CN108493319A - 一种量子点发光二极管光源及发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种量子点发光二极管光源及发光二极管，所述量子点发光二极管光源包括合光层和蓝光芯片，其特征在于，所述合光层设置在所述蓝光芯片的上方；其中，所述合光层包括荧光粉与量子点，所述荧光粉的化学成分为：SrLiAl3n4:Eu2+。本发明通过采用新型的无镉荧光粉代替传统的氮化物荧光粉，不仅能够减少镉元素的含量，而且能够实现发光二极管的高色域，提升了发光二极管的发光性能。

Description

一种量子点发光二极管光源及发光二极管
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种量子点发光二极管光源及发光二极管。
背景技术
在目前的液晶显示器件中，通常采用白光发光二极管(LED)作为背光源。而最普遍的白光LED是采用蓝色发光芯片搭配黄色荧光粉进行发光的，但是，采用黄色荧光粉材料的LED搭配液晶屏，产生的色彩饱和度较低，在NTSE标准下只有72％NTSC色域，为了提高LED的色域，通过将黄色荧光粉更改为錀(RG)荧光粉的方式来提升LED的色域，但是这种方式只能将LED提升到90％NTSC色域，为了满足更高色域的标准，则必须使用具有窄发光光谱的量子点材料，这是最容易实现高色域，同时也是最节能的方法。
量子点(Quantum Dots)是一些肉眼无法看到的、及其微笑的半导体纳米晶体，是一种粒径不足10纳米的颗粒。通常来说，量子点是由锌、镉、硒和硫原子组合而成。量子点有一种与众不同的特性，即每当受到光和电的刺激，量子点便会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，这一特性使得量子点能够改变光源发出的光线颜色。
其中，被研究最多的量子点材料为硫族II-VI材料，即，ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、CdTe；最著名的是CdSe，这是因为它具有在光谱的可视范围内的可调谐性；已经从“自下而上”的技术开发出了用于对这些材料进行大规模生产的可重复方法，其中，使用“湿化学”过程来逐原子地制备粒子(即，从分子到团簇再到粒子)。然而，在传统QD中使用的镉和其它限制性重金属是剧毒元素，并且在商业应用中是一重大隐患。包含镉的QD的固有毒性使得它们不能应用于涉及动物或人体的任何应用中。例如，最近的研究表明，在不受保护的情况下，由镉硫族化合物半导体材料制成的QD会在生物环境中引起细胞毒性。具体地，通过各种路经的氧化或化学侵蚀可导致在QD的表面上形成可被释放到周围环境中的镉离子，因此目前亟需研究出一种高色域且无害的发光二极管。
发明内容
本发明提供了一种量子点发光二极管光源及发光二极管，以解决在现有发光二极管高色域和材料环保不能同时兼顾的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种量子点发光二极管光源，包括合光层和蓝光芯片，其特征在于，所述合光层设置在所述蓝光芯片的上方；
其中，所述合光层包括荧光粉与量子点，所述荧光粉的化学成分为：SrLiAl3n4:Eu2+。
根据本发明一优选实施例，所述合光层包括量子点层和和荧光层。
根据本发明一优选实施例，所述量子点为绿色量子点，所述量子点层包括所述绿色量子点和紫外光固化胶，所述绿色量子点均匀的分散在所述紫外光固化胶中。
根据本发明一优选实施例，所述荧光粉为红色荧光粉，所述荧光层包括所述红色荧光粉和紫外光固化胶，所述红色荧光粉均匀的分散在所述硅胶中。
根据本发明一优选实施例，所述量子点层设置在所述荧光层的上表面或者下表面。
根据本发明一优选实施例，所述合光层包括量子点、荧光粉以及硅胶，所述量子点和所述荧光粉均匀的分散在所述硅胶中。
根据本发明的另一个方面，提供了发光二极管，所述发光二极管利用权利要求1-6任意一项所述量子点发光二极管光源制备，其特征在于，所述发光二极管包括所述量子点发光二极管光源和封装；
所述封装包括底部的金属支架和边侧的WieEMC支架，所述金属支架和所述EMC支架包裹形成一内凹的中心井，所述量子点发光二极管光源设置于所述中心井中。
根据本发明一优选实施例，所述发光二极管还包括第一隔离层，所述第一隔离层将所述中心井内部除所述量子点发光二极管光源以外的部分全部填充，所述第一隔离层覆盖于所述EMC支架的上表面；
