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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6495891
(24)【登録日】2019年3月15日
(45)【発行日】2019年4月3日
(54)【発明の名称】樹脂成形品及び、波長変換部材、照明部材
(51)【国際特許分類】
G02B 5/20 20060101AFI20190325BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20190325BHJP
B29C 45/00 20060101ALI20190325BHJP
【ＦＩ】
G02B5/20
H01L33/50
B29C45/00
【請求項の数】10
【全頁数】28
(21)【出願番号】特願2016-507933(P2016-507933)
(86)(22)【出願日】2015年7月31日
(86)【国際出願番号】JP2015071838
(87)【国際公開番号】WO2016021509
(87)【国際公開日】20160211
【審査請求日】2016年8月3日
(31)【優先権主張番号】特願2014-160299(P2014-160299)
(32)【優先日】2014年8月6日
(33)【優先権主張国】JP
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】507106847
【氏名又は名称】ＮＳマテリアルズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100121083
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 宏義
(74)【代理人】
【識別番号】100138391
【弁理士】
【氏名又は名称】天田 昌行
(74)【代理人】
【識別番号】100174528
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 晋朗
(74)【代理人】
【識別番号】100121049
【弁理士】
【氏名又は名称】三輪 正義
(72)【発明者】
【氏名】山下 和之
(72)【発明者】
【氏名】金海 榮一
(72)【発明者】
【氏名】宮永 昭治
【審査官】
辻本 寛司
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１３／０７８２５２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１２／１０２１０７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１３／１０８１２５（ＷＯ，Ａ２）
【文献】
特開２０１３−０７９３３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１４−１３０９５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０２Ｂ ５／２０
Ｂ２９Ｃ ４５／００
Ｈ０１Ｌ ３３／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
量子ドットが分散された樹脂が成形されてなり、前記樹脂に金属石鹸からなる分散剤が含まれており、下記の条件における耐久試験での緑色光及び赤色光のピーク面積及び、ピーク強度が、８０％以上であり、シート状に形成されていることを特徴とする樹脂成形品。
（耐久試験）
温度６０℃、湿度９０％、及びＬＥＤ未点灯にて、２００時間経過した後での試験前との前記ピーク面積比及び前記ピーク強度比を測定した。
（耐久試験）
温度６０℃、湿度９０％、及びＬＥＤ未点灯にて、２００時間経過した後での試験前との前記ピーク面積比及び前記ピーク強度比を測定した。
【請求項2】
前記樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）を含み、前記金属石鹸は、ステアリン酸カルシウムであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品。
【請求項3】
更に、ＳｉＯ２、ＢＮ、或いは、ＡｌＮの散乱剤を含む、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂成形品。
【請求項4】
前記樹脂に、エラストマーが含まれることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の樹脂成形品。
【請求項5】
前記量子ドットは、少なくとも、緑色発光量子ドットを有し、更に、シリカ微粒子が添加されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の樹脂成形品。
【請求項6】
前記金属石鹸は、前記量子ドットの重量に対して１／１０倍から１０倍の重量で含まれることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の樹脂成形品。
【請求項7】
前記金属石鹸は、樹脂に対して１ｐｐｍ〜４万ｐｐｍ含まれることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の樹脂成形品。
【請求項8】
前記量子ドットが樹脂に含有されてなる樹脂層と、前記樹脂層の表面を被覆するコーティング層とを有してなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の樹脂成形品。
【請求項9】
請求項１ないし８のいずれかに記載された前記樹脂成形品により形成されてなることを特徴とする波長変換部材。
【請求項10】
請求項１ないし８のいずれかに記載された前記樹脂成形品により形成されてなることを特徴とする照明部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂に量子ドットが分散されてなる樹脂成形品及びその製造方法、並びに樹脂成形品を用いた波長変換部材さらには照明部材に関する。【背景技術】
【0002】
量子ドットは、数百〜数千個程度の半導体原子から構成された数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の粒径を有するナノ粒子であり、量子井戸構造を形成する。量子ドットは、ナノクリスタルとも呼ばれる。【0003】
