CN103545404B - 量子点堆叠结构及其制造方法及发光元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种量子点堆叠结构及其制造方法及发光元件，该量子点堆叠结构包括一基材层、至少一量子点层及至少一间隔层。该量子点层位于该基材层上。该间隔层邻接于该量子点层的上表面或下表面，且包含高分子硅氧化合物。由此，可使得该量子点层的厚度较为均匀，且该间隔层可保护该量子点层。
Description
技术领域
本发明涉及一种堆叠结构及其制造方法及发光元件，特别是一种量子点堆叠结构及其制造方法及包含该量子点堆叠结构的发光元件。
背景技术
目前白光LED的实施方式为蓝光LED加上黄色YAG荧光粉，其缺点为欠缺红光波段，与白光相比较不自然。此外，若使用纳米等级荧光粉，其缺点为粒径的大小不易控制、作为活化剂的稀土族元素价格较高，以及不易配置出色温较低的白光光源。在制造方法方面，传统荧光粉涂布分为敷型涂布(Conformal Distribution)与非接触式荧光粉(Remote Phosphor)两大类，其缺点为容易喷涂不均造成荧光粉厚度较厚之处产生较多黄光，故色温较低，相较较少之处则色温较高，而且此二种方式皆容易受水气潮解氧化。
由于目前白光LED会有演色性指数(CRI)偏低的问题，而量子点荧光粉具有高发光效率与高演色性指数的特性，因此便有将量子点荧光粉应用于白光LED的趋势。但是由于量子点荧光粉在涂布过程中容易产生自聚现象，造成厚度不均而导致光转换效率变差，因此，如何将量子点荧光粉均匀涂布，使其厚度均匀便为一大课题。
发明内容
本发明提供一种量子点堆叠结构，其包括一基材层、至少一量子点层及至少一间隔层。该至少一量子点层具有一上表面及一下表面，且位于该基材层上方。该至少一间隔层邻接于该至少一量子点层的上表面或下表面，其中该至少一间隔层包含高分子硅氧化合物。
本发明另提供一种发光元件，其包括一光源及一量子点堆叠结构。该光源用以提供光线。该量子点堆叠结构包括一基材层、至少一量子点层及至少一间隔层。该基材层为可透光材质且具有一第一表面及一第二表面，该第二表面面对该光源。该至少一量子点层具有一上表面及一下表面，且位于该基材层的第一表面上方。该至少一间隔层为可透光材质且邻接于该至少一量子点层的上表面或下表面，其中该至少一间隔层包含高分子硅氧化合物。
本发明另提供一种量子点堆叠结构的制造方法，其包括以下步骤：a)提供一基材层；b)以喷涂方式形成一第一量子点层，其中该第一量子点层邻接于该基材层；及c)形成一第一间隔层于该第一量子点层上，其中该第一间隔层包含高分子硅氧化合物。
由此，可减少该第一量子点层在形成过程中的自聚现象，而可均匀附着于任何材料上，而可使得该第一量子点层的厚度较为均匀，以有效提升光转换效率。此外，该第一间隔层可防止水气进入该第一量子点层内而产生氧化情形。
附图说明
图1至图7显示本发明量子点堆叠结构的制造方法的一实施例的示意图；
图8显示本发明量子点堆叠结构的另一实施例的剖视示意图；及
图9显示本发明发光元件的一实施例的剖视示意图。
【主要元件符号说明】
1本发明量子点堆叠结构的一实施例
1a本发明量子点堆叠结构的另一实施例
2本发明发光元件的一实施例
10基材层
12底间隔层
14第一量子点层
16第一间隔层
18第二量子点层
20第二间隔层
22第三量子点层
24第三间隔层
26反射层
28光源
30第一喷嘴
32第二喷嘴
34第三喷嘴
101基材层的第一表面
102基材层的第二表面。
具体实施方式
