TWI683449B - 複合量子點材料、製備方法及其顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種複合量子點材料，該複合量子點材料包含：一光學核心；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上，該無機配體層包含至少一氧化矽（SiO x）材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上；其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構，以不規則的排列方式堆疊而成。另外，複合量子點材料的製備方法及其應用亦被提出。

Description

複合量子點材料、製備方法及其顯示裝置
本發明係關於一種複合量子點材料、複合量子點材料的製備方法及其顯示裝置，尤指一種可提升量子點之穩定性及發光效率的複合量子點材料、複合量子點材料的製備方法及其顯示裝置。
量子點從被製作以後，由於其優異的光電性能引起了科學界和工業界廣泛的興趣。與傳統螢光材料相比，量子點的發光性能更具有半峰寬窄、顆粒小、無散射損失和光譜隨尺寸可調控等優點，被廣泛地認為將在顯示、照明和生物螢光標記等領域具有重大應用前景。
各單位皆投入了大量的時間和人力成本進行量子點材料的研究，使量子點的光電性能得到不斷的提升，相關應用的元件也相繼出現。
其中，量子點作為發光材料應用於顯示設備被認為是量子點最先實現突破的應用領域。然而，量子點作為一種優越的發光材料，仍然存在許多基礎問題尚未能得到解決，尤其又以「量子點的穩定性問題」困擾著許多的研究單位，成為限制量子點領域發展的瓶頸之一。進一步而言，量子點在其它應用領域，如太陽能電池、生物標記以及環境污染冶理等方面，其穩定性亦是很大的挑戰。
有鑑於上述的缺失，本發明旨在提出一種可提升量子點穩定性及發光效率的複合量子點材料、複合量子點材料的製備方法及其顯示裝置。
首先，本發明提出一種複合量子點材料。該複合量子點材料包含：一光學核心；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上，該無機配體層包含至少一氧化矽（SiO x）材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上。其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的複數個層積結構，以不規則的排列方式堆疊而成。
再者，本發明還提出一種複合量子點材料的製備方法，包含以下步驟：（A）提供一光學核心，並對該光學核心進行矽烷化處理；（B）添加一表面活性劑和一非極性溶劑於經矽烷化處理後的該光學核心；（C）添加一含矽化合物，使得該光學核心表面具有至少一氧化矽（SiO x）材料；（D）添加一含水化合物，該含水化合物與該含矽化合物進行水解和縮合反應，以形成一無機配體層；（E）混合一醋酸鋅水合物和乙醇，並添加至包覆有該無機配體層的該光學核心；以及（F）將包覆有該無機配體層的該光學核心浸泡於氫氧化鈉（NaOH）-乙醇（Ethanol）水溶液，形成一複合量子點材料。
本發明還提出另一種複合量子點材料的製備方法，包含以下步驟：（G）提供一光學核心，並對該光學核心進行矽烷化處理；（H）添加一表面活性劑和一非極性溶劑於經矽烷化處理後的該光學核心；（I）添加一含矽化合物，使得該光學核心表面具有至少一氧化矽（SiO x）材料；（J）添加一含水化合物，該含水化合物與該含矽化合物進行水解和縮合反應，以形成一無機配體層；（K）添加異丙醇鈦（Titanium isopropoxide, TTIP）或鈦酸四丁酯（TBOT）至包覆有該無機配體層的該光學核心；以及（L）將包覆有該無機配體層的該光學核心浸泡於水-醇溶液，形成一複合量子點材料。
本發明還提出另一種複合量子點材料的製備方法，包含以下步驟：（M）提供一光學核心定錨於無機氧化物上；（N）添加一非極性溶劑於至少含一量子點成長於無機氧化物；（O）添加一含矽化合物，使得該光學核心表面形成一無機配體層；（P）混合一醋酸鋅水合物和乙醇，並添加至包覆有該無機配體層的該光學核心；以及（Q）將包覆有該無機配體層的該光學核心浸泡於氫氧化鈉（NaOH）-乙醇（Ethanol）水溶液，形成一複合量子點材料。
本發明還提出另一種複合量子點材料的製備方法，包含以下步驟：（R）提供一光學核心定錨於無機氧化物上；（S）添加一非極性溶劑於至少含一量子點成長於無機氧化物；（T）添加一含矽化合物，使得該光學核心表面形成一無機配體層；（U）添加異丙醇鈦（Titanium isopropoxide, TTIP）或鈦酸四丁酯（TBOT）至包覆有該無機配體層的該光學核心；以及（V）將包覆有該無機配體層的該光學核心浸泡於水-醇溶液，形成一複合量子點材料。
再者，本發明更提出一種複合量子點顯示裝置，包含：一背光源；至少一複合量子點材料，設於該背光源；以及一液晶顯示模組，設置於含有至少一複合量子點材料之背光源上。
其中，該至少一複合量子點材料包含：一光學核心；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上，該無機配體層包含至少一氧化矽（SiO x）材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上。其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構堆疊而成。
本發明更提出另一種複合量子點顯示裝置，包含：一微發光源，為主動式微LED晶粒或被動式微LED晶粒；以及至少一複合量子點材料，置放於該微發光源上。其中，該至少一複合量子點材料包含：一光學核心；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上，該無機配體層包含至少一氧化矽（SiO x）材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上。其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構堆疊而成。
以上對本發明的簡述，目的在於對本發明之數種面向和技術特徵作一基本說明。發明簡述並非對本發明的詳細表述，因此其目的不在特別列舉本發明的關鍵性或重要元件，也不是用來界定本發明的範圍，僅為以簡明的方式呈現本發明的數種概念而已。
為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：
實施例：複合量子點材料
首先，請參考第一圖，其為本發明較佳實施例之複合量子點材料的示意圖。如第一圖所示，本較佳實施例之複合量子點材料142包含：一光學核心421、一無機配體層1001以及一水氧阻障層2001。
其中，該光學核心421可以是由半導體材料製成的量子點，例如：II-VI族量子點（CdSe 或 CdS）、III-V族量子點（（Al, In, Ga）P、（Al, In, Ga）As或 （Al, In, Ga）N）、具有殼-核結構之II-VI族量子點（CdSe/ZnS）、具有殼-核結構之III-V族量子點（InP/ZnS）、具有合金結構之非球形II-VI量子點（ZnCdSeS）、上述任兩者之組合或上述任兩者以上之組合。
