TW202233802A - 光轉換複合材料以及製造光轉換複合材料之方法 - Google Patents

光轉換複合材料以及製造光轉換複合材料之方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種光轉換複合粒子，包含有至少一光轉換材料體以及一載體，該至少一光轉換材料體散佈於該載體內，該載體係由一混合物形成，該混合物包含有至少一無機物以及至少一有機物，該至少一無機物包含有一雲母。本發明另揭露一種製造該光轉換複合粒子之方法，包含有將該光轉換材料體、包含有該雲母之該無機物以及該有機物置於一溶劑中，形成一混合物溶液；加熱該混合物溶液至一第一溫度，使該有機物溶解於該混合物溶液，而該無機物懸浮於該混合物溶液中；及冷卻該混合物溶液至一第二溫度，從而使該光轉換複合粒子析出於該混合物溶液中。

Description

光轉換複合粒子以及製造光轉換複合粒子之方法
本發明係關於一種複合粒子及相關的製造方法，尤指一種具有較佳可靠度之光轉換複合粒子以及製造前述光轉換複合粒子之方法。
光轉換材料（例如量子點或螢光粉）可將發光元件（例如LED晶片）所發出的藍光轉換成不同波長的光（例如紅光或綠光），經由光轉換材料所轉換出之紅光與綠光以及發光元件所產生的藍光可以不同比例進行複合，從而形成不同顏色的光，因此設置有光轉換材料之顯示面板可具有較佳的色彩純度提昇以及較廣的顯示色域範圍，然光轉換材料非常容易與水或氧氣產生反應而失效，因此如何提高光轉換材料之可靠度便成為重要課題。
本發明之目的在於提供一種具有較佳可靠度之光轉換複合粒子以及製造光轉換複合粒子之方法，以解決上述問題。
為達成上述目的，本發明揭露一種光轉換複合粒子，其包含有至少一光轉換材料體以及一載體，該至少一光轉換材料體散佈於該載體內，該載體係由一混合物形成，該混合物包含有至少一無機物以及至少一有機物，該至少一無機物包含有一雲母。
根據本發明其中一實施例，該至少一無機物另包含一矽氧化物與一鈦氧化物的其中至少一者。
根據本發明其中一實施例，該至少一有機物包含有一聚乙烯與一聚碳酸脂的其中至少一者。
根據本發明其中一實施例，該至少一有機物包含有一聚乙烯與一聚碳酸脂的其中至少一者。
根據本發明其中一實施例，該至少一光轉換材料體為一量子點或一螢光粉。
根據本發明其中一實施例，該至少一光轉換材料體位於該雲母之間。
根據本發明其中一實施例，該光轉換複合粒子係呈粉末狀或呈薄膜狀。
此外，本發明還揭露一種製造一光轉換複合粒子之方法，其包含有：將一光轉換材料體、包含有一雲母之一無機物以及一有機物置於一溶劑中，形成一混合物溶液；加熱該混合物溶液至一第一溫度，使該有機物溶解於該混合物溶液，而該無機物懸浮於該混合物溶液中；以及冷卻該混合物溶液至一第二溫度，從而使該光轉換複合粒子析出於該混合物溶液中。
根據本發明其中一實施例，該溶劑為一苯環類化合物。
根據本發明其中一實施例，該第一溫度係不小於攝氏80℃且不大於攝氏150℃。
根據本發明其中一實施例，該第二溫度係不小於攝氏20℃且不大於60℃。
根據本發明其中一實施例，該方法另包含有將冷卻後之該混合物溶液離心、過濾、乾燥，以移除該溶劑，而得到呈粉末狀之該光轉換複合粒子。
根據本發明其中一實施例，該方法另包含有將冷卻後之該混合物溶液塗佈於一基板；以及加熱將該溶劑移除，而得到呈薄膜狀之該光轉換複合粒子。
綜上所述，於本發明中，由於光轉換材料體係散佈於載體內，且載體係由包含有雲母之無機物以及有機物形成，光轉換材料體可位於有機物內且位於多個雲母之間，或甚至位於單一雲母之該層狀結構之間，因此水、氧氣可被有機物和/或雲母和/或該層狀結構阻隔而使光轉換材料體不易因與水、氧氣產生反應而失效，故本發明之光轉換複合粒子具有較佳的可靠度，且無須如先前技術一般額外設置用以抗水、氧之屏蔽層/屏蔽膜。此外，上述製造方法具有較短之反應時間，故有利於快速量產。
請參閱第1圖至第3圖，第1圖為本發明實施例一光轉換複合粒子1之結構示意圖，第2圖為本發明實施例粉末狀之光轉換複合粒子1之示意圖，第3圖為本發明實施例薄膜狀之光轉換複合粒子1之示意圖。如第1圖至第3圖所示，光轉換複合粒子1可呈粉末狀或呈薄膜狀且包含有至少一光轉換材料體11以及一載體12，光轉換材料體11係散佈於載體12內，載體12係由一混合物形成，其中該混合物包含有至少一無機物121以及至少一有機物122。
具體地，於此實施例中，光轉換材料體11可為一量子點或一螢光粉，其係用以將一發光元件（例如一LED晶片）所發出的藍光轉換成不同波長的光（例如紅光或綠光），然本發明並不侷限於此實施例。在另一實施例中，LED晶片亦可發出紫外光，而光轉換材料體則可將LED晶片所發出的紫外光轉換成紅光、綠光或藍光。
再者，於此實施例中，無機物122可包含有至少一雲母1221、至少一矽氧化物以及至少一鈦氧化物，其中，雲母1221可具有一層狀結構，其係用以阻隔水、氧氣，以避免水、氧氣與光轉換材料體11產生反應，該矽氧化物可為二氧化矽，其亦係用以阻隔水、氧氣，以避免水、氧氣與光轉換材料體11產生反應，該鈦氧化物可為二氧化鈦，其具有導引電子的能力與高折射的特性，故而可延長使用壽命並提升亮度，有機物121可包含有聚乙烯以及聚碳酸脂，其亦係用以阻隔水、氧氣，以避免水、氧氣與光轉換材料體11產生反應，然本發明並不侷限於此實施例，舉例來說，在另一實施例中，有機物可僅包含有聚乙烯與聚碳酸脂的其中一者，又或者，在另一實施例中，無機物可僅包含有雲母，或僅包含有雲母以及矽氧化物與鈦氧化物的其中至少一者。
