(57)【要約】【課題】耐熱性が高く発光効率が低下しにくい発光装置を提供する。【解決手段】光源と、光源から射出された光を、光とは異なる波長の変換光に変換して放出する波長変換部と、を備え、波長変換部は、ナノ粒子蛍光体と、ナノ粒子蛍光体が分散するマトリクスと、を有し、ナノ粒子蛍光体は、量子ドットと、量子ドットの表面を覆い、第１官能基を有する表面修飾部と、を有し、マトリクスは、イオン性液体に由来する構成単位と、第１官能基と共有結合可能な第２官能基と、を有する重合体を含み、第１官能基と第２官能基との少なくとも一部が共有結合している発光装置。【選択図】図１
2018137281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光を、前記光とは異なる波長の変換光に変換して放出する波長変換部と、を備え、
前記波長変換部は、ナノ粒子蛍光体と、
前記ナノ粒子蛍光体が分散するマトリクスと、を有し、
前記ナノ粒子蛍光体は、量子ドットと、
前記量子ドットの表面を覆い、第１官能基を有する表面修飾部と、を有し、
前記マトリクスは、イオン性液体に由来する構成単位と、前記第１官能基と共有結合可能な第２官能基と、を有する重合体を含み、
前記第１官能基と前記第２官能基との少なくとも一部が共有結合している発光装置。
【請求項２】
前記波長変換部は、前記光を前記変換光に変換して放出する複数の層を有し、
前記複数の層のうち少なくとも１層が、前記ナノ粒子蛍光体と前記マトリクスとを有する請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記複数の層のうち、少なくとも前記光の光路に沿って最も前記光源に近い１層が、前記ナノ粒子蛍光体と前記マトリクスとを有する請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記波長変換部は、平均粒子径の異なる２種以上の前記ナノ粒子蛍光体を有している請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記波長変換部が、前記光源を覆い前記光源に接して設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記波長変換部は、前記波長変換部の光射出面を覆うガスバリア層を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記ガスバリア層は、光散乱性を有する請求項６に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、次世代の発光装置として、ナノサイズの粒子径を有する蛍光体粒子を用いた発光装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。「ナノサイズの粒子径を有する蛍光体粒子」は、「量子ドット」と称される。量子ドットを用いた発光装置は、従来の蛍光体を用いた発光装置と比べ、発光効率および色再現性に優れている。
【０００３】
量子ドットの発光波長、すなわち量子ドットの蛍光色は、量子ドットの粒子径に対応している。そのため、量子ドットは、粒子径を制御することで、蛍光色を容易に制御することができるという利点がある。
また、量子ドットから得られる発光蛍光は、スペクトル線幅がせまい。そのため、量子ドットを用いた発光装置は、色再現性に優れたものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７０９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発光装置は、励起光を射出する光源と、励起光を吸収して蛍光に変換する蛍光体層および量子ドット層と、を有する構成となっている。このような発光装置では、光源が発する熱により量子ドット層が劣化し、発光効率が低下するおそれがあった。なお、量子ドット層の劣化は、発光装置の光量減少として顕在化するため、改善が求められていた。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、耐熱性が高く発光効率が低下しにくい発光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】
【０００７】
発明者は、量子ドット層の劣化が、以下のようなメカニズムにより生じているものと考えた。
【０００８】
まず、量子ドット層は、発光装置の運転時に光源が発する熱により加熱される。その際、マトリクスが樹脂である場合には、加熱によりマトリクスの軟化点を超えると、マトリクス中に分散した蛍光体粒子が流動しやすくなる。その結果、蛍光体粒子同士が凝集し、所望の分散状態を維持できなくなるおそれがある。
【０００９】
また、マトリクス中に粒子を分散させる際には、粒子の分散性を向上させるため、粒子表面を表面処理剤で修飾することがある。量子ドットについて表面処理を行うと、分散性が向上し、凝集が抑制されることが期待できる。しかし、運転時に光源が発する熱により表面処理剤が粒子表面から脱離すると、蛍光体粒子が凝集しやすくなり、量子ドット層の劣化が進んでしまうおそれがあった。
【００１０】
発明者は、上述のようにして生じる蛍光体粒子の凝集が、量子ドット層の劣化の原因の一つであると考え鋭意検討した結果、本願発明を完成させた。