量子ドットは、クリスタルの粒径や組成によって、ピーク発光波長を種々変更することができ、例えば特許文献１では、量子ドットを含有した波長変換層を導光板上に直接塗布して形成している。【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００８―１３０２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このように従来では、量子ドットを含む層を波長の変換が必要とされる面上に塗布したり、あるいはポッティングしていた。このため、量子ドットを含む層を自由な形状で形成することができず実用性に乏しかった。【0006】
また特許文献１には、樹脂に量子ドットを分散する手段について記載されていない。【0007】
更に量子ドットの環境変化に対する耐久性を高めて信頼性を向上させることが必要とされるが、従来においては、耐久性に言及しておらず、信頼性を向上させるための樹脂中の構成や製造方法は確立していなかった。【0008】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、特に従来に比べて形状の自由度を高めることができ、更には環境変化に対する耐久性を高めて信頼性を向上させた樹脂成形品及びその製造方法、並びに波長変換部材、照明部材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】
【0009】
本発明における樹脂成形品は、量子ドットが分散された樹脂が成形されてなり、前記樹脂に金属石鹸からなる分散剤が含まれており、下記の条件における耐久試験での緑色光及び赤色光のピーク面積及び、ピーク強度が、８０％以上であり、シート状に形成されていることを特徴とする。（耐久試験）
温度６０℃、湿度９０％、及びＬＥＤ未点灯にて、２００時間経過した後での試験前との前記ピーク面積比及び前記ピーク強度比を測定した。
【0011】
また本発明では、前記樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）を含み、前記金属石鹸は、ステアリン酸カルシウムであることが好ましい。また、前記金属石鹸は、樹脂に対して１ｐｐｍ〜４万ｐｐｍ含まれることが好ましい。
【0012】
また本発明では、更に、ＳｉＯ２、ＢＮ、或いは、ＡｌＮの散乱剤を含む、ことが好ましい。また本発明では、前記樹脂に、エラストマーが含まれることが好ましい。また本発明では、前記量子ドットは、少なくとも、緑色発光量子ドットを有し、更に、シリカ微粒子が添加されていることが好ましい。
【0013】
また本発明では、前記量子ドットが樹脂に含有されてなる樹脂層と、前記樹脂層の表面を被覆するコーティング層とを有してなることが好ましい。【0015】
また本発明における波長変換部材は、上記に記載された前記樹脂成形品により形成されてなることを特徴とする。また本発明における照明部材は、上記に記載された前記樹脂成形品により形成されてなることを特徴とする。【発明の効果】
【0020】
本発明の樹脂成形品及びその製造方法によれば、形状の自由度を高めることができる。更には、量子ドットの分散性を高めることができ、長期間にわたって発光特性を維持しやすく、環境変化に対する耐久性を向上させることが可能になる。【0021】
また本発明では、量子ドットを含有した樹脂成形品を用いて、信頼性に優れた波長変換部材及び照明部材を形成することができる。【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本実施の形態における樹脂成形品を用いたアプリケーション例を示す部分平面図である。
【図2】本実施の形態における樹脂成形品を用いたアプリケーション例を示す斜視図である。
【図3】本実施の形態における樹脂成形品を用いたアプリケーション例を示す正面図である。
【図4】本実施の形態における樹脂成形品を用いたアプリケーション例を示す部分断面図である。
【図5】本実施の形態における樹脂成形品を用いたアプリケーション例を示す部分断面図である。
【図6】本実施の形態における樹脂成形品を用いたアプリケーション例を示す部分断面図である。
【図7】本実施の形態における樹脂成形品を用いたアプリケーション例を示す斜視図である。
【図8】本実施の形態における樹脂成形品を用いたアプリケーション例を示す断面図である。
【図9】本実施の形態における樹脂成形品を用いたアプリケーション例を示す断面図である。
【図10】本実施の形態における量子ドットを備えるシート部材を用いたアプリケーションの模式図である。
【図11】本実施の形態における量子ドットを備える波長変換装置の斜視図及びＡ−Ａ線矢視の断面図である。
【図12】本実施の形態における量子ドットを備える波長変換部材を有して構成された発光装置の斜視図である。
【図14】本実施の形態における樹脂成形品の製造方法を示すフローチャートである。
【図15】サンプル１−１（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図16】サンプル１−１（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図17】サンプル２−１（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図18】サンプル２−１（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図19】サンプル２−２（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図20】サンプル２−２（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図21】サンプル３（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図22】サンプル３（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図23】サンプル４−１（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図24】サンプル４−１（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図25】サンプル４−２（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図26】サンプル４−２（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図27】サンプル４−３（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図28】サンプル４−３（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。
