)
「Opulent X-44B」(三井化學東賽璐(Mitsui Chemicals Tohcello)(股份)製造,平均膜厚為50μm)
AL:鋁(鋁基板 板厚:0.24mm)。
<矽酮微粒子>
於2L四口圓底燒瓶中安裝攪拌機、溫度計、回流管、滴加漏斗,將含有聚醚改質矽氧烷「BYK333」1ppm的2.5%的氨水2L作為界面活性劑加入至燒瓶中,以300rpm進行攪拌,並利用油浴進行昇溫。於內溫到達50℃後,歷時30分鐘自滴加漏斗中滴加甲基三甲氧基矽烷與苯基三甲氧基矽烷的混合物(23mol%/77mol%)200g。直接於該溫度下進而繼續攪拌60分鐘後,添加乙酸(試劑特級)約5g,進行攪拌混合後,進行過濾。向過濾器上的生成粒子中添加2次600mL的水、1次200mL的甲醇,並進行過濾、清洗。取出過濾器上的濾餅,粉碎後,歷時10小時進行冷凍乾燥,藉此獲得白色粉末60g。利用SEM觀察所獲得的粒子,結果為單分散球狀微粒子。利用液浸法對該微粒子進行折射率測 定,結果為1.54。利用TEM觀察該粒子的剖面,結果可確認該粒子是粒子內為單一構造的粒子。
<螢光體>
螢光體:根本發光材料(Nemoto Lumi-Materials)(股份)公司製造的「YAG81003」(YAG系螢光體,中徑(D50):8.6μm,折射率:1.8)。
<基質樹脂>
用以調配矽酮樹脂的成分
樹脂主成分
(MeViSiO2/2)0.25(Ph2SiO2/2)0.3(PhSiO3/2)0.45(HO1/2)0.03(平均組成,相當於(A)成分)
硬度調整劑 ViMe2SiO(MePhSiO)17.5SiMe2Vi(平均組成,相當於(B)成分)
交聯劑 (HMe2SiO)2SiPh2(相當於(C)成分)
※其中,Me:甲基,Vi:乙烯基,Ph:苯基
反應抑制劑 1-乙炔基己醇
鉑觸媒 鉑錯合物(1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷溶液)鉑含量為5wt%。
用於製作螢光體組成物的矽酮樹脂1、矽酮樹脂7~矽 酮樹脂19是調配所述矽酮成分來製作基質樹脂。另外,矽酮樹脂2~矽酮樹脂6利用市售品(二液混合品),視情況變更A液與B液的混合比率(A/B比率)來製作基質樹脂。
.矽酮樹脂1:樹脂主成分16.7重量份、硬度調整劑16.7重量份、交聯劑66.7重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂2:「OE6630(A液、B液)」(東麗.道康寧公司製造)
A/B比率1/4
.矽酮樹脂3:「OE6336(A液、B液)」(東麗.道康寧公司製造)
A/B比率1/1
.矽酮樹脂4:「KER6075(A液、B液)」(信越化學工業製造)
A/B比率1/1
.矽酮樹脂5:「KER6075(A液、B液)」(信越化學工業製造)
A/B比率1/1.14
.矽酮樹脂6:「KER6075(A液、B液)」(信越化學工業製造)
A/B比率0.5/1
.矽酮樹脂7:樹脂主成分16.7重量份、硬度調整劑20.0重量份、交聯劑66.7重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂8:樹脂主成分18.2重量份、硬度調整劑18.2重量份、交聯劑63.6 重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂9:樹脂主成分15.4重量份、硬度調整劑15.4重量份、交聯劑69.2重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂10:樹脂主成分25.0重量份、硬度調整劑20.0重量份、交聯劑50.0重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂11:樹脂主成分25.0重量份、硬度調整劑25.0重量份、交聯劑50.0重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂12:樹脂主成分41.7重量份、硬度調整劑9.1重量份、交聯劑41.7重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂13:樹脂主成分33.3重量份、硬度調整劑43.3重量份、交聯劑23.3重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂14:樹脂主成分33.3重量份、硬度調整劑33.3重量份、交聯劑33.3重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂15:樹脂主成分41.7重量份、硬度調整劑18.2重量份、交聯劑41.7重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂16:樹脂主成分16.7重量份、硬度調整劑4.3重量份、交聯劑70.7重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂17:樹脂主成分23.3重量份、硬度調整劑53.3重量份、交聯劑23.3重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂18:樹脂主成分33.3重量份、硬度調整劑5.0重量份、交聯劑33.3重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份
.矽酮樹脂19:樹脂主成分18.9重量份、硬度調整劑5.6重量份、交聯劑75.5 重量份、反應抑制劑0.025重量份、鉑觸媒0.03重量份。
<折射率測定>
使用折射率.膜厚測定裝置「稜鏡耦合器型號2010/M」(邁特力控公司製造),測定折射率測定樣品的折射率,藉此測定金屬化合物粒子與基質樹脂的平均折射率N1。將螢光體的折射率N2導入至下述式中來算出折射率差| N1-N2 |。
<折射率測定樣品製作>
