CN109825279A

CN109825279A - 荧光体、光转换元件及发光器件

Info

Publication number: CN109825279A
Application number: CN201910022377.XA
Authority: CN
Inventors: 王允军; 马卜; 徐晓波
Original assignee: Suzhou Xingshuo Nanotech Co Ltd
Current assignee: Suzhou Xingshuo Nanotech Co Ltd
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2019-05-31

Abstract

本申请提供一种荧光体、光转换元件及发光器件。荧光体包括：量子点分散体，所述量子点分散体包括介质、分散在所述介质中的量子点、以及键合在所述量子点表面和游离在所述介质中的配体分子；密封层，用于包覆所述量子点分散体；其中，所述配体分子在所述量子点分散体中的含量大于5wt％。通过将量子点分散体包覆在密封层之内，可以有效的增加量子点的使用寿命。

Description

荧光体、光转换元件及发光器件

技术领域

本申请属于半导体照明技术领域，尤其涉及一种荧光体、光转换元件及发光器件。

背景技术

量子点是一种准零维材料，量子点具有发射波长连续可控、发光效率高以及半波宽窄等优点，因此在照明、显示领域具有广阔的应用前景。量子点一般被分散在有机小分子或者聚合物中而被进一步使用，为了避免量子点之间的团聚，通常在量子点的表面修饰一定量的配体分子。

然而，在使用时，尤其是在高温环境中使用时，量子点的发光效率会快速下降。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种荧光体，以解决现有量子点在使用时，尤其是在高温环境下发光效率快速下降的问题。

根据本申请的一个方面，提供一种荧光体，包括：量子点分散体，量子点分散体包括介质、分散在介质中的量子点、以及键合在量子点表面和游离在介质中的配体分子；密封层，用于包覆量子点分散体；其中，配体分子在量子点分散体中的含量大于5wt％。

优选地，配体分子在量子点分散体中的含量在10wt％～30wt％。

优选地，在100～150摄氏度下，键合在量子点表面的配体分子占量子点的5wt％～20wt％。

优选地，配体分子包括硫醇、胺、膦、或者羧酸。

优选地，配体分子为C8～C18的硫醇。

优选地，介质包括水、有机小分子、或者聚合物。

优选地，密封层的构成材料包括含硅氧化物、含铝氧化物、含锆氧化物、含钇氧化物、铝、银或者金。

优选地，密封层包覆在量子点分散体的外表面，密封层的厚度为10纳米至10微米。

根据本申请的另一个方面，提供一种光转换元件，光转换元件包括如上所述荧光体、以及分散荧光体的固体基质。

根据本申请的另一个方面，提供一种发光器件，包括：衬底；发光二极管芯片，位于衬底上；以及位于发光二极管芯片出光方向上的如上所述的光转换元件，光转换元件接收发光二极管芯片发射的光，并且转化为另一波长的光。

有益效果：本申请通过将量子点分散体包覆在密封层之内，在量子点分散体中保持大于5wt％含量的配体分子，可以有效的增加荧光体的使用寿命。

附图说明

图1是本申请一个实施例的荧光体的结构示意图；

图2是本申请另一个实施例的荧光体的结构示意图；

图3是本申请一个实施例的光转换元件的结构示意图；

图4是本申请另一个实施例的光转换元件的结构示意图；

图5是本申请一个实施例的发光器件的结构示意图；

图6是本申请另一个实施例的发光器件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行详细的描述。应注意的是，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。

在本申请的一个具体实施方式中，如图1所示，一种荧光体20，包括量子点分散体21；包覆在量子点分散体21的外表面的密封层22；其中，量子点分散体21包括介质211、分散在介质211中的量子点212、以及键合在量子点212表面和游离在介质211中的配体分子213，配体分子213在量子点分散体21中的含量大于5wt％。

在本申请中，由于密封层22的存在，将配体分子213限定在量子点分散体21中，这样，可以保持配体分子213在量子点分散体21中的含量的稳定。发明人发现，当配体分子213在量子点分散体21中的含量大于5wt％时，量子点212的使用寿命明显增加。

