CN108258099A - 一种量子点led及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种量子点LED，包括陶瓷基板，依次设于陶瓷基板表面的蓝光芯片和量子点荧光粉层，以及罩设于蓝光芯片和量子点荧光粉层上的保护层，保护层包括至少一层无机阻隔层和至少一层有机保护层，保护层的最里层为无机阻隔层，最外层为有机保护层。本发明提供的量子点LED，通过在无机阻隔层的外侧设置有机保护层可提高保护层对水和氧气的阻隔能力，有机保护层还可填充无机阻隔层的缺陷，防止无机阻隔层产生的裂纹进一步扩展，最终极大地提高了量子点LED的发光性能和使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于量子点光学膜技术领域，具体涉及一种量子点LED及制备方法。
背景技术
量子点由于发光峰窄，发光波长随尺寸可调，因此可使色域从目前的NTSC72％提升到100％，现已广泛应用于背光产品中。但由于量子点暴露在水氧环境下，荧光效率会存在不可逆的迅速下降，所以量子点的封装需要很好的隔绝水和氧气。
目前，有人在量子点荧光粉层表面沉积封装胶或无机层来阻隔水和氧气。但由于封装胶的透氧率和透水率都过大，不能很好地阻隔水和氧气。而无机层会随着时间延长而出现裂纹，阻隔水和氧气的能力迅速下降，最终使量子点LED的发光性能大大降低。
发明内容
鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种量子点LED及制备方法，使量子点LED的阻隔水和氧气的能力大大提升，极大地提高了量子点LED的发光性能。
本发明第一方面提供了一种量子点LED，包括陶瓷基板，依次设于所述陶瓷基板表面的蓝光芯片和量子点荧光粉层，以及罩设于所述蓝光芯片和所述量子点荧光粉层上的保护层，所述保护层包括至少一层无机阻隔层和至少一层有机保护层，所述保护层的最里层为所述无机阻隔层，最外层为所述有机保护层。
其中，所述量子点荧光粉层垂直于所述陶瓷基板方向的截面形状为三角形、四边形、多边形、半椭圆形或半圆形。
其中，所述量子点荧光粉层设于所述蓝光芯片的表面且延伸至所述陶瓷基板表面。
其中，相邻的所述无机阻隔层和所述有机保护层之间还设有一过渡层，所述过渡层用于提高所述无机阻隔层和所述有机保护层之间的结合力。
其中，所述无机阻隔层的材质包括硅的氧化物、铝的氧化物、硅的氮化物和铝的氮化物中的一种或多种，所述有机保护层的材质包括有机氟树脂和有机硅树脂中的一种或多种。
其中，所述有机保护层的折射率小于所述无机阻隔层的折射率。
其中，所述量子点荧光粉层包括绿色量子点、绿色荧光粉、红色荧光粉和荧光胶，所述绿色量子点、所述绿色荧光粉和所述红色荧光粉的质量比为1：(1-100)：(5-50)。
其中，所述绿色量子点包括有机钙钛矿量子点、无机钙钛矿量子点和具有核壳结构的量子点中的一种或多种，所述具有核壳结构的量子点包括内核和形成于所述内核外部的外壳，所述内核的材质包括硒化镉、二硫化铟铜和磷化铟中的一种或多种，所述外壳的材质包括镉、硒、硫化镉、氧化锌、硫化锌和硒化锌中的一种或多种。
本发明第一方面提供的一种量子点LED，陶瓷作为基板极大地提升了基板的阻隔水和氧气的能力。而量子点荧光粉层不仅具有发光性能好，还具有成本低的优势，可极大地提高量子点LED的综合性能。罩设于所述蓝光芯片和所述量子点荧光粉层上的至少一层无机阻隔层和至少一层有机保护层可有效地提升量子点LED的阻隔水和氧气的能力。