於基質樹脂中混合金屬化合物粒子,使用倉敷紡織(Kurabo)公司製造的行星式攪拌脫泡裝置「Mazerustar KK-400」,以1,000rpm進行10分鐘攪拌、脫泡來製作分散液。將分散液5cc滴加至膜基板上後,利用烘箱於150℃下加熱1小時來製作平均折射率N1測定樣品。再者,若有必要,則亦可於製作分散液後利用蒸發器來去除溶劑。
<透明性試驗>
使金屬化合物粒子分散於基質樹脂中來製作透明性評價用樣品,利用光學顯微鏡觀察樣品並評價透明性。
A:完全不存在由奈米粒子的凝聚所產生的缺點,形成了透明的膜。
B:存在由奈米粒子的凝聚所產生的缺點,但形成了比較透明的膜。
C:因奈米粒子的凝聚而產生白濁(光不透過)。
<透明性評價用樣品製作>
於基質樹脂中混合金屬化合物粒子,使用倉敷紡織公司製造的行星式攪拌脫泡裝置「Mazerustar KK-400」,以1,000rpm進行10分鐘攪拌、脫泡來製作分散液。使用敷料器於玻璃基板上製作塗膜後,利用烘箱於150℃下加熱1小時來製作透明性評價用樣品(75μm)。再者,若有必要,則亦可於製作分散液後利用蒸發器來去除溶劑。
<噴出性評價>
對利用狹縫模塗佈機塗佈各實施例及比較例中所製作的螢光體組成物時,將噴出壓設為0.1Pa時的樹脂自模口中的噴出容易性進行評價。
非常良好:開始噴出後,於3秒以內噴出樹脂。
良好:開始噴出後,於超過3秒且10秒以內噴出樹脂。
差:開始噴出後,超過10秒後噴出樹脂。
<膜厚均勻性評價>
利用光學顯微鏡觀察根據實施例所製作的螢光體片的表面,確認塌凹等缺點並評價片材膜的形成容易性。
A:完全不存在塌凹等缺點,形成了均勻的膜。非常良好的膜厚均勻性。
B:塌凹等缺點的數量為10個以內,形成了比較均勻的膜。 實質上無問題的膜厚均勻性。
C:塌凹的數量有11個以上,未形成均勻的膜。膜厚均勻性 差。
<螢光體片的照度測定>
實施例19~實施例96、比較例11~比較例36中的螢光體片的照度測定是藉由以下的要領來製作樣品並進行測定。
如圖11所示,於LED光源17(Prizmatix公司製造的「MS-LED-460」,波長:460nm,輸出功率:>50mW)上,依次設置以LED光源17被覆蓋的方式進行了切割的擴散片13(光學解決(Optical Solutions)(股份)公司製造的「LSD-60x1PC10-F12」)、開設有直徑為1mm的孔的黑色金屬製的遮光板16、以氣泡不進入的方式將螢光體片的折射率高的面貼附於GaN基板上的樣品(測定樣品)12、黑色金屬製的遮光圓筒15、照度計11(柯尼卡美能達(Konica Minolta)公司製造的色彩照度計「CL-200A」)的光接收部,並對測定樣品12的照度(lx)進行測定,其中14表示支架。若始終以固定距離、固定角度進行測定,則照度與亮度成比例。將比較例11的照度設為100,表示相對於其的照度的相對值。
(對小數第1位進行四捨五入)
A:相對值的值為116以上 亮度提昇效果非常大
B:相對值的值為110以上、115以下 亮度提昇效果大
C:相對值的值為104以上、109以下 有亮度提昇效果
D:相對值的值為101以上、103以下 略有亮度提昇效果
E:相對值的值為100以下 無亮度提昇效果。
<照度測定用樣品製作>
於加熱板上設置GaN基板(板厚為0.5mm),將加熱板的溫度設定成130℃後,以螢光體片面與GaN基板面接觸的方式,將螢光體片積層體疊加於GaN基板上。其後,使用橡膠輥,將螢光體片積層體的基材(基底膜)側捋60秒鐘,而將螢光體片貼附於GaN基板上。
自加熱板上使GaN基板樣品移動,恢復至室溫後,剝離基材來製作樣品基板。
<密接性試驗>
利用美工刀(NT Cutter)以縱橫1mm的間隔於樣品基板的表面形成11條平行的傷痕,而製作100個柵格。使聚酯膜黏著帶(寺岡製作所製造的「Circuit tape No.647」)強力地壓接於該柵格上後,以45°的角度一下子剝離帶的端部,以目視確認螢光體片未剝離而殘存的柵格數並評價密接性。
S:殘存的柵格數為100個
A:殘存的柵格數為95個~99個
B:殘存的柵格數為90個~94個
C:殘存的柵格數為85個~89個
D:殘存的柵格數為84個以下。
<密接性試驗用樣品製作>
於加熱板上設置GaN基板(板厚為0.5mm),將加熱板的溫度設定成130℃後,以螢光體片面與GaN基板面接觸的方式,將 螢光體片積層體疊加於GaN基板上。其後,使用橡膠輥,將螢光體片積層體的基材(基底膜)側捋60秒,而將螢光體片貼附於GaN基板上。
自加熱板上使GaN基板樣品移動,恢復至室溫後,剝離基材來製作樣品基板。
<動態彈性模數測定>
測定裝置:黏度.黏彈性測定裝置HAAKE MARS III
(賽默飛世爾科技製造)
測定條件:OSC溫度依存測定
幾何形狀:平行圓板型(20mm)
測定時間:1980秒
角頻率:1Hz
角速度:6.2832 rad/sec
溫度範圍:25℃~200℃(有低溫溫度控制功能)
昇溫速度:0.08333℃/sec
樣品形狀:圓形(直徑為18mm)。
<動態黏彈性測定的測定樣品製作>
將根據實施例及比較例所製作的螢光體片積層體剪切成直徑為18mm的圓形狀後,剝離膜而僅將螢光體片作為測定樣品。將各螢光體片的黏彈性行為示於表34、表36、表38、表40中。
<耐熱性試驗>
於使用螢光體片的LED封裝中,以封裝的表面溫度變成室溫 (25℃)~170℃的方式流通電流來使LED晶片點燈,並使用瞬間多重測光系統(MCPD-3000,大塚電子公司製造)測定亮度。測定室溫(25℃)與170℃的情況下的亮度,並藉由下述式來算出亮度保持率,藉此對耐熱性進行評價。亮度保持率越高,表示耐熱性越優異。若評價為B以上,則實用上無問題,若評價為A以上,則實用上優異。
亮度保持率I(%)=(170℃的情況下的亮度/室溫(25℃)的情況下的亮度)×100
(對小數第1位進行四捨五入)
S:保持率為90%以上 耐熱性非常良好
A:保持率為81%~89% 耐熱性良好
B:保持率為51%~80% 耐熱性於實用上無問題
C:保持率為50%以下 耐熱性差。
<硬度測定及處理性評價>