該光學核心421也可以是具有化學通式MAX 3的鈣鈦礦量子點，該鈣鈦礦量子點主要包含有機-無機雜化鈣鈦礦量子點、全無機鈣鈦礦量子點或其組合。其中，陽離子M為有機離子的甲胺離子、乙胺離子、甲脒離子或無機離子的銫離子（Cs +）；金屬離子A 為二價的鉛離子（Pb 2+）、錫（Sn 2+）或鍺離子（Ge 2+）；鹵素離子X 為屬於立方、正交或者四方晶系的氯離子（Cl -），溴離子（Br -）或碘離子（I -）。
進一步而言，該全無機鈣鈦礦量子點為具有化學通式CsPbCl 3的藍光全無機鈣鈦礦量子點、CsPbBr 3的綠光全無機鈣鈦礦量子點、具有化學通式CsPb（I/Br） 3的琥珀光全無機鈣鈦礦量子點、具有化學通式CsPbI 3的紅光全無機鈣鈦礦量子點或其組合。本較佳實施例之複合量子點材料142能受第一光線激發而發出不同於第一光線之波長的第二光線，並具有具優異的量子效率與光線波長轉換效率，能展現出半高寬窄的放光光譜及優異的純色性，使得光線波長轉換效果佳，且應用在發光裝置能提升其發光效率。
前述之量子點可藉由成分及/或尺寸之調整，依據能帶寬度之差異（Band Gap）改變發光顏色（第二光線波長），例如從藍色、綠色到紅色色域，能夠彈性運用；其中，該些量子點具有奈米級尺寸。在本較佳實施例中，光學核心421的粒徑大小介於1奈米（nm）至30奈米之間（例如20奈米）。然，使用者可先決定光學核心421之光激螢光的顏色，再依據所挑選的半導體材料決定適合的光學核心421尺寸大小，本發明不應依此為限。
其中，該無機配體層1001係包覆於該光學核心421的表面上，且該無機配體層1001包含至少一氧化矽（SiO x）材料。在本較佳實施例中，該氧化矽（SiO x）材料的厚度介於1奈米（nm）至1000奈米之間，例如10奈米至100奈米。其中，該氧化矽（SiO x）材料可以是二氧化矽（SiO 2）或一氧化矽（SiO）。值得注意的是，二氧化矽（SiO 2）的透光度高，不會使來自至少一量子點的出光效率下降，且能減少量子點的配體（Ligand）損失並達到量子效率的提升，同時也可以防止量子點的光致氧化。
此外，本較佳實施例更在該無機配體層1001的表面上包覆一水氧阻障層2001，且該水氧阻障層2001係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構201，以不規則的排列方式堆疊而成，可有效降低無機配體層1001可能會導致量子點（光學核心421）的奈米結構於固化高分子材料之中分散性表現不佳的影響。其中，該至少一金屬氧化物為氧化鈦（TiO 2）、氧化鋅（ZnO）、氧化鋁（AlO x）或其組合。
另一方面，請參考第二圖，其為本發明另一較佳實施例之複合量子點材料的示意圖。如第二圖所示，本另一較佳實施例之複合量子點材料142’包含：一定量前驅物431、一光學核心421、一無機配體層1001以及一水氧阻障層2001。
本實施例與第一圖之複合量子點材料142的差異在於，本實施例之複合量子點材料142’更包含一定量前驅物431，該定量前驅物431為一無機氧化物，且在可能的實施樣態中，該無機氧化物可為一奈米球結構，其材料可選用至少一無機氧化物，如二氧化矽（SiO 2）、一氧化矽（SiO）或其組合。另外，請同時參考第十A（其比例尺大小為15奈米）、十B圖（其比例尺大小為20奈米）及十C圖（其比例尺大小為50奈米），其為本發明另一較佳實施例（含有定量前驅物）之複合量子點材料的電顯圖。如第十A、十B圖及十C圖所示，首先，對該定量前驅物431進行一胺基化的步驟；完成後，該光學核心421可定錨並成長於該定量前驅物431上，而該無機配體層1001包覆於該定量前驅物431及該光學核心421的表面上。最後，該水氧阻障層2001又包覆於該無機配體層1001心的表面上，以形成本實施例之複合量子點材料142’。
實施例：複合量子點材料的製備方法
請參考第三圖，其為本發明第一較佳實施例之複合量子點材料的製備方法流程圖。如第三圖所示，本發明之複合量子點材料可透過以下方式製備：（A）提供一光學核心，並對該光學核心進行矽烷化處理；（B）添加一表面活性劑和一非極性溶劑於經矽烷化處理後的該光學核心；（C）添加一含矽化合物，使得該光學核心表面具有至少一氧化矽（SiO x）材料；（D）添加一含水化合物，該含水化合物與該含矽化合物進行水解和縮合反應，以形成一無機配體層；（E）混合一醋酸鋅水合物和乙醇，並添加至包覆有該無機配體層的該光學核心；以及（F）將包覆有該無機配體層的該光學核心浸泡於氫氧化鈉（NaOH）-乙醇（Ethanol）水溶液，形成一複合量子點材料。
在本實施例的步驟（A）中，該光學核心可以是由半導體材料製成的量子點，例如：II-VI族量子點（CdSe 或 CdS）、III-V族量子點（（Al, In, Ga）P、（Al, In, Ga）As或 （Al, In, Ga）N）、具有殼-核結構之II-VI族量子點（CdSe/ZnS）、具有殼-核結構之III-V族量子點（InP/ZnS）、具有合金結構之非球形II-VI量子點（ZnCdSeS ）、上述任兩者之組合或上述任兩者以上之組合。
該光學核心也可以是具有化學通式MAX 3的鈣鈦礦量子點，該鈣鈦礦量子點主要包含有機-無機雜化鈣鈦礦量子點、全無機鈣鈦礦量子點或其組合。其中，陽離子M為有機離子的甲胺離子、乙胺離子、甲脒離子或無機離子的銫離子（Cs +）；金屬離子A 為二價的鉛離子（Pb 2+）、錫（Sn 2+）或鍺離子（Ge 2+）；鹵素離子X 為屬於立方、正交或者四方晶系的氯離子（Cl -），溴離子（Br -）或碘離子（I -）。進一步而言，該全無機鈣鈦礦量子點為具有化學通式CsPbCl 3的藍光全無機鈣鈦礦量子點、具有化學通式CsPbBr 3的綠光全無機鈣鈦礦量子點、具有化學通式CsPb（I/Br） 3的琥珀光全無機鈣鈦礦量子點、具有化學通式CsPbI 3的紅光全無機鈣鈦礦量子點或其組合。
在本實施例的步驟（B）中，該表面活性劑為曲拉通X-100（Triton X-100，C 14H 22O(C 2H 4O) n）或壬基酚聚醚-5（Igepal CO-520）；該非極性溶劑為己烷（Hexane）、環己烷（Cyclohexane）、苯（Benzene）、甲苯（Toluene）、氯仿（Chloroform）或乙酸乙酯（Ethyl acetate）。
在本實施例的步驟（C）中，該含矽化合物為四乙基矽酸鹽（TEOS）、四甲基矽酸鹽　（TMOS） 或3-氨基丙基三乙氧基矽烷（APTES）。該氧化矽（SiO x）材料可為二氧化矽（SiO 2）、一氧化矽（SiO）或其組合。
在本實施例的步驟（D）中，該含水化合物為純水（H 2O）或氨水（NH 4OH）溶液。
請參照第七A及七B圖，其為本發明較佳實施例之無機配體層包覆光學核心的電顯圖（其比例尺大小為20奈米），透過上述製備方法的步驟（A）至（D），即可完成無機配體層1001a包覆光學核心421a的製作。首先，如第七A圖所示，其比例尺大小為20奈米，由圖中可明顯看出該複合量子點材料的光學核心421a大小約為5奈米，無機配體層1001a的厚度約為3奈米，且複合量子點材料的無機配體層1001a包覆有單一顆光學核心421a；再者，如第七B圖所示，其比例尺大小同樣為20奈米，由圖中可明顯看出該複合量子點材料的光學核心421b大小約為7奈米，無機配體層1001b的厚度約為11.5奈米，且複合量子點材料的無機配體層100b同樣包覆有單一顆光學核心421b。由此可知，本發明可透過調配上述步驟（A）至（D）溶劑或化合物的濃度，來控制包覆光學核心的無機配體層的厚度。
