(57)【要約】【課題】発光装置の光の取り出し効率を向上させることができる、組成物、該組成物を用いて形成される封止部材、この封止部材を有する発光装置、ならびにこの発光装置を備えた照明器具および表示装置を提供する。【解決手段】無機酸化物粒子と、少なくとも一部が前記無機酸化物粒子に付着した表面修飾材料と、シリコーン樹脂成分と、を含有し、２５℃かつ剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度が３．０Ｐａ・ｓ以上１０．０Ｐａ・ｓ以下であり、２５℃かつ剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度が１．０Ｐａ・ｓ以上６．０Ｐａ・ｓ以下である、発光素子を封止するための組成物が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機酸化物粒子と、少なくとも一部が前記無機酸化物粒子に付着した表面修飾材料と、シリコーン樹脂成分と、を含有し、
２５℃かつ剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度が３．０Ｐａ・ｓ以上１０．０Ｐａ・ｓ以下であり、
２５℃かつ剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度が１．０Ｐａ・ｓ以上６．０Ｐａ・ｓ以下である、発光素子を封止するための組成物。
【請求項２】
前記無機酸化物粒子の平均一次粒子径は３ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記無機酸化物粒子および前記表面修飾材料の合計の含有量が、０．０１質量％以上２．０質量％以下である、発光素子を封止するための組成物。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の組成物の硬化物である、封止部材。
【請求項５】
請求項４に記載の封止部材と、前記封止部材により封止された発光素子と、を備える発光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発光装置を備える、照明器具。
【請求項７】
請求項５に記載の発光装置を備える、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面修飾材料が付着した酸化物粒子およびシリコーン樹脂成分を含む組成物、封止部材、発光装置、照明器具ならびに表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型、長寿命化、低電圧駆動等の長所を有する光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）が広く用いられている。ＬＥＤパッケージ中のＬＥＤチップは、一般に、酸素、水分といった外部環境に存在する劣化因子との接触を防止するために、樹脂を含む封止材料で封止されている。したがって、ＬＥＤチップにおいて発した光は、封止材料を透過して外部に向かって出射される。そのため、ＬＥＤパッケージから放出される光束を増大させるためには、ＬＥＤチップにおいて放出された光をＬＥＤパッケージ外部に効率よく取り出すことが重要となる。
【０００３】
ＬＥＤチップから放出された光の取り出し効率を向上させるための封止材料として、分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下でありかつ屈折率が１．８以上である無機酸化物粒子と、シリコーン樹脂とを含有してなる組成物が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
この組成物では、分散粒径が小さく、かつ屈折率が高い無機酸化物粒子を含む分散液が、シリコーン樹脂に混合されている。そのため、分散液中の無機酸化物粒子が封止材料の屈折率を向上させることができ、ＬＥＤチップから発光された光が封止材料に進入する際に、ＬＥＤチップと封止材料の界面での光の全反射を抑制することができる。また、無機酸化物粒子の分散粒径が小さいため、封止材料の透明性の低下が抑制される。これらの結果として、ＬＥＤチップからの光の取り出し効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９９９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような組成物を封止材料として用いた場合、封止材料および形成される封止部材が凹形状をなす場合があり、必ずしも発光装置の光の取り出し効率が十分とならない問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、発光装置の光の取り出し効率を向上させることができる、組成物、該組成物を用いて形成される封止部材、この封止部材を有する発光装置、ならびにこの発光装置を備えた照明器具および表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、無機酸化物粒子と、少なくとも一部が前記無機酸化物粒子に付着した表面修飾材料と、シリコーン樹脂成分と、を含有し、
２５℃かつ剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度が３．０Ｐａ・ｓ以上１０．０Ｐａ・ｓ以下であり、
２５℃かつ剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度が１．０Ｐａ・ｓ以上６．０Ｐａ・ｓ以下である、発光素子を封止するための組成物が提供される。
【０００９】
上記組成物において、無機酸化物粒子の平均一次粒子径は３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であってもよい。
【００１０】