請參閱第4圖，第4圖為本發明實施例製造光轉換複合粒子1之方法流程圖，其包含有下列步驟：
步驟S1：將光轉換材料體11、無機物122以及有機物121置於一溶劑中，形成一混合物溶液；
步驟S2：加熱該混合物溶液至一第一溫度，使有機物121溶解於該混合物溶液，而無機物122懸浮於該混合物溶液中；
步驟S3：冷卻該混合物溶液至一第二溫度，從而使光轉換複合粒子1析出於該混合物溶液中；以及
步驟S4：將冷卻後之該混合物溶液進行離心、過濾、乾燥程序，以移除該溶劑，而得到粉末狀之光轉換複合粒子1，或將冷卻後之該混合物溶液塗佈於一基板2並加熱將該溶劑移除，而得到薄膜狀之光轉換複合粒子1。
以下針對上述步驟進行詳細說明，當欲製造本發明之光轉換複合粒子1時，可先將光轉換材料體11、無機物122以及有機物121置於該溶劑中，形成該混合物溶液（步驟S1），較佳地，在一實施例中，該溶劑可為苯環類化合物（例如甲苯），然本發明並不侷限於此。接著，可加熱該混合物溶液至該第一溫度，使有機物121溶解於該混合物溶液，而無機物122懸浮於該混合物溶液中（步驟S2），較佳地，在一實施例中，該第一溫度可不小於攝氏80℃且不大於攝氏150℃，當該混合物溶液被加熱至該第一溫度後，可在該第一溫度下以不小於每分100轉的轉速持續攪拌該混合物溶液達至少十分鐘，以使有機物121溶解於該混合物溶液，而無機物122懸浮於該混合物溶液中，然本發明並不侷限於此。
當有機物121溶解於該混合物溶液，而無機物122懸浮於該混合物溶液後，可冷卻該混合物溶液至該第二溫度，從而使光轉換複合粒子1析出於該混合物溶液（步驟S3），較佳地，於一實施例中，該第二溫度可不小於攝氏20℃且不大於60℃，且冷卻速率可不小於每分攝氏0.1度且不大於每分攝氏20度，然本發明並不侷限於此，冷卻速率可決定光轉換複合粒子的尺寸，冷卻速率越快，光轉換複合粒子的尺寸越小，故冷卻速率端視實際需求而定。當光轉換複合粒子1析出於該混合物溶液後，便可將冷卻後之該混合物溶液進行離心、過濾、乾燥等程序，以移除該溶劑，而得到如第2圖所示之呈粉末狀之光轉換複合粒子1，或將冷卻後之該混合物溶液塗佈於基板2並加熱以將該溶劑移除，而得到如第3圖所示之呈薄膜狀之該光轉換複合粒子（步驟S4），較佳地，於一實施例中，冷卻後之該混合物溶液可藉由滾輪而塗佈於基板2的一側，然本發明並不侷限於此，舉例來說，冷卻後之該混合物溶液也可藉由刮刀而塗佈於基板的兩側。
於此實施例中，由於光轉換材料體11係散佈於載體12內，且載體12係由包含有雲母1221之無機物122以及有機物121形成，光轉換材料體11可位於有機物121內且位於多個雲母1221之間或甚至位於單一雲母1221之該層狀結構之間，因此水、氧氣可被有機物121和/或雲母1221和/或該層狀結構阻隔，而使光轉換材料體11不易因與水、氧氣產生反應而失效，故本發明之光轉換複合粒子1具有較佳的可靠度，且無須如先前技術一般額外設置用以抗水、氧之屏蔽層/屏蔽膜（barrier layer/barrier film）。此外，上述製造方法具有較短之反應時間，故有利於快速量產。
可理解地，在另一實施例中，即便有機物和/或無機物的成份相異於前述實施例，（例如，當有機物僅包含有聚乙烯與聚碳酸脂的其中一者時，又或者當無機物僅包含有雲母，或僅包含有雲母以及矽氧化物與鈦氧化物的其中至少一者時），相對應的光轉換複合粒子仍可依前述方法製造而得。
此外，為了使光轉換複合粒子具有較佳的可靠度，在一較佳實施例中，光轉換材料體、雲母、二氧化矽、二氧化鈦、聚乙烯、聚碳酸脂以及甲苯的重量比例(%)可為15：3：1：1：20：10：50。
又或者，在另一較佳實施例中，光轉換材料體、雲母、聚乙烯、聚碳酸脂以及甲苯的重量比例(%)可為15：5：20：10：50。
又或者，在另一較佳實施例中，光轉換材料體、雲母、聚乙烯以及甲苯的重量比例(%)可為15：5：30：50。
相較於先前技術，於本發明中，由於光轉換材料體係散佈於載體內，且載體係由包含有雲母之無機物以及有機物形成，光轉換材料體可位於有機物內且位於多個雲母之間，或甚至位於單一雲母之該層狀結構之間，因此水、氧氣可被有機物和/或雲母和/或該層狀結構阻隔，而使光轉換材料體不易因與水、氧氣產生反應而失效，故本發明之光轉換複合粒子具有較佳的可靠度，且無須如先前技術一般額外設置用以抗水、氧之屏蔽層/屏蔽膜。此外，上述製造方法具有較短之反應時間，故有利於快速量產。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1:光轉換複合粒子 11:光轉換材料體 12:載體 121:有機物 122:無機物 1221:雲母 2:基板 S1~S4:步驟
第1圖為本發明實施例光轉換複合粒子之結構示意圖。 第2圖為本發明實施例粉末狀之光轉換複合粒子之示意圖。 第3圖為本發明實施例薄膜狀之光轉換複合粒子之示意圖。 第4圖為本發明實施例製造光轉換複合粒子之方法流程圖。
1:光轉換複合粒子
11:光轉換材料體
12:載體
121:有機物
122:無機物
1221:雲母