實施硬度測定來作為使用螢光體片時的處理性(於處理時破損、因柔軟而導致形狀走樣等)的指標。針對根據實施例所製作的片材,基於JIS K6253(2012)塑膠的硬度計(durometer)硬度試驗法,將橡膠.塑膠軟質硬度計「硬度計型D」(型號:GSD-720J得樂(Teclock)公司製造)用作測定裝置,測定室溫(25℃)下的片材的硬度。就迄今為止的經驗而言,螢光體片的硬度與處理 容易性有關,因此根據硬度來評價處理性。若評價為B以上,則實用上無問題,若評價為A以上,則實用上優異。
S:硬度為60~79 處理性非常良好
A:硬度為80~89或50~59 處理性良好
B:硬度為40~49 印上鑷子的形狀,但處理性於實用上無問題
C:硬度為90以上或39以下 處理性差。
<LED封裝的製作與亮度評價>
實施例1~實施例18、比較例1~比較例10中的LED封裝是藉由以下的要領來製作。使用分注器(dispenser)(武蔵野工程(Musashino Engineering)公司製造的「MPP-1」),將所獲得的螢光體組成物灌入至安裝有LED晶片(昭和電工(股份)製造的「GM2QT450G」,平均波長:453.4nm)的封裝框架(益能達(Enomoto)公司製造的框架「TOP LED BASE」)中,於80℃下進行1小時固化,然後於150℃下進行2小時固化,藉此製作LED封裝。於所製作的LED封裝中,使20mA的電流流通來進行點燈,並使用瞬間多重測光系統(大塚電子公司製造的「MCPD-7700」),測定試驗剛開始後的亮度,將10個的平均值設為亮度。將比較例1的照度設為100,表示相對於其的照度的相對值。
(對小數第1位進行四捨五入)
A:相對值的值為116以上 亮度提昇效果非常大
B:相對值的值為110以上、115以下 亮度提昇效果大
C:相對值的值為104以上、109以下 有亮度提昇效果
D:相對值的值為101以上、103以下 略有亮度提昇效果
E:相對值的值為100以下 無亮度提昇效果。
實施例1(有矽酮微粒子,接枝的效果) <螢光體組成物的製作>
使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),向以接枝化例1的方法所獲得的氧化鈦粒子3.0g中添加6.0g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行10分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品後,製作折射率測定用樣品及透明性評價用樣品。進行折射率評價的結果,平均折射率N1為1.60。另外,透明性非常良好。
繼而,利用行星式攪拌.脫泡裝置,向以接枝化例1的方 法所獲得的氧化鈦粒子30.0g中添加15.0g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品。繼而,添加矽酮微粒子6.67g、螢光體26.67g、丁基卡必醇2.35g來進行混合。其後,使用行星式攪拌.脫泡裝置,以1000rpm進行5分鐘攪拌.脫泡後,利用三輥機進行6次混合分散,而製作螢光體組成物1。折射率差| N1-N2 |為0.20。使用該螢光體組成物1進行噴出性試驗的結果,與開始噴出的同時自模口中噴出樹脂,而確認噴出性良好。製作LED封裝,進行亮度測定的結果,相對 於比較例1,相對照度變成110,可獲得亮度提昇效果。
比較例1(有矽酮微粒子,接枝的效果)
除不添加金屬化合物粒子以外,藉由與實施例1相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例1相同的操作來製作LED封裝並進行評價。將結果示於表3及表4中。
比較例2(有矽酮微粒子,接枝的效果)
作為金屬化合物粒子,變更成粉末氧化鈦粒子「TKP-102」(商品名,帝化(股份)製造),除此以外,藉由與實施例1相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例1相同的操作來製作LED封裝並進行評價。將結果示於表3及表4中。因朝基質樹脂中的分散性差、且凝聚,故無法製作螢光體組成物。
比較例3(有矽酮微粒子,接枝的效果)
作為金屬化合物粒子,變更成「Optolake TR-527」(商品名,觸媒化成工業(股份)製造 組成:氧化鈦粒子為20wt%,甲醇為80wt%),除此以外,藉由與實施例1相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例1相同的操作來製作LED封裝並進行評價。將結果示於表3及表4中。與比較例1相比亮度進一步下降。
實施例2~實施例9、比較例4、比較例5(有矽酮微粒子,接枝的效果)
除變更成表1、表3中所記載的組成以外,藉由與實施例1相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例1相同的 操作來製作LED封裝並進行評價。將結果示於表1~表4中。根據該些實施例,可知若為本發明的螢光體組成物,則亮度大幅度提昇。於比較例4、比較例5中,亮度未提昇。
實施例10~實施例18、比較例6~比較例10(無矽酮微粒子,接枝的效果)
除不添加矽酮微粒子,且變更成表5、表7中所記載的組成以外,藉由與實施例1相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例1相同的操作來製作LED封裝並進行評價。將結果示於表5~表8中。根據該些實施例,可知若為本發明的螢光體組成物,則亮度提昇。於比較例6~比較例10中,亮度未提昇。
實施例19(有矽酮微粒子,接枝的效果,螢光體片) <螢光體組成物的製作>
使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),向以接枝化例1的方法所獲得的氧化鈦粒子3.0g中添加6.0g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品後,製作折射率測定用樣品及透明性評價用樣品。進行折射率評價的結果,平均折射率N1為1.60。另外,透明性非常良好。