また、上記組成物において、上記無機酸化物粒子および上記表面修飾材料の合計の含有量が、０．０１質量％以上２．０質量％以下であってもよい。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、前記組成物の硬化物である、封止部材が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、前記封止部材と、前記封止部材により封止された発光素子と、を備える発光装置が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、前記発光装置を備えてなる照明器具が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、前記発光装置を備えてなる表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、発光装置の光の取り出し効率を向上させることができる、組成物、該組成物を用いて形成される封止部材、この封止部材を有する発光装置、ならびにこの発光装置を備えた照明器具および表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
＜１．  組成物＞
本実施形態に係る組成物は、発光装置中の封止部材として発光素子の封止に用いられる。すなわち、本実施形態に係る組成物は、発光素子を封止するための封止材料である。本実施形態に係る組成物は、無機酸化物粒子と、少なくとも一部が前記無機酸化物粒子に付着した表面修飾材料と、シリコーン樹脂成分を含有する。
【００１６】
そして、当該組成物は、２５℃の条件下で、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度が３．０Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下であり、かつ、剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度が１．０Ｐａ・ｓ以上６．０Ｐａ・ｓ以下である。シリコーン樹脂成分を含む組成物が上記の範囲の粘度を有することにより、封止部材形成時において基板の凹部に存在する発光素子上に組成物を付与した際に、組成物が凹部の上面を越えて凸状となることができる。そして、組成物は、凸状を維持したまま硬化し、発光素子を中心とした凸状の封止部材となる。このように、封止部材が発光素子を中心として凸状となることにより、封止部材の表面における全反射を低減でき、光の取出し効率が向上する。
【００１７】
このようにシリコーン樹脂成分を含む組成物が上記の範囲の粘度を有することにより、凸状の封止部材を形成することができる理由は明らかではない。しかしながら、組成物の粘度範囲が上記の範囲を外れた場合、封止部材の形状を全反射を抑制できるほどに十分な高さを有し、かつ滑らかな曲面（球面）を備えた凸状にできない。この結果、光の取出し効率を高いものとすることができない。また、上記の粘度範囲による上記効果はシリコーン樹脂成分を含有する組成物に特有のものであり、シリコーン樹脂成分以外の樹脂成分を用いた組成物の場合、上記の粘度範囲による上記効果は必ずしも発揮されるわけではない。本発明者らは、表面修飾材料が付着した無機酸化物粒子と、シリコーン樹脂成分を含む組成物において、剪断速度０．０１（１／ｓ）および剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度を所定の範囲にすることにより、封止部材の表面形状を滑らかな曲面を有しかつ十分な高さの凸状に形成可能であることを、見出したのである。
【００１８】
また、シリコーン樹脂成分を含む組成物が上記の範囲の粘度を有することにより、封止部材形成時において基板の凹部に存在する発光素子上に組成物を付与した際に、凹部からの漏れや、気泡の混入が防止される。これにより、発光装置を製造する際の歩留まりの向上に寄与する。
【００１９】
剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度は、上述した範囲内であればよいが、好ましくは、３．５Ｐａ・ｓ以上９．０Ｐａ・ｓ以下であり、より好ましくは、４．０Ｐａ・ｓ以上７．０Ｐａ・ｓ以下である。
剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度は、上述した範囲内であればよいが、好ましくは、１．５Ｐａ・ｓ以上５．０Ｐａ・ｓ以下であり、より好ましくは、２．０Ｐａ・ｓ以上４．０Ｐａ・ｓ以下である。
【００２０】
また、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度および剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度は、市販のレオメーター（平板型回転粘度計）を用い、剪断速度を０．０１（１／ｓ）または０．１（１／ｓ）に設定した上で、ギャップ１４０μｍ、２５℃の組成物の剪断応力を測定し、得られた剪断応力の測定値に基づき、算出することにより、得ることができる。
【００２１】
組成物の粘度は、無機酸化物粒子、表面修飾材料、シリコーン組成物の種類や含有量等、様々な因子によって変化する。そのため、これらの種類や含有量が、所定の粘度となるように、適宜調整して実施すればよい。以下、本実施形態に係る組成物が含み得る各成分について詳述する。
【００２２】
（１．１  無機酸化物粒子）
無機酸化物粒子は、後述する封止部材中において発光素子から放出される光を散乱させる。また、無機酸化物粒子は、その種類によっては封止部材の屈折率を向上させる。これらにより、無機酸化物粒子は、発光装置において発光素子から放出される光の取出し効率の向上に寄与する。
【００２３】
本実施形態に係る組成物中に含まれる無機酸化物粒子としては、特に限定されない。本実施形態において、無機酸化物粒子としては、例えば、酸化ジルコニウム粒子、酸化チタン粒子、シリカ粒子、酸化亜鉛粒子、酸化鉄粒子、酸化銅粒子、酸化スズ粒子、酸化セリウム粒子、酸化タンタル粒子、酸化ニオブ粒子、酸化タングステン粒子、酸化ユーロピウム粒子、酸化イットリウム粒子、酸化モリブデン粒子、酸化インジウム粒子、酸化アンチモン粒子、酸化ゲルマニウム粒子、酸化鉛粒子、酸化ビスマス粒子、および酸化ハフニウム粒子ならびにチタン酸カリウム粒子、チタン酸バリウム粒子、チタン酸ストロンチウム粒子、ニオブ酸カリウム粒子、ニオブ酸リチウム粒子、タングステン酸カルシウム粒子、イットリア安定化ジルコニア粒子、アルミナ安定化ジルコニア、シリカ安定化ジルコニア、カルシア安定化ジルコニア粒子、マグネシア安定化ジルコニア粒子、スカンジア安定化ジルコニア粒子、ハフニア安定化ジルコニア粒子、イッテルビア安定化ジルコニア粒子、セリア安定化ジルコニア粒子、インジア安定化ジルコニア粒子、ストロンチウム安定化ジルコニア粒子、酸化サマリウム安定化ジルコニア粒子、酸化ガドリニウム安定化ジルコニア粒子、アンチモン添加酸化スズ粒子、およびインジウム添加酸化スズ粒子からなる群から選択される少なくとも１種を含む無機酸化物粒子が好適に用いられる。