同時參照第八A圖，其為本發明較佳實施例之複合量子點材料的水氧阻障層為氧化鈦的電顯圖。透過上述製備方法所製成的複合量子點材料142a，包含：一光學核心，一包覆於該光學核心表面上的無機配體層，以及一包覆於該無機配體層表面上的水氧阻障層，且該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構，以不規則的排列方式堆疊而成（可參照第八A圖，其比例尺大小為100奈米）。其中，該光學核心為上述之半導體材料製成的量子點或具有化學通式MAX 3的鈣鈦礦量子點；該無機配體層為二氧化矽（SiO 2）、一氧化矽（SiO）或其組合；該至少一金屬氧化物為氧化鈦（TiO 2）。另外，第八B、八C圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的水氧阻障層為氧化鈦的金相圖，其中第八B圖中螢光黃色部分為複合量子點材料中含有矽（Si）的材料（其比例尺大小為15奈米），第八C圖中螢光綠色部分為複合量子點材料中含有鈦（Ti）的材料（其比例尺大小為15奈米）。
除此之外，請參考第四圖，其為本發明第二較佳實施例之複合量子點材料的製備方法流程圖。如第四圖所示，本發明之複合量子點材料還可透過以下方式製備：（G）提供一光學核心，並對該光學核心進行矽烷化處理；（H）添加一表面活性劑和一非極性溶劑於經矽烷化處理後的該光學核心；（I）添加一含矽化合物，使得該光學核心表面具有至少一氧化矽（SiO x）材料；（J）添加一含水化合物，該含水化合物與該含矽化合物進行水解和縮合反應，以形成一無機配體層；（K）添加異丙醇鈦（Titanium isopropoxide, TTIP）或鈦酸四丁酯（TBOT）至包覆有該無機配體層的該光學核心；以及（L）將包覆有該無機配體層的該光學核心浸泡於水-醇溶液，形成一複合量子點材料。
在本實施例的步驟（G）中，該光學核心可以是由半導體材料製成的量子點，例如：II-VI族量子點（CdSe 或 CdS）、III-V族量子點（（Al, In, Ga）P、（Al, In, Ga）As或 （Al, In, Ga）N）、具有殼-核結構之II-VI族量子點（CdSe/ZnS）、具有殼-核結構之III-V族量子點（InP/ZnS）、具有合金結構之非球形II-VI量子點（ZnCdSeS ）、上述任兩者之組合或上述任兩者以上之組合。
該光學核心也可以是具有化學通式MAX 3的鈣鈦礦量子點，該鈣鈦礦量子點主要包含有機-無機雜化鈣鈦礦量子點、全無機鈣鈦礦量子點或其組合。其中，陽離子M為有機離子的甲胺離子、乙胺離子、甲脒離子或無機離子的銫離子（Cs +）；金屬離子A 為二價的鉛離子（Pb 2+）、錫（Sn 2+）或鍺離子（Ge 2+）；鹵素離子X 為屬於立方、正交或者四方晶系的氯離子（Cl -），溴離子（Br -）或碘離子（I -）。進一步而言，該全無機鈣鈦礦量子點為具有化學通式CsPbCl 3的藍光全無機鈣鈦礦量子點、具有化學通式CsPbBr 3的綠光全無機鈣鈦礦量子點、具有化學通式CsPb（I/Br） 3的琥珀光全無機鈣鈦礦量子點、具有化學通式CsPbI 3的紅光全無機鈣鈦礦量子點或其組合。
在本實施例的步驟（H）中，該表面活性劑為曲拉通X-100（Triton X-100，C 14H 22O(C 2H 4O) n）或壬基酚聚醚-5（Igepal CO-520）；該非極性溶劑為己烷（Hexane）、環己烷（Cyclohexane）、苯（Benzene）、甲苯（Toluene）、氯仿（Chloroform）或乙酸乙酯（Ethyl acetate）。
在本實施例的步驟（I）中，該含矽化合物為四乙基矽酸鹽（TEOS）、四甲基矽酸鹽　（TMOS） 或3-氨基丙基三乙氧基矽烷（APTES）。該氧化矽（SiO x）材料可為二氧化矽（SiO 2）、一氧化矽（SiO）或其組合。
在本實施例的步驟（J）中，該含水化合物為純水（H 2O）或氨水（NH 4OH）溶液。
可同時參照第九A圖，其為本發明較佳實施例之複合量子點材料的水氧阻障層為氧化鋅的電顯圖（其比例尺大小為100奈米）。透過上述製備方法所製成的複合量子點材料142b，包含：一光學核心，一包覆於該光學核心表面上的無機配體層，以及一包覆於該無機配體層表面上的水氧阻障層，且該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構，以不規則的排列方式堆疊而成（可參照第九A圖，其比例尺大小為100奈米）。其中，該光學核心為上述之半導體材料製成的量子點或具有化學通式MAX 3的鈣鈦礦量子點；該無機配體層為二氧化矽（SiO 2）、一氧化矽（SiO）或其組合；該至少一金屬氧化物為氧化鋅（ZnO）。另外，第九B、九C圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的水氧阻障層為氧化鋅的金相圖，其中第九B圖中螢光藍色部分為複合量子點材料中含有矽（Si）的材料（其比例尺大小為250奈米），第九C圖中螢光黃色部分為複合量子點材料中含有鋅（Zn）的材料（其比例尺大小為250奈米）。
最後，關於含有定量前驅物之複合量子點材料的製備方法如下。首先，請參考第五圖，其為本發明第三較佳實施例之複合量子點材料（含有定量前驅物）的製備方法流程圖。如第五圖所示，該製備方法步驟包含：（a）提供一光學核心定錨於一無機氧化物上，且在可能的實施樣態中，該無機氧化物可為一奈米球結構；（b）添加一非極性溶劑於至少含一量子點成長於該無機氧化物；（c）添加一含矽化合物，使得該光學核心表面具有至少一氧化矽（SiO x）材料；以及（d）形成外表包覆有該至少一氧化矽（SiO x）材料一複合量子點材料。
其中，該表面活性劑為曲拉通X-100（Triton X-100，C 14H 22O(C 2H 4O) n）或壬基酚聚醚-5（Igepal CO-520）。其中，該含矽化合物為四乙基矽酸鹽（TEOS）、四甲基矽酸鹽（TMOS） 或3-氨基丙基三乙氧基矽烷（APTES）。
除此之外，再參考第六圖，其為本發明第四較佳實施例之複合量子點材料（含有定量前驅物）的製備方法流程圖。如第六圖所示，該製備方法步驟包含：（a’）提供至少一定量前驅物，並對該至少一定量前驅物進行胺基化處理，該至少一定量前驅物為一無機氧化物，且該無機氧化物為一奈米球結構；（b’）提供至少一光學核心；（c’）添加一表面活性劑或一非極性溶劑，使得該至少一光學核心形成於該至少一定量前驅物的表面上；（d’）添加一含矽化合物，使得該光學核心表面具有至少一氧化矽（SiO x）材料；以及（e’）形成外表包覆有該至少一氧化矽（SiO x）材料一複合量子點材料。
其中，該胺基化處理是在有機化合物分子中引入胺基的一種化工單元過程，胺基化不僅可以在有機化合物中引入一個胺基，還可以置換兩個或三個胺基，而胺基化處理的方法主要分為兩種：還原，對含有硝基的化合物進行還原；以及氨解，用有機鹵化物和氨直接反應，用胺基取代鹵素原子。其中，該表面活性劑為曲拉通X-100（Triton X-100，C 14H 22O(C 2H 4O) n）或壬基酚聚醚-5（Igepal CO-520）。其中，該含矽化合物為四乙基矽酸鹽（TEOS）、四甲基矽酸鹽（TMOS） 或3-氨基丙基三乙氧基矽烷（APTES）。
而依據上述方法所製備含有定量前驅物的複合量子點材料，可參考前述之第十A、十B圖及十C圖的電顯圖。