参考图1至图7，显示本发明量子点堆叠结构的制造方法的一实施例的示意图。参考图1，提供一基材层10。该基材层10为可透光材质，在本实施例中，该基材层10为玻璃；然而在其他实施例中，该基材层10也可以是塑胶或其他可挠性材质。接着，形成一底间隔层12于该基材层10上。该底间隔层12为可挠性及可透光材质，且包含高分子硅氧化合物。在本实施例中，该高分子硅氧化合物含有甲基，例如：聚二甲基硅氧烷(Poly-dimethylsiloxane,PDMS)。此外，该底间隔层12具有低表面张力的特性，较佳地，其表面张力低于30达因/厘米。在本实施例中，该底间隔层12为一薄膜，其贴合于该基材层10上；然而在其他实施例中，该底间隔层12是由液态形式涂布于该基材层10上。
参考图2，利用一第一喷嘴30将一第一量子点混合材料喷涂于该底间隔层12上，以形成一第一量子点层14。该第一量子点混合材料包含一第一量子点荧光粉(例如：红色量子点荧光粉)及一粘胶，其以一定比例混合而成。在本实施例中，该第一喷嘴30的喷涂方式为脉冲式喷涂，其在喷涂过程中，将可调变脉冲气体加入该第一喷嘴30，使得该第一量子点混合材料雾化而附着于该底间隔层12。由此，可减少该第一量子点混合材料的自聚现象，而可均匀附着于任何材料上，且可使得该第一量子点层14的厚度较为均匀。在本实施例中，第一量子点层14形成于该底间隔层12上；然而在其他实施例中，该基材层10上也可以不具有该底间隔层12，因此，该第一量子点层14直接形成于该基材层10上。接着，以加热或照射紫外光方式将该第一量子点层14固化。
参考图3，形成一第一间隔层16于该第一量子点层14上。该第一间隔层16为可挠性及可透光材质，且包含高分子硅氧化合物。在本实施例中，该高分子硅氧化合物含有甲基，例如：聚二甲基硅氧烷(Poly-dimethylsiloxane,PDMS)。此外，该第一间隔层16具有低表面张力的特性，较佳地，其表面张力低于30达因/厘米。在本实施例中，该第一间隔层16为一薄膜，其贴合于该第一量子点层14上；然而在其他实施例中，该第一间隔层16是由液态形式涂布于该第一量子点层14上。在本实施例中，该第一间隔层16的材质与该底间隔层12相同；然而在其他实施例中，该第一间隔层16的材质也可以与该底间隔层12不同。
参考图4，利用一第二喷嘴32将一第二量子点混合材料喷涂于该第一间隔层16上，以形成一第二量子点层18。该第二喷嘴32与该第一喷嘴30相同或不同。该第二量子点混合材料包含一第二量子点荧光粉(例如：绿色量子点荧光粉)及一粘胶，其以一定比例混合而成。在本实施例中，该第二喷嘴32的喷涂方式为脉冲式喷涂，其在喷涂过程中，将可调变脉冲气体加入该第二喷嘴32，使得该第二量子点混合材料雾化而附着于该第一间隔层16。由此，可减少该第二量子点混合材料的自聚现象，而易于附着。接着，以加热或照射紫外光方式将该第二量子点层18固化。
参考图5，形成一第二间隔层20于该第二量子点层18上。该第二间隔层20为可挠性及可透光材质，且包含高分子硅氧化合物。在本实施例中，该高分子硅氧化合物含有甲基，例如：聚二甲基硅氧烷(Poly-dimethylsiloxane,PDMS)。此外，该第二间隔层20具有低表面张力的特性，较佳地，其表面张力低于30达因/厘米。在本实施例中，该第二间隔层20为一薄膜，其贴合于该第二量子点层18上；然而在其他实施例中，该第二间隔层20是由液态形式涂布于该第二量子点层18上。在本实施例中，该第二间隔层20的材质与该第一间隔层16相同；然而在其他实施例中，该第二间隔层20的材质也可以与该第一间隔层16不同。