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明の一形態は、光源と、前記光源から射出された光を、前記光とは異なる波長の変換光に変換して放出する波長変換部と、を備え、前記波長変換部は、ナノ粒子蛍光体と、前記ナノ粒子蛍光体が分散するマトリクスと、を有し、前記ナノ粒子蛍光体は、量子ドットと、前記量子ドットの表面を覆い、第１官能基を有する表面修飾部と、を有し、前記マトリクスは、イオン性液体に由来する構成単位と、前記第１官能基と共有結合可能な第２官能基と、を有する重合体を含み、前記第１官能基と前記第２官能基との少なくとも一部が共有結合している発光装置を提供する。
【００１２】
本発明の一形態においては、前記波長変換部は、前記光を前記変換光に変換して放出する複数の層を有し、前記複数の層のうち少なくとも１層が、前記ナノ粒子蛍光体と前記マトリクスとを有する構成としてもよい。
【００１３】
本発明の一形態においては、前記複数の層のうち、少なくとも前記光の光路に沿って最も前記光源に近い１層が、前記ナノ粒子蛍光体と前記マトリクスとを有する構成としてもよい。
【００１４】
本発明の一形態においては、前記波長変換部は、平均粒子径の異なる２種以上の前記ナノ粒子蛍光体を有している構成としてもよい。
【００１５】
本発明の一形態においては、前記波長変換部が、前記光源を覆い前記光源に接して設けられている構成としてもよい。
【００１６】
本発明の一形態においては、前記波長変換部は、前記波長変換部の光射出面を覆うガスバリア層を有する構成としてもよい。
【００１７】
本発明の一形態においては、前記ガスバリア層は、光散乱性を有する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、耐熱性が高く発光効率が低下しにくい発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る発光装置１０を示す概略断面図。
【図２】発光装置１０が有する波長変換部の拡大模式図。
【図３】第２実施形態に係る発光装置の説明図。
【図４】青色光を射出する光源１を有する発光装置１１の発光スペクトルの模式図。
【図５】第３実施形態に係る発光装置１２の説明図。
【図６】第４実施形態に係る発光装置１３の説明図。
【図７】実施例の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、図１〜図２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る発光装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る発光装置１０を示す概略断面図である。発光装置１０は、光源１と、波長変換部８と、アノード４と、カソード５と、基板９と、パッケージ６と、ボンディングワイヤー７と、を備える。
【００２２】
基板９には、透明基板および不透明基板のいずれが用いられてもよい。透明基板の材料として、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂材料などが挙げられる。不透明基板の材料として、例えばセラミックス等の無機材料、樹脂材料等が挙げられる。または、金属基板の表面に絶縁処理を施したものが用いられてもよい。上記の材料が積層または混合された複合材料からなる基板が用いられてもよい。基板９の表面に、樹脂材料からなる公知の平坦化層が形成されていてもよい。
【００２３】
パッケージ６は、基板９の一面に設けられている。パッケージ６は、例えば絶縁性を有するセラミック材料等で形成されている。パッケージ６の内壁は、光反射性材料で覆われていてもよい。または、パッケージ６が光反射性材料で形成されていてもよい。光反射性材料として、光透過性を有する樹脂材料中に酸化チタン等の高屈折率を有する無機フィラーが高濃度に分散された高反射性樹脂材料、アルミニウム、銀等の金属材料を挙げることができる。パッケージ６の内壁を覆う材料またはパッケージ６の形成材料がアルミニウム、銀等の金属材料である場合、後述のアノード４およびカソード５とパッケージ６とは絶縁する必要がある。
【００２４】
アノード４およびカソード５は、基板９の一面に設けられている。アノード４およびカソード５は、光源１を駆動するための電力を供給する。アノード４およびカソード５は、所定の間隔をおいて配置されていることにより絶縁されている。もしくは、アノード４とカソード５との間に絶縁材が介在していてもよい。アノード４およびカソード５は、ボンディングワイヤー７を介して光源１と電気的に接続されている。ボンディングワイヤー７の材料としては、主にＡｕが用いられるが、特に限定されるものではない。
【００２５】
光源１は、基板９の一面に設けられている。光源１は、蛍光体粒子２を励起する波長４００ｎｍ以下の励起光を射出する発光素子で構成されている。本実施形態においては、光源１として、ＬＥＤ、レーザーダイオード等の発光素子を用いることができる。さらに、光源１として、近紫外発光を生じる発光素子を用いることができ、特に限定されるものではない。近紫外光以外にも、青紫光、紫光、紫外光などの波長域の光を発光可能な発光素子も使用が可能である。発光素子の構成材料として、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ等が挙げられる。
【００２６】
