CN109762299A

CN109762299A - 一种封装材料、有机阻隔固化物以及量子点器件

Info

Publication number: CN109762299A
Application number: CN201811457155.2A
Authority: CN
Inventors: 方龙; 邵文龙; 杜向鹏
Original assignee: Najing Technology Corp Ltd
Current assignee: Najing Technology Corp Ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2019-05-17

Abstract

本发明公开了一种封装材料、有机阻隔固化物以及量子点器件。将该封装材料用于封装量子点器件时，形成的有机阻隔固化物可以起到良好的水氧阻隔作用，从而提高量子点器件的使用寿命。该封装材料包括环状有机硅改性的环氧树脂、固化剂以及其他助剂。环状有机硅改性环氧树脂的每个分子上有多个环氧基团，且对称分布，可以保证封装材料具有良好的硬度以及阻隔性能；环状有机硅改性环氧树脂的固化收缩小，将其应用于电子器件时，在电子器件支架上的附着力较好；环状有机硅改性环氧树脂的主链为环状有机硅，主链上不存在不饱和双键，其抗黄变性能好；环状有机硅改性环氧树脂与环氧单体相容性较好，可以采用多种方式固化。

Description

一种封装材料、有机阻隔固化物以及量子点器件

技术领域

本发明涉及量子点技术领域，尤其涉及一种封装材料、有机阻隔固化物以及量子点器件。

背景技术

目前，量子点的粒径一般介于1～10nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。通过控制量子点的形状、结构和尺寸，就可以方便地调节其能隙宽度、激子束缚能的大小以及激子的能量蓝移等电子状态。因此，可通过控制量子点的尺寸，得到可见光区域任意想要的光谱，且可控制半峰宽大小，得到颜色纯正的单色光。

目前量子点应用于显示背光模组的技术已相对成熟，可明显提高显示色域。在LED封装领域，量子点可直接封装在LED芯片上，代替传统的荧光粉，用于制备量子点LED(QLED)。传统的LED封装，考虑到高温抗黄变性能，一般多用有机硅胶水作为封装材料。但是，由于量子点具有非常大的比表面积，表面相原子数的增多，导致了表面原子的配位不足、不饱和键悬键增多，这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合。因此，量子点对水汽和氧气极为敏感。若用单纯的有机硅胶水作为QLED的封装材料，阻隔性能难以满足要求，若用单纯的环氧树脂作为QLED的封装材料，抗黄变又不能满足要求。传统的有机硅改性环氧树脂，多采用在有机硅主链两端用环氧基团封端，环氧当量偏小，导致最终胶水的硬度和阻隔性欠佳。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种封装材料，该封装材料固化形成的有机阻隔固化物具有优异的水氧阻隔性能以及抗黄变性能，该封装材料用于封装量子点发光器件时，有利于提高量子点发光器件的寿命。

根本本发明的一个方面，提供一种封装材料，包括环状有机硅改性的环氧树脂、固化剂以及其他助剂。

进一步地，所述环状有机硅改性的环氧树脂的通式如式(1)所示：

其中R₁为具有至少一个环氧基的一价有机残基，m取0～3的整数。

进一步地，所述R₁选自以下结构式中的一种或多种：

进一步地，所述其他助剂包括抗氧剂，所述抗氧剂选自以下一种或多种，4-羟基十二烷酸酰替苯胺、N，N'-六次甲基双—3(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺、4，4-二叔辛基二苯胺、2，6-二叔丁基对甲酚、β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、季戊四醇二亚磷酸双十八酯。

进一步地，所述其他助剂包括润湿分散剂，所述润湿分散剂选自以下一种或多种：BKY-W985、BYK-W969、BYK-W996、BYK-W9010、DISPERBYK-118、DISPERBYK-2152、BYK-W980、BYK-W966、BYK-W940、BYK-9076。

进一步地，所述其他助剂包括环氧活性稀释剂，所述环氧活性稀释剂选自以下一种或多种：丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、异氰脲酸三缩水甘油酯。