参考图6，利用一第三喷嘴34将一第三量子点混合材料喷涂于该第二间隔层20上，以形成一第三量子点层22。该第三喷嘴34与该第一喷嘴30及该第二喷嘴32相同或不同。该第三量子点混合材料包含一第三量子点荧光粉(例如：蓝色量子点荧光粉)及一粘胶，其以一定比例混合而成。在本实施例中，该第三喷嘴34的喷涂方式为脉冲式喷涂，其在喷涂过程中，将可调变脉冲气体加入该第三喷嘴34，使得该第三量子点混合材料雾化而附着于该第二间隔层20。由此，可减少该第三量子点混合材料的自聚现象，而易于附着。接着，以加热或照射紫外光方式将该第三量子点层22固化。
参考图7，形成一第三间隔层24于该第三量子点层22上，以形成一量子点堆叠结构1。该第三间隔层24为可挠性及可透光材质，且包含高分子硅氧化合物。在本实施例中，该高分子硅氧化合物含有甲基，例如：聚二甲基硅氧烷(Poly-dimethylsiloxane,PDMS)。此外，该第三间隔层24具有低表面张力的特性，较佳地，其表面张力低于30达因/厘米。在本实施例中，该第三间隔层24为一薄膜，其贴合于该第三量子点层22上；然而在其他实施例中，该第三间隔层24是由液态形式涂布于该第三量子点层22上。在本实施例中，该第三间隔层24的材质与该第一间隔层16及该第二间隔层20相同；然而在其他实施例中，该第三间隔层24的材质也可以与该第一间隔层16及该第二间隔层20不同。
请再参考图7，显示本发明量子点堆叠结构的一实施例的剖视示意图。该量子点堆叠结构1包括一基材层10、至少一量子点层及至少一间隔层。该基材层10为可透光材质，在本实施例中，该基材层10为玻璃；然而在其他实施例中，该基材层10也可以是塑胶或其他可挠性材质。
该至少一量子点层具有一上表面及一下表面，且位于该基材层10上方。该至少一间隔层邻接于该至少一量子点层的上表面或下表面。在本实施例中，该量子点堆叠结构1包括三层量子点层(该第一量子点层14、该第二量子点层18及该第三量子点层22)及四层间隔层(该底间隔层12、该第一间隔层16、该第二间隔层20及该第三间隔层24)，其中所述间隔层其中的一层夹设于所述量子点层其中的二层之间。
所述间隔层(该底间隔层12、该第一间隔层16、该第二间隔层20及该第三间隔层24)为可挠性及可透光材质，且包含高分子硅氧化合物。在本实施例中，该高分子硅氧化合物含有甲基，例如：聚二甲基硅氧烷(Poly-dimethylsiloxane,PDMS)。此外，所述间隔层(该底间隔层12、该第一间隔层16、该第二间隔层20及该第三间隔层24)具有低表面张力的特性，较佳地，其表面张力低于30达因/厘米。所述间隔层(该底间隔层12、该第一间隔层16、该第二间隔层20及该第三间隔层24)的材质彼此相同或不同。
该第一量子点层14是由一第一量子点混合材料固化而成。该第一量子点混合材料包含一第一量子点荧光粉(例如：红色量子点荧光粉)及一粘胶，其中该第一量子点荧光粉占全部混合材料的第一重量百分比。该第二量子点层18是由一第二量子点混合材料固化而成。该第二量子点混合材料包含一第二量子点荧光粉(例如：绿色量子点荧光粉)及一粘胶，其中该第二量子点荧光粉占全部混合材料的第二重量百分比。该第三量子点层22是由一第三量子点混合材料固化而成。该第三量子点混合材料包含一第三量子点荧光粉(例如：蓝色量子点荧光粉)及一粘胶，其中该第三量子点荧光粉占全部混合材料的第三重量百分比。该第一重量百分比、该第二重量百分比及该第三重量百分比彼此的比例可视需要而调整。举例而言，该第一重量百分比：该第二重量百分比：该第三重量百分比可以是1：1：1，或1：3：3，或1：1.5：1.5，或1：1.5：2。