波長変換部８は、パッケージ６の内壁および光源１を覆い、光源１に接して設けられている。波長変換部８は、複数の蛍光体粒子（ナノ粒子蛍光体）２と、蛍光体粒子２が分散するマトリクス３とを有している。波長変換部８は、光源１から射出された光（励起光）を、励起光とは異なる波長の変換光（蛍光）に変換して放出する。
【００２７】
図２は、発光装置１０が有する波長変換部８の拡大模式図である。波長変換部は、蛍光体粒子２と、蛍光体粒子２が分散するマトリクス３とを有する。マトリクス３には、発明の効果を損なわない範囲において、無機材料を形成材料とする光散乱材が分散していてもよい。
【００２８】
（蛍光体粒子２）
図２に示すように、蛍光体粒子２は、量子ドット２１と、量子ドット２１の表面を覆い、第１官能基２２１を有する表面修飾部２２と、を有している。
【００２９】
量子ドット２１の形成材料は、特に制限されるものではなく、通常知られた形成材料を用いることができる。量子ドット２１の形成材料としては、例えば、従来用いられるＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＢｉ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｉｎ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｇａ２Ｓｅ３、Ｉｎ２Ｔｅ３、Ｇａ２Ｔｅ３、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＴｅ２からなる群から選ばれる少なくともいずれか一種の材料を含む。中でも、可視発光特性および安定性がよいという理由からは、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＢｉ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｉｎ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｇａ２Ｓｅ３、Ｉｎ２Ｔｅ３、Ｇａ２Ｔｅ３、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅおよびＣｄＳからなる群から選ばれる少なくともいずれか一種の材料を含むことが好ましく、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅおよびＩｎＰから選ばれる少なくともいずれか一種の材料を含むことが特に好ましい。
【００３０】
量子ドット２１の形状は、特に制限されるものではなく、球状、ロッド状、ワイヤ状など従来公知の適宜の形状の量子ドットを特に制限なく用いることができる。上述したように、量子ドットは、形状や粒子径を制御することにより発光波長が変化するため、波長制御の容易さという観点から、球状の量子ドットが好ましい。
【００３１】
発光装置１０を一般照明や液晶バックライトの光源として用いる場合、量子ドット２１の発光波長は、３８０〜７８０ｎｍの可視光領域に含まれるものであることが好ましい。量子ドット２１の発光波長が上記範囲に含まれるように、粒子の形状、粒子径を制御したものを用いるとよい。
【００３２】
量子ドット２１の粒子径は、原料および所望の発光波長に応じて適宜選択することができる。量子ドット２１の粒子径は特に制限されないが、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上５ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００３３】
量子ドット２１の粒子径が１ｎｍ以上である場合、量子ドット２１全体の体積に対する量子ドット２１全体表面積の割合が抑えられ、表面欠陥が支配的となりにくく、発光効率が低下しにくいため好ましい。
量子ドット２１の粒子径が２０ｎｍ以下である場合、量子ドット２１の凝集・沈殿が生じにくいため好ましい。
【００３４】
ここで、量子ドット２１が球状である場合、量子ドット２１の粒子径は、粒度分布測定装置により測定された平均粒径、または電子顕微鏡により観察された粒子の大きさを指す。量子ドット２１の形状がロッド状である場合、量子ドット２１の粒子径は、電子顕微鏡により測定された短軸および長軸の大きさで表す。さらに、量子ドット２１の形状がワイヤ状である場合、量子ドット２１の粒子径は、電子顕微鏡により測定された短軸および長軸の大きさで表す。
【００３５】
量子ドット２１の含有量は、特に制限されないが、マトリクス３全体量（１００質量部）に対し０．００１質量部以上５０質量部以下であることが好ましく、０．０１質量部以上２０質量部以下であることがより好ましい。量子ドット２１の含有量が、マトリクス３全体量に対し０．００１質量部以上である場合、量子ドット２１からの発光量が十分に確保できる。また、量子ドット２１の含有量がマトリクス３全体量に対し５０質量部以下である場合、量子ドット２１をマトリクス３中に均一に分散させることができる。
【００３６】
表面修飾部２２は、量子ドット２１の粒子表面を修飾する表面修飾剤を形成材料としている。表面修飾部２２は、量子ドット２１の表面を改質する。その結果、蛍光体粒子２全体として、マトリクス３に対する分散性が向上する。
【００３７】
表面修飾部２２は、第１官能基２２１を有する。第１官能基２２１は、マトリクス３が有する第２官能基（後述）と共有結合可能である。
【００３８】