进一步地，所述固化剂包括阳离子光固化剂和/或热固化剂，所述阳离子光固化剂选自以下一种或多种：4,4'-二甲基二苯基碘鎓盐六氟磷酸盐、双(4-叔丁苯基)碘鎓六氟磷酸盐、双(4-叔丁苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、环丙基二苯基硫四氟硼酸盐、二苯基碘鎓六氟磷酸盐、二苯基碘鎓砷酸盐、二苯基碘鎓三氟甲烷磺酸盐、三苯基硫四氟硼酸盐、三苯基溴化锍、三对甲苯基锍六氟磷酸盐；所述热固化剂选自以下一种或多种：乙二胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、二丙烯三胺、间苯二胺、二胺基二苯基砜、羟乙基乙二胺、N，N-二甲基卞胺、苯酮四羧酸二酐、四氢邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、2-甲基咪唑以及2-乙基咪唑。

根据本发明的另一个方面，提供一种有机阻隔固化物，由本发明的上述封装材料固化形成。

根据本发明的另一个方面，提供一种量子点器件，包括功能组件以及用于封装所述功能组件的有机阻隔固化物，所述有机阻隔固化物由本发明的上述封装材料固化形成，所述功能组件包括量子点。

进一步地，所述功能组件还包括LED芯片。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)环状有机硅改性环氧树脂的每个分子上有多个环氧基团，且对称分布，可以保证封装材料具有良好的硬度以及阻隔性能；环状有机硅改性环氧树脂的固化收缩小，将其应用于电子器件时，在电子器件支架上的附着力较好；环状有机硅改性环氧树脂的主链为环状有机硅，主链上不存在不饱和双键，其抗黄变性能好；环状有机硅改性环氧树脂与环氧单体相容性较好，可以采用多种方式固化；

(2)本发明的封装材料固化形成的有机阻隔固化物的水氧阻隔性能优异，光学性能优异、抗黄变性能优异；

(2)采用本发明的封装材料封装的量子点器件，其使用寿命更长。

附图说明

图1为本发明的量子点器件的一个实施例的示意图；

图2为本发明的量子点器件的另一个实施例的示意图；

图中：1、基板；2、LED芯片；3、量子点封装体；4、有机阻隔固化物；1a、基底；2a、LED芯片；3a、第一透明胶层；4a、量子点膜；41、第一水氧阻隔层；42、第一导热层；43、量子点发光层；44、第二导热层；45、第二水氧阻隔层；5a、第二透明胶层。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明提供一种封装材料，其固化产物具有优异的水氧阻隔性能以及抗黄变性能，该封装材料用于封装量子点器件时，有利于提高量子点器件的使用寿命。

本发明的封装材料包括环状有机硅改性的环氧树脂、固化剂以及其他助剂。其中环状有机硅改性的环氧树脂的通式如式(1)：

其中，R₁是具有至少一个环氧基的一价有机残基，m取0～3的整数。

环状有机硅改性环氧树脂的每个分子上有多个环氧基团，且对称分布，可以保证封装材料具有良好的硬度以及阻隔性能；环状有机硅改性环氧树脂的固化收缩小，将上述封装材料应用于电子器件时，在电子器件支架上的附着力较好；环状有机硅改性环氧树脂的主链为环状有机硅，主链上不存在不饱和双键，其抗黄变性能好；环状有机硅改性环氧树脂与环氧单体相容性较好，可以采用多种方式固化。

封装材料中的其他助剂包括但不限于稀释剂、抗氧化剂、润湿分散剂、增韧剂、触变剂、增塑剂。

封装材料中的固化剂包括但不限于阳离子光固化剂、热固化剂。

在一些实施例中，R₁选自以下结构式中的一种或多种：

在一些实施例中，封装材料中的其他助剂包括活性稀释剂，活性稀释剂选自以下一种或多种：丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、异氰脲酸三缩水甘油酯。

在一些实施例中，封装材料中的其他助剂包括抗氧剂，抗氧剂选自以下一种或多种：4-羟基十二烷酸酰替苯胺、N，N'-六次甲基双—3(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺、4，4-二叔辛基二苯胺、2，6-二叔丁基对甲酚、β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、季戊四醇二亚磷酸双十八酯。

在一些实施例中，封装材料中的其他助剂包括润湿分散剂，润湿分散剂选自以下一种或多种：BKY-W985、BYK-W969、BYK-W996、BYK-W9010、DISPERBYK-118、DISPERBYK-2152、BYK-W980、BYK-W966、BYK-W940、BYK-9076。