【図29】サンプル１−１を６０℃大気下とした条件にて、０時間、４１時間、９２時間、１６０時間、２３５時間のとき測定した発光スペクトルである。
【図30】サンプルＡのＴＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態における樹脂成形品は、多数の量子ドットが分散された樹脂が成形されてなることを特徴とする。【0024】
本実施の形態における量子ドットは、半導体粒子のコアと、コアの周囲を被覆するシェルとを有することができる。コアには、例えば、ＣｄＳｅが使用されるが、特に材質を限定するものでない。例えば、少なくともＺｎとＣｄとを含有するコア材、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｅ及びＳを含有するコア材、ＺｎＣｕＩｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅ、これらのいくつかの複合物等が使用できる。【0025】
シェルは、蛍光部としてのコアを保護する。コアの表面欠陥やダングリングボンドが除去されることで量子効率が向上する。一例として、シェルのバンドギャップは、コアのバンドギャップよりも大きいが、これに限定されるものでない。【0026】
シェルが、コアの表面を被覆する第１のシェル（ｓｈｅｌｌ Ｉ）と、第１のシェルの表面を被覆する第２のシェル（ｓｈｅｌｌ ＩＩ）とを有する、いわゆるマルチシェル構造であってもよい。この場合、例えば、第２のシェルのバンドギャップは、第１のシェルのバンドギャップよりも大きくされるが、これに限定されるものでない。【0027】
本実施の形態における量子ドットは、シェルが形成されず、半導体粒子のコアのみで構成されてもよい。すなわち、量子ドットは、少なくともコアを備えていれば、シェルによる被覆構造を備えていなくてもよい。例えば、コアに対して、シェルの被覆を行った場合、被覆構造となる領域が小さいか被覆部分が薄すぎて被覆構造を分析・確認できないことがある。したがって、分析によるシェルの有無にかかわらず、量子ドットと判断することができる。【0028】
本実施の形態では、樹脂成形品の樹脂中に多数の量子ドットを適切に分散させるべく、分散剤としての金属石鹸を含んでいることが好ましい。これにより、樹脂成形品における量子ドットの樹脂中での分散性を効果的に高めることができる。【0029】
金属石鹸は微粒子であり、無機物である量子ドットに対する分散性に優れ、かつ樹脂に対して充分な平滑性を付与する。【0030】
金属石鹸には、ステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸、オクチル酸、ラウリン酸等の脂肪酸と、リチウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛等の金属が使用される。このうち、金属石鹸は、ステアリン酸カルシウムであることが好ましい。【0031】
また本実施の形態では、樹脂中に含まれる金属石鹸は、樹脂に対する重量で１ｐｐｍ〜４万ｐｐｍの範囲内であることが好ましい。これにより、分散性、平滑性を高めることができるとともに、樹脂表面に白濁やムラ等が生じにくい。金属石鹸は、量子ドットの重量に対して１／１０倍〜１０倍の重量で含まれる。量子ドットの重量は樹脂の重量に対して１０ｐｐｍ〜４０００ｐｐｍ程度が好適である。したがって、金属石鹸の重量は、樹脂の重量に対して１ｐｐｍ〜４万ｐｐｍが好適である。【0032】
このように金属石鹸（特にステアリン酸カルシウム）を入れることで、量子ドットを金属石鹸が包み込み、分散性が向上することを出願人は見出した。【0033】
また本実施の形態では、樹脂にエラストマーが含まれていることが好ましい。例えば、樹脂としてポリプロピレン（ＰＰ）を選択した場合、エラストマーを混在させることによって、透明性を向上させることができる。このとき、ポリプロピレン樹脂との相溶性の高いエラストマーが好ましい。【0034】
また本実施の形態では、樹脂に散乱剤が含まれていることが好ましい。散乱剤を添加することで発光特性の向上を図ることができる。散乱剤としては、シリカ（ＳｉＯ２）、ＢＮ、ＡｌＮ等の微粒子などを提示できる。【0035】
また本実施の形態における樹脂成形品は、量子ドットが樹脂に含有されてなる樹脂層と、樹脂の表面を被覆するコーティング層とを有して構成されてもよい。コーティング層としては、ガラスコーティング、エポキシコーティング、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等を提示することができる。これにより大気中の水分等に対する耐久性を向上させることができるので、高い信頼性を得ることができる。【0036】
樹脂成形品を構成する樹脂は、特に限定するものでないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレンテレフタレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリメチルペンテン、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、シリコーン樹脂、又は、これらのいくつかの混合物等を使用することができる。【0037】