表面修飾部２２の形成材料は、量子ドット２１の粒子表面と結合する官能基と、第１官能基２２１と、を有する。表面修飾部２２の形成材料としては、例えば、メルカプト基を有するカルボン酸が挙げられる。この場合、メルカプト基が「量子ドット２１の粒子表面と結合する官能基」に該当し、カルボン酸が有するカルボキシ基が第１官能基２２１に該当する。
【００３９】
このような化合物としては、例えば、メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸、メルカプトこはく酸を例示することが出来る。
【００４０】
本実施形態においては、表面修飾部２２の形成材料が、上述したメルカプトプロピオン酸であることとする。すなわち、本実施形態においては、第１官能基２２１はカルボキシ基である。
【００４１】
（マトリクス３）
マトリクス３は、イオン性液体に由来する構成単位３１１と、第１官能基２２１と共有結合可能な第２官能基３１２と、を有する重合体３１を有している。重合体３１は、（ｉ）イオン性液体に由来する構成単位、（ii）重合性官能基、（iii）第２官能基３１２、を有するモノマーを重合することで得られる。このようなモノマーを、以下、「第１のモノマー」と称することがある。第１のモノマーは、イオン性液体に、通常知られた方法で重合性官能基、および第２官能基３１２を修飾することで得られる。
【００４２】
第１のモノマーの基本構造である「イオン性液体」は、溶融状態の塩（溶融塩）である。イオン性液体としては、例えば、以下の一般式（Ｉ）で示される化合物が挙げられる。
Ｘ＋Ｙ−          …（Ｉ）
【００４３】
図２中、符号３１１ａは、上記一般式（Ｉ）におけるＸ＋を指す。
Ｘ＋は、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ホスホニウムイオン、脂肪族四級アンモニウムイオン、ピロリジニウム、スルホニウムからなる群から選ばれるカチオンである。これらの中でも、熱的安定性および大気中での安定性に優れるため、脂肪族四級アンモニウムイオンが好ましい。
【００４４】
図２中、符号３１１ｂは、上記一般式（Ｉ）におけるＹ−を指す。
Ｙ−は、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド酸イオン、可塩素酸イオン、トリス（トリフルオロメチルスルホニル）炭素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、カルボン酸イオン、ハロゲンイオンからなる群から選ばれるアニオンである。これらの中でも、熱的安定性および大気中での安定性に優れるため、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド酸イオンが好ましい。
上記Ｘ＋とＹ−とを適宜組み合わせることで、イオン性液体が得られる。イオン性液体は、常温（たとえば２５℃）で液状、すなわち融点が常温未満であることが好ましい。
【００４５】
（ii）重合性官能基としては、重合体３１を形成可能であれば、通常知られた官能基を採用することができる。重合性官能基としては、重合が容易であることから（メタ）アクリロイルオキシ基が好ましい。
【００４６】
重合性官能基を重合させることで、イオン性液体に由来する構成単位を含む重合体３１が得られる。また、第１のモノマーを含むモノマー混合物に蛍光体粒子２を分散させた状態で、重合性官能基を重合させることにより、重合体３１（マトリクス３）中に蛍光体粒子２が分散した波長変換部８を容易に製造することができる。このようにして重合体３１中に蛍光体粒子２が分散した波長変換部８を得ることにより、蛍光体粒子２の凝集を抑制することができる。
【００４７】
（iii）第２官能基３１２は、第１官能基２２１と共有結合可能な官能基である。例えば、上述のように第１官能基２２１がカルボキシ基である場合、第２官能基３１２としては、ヒドロキシ基やアミノ基を採用することが出来る。
【００４８】
この場合、第２官能基３１２がヒドロキシ基の場合、第１官能基２２１と第２官能基３１２とは、共有結合であるエステル結合を形成し得る。
また、第２官能基３１２がアミノ基の場合、第１官能基２２１と第２官能基３１２とは、共有結合であるアミド結合を形成し得る。
【００４９】
このような第１のモノマーとしては、例えば、２−ヒドロキシ−３−（メタクリロイルオキシ）−プロピルトリメチルアンモニウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（下記式（II））を例示することが出来る。
【００５０】
【化１】
2018137281.tif 000003
【００５１】
上述のような重合性官能基および第２官能基３１２を有するイオン性液体は、従来公知の適宜のイオン性液体に、従来公知の適宜の手法で重合性官能基および第２官能基３１２を導入することで得られる。もちろん、市販品を用いてもよい。
【００５２】
本実施形態においては、重合体３１が、上述した２−ヒドロキシ−３−（メタクリロイルオキシ）−プロピルトリメチルアンモニウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを重合させた重合体であることとする。すなわち、本実施形態においては、第２官能基３１２はヒドロキシ基である。
【００５３】