繼而,利用行星式攪拌.脫泡裝置,向以接枝化例1的方 法所獲得的氧化鈦粒子30.0g中添加15.0g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品。繼而,添加矽酮微粒子6.67g、螢光體26.67g、丁基卡必醇2.35g來進行混合。其後,使用行星式攪拌.脫泡裝置,以1000rpm進行5分鐘攪拌.脫泡後,利用三輥機進行6次混合分散,而製作螢光體組成物1。折射率差| N1-N2 |為0.20。使用該螢光體組成物1進行噴出性試驗的結果,與開始噴出的同時自模口中噴出樹脂,而確認噴出性良好。
<螢光體片積層體的製作>
使用狹縫模塗佈機,將螢光體組成物1塗佈於作為基材的「Cerapeel」BX9(東麗薄膜加工(股份)製造,平均膜厚為50μm) 的脫模處理面上,並於120℃下進行30分鐘加熱、乾燥,而獲得80μm、100mm見方的螢光體片積層體。其後,使用乾膜層壓機實施螢光體片的重貼,並將基材膜變更成聚苯硫醚膜「Torelina 3000」(東麗(股份)製造,平均膜厚為50μm)。進行照度測定的結果,相對於比較例11,相對照度變成110,可獲得亮度提昇效果。
實施例20~實施例27、比較例11~比較例15(有矽酮微粒子,接枝的效果,螢光體片)
除變更成表9、表11中所記載的組成以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體並進行評價。將結果示於表9~表12中。根據該些實施例,可知若為將本發明的螢光體組成物形成為片狀而成的螢光體片,則膜厚均勻性良好,亮度亦大幅度提昇。於比較例10~比較例14中,膜厚均勻性不良,亮度亦未提昇。
實施例28~實施例36、比較例16~比較例20(無矽酮微粒子,接枝的效果,螢光體片)
除不添加矽酮微粒子,並變更成表13、表15中所記載的組成以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體並進行評價。將結果示於表13~表16中。根據該些實施例,可知若為將本發明的螢光體組成物形成為片狀而成的螢光體片,則膜厚均勻性為實用範圍,亮度亦提昇。於比較例16~比較例20中,膜厚均勻性不良,亮度亦未提昇。
實施例37(折射率的效果,螢光體片) <螢光體組成物的製作>
使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),向以接枝化例1的方法所獲得的氧化鈦粒子9.52g中添加1.58g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品後,製作折射率測定用樣品及透明性評價用樣品。進行折射率評價的結果,平均折射率N1為1.63。另外,透明性非常良好。
繼而,利用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),向以接枝化例1的方法所獲得的氧化鈦粒子47.57g中添加7.93g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品。繼而,添加矽酮微粒子6.67g、螢光體26.67g、丁基卡必醇2.66g來進行混合。其後,使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),以1000rpm進行5分鐘攪拌.脫泡後,利用三輥機進行6次混合分散,而製作螢光體組成物29。折射率差| N1-N2 |為0.17。使用該螢光體組成物29進行噴出性試驗的結果,與開始噴出的同時自模口中噴出樹脂,而確認噴出性良好。
<螢光體片積層體的製作>
使用狹縫模塗佈機,將螢光體組成物29塗佈於作為基材的 「Cerapeel」BX9(東麗薄膜加工(股份)製造,平均膜厚為50μm)的脫模處理面上,並於120℃下進行30分鐘加熱、乾燥,而獲得80μm、100mm見方的螢光體片積層體。其後,使用乾膜層壓機實施螢光體片的重貼,並將基材膜變更成聚苯硫醚膜「Torelina 3000」(東麗(股份)製造,平均膜厚為50μm)。進行照度測定的結果,相對於比較例11,相對照度變成111,可獲得大的亮度提昇效果。
實施例38(折射率的效果,螢光體片) <螢光體組成物的製作>
使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),向以接枝化例1的方法所獲得的氧化鈦粒子12.0g中添加0.6g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品後,製作折射率測定用樣品及透明性評價用樣品。進行折射率評價的結果,平均折射率N1為1.70。另外,透明性非常良好。
繼而,利用行星式攪拌.脫泡裝置,向以接枝化例1的方法所獲得的氧化鈦粒子60.0g中添加3.0g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品。繼而,添加矽酮微粒子6.67g、螢光體26.67g、丁基卡必醇2.89g來進行混合。其後,使用行星式攪拌.脫泡裝置,以1000rpm進行 5分鐘攪拌.脫泡後,利用三輥機進行6次混合分散,而製作螢光體組成物30。折射率差| N1-N2 |為0.10。使用該螢光體組成物30進行噴出性試驗的結果,與開始噴出的同時自模口中噴出樹脂,而確認噴出性良好。
<螢光體片積層體的製作>
使用狹縫模塗佈機,將螢光體組成物30塗佈於作為基材的「Cerapeel」BX9(東麗薄膜加工(股份)製造,平均膜厚為50μm)的脫模處理面上,並於120℃下進行30分鐘加熱、乾燥,而獲得80μm、100mm見方的螢光體片積層體。其後,使用乾膜層壓機實施螢光體片的重貼,並將基材膜變更成聚苯硫醚膜「Torelina 3000」(東麗(股份)製造,平均膜厚為50μm)。進行照度測定的結果,相對於比較例11,相對照度變成115,可獲得大的亮度提昇效果。