【００２４】
上述した中でも、透明性や封止樹脂（シリコーン樹脂成分）との相溶性（親和性）を向上させる観点から、組成物は、酸化ジルコニウム粒子、酸化チタン粒子およびシリカ粒子からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００２５】
また、無機酸化物粒子は、封止部材の屈折率を向上させる観点から、屈折率が１．７以上であることが好ましい。このような無機酸化物粒子としては、上述したシリカ粒子以外の無機酸化物粒子が挙げられる。
【００２６】
無機酸化物粒子は、より好ましくは酸化ジルコニウム粒子および／または酸化チタン粒子であり、特に好ましくは、酸化ジルコニウム粒子である。
【００２７】
無機酸化物粒子の平均一次粒子径は、例えば３ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは４ｎｍ以上２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。平均一次粒子径が上記範囲であることにより、封止部材の透明性の低下を抑制することができる。この結果、発光装置における発光素子からの光の取り出し効率を向上させることができる。
【００２８】
無機酸化物粒子の平均一次粒子径の測定は、例えば、透過型電子顕微鏡での観察により行うことができる。まず、透過型電子顕微鏡により組成物の硬化物の断面を観察し、透過型電子顕微鏡画像を得る。次いで、透過型電子顕微鏡画像中の無機酸化物粒子を所定数、例えば１００個を選び出す。そして、これらの無機酸化物粒子各々の最長の直線分（最大長径）を測定し、これらの測定値を算術平均して求める。なお、無機酸化物粒子の一次粒径は、組成物の硬化の前後で変動しない。
【００２９】
ここで無機酸化物粒子同士が凝集している場合には、この凝集体の凝集粒子径を測定するのではない。この凝集体を構成している無機酸化物粒子の粒子（一次粒子）の最大長径を所定数測定し、平均一次粒子径とする。
【００３０】
また、組成物中における無機酸化物粒子の含有量は、組成物の粘度特性に影響し得る。具体的には、組成物中の無機酸化物粒子の含有量は、例えば０．００５質量％以上１．３質量％以下、好ましくは０．０５質量％以上１．０質量％以下、より好ましくは、０．１質量％以上０．８質量％以下である。これにより、無機酸化物粒子による光の取出し効率向上効果を十分に得ることができ、同時に組成物の粘度をより確実に上述した範囲内とすることができる。これに対し、組成物中の無機酸化物粒子の含有量が１．３質量％を超えると、組成物中に含まれるシリコーン樹脂成分の種類によっては、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度および剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度が上昇し、上述した範囲を超えてしまう場合がある。
【００３１】
以上説明した無機酸化物粒子の表面には、以下に説明する表面修飾材料が付着している。これにより、組成物中において安定して無機酸化物粒子が分散する。
【００３２】
（１．２  表面修飾材料）
本実施形態に係る組成物は、表面修飾材料を含む。この表面修飾材料は、組成物内において、少なくともその一部が無機酸化物粒子の表面に付着して、無機酸化物粒子の凝集を防止する。さらに、シリコーン樹脂成分との相溶性を向上させる。
【００３３】
ここで、表面修飾材料が無機酸化物粒子に「付着する」とは、表面修飾材料が無機酸化物粒子に対し、これらの間の相互作用や反応により接触または結合することをいう。接触としては、例えば物理吸着が挙げられる。また、結合としては、イオン結合、水素結合、共有結合等が挙げられる。
【００３４】
このような表面修飾材料としては、無機酸化物粒子に付着でき、シリコーン樹脂成分との相溶性が良好なものであれば、特に限定されない。
このような表面修飾材料としては、反応性官能基、例えばアルケニル基、Ｈ−Ｓｉ基、およびアルコキシ基の群から選択される少なくとも１種の官能基を有する表面修飾材料が好適に用いられる。
【００３５】
アルケニル基としては、例えば炭素数２〜５の直鎖または分岐状アルケニル基を用いることができ、具体的にはビニル基、２−プロペニル基、プロパ−２−エン−１−イル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、例えば炭素数１〜５の直鎖または分岐状アルコキシ基が挙げられ、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。
【００３６】
アルケニル基、Ｈ−Ｓｉ基、およびアルコキシ基の群から選択される少なくとも１種の官能基を有する表面修飾材料としては、例えば、以下のシラン化合物、シリコーン化合物および炭素−炭素不飽和結合含有脂肪酸が挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３７】
シラン化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ジメチルクロロシラン、メチルジクロロシラン、ジエチルクロロシラン、エチルジクロロシラン、メチルフェニルクロロシラン、ジフェニルクロロシラン、フェニルジクロロシラン、トリメトキシシラン、ジメトキシシラン、モノメトキシシラン、トリエトキシシラン、ジエトキシモノメチルシラン、モノエトキシジメチルシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルモノメトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、およびジフェニルモノエトキシシラン等が挙げられる。
【００３８】
シリコーン化合物としては、例えば、メチルハイドロジェンシリコーン、メチルフェニルハイドロジェンシリコーン、ジフェニルハイドロジェンシリコーン、アルコキシ両末端フェニルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、アルコキシ両末端メチルフェニルシリコーン、アルコキシ基含有メチルフェニルシリコーン、アルコキシ基含有ジメチルシリコーン、アルコキシ片末端トリメチル片末端（メチル基片末端）ジメチルシリコーンおよびアルコキシ基含有フェニルシリコーン等が挙げられる。