また本実施の形態における樹脂成形品では、量子ドットと量子ドットとは別の蛍光顔料や蛍光染料等としての蛍光物質とを含んでいてもよい。例えば、青色光を照射したときに、赤色光を発光する赤発光量子ドットと緑色光を発光する緑発光蛍光物質、あるいは、緑色光を発光する赤発光量子ドットと赤色光を発光する赤発光蛍光物質のごとくである。このような樹脂成形品に青色光を照射することによって、白色光を得ることができる。蛍光物質としては、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系、ＴＡＧ（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）系、サイアロン系、ＢＯＳ（バリウム・オルソシリケート）系などがあるが材質を特に限定するものでない。【0038】
本実施の形態における量子ドットの分散状態は、量子ドットが単体で、樹脂中に分散した状態のもの、複数の量子ドットが凝集体を構成し、これら凝集体が樹脂中に分散した状態のもの、あるいは、量子ドット単体と量子ドットの凝集体とが夫々樹脂中に分散した状態のものを指す。【0039】
凝集体は、樹脂中にて５００ｎｍ四方内に、数百個以下含まれている。具体的には、３個〜３００個程度であることが好ましい。また、凝集体の大きさは、長尺方向の長さが１００ｎｍ以下であり、好ましくは７０ｎｍ以下である。また、凝集体は、数百個以下の量子ドットが凝集されてなることが好ましい。具体的には、１個〜３００個程度であることが好ましい。このように本実施の形態では、量子ドットが凝集体を構成し、これら凝集体は、樹脂中に適切に分散した状態となっている。【0041】
図１は、ＬＥＤ等の発光素子１と導光板２との間に、波長変換バー（蛍光バー）３が介在している。本実施の形態における量子ドット入り樹脂をバー状、ロッド状、又は、棒状に成形して図１に示す波長変換バー３が構成されている。発光素子１から発せられた光は、波長変換バー３にて波長変換され、波長変換された光が導光板２に出射される。例えば波長変換バー３には、蛍光波長が５２０ｎｍ（緑色）及び６６０ｎｍ（赤色）の量子ドットが含まれている。例えば、発光素子１から発せられた青色の光子の一部が、量子ドットによって緑色又は赤色に変換されることで、波長変換バー３から導光板２に向けて白色の光が出射される。【0042】
図２は、導光板４の発光面に、本実施の形態の量子ドット入り樹脂を用いて形成された波長変換シート５が設けられている。本実施の形態によれば、波長変換シート５を、導光板４上に塗布して形成したものでなく、シート状に予め形成されている。そして波長変換シート５を導光板４の発光面に重ね合わせている。導光板４と波長変換シート５との間に拡散フィルム等の別のフィルムが入っていてもよい。【0043】
また導光板４自体を、本実施の形態の量子ドット入り樹脂を用いて成形することも可能である。このとき、波長変換シート５はあってもなくてもよい。導光板４及び波長変換シート５の両方が、緑色に発光する量子ドット及び赤色に発光する量子ドットを含むこともできる。また、導光板４が緑色に発光する量子ドットを含み、波長変換シート５が赤色に発光する量子ドットを含むこともできる。あるいは逆に、導光板４が赤色に発光する量子ドットを含み、波長変換シート５が緑色に発光する量子ドットを含むこともできる。【0044】
なお、本実施の形態の樹脂成形品を用いた蛍光部材は波長変換可能なものであるから波長変換部材であるとも言え、両者間を明確に区別するものではない。【0045】
図３では、例えば照明器具７の照明カバー８を本実施の形態の量子ドット入り樹脂を用いて成形することができる。ここで照明とは、屋内又は屋外に、明かりを提供する状態を指す。本実施の形態では、例えば図３に示すように樹脂成形品を電球状に成形することもできるし、面発光タイプの照明カバー形状に成形することもできる。照明器具７の発光素子として青色発光ＬＥＤを用い、青色の光を、赤色に変換する量子ドット及び緑色に変換する量子ドットの双方を含む照明カバー８を用いると、白色の照明器具７が得られる。量子ドットの量、比率を調節することで、所望の色の照明を得ることができる。【0046】
また照明器具の形態としては、図２に示すような構造を利用して面発光させる構造であってもよい。この場合、導光板４及び波長変換シート５を上方から見たときの平面形状は、長方形又は正方形であってよいが、これに限定されず、円形、三角形、六角形など、自由な形状とすることができる。照明器具の発光面は図３に示すような曲面であっても、平面であってもよく限定されるものでない。また照明器具はファイバー形状等であってもよい。【0047】
また照明器具の発光素子と照明表面（発光面）との間の空間に量子ドット入りの樹脂が充填された構造であってもよい。すなわち、自由な形状の照明をつくることができる。【0048】
図４では、基材９上に複数のＬＥＤ等の発光素子１０が設置された光源ユニット１１を示している。図４に示すように各発光素子１０に対してドーム型のレンズ部１２が覆っている。ドーム型のレンズ部１２は、例えば、内部が中空の半球形状である。基材９及び発光素子１０と、レンズ部１２の内側の表面との間は、中空であってもよいし、適切な樹脂材料が充填されていてもよい。レンズ部１２を本実施の形態の量子ドット入り樹脂を用いて成形することができる。例えば、レンズ部１２と基材９とが接する部分に所定厚で透明接着剤等を塗布しておくことで、レンズ部１２を、各発光素子１０を覆って、基材９の上面に簡単に貼合することが可能になる。発光素子１０として青色発光ＬＥＤを用い、青色の光を赤色に変換する量子ドット及び緑色に変換する量子ドットを含むレンズ部１２を用いると、白色の光源ユニット１１が得られる。【0049】
図５、図６では、図４と比較して、レンズ部１３、１４の形状が異なっている。図５に示すレンズ部１３は図４に示すドーム型のレンズ部の上面中央部分を下方へ凹ませた形状であり、図６に示すレンズ部１４は、側面が円筒形状であって、断面矩形状の上面中央部分を下方へ凹ませた形状とされている。これにより、光の放射角度範囲や放射方向を図４に示す光源ユニット１１と変えることができる。【0050】
図４から図６において各レンズ内部に、本実施の形態における量子ドット入り樹脂が充填された構造であってもよい。あるいは、量子ドット入り樹脂の発光素子１０の配置部分を凹ませた形状とし、且つ表面が図４から図６に示すレンズ面に成形したレンズ成形品とすることもできる。例えば、レンズ部１２、１３又は１４を、発光素子１０が搭載された基材９上に、直接に射出成形により形成することもできる。【0051】