實施例：複合量子點材料的顯示裝置
本發明之複合量子點材料可應用於各種發光裝置例如照明燈具，用於手機螢幕、電視螢幕等之顯示裝置的發光模組（前光模組、背光模組）或用於顯示裝置之面板畫素或次畫素。再者，當使用越多種不同成分的複合量子點材料，亦即使用越多種不同發光波之量子點時，光源的放射光譜越寬，甚至能達到全（full spectrum）的需求。因此，使用本發明之複合量子點材料能提高顯示裝置的色域，亦能有效提升顯示裝置色純度與色彩真實性。
首先，請參考第十一圖，其為本發明第一實施例之複合量子點發光二極體（QD-LED）封裝結構示意圖。如第十一圖所示，該複合量子點發光二極體100a採晶片封裝形式，並包含有一基板120、一金屬電極122、一發光二極體晶片130、一波長轉換薄膜140以及一阻擋層150（barrier layer），而金屬電極122、發光二極體晶片130、波長轉換薄膜140以及阻擋層150（barrier layer）的兩側還可分別設有一含矽材質（如矽氧樹脂（Silicone resin））的保護層160，用以阻隔水氣與氧氣的滲入。其中，所述阻擋層150（barrier layer）最佳可選自玻璃及矽膠；其中又以玻璃為最佳選擇。而整體複合量子點發光二極體100a外圍更可用原子層沉積系統（ALD）鍍上一氧化金屬層151，該氧化金屬層151的構成可以是原子級氧化鋁材料。
該複合量子點發光二極體100a的相對位置是將該基板120設置於底部。該金屬電極122設置於該基板120上方。該發光二極體晶片130設置於該金屬電極122上方，並與該金屬電極122做電性連接。該波長轉換薄膜140及該阻擋層150（barrier layer）皆設置於該發光二極體晶片130之上，且該阻擋層150包覆該波長轉換薄膜140，以避免該波長轉換薄膜140受到發光二極體晶片130發光時所產生的熱能而影響波長轉換的效率，甚至破壞該波長轉換薄膜140。其中，該阻擋層150的材料為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、光學玻璃、環氧塑酯、或矽氧樹脂（Silicone resin）等。
其中，該波長轉換薄膜140為具有前述之複合量子點材料142、142’（請同時參照第一圖或第二圖）的波長轉換薄膜140，該波長轉換薄膜140也可以是具有前述之複合量子點材料142、142’與一透明膠體材料（圖未示）混合後形成複合波長轉換薄膜140，該透明膠體材料可以是聚甲基丙烯酸甲脂（polymathic methacrylate, PMMA）、乙烯對苯二甲酸酯（polyethylene terephthalate, PET）、聚苯乙烯（polystyrene, PS）、聚乙烯（polypropylene, PP）、尼龍（polyamide, PA）、聚碳酸酯（polycarbonate, PC）、環氧樹脂（epoxy）、矽氧樹脂（Silicone resin）、矽膠（silicone）或其組合。
該複合式的波長轉換薄膜140還可包含其他螢光材料（圖未示），如無機螢光材料或有機螢光材料與前述之量子點材料142、142’混合使用，無機螢光材料如鋁酸鹽螢光粉（如LuYAG、GaYAG、YAG等）、矽酸物螢光粉、硫化物螢光粉、氮化物螢光粉、氟化物螢光粉、、含四價錳離子的氟矽酸鉀（KSF）等。有機螢光材料包括包含單分子結構、多分子結構、寡聚物（Oligomer）以及聚合物（Polymer）。該螢光材料由主晶體、助活化劑（敏感劑）與活化劑組成。該螢光材料可以為黃色、藍色、綠色、橙色、紅色或其組合，如黃橙色和紅黃色之氮化物螢光粉，該螢光材料之材質是選自於有機螢光粉、螢光顏料、無機螢光粉、放射性元素或其組合。
在本實施例中，該波長轉換薄膜140的製作方法如下：首先，執行步驟（A），將複合量子點材料透過極性或非極性溶劑進行分散。接著，執行步驟（B），將含有複合量子點材料的分散液與透明膠材進行均勻混合，並放置烤箱烘乾形成複合量子點膠材。再者，執行步驟（C），將複合量子點膠材透過刮刀塗佈法塗佈於透明基板上，或透過滲透法將複合量子點膠材滲入兩片透明基板的間隙中。最後，執行步驟（D），進行膠材UV固化或熱固化成型，完成該波長轉換薄膜140的製作。
在本實施例中，該波長轉換薄膜140的另一製作方法如下：首先，執行步驟（a），將複數個奈米球堆疊為週期性或非週期性之一堆疊結構。接著，執行步驟（b），以一骨架膠體滲入該堆疊結構的縫隙間，且該骨架膠體混有前述之複合量子點材料。再者，執行步驟（c），固化該骨架膠體，並以一去球劑去除該堆疊結構中的該複數個奈米球。最後，執行步驟（d），製作完成該波長轉換薄膜140，該波長轉換薄膜140中包含週期性或非週期性的一奈米球狀孔洞結構。
在執行完步驟（d）之後，如對於更多波長的光譜具有提高其光強度之需求，更可執行步驟（e），在該波長轉換薄膜140中之奈米球狀孔洞結構滲入前述之複合量子點材料。
該波長轉換薄膜的製作方法還可透過以下方法：首先，執行步驟（f），將複數個前述之複合量子點材料為週期性或非週期性之一堆疊結構。接著，執行步驟（g），以一骨架膠體滲入該堆疊結構的縫隙間。再者，執行步驟（h），固化該骨架膠體。最後，執行步驟（i），製作完成該波長轉換薄膜140，該波長轉換薄膜中包含週期性或非週期性的複數個複合量子點材料。
在另一實施例中，該複合波長轉換薄膜140的製作方法如下：首先，執行步驟（a1），將複數個奈米球堆疊為週期性或非週期性之一堆疊結構。接著，執行步驟（b1），以一骨架膠體滲入該堆疊結構的縫隙間，且該骨架膠體混有前述之複合量子點材料，以及前述之螢光材料、透明膠體材料或其組合。再者，執行步驟（c1），固化該骨架膠體，並以一去球劑去除該堆疊結構中的該複數個奈米球。最後，執行步驟（d1），製作完成該複合波長轉換薄膜140，該複合波長轉換薄膜140中包含週期性或非週期性的一奈米球狀孔洞結構。
在執行完步驟(d1)之後，如對於更多波長的光譜具有提高其光強度之需求，更可執行步驟(e1)，在該複合波長轉換薄膜140中之奈米球狀孔洞結構滲入前述之複合量子點材料。
在上述二實施例中，複數個奈米球可選用二氧化矽（SiO 2）、聚苯乙烯（Polystyrene, PS）、聚二甲基矽氧烷（Polydimethylsiloxane）、聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate）所形成之直徑10奈米至1000奈米粒徑大小的奈米球。