シリコーン化合物は、オリゴマーであってもよく、レジン（ポリマー）であってもよい。
炭素−炭素不飽和結合含有脂肪酸としては、例えば、メタクリル酸、アクリル酸等が挙げられる。
【００３９】
これらの表面修飾材料のなかでも、組成物において、無機酸化物粒子同士の凝集を抑制し、透明性の高い封止部材が得られやすい観点において、ビニルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、アルコキシ片末端ビニル片末端メチルフェニルシリコーン、アルコキシ片末端ビニル片末端フェニルシリコーン、アルコキシ片末端ビニル片末端ジメチルシリコーン、アルコキシ片末端トリメチル片末端ジメチルシリコーン、メトキシ基含有フェニルシリコーン、およびメチルフェニルシリコーンからなる群から選択される１種または２種以上を用いることが好ましい。
【００４０】
粘度を所定の範囲に調整する観点において、シラン化合物と、シリコーン化合物の双方で表面修飾することが好ましい。すなわち、組成物は、少なくとも１種のシラン化合物と、少なくとも１種のシリコーン化合物とを含むことが好ましい。好ましいシラン化合物としては例えば、ビニルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシランが挙げられる。好ましいシリコーン化合物としては、アルコキシ片末端トリメチル片末端ジメチルシリコーン、メトキシ基含有フェニルシリコーン、メチルフェニルシリコーンが挙げられる。
【００４１】
表面修飾材料は無機酸化物粒子の組成物における分散安定性に影響を与えることから、無機酸化物粒子に対する表面修飾材料の量は、組成物の粘度特性に影響し得る。無機酸化物粒子に対する表面修飾材料の量は、好ましくは５０質量％以上２００質量％以下であり、より好ましくは５０質量％以上１５０質量％以下であり、さらに好ましくは、８０質量％以上１２０質量％以下である。これにより、無機酸化物粒子を組成物中において均一に分散させるとともに、同時に組成物の粘度をより確実に上述した範囲内とすることができる。無機酸化物粒子に対する表面修飾材料の量が５０質量％未満の場合、シリコーン樹脂成分と無機酸化物粒子の種類の組み合わせや含有量によっては、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度および剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度が上昇し、上述した範囲を超えてしまう場合がある。
【００４２】
本実施形態の組成物における、無機酸化物粒子と表面修飾材料の合計の含有量は、好ましくは、０．０１質量％以上２．０質量％以下であり、より好ましくは、０．０５質量％以上１．５質量％以下であり、さらに好ましくは０．１質量％以上１．２質量％以下である。
無機酸化物粒子と表面修飾材料の合計の含有量が上記範囲であることにより、所望の粘度を有する組成物の調整が容易になる。
【００４３】
（１．３  シリコーン樹脂成分）
シリコーン樹脂成分は、本実施形態に係る組成物における主成分である。シリコーン樹脂成分は、本実施形態に係る組成物を封止材料として用いた際において硬化して発光素子を封止することにより、発光素子に水分、酸素等の外部環境からの劣化因子が到達することを防止する。また、本実施形態において、シリコーン樹脂成分より得られる硬化物は、基本的に透明であり、発光素子から放出される光を透過させることができる。
【００４４】
このような樹脂成分としては、封止材料として用いることができるシリコーン樹脂であれば特に限定されない。シリコーン樹脂としては、例えば、ジメチルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂、フェニルシリコーン樹脂、有機変性シリコーン樹脂等を用いることができる。
【００４５】
特に、上記表面修飾材料として、アルケニル基、Ｈ−Ｓｉ基、およびアルコキシ基の群から選択される少なくとも１種の官能基を有する表面修飾材料を用いた場合には、シリコーン樹脂は、Ｈ−Ｓｉ基、アルケニル基、およびアルコキシ基の群から選択される少なくとも１種の官能基を有するシリコーン樹脂を用いることが好ましい。理由を以下に説明する。
【００４６】
表面修飾材料のアルケニル基は、シリコーン樹脂中のＨ−Ｓｉ基と反応することにより架橋する。表面修飾材料のＨ−Ｓｉ基は、シリコーン樹脂中のアルケニル基と反応することにより架橋する。表面修飾材料のアルコキシ基は、シリコーン樹脂中のアルコキシ基と加水分解を経て縮合する。このような結合により、シリコーン樹脂と表面修飾材料とが一体化することから、得られる封止部材の強度や緻密性を向上させることができる。
【００４７】
シリコーン樹脂成分の構造としては、二次元の鎖状の構造であってもよく、三次元網状構造であってもよく、かご型構造であってもよい。
シリコーン樹脂成分は、封止部材として用いた際に硬化したポリマー状となっていればよく、組成物中において、硬化前の状態、すなわち前駆体であってもよい。したがって、組成物中に存在するシリコーン樹脂成分は、モノマーであってもよく、オリゴマーであってもよく、ポリマーであってもよい。
【００４８】
シリコーン樹脂成分は、付加反応型のものを用いてもよく、縮合反応型のものを用いてもよく、ラジカル重合反応型のものを用いてもよい。
【００４９】
ＪＩＳ  Ｚ  ８８０３：２０１１に準拠して測定される２５℃におけるシリコーン樹脂成分の粘度は、例えば、０．１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下、好ましくは１Ｐａ・ｓ以上５０Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは２Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下である。これにより、組成物の粘度特性を容易に制御でき、組成物の粘度をより確実に上述した範囲内とすることができる。これに対し、シリコーン樹脂成分の粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満の場合、無機酸化物粒子および表面修飾材料の種類や含有量によっては、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度および剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度が低下し、上述した範囲を満たさない場合がある。また、シリコーン樹脂成分の粘度が１００Ｐａ・ｓを超えると、無機酸化物粒子および表面修飾材料の種類や含有量によっては、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度および剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度が上昇し、上述した範囲を越えてしまう場合がある。