首先，无机阻隔层可以有效地改善保护层对水和氧气的阻隔作用。而在无机阻隔层的外侧设置有机保护层更可以进一步地提高保护层对水和氧气的阻隔能力。其次，无机阻隔层会随着时间延长而出现裂纹，而有机保护层的设置，可以填充无机阻隔层的缺陷，防止裂纹的进一步扩展，起到保护量子点LED的作用。再次，多层结构的无机阻隔层和有机保护层可进一步地提高量子点LED的阻隔水和氧气的能力。因此，本发明提供的量子点LED，阻隔水和氧气的效果好，极大地提高了量子点LED的发光性能。
本发明第二方面提供了一种量子点LED的制备方法，包括以下步骤：
取陶瓷基板，将所述陶瓷基板清洗后，随后将蓝光芯片通过固晶设置于所述陶瓷基板表面；
将量子点、荧光粉和荧光胶混合后经注塑制备出目标形状的量子点荧光粉，随后将所述量子点荧光粉覆盖于所述蓝光芯片表面，形成量子点荧光粉层；
在所述量子点荧光粉层的表面制备保护层，得到量子点LED，所述保护层包括至少一层无机阻隔层和至少一层有机保护层，所述保护层的最里层为所述无机阻隔层，最外层为有所述机保护层。
其中，采用磁控溅射法、等离子增强化学气相沉积法或原子层沉积法沉积制备所述无机阻隔层，采用喷涂法制备所述有机保护层。
本发明第二方面提供的制备方法，工艺简单，成本低，适合大规模生产，可制备出阻隔水和氧气性能好的量子点LED，具有很强的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图进行说明。
图1为本发明实施例中量子点LED的结构示意图；
图2为本发明另一实施例中量子点LED的结构示意图；
图3为本发明实施例中量子点LED的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
请参考图1-图2，本发明实施例提供的一种量子点LED，包括陶瓷基板1，依次设于所述陶瓷基板1表面的蓝光芯片2和量子点荧光粉层3，以及罩设于所述蓝光芯片2和所述量子点荧光粉层3上的保护层4，所述保护层4包括至少一层无机阻隔层41和至少一层有机保护层42，所述保护层4的最里层为所述无机阻隔层41，最外层为所述有机保护层42。
在本发明中，当无机阻隔层41和有机保护层42的数量为一层时，保护层4的最里层为所述无机阻隔层41，最外层为所述有机保护层42。当无机阻隔层41和有机保护层42的数量大于一层时，只需要保证保护层4的最里层为所述无机阻隔层41，最外层为所述有机保护层42即可，余下的无机阻隔层41和有机保护层42可任意排布。例如当无机阻隔层41和有机保护层42的数量为两层时，保护层4从最里层至最外层依次为无机阻隔层41、有机保护层42、无机阻隔层41和有机保护层42或无机阻隔层41、无机阻隔层41、有机保护层42和有机保护层42。所述保护层4包括交替层叠设置的多层无机阻隔层41和多层有机保护层42。
本发明实施例提供的一种量子点LED，陶瓷作为基板极大地提升了基板的阻隔水和氧气的能力。而量子点荧光粉层3不仅具有发光性能好，还具有成本低的优势，可极大地提高量子点LED的综合性能。罩设于所述蓝光芯片2和所述量子点荧光粉层3上的至少一层无机阻隔层41和至少一层有机保护层42可有效地提升量子点LED的阻隔水和氧气的能力。
首先，无机阻隔层41可以有效地改善保护层对水和氧气的阻隔作用。而在无机阻隔层41的外侧设置有机保护层42更可以进一步地提高保护层对水和氧气的阻隔能力。其次，无机阻隔层41会随着时间延长而出现裂纹，而有机保护层42的设置，可以填充无机阻隔层41的缺陷，防止裂纹的进一步扩展，起到保护量子点LED的作用。再次，多层结构的无机阻隔层41和有机保护层42可进一步地提高量子点LED的阻隔水和氧气的能力。因此，本发明提供的量子点LED，阻隔水和氧气的效果好，极大地提高了量子点LED的发光性能。
本发明实施方式中，所述量子点荧光粉层3垂直于所述陶瓷基板1方向的截面形状为三角形、四边形、多边形、半椭圆形或半圆形。优选地，所述量子点荧光粉层3垂直于所述陶瓷基板1方向的截面形状为半圆形。量子点荧光粉层3中的量子点可离蓝光芯片2的距离最远，降低蓝光芯片2的温度对量子点的影响，极大地提高量子点荧光粉层3的发光性能。