液態骨架膠體可以為混合螢光材料的光固化膠或熱固化膠，或者純光固化膠或熱固化膠。更進一步來說光固化膠的的材料包含丙烯酸酯單體、丙烯酸酯寡聚合物單體，或其組合。本實施方式中採用丙烯酸酯單體實施之。主因丙烯酸酯具有優良的耐候性、透明性、保色性和力學強度，而丙烯酸酯單體可選自二縮三丙二醇二丙烯酸酯（Tripropylene glycol diacrylate, TPGDA）、新戊二醇二丙烯酸酯（Neopropylene glycol diacrylate, NPGDA）、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯（Propoxylated neopropylene glycol diacrylate, PO-NPGDA）、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（Trimethyloipropane triacrylate, TMPTA）、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（Ethoxylated trimethyloipropane triacrylate, EO-TMPTA）、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（Propoxylated trimethyloipropane triacrylate, PO-TMPTA）、丙氧基化甘油三丙烯酸酯（Propoxylated glyceryl triacrylate, GPTA）、二-(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯（Di-trimethyloipropane tetraacrylate, di-TMPTA）、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯（Ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate, EO-PETA）、二季戊四醇六丙烯酸酯（Dipentaerythritol hexaacrylate, DPHA）或其組合。
固化骨架膠體之方式係依照骨架膠體之種類不同而選用不同的方式。如骨架膠體為含有光硬化劑的光固化膠，則施以如紫外線等外部環境因素予以固化；反之如為熱固化膠時，則施以如烤箱加熱等方式予以固化之。
當複數個奈米球的材質選用為矽化合物時，去球劑選用為氫氟酸（HF）。可以在不腐蝕骨架膠體的前提下去除堆疊結構中的複數個奈米球。而當複數個奈米球為高分子聚合物時，去球劑選用有機溶劑來達成目的。
在本實施例中，該發光二極體晶片130製程步驟可分為上游、中游及下游，上游包括形成基板（如藍寶石基板、陶瓷基板、金屬基板等）、單晶棒（如GaN、GaAs、GaP等）、單晶片、結構設計、磊晶片，中游包括金屬蒸鍍、光照蝕刻、熱處理、切割，下游封裝則包括覆晶式（Flip-chip）、晶片黏著式（surface mount device, SMD）與晶片封裝式（chip sale package, CSP）。
在本實施例中，該複合量子點發光二極體100a的該波長轉換薄膜140與該複合波長轉換薄膜140所包含的複合量子點材料142、142’能受發光二極體晶片130所發出的第一光線激發，而發出不同於第一光線之波長的第二光線，並具有具優異的量子效率，能展現出半高寬窄的放光光譜及優異的純色性，因此光線波長轉換效果佳，且應用在背光源能提升發光效果。其中，發出第一光線的發光二極體晶片130是由藍光發光二極體晶片或紫外光發光二極體晶片所發射出來。
請參考第十二圖，其為本發明第二實施例之複合量子點發光二極體（QD-LED）封裝結構示意圖。如第十二圖所示，複合量子點發光二極體100b的塑料電極晶片載體180（透過金屬導線190連接）上設有發光二極體晶片130。並透過保護層160圍繞形成杯狀結構，以阻隔水氣與氧氣的滲入；並在其中填充透明膠體材料170。前述透明膠體材料170可以是聚甲基丙烯酸甲脂（polymathic methacrylate, PMMA）、乙烯對苯二甲酸酯（polyethylene terephthalate, PET）、聚苯乙烯（polystyrene, PS）、聚乙烯（polypropylene, PP）、尼龍（polyamide, PA）、聚碳酸酯（polycarbonate, PC）、環氧樹脂（epoxy）、矽氧樹脂（Silicone resin）、矽膠（silicone）或其組合。在第十二圖的實施例中，透明膠體材料170採用矽氧樹脂（Silicone resin）；而在保護層160及透明膠體材料170之上設有被阻擋層150包夾的波長轉換薄膜140或複合波長轉換薄膜140。而整體複合量子點發光二極體100a外圍更可用原子層沉積系統（ALD）鍍上一氧化金屬層151，該氧化金屬層151的構成可以是原子級氧化鋁材料。
請參考第十三圖，其為本發明第三實施例之複合量子點發光二極體（QD-LED）封裝結構示意圖。如第十三圖所示，複合量子點發光二極體100c的塑料電極晶片載體180上設有發光二極體晶片130（透過金屬導線190連接）。並透過保護層160圍繞形成杯狀結構，以阻隔水氣與氧氣的滲入；並在其中填充混有複合量子點材料142、142’的透明膠體材料170。其中，該透明膠體材料170可以是聚甲基丙烯酸甲脂（polymathic methacrylate, PMMA）、乙烯對苯二甲酸酯（polyethylene terephthalate, PET）、聚苯乙烯（polystyrene, PS）、聚乙烯（polypropylene, PP）、尼龍（polyamide, PA）、聚碳酸酯（polycarbonate, PC）、環氧樹脂（epoxy）、矽氧樹脂（Silicone resin）、矽膠（silicone）或其組合。而整體複合量子點發光二極體100a外圍更可用原子層沉積系統（ALD）鍍上一氧化金屬層151，該氧化金屬層151的構成可以是原子級氧化鋁材料。
請參考第十四圖，其為本發明一實施例之複合量子點液晶顯示裝置示意圖。如第十四圖所示，該複合量子點液晶顯示裝置52包含一側光式背光模組32及一液晶顯示模組42，側光式背光模組32包含框架380、背光源100及導光板320。在本實施例中，背光源100為第十一至十三圖中任一複合量子點發光二極體（QD-LED）100a、100b或100c，且背光源100的出光方向為面向導光板320的入光方面，且背光模組32更具有至少一反射片322藉以將背光源100射出的光線能集中往導光板320，光線再經由導光板320的出光面往上方的液晶顯示模組42射出。
請參考第十五A圖，其為本發明另一實施例之複合量子點液晶顯示裝置示意圖。如第十五A圖所示，該複合量子點液晶顯示裝置54包含一直下是背光模組34及一液晶顯示模組42，直下式背光模組34包含框架380及背光源100。在本實施例中，背光源100為第十一至十三圖中任一複合量子點發光二極體100a、100b或100c，或藍光發光二極體（LED），且背光源100的出光方向為面向液晶顯示模組42，且框架380更具有至少一反射片322藉以將背光源100射出的光線能集中往液晶顯示模組42，光線再由液晶顯示模組42射出。
其中，該液晶顯示模組42包含一玻璃基板420，設於該側光式背光模組32或該直下是背光模組34上方，一薄膜電晶體層424，設於該玻璃基板420與該側光式背光模組32或該直下是背光模組34之間，以及一液晶分子層422，設於該玻璃基板420與該薄膜電晶體層424之間。
另外，請參考第十五B圖，其為本發明再一實施例之複合量子點液晶顯示裝置示意圖。如第十五B圖所示，該複合量子點液晶顯示裝置54包含一直下是背光模組34、一液晶顯示模組42以及一波長轉換層140或一複合波長轉換層140，直下式背光模組34包含框架380及背光源100。在本實施例中，背光源100同樣可為第十一至十三圖中任一複合量子點發光二極體（QD-LED）100a、100b或100c，或藍光發光二極體（LED），且背光源100的出光方向為面向液晶顯示模組42，且框架380更具有至少一反射片322藉以將背光源100射出的光線能集中後，經由波長轉換層140或複合波長轉換層140射往液晶顯示模組42，光線再由液晶顯示模組42射出。本實施例與第15a圖的差異在於，該直下式背光模組34中背光源100上還可放置有前述之波長轉換層140或複合波長轉換層140（可參照第十一及十二圖）。