如图7所示，在本实施例中，该底间隔层12位于该基材层10上，且该底间隔层12上依序叠设该第一量子点层14、该第一间隔层16、该第二量子点层18、该第二间隔层20、该第三量子点层22及该第三间隔层24；然而在其他实施例中，可省略该底间隔层12，亦即该第一量子点层14直接位于该基材层10上，且该第一量子点层14上依序叠设该第一间隔层16、该第二量子点层18、该第二间隔层20、该第三量子点层22及该第三间隔层24。在本发明中，因每一层间隔层紧密盖住每一层量子点层，而减少量子点自聚现象，进而解决因自聚现象所产生的厚度不均的问题。此外，所述间隔层上方可再接续形成另一量子点层，使所述量子点层可均匀往上堆叠，以提升光转换效率。此外，通过每一层间隔层紧密盖住每一层量子点层，可防止水气进入所述量子点层内而产生氧化情形。
参考图8，显示本发明量子点堆叠结构的另一实施例的剖视示意图。本实施例的量子点堆叠结构1a与图7的量子点堆叠结构1大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的量子点堆叠结构1a与图7的量子点堆叠结构1的不同处在于，在本实施例中，该量子点堆叠结构1a还包括一反射层26，位于该第三间隔层24上。在本实施例中，该反射层26涂布于该第三间隔层24上，较佳地，该反射层26为一布拉格反射体(Distributed Bragg Reflector,DBR)结构，其可让部分光线穿过而让部分光线反射。在其他实施例中，可省略该第三间隔层24，亦即该反射层26直接位于该第三量子点层22上。
参考图9，显示本发明发光元件的一实施例的剖视示意图。该发光元件2包括一光源28及一量子点堆叠结构1a。该光源28用以提供光线，在本实施例中，该光源28可为一个或多个光源，用以发出高能量的短波长光，例如：紫外光(UV光)。在其他实施例中，为了发出不同颜色光线的需求，光源亦可为蓝光。该量子点堆叠结构1a位于该光源28上方，且为图8所示的量子点堆叠结构1a，然而可以理解的是，该量子点堆叠结构1a也可以被图7的该量子点堆叠结构1所替换。在本实施例中，该基材层10具有一第一表面101及一第二表面102，所述量子点层及所述间隔层位于该基材层10的第一表面101上方。该基材层10的第二表面102面对该光源28，因此，该光源28所发出的光线经由该基材层10的第二表面102进入该量子点堆叠结构1a，而由该反射层26输出。在本发明中，由该反射层26所射出的光线为平面光线，且可为白光。此外，如果需要的话，可依前述调整该第一重量百分比、该第二重量百分比及该第三重量百分比彼此的比例，以改变由该反射层26所射出的光线的色温。
上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，并非限制本发明，因此本领域技术人员对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的权利范围应如前述的权利要求所列。
Claims (22)
1.一种量子点堆叠结构，包括：
一基材层；
至少一量子点层，具有一上表面及一下表面，且位于该基材层上方，该至少一量子点层以喷涂方式形成于该基材层上；及
至少一间隔层，邻接于该至少一量子点层的上表面或下表面，其中该至少一间隔层包含高分子硅氧化合物：
其中该至少一量子点层为多层量子点层，该至少一间隔层为多层间隔层，所述间隔层其中的一层夹设于所述量子点层其中的二层之间。
2.如权利要求1所述的量子点堆叠结构，其中该至少一间隔层位于该至少一量子点层与该基材层之间。