本发明实施方式中，所述量子点荧光粉层3设于所述蓝光芯片2的表面且延伸至所述陶瓷基板1表面。量子点荧光粉层3可以不仅仅设于所述蓝光芯片2的表面，还可延伸至所述陶瓷基板1表面，使量子点荧光粉层包覆蓝光芯片2。这样不仅可以更有效地利用蓝光芯片2发出的蓝光，提高量子点LED的发光效率，还可以有效地保护蓝光芯片2。同时，当量子点荧光粉层3延伸至所述陶瓷基板1表面时，所述量子点荧光粉层3垂直于所述陶瓷基板1方向的截面形状应为近三角形、近四边形、近多边形、近半椭圆形或近半圆形。
本发明实施方式中，相邻的所述无机阻隔层41和所述有机保护层42之间还设有一过渡层43(如图2所示)，所述过渡层43用于提高所述无机阻隔层41和所述有机保护层42之间的结合力。所述过渡层43还可以进一步地阻止无机阻隔层41裂纹的产生于扩展。优选地，所述过渡层43的材质为含丙烯酸类的聚合物。更优选地，所述过渡层43的材质为有机硅丙烯酸树脂。
本发明实施方式中，所述无机阻隔层41的材质包括硅的氧化物、铝的氧化物、硅的氮化物和铝的氮化物中的一种或多种，所述有机保护层42的材质包括有机氟树脂和有机硅树脂中的一种或多种。优选地，所述无机阻隔层41的材质包括氧化硅、氧化铝、氮化硅和氮化铝中的一种或多种。
本发明实施方式中，所述有机保护层42的折射率小于所述无机阻隔层41的折射率。所述有机保护层42的折射率小于所述无机阻隔层41的折射率可有效地使从蓝光芯片2发出的光线更好地穿过有机保护层42，提高量子点LED的发光性能。
本发明实施方式中，所述量子点荧光粉层3包括绿色量子点、绿色荧光粉、红色荧光粉和荧光胶，所述绿色量子点、所述绿色荧光粉和所述红色荧光粉的质量比为1：(1-100)：(5-50)。由于绿色荧光粉的吸收率低和发光效率相对较低，要到一定的白光色度需要添加很高的浓度，从而增加了荧光粉的使用和降低了亮度。而绿色量子点吸收率也高，发光峰窄。因此将绿色量子点和绿色荧光粉混合使用，可有效地调整色域、提高亮度和使用寿命。而质量比为1：(1-100)：(5-50)所述绿色量子点、所述绿色荧光粉和所述红色荧光粉可最大地提升量子点LED的发光性能与使用寿命。荧光胶包括UV胶和硅胶中的一种或多种。优选地，荧光胶为UV胶。
本发明实施方式中，所述绿色量子点包括有机钙钛矿量子点、无机钙钛矿量子点和具有核壳结构的量子点中的一种或多种，所述具有核壳结构的量子点包括内核和形成于所述内核外部的外壳，所述内核的材质包括硒化镉、二硫化铟铜和磷化铟中的一种或多种，所述外壳的材质包括镉、硒、硫化镉、氧化锌、硫化锌和硒化锌中的一种或多种。优选地，本发明的绿色量子点为有机钙钛矿量子点、无机钙钛矿量子点、以硒化镉为内核，硫化镉为外壳的绿色量子点或磷化铟为内核，氧化锌为外壳的绿色量子点。
本发明实施方式中，绿色荧光粉的材质包括γ-AlON：Mn2+和Mg陶瓷绿色荧光粉材料中的一种或多种。本发明实施方式中，优选地，本发明中的红色荧光粉为KSF红色荧光粉。所述KSF红色荧光粉的化学式为A2BF6:Mn4+，其中，A代表锂元素、钠元素、钾元素、铷元素或铯元素，B代表锗元素、硅元素、锡元素、钛元素或镐元素。更优选地，本发明KSF红色荧光粉为K2SiF6:Mn4+。优选地，绿色荧光粉的材质为γ-AlON：Mn2+。优选地，荧光胶包括UV胶和硅胶中的一种或多种。更优选地，荧光胶为UV胶。
请参考图3，本发明实施例提供的一种量子点LED的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取陶瓷基板1，将所述陶瓷基板1清洗后，随后将蓝光芯片2通过固晶设置于所述陶瓷基板1表面；