其中，該液晶顯示模組42包含一玻璃基板420，設於該側光式背光模組32或該直下是背光模組34上方，一薄膜電晶體層424，設於該玻璃基板420與該側光式背光模組32或該直下是背光模組34之間，以及一液晶分子層422，設於該玻璃基板420與該薄膜電晶體層424之間。
除此之外，請參考第十六圖，其為本發明第一實施例之複合量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置示意圖。如第十六圖所示，複合量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置200a包含一微發光源240，該微發光源240為主動式為發光二極體晶粒或被動式為發光二極體晶粒，以及至少一複合量子點材料142，塗佈於該微發光源的表面上。其中，該至少一複合量子點材料142包含一光學核心；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上（可參照第一圖），該無機配體層包含至少一氧化矽（SiO x）材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上。其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構堆疊而成。
其中，該光學核心可以是由半導體材料製成的量子點，例如：II-VI族量子點（CdSe 或 CdS）、III-V族量子點（（Al, In, Ga）P、（Al, In, Ga）As或 （Al, In, Ga）N）、具有殼-核結構之II-VI族量子點（CdSe/ZnS）、具有殼-核結構之III-V族量子點（InP/ZnS）、具有合金結構之非球形II-VI量子點（ZnCdSeS ）、上述任兩者之組合或上述任兩者以上之組合。
該光學核心也可以是具有化學通式MAX 3的鈣鈦礦量子點，該鈣鈦礦量子點主要包含有機-無機雜化鈣鈦礦量子點、全無機鈣鈦礦量子點或其組合。其中，陽離子M為有機離子的甲胺離子、乙胺離子、甲脒離子或無機離子的銫離子（Cs +）；金屬離子A 為二價的鉛離子（Pb 2+）、錫（Sn 2+）或鍺離子（Ge 2+）；鹵素離子X 為屬於立方、正交或者四方晶系的氯離子（Cl -），溴離子（Br -）或碘離子（I -）。
其中，該氧化矽（SiO x）材料可以是二氧化矽（SiO 2）或一氧化矽（SiO）。該至少一金屬氧化物為氧化鈦（TiO 2）、氧化鋅（ZnO）、氧化鋁（AlO x）或其組合。
在本實施例中，微發光源220包含一發光二極體晶片220以及複數個間隔層260，該至少一複合量子點材料142設於發光二極體晶片220的出光側，更詳細地說，該至少一複合量子點材料142間隔塗佈於發光二極體晶片220之出光側表面，該複數個間隔層260且間隔配置在該發光二極體晶片220與該至少一複合量子點材料142之間。其中，該發光二極體晶片220為垂直式發光二極體晶片，包含一第一電極222、一第二電極224，以及設於該第一電極222與該第二電極224之間依序的P型半導體層、發光層226與N型半導體層，而發光二極體晶片220的出光測與該第一電極222位在相同側。
在本實施例中，採用霧化噴塗的方式將至少一複合量子點材料142塗佈於微發光源的表面上，霧化噴塗的方法是將至少一複合量子點材料142混和膠材（如矽膠）後均勻噴塗在微發光源240的表面，將單顆發光二極體晶片220所需的顏色利用霧化噴塗機台，自動對位並噴塗複合量子點材料142於發光二極體晶片220上，進而達到全彩型的微發光二極體（Micro LED）顯示裝置。
請參考第十七圖，其為本發明第二實施例之量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置示意圖。如第十七圖所示，複合量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置220b包含一微發光源240，該微發光源240為主動式為發光二極體晶粒或被動式為發光二極體晶粒，以及至少一複合量子點材料142，塗佈於該微發光源240的表面上。其中，該至少一複合量子點材料包含一光學核心；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上，該無機配體層包含至少一氧化矽（SiO x）材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上。其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構堆疊而成（可參照第一圖）。
本實施例與第十六圖之複合量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置200a的差異在於，該微發光源240與該至少一複合量子點材料142間更設有一光阻層144，如光阻遮罩層（Photoresist Mask, PRM）、屏障層（barrier layer）或其組合。其中，該光阻層144的材料為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），或其他光阻材料如正型光阻劑酚醛樹脂（phenol-formaldehyde resin）或環氧樹脂（epoxy resin）、負型光阻劑聚異戊二烯橡膠 （polyisoprene rubber）以及反轉型光阻劑等；又，光阻層144還可以是圖式第九及第十圖中所述的波長轉換薄膜140或複合波長轉換薄膜140。
在本實施例中，採用霧化噴塗加上黃光微影製程方式，製作光阻層144於微發光源240與該至少一複合量子點材料142之間，並透過綠光和紅光兩道波長轉換之噴塗製程，來達到全彩型的微發光二極體（Micro LED）顯示裝置。
請參考第十八圖，其為本發明第三實施例之複合量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置示意圖。如第十八圖所示，複合量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置200c包含一微發光源240，該微發光源240為主動式為發光二極體晶粒或被動式為發光二極體晶粒，以及至少一複合量子點材料142，塗佈於該微發光源240的表面上。其中，該至少一複合量子點材料包含一光學核心；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上，該無機配體層包含至少一氧化矽（SiO x）材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上。其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構堆疊而成。