3.如权利要求1所述的量子点堆叠结构，其中该基材层及该至少一间隔层为可透光材质。
4.如权利要求1所述的量子点堆叠结构，其中该高分子硅氧化合物含有甲基。
5.如权利要求4所述的量子点堆叠结构，其中该高分子硅氧化合物为聚二甲基硅氧烷。
6.如权利要求1所述的量子点堆叠结构，其中该至少一间隔层的表面张力低于30达因/厘米。
7.如权利要求1所述的量子点堆叠结构，其中该至少一量子点层包含一第一量子点层及一第二量子点层，该至少一间隔层包含一底间隔层及一第一间隔层，该底间隔层位于该基材层上，该第一量子点层位于该底间隔层上，该第一间隔层位于该第一量子点层上，且该第二量子点层位于该第一间隔层上。
8.如权利要求7所述的量子点堆叠结构，其中该第一量子点层及该第二量子点层为不同颜色的量子点层。
9.一种发光元件，包括：
一光源，用以提供光线；及
一量子点堆叠结构，包括：
一基材层，为可透光材质且具有一第一表面及一第二表面，该第二表面面对该光源；
至少一量子点层，具有一上表面及一下表面，且位于该基材层的第一表面上方，该至少一量子点层以喷涂方式形成于该基材层上；及
至少一间隔层，为可透光材质且邻接于该至少一量子点层的上表面或下表面，其中该至少一间隔层包含高分子硅氧化合物：
其中该至少一量子点层为多层量子点层，该至少一间隔层为多层间隔层，所述间隔层其中的一层夹设于所述量子点层其中的二层之间。
10.如权利要求9所述的发光元件，其中该至少一间隔层位于该至少一量子点层与该基材层之间。
11.如权利要求9所述的发光元件，其中该高分子硅氧化合物含有甲基。
12.如权利要求11所述的发光元件，其中该高分子硅氧化合物为聚二甲基硅氧烷。
13.如权利要求9所述的发光元件，其中该至少一间隔层的表面张力低于30达因/厘米。
14.如权利要求9所述的发光元件，其中该至少一量子点层包含一第一量子点层及一第二量子点层，该至少一间隔层包含一底间隔层及一第一间隔层，该底间隔层位于该基材层的第一表面上，该第一量子点层位于该底间隔层上，该第一间隔层位于该第一量子点层上，且该第二量子点层位于该第一间隔层上。
15.如权利要求14所述的发光元件，其中该第一量子点层及该第二量子点层为不同颜色的量子点层。
16.如权利要求9所述的发光元件，还包括一反射层，位于该至少一量子点层或该至少一间隔层上，其中该反射层为一布拉格反射体结构。
17.一种量子点堆叠结构的制造方法，包括以下步骤：
a)提供一基材层；
b)以喷涂方式形成一第一量子点层，其中该第一量子点层邻接于该基材层；及
c)形成一第一间隔层于该第一量子点层上，其中该第一间隔层包含高分子硅氧化合物。
18.如权利要求17所述的量子点堆叠结构的制造方法，其中该步骤a)之后还包括一形成一底间隔层于该基材层上的步骤，且该步骤b)的第一量子点层形成于该底间隔层上。
19.如权利要求17所述的量子点堆叠结构的制造方法，其中该步骤b)的喷涂方式为脉冲式喷涂。
20.如权利要求17所述的量子点堆叠结构的制造方法，其中该步骤c)的高分子硅氧化合物为聚二甲基硅氧烷。
21.如权利要求17所述的量子点堆叠结构的制造方法，其中该步骤c)之后还包括：
d)以喷涂方式形成一第二量子点层于该第一间隔层上；及
e)形成一第二间隔层于该第二量子点层上，其中该第二间隔层包含高分子硅氧化合物。
22.如权利要求21所述的量子点堆叠结构的制造方法，其中该第一量子点层及该第二量子点层为不同颜色的量子点层，且该第一间隔层与该第二间隔层的材质相同。
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