図７には、発光シート１５と拡散板１６とを有する光拡散装置１７が示されている。発光シート１５には複数の光源１５ａが設けられており、各光源１５ａは、ＬＥＤ等の発光素子と、各発光素子の表面側を覆う樹脂層とで構成される。図７に示す発光シート１５は、各光源１５ａが支持体１８上にて成形された構造である。各光源１５ａの各発光素子を覆う樹脂層は、量子ドット入り樹脂で形成することができる。例えば、発光シート１５は、図４に示した光源ユニット１１である。【0053】
また図７において、拡散板１６が量子ドット入りの樹脂成形品で構成されてもよい。このとき、発光シート１５に設けられた各光源１５ａにおいてＬＥＤ等の発光素子を覆う樹脂層に量子ドットが含まれていても含まれていなくてもどちらでもよい。各光源１５ａの樹脂層及び拡散板１６の両方が、緑色に発光する量子ドット及び赤色に発光する量子ドットを含むこともできる。また、各光源１５ａの樹脂層が緑色に発光する量子ドットを含み、拡散板１６が赤色に発光する量子ドットを含むこともできる。あるいは逆に、各光源１５ａの樹脂層が赤色に発光する量子ドットを含み、拡散板１６が緑色に発光する量子ドットを含むこともできる。【0054】
図８、図９には光源装置１９、２０が図示されている。図８に示すように光源装置１９は、基材２１上に複数のＬＥＤ等を備えた光源２２が配列されているとともに、各光源２２間に配置された反射板２３とを有して構成される。各光源２２は、ＬＥＤ等の発光素子を有してよい。反射板２３は、本実施の形態の量子ドット入り樹脂で形成される。例えば、本実施の形態の量子ドット入り樹脂を成形加工して反射板２３とすることが可能である。【0055】
図８の光源装置１９は、例えばバックライトであり、光源装置１９の上方に図示しない拡散板及び液晶ディスプレイ等の表示部が配置されている。【0056】
光源装置１９では各光源２２の周囲に反射板２３が配置された構造であり、光源装置１９側に戻る光は反射板２３にて反射され、光源装置１９の面全体で均一な光を表示部に向けて放出することが可能になっている。【0057】
図９に示す光源装置２０では、各光源２２の間に側壁２４が設けられている。側壁２４は例えば格子状からなり、格子状の各空間内に光源２２及び反射板２３が設置されている。このように各光源２２間を仕切る側壁２４を設けることで反射効率及び光波長変換効率の向上を図ることができる。図９に示すように側壁２４は基材２１と一体成形されていてもよいし別々に成形されたものであってもよい。あるいは、反射板２３と側壁２４とが、一体であってもよい。例えば、本実施の形態の量子ドット入り樹脂を成形加工して反射板２３及び側壁２４とすることが可能である。【0058】
図１０は、本実施の形態の量子ドットを備えるシート部材を用いたアプリケーションの模式図である。量子ドットを含むシート部材６５は、例えば図１０Ａに示すバックライト装置９３に組み込むことができる。図１０Ａでは、複数の複数の発光素子９２（ＬＥＤ）と、発光素子９２に対向するシート部材６５とを有してバックライト装置９３が構成されている。図１０Ａに示すように、各発光素子９２は、支持体９１の表面に支持されている。図１０Ａでは、バックライト装置９３が、液晶ディスプレイ等の表示部９４の裏面側に配置されて、表示装置９０を構成している。なお図１０Ａに示す発光素子９２は、図４で示した光源ユニット１１であってもよい。【0059】
なお図１０Ａには図示しないが、発光素子９２と表示部９４との間にはシート部材６５の他に、光を拡散する拡散板、及び、その他のシート等が介在していてもよい。【0060】
またシート部材６５は、一枚で形成されているが、例えば、所定の大きさとなるように、複数枚のシート部材６５を繋ぎ合わせてもよい。以下、複数のシート部材６５を、タイリングによって繋ぎ合わせた構成を、複合シート部材という。【0061】
図１０Ｂでは、発光素子９２／複合シート部材９５／拡散板９６／表示部９４の順に配置されている。これによれば、複合シート部材９５を構成する各シート部材の繋ぎ目において、乱反射、又は、繋ぎ目から進入した水蒸気による量子ドットの劣化などに起因する発光色のムラが生じた場合でも、表示部９４の表示に色ムラが生じるのを適切に抑制することができる。すなわち、複合シート部材９５から放出された光は拡散板９６で拡散された後に、表示部９４に入射されるので、表示部９４の表示における色ムラが抑制できる。【0062】
図１１は、本実施の形態における量子ドットを備える波長変換装置の斜視図及びＡ−Ａ線矢視の断面図である。図１１Ａは、波長変換装置の斜視図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示す波長変換装置をＡ−Ａ線に沿って平面方向に切断し矢印方向から見た断面図である。【0063】
図１１Ａに示すように、波長変換装置７０は、容器７１と、波長変換物質を含む成形体７２とを有して構成される。【0064】
容器７１は、波長変換物質を含む成形体７２を収納し保持することが可能な収納空間７３を備える。容器７１は透明な部材であることが好ましい。「透明」とは、一般的に透明と認識されるもの、又は、可視光線透過率が約５０％以上のものを指す。【0065】
容器７１の縦横寸法の大きさは、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度、収納空間７３の縦横寸法は、数百μｍ〜数ｍｍ程度である。【0066】
図１１に示すように容器７１は、光入射面７１ａ、光出射面７１ｂ、及び、光入射面７１ａと光出射面７１ｂとの間を繋ぐ側面７１ｃとを備える。図１１に示すように、光入射面７１ａと光出射面７１ｂとは互いに対向した位置関係にある。【0067】
図１１に示すように、容器７１には、光入射面７１ａ、光出射面７１ｂ及び側面７１ｃよりも内側に収納空間７３が形成されている。なお、収納空間７３の一部が、光入射面７１ａ、光出射面７１ｂあるいは側面７１ｃにまで達していてもよい。【0068】
図１１に示す容器７１は例えばガラス管の容器であり、ガラスキャピラリを例示できる。ただし、上記したように透明性に優れる容器を構成できれば樹脂等であってもよい。【0069】
図１１に示すように、収納空間７３には、波長変換物質を含む成形体７２が配置されている。図１１に示すように、収納空間７３は開口しており、ここから波長変換物質を含む成形体７２を挿入することができる。【0070】
波長変換物質を含む成形体７２を、収納空間７３内に圧入や接着等の手段により挿入することができる。圧入する場合には、波長変換物質を含む成形体７２を収納空間７３と完全に同一の大きさかあるいは、収納空間７３よりもわずかに大きく成形し、圧力を加えながら波長変換物質を含む成形体７２を収納空間７３内に挿入することで、波長変換物質を含む成形体７２の内部のみならず、波長変換物質を含む成形体７２と容器７１との間にも隙間が生じるのを抑制することができる。【0071】