在一个优选的实施方式中，配体分子213在量子点分散体21中的含量在10wt％～30wt％。发明人发现，当配体分子213在量子点分散体21中的含量高于30wt％时，由于配体含量较高，会降低量子点212的发光效率；当配体分子213在量子点分散体21中的含量低于10wt％时，在较高温度的环境时，量子点21的使用寿命会明显下降，因此，配体分子213在量子点分散体21中的含量优选在上述范围中。

配体分子213与量子点212的表面一般通过范德华力键合，因此，量子点212表面上键合的配体分子213会不断的解离，从而进入介质211中；而另一方面，介质211中游离的配体分子213也会不断的与量子点212通过范德华力键结合，从而键合在量子点212的表面。本申请中，在100～150摄氏度下，键合在量子点212表面的配体分子213占量子点212的5wt％～20wt％，这样，键合在量子点212表面上足够数量的配体分子213可以显著减小量子点212的团聚和保护量子点212，从而维持量子点212在100摄氏度以上的环境中使用的稳定性。优选地，在100～150摄氏度下，键合在量子点212表面的配体分子213占量子点212的10wt％～15wt％。

本申请中，量子点212可以为IIB-VIA族化合物、IIIA-VA族化合物、IVA-VIA族化合物、IVA族化合物、IB-IIIA-VIA化合物、VIII-VIA或者钙钛矿材料构成，但是不限定于此。例如，量子点212的构成材料可以为CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS、HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、CsPbX₃(X＝Cl,Br,I)、CH₃NH₃PbX₃(X＝Cl,Br,I)中的至少一种，但是不限定于此。

配体分子213可以选自硫醇、胺、膦、或者羧酸。具体的，配体分子213可以为十四烷基胺、十六烷基胺、油胺、十四烷基羧酸、十六烷基羧酸、油酸、正辛基膦、三辛基膦、正十二硫醇、正十四硫醇、辛硫醇等。在一个优选的实施方式中，配体分子213为C8～C18的硫醇。术语“C8”，是指硫醇分子中碳原子的个数为8个；术语“C18”，是指硫醇分子中碳原子的个数为18个。C8～C18的硫醇与量子点212之间的键合能力较强，碳原子的个数为8至18个的烷烃链可以对量子点212起到较好的包覆作用，减小量子点212之间的团聚。

本申请中，用于分散量子点212和配体分子213的介质211可以选自水、有机小分子或者聚合物。这样，介质211可以为固态或者液态。有机小分子可以选自但是不限定于烷烃、烯烃或者酯，例如环己烷、十八烯、乙酸乙酯、石蜡、溶剂油等。聚合物可以选自但是不限定于聚丙烯酸酯、聚环氧树脂、聚胺酯等。在本申请一个优选的实施方式中，介质212为液态的有机小分子。

密封层22可以有效的将量子点分散体21与外界隔离。密封层22的作用包括阻止配体分子213向外界扩散，从而维持配体分子213在量子点分散体21中的含量保持不变。此外，根据密封层22的厚度以及材料不同，密封层22可以进一步减小量子点212受到外界氧气或者水汽的破坏。

密封层22的构成材料包括含硅氧化物、含铝氧化物、含锆氧化物、含钇氧化物、含钛氧化物、铝、银或者金。例如密封层22的构成材料可以为氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化硅镁、氧化铝镁、氧化锆、氧化钛、氧化钇、铝、银或者金，但是不限定于此。

荧光体20的形状可以为球状、长方体状或者圆台状等。荧光体20的最长维度的尺寸优选在100纳米至1000微米，优选在1微米至100微米。

密封层22可以为一单层的壳层结构，如图1中所示，密封层22的厚度优选在在10纳米至10微米。发明人发现，密封层22的厚度小于10纳米时，密封层22无法起到有效的密封作用；而当密封层22的厚度大于10微米时，密封层22会减弱量子点分散体21的发光效率。因此，密封层22的厚度优选在上述范围内。

密封层22也可以为多孔的结构，如图2中所示，量子点分散体21被包覆在密封层22的孔中。在一个实施方式中，密封层22可以为多孔二氧化硅微球。

如图3所示，本申请的一种实施方式中，提供一种光转换元件33，光转换元件33包括荧光体20、以及分散荧光体20的固体基质331。光转换元件33的形状包括但是不限定于膜片状、粉体状、微球状等。固体基质331优选为聚合物，例如固体基质331可以为聚丙烯酸树脂、聚硅树脂、聚胺酯等。