本實施例與第十七圖之複合量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置200b的差異在於，該至少一複合量子點材料142更可與一光阻材料形成一複合光阻層146。其中該光阻材料為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），或其他光阻材料如正型光阻劑酚醛樹脂（phenol-formaldehyde resin）或環氧樹脂（epoxy resin）、負型光阻劑聚異戊二烯橡膠 （polyisoprene rubber）以及反轉型光阻劑等；又，複合光阻層146還可以是圖式第九及第十圖中所述的波長轉換薄膜140或複合波長轉換薄膜140。
在本實施例中，採用旋轉塗佈製程和黃光微影製程的方式達到全彩型的微發光二極體（Micro LED）顯示裝置，由於本發明之複合量子點材料142可以與無極性溶液互溶，透過甲基丙烯酸甲酯（PMMA）電子光阻可以將甲苯溶解的特性進行不同溶度的調配，此方法可以調配出複合量子點材料混合甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的複合光阻層146，以提升黏著度。再利用旋轉塗佈方式將複合光阻層146覆蓋於微發光源240上，並配合黃光微影的方式形成定址的量子點材料沉積。
實驗結果
最後，將本發明之複合量子點材料封裝於發光二極體元件中（如第十一至十三圖），並對其進行耐熱及耐水氧的實驗。首先，請參照第十九圖，其為本發明較佳實施例之複合量子點材料的溫度測試圖。如第十九圖所示，在加熱過程中（圖中實線部分），封裝有本發明之複合量子點材料的發光二極體元件與習知的發光二極體元件，其發光強度皆會隨著溫度的增加而下降。另一方面，在冷卻過程中（圖中虛線部分），習知的發光二極體元件在溫度由攝氏約150度降低至20度，其發光強度僅能恢復至原先強度的百分之二十；然而，封裝有本發明之複合量子點材料的發光二極體元件，在溫度同樣由攝氏約150度降低至20度的條件下，其發光強度可恢復至原先強度的百分之八十。由此可知，本發明之複合量子點即使在高溫環境下仍不會被破壞，可有效維持發光元件的發光強度。
再者，請參照第二十、二十一圖，其為本發明較佳實施例之複合量子點材料的阻水氧測試圖。如第二十圖所示，實驗分別針對習知發光二極體元件、封裝有本發明之無機配體層包覆光學核心的發光二極體元件、以及封裝有本發明複合量子點材料（包含材料為量子點的光學核心、材料為氧化矽的無機配體層以及材料為氧化鈦的水氧阻障層）的發光二極體元件進行燒測，其中燒測的環境為攝氏60度，且相對溼度為90%的高溫高濕環境。從圖中可明顯看出，習知發光二極體元件約在實驗第50小時，其發光強度的維持率僅剩下原先強度的百分之十；而裝有本發明之無機配體層包覆光學核心的發光二極體元件，約在實驗第100小時的發光強度維持率還保持在原先強度的百分之五十；讓人驚豔的是，封裝有本發明複合量子點材料的發光二極體元件，即使在此高溫高濕的環境之下實驗100小時後，其發光強度的維持率仍具有原先強度的百分之九十五，實具有阻水氧及耐高溫之功效。
而第二十一圖同樣針對習知發光二極體元件、封裝有本發明之無機配體層包覆光學核心的發光二極體元件、以及封裝有本發明複合量子點材料（包含材料為量子點的光學核心、材料為氧化矽的無機配體層以及材料為氧化鈦的水氧阻障層）的發光二極體元件進行燒測，並將燒測的環境改為攝氏25度，且相對溼度為50%的一般環境。從圖中可明顯看出，習知發光二極體元件約在實驗第1000小時，其發光強度的維持率僅剩下原先強度的百分之二十五；而裝有本發明之無機配體層包覆光學核心的發光二極體元件，約在實驗第1000小時的發光強度維持率還保持在原先強度的百分之五十；同樣讓人驚豔的是，封裝有本發明複合量子點材料的發光二極體元件，即使在此高溫高濕的環境之下實驗1000小時後，其發光強度的維持率仍具有原先強度的百分之九十五。
最後，請參照第二十二圖，其為本發明較佳實施例之複合量子點顯示裝置色域比較圖。本發明更進一步將前述之封裝有本發明複合量子點材料的發光二極體元件應用於液晶顯示裝置（可參照第十四及十五A、十五B圖），如第二十二圖所示，將本發明之複合量子點（液晶）顯示裝置的光譜更進一步進行Rec. 2020色域計算，得知本發明之複合量子點（液晶）顯示裝置的色域範圍約為90% (NTSC ＞ 130%)（第二十圖中實線三角形區域），相較於習知廣色域顯示裝置的Rec. 2020色域範圍約為70% (NTSC ＞ 90%)（第二十圖中虛線三角形區域），由此可知本發明之量子點顯示裝置的Rec. 2020色域提升將近1.3倍。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。
142、142a、142b、142’‧‧‧複合量子點材料 421、421a、421b‧‧‧光學核心 431‧‧‧定量前驅物 1001、1001a、1001b‧‧‧無機配體層 2001‧‧‧水氧阻障層 201‧‧‧層積結構 52、54‧‧‧量子點液晶顯示裝置 42‧‧‧液晶顯示模組 420‧‧‧玻璃基板 422‧‧‧液晶分子層 424‧‧‧薄膜電晶體層 32‧‧‧側光式背光模組 34‧‧‧直下式背光模組 320‧‧‧導光板 322‧‧‧反射片 380‧‧‧框架 100‧‧‧背光源 100a、100b、100c‧‧‧量子點發光二極體 120‧‧‧基板 122‧‧‧金屬電極 130‧‧‧發光二極體晶片 140‧‧‧波長轉換薄膜 144‧‧‧光阻層 146‧‧‧複合光阻層 150‧‧‧阻擋層 151‧‧‧氧化金屬層 160‧‧‧保護層 170‧‧‧透明膠體材料 180‧‧‧塑料電極晶片載體 190‧‧‧金屬導線 200a、200b、200c‧‧‧量子點微發光二極體顯示裝置 220‧‧‧發光二極體晶片 222‧‧‧第一電極 224‧‧‧第二電極 226‧‧‧發光層 240‧‧‧微發光源 260‧‧‧間隔層 A - F‧‧‧步驟 G - L‧‧‧步驟
第一圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的示意圖。
第二圖為本發明另一較佳實施例之複合量子點材料的示意圖。
第三圖為本發明第一較佳實施例之複合量子點材料的製備方法流程圖。
第四圖為本發明第二較佳實施例之複合量子點材料的製備方法流程圖。
第五圖為本發明第三較佳實施例之複合量子點材料的製備方法流程圖。
第六圖為本發明第四較佳實施例之複合量子點材料的製備方法流程圖。
第七A圖為本發明較佳實施例之無機配體層包覆光學核心的電顯圖。
第七B圖為本發明較佳實施例之無機配體層包覆光學核心的電顯圖。
第八A圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的水氧阻障層為氧化鈦的電顯圖。
第八B圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的水氧阻障層為氧化鈦的金相圖。
第八C圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的水氧阻障層為氧化鈦的金相圖。
第九A圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的水氧阻障層為氧化鋅的電顯圖。
第九B圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的水氧阻障層為氧化鋅的金相圖。
第九C圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的水氧阻障層為氧化鋅的金相圖。
第十A圖為本發明另一較佳實施例之複合量子點材料的電顯圖。