また波長変換物質を含む成形体７２を収納空間７３内に接着して固定する場合、波長変換物質を含む成形体７２を収納空間７３よりも小さく成形し、波長変換物質を含む成形体７２の側面に接着層を塗布した状態で、波長変換物質を含む成形体７２を収納空間７３内に挿入する。このとき、成型体７２の断面積が、収納空間７３の断面積よりもわずかに小さくてもよい。これにより、波長変換物質を含む成形体７２と容器７１とは接着層を介して密接し、波長変換物質を含む成形体７２と容器７１との間に隙間が形成されるのを抑制することができる。接着層には、成型体７２と同じ樹脂、あるいは、基本構造が共通する樹脂を用いることができる。又は、接着層として、透明な接着材を用いてもよい。【0072】
また、波長変換物質を含む成形体７２の屈折率は、容器７１の屈折率に比べて小さいことが好ましい。これにより、波長変換物質を含む成形体７２内に進入した光の一部が、収納空間７３に面する容器７１の側壁部分で全反射する。屈折率の小さい媒体側における入射角は、屈折率の大きい媒体側における入射角より大きくなるためである。これにより光が容器７１の側方から外部へ漏れる量を減らすことができるので、色変換効率及び発光強度を高めることができる。【0073】
図１１に示す波長変換装置７０の光入射面７１ａ側に発光素子が配置される。また波長変換装置７０の光出射面７１ｂ側には図１に示す導光板２等が配置される。なお図１１では、成形体７２としたが、量子ドットを含む樹脂組成物を注入して量子ドット層を形成してもよい。【0074】
図１２は、本実施の形態における量子ドットを備える波長変換部材を有して構成された発光装置の斜視図である。図１３は、図１２に示す発光素子の各部材を組み合せた状態で、Ｂ−Ｂ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た断面図である。【0075】
図１２、図１３に示す発光素子７５は、波長変換部材７６と、ＬＥＤチップ（発光部）８５とを有して構成される。波長変換部材７６は、容器本体７７と蓋体７８との複数ピースで構成された容器７９を備える。また図１２に示すように、容器本体７７の中央部には有底の収納空間８０が形成されている。収納空間８０には量子ドットを含有する波長変換層８４が設けられる。波長変換層８４は成形体であってもよいし、収納空間８０内にポッティング加工等により充填されてもよい。そして容器本体７７と蓋体７８とは接着層を介して接合される。【0076】
図１２、図１３に示す波長変換部材７６の容器７９の下面が光入射面７９ａである。光入射面７９ａに対向する上面が光出射面７９ｂである。図１２、図１３に示す波長変換部材７６の容器７９に設けられた各側面７９ｃに対して内側の位置に収納空間８０が形成されている。【0077】
図１３に示すように、ＬＥＤチップ８５は、プリント配線基板８１に接続され、図１２、図１３に示すようにＬＥＤチップ８５の周囲が枠体８２に囲まれている。そして、枠体８２内は樹脂層８３で封止されている。【0078】
図１３に示すように、波長変換部材７６が枠体８２の上面に図示しない接着層を介して接合されてＬＥＤ等の発光素子７５が構成される。【0079】
このように本実施の形態の量子ドット入り樹脂を様々な形状に自由に成形することができ、安価に所定形状からなる樹脂成形品を製造することができる。このとき、量子ドット入り樹脂には金属石鹸（ステアリン酸カルシウムが好ましい）が含まれており、量子ドットの粒子の分散性を高めることができ、環境変化に対する耐久性を向上させることができる。なお、本実施の形態における樹脂成形品を用いたアプリケーションとして、青色光を照射したときに緑色光を発する量子ドット及び赤色光を発する量子ドットを用いる例を説明したが、アプリケーションはこれに限られない。すなわち、本実施の形態における樹脂成形品として、量子ドットと量子ドットとは別の蛍光物質とを含む樹脂成形品を図１〜図１３のアプリケーションに用いることもできる。例えば、青色光を照射したときに、赤色光を発光する赤発光量子ドットに代えて、赤色光を発光する赤色発光蛍光体を用いることができる。あるいは、緑色光を発光する緑発光量子ドットに代えて、緑色光を発光する緑色発光蛍光体を用いることができる。また、本実施の形態における樹脂成型品を用いたアプリケーションは、ＬＥＤなどの発光素子が発した光の波長を変換する波長変換部材に限られない。例えば、量子ドットによって電気エネルギーを光に変換する発光装置に、本実施の形態における樹脂成型品を用いてもよい。あるいは、量子ドットによって光を電気エネルギーに変換する光電変換装置に、本実施の形態における樹脂成型品を用いてもよい。【0080】
本実施の形態における樹脂成形品の製造方法は、量子ドットを樹脂に分散して得られた樹脂組成物を成形してなることを特徴とするものである。その具体的な製造方法については図１４を用いて説明する。図１４は、本実施の形態における樹脂成形品の製造方法を示すフローチャートである。【0081】
図１４のステップＳＴ１では、例えば、樹脂としてのポリプロピレン（ＰＰ）に、エラストマー、金属石鹸を撹拌してＰＰ混合物を生成する。金属石鹸としては、ステアリン酸カルシウムを用いることが好適である。エラストマーの含有の有無については任意に設定できる。金属石鹸については後述する実験に示すように、量子ドットの分散性を向上させるために含有することが好適である。【0082】
続いて、図１４のステップＳＴ２では、量子ドット（ＱＤ）を溶媒に分散してＱＤ液を生成する。ここで、溶媒としては、オルガノシランあるいはヘキサンを用いることが好適である。【0083】
次に、図１４のステップＳＴ３では、ＳＴ１で生成されたＰＰ混合物と、ＳＴ２で生成されたＱＤ液とを混合し、均一になるまで撹拌する。【0084】
続いて図１４のステップＳＴ４では、ＳＴ３で得られた混合物を押出機に入れて、所定温度にて前記混合物を押出混練し、得られたワイヤを裁断機に導入してペレットを作製する（ＳＴ５）。【0085】
そして図１４のＳＴ６にて、ペレットを所定のシリンダー温度に設定された射出成形機に導入し、金型に射出して樹脂成形品を作製する。【0086】
以上に示した本実施の形態の樹脂成形品の製造方法によれば、量子ドット入り樹脂を用いて様々な形状の成形品を自由に作製することが可能である。【0087】