其中，所述合光层通过所述第一隔离层与所述蓝光芯片隔离。
根据本发明一优选实施例，所述发光二极管还包括第二隔离层，所述第二隔离层设置于所述合光层的上表面，所述第二隔离层将所述合光层和所述第一隔离层完全覆盖。
根据本发明一优选实施例，所述第一隔离层的制备材料为所述二氧化硅、氮化铝、氮铝化硅和三氧化二铝中的其中一者或一者以上，所述第二隔离层的制备材料与所述第一隔离层的制备材料相同或不同。
本发明的优点是，提供了一种量子点发光二极管光源及发光二极管，通过采用新型的无镉荧光粉代替传统的氮化物荧光粉，不仅能够减少镉元素的含量，而且能够实现发光二极管的高色域，提升了发光二极管的发光性能。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一量子点发光二极管光源的结构示意图；
图2为本发明实施例中另一量子点发光二极管光源的结构示意图；
图3为本发明实施例中又一量子点发光二极管光源的结构示意图；
图4为本发明实施例中一发光二极管的结构示意图；
图5为本发明实施例中红色荧光粉的激发光谱和发射光谱；
图6为本发明实施例中绿色量子点的发射光谱。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。
本发明针对有发光二极管高色域和材料环保不能同时兼顾的问题，而提出了一种量子点发光二极管光源及发光二极管，本实施例能够改善该缺陷。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
图1为本发明实施例中一量子点发光二极管光源的结构示意图；图2为本发明实施例中另一量子点发光二极管光源的结构示意图；图3为本发明实施例中又一量子点发光二极管光源的结构示意图；
如图1所示，本发明提供了一种量子点发光二极管光源1，包括合光层12和蓝光芯片11，所述合光层12设置在所述蓝光芯片11的上方；
其中，所述合光层12包括荧光粉12a与量子点12b，所述荧光粉12a的化学成分为：SrLiAl3n4:Eu2+。
其中，在显示技术领域中，通常采用白光LED作为显示装置中的背光源；在本发明中，LED所发出光的颜色转换机制是将蓝光芯片11与红色荧光粉、绿色量子点相结合制备量子点白光LED，其中，蓝光芯片11发出的蓝光一部分被绿色量子点吸收转化为绿光，蓝光芯片11发出的蓝光一部分被红色荧光粉吸收转化为红光，利用颜色红绿蓝原理，所述绿光、所述红光与剩余的所述蓝光复合形成白光。
进一步的，所述荧光粉12a的化学成分为：SrLiAl3n4:Eu2+，如图5和图6所示，所述荧光粉12a的激发光谱在200纳米至600纳米范围内呈现出双峰宽带激发带，位于267纳米与474纳米处分别有一个激发峰值，但是所述荧光粉12a仅有一个宽带发射峰值，峰值在654纳米处，相较于现有氮化物红色萤光粉的峰值波长偏长，且所述荧光粉12a脉冲的半高宽度仅为51纳米，远小于现有氮化物系列荧光粉的脉冲的半高宽度，这就更容易实现发光二极管的高色域。
经过模拟试验证明，利用氮化物系列的荧光粉搭配量子点发光，仅能达到92.8％NTSC色域，但是利用本发明中的所述荧光粉12a搭配相同的量子点发光，发光二极管就能达到105.9％NTSC色域，同时可满足DCI-P3 96.5％，BT2020 83.4％，而且通过研究发现，所述荧光粉12a具有较好的热稳定性和较高的量子效率。
在一实施例中，所述合光层12包括量子点层122和和荧光层121。
进一步的，所述量子点12b为绿色量子点，所述量子点层122包括所述绿色量子点和紫外光固化胶1221，所述绿色量子点均匀的分散在所述紫外光固化胶1221中。
所述荧光粉12a为红色荧光粉，所述荧光层121包括所述红色荧光粉和硅胶1211，所述红色荧光粉均匀的分散在所述硅胶1211中。
所述硅胶1211也可为含氟化物的磷光发光硅胶。
所述量子点层122设置在所述荧光层121的上表面或者下表面，这里没有位置上的限制。
需要说明的是，所述荧光粉12a与所述量子点12b既可以分离设置，也可以将所述荧光粉12a与所述量子点12b混合均匀后一起封装。
如图1所示，所述合光层12包括量子点12b、荧光粉12a以及硅胶1211，所述量子点12b和所述荧光粉12a均匀的分散在所述硅胶1211中。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种发光二极管，所述发光二极管利用所述量子点发光二极管光1源制备而成，所述发光二极管包括所述量子点发光二极管光源1和封装2；