Claims (13)

  1. 一種光轉換複合粒子，其包含有： 至少一光轉換材料體；以及 一載體，該至少一光轉換材料體散佈於該載體內，該載體係由一混合物形成，該混合物包含有至少一無機物以及至少一有機物，該至少一無機物包含有一雲母。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光轉換複合粒子，其中該至少一無機物另包含一矽氧化物與一鈦氧化物的其中至少一者。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光轉換複合粒子，其中該至少一有機物包含有一聚乙烯與一聚碳酸脂的其中至少一者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光轉換複合粒子，其中該至少一有機物包含有一聚乙烯與一聚碳酸脂的其中至少一者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光轉換複合粒子，其中該至少一光轉換材料體為一量子點或一螢光粉。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光轉換複合粒子，其中該至少一光轉換材料體位於該雲母之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光轉換複合粒子，其中該光轉換複合粒子係呈粉末狀或呈薄膜狀。
  8. 一種製造一光轉換複合粒子之方法，其包含有： 將一光轉換材料體、包含有一雲母之一無機物以及一有機物置於一溶劑中，形成一混合物溶液； 加熱該混合物溶液至一第一溫度，使該有機物溶解於該混合物溶液，而該無機物懸浮於該混合物溶液中；以及 冷卻該混合物溶液至一第二溫度，從而使該光轉換複合粒子析出於該混合物溶液中。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該溶劑為一苯環類化合物。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該第一溫度係不小於攝氏80℃且不大於攝氏150℃。
  11. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該第二溫度係不小於攝氏20℃且不大於60℃。
  12. 如申請專利範圍第8項之方法，其另包含有： 將冷卻後之該混合物溶液進行離心、過濾、乾燥程序，以移除該溶劑，而得到呈粉末狀之該光轉換複合粒子。
  13. 如申請專利範圍第8項之方法，其另包含有： 將冷卻後之該混合物溶液塗佈於一基板；以及 加熱將該溶劑移除，而得到呈薄膜狀之該光轉換複合粒子。
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