为进一步增加对荧光体20中的密封作用，减小空气中水汽或者氧气等对量子点212的破坏。如图4所示，光转换元件33还包括保护壳体332，保护壳体332与光转换元件33的形状基本相同。保护壳体332的构成材料包括无机物例如含硅氧化物、含铝氧化物、含锆氧化物、含钇氧化物、含钛氧化物；或者有机物例如聚乙烯、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙酸丁酸纤维素、有机硅、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、环烯烃共聚物；或者上述无机物或者有机物的混合物或者复合层。

如图5所示，本申请的一种实施例中提供一种发光器件30，发光器件30包括衬底31、衬底31为具有碗杯状或者类似碗杯状的凹槽，位于衬底31上的发光二极管芯片32，以及位于发光二极管芯片32出光方向上的光转换元件33，光转换元件33与发光二极管芯片32未直接接触，光转换元件33包括荧光体20和固体基质331，荧光体20均匀分散在固体基质331中。固体基质331优选为聚合物。光转换元件33与发光二极管芯片32之间存在的空隙可以减小光转换元件33受到发光二极管芯片32的高温的影响，空隙之间可以填充空气、惰性气体、透明聚合物或者其他组分。光转换元件33接收发光二极管芯片32的光，并且将其转换为另一波长的光。例如发光二极管芯片32发光的光可以为蓝光，比如365nm，在蓝光的照射下，光转换元件33将部分或者全部(比如大于99％)的蓝光转换为红光、绿光、黄光或者白光。发光二极管芯片32发射的光可以为紫光，在紫光的照射下，光转换元件33可以将部分或者全部(比如大于99％)的紫光转换为蓝光、红光、绿光、红光、黄光或者白光。

如图6所示，本申请的一种实施例中提供一种发光器件30，发光器件30包括衬底31、位于衬底31上的发光二极管芯片32，以及位于发光二极管芯片32出光方向上的光转换元件33，光转换元件33直接涂覆在发光二极管芯片32上。本实施例中，发光二极管芯片32的封装方式可以为芯片级封装。

本申请中发光器件可以应用于包括但是不限定于照明领域、背光显示领域等。

尽管发明人已经对本申请的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本申请精神的实质，本申请中出现的术语用于对本申请技术方案的阐述和理解，并不能构成对本申请的限制。

Claims

1.一种荧光体，其特征在于，包括：

量子点分散体，所述量子点分散体包括介质、分散在所述介质中的量子点、以及键合在所述量子点表面和游离在所述介质中的配体分子；

密封层，用于包覆所述量子点分散体；

其中，所述配体分子在所述量子点分散体中的含量大于5wt％。

2.根据权利要求1所述的荧光体，其中，所述配体分子在所述量子点分散体中的含量在10wt％～30wt％。

3.根据权利要求1所述的荧光体，其中，在100～150摄氏度下，键合在所述量子点表面的配体分子占所述量子点的5wt％～20wt％。

4.根据权利要求1所述的荧光体，其中，所述配体分子包括硫醇、胺、膦、或者羧酸。

5.根据权利要求1所述的荧光体，其中，所述配体分子为C8～C18的硫醇。

6.根据权利要求1所述的荧光体，其中，所述介质包括水、有机小分子、或者聚合物。

7.根据权利要求1所述的荧光体，其中，所述密封层的构成材料包括含硅氧化物、含铝氧化物、含锆氧化物、含钇氧化物、含钛氧化物、铝、银或者金。

8.根据权利要求1所述的荧光体，其中，所述密封层包覆在所述量子点分散体的外表面，所述密封层的厚度为10纳米至10微米。

9.一种光转换元件，其特征在于，所述光转换元件包括权利要求1至8中任一所述的荧光体、以及分散所述荧光体的固体基质。

10.一种发光器件，包括：

衬底；

发光二极管芯片，位于所述衬底上；

以及位于所述发光二极管芯片出光方向上的如权利要求9所述的光转换元件，所述光转换元件接收所述发光二极管芯片发射的光，并且转化为另一波长的光。