また本実施の形態では量子ドットの分散性を高めるための金属石鹸をＳＴ１のＰＰ混合物の生成の際に混合している。金属石鹸は樹脂中で量子ドットを包み込む。量子ドットの周囲に金属石鹸が分布することによって、量子ドットの樹脂中における分散性が向上する。例えば、ＳＴ６における射出成形の際に金属石鹸を混合するのではなく、金属石鹸が導入されたＰＰ混合物を押出混練している。これにより、樹脂成形品における量子ドットの樹脂に対する分散性が効果的に高まる。【0089】
また例えば、ＳＴ１のように予めＰＰ混合物を生成するのでなく、ＳＴ２のＱＤ溶液を生成した後、このＱＤ溶液に、ポリプロピレン、エラストマー及び金属石鹸を混合してもよい。このとき、ポリプロピレン、エラストマー及び金属石鹸の混合順を定めるものではない。【0090】
また、本実施の形態では、ＱＤ溶液に対して散乱剤を混合してもよい。散乱剤としては、シリカ（ＳｉＯ２）、ＢＮ、ＡｌＮ等の微粒子などを提示することができる。【実施例】
【0091】
以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例及び比較例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。例えば以下の実施例では樹脂成形品を射出成形で成形する例を説明するが、本発明の樹脂成形品は、押出成形、中空成形、熱成形、圧縮成形、カレンダー成形、インフレーション法、キャスティング法などの方法を用いて作製してもよい。【0092】
［材料］以下の樹脂成形品を作製するにあたり以下の材料を用いた。
樹脂：ポリプロピレン
エラストマー：株式会社クラレ ハイブラー（登録商標）７３１１
オルガノシラン：シクロヘキシル（ジメトキシ）メチルシラン
量子ドット（ＱＤ）：コア／シェル構造の赤色発光量子ドットと緑色発光量子ドット
分散剤：ステアリン酸カルシウム
【0093】
［押出機］小型２軸押出機
メーカー名 有限会社河辺製作所
仕様 スクリュ径：１６ｍｍ
Ｌ／Ｄ：４０
最高混練温度：４００℃
【0094】
［サンプル１−１］（１）ポリプロピレン（「ＰＰ」という）：１．６ｋｇ、エラストマー：０．４ｋｇ、ステアリン酸カルシウム（「ＳｔＣａ」という）：約１ｇを、ビニールチャック袋（３４×５０ｃｍ）に入れ、よく撹拌してＰＰ混合物とした。
（２）次に、量子ドット（「ＱＤ」という）：４ｇを蒸留精製したオルガノシラン：４０ｍｌに分散し、ＰＰ混合物に加え、均一になるまでよく撹拌した。
（３）（２）で得られた混合物を押出機のホッパーに入れ、２００℃〜２５０℃（適宜調整した）の押出温度にてＰＰワイヤを押出混練した。ＰＰワイヤは出口ノズルから直接水槽内に導入し、冷却して直径１〜２ｍｍのワイヤを得た。さらにこのワイヤを裁断機に導入して長さ約４ｍｍのペレットを作製した。サンプル１−１におけるＱＤ濃度は２０００ｐｐｍであった。
【0095】
［サンプル１−２］ＱＤ：０．８ｇをオルガノシラン：４０ｍｌに分散し、その２．５ｍｌをＰＰ混合物：５００ｇに加えた以外は、サンプル１−１と同様の操作を行った。サンプル１−２におけるＱＤ濃度は１０００ｐｐｍであった。
【0096】
［サンプル１−３］サンプル１−２のＱＤ濃度１０００ｐｐｍで用いたＱＤ液をオルガノシランで１０倍に希釈したものを用いた以外は、サンプル１−１と同様の操作を行った。サンプル１−３におけるＱＤ濃度は１００ｐｐｍであった。
【0097】
［サンプル２−１］サンプル１−１と同じ原料を使用し、混合条件、押出条件を変更した。具体的には、ＱＤ液に、ＰＰ、エラストマーを混ぜた。またサンプル１よりもオルガノシランを十分に飛ばす目的で押出温度を上げ、押出速度を下げた。サンプル２−１におけるＱＤ濃度は２０００ｐｐｍであった。
【0098】
［サンプル２−２］サンプル２−１と同様の方法で作製したが、ステアリン酸カルシウムを使用しなかった。サンプル２−２におけるＱＤ濃度は２０００ｐｐｍであった。
【0099】
［サンプル３］サンプル２−１と同様の方法で作製した。ただしＱＤを分散する溶媒としてヘキサンを用いた。ヘキサンを用いることでＱＤがよく分散し、ＰＰとエラストマーとを混ぜてもべたつきが少なかった。サンプル３におけるＱＤ濃度は２０００ｐｐｍであった。
【0100】
［サンプル４−１］サンプル３と同様の方法で作製した。ただし、ＱＤ濃度を２００ｐｐｍとした。
【0101】
［サンプル４−２］サンプル４−１と同様の方法で作製した。ただし、シリカ微粒子（ＳｉＯ２微粒子、粒径１．０μｍ）を散乱剤として５重量％添加した。サンプル４−２におけるＱＤ濃度は２００ｐｐｍであった。
【0102】
［サンプル４−３］サンプル４−１と同様の方法で作製した。ただし、散乱剤のシリカ微粒子を１０重量％添加した。サンプル４−３におけるＱＤ濃度は２００ｐｐｍであった。
【0103】
［ＱＤを分散したＰＰ押出成形品の耐久試験］長さ：５ｃｍのワイヤ状サンプルを青色（波長：４５０ｎｍ）ＬＥＤが３個装備されたサンプルホルダに挟み、以下の各条件下でＬＥＤを点灯させ、各サンプルからの発光強度の時間経過を追跡した。
【0104】
耐久試験の条件（１） ６０℃９０ＲＨ ＬＥＤ６０ｍＡで点灯
（２） ６０℃９０ＲＨ ＬＥＤ３０ｍＡで点灯
（３） ６０℃９０ＲＨ ＬＥＤ未点灯
（４） 室内 ＬＥＤ６０ｍＡで点灯
（５） ６０℃大気中 ＬＥＤ６０ｍＡで点灯
【0105】
なお６０℃９０ＲＨ耐久試験には、ヤマト化学株式会社の恒温恒湿器ＩＷ２２２を用いた。発光強度は、各サンプルを青色（波長：４５０ｎｍ）ＬＥＤが３個装備されたサンプルホルダに挟みこんだ状態で、４５０ｎｍのＬＥＤ励起光（２０ｍＷ×３）で発光させたときの全光束を、大塚電子株式会社製の全光束測定システムで測定した。サンプル１−１、１−２の実験結果を以下の表１に示した。
【0106】
【表1】
【0107】
図２９に発光スペクトルの一例を示す。図２９は、サンプル１−１を６０℃大気下とした条件にて経過時間が０時間、４１時間、９２時間、１６０時間、２３５時間のときに測定した発光スペクトルである。他の耐久試験条件においても時間に対する発光スペクトルを求め、上記表１をまとめた。なお表１及び図２９には経過時間が２３５時間までの結果を記しているが、実際には６００時間を超える発光強度経時変化を測定した。その実験結果が図１５、図１６に示されている。【0108】