在一些实施例中，封装材料中的固化剂包括阳离子光固化剂，阳离子光固化剂选自以下一种或多种：4,4'-二甲基二苯基碘鎓盐六氟磷酸盐、双(4-叔丁苯基)碘鎓六氟磷酸盐、双(4-叔丁苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、环丙基二苯基硫四氟硼酸盐、二苯基碘鎓六氟磷酸盐、二苯基碘鎓砷酸盐、二苯基碘鎓三氟甲烷磺酸盐、三苯基硫四氟硼酸盐、三苯基溴化锍、三对甲苯基锍六氟磷酸盐。封装材料应用于QLED器件时，采用阳离子光固化剂进行固化，可以减少温度对量子点和LED芯片的影响。采用阳离子光固化剂固化时，固化条件为：辐照波长为300～500nm，能量为300～3000MJ/cm²。

在一些实施例中，封装材料中的固化剂包括热固化剂，热固化剂选自以下以下一种或多种：乙二胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、二丙烯三胺、间苯二胺、二胺基二苯基砜、羟乙基乙二胺、N，N-二甲基卞胺、苯酮四羧酸二酐、四氢邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、2-甲基咪唑以及2-乙基咪唑。采用阳热固化剂固化时，固化温度为100～200℃，固化时间为0.5～3h。

本发明提供的上述封装材料固化后即形成有机阻隔固化物，其具有优异的水氧阻隔性能。

本发明还提供一种量子点器件，其包括功能组件以及用于封装功能组件的有机阻隔固化物，该有机阻隔固化物即由本发明的上述封装材料固化形成，功能组件包括量子点。

进一步地，功能组件包括量子点封装体或量子点膜。本领域的技术人员可以理解的是，量子点封装体包括量子点以及用于封装量子点的水氧阻隔材料，水氧阻隔材料可以是有机阻隔材料和/或无机阻隔材料。量子点膜包括量子点层以及设置在量子点层两侧的水氧阻隔层，水氧阻隔层可以是有机阻隔层和/或无机阻隔层。

在一些实施例中，功能组件还包括LED芯片。

图1为量子点器件的一个示例性的实施例，量子点器件包括基板1、设于基板1上的LED芯片2以及设于LED芯片2上的量子点封装体3，其中LED芯片2以及量子点封装体3由本发明的上述封装材料形成的有机阻隔固化物4覆盖，从而实现了对LED芯片2和量子点封装体3的封装。此外，LED芯片2与基板1上的印刷线路可通过金线实现电连接，有机阻隔固化物4也可以同时覆盖金线以及基板1上的印刷线路。

图2为量子点器件的另一个示例性的实施例，量子点器件包括基底1a，基底1a形成安装腔，安装腔内依次设有LED芯片2a、第一透明胶层3a、量子点膜4a以及第二透明胶层5a，其中第一透明胶层3a和/或第二透明胶层5a是由本发明的上述封装材料形成的有机阻隔固化物。第一透明胶层3a实现对LED芯片2a的密封，第二透明胶层5a实现对量子点膜4a的密封。

图2所示的实施例中，量子点膜4a包括依次设置的第一水氧阻隔层41、第一导热层42、量子点发光层43、第二导热层44以及第二水氧阻隔层45。在其他的一些实施例中，量子点膜4a也可以不包括第一导热层42和第二导热层44。

图2所示的实施例中，量子点膜4a与安装腔之间有一定的空隙，本发明的上述封装材料也可以填充在量子点膜4a与安装腔之间的空隙内，以进一步提高封装效果。

本领域的技术人员可以理解的是，量子点器件的具体结构并不限于本发明所列出的两种形式，也可以是其他的形式。

以下提供封装材料的若干实施例以及对比例。此外，比较了将各实施例以及对比例的封装材料用于封装如图1所示的量子点器件时，量子点器件的耐老化性能。

【实施例1】

封装材料包括以下重量份的组分：

其中，环状有机硅改性环氧树脂为：

其中R1为m的取值为1。

【实施例2】

封装材料包括以下重量份的组分：

其中，环状有机硅改性环氧树脂为：

其中R1为m的取值为3。

【实施例3】

封装材料包括以下重量份的组分：

其中，环状有机硅改性环氧树脂为：

其中R1为m的取值为0。

【对比例1】

封装材料包括以下重量份的组分：

【对比例2】

封装材料包括以下重量份的组分：

将上述各实施例以及对比例的封装材料设于量子点器件的待封装组件上，实施例1、2和对比例1的固化条件为：辐照波长450nm，固化能量1000MJ/cm²。实施例3和对比例2的固化条件为：先于100℃下固化1小时，然后于175℃下固化2小时。