さらに、第１のモノマーを重合させる際、（ｉ）イオン性液体に由来する構成単位、（ii）重合性官能基を有し、第２官能基３１２を有しない第２のモノマーを共重合させてもよい。このような第２のモノマーとしては、例えば、下記式（III)で示す２−（メタクリロイルオキシ）−エチルトリメチルアンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドや、下記式（IV)で示す１−（３−アクリロイルオキシ−プロピル）−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドなどを挙げることが出来る。
【００５４】
【化２】
2018137281.tif 000004
【００５５】
【化３】
2018137281.tif 000005
【００５６】
第１のモノマーは、比較的融点が高く、常温で固体であるものが多い。そのため、多くの場合、第１のモノマーに蛍光体粒子２を分散させる際に、第１のモノマーや、第１のモノマーに蛍光体粒子２を分散させた分散液について加熱の必要がある。このような加熱により、第１のモノマーや蛍光体粒子２が劣化するおそれがある。
【００５７】
一方、第１のモノマーに第２のモノマーを混合して用いると、凝固点降下により混合物の融点が下がり、混合物を液体とし易い。その結果、モノマーの混合物に蛍光体粒子２を分散させる際に、加熱温度を低くすることができる。または、加熱が不要となる。
【００５８】
さらに、上記モノマーを重合させる際、重合性官能基を有し、（ｉ）イオン性液体に由来する構成単位を有さない第３のモノマーを共重合させてもよい。第３のモノマーとしては、共重合可能な通常知られたモノマーを用いることが出来る。
【００５９】
上記モノマーを含むモノマー混合物の重合条件、例えば、重合温度、重合時間などの条件は、用いるモノマーの種類、量などに応じて好適な条件が適宜選択される。
【００６０】
なお、上記モノマーの重合に触媒を用いる場合、触媒の種類は特に制限されない。例えば、従来公知のアゾビスイソブチロニトリル、ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオナート）などを用いることができる。中でも、重合を促進しやすいため、アゾビスイソブチロニトリルを触媒として用いることが好ましい。
【００６１】
（波長変換部８）
このような蛍光体粒子２およびマトリクス３を有する波長変換部８においては、以下のような効果が期待できる。
【００６２】
まず、蛍光体粒子２を、第１のモノマーに由来する構成単位３１１を含む重合体３１に分散させることで、蛍光体粒子２が静電的に安定化し、蛍光体粒子２を強固に保護することができる。これにより、蛍光体粒子２を空気や水分から保護することができ、発光効率の高い発光装置を実現することができる。
【００６３】
また、蛍光体粒子２は、重合体３１に分散しているため、蛍光体粒子２の凝集を抑制することができる。
【００６４】
ここで、第１のモノマーを含むモノマー混合物に架橋剤を添加してもよい。架橋剤を添加することで、上記モノマー混合物を重合して得られる重合体３１を高強度とすることができ、波長変換部８の安定性が向上する。また、重合体３１の軟化点を高め、光源が発する熱により重合体３１を軟化しにくくすることができる。
【００６５】
架橋剤としては、イオン性液体が有する重合性官能基と架橋可能であれば、通常知られたものを用いることができ、特に制限されるものではない。架橋剤としては、例えば、ジエチレングリコールジメタクリレート、１，１，１−トリメチルオルプロパントリアクリレートなどが挙げられる。中でも、架橋部位が多く強固に重合するという理由から、１，１，１−トリメチルオルプロパントリアクリレートが好ましい。
【００６６】
架橋剤を添加する場合、発明の効果を奏する範囲において、添加量についても特に制限されない。例えば、モノマー全体量（１００質量部）に対し、１質量部以上５０質量部以下であることが好ましく、１０質量部以上３０質量部以下であることがより好ましい。
【００６７】
架橋剤の添加量が、モノマー全体量に対し１質量部以上である場合、架橋構造が形成されマトリクス３の強度向上に効果がある。また、モノマー全体量に対し５０質量部以下である場合、蛍光体粒子２が安定に分散する。
【００６８】
さらに、このような蛍光体粒子２とマトリクス３とを有する本実施形態の波長変換部８においては、蛍光体粒子２が有する第１官能基２２１と、マトリクス３が有する第２官能基３１２の少なくとも一部が共有結合を形成している。本実施形態においては、第１官能基２２１であるカルボキシ基の一部と、第２官能基３１２であるヒドロキシ基の一部とが、エステル結合を形成している。
【００６９】
これにより、仮にマトリクス３（重合体３１）が軟化したとしても、蛍光体粒子２はマトリクス３内を移動しにくく、第２官能基３１２の近傍に局在化しやすい。したがって、蛍光体粒子２の凝集を抑制することが出来る。
【００７０】
なお、量子ドット２１を処理するための表面処理剤の量（第１官能基２２１のモル量）や、第１のモノマーの量（第２官能基３１２のモル量）については、予め予備実験を行って熱的安定性を確認した上で設定するとよい。
【００７１】
さらに、波長変換部８において、蛍光体粒子２が有する第１官能基２２１の量に対する第２官能基３１２の比率（モル比）については、例えば上記予備実験によって設定されるモル比の最小値よりも多くしてもよい。
【００７２】
例えば、波長変換部８が加熱された際、第２官能基３１２と共有結合を形成している第１官能基２２１を有する表面修飾部２２が粒子表面から脱離することもあり得る。その場合、蛍光体粒子２がマトリクス３内を移動しやすくなり、凝集するおそれがある。