如图4所示，所述封装2包括底部的金属支架21和边侧的WieMC支架22，所述金属支架21和所述EMC支架22包裹形成一内凹的中心井，所述量子点发光二极管光源1设置于所述中心井中。
在本发明中，单纯采用硅胶1211无法实现量子点发光二极管光源1与水氧的阻隔条件，通常情况下低透水透氧硅胶的透氧率为120毫升每平方米每天至350毫升每平方米每天，而实际上量子点12b需要的阻隔条件是0.1毫升每平方米每天，因此，在本发明中，所述发光二极管还包括第一隔离层3，所述第一隔离层将所述中心井内部除所述量子点发光二极管光源1以外的部分全部填充，所述第一隔离层1覆盖于所述EMC支架22的上表面；
其中，所述合光层12通过所述第一隔离层3与所述蓝光芯片隔离11。
进一步的，所述发光二极管还包括第二隔离层4，所述第二隔离层4设置于所述合光层12的上表面，所述第二隔离层4将所述合光层12和所述第一隔离层3完全覆盖，这样的设置不仅增加了所述量子点发光二极管光源11的散热，而且大大增加了对水氧的阻隔，能够有效的保护荧光粉12a和所述量子点12b不被腐蚀。
其中，所述第一隔离层3的制备材料为所述二氧化硅、氮化铝、氮铝化硅和三氧化二铝中的其中一者或一者以上，所述第二隔离层4的制备材料与所述第一隔离层3的制备材料相同或不同，所述第一隔离层3的制备材料与所述第二隔离层4的制备材料均为无机材料。
本实施例中发光二极管的量子点发光二极管光源原理与所述量子点发光二极管光源原理一致，具体可参考所述量子点发光二极管光源原理，此处不再做赘述。
本发明提供了一种量子点发光二极管光源及发光二极管，通过采用新型的无镉荧光粉代替传统的氮化物荧光粉，不仅能够减少镉元素的含量，而且能够实现发光二极管的高色域，提升了发光二极管的发光性能。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种量子点发光二极管光源，包括合光层和蓝光芯片，其特征在于，所述合光层设置在所述蓝光芯片的上方；
其中，所述合光层包括荧光粉与量子点，所述荧光粉的化学成分为：SrLiAl3n4:Eu2+。
2.根据权利要求1所述的量子点发光二极管光源，其特征在于，所述合光层包括量子点层和和荧光层。
3.根据权利要求2所述的量子点发光二极管光源，其特征在于，所述量子点为绿色量子点，所述量子点层包括所述绿色量子点和紫外光固化胶，所述绿色量子点均匀的分散在所述紫外光固化胶中。
4.根据权利要求2所述的量子点发光二极管光源，其特征在于，所述荧光粉为红色荧光粉，所述荧光层包括所述红色荧光粉和硅胶，所述红色荧光粉均匀的分散在所述硅胶中。
5.根据权利要求2所述的量子点发光二极管光源，其特征在于，所述量子点层设置在所述荧光层的上表面或者下表面。
6.根据权利要求1所述的量子点发光二极管光源，其特征在于，所述合光层包括量子点、荧光粉以及硅胶，所述量子点和所述荧光粉均匀的分散在所述硅胶中。
7.一种利用权利要求1-6任意一项所述量子点发光二极管光源制备成的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括所述量子点发光二极管光源和封装；
所述封装包括底部的金属支架和边侧的WieEMC支架，所述金属支架和所述EMC支架包裹形成一内凹的中心井，所述量子点发光二极管光源设置于所述中心井中。
8.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括第一隔离层，所述第一隔离层将所述中心井内部除所述量子点发光二极管光源以外的部分全部填充，所述第一隔离层覆盖于所述EMC支架的上表面；
其中，所述合光层通过所述第一隔离层与所述蓝光芯片隔离。
9.根据权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括第二隔离层，所述第二隔离层设置于所述合光层的上表面，所述第二隔离层将所述合光层和所述第一隔离层完全覆盖。
10.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，所述第一隔离层的制备材料为所述二氧化硅、氮化铝、氮铝化硅和三氧化二铝中的其中一者或一者以上，所述第二隔离层的制备材料与所述第一隔离层的制备材料相同或不同。
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