實施例39(折射率的效果,螢光體片) <螢光體組成物的製作>
使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),向以接枝化例10的方法所獲得的氧化鈦粒子7.94g中添加2.26g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品後,製作折射率測定用樣品及透明性評價用樣品。進行折射率評價的結果,平均折射率N1為1.73。另外,透明性非常良好。
繼而,利用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」 (倉敷紡織製造),向以接枝化例5的方法所獲得的氧化鈦粒子39.67g中添加11.33g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品。繼而,添加矽酮微粒子6.67g、螢光體26.67g、丁基卡必醇2.53g來進行混合。其後,使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),以1000rpm進行5分鐘攪拌.脫泡後,利用三輥機進行6次混合分散,而製作螢光體組成物31。折射率差| N1-N2 |為0.07。使用該螢光體組成物31進行噴出性試驗的結果,與開始噴出的同時自模口中噴出樹脂,而確認噴出性良好。
<螢光體片積層體的製作>
使用狹縫模塗佈機,將螢光體組成物31塗佈於作為基材的「Cerapeel」BX9(東麗薄膜加工(股份)製造,平均膜厚為50μm)的脫模處理面上,並於120℃下進行30分鐘加熱、乾燥,而獲得80μm、100mm見方的螢光體片積層體。其後,使用乾膜層壓機實施螢光體片的重貼,並將基材膜變更成聚苯硫醚膜「Torelina 3000」(東麗(股份)製造,平均膜厚為50μm)。進行照度測定的結果,相對於比較例11,相對照度變成117,可獲得非常大的亮度提昇效果。
實施例40(折射率的效果,螢光體片) <螢光體組成物的製作>
使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),向以接枝化例10的方法所獲得的氧化鈦粒子8.32g中添加2.08g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品後,製作折射率測定用樣品及透明性評價用樣品。進行折射率評價的結果,平均折射率N1為1.75。另外,透明性非常良好。
繼而,利用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」 (倉敷紡織製造),向以接枝化例5的方法所獲得的氧化鈦粒子41.60g中添加10.40g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品。繼而,添加矽酮微粒子6.67g、螢光體26.67g、丁基卡必醇2.56g來進行混合。其後,使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),以1000rpm進行5分鐘攪拌.脫泡後,利用三輥機進行6次混合分散,而製作螢光體組成物32。折射率差| N1-N2 |為0.05。使用該螢光體組成物32進行噴出性試驗的結果,與開始噴出的同時自模口中噴出樹脂,而確認噴出性良好。
<螢光體片積層體的製作>
使用狹縫模塗佈機,將螢光體組成物32塗佈於作為基材的「Cerapeel」BX9(東麗薄膜加工(股份)製造,平均膜厚為50μm)的脫模處理面上,並於120℃下進行30分鐘加熱、乾燥,而獲得 80μm、100mm見方的螢光體片積層體。其後,使用乾膜層壓機實施螢光體片的重貼,並將基材膜變更成聚苯硫醚膜「Torelina 3000」(東麗(股份)製造,平均膜厚為50μm)。進行照度測定的結果,相對於比較例11,相對照度變成119,可獲得非常大的亮度提昇效果。
實施例41(折射率的效果,螢光體片) <螢光體組成物的製作>
使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),向以接枝化例10的方法所獲得的氧化鈦粒子9.52g中添加1.58g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品後,製作折射率測定用樣品及透明性評價用樣品。進行折射率評價的結果,平均折射率N1為1.78。另外,透明性非常良好。
繼而,利用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),向以接枝化例1的方法所獲得的氧化鈦粒子47.57g中添加7.93g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品。繼而,添加矽酮微粒子6.67g、螢光體26.67g、丁基卡必醇2.66g來進行混合。其後,使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),以1000rpm進行5分鐘攪拌.脫泡後,利用三輥機進行6次混合分散, 而製作螢光體組成物33。折射率差| N1-N2 |為0.02。使用該螢光體組成物33進行噴出性試驗的結果,與開始噴出的同時自模口中噴出樹脂,而確認噴出性良好。
<螢光體片積層體的製作>
使用狹縫模塗佈機,將螢光體組成物33塗佈於作為基材的「Cerapeel」BX9(東麗薄膜加工(股份)製造,平均膜厚為50μm)的脫模處理面上,並於120℃下進行30分鐘加熱、乾燥,而獲得80μm、100mm見方的螢光體片積層體。其後,使用乾膜層壓機實施螢光體片的重貼,並將基材膜變更成聚苯硫醚膜「Torelina 3000」(東麗(股份)製造,平均膜厚為50μm)。進行照度測定的結果,相對於比較例11,相對照度變成122,可獲得非常大的亮度提昇效果。
比較例21(折射率的效果,螢光體片) <螢光體組成物的製作>