【００７３】
しかし、マトリクス３内に未反応の第２官能基３１２が多く残存していると、マトリクス３内を移動する蛍光体粒子２が有する未反応の第１官能基２２１と、マトリクス３内に存在する未反応の第２官能基３１２とが反応し、共有結合を形成することが期待できる。したがって、マトリクス３が蛍光体粒子２が有する第１官能基２２１の量に対して多くの第２官能基３１２を有することで、劣化が抑制された波長変換部８とすることができる。
【００７４】
以上のような構成の発光装置によれば、耐熱性が高く発光効率が低下しにくい発光装置を提供することができる。
【００７５】
［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係る発光装置１１の説明図である。本実施形態の発光装置１１は、波長変換部の構成のみ異なり、他の構成は第１実施形態の発光装置１０と共通している。したがって、本実施形態においては、図１に示したアノード４、カソード５、基板９、パッケージ６、ボンディングワイヤー７については図示を省略し、光源１と波長変換部とを示す。また、第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７６】
発光装置１１は、光源１と、波長変換部８１とを有している。波長変換部８１は、光源１を覆い光源１に接して設けられている。波長変換部８１は、第１の蛍光体粒子２Ａと、第２の蛍光体粒子２Ｂと、マトリクス３とを有している。
光源１およびマトリクス３は、上述の第１実施形態で示した構成と同じ構成を採用することができる。
【００７７】
第１の蛍光体粒子２Ａと第２の蛍光体粒子２Ｂとは、蛍光の発光波長が異なっている。例えば、第１の蛍光体粒子２Ａは、励起光を吸収し赤色の蛍光を放出する。また、第２の蛍光体粒子２Ｂは、励起光を吸収し緑色の蛍光を放出する。
【００７８】
第１の蛍光体粒子２Ａと第２の蛍光体粒子２Ｂとは、少なくとも一方が、上述した量子ドットと、第１官能基を有し量子ドットの表面を修飾する表面修飾部と、を有する構成である。
【００７９】
第１の蛍光体粒子２Ａと第２の蛍光体粒子２Ｂとのいずれか一方に、量子ドットを含まない従来の蛍光体粒子を用いてもよい。従来の蛍光体粒子は、粒子径が例えば数μｍ程度（μｍオーダー）である。以下の説明では、使用可能な蛍光体粒子としては、ＣａＡｌＳｉＮ３赤色蛍光体や、ＹＡＧ：Ｃｅ黄色蛍光体等を例示することができる。
【００８０】
このような従来の蛍光体粒子は、光源１から射出される励起光や蛍光体粒子から放出される蛍光を散乱させる散乱源として機能しうる。そのため、均一に発光する発光装置を実現できる。
【００８１】
従来の蛍光体粒子を用いる場合、含有量は、量子ドットを含む蛍光体粒子の総量１００質量部に対し１質量部以上１０００質量部以下であることが好ましく、１０質量部以上１００質量部以下であることがより好ましい。従来の蛍光体粒子の含有量が量子ドットを含む蛍光体粒子１００質量部に対し１質量部以上であると、散乱の効果を十分に確保できる。従来の蛍光体粒子の含有量が量子ドットを含む蛍光体粒子１００質量部に対し１０００質量部以下であると、量子ドットを含む蛍光体粒子からの発光も十分に確保できる。
【００８２】
もちろん、第１の蛍光体粒子２Ａと第２の蛍光体粒子２Ｂとの両方が、量子ドットと、第１官能基を有し量子ドットの表面を修飾する表面修飾部と、を有する構成であってもよい。
【００８３】
第１の蛍光体粒子２Ａおよび第２の蛍光体粒子２Ｂの少なくとも一方が有する第１官能基と、マトリクス３が有する第２官能基とは、少なくとも一部が共有結合を形成している。
【００８４】
図４は、青色光を射出する光源１を有する発光装置１１の発光スペクトルの模式図である。図４において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は強度（ａ．ｕ．）を示す。
【００８５】
このような発光装置１１では、光源１から射出された励起光を吸収した第１の蛍光体粒子２Ａが赤色光を放出する。また、光源１から射出された励起光を吸収した第２の蛍光体粒子２Ｂが緑色光を放出する。
【００８６】
そのため、発光装置１１から射出される光は、光源１から射出される青色光、第１の蛍光体粒子２Ａから放出される赤色光、第２の蛍光体粒子２Ｂから放出される緑色光が混色することで、白色光となる。発光装置１１から射出される光の色バランスは、波長変換部８１に混合する第１の蛍光体粒子２Ａおよび第２の蛍光体粒子２Ｂの量を調整することにより制御可能である。
【００８７】
以上のような構成の発光装置１１によっても、耐熱性が高く発光効率が低下しにくい発光装置を提供することができる。
［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係る発光装置１２の説明図である。本実施形態以降の実施形態においても、第２実施形態と同様に、図１に示したアノード４、カソード５、基板９、パッケージ６、ボンディングワイヤー７については図示を省略し、光源１と波長変換部とを示す。また、第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８８】
発光装置１２は、光源１と、波長変換部８２とを有している。波長変換部８２は、光源１を覆い光源１に接して設けられている。光源１は、上述の第１実施形態で示した構成と同じ構成を採用することができる。