步骤2:将量子点、荧光粉和荧光胶混合后经注塑制备出目标形状的量子点荧光粉，随后将所述量子点荧光粉覆盖于所述蓝光芯片2表面，形成量子点荧光粉层3；
步骤3：在所述量子点荧光粉层3的表面制备保护层4，得到量子点LED，所述保护层4包括至少一层无机阻隔层41和至少一层有机保护层42，所述保护层4的最里层为所述无机阻隔层41，最外层为有所述机保护层4。
本发明实施例提供的制备方法，工艺简单，成本低，适合大规模生产，可制备出阻隔水和氧气性能好的量子点LED，具有很强的实用性。
其中，采用磁控溅射法、等离子增强化学气相沉积法或原子层沉积法沉积制备所述无机阻隔层41，采用喷涂法制备所述有机保护层42。
以上对本发明实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本发明的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种量子点LED，其特征在于，包括陶瓷基板，依次设于所述陶瓷基板表面的蓝光芯片和量子点荧光粉层，以及罩设于所述蓝光芯片和所述量子点荧光粉层上的保护层，所述保护层包括至少一层无机阻隔层和至少一层有机保护层，所述保护层的最里层为所述无机阻隔层，最外层为所述有机保护层。
2.如权利要求1所述的量子点LED，其特征在于，所述量子点荧光粉层垂直于所述陶瓷基板方向的截面形状为三角形、四边形、多边形、半椭圆形或半圆形。
3.如权利要求1所述的量子点LED，其特征在于，所述量子点荧光粉层设于所述蓝光芯片的表面且延伸至所述陶瓷基板表面。
4.如权利要求1所述的量子点LED，其特征在于，相邻的所述无机阻隔层和所述有机保护层之间还设有一过渡层，所述过渡层用于提高所述无机阻隔层和所述有机保护层之间的结合力。
5.如权利要求1所述的量子点LED，其特征在于，所述无机阻隔层的材质包括硅的氧化物、铝的氧化物、硅的氮化物和铝的氮化物中的一种或多种，所述有机保护层的材质包括有机氟树脂和有机硅树脂中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的量子点LED，其特征在于，所述有机保护层的折射率小于所述无机阻隔层的折射率。
7.如权利要求1所述的量子点LED，其特征在于，所述量子点荧光粉层包括绿色量子点、绿色荧光粉、红色荧光粉和荧光胶，所述绿色量子点、所述绿色荧光粉和所述红色荧光粉的质量比为1：(1-100)：(5-50)。
8.如权利要求7所述的量子点LED，其特征在于，所述绿色量子点包括有机钙钛矿量子点、无机钙钛矿量子点和具有核壳结构的量子点中的一种或多种，所述具有核壳结构的量子点包括内核和形成于所述内核外部的外壳，所述内核的材质包括硒化镉、二硫化铟铜和磷化铟中的一种或多种，所述外壳的材质包括镉、硒、硫化镉、氧化锌、硫化锌和硒化锌中的一种或多种。
9.一种量子点LED的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取陶瓷基板，将所述陶瓷基板清洗后，随后将蓝光芯片通过固晶设置于所述陶瓷基板表面；
将量子点、荧光粉和荧光胶混合后经注塑制备出目标形状的量子点荧光粉，随后将所述量子点荧光粉覆盖于所述蓝光芯片表面，形成量子点荧光粉层；
在所述量子点荧光粉层的表面制备保护层，得到量子点LED，所述保护层包括至少一层无机阻隔层和至少一层有机保护层，所述保护层的最里层为所述无机阻隔层，最外层为有所述机保护层。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射法、等离子增强化学气相沉积法或原子层沉积法沉积制备所述无机阻隔层，采用喷涂法制备所述有机保护层。
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