【００５０】
また、本実施形態に係る組成物中における樹脂成分の含有量は、他の成分の残部とすることができるが、例えば８０質量％以上９９．９質量％以下である。
【００５１】
また、本実施形態に係る組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、蛍光体粒子を含んでいてもよい。蛍光体粒子は、発光素子から放出される特定の波長の光を吸収し、所定の波長の光を放出する。すなわち、蛍光体粒子により光の波長の変換ひいては色調の調整が可能となる。
【００５２】
蛍光体粒子は、後述するような発光装置に使用できるものであれば、特に限定されず、発光装置の発光色が所望の色となるように、適宜選択して用いることができる。
本実施形態の組成物中における蛍光体粒子の含有量は、所望の明るさが得られるように、適宜調整して用いることができる。
【００５３】
また、本実施形態の組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、防腐剤、重合開始剤、重合禁止剤、硬化触媒、硬化剤、酸化防止剤、光拡散剤等の、一般的に用いられる添加剤が含有されていてもよい。光拡散剤としては、平均粒子径が１〜３０μｍのシリカ粒子を用いることが好ましい。
【００５４】
また、本実施形態の組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、製造時に使用される成分や副生成物が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、無機酸化物粒子の分散時や表面修飾材料による表面修飾時において使用される分散媒が挙げられる。特に、分散媒は、組成物の粘度特性に影響を与えることができる。一方で、組成物の硬化時においては気泡の原因となり得ることから、できる限り除去しておくことが好ましい。
【００５５】
以上説明した本実施形態の組成物の作製方法は限定されず、表面修飾材料が付着した無機酸化物粒子と、シリコーン樹脂成分を混合することにより得ることができる。
【００５６】
表面修飾材料を無機酸化物粒子に付着させる方法としては例えば、無機酸化物粒子に表面修飾材料を直接混合、噴霧等する乾式方法や、表面修飾材料を溶解させた分散媒に無機酸化物粒子を投入し、溶媒中で表面修飾して分散液とする湿式方法が挙げられる。
【００５７】
また、表面修飾材料が付着した無機酸化物粒子を含む分散液と、シリコーン樹脂成分を混合する際には、分散液中に含まれる分散媒を除去することが好ましい。しかし、本発明を阻害しない範囲であれば、組成物中に含有されていてもよい。
【００５８】
以上説明した本実施形態によれば、シリコーン樹脂成分を含む組成物が、剪断速度０．０１（１／ｓ）および剪断速度０．１（１／ｓ）における所定範囲の粘度を有することにより、封止部材形成時において発光素子上に組成物を付与した際に、組成物が凸状となる。そして、組成物は、凸状を維持したまま硬化し、発光素子を中心とした凸状の封止部材となる。また、このように形成された封止部材の凸状の表面は、十分な高さを有し、かつ滑らかな曲面をなしており、発光素子からの光の全反射を抑制することができる。このため、発光装置からの光の取出し効率が向上する。
【００５９】
＜２．  封止部材＞
本実施形態に係る封止部材は、本実施形態に係る組成物の硬化物である。本実施形態に係る封止部材は、通常、発光素子上に配置される封止部材またはその一部として用いられる。
【００６０】
本実施形態に係る封止部材は、上述したように本実施形態に係る組成物を硬化することにより製造することができる。組成物の硬化方法は、本実施形態に係る組成物中の樹脂成分の特性に応じて選択することができ、例えば、熱硬化や電子線硬化等が挙げられる。より具体的には、本実施形態の組成物中の樹脂成分を付加反応や重合反応により硬化することにより、本実施形態の封止部材が得られる。
【００６１】
なお、熱硬化を行う際においては、基板上に付与された組成物について、当該基板を加熱するとともに、当該基板の上部、あるいは側面より気体（例えば空気）を送り行うことが好ましい。これにより、組成物中において対流が生じ、封止部材の周縁部や空気界面部に無機酸化物粒子が偏在しやすくなる。そして、このような無機酸化物粒子が偏在した封止部材の周縁部や空気界面部においては粘度が上昇し、組成物の基板上における樹脂の流動性が乏しくなる。この結果、封止部材の表面が十分な高さを有し、かつ滑らかな曲面をなす凸状になりやすくなる。
【００６２】
本実施形態に係る封止部材の厚みや形状は、所望の用途や特性に応じて適宜調整することができ、特に限定されるものではない。また、本実施形態に係る封止部材は、本実施形態に係る組成物を発光素子上に付与し、硬化することにより得られているため、当該組成物の上述した粘度特性により発光素子上に全反射を十分に抑制できる程度の凸状となる形状を有することができる。
【００６３】
封止部材中における無機酸化物粒子の平均分散粒子径は、好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、さらに好ましくは４０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下である。
【００６４】
平均分散粒径が１０ｎｍ以上である場合には、光の散乱効果を十分に得ることができ、発光装置の光の取り出し効率をより一層向上させることができる。一方で平均分散粒径が２００ｎｍ以下である場合、封止部材の透過率を適度に大きくすることができ、発光装置の光の取り出し効率をより一層向上させることができる。
【００６５】