【００８９】
波長変換部８２は、第１の蛍光体粒子２Ａを含む第１層８２Ａと、第２の蛍光体粒子２Ｂを含む第２層８２Ｂと、を有している。第１層８２Ａは光源１を覆い光源１に接している。第２層８２Ｂは、第１層８２Ａに接して第１層８２Ａに積層している。
【００９０】
第１層８２Ａは、第１の蛍光体粒子２Ａと、マトリクス３とを有している。マトリクス３は、上述の第１実施形態で示した構成と同じ構成を採用することができる。第１の蛍光体粒子２Ａは、励起光を吸収し赤色の蛍光を放出する。
【００９１】
第２層８２Ｂは、第２の蛍光体粒子２Ｂと、マトリクス３とを有している。マトリクス３は、上述の第１実施形態で示した構成と同じ構成を採用することができる。第１の蛍光体粒子２Ａは、励起光を吸収し赤色の蛍光を放出する。
【００９２】
第１の蛍光体粒子２Ａと第２の蛍光体粒子２Ｂとは、少なくとも一方が、上述した量子ドットと、第１官能基を有し量子ドットの表面を修飾する表面修飾部と、を有する構成である。発光装置１２の場合、第１層８２Ａに含まれる第１の蛍光体粒子２Ａが、量子ドットと、第１官能基を有し量子ドットの表面を修飾する表面修飾部と、を有する構成であるとよい。このような第１層８２Ａにおいては、第１の蛍光体粒子２Ａが有する第１官能基と、マトリクス３が有する第２官能基とは、少なくとも一部が共有結合を形成している。
【００９３】
第１層８２Ａは、光源１から射出される励起光の光路に沿って、相対的に第２層８２Ｂよりも光源１に近い（最も光源に近い）位置に設けられている。そのため、第１層８２Ａは、第２層８２Ｂよりも光源１が発する熱により劣化しやすい。発光装置１２においては、このように熱的に劣化しやすい位置に設けられた第１層８２Ａにおいて、第１の蛍光体粒子２Ａが有する第１官能基と、マトリクス３が有する第２官能基とは、少なくとも一部が共有結合を形成している構成とすることで、劣化を抑制することができる。
【００９４】
もちろん、第１の蛍光体粒子２Ａと第２の蛍光体粒子２Ｂとの両方が、量子ドットと、第１官能基を有し量子ドットの表面を修飾する表面修飾部と、を有する構成であってもよい。
【００９５】
青色光を射出する光源１を有する発光装置１２は、光源１から射出される青色光、第１の蛍光体粒子２Ａから放出される赤色光、第２の蛍光体粒子２Ｂから放出される緑色光が混色した白色光を射出する。その際、緑色光を放出する第２の蛍光体粒子２Ｂは、緑色光よりエネルギーが低い赤色光を吸収することが出来ないため、第１の蛍光体粒子２Ａから放出された赤色光は、第２層８２Ｂで第２の蛍光体粒子２Ｂに吸収されることなく、第２層８２Ｂを透過する。したがって、発光効率が高い発光装置とすることが出来る。
【００９６】
なお、発光装置１１から射出される光の色バランスは、波長変換部８１に混合する第１の蛍光体粒子２Ａおよび第２の蛍光体粒子２Ｂの種類、量、蛍光体粒子が有する量子ドットの粒径等を調整することにより制御可能である。
【００９７】
以上のような構成の発光装置１２によっても、耐熱性が高く発光効率が低下しにくい発光装置を提供することができる。
【００９８】
［第４実施形態］
図６は、本発明の第４実施形態に係る発光装置１３の説明図である。発光装置１３は、波長変換部８２の表面を覆うガスバリア層５０を有する。
【００９９】
ガスバリア層５０は、透光性を有すると共に、酸素や水分を遮蔽する性質を有する。これにより、酸素、水分などの起因する波長変換部８の劣化を抑制し、信頼性の向上した発光装置１３を提供することができる。
【０１００】
ガスバリア層５０は、ガス透過性が酸素透過度で１ｃｃ／（ｍ２・ｄａｙ／ａｔｍ）以下および水蒸気透過度で１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下（日本工業規格に準拠したガス透過率測定装置を使用して測定）であるものが好ましい。ガスバリア層５０の形成材料としては、目的とする性能を発現可能であれば特に制限されないが、ガラス、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等を主成分として形成されたガスバリア層が好ましい。
【０１０１】
ガスバリア層５０の厚みは特に制限されないが、１μｍ以上５０００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１０００μｍ以下であることがより好ましい。ガスバリア層５０の厚みが１μｍ以上の場合、充分にガスバリア性能を確保できる。また、ガスバリア層５０の厚みが５０００μｍ以下の場合、光の取り出し効率を確保できる。
【０１０２】
またガスバリア層５０には、無機材料からなる散乱材が分散されていてもよい。散乱材が分散されていることで、散乱材を含まない場合のガスバリア層と比較して、空気中の酸素や水分などのガス透過性が抑制され、より波長変換部が保護できる。また、光源および波長変換部からの発光が散乱され均一な発光を実現できるという利点がある。
【０１０３】
散乱材となる無機材料についても特に制限されるものではなく、公知の材料を用いることができる。散乱材の形成材料としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、チタン酸バリウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化亜鉛などが例示される。これらの中でも、作製および取扱い性が容易であるという理由からは、酸化ケイ素を散乱材として用いることが好ましい。