对封装材料封装后的量子点器件的初始发光效率进行测试，然后分别测试0.3mA电流点亮500小时后的发光效率以及65℃/95％RH下老化500小时后发光效率。0.3mA电流点亮500h后效率保持率越高，说明封装材料固化物的阻隔氧气性能越好；65℃/95％RH下，老化500h后效率保持率越高，说明封装材料固化物的阻隔水气性能越好。测试结果见表1。

表1

	初始效率	0.3mA电流点亮500h后效率	65℃/95％RH老化500h后效率
				实施例1	100％	95.6％	92.6％
实施例2	100％	93.8％	90.5％
				实施例3	100％	95.3％	93.1％
对比例1	100％	83.9％	78.4％
				对比例2	100％	85.0％	80.3％

从表1的数据可以看出，实施例1-3的封装材料的水氧阻隔性均优于对比例1、2，说明使用环状有机硅改性环氧树脂有利于提高封装材料的水氧阻隔性能。

将上述各实施例以及对比例的封装材料制备为膜材料，固化后测试其透光率，初始白光透过率越高，说明封装材料固化物的透明性越好；100℃烘烤168h后白光透过率越高，说明封装材料固化物的抗黄变性能越好。测试结果见表2。

表2

	初始白光透光率	100℃烘烤168h白光透过率
			实施例1	100％	95％
实施例2	100％	95％
			实施例3	98％	93％
对比例1	90％	75％
			对比例2	88％	70％

从表2可以看出，实施例1-3的封装材料的光学性能以及抗黄变性能均优于对比例1、2，说明环状有机硅改性环氧树脂有利于提高封装材料的光学性能以及抗黄变性能。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种封装材料，其特征在于，包括环状有机硅改性的环氧树脂、固化剂以及其他助剂。

2.根据权利要求1所述的封装材料，其特征在于，所述环状有机硅改性的环氧树脂的通式如式(1)所示：

3.根据权利要求2所述的封装材料，其特征在于，所述R₁选自以下结构式中的一种或多种：

4.根据权利要求1-3任一所述的封装材料，其特征在于，所述其他助剂包括抗氧剂，所述抗氧剂选自以下一种或多种，4-羟基十二烷酸酰替苯胺、N，N'-六次甲基双—3(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺、4，4-二叔辛基二苯胺、2，6-二叔丁基对甲酚、β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、季戊四醇二亚磷酸双十八酯。

5.根据权利要求1-3任一所述的封装材料，其特征在于，所述其他助剂包括润湿分散剂，所述润湿分散剂选自以下一种或多种：BKY-W985、BYK-W969、BYK-W996、BYK-W9010、DISPERBYK-118、DISPERBYK-2152、BYK-W980、BYK-W966、BYK-W940、BYK-9076。

6.根据权利要求1-3任一所述的封装材料，其特征在于，所述其他助剂包括环氧活性稀释剂，所述环氧活性稀释剂选自以下一种或多种：丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、异氰脲酸三缩水甘油酯。

7.根据权利要求1-3任一所述的封装材料，其特征在于，所述固化剂包括阳离子光固化剂和/或热固化剂，所述阳离子光固化剂选自以下一种或多种：4,4'-二甲基二苯基碘鎓盐六氟磷酸盐、双(4-叔丁苯基)碘鎓六氟磷酸盐、双(4-叔丁苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、环丙基二苯基硫四氟硼酸盐、二苯基碘鎓六氟磷酸盐、二苯基碘鎓砷酸盐、二苯基碘鎓三氟甲烷磺酸盐、三苯基硫四氟硼酸盐、三苯基溴化锍、三对甲苯基锍六氟磷酸盐；所述热固化剂选自以下一种或多种：乙二胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、二丙烯三胺、间苯二胺、二胺基二苯基砜、羟乙基乙二胺、N，N-二甲基卞胺、苯酮四羧酸二酐、四氢邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、2-甲基咪唑以及2-乙基咪唑。

8.一种有机阻隔固化物，其特征在于，所述有机阻隔固化物由权利要求1-7任一所述的封装材料固化形成。

9.一种量子点器件，其特征在于，包括功能组件以及用于封装所述功能组件的有机阻隔固化物，所述有机阻隔固化物由权利要求1-7任一所述的封装材料固化形成，所述功能组件包括量子点。

10.根据权利要求9所述的量子点器件，其特征在于，所述功能组件还包括LED芯片。