なお、封止部材中の無機酸化物粒子の平均分散粒径は、封止部材の透過型電子顕微鏡観察（ＴＥＭ）により測定される、個数分布基準の平均粒径（メジアン径、Ｄ５０）である。また、本実施形態における封止部材中の無機酸化物粒子の平均分散粒径は、封止部材中における無機酸化物粒子の分散粒径に基づいて測定、算出される値である。平均分散粒径は、無機酸化物粒子が一次粒子または二次粒子のいずれの状態で分散しているかに関わらず、分散している状態の無機酸化物粒子の径に基づいて測定、算出される。また、本実施形態において、封止部材中の無機酸化物粒子のＤ５０は、表面修飾材料が付着した無機酸化物粒子のＤ５０として測定されてもよい。封止部材中には、表面修飾材料が付着した無機酸化物粒子と、表面修飾材料が付着していない無機酸化物粒子とが存在し得るため、通常、封止部材中の無機酸化物粒子のＤ５０は、これらの混合状態における値として測定される。
【００６６】
本実施形態に係る封止部材は、本実施形態に係る組成物の硬化物であるので、発光素子を封止した際に発光素子を中心とした全反射を十分に抑制できる程度の凸状をなすことができる。そのため、本実施形態によれば、封止部材として用いた際に発光素子から放出される光の取出し効率を向上させることができる。特に、無機酸化物粒子の平均一次粒子径を３ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることにより、光の取り出し効率がより一層優れる封止部材を得ることができる。
【００６７】
＜３．  発光装置＞
次に、本実施形態に係る発光装置について説明する。本実施形態に係る発光装置は、上述した封止部材と、当該封止部材に封止された発光素子とを備えている。
発光素子としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）等が挙げられる。特に、本実施形態に係る封止部材は、発光ダイオードの封止に適している。
【００６８】
以下、発光素子が、チップ上の発光ダイオード、すなわちＬＥＤチップであり、発光装置がＬＥＤパッケージである例を挙げて、本実施形態に係る発光装置を説明する。図１は、それぞれ、本発明の実施形態に係る発光装置の一例を示す模式図（断面図）である。なお、図中の各部材の大きさは、説明を容易とするため適宜強調されており、実際の寸法、部材間の比率を示すものではない。
【００６９】
図１に示す発光装置（ＬＥＤパッケージ）１は、凹部２１を有する基板２と、基板２の凹部２１の底面上に配置される発光素子（ＬＥＤチップ）３と、凹部２１において発光素子３を覆うように封止する封止部材４とを備えている。
【００７０】
封止部材４は、上述した本実施形態に係る封止部材により構成されている。したがって、凹部２１に組成物が付与された際に、当該組成物は凹部２１の上部の縁部を越えて凸状をなすことができる。従来、凹部２１に従来の組成物を付与しても従来の組成物は凹部２１の上部の縁部から漏れ出し、全反射を十分に抑制できる程度の凸状をなすことが困難であった。
【００７１】
本実施形態では、このように、封止部材４の表面４１が凸状をなすことにより、発光装置１における光の取出し効率が向上している。さらに、封止部材４中には、無機酸化物粒子が分散している。このため、無機酸化物粒子によって発光素子３から放出される光が散乱し、この結果、光の取出し効率が向上している。また、封止部材４内においては、蛍光体粒子５が分散している。蛍光体粒子５は、発光素子３より出射される光の少なくとも一部の波長を変換する。
【００７２】
なお、本発明に係る発光装置は、図示の態様に限定されるものではない。例えば、本発明に係る発光装置は、封止部材中に蛍光体粒子を含まなくてもよい。また、本実施形態に係る封止部材は、封止部材中の任意の位置に存在することができる。また、本発明の一実施形態において、封止部材は複数の層で構成されており、これらの層の構成は同一であっても異なっていてもよい。この場合において、いずれか１以上の層は、本実施形態に係る封止部材により構成される。
【００７３】
以上、本実施形態に係る発光装置は、発光素子が本実施形態の封止部材により封止されているため、光の取り出し効率に優れている。
【００７４】
なお、本実施形態に係る発光装置は、上述したような本実施形態に係る組成物により発光素子が封止される。したがって、本発明は、一側面において、本実施形態に係る組成物を用いて発光素子を封止する工程を有する発光装置の製造方法にも関する。
【００７５】
上述したような本実施形態に係る発光装置は、例えば、照明器具および表示装置に用いることができる。したがって、本発明は、一側面において、本実施形態に係る発光装置を備える照明器具または表示装置に関する。
【００７６】
照明器具としては例えば、室内灯、室外灯等の一般照明装置、携帯電話やＯＡ機器等の電子機器のスイッチ部の照明等が挙げられる。
本実施形態に係る照明器具は、本実施形態に係る発光装置を備えるため、同一の発光素子を使用しても従来と比較して放出される光束が大きくなり、周囲環境をより明るくすることができる。
【００７７】
表示装置としては、例えば携帯電話、携帯情報端末、電子辞書、デジタルカメラ、コンピュータ、テレビ、およびこれらの周辺機器等が挙げられる。
本実施形態に係る表示装置は、本実施形態に係る発光装置を備えるため、同一の発光素子を使用しても従来と比較して放出される光束が大きくなり、例えばより鮮明かつ明度の高い表示を行うことができる。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は、あくまでも本発明の一例であって、本発明を限定するものではない。
【００７９】
［実施例１］
（分散液の作製）
平均一次粒子径が５ｎｍの酸化ジルコニウム粒子（住友大阪セメント社製）２０質量部、トルエン６０質量部、表面修飾材料としてのイソブチルトリメトキシシラン（ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ社製、製品名４４４０６５）２．５質量部、フェニルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、製品名ＫＢＭ１０３）２．５質量部、メチルフェニルシリコーン（信越化学工業社製、製品名ＫＲ−２１３）１０質量部を加えて混合した。この混合液をビーズミルで６時間分散処理した後、ビーズを除去した。
【００８０】
ビーズ除去後の分散液に、ビニルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、ＫＢＭ−１００３）５．０質量部を加えた。次いで、この混合液を１１０℃で、トルエン環流下で１０時間撹拌し、シランおよびシロキサンで表面修飾した分散液を得た。