第十B圖為本發明另一較佳實施例之複合量子點材料的電顯圖。
第十C圖為本發明另一較佳實施例之複合量子點材料的電顯圖。
第十一圖為本發明第一實施例之複合量子點發光二極體（QD-LED）封裝結構示意圖。
第十二圖為本發明第二實施例之複合量子點發光二極體（QD-LED）封裝結構示意圖。
第十三圖為本發明第三實施例之複合量子點發光二極體（QD-LED）封裝結構示意圖。
第十四圖為本發明一實施例之複合量子點液晶顯示裝置示意圖。
第十五A圖為本發明另一實施例之複合量子點液晶顯示裝置示意圖。
第十五B圖為本發明再一實施例之複合量子點液晶顯示裝置示意圖。
第十六圖為本發明第一實施例之複合量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置示意圖。
第十七圖為本發明第二實施例之複合量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置示意圖。
第十八圖為本發明第三實施例之複合量子點微發光二極體（Micro LED）顯示裝置示意圖。
第十九圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的溫度測試圖。
第二十圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的阻水氧測試圖。
第二十一圖為本發明較佳實施例之複合量子點材料的阻水氧測試圖。
第二十二圖為本發明較佳實施例之複合量子點顯示裝置色域比較圖。
142‧‧‧複合量子點材料
201‧‧‧層積結構
421‧‧‧光學核心
1001‧‧‧無機配體層
2001‧‧‧水氧阻障層

Claims (19)

  1. 一種複合量子點材料，包含：一定量前驅物，為至少一無機氧化物；一光學核心，形成於該定量前驅物的表面上；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上，該無機配體層包含至少一氧化矽(SiOx)材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上；其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構堆疊而成。
  2. 如請求項1所述之複合量子點材料，其中該光學核心為具有化學通式MAX3的一鈣鈦礦量子點，且該M為陽離子，該A為金屬離子，該X為鹵素離子。
  3. 如請求項2所述之複合量子點材料，其中該鈣鈦礦量子點為有機-無機雜化鈣鈦礦量子點或全無機鈣鈦礦量子點。
  4. 如請求項1所述之複合量子點材料，其中該至少一氧化矽(SiOx)材料為二氧化矽(SiO2)、一氧化矽(SiO)或其組合。
  5. 如請求項1所述之複合量子點材料，其中該至少一金屬氧化物為氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁(AlOx)或其組合。
  6. 如請求項1所述之複合量子點材料，其中該至少一無機氧化物為二氧化矽(SiO2)、一氧化矽(SiO)或其組合。
  7. 一種複合量子點材料的製備方法，包含： (A)提供至少一光學核心，並對該至少一光學核心進行矽烷化處理；(B)添加一表面活性劑和一非極性溶劑於經矽烷化處理後的該至少一光學核心；(C)添加一含矽化合物，使得該至少一光學核心表面具有至少一氧化矽(SiOx)材料；(D)添加一含水化合物，該含水化合物與該含矽化合物進行水解和縮合反應，以形成一無機配體層；以及(E)添加異丙醇鈦(Titanium isopropoxide,TTIP)或鈦酸四丁酯(TBOT)，或混合一醋酸鋅水合物和乙醇至包覆有該無機配體層的該至少一光學核心。
  8. 如請求項7所述之複合量子點材料的製備方法，其中在該步驟(A)中，還可提供一定量前驅物與該至少一光學核心相鏈接。
  9. 如請求項7所述之複合量子點材料的製備方法，其中該表面活性劑為曲拉通X-100(Triton X-100，C14H22O(C2H4O)n)或壬基酚聚醚-5(Igepal CO-520)。
  10. 如請求項7所述之複合量子點材料的製備方法，其中該含矽化合物為四乙基矽酸鹽(TEOS)、四甲基矽酸鹽(TMOS)或3-氨基丙基三乙氧基矽烷(APTES)。
  11. 如請求項7所述之複合量子點材料的製備方法，其中在該步驟(E)中係添加異丙醇鈦(Titanium isopropoxide,TTIP)或鈦酸四丁酯(TBOT)，則還可執行一步驟(F1)將包覆有該無機配體層的 該光學核心浸泡於氫氧化鈉(NaOH)-乙醇(Ethanol)水溶液，形成一複合量子點材料。
  12. 如請求項7所述之複合量子點材料的製備方法，其中在該步驟(E)中係混合該醋酸鋅水合物和乙醇，則還可執行一步驟(F2)將包覆有該無機配體層的該光學核心浸泡於水-醇溶液，形成一複合量子點材料。
  13. 一種複合量子點材料，包含：一光學核心；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上，該無機配體層包含至少一氧化矽(SiOx)材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上；其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構堆疊而成。
  14. 如請求項13所述之複合量子點材料，其中該光學核心為具有化學通式MAX3的一鈣鈦礦量子點，且該M為陽離子，該A為金屬離子，該X為鹵素離子。
  15. 如請求項14所述之複合量子點材料，其中該鈣鈦礦量子點為有機-無機雜化鈣鈦礦量子點或全無機鈣鈦礦量子點。
  16. 如請求項13所述之複合量子點材料，其中該至少一氧化矽(SiOx)材料為二氧化矽(SiO2)、一氧化矽(SiO)或其組合。
  17. 如請求項13所述之複合量子點材料，其中該至少一金屬氧化物為氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁(AlOx)或其組合。
  18. 一種複合量子點顯示裝置，包含：一背光源；至少一複合量子點材料，設於該背光源；以及一液晶顯示模組，設置於該至少一複合量子點材料上；其中，該至少一複合量子點材料包含：一光學核心；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上，該無機配體層包含至少一氧化矽(SiOx)材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上；其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構堆疊而成。
  19. 一種複合量子點顯示裝置，包含：一微發光源，為主動式微LED晶粒或被動式微LED晶粒；以及至少一複合量子點材料，塗佈於該微發光源上；其中，該至少一複合量子點材料包含：一光學核心；一無機配體層，包覆於該光學核心的表面上，該無機配體層包含至少一氧化矽(SiOx)材料；以及一水氧阻障層，包覆於該無機配體層的表面上；其中，該水氧阻障層係由包含有至少一金屬氧化物的層積結構堆疊而成。
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