使用矽酮樹脂2,且不使用金屬化合物粒子來製作折射率測定用樣品及透明性評價用樣品。進行折射率評價的結果,平均折射率N1為1.54。另外,透明性非常良好。
繼而,取出26.67g的矽酮樹脂2,並添加矽酮微粒子6.67g、螢光體26.67g、丁基卡必醇1.8g來進行混合。其後,使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),以1000rpm進行5分鐘攪拌.脫泡後,利用三輥機進行6次混合分散,而製作螢光體組成物34。折射率差| N1-N2 |為0.26。使用 該螢光體組成物34進行噴出性試驗的結果,與開始噴出的同時自模口中噴出樹脂,而確認噴出性良好。
<螢光體片積層體的製作>
使用狹縫模塗佈機,將螢光體組成物34塗佈於作為基材的「Cerapeel」BX9(東麗薄膜加工(股份)製造,平均膜厚為50μm)的脫模處理面上,並於120℃下進行30分鐘加熱、乾燥,而獲得80μm、100mm見方的螢光體片積層體。另外,進行照度測定的結果,相對於比較例11,相對照度變成90,未獲得亮度提昇效果。
比較例22(折射率的效果,螢光體片) <螢光體組成物的製作>
使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),向以接枝化例1的方法所獲得的氧化鈦粒子3.88g中添加3.8g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品後,製作折射率測定用樣品及透明性評價用樣品。進行折射率評價的結果,平均折射率N1為1.58。另外,透明性非常良好。
繼而,利用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」 (倉敷紡織製造),向以接枝化例1的方法所獲得的氧化鈦粒子19.0g中添加19.0g的矽酮樹脂1來進行混合,並以1000rpm進行3分鐘攪拌.脫泡。放置所期望的時間後,利用蒸發器去除溶劑來製作固體成分濃度為80wt%的樣品。繼而,添加矽酮微粒子6.67 g、螢光體26.67g、丁基卡必醇2.14g來進行混合。其後,使用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),以1000rpm進行5分鐘攪拌.脫泡後,利用三輥機進行6次混合分散,而製作螢光體組成物35。折射率差| N1-N2 |為0.22。使用該螢光體組成物35進行噴出性試驗的結果,與開始噴出的同時自模口中噴出樹脂,而確認噴出性良好。
<螢光體片積層體的製作>
使用狹縫模塗佈機,將螢光體組成物35塗佈於作為基材的「Cerapeel」BX9(東麗薄膜加工(股份)製造,平均膜厚為50μm)的脫模處理面上,並於120℃下進行30分鐘加熱、乾燥,而獲得80μm、100mm見方的螢光體片積層體。其後,使用乾膜層壓機實施螢光體片的重貼,並將基材膜變更成聚苯硫醚膜「Torelina 3000」(東麗(股份)製造,平均膜厚為50μm)。進行照度測定的結果,相對於比較例11,相對照度變成100,未獲得亮度提昇效果。
比較例23(折射率的效果,螢光體片) <螢光體組成物的製作>
使用矽酮樹脂3,且不使用金屬化合物粒子來製作折射率測定用樣品及透明性評價用樣品。進行折射率評價的結果,平均折射率N1為1.40。另外,透明性非常良好。
繼而,取出26.67g的矽酮樹脂3,並添加矽酮微粒子 6.67g、螢光體26.67g、丁基卡必醇1.8g來進行混合。其後,使 用行星式攪拌.脫泡裝置「Mazerustar KK-400」(倉敷紡織製造),以1000rpm進行5分鐘攪拌.脫泡後,利用三輥機進行6次混合分散,而製作螢光體組成物36。折射率差| N1-N2 |為0.40。使用該螢光體組成物36進行噴出性試驗的結果,與開始噴出的同時自模口中噴出樹脂,而確認噴出性良好。
<螢光體片的製作>
使用狹縫模塗佈機,將螢光體組成物36塗佈於作為基材的「Cerapeel」BX9(東麗薄膜加工(股份)製造,平均膜厚為50μm)的脫模處理面上,並於120℃下進行30分鐘加熱、乾燥,而獲得80μm、100mm見方的螢光體片積層體。另外,進行照度測定的結果,相對於比較例11,相對照度變成80,未獲得亮度提昇效果。
實施例42~實施例47(溶劑的效果,螢光體片)
除變更成表19中所記載的溶劑以外,以與接枝化例1相同的方式獲得經接枝化的氧化鈦粒子。除使用該經接枝化的氧化鈦粒子以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體並進行評價。將結果示於表19、表20中。根據該些實施例,可知若為將本發明的螢光體組成物形成為片狀而成的螢光體片,則膏的透明性亦良好,亮度亦提昇。
實施例48~實施例52、比較例24(高折射率奈米粒子的效果,螢光體片)
除變更成表22中所記載的金屬化合物粒子以外,以與接枝化例1相同的方式獲得經接枝化的氧化鈦粒子。除使用該經接枝化的氧化鈦粒子以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體並進行評價。將結果示於表21、表22中。根據該些實施例,可知若為將本發明的螢光體組成物形成為片狀而成的螢光體片,則亮度提昇。於比較例24中,亮度未提昇。
實施例19、實施例53~實施例57、比較例25~比較例28(高折射率奈米粒子的粒徑的效果,螢光體片)
除變更成表23中所記載的金屬化合物粒子以外,以與接枝化例1相同的方式獲得經接枝化的奈米粒子。除使用該經接枝化的奈米粒子以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體並進行評價。將結果示於表23、表24中。根據該些實施例,可知若為將本發明的螢光體組成物形成為片狀而成的螢光體片,則亮度提昇。於比較例25~比較例28中,亮度未提昇。
實施例58~實施例64(基材的效果,螢光體片)
藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,除變更成表25記載的基材以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體並進行評價。將結果示於表25中。相對於比較例11,實施例58~實施例64的膜厚均勻性良好。另外,進行照度測定的結果,相對於比較例11,實施例58~實施例64可獲得亮度提昇效果。根據該些結果,可知即使變更基材,對於亮度的效果亦不變。
實施例65~實施例71(螢光體片膜厚的效果,螢光體片)
藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,除變更成表26中所記載的片材膜厚以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體並進行評價。將結果示於表26中。進行耐熱性試驗的結果,可確認伴隨膜厚變厚,耐熱性變差的傾向。另外,進行照度測定的結果,可知相對於比較例11,實施例65~實施例71的亮度提昇。
實施例72(高折射率奈米粒子的效果,螢光體片)
除變更成表19中所記載的金屬化合物粒子以外,以與接枝化例1相同的方式獲得經接枝化的奈米粒子。除使用該經接枝化的奈米粒子以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體並進行評價。將結果示於表28中。根據實施例72,可知若為將本發明的螢光體組成物形成為片狀而成的螢光體片,則亮度提昇。
實施例19、實施例73~實施例82、比較例14(烷氧基矽烷化合物的莫耳比的效果,螢光體片)
除變更成表29、表31中所記載的接枝方法以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體並進行評價。將結果示於表29~表32中。對處理性進行評價的結果,相對於比較例11,實施例19、實施例73~實施例82可獲得於實用上無問題的結果,尤其實施例19、實施例73~實施例75的處理性良好。另外,進行照度測定的結果,相對於比較例11,實施例19、實施例73~實施例82可獲得大的亮度提昇效果。
實施例19、實施例83~實施例91、比較例11、比較例13、比較例14、比較例29~比較例35(有矽酮微粒子,黏彈性行為,螢光體片)
除變更成表33、表35、表37中所記載的基質樹脂以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體,並進行黏彈性行為及各種評價。將結果示於表33~表38中。進行密接性試驗的結果,處於本發明的黏彈性行為的範圍內的實施例19、實施例83~實施例91可獲得良好的密接性,相對於此,比較例11、比較例13、比較例14、比較例29~比較例35的結果為密接不良。另外,進行照度測定的結果,相對於比較例11,實施例19、實施例83~實施例91可獲得亮度提昇效果。比較例11、比較例13、比較例14、比較例29~比較例35未獲得亮度提昇效果。根據該些結果,可知若為本發明的螢光體片,則可獲得亮度提昇效果。
實施例28、實施例92~實施例96、比較例16、比較例18、比較例19、比較例36(無矽酮微粒子,黏彈性行為,螢光體片)
除不添加矽酮微粒子,並變更成表39中所記載的基質樹脂以外,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體組成物。其後,藉由與實施例19相同的操作來製作螢光體片積層體,並進行黏彈性行為及各種評價。將結果示於表39、表40中。進行密接性試驗的結果,處於本發明的黏彈性行為的範圍內的實施例28、實施例92~實施例96可獲得良好的密接性,相對於此,比較例16、比較例18、比較例19、比較例36的結果為密接不良。另外,進行照度測定的結果,相對於比較例11,實施例28、實施例92~實施例96可獲得亮度提昇效果。比較例16、比較例18、比較例19、比較例36未獲得亮度提昇效果。根據該些結果,若為本發明的螢光體片,則可獲得亮度提昇效果。

Claims (31)

  1. 一種螢光體組成物,其包括螢光體、基質樹脂、矽酮微粒子、及金屬化合物粒子,其特徵在於:所述矽酮微粒子的表面由經接枝化的所述金屬化合物粒子包覆,所述金屬化合物粒子的折射率為1.7以上、且平均粒徑為1nm~50nm,所述金屬化合物粒子與所述基質樹脂的平均折射率N1與所述螢光體的折射率N2滿足以下的關係,且所述金屬化合物粒子經接枝化,0.20≧| N1-N2 |。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的螢光體組成物,其中所述金屬化合物粒子藉由烷氧基矽烷的縮合物而接枝化。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的螢光體組成物,其中所述金屬化合物粒子藉由烷氧基矽烷的縮合物而接枝化,所述烷氧基矽烷包括含有苯基的烷氧基矽烷及含有甲基的烷氧基矽烷。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的螢光體組成物,其中所述金屬化合物粒子藉由在金屬化合物粒子的存在下,利用酸觸媒使烷氧基矽烷化合物於溶劑中進行水解後,使水解物進行縮合反應而接枝化。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的螢光體組成物,其中所述烷氧基矽烷化合物包含三官能性烷氧基矽烷化合物100莫耳%~70莫耳%、二官能性烷氧基矽烷化合物0莫耳%~30莫耳%。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的螢光體組 成物,其中所述金屬化合物粒子為選自由鋁化合物粒子、錫化合物粒子、鈦化合物粒子、鋯化合物粒子及鈮化合物粒子所組成的群組中的至少1種金屬化合物粒子。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的螢光體組成物,其中所述基質樹脂為矽酮樹脂。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的螢光體組成物,其中所述基質樹脂為具有矽氧烷鍵、且含有直接鍵結有芳基的矽原子的矽酮樹脂。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的螢光體組成物,其中所述基質樹脂具有矽氧烷鍵、且含有直接鍵結有萘基的矽原子。