酸化ジルコニウム粒子に対する表面修飾材料の量は、１００質量％であった。
【００８１】
（組成物の作製）
得られた分散液を１．０質量部、シリコーン樹脂（東レ・ダウコーニング社製「ＯＥ−６６３０（Ａ液：Ｂ液＝１：４）」、粘度：２．５Ｐａ・ｓ）９９．６質量部を混合した。ついで、この混合液をエバポレータによりトルエンを除去することで、表面修飾材料が付着した酸化ジルコニウム粒子とシリコーン樹脂（ＯＥ−６６３０）を含有した実施例１に係る組成物を得た。
組成物中における酸化ジルコニウム粒子と表面修飾材料の合計の含有量は、０．４質量％であった。
【００８２】
（組成物の粘度の評価）
得られた実施例１に係る組成物の粘度を、レオメーター（レオストレスＲＳ−６０００、ＨＡＡＫＥ社製）を用いて測定した。なお、粘度の測定は、温度２５℃にて、剪断速度０．０１（１／ｓ）および０．１（１／ｓ）に設定し、行った。
その結果、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度は４．５Ｐａ・ｓであり、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度は２．９Ｐａ・ｓであった。
【００８３】
（ＬＥＤパッケージの作製）
得られた組成物に蛍光体粒子（ＹＡＧ）を混合し、ＬＥＤリードフレーム内に３００μｍの厚みで充填した。その後、室温で３時間保持した。次いで、ゆっくりと組成物を加熱硬化させて封止部材を形成し、実施例１に係る白色ＬＥＤパッケージを作製した。得られた白色ＬＥＤパッケージについて、以下のように、封止部材の形状および白色ＬＥＤパッケージの発光効率を評価した。
【００８４】
（封止部材の形状）
封止部材の形状は、３Ｄ表示機能が付属した光学顕微鏡（キーエンス社製、製品名ＶＨＸ−９００Ｆ）により確認した。そして、以下の基準に従い、封止部材の表面の形状について評価を行った。この結果、実施例１に係るＬＥＤパッケージの封止部材の表面形状は凸状であった。
凸：封止部材の表面が、リードフレームの上面よりも高い位置に存在する。
平：封止部材の表面が、リードフレームの上面と同じ位置に存在する。
凹：封止部材の表面が、リードフレームの上面よりも低い位置に存在する。
【００８５】
（発光効率）
発光効率は、全光束測定システム（大塚電子社製）にて、ＬＥＤパッケージに電圧３Ｖ、電流１５０ｍＡを印加して測光した。この結果、実施例１に係るＬＥＤパッケージの発光効率は、１０７．６ｌｍ／Ｗであった。
【００８６】
［実施例２］
（分散液の作製）
平均一次粒子径が５ｎｍの酸化ジルコニウム粒子を用いるかわりに、平均一次粒子径が１２ｎｍの酸化ジルコニウム粒子（住友大阪セメント社製）を用いた以外は実施例１と同様にして、分散液を得た。
【００８７】
（組成物の作製）
得られた分散液を１．９質量部、シリコーン樹脂（東レ・ダウコーニング社製ＯＥ−６６３０）９９．２質量部と混合した。ついで、この混合液をエバポレータによりトルエンを除去することで、表面修飾材料が付着した酸化ジルコニウム粒子とシリコーン樹脂（ＯＥ−６６３０）を含有した実施例２に係る組成物を得た。
組成物中における酸化ジルコニウム粒子と表面修飾材料の合計の含有量は、０．８質量％であった。
【００８８】
（組成物の評価）
実施例１と同様にして組成物の粘度を評価した。その結果、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度は５．１Ｐａ・ｓであり、剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度は３．５Ｐａ・ｓであった。
【００８９】
（ＬＥＤパッケージの作製）
実施例２に係る組成物を用いて、実施例１と同様にして実施例２に係るＬＥＤパッケージを作製した。得られたＬＥＤパッケージについて、実施例１と同様に、封止部材の形状およびＬＥＤパッケージの発光効率を評価したところ、実施例２に係るＬＥＤパッケージの封止部材の形状は凸状であり、発光効率は、１１１．８ｌｍ／Ｗであった。
【００９０】
［比較例１］
実施例１で作製した分散液を２４．２質量部、シリコーン樹脂（ＯＥ−６６３０）を９０．３質量部用いた以外は実施例１と同様にして、比較例１に係る組成物を得た。
組成物中における酸化ジルコニウム粒子と表面修飾材料の合計の含有量は、９．７質量％であった。
【００９１】
実施例１と同様にして組成物の粘度を評価した。その結果、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度は２５．８Ｐａ・ｓであり、剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度は１５．３Ｐａ・ｓであった。
【００９２】
比較例１に係る組成物を用いて、実施例１と同様にして比較例１に係るＬＥＤパッケージを作製した。得られたＬＥＤパッケージについて、実施例１と同様に、封止部材の形状およびＬＥＤパッケージの発光効率を評価したところ、比較例１に係るＬＥＤパッケージの封止部材の形状は平状であり、発光効率は、１０５．７ｌｍ／Ｗであった。
［比較例２］
実施例２で作製した分散液を１９．４質量部、シリコーン樹脂（ＯＥ−６６３０）を９２．３質量部用いた以外は実施例２と同様にして、比較例２に係る組成物を得た。
組成物中における酸化ジルコニウム粒子と表面修飾材料の合計の含有量は、７．７質量％であった。
【００９３】
実施例１と同様にして組成物の粘度を評価した。その結果、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度は１２．５Ｐａ・ｓであり、剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度は５．６Ｐａ・ｓであった。
【００９４】
比較例２に係る組成物を用いて、実施例１と同様にして比較例２に係るＬＥＤパッケージを作製した。得られたＬＥＤパッケージについて、実施例１と同様に、封止部材の形状およびＬＥＤパッケージの発光効率を評価したところ、比較例２に係るＬＥＤパッケージの封止部材の形状は凹状であり、発光効率は、１０４．１ｌｍ／Ｗであった。
【００９５】
［比較例３］
（組成物の作製）
実施例１の分散液を６．６質量部用い、ＯＥ−６６３０を用いる替わりに、シリコーン樹脂（東レ・ダウコーニング社製ＯＥ−６５２０（Ａ液：Ｂ液＝１：１））９７．４質量部を用いた以外は実施例１と同様にして、比較例３に係る組成物を得た。