【０１０４】
散乱材の添加量も特に制限されないが、目的とする散乱材の効果を好適に発揮するため、ガスバリア層を構成する主成分となる材料１００質量部に対し０．１質量部以上１００質量部以下であることが好ましく、１質量部以上５０質量部以下であることがより好ましい。
【０１０５】
以上のような構成の発光装置１２によっても、耐熱性が高く発光効率が低下しにくい発光装置を提供することができる。
【０１０６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【０１０７】
例えば、上述した発光装置では、波長変換部が光源１に接し光源１を覆って設けられている構成としたが、これに限らず、光源と波長変換部とが離間していてもよい。例えば光源としてレーザー光源を採用した場合、波長変換部にレーザー光を照射すると、レーザー光の照射部分が発熱し波長変換部が劣化するおそれがある。このような場合であっても、本願発明の構成を有する波長変換部を採用することで、耐熱性が高く発光効率が低下しにくい発光装置を提供することができる。
【０１０８】
また、波長変換部の形状は特に制限されるものではなく、シート状、バー状などの形状を採用することができる。
【０１０９】
［実施例］
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１１０】
（実施例１）
重合性官能基を有するイオン液体である下記式（II）で示す化合物と、重合性官能基を有するイオン液体である下記式（III）で示す化合物とを１：１（体積比）で混合し、イオン液体の混合液を調整した。下記式（II）（III）が有するメタクリロイルオキシ基は、上述した重合性官能基に該当する。下記式（II）が有するヒドロキシ基は、本発明における第１官能基に該当する。
【０１１１】
【化４】
2018137281.tif 000006
（化合物名：２−ヒドロキシ−３−（メタクリロイルオキシ）−プロピルトリメチルアンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド）
【０１１２】
【化５】
2018137281.tif 000007
（化合物名：２−（メタクリロイルオキシ）−エチルトリメチルアンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド）
【０１１３】
得られた混合液１ｍＬに、蛍光体粒子の分散水溶液（ＮＮ−ＬＡＢＳ社製、型番ＣＺＷ−Ｒ）を混合した。蛍光体粒子は、ＣｄＳｅナノ粒子の表面を、ＺｎＳを形成材料とするシェルが覆う量子ドットと、量子ドットの表面を覆う表面修飾部とを有するものを用いた。表面修飾部は、カルボキシ基を含むものを用いた。表面修飾部が有するカルボキシ基は、本発明における第２官能基に該当する。
【０１１４】
イオン液体の混合液に蛍光体粒子を移行させた後、静置し二層分離した状態で水層を除去することにより、蛍光体粒子が分散したイオン液体を得た。
【０１１５】
次いで、蛍光体粒子が分散したイオン液体に、重合触媒であるアゾビスイソブチロニトリル２ｍｇを混合した後、発光ピーク波長４４５ｎｍの青色ＬＥＤ（光源）の光射出面に滴下した。８０℃で１時間加熱してイオン液体を重合し、イオン性液体に由来する構成単位を有する重合体とした。これにより、光源と、イオン性液体に由来する構成単位を有する重合体に蛍光体粒子が分散した波長変換部とを有する実施例１の発光装置を作製した。
【０１１６】
（比較例１）
蛍光体粒子の分散水溶液と混合するイオン性液体として、上記式（III）で示す化合物のみを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の発光装置を作製した。
【０１１７】
実施例１および比較例１の発光装置を、８５℃の環境下で連続発光させ、発光強度の変化を確認した。印加電圧および供給電力量は、実施例１および比較例１共に同条件とした。
【０１１８】
図７は、連続発光させたときの発光時間に対する発光強度の変化を示すグラフである。図７に示すグラフにおいて、横軸は発光時間（単位：時間）、縦軸は発光強度を示している。縦軸は、試験開始時の発光強度を１００％として規格化した値を示す。
【０１１９】
図に示すように、実施例１の発光装置は、１０時間経過後も９５％以上の発光強度を維持していた。
一方、比較例１の発光装置は、１０時間経過後には発光強度が初期値の６０％程度に低下した。
【０１２０】
以上の結果より、本発明が有用であることが分かった。
【符号の説明】
【０１２１】
１…光源、２…蛍光体粒子（ナノ粒子蛍光体）、３…マトリクス、８，８１，８２…波長変換部、１０，１１，１２，１３…発光装置、２１…量子ドット、２２…表面修飾部、３１…重合体、５０…ガスバリア層、２２１…第１官能基、３１１…イオン性液体に由来する構成単位、３１２…第２官能基
【図１】
2018137281.tif 000008
【図２】
2018137281.tif 000009
【図３】
2018137281.tif 000010
【図４】
2018137281.tif 000011
【図５】
2018137281.tif 000012
【図６】
2018137281.tif 000013
【図７】
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