  10. 一種螢光體片,其是將如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的螢光體組成物形成為片狀而成。
  11. 一種螢光體片,其包括螢光體、基質樹脂、矽酮微粒子、及金屬化合物粒子,其特徵在於:所述矽酮微粒子的表面由經接枝化的所述金屬化合物粒子包覆,所述金屬化合物粒子的折射率為1.7以上、且平均粒徑為1nm~50nm,所述金屬化合物粒子經接枝化,所述金屬化合物粒子與所述基質樹脂的平均折射率N1與所述螢光體的折射率N2滿足以下的關係(i),且片材的黏彈性行為滿足以下的關係(ii)、關係(iii)及關係(iv),<折射率的關係>(i)0.20≧| N1-N2 | <黏彈性行為>(ii)於溫度25℃下,儲存彈性模數G'為1.0×104Pa≦G'≦1.0×106Pa、且tanδ<1(iii)於溫度100℃下,儲存彈性模數G'為1.0×102Pa≦G'<1.0×104Pa、且tanδ≧1(iv)於溫度200℃下,儲存彈性模數G'為1.0×104Pa≦G'≦1.0×106Pa、且tanδ<1。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的螢光體片,其中所述金屬化合物粒子藉由烷氧基矽烷的縮合物而接枝化。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的螢光體片,其中所述金屬化合物粒子藉由烷氧基矽烷的縮合物而接枝化,所述烷氧基矽烷包括含有苯基的烷氧基矽烷及含有甲基的烷氧基矽烷。
  14. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的螢光體片,其中所述金屬化合物粒子藉由在金屬化合物粒子的存在下,利用酸觸媒使烷氧基矽烷化合物於溶劑中進行水解後,使水解物進行縮合反應而接枝化。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的螢光體片,其中所述烷氧基矽烷化合物包含三官能性烷氧基矽烷化合物100莫耳%~70莫耳%、二官能性烷氧基矽烷化合物0莫耳%~30莫耳%。
  16. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的螢光體片,其中所述金屬化合物粒子為選自由鋁化合物粒子、錫化合物 粒子、鈦化合物粒子、鋯化合物粒子及鈮化合物粒子所組成的群組中的至少1種金屬化合物粒子。
  17. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的螢光體片,其中所述基質樹脂為矽酮樹脂。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的螢光體片,其中所述基質樹脂具有矽氧烷鍵、且含有直接鍵結有芳基的矽原子。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的螢光體片,其中所述基質樹脂具有矽氧烷鍵、且含有直接鍵結有萘基的矽原子。
  20. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的螢光體片,其中所述片材的膜厚為10μm~1000μm。
  21. 一種螢光體片積層體,其包括基材、及如申請專利範圍第10項至第20項中任一項所述的螢光體片。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的螢光體片積層體,其中所述基材為玻璃。
  23. 如申請專利範圍第21項所述的螢光體片積層體,其中所述基材為選自由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯(PP)所組成的群組中的塑膠膜。
  24. 一種帶有螢光體片的LED晶片,其於LED晶片的發光面上具備如申請專利範圍第10項至第20項中任一項所述的螢光體片。
  25. 一種LED封裝,其使用如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的螢光體組成物。
  26. 一種LED封裝,其使用如申請專利範圍第10項至第20項中任一項所述的螢光體片。
  27. 一種LED封裝的製造方法,其使用如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的螢光體組成物,其至少包括:(A)將所述螢光體組成物注入至封裝框架中的步驟;以及(B)於所述(A)步驟後,利用密封材密封LED封裝的步驟。
  28. 一種LED封裝的製造方法,其使用如申請專利範圍第10項至第20項中任一項所述的螢光體片,其至少包括:(A)使所述螢光體片的一個區塊與一個LED晶片的發光面對向的對位步驟;以及(B)利用加熱壓接工具一面進行加熱一面進行加壓,而使所述片材的所述一個區塊與所述一個LED晶片的發光面接著的接著步驟。
  29. 如申請專利範圍第28項所述的LED封裝的製造方法,其中所述(A)步驟是使所述螢光體片的一個區塊的上表面及下表面之中,高折射率奈米粒子的濃度大之側的面與所述一個LED晶片的發光面對向的對位步驟。
  30. 一種LED封裝的製造方法,其使用如申請專利範圍第10項至第20項中任一項所述的螢光體片,其包括利用所述螢光體片包覆LED晶片的發光面的步驟。
  31. 如申請專利範圍第28項至第30項中任一項所述的LED封裝的製造方法,其中所述LED晶片的發光面並非單一平面。
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