組成物中における酸化ジルコニウム粒子と表面修飾材料の合計の含有量は、２．６質量％であった。
実施例１と同様にして組成物の粘度を評価した。その結果、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度は２．１Ｐａ・ｓであり、剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度は０．９Ｐａ・ｓであった。
【００９６】
比較例３に係る組成物を用いて、実施例１と同様にして比較例３に係るＬＥＤパッケージを作製した。得られたＬＥＤパッケージについて、実施例１と同様に、封止部材の形状およびＬＥＤパッケージの発光効率を評価したところ、比較例３に係るＬＥＤパッケージの封止部材の形状は凹状であり、発光効率は、１０２．５ｌｍ／Ｗであった。
【００９７】
［比較例４］
（分散液の作製）
平均一次粒子径が５ｎｍの酸化ジルコニウム粒子（住友大阪セメント社製）２０質量部、トルエン７２質量部、表面修飾材料としてのイソブチルトリメトキシシラン（ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ社製、製品名４４４０６５）１．０質量部、フェニルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、製品名ＫＢＭ１０３）１．０質量部、メチルフェニルシリコーンレジン（信越化学工業社製、製品名ＫＲ−２１３）４．０質量部を加えて混合した。この混合液をビーズミルで６時間分散処理した後、ビーズを除去した。
【００９８】
ビーズ除去後の分散液に、ビニルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、ＫＢＭ−１００３）２．０質量部を加えた。次いで、この混合液を１１０℃で、トルエン環流下で１０時間撹拌し、シランおよびシロキサンで表面修飾した分散液を得た。
酸化ジルコニウム粒子に対する表面修飾材料の量は、４０質量％であり、実施例１の分散液よりは少なかった。
【００９９】
（組成物の作製）
得られた分散液を７．１質量％、シリコーン樹脂（東レ・ダウコーニング社製ＯＥ−６６３０）９８．０質量部と混合した。ついで、この混合液をエバポレータによりトルエンを除去することで、表面修飾材料が付着した酸化ジルコニウム粒子とシリコーン樹脂（ＯＥ−６６３０）を含有した比較例４に係る組成物を得た。
組成物中における酸化ジルコニウム粒子と表面修飾材料の合計の含有量は、２．０質量％であった。
【０１００】
（組成物の評価）
実施例１と同様にして組成物の粘度を評価した。その結果、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度は１８．２Ｐａ・ｓであり、剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度は１０．８Ｐａ・ｓであった。
【０１０１】
（ＬＥＤパッケージの作製）
比較例４に係る組成物を用いて、実施例１と同様にして比較例４に係るＬＥＤパッケージを作製した。得られたＬＥＤパッケージについて、実施例１と同様に、封止部材の形状を評価したところ、実施例４に係るＬＥＤパッケージの封止部材の形状は凸状であったが、表面に皺が発生していた。また、実施例１と同様に、ＬＥＤパッケージの発光効率を評価したところ、実施例４に係るＬＥＤパッケージの発光効率は９９．４ｌｍ／Ｗであった。
以上の結果をまとめて表１に示す。
【０１０２】
【表１】
2020002305.tif 000003
【０１０３】
実施例１〜２と比較例１〜４との結果より、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度が３．０Ｐａ・ｓ以上１０．０Ｐａ・ｓ以下であり、かつ、剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度が１．０Ｐａ・ｓ以上６．０Ｐａ・ｓ以下である組成物であれば、表面形状が凸状の封止部材を形成でき、封止部材表面における全反射を抑制して、得られる発光装置（ＬＥＤパッケージ）の発光効率を向上させることができることが示された。
【０１０４】
比較例４の結果より、封止部材の表面形状が凸状となる組成物であっても、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度：３．０Ｐａ・ｓ以上１０．０Ｐａ・ｓ以下、かつ、剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度：１．０Ｐａ・ｓ以上６．０Ｐａ・ｓ以下の範囲を満たさない組成物は、発光効率が低いことが確認された。これは、比較例４の組成物は表面修飾材料の量が少なく、粘性が大きいことから、形成された封止部材の表面に皺が発生し、これにより全反射が十分に抑制されなかったことが考えられる。さらに、比較例４の分散液は表面修飾材料の量が少ないため、無機酸化物粒子とシリコーン樹脂成分との相溶性が悪くなり、封止部材の透明性が低下したことも推測される。
【０１０５】
（ＬＥＤパッケージの作製の歩留りの評価）
実施例１、２、比較例１〜３の組成物を用いて、ＬＥＤパッケージをそれぞれ５回作製した。
【０１０６】
その結果、実施例１、２の組成物を用いた場合は、５回とも、問題なくＬＥＤパッケージを作製することができた。
【０１０７】
しかし、比較例１の組成物は、組成物の粘度が高くなりすぎた結果、気泡が混入する場合があった。また、比較例２、３の組成物は、組成物がリードフレームのカップから漏れ出ることがあった。
【０１０８】
これらの結果より、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度が３．０Ｐａ・ｓ以上１０．０Ｐａ・ｓ以下であり、かつ、剪断速度０．１（１／ｓ）における粘度が１．０Ｐａ・ｓ以上６．０Ｐａ・ｓ以下である組成物を用いた場合、発光装置（ＬＥＤパッケージ）の作製の歩留りが向上することも示された。
【０１０９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１１０】
１          発光装置
２          基板
２１        凹部
３          発光素子
４          封止部材
４１        表面
５          蛍光体粒子
【図１】
2020002305.tif 000004