図１５は、サンプル１−１（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフであり、図１６は、サンプル１−１（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。【0109】
次にサンプル２−１、２−２の実験結果を以下の表２に示した。【0110】
【表2】
【0111】
図１７は、サンプル２−１（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。図１８は、サンプル２−１（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。図１９は、サンプル２−２（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。図２０は、サンプル２−２（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。【0112】
次にサンプル３の、温度６０℃、湿度９０％、３０ｍＡで発光させた光を照射した場合における実験結果を以下の表３に示し、他の条件における実験結果を表４に示した。【0113】
【表3】
【0114】
【表4】
【0115】
図２１は、サンプル３（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。図２２は、サンプル３（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。【0116】
環境変化に対する耐久性は、各グラフにおいて、発光強度の経時変化が少ない、すなわち、時間経過に対する減少の傾きが緩やかになるほど、向上していることになる。各グラフを見てわかるように、６０℃９０ＲＨという過酷な環境条件下でＬＥＤを点灯すると、蛍光強度は速やかに減少することがわかった。一方、室内点灯、６０℃大気中点灯、ＬＥＤ未点灯では、蛍光強度は徐々に減衰するか、もしくは初期強度レベルを維持できることがわかった。【0117】
次に、ステアリン酸カルシウム（ＳｔＣａ）を混合したサンプル２−１と、ステアリン酸カルシウム（ＳｔＣａ）を混合しなかったサンプル２−２との蛍光強度経時変化を対比した。図１７、図１８は、サンプル２−１の実験結果であり、図１９、図２０はサンプル２−２の実験結果である。互いのグラフで同条件を比べてみると、ステアリン酸カルシウム（ＳｔＣａ）を混合したサンプル２−１と、ステアリン酸カルシウム（ＳｔＣａ）を混合しなかったサンプル２−２に比べて耐久性が向上したことがわかった。特にステアリン酸カルシウムを混合したサンプルでは、緑色光及び赤色光のピーク面積は、温度６０℃、湿度９０％でＬＥＤを点灯せずに２００時間が経過した後でも試験前の８０％以上であった。また、これらのサンプルでは、緑色光及び赤色光のピーク強度は、温度６０℃、湿度９０％でＬＥＤを点灯せずに２００時間が経過した後でも試験前の８０％以上であった。【0118】
また、溶媒としてオルガノシランを用いたサンプル２−１の実験結果である図１７、図１８と、溶媒としてヘキサンを用いたサンプル３の実験結果である図２１、図２２との蛍光強度経時変化を対比した。互いのグラフで同条件を比べてみると、溶媒としてヘキサンを用いたサンプル３のほうが、溶媒としてオルガノシランを用いたサンプル２−１に比べて耐久性が向上しやすいことがわかった。ヘキサンを用いステアリン酸カルシウムを混合したサンプルでは、緑色光及び赤色光のピーク面積は、温度６０℃、湿度９０％でＬＥＤを点灯せずに２００時間が経過した後でも試験前の９３％以上であった。【0119】
［射出成形］以下の射出成形機を用いた。
電動式射出成形機 Ｊ１１０ＡＤ １１０Ｈ
メーカー名 株式会社日本製鋼所
仕様 射出圧力：２２５ＭＰａ
型締め力：１０８０ｋＮ
【0120】
押出成形で得られたサンプル４−１〜４−３のペレットを、シリンダー温度を２００℃〜２４０℃とした射出成形機に導入して物性試験片作成用金型に射出し、所定形状の試験片を成形した。【0121】
［射出成形品の耐久試験］各試験片を９０℃、１１０℃、１３０℃に夫々加熱しその後、徐冷した。そして、サンプルホルダに５ｃｍ×１ｃｍ×４ｍｍのサイズの試験片を挟み、６０℃９０ＲＨとした耐久試験を実施した。これにより上記のアニーリングの影響について検討した。
【0122】
図２３は、サンプル４−１（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。図２４は、サンプル４−１（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。図２５は、サンプル４−２（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。図２６は、サンプル４−２（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。図２７は、サンプル４−３（緑面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。図２８は、サンプル４−３（赤面積）の各条件下における発光強度経時変化を示すグラフである。【0123】
図２４、図２６、図２８に示すように赤の発光については顕著な違いは見られなかった。一方、図２３、図２５、図２７に示すように緑の発光については、シリカ微粒子を添加していないサンプル４−１よりもシリカ微粒子を添加したほうが長時間発光することがわかった。なお蛍光面積の減少はアニール前後で大きな変化はなく、顕著な改善は見られなかった。【0124】
［分散状態の実験］サンプルＡを用いて、樹脂中での量子ドットの分散状態を調べた。サンプルＡを、サンプル１−１に基づいて形成した。図３０及び図３２はいずれもＴＥＭ写真である。図３２では図３０に示す量子ドットの凝集体を拡大して示したものである。また図３１は、図３０の模式図であり、図３３は、図３２の模式図である。
【0125】
この実験では、複数の量子ドットが凝集体を形成し、凝集体が樹脂中に分散していることがわかった。【産業上の利用可能性】
【0126】
本発明の樹脂成形品は、ＬＥＤ光源、バックライト用等の導光板、照明器具、蛍光部材等に適用できる。【0127】
本出願は、２０１４年８月６日出願の特願２０１４−１６０２９９に基づく。この内容は全てここに含めておく。