CN111223978A - 量子点led发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种量子点LED发光装置，包括：基座；LED发光芯片，基座承载LED发光芯片；波长转换层，接收LED发光芯片发射的光线，波长转换层包括分散体和波长转换粒子，波长转换粒子分散在分散体中；其中，波长转换粒子包括具有晶区和非晶区的聚合物，在晶区内，高分子链规律排列，量子点分散在高分子链之间，在非晶区内，高分子链无序排列。波长转换粒子分散在分散体中，量子点分散在波长转换粒子中规律排列的高分子链之间，规律排列的高分子链对分散在其间的量子点具有保护作用，降低外界的水氧等对量子点的不利影响。从而该量子点不易受到水、氧等对其的破坏，使得该量子点LED发光装置在包括水氧等的环境中具有良好的稳定性。
Description
技术领域
本申请属于量子点领域，特别涉及一种量子点LED发光装置。
背景技术
现有的量子点LED是将量子点直接分散在聚合物中，LED发射的光线激发 量子点，从而发射成相应波段的光。
但是，这些聚合物对量子点的保护作用有限，LED产生的热量对量子点的 稳定性具有不良影响，进一步的，容易导致量子点LED发光装置的失效。
发明内容
针对上述技术问题，本申请提供一种稳定性较高的量子点LED发光装置。
一种量子点LED发光装置，包括：基座；LED发光芯片，基座承载LED发 光芯片；波长转换层，接收LED发光芯片发射的光线，波长转换层包括分散体 和波长转换粒子，波长转换粒子分散在分散体中；其中，波长转换粒子包括具有 晶区和非晶区的聚合物，在晶区内，高分子链规律排列，量子点分散在高分子链 之间，在非晶区内，高分子链无序排列。
根据高分子链排列规律的不同，晶区的聚合物可以形成相应的形态，例如单 晶、球晶、树枝状晶、纤维晶、串晶、柱晶、伸直链晶体等。也就是说，在晶区 内，量子点分散在形成单晶或球晶或树枝状晶或纤维晶或串晶或柱晶或伸直链晶 体等形态的高分子链之间。
波长转换粒子分散在分散体中，量子点分散在波长转换粒子中规律排列的高 分子链之间，规律排列的高分子链对分散在其间的量子点具有保护作用，降低外 界的水氧等对量子点的不利影响。从而该量子点不易受到水、氧等对其的破坏， 使得该量子点LED发光装置在包括水氧等的环境中具有良好的稳定性。
在其中一个实施例中，波长转换粒子中的聚合物的结晶度大于50％。
发明人发现聚合物的结晶度大于50％，量子点能够均匀的分散在聚合物中， 因此，减少了量子点之间的团聚，从而提升量子点的稳定性。
在其中一个实施例中，波长转换粒子还包括烃类添加剂，烃类添加剂选自饱 和的链烷烃、饱和的环烷烃中至少一种。
在此，烃类添加剂可以使得量子点与聚合物之间能够良好的相容，使得量子 点能够在高分子链之间均匀的分散。换句话说，烃类添加剂在波长转换粒子中既 可以使得量子点增加分散数量又可以减少量子点之间的团聚，从而量子点稳定的 分散在高分子链之间，提升该量子点LED发光装置的稳定性。
在其中一个实施例中，饱和的链烷烃或饱和的环烷烃的碳原子数量为10～ 30；优选的，饱和的链烷烃或饱和的环烷烃的碳原子数量为16～24。
碳原子数量处于上述范围内的饱和的链烷烃和饱和的环烷烃具有合适的沸 点和熔点。这些烃类添加剂在波长转换粒子中，具有稳定的物理状态。因此在这 些烃类添加剂的作用下，量子点也能够稳定的分散在高分子链之间，因而量子点 LED发光装置具有良好的稳定性。
更为优选的，该烃类添加剂可以是饱和的链烷烃和饱和的环烷烃的混合物， 这些混合物具有良好的稳定性，例如白油。白油是由石油所得精炼液态烃的混合 物，主要为饱和的环烷烃与链烷烃混合物，原油经常压和减压分馏、溶剂抽提和 脱蜡，加氢精制而得。
在其中一个实施例中，烃类添加剂在波长转换粒子中的质量分数为1％～ 10％。
在其中一个实施例中，量子点在波长转换粒子中的质量分数范围为0.1％至10％；优选的，在非晶区内，量子点占波长转换粒子中的质量分数小于0.05％； 更优选的，在非晶区内，量子点占波长转换粒子中的质量分数小于0.01％。
由于非晶区内的量子点容易受到外界水、氧等不良的影响，在波长转换粒子 中，非晶区内的量子点的数量较少甚至没有，从而降低了量子点被破坏的可能性。 换言之，该波长转换粒子中大部分甚至全部的量子点处于晶区内，晶区内的高分 子链对量子点具有良好的保护作用，不受外界水、氧等的不利影响，提升了发光 装置的稳定性。
在其中一个实施例中，量子点包括核和壳层，量子点的壳层在由Zn、Cd组 成的组和由S、Se、Te组成的组中各自选择至少一种元素；优选的，量子点的壳 层的厚度大于2纳米且小于10纳米。
具体的，根据组成核的元素的不同，量子点可以为IIB-VIA族量子点、IIIA-VA 族量子点、IVA-VIA族量子点、IVA族量子点、IB-IIIA-VIA族量子点、VIII-VIA 族量子点或者钙钛矿量子点等。
而量子点的壳层可以为ZnS、ZnSe、CdS、CdZnS、CdZnSe、CdZnSeS等。
发明人发现，当量子点的壳层的厚度处于该范围内时，该量子点具有较佳的 稳定性，从而进一步提升量子点/聚合物材料的稳定性。
在其中一个实施例中，波长转换粒子中的聚合物的主链选自聚烯烃类聚合 物、聚酯类聚合物、聚酯酸酯类聚合物、聚酰胺类聚合物、聚酰亚胺类聚合物及 其组合物。
在其中一个实施例中，波长转换层中还包括K2SiF6：Mn4+荧光粉，波长转 换粒子中的量子点为绿光量子点。
在其中一个实施例中，波长转换粒子还包括K2SiF6：Mn4+荧光粉，波长转 换粒子中的量子点为绿光量子点。
K2SiF6：Mn4+荧光粉受激发后发射红光，可以与绿光量子点之间相互配合， 形成相应颜色的光。采用K2SiF6：Mn4+荧光粉与红光量子点相比较，K2SiF6： Mn4+荧光粉几乎没有自吸收，提高了光利用率。
附图说明
图1为实施例一中量子点LED发光装置的结构示意图；
图2为实施例二中量子点LED发光装置的结构示意图；
图3为实施例三中量子点LED发光装置的结构示意图。
在附图中相同的部件使用了相同的附图标记。附图仅示意性地显示了本申请 的实施方案。
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地描 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。
实施例一：
请参考图1，该实施例揭示的量子点LED发光装置1包括基座11、LED发 光芯片13(例如GaN基蓝光发光芯片)以及波长转换层15。波长转换层15位 于LED发光芯片13的上方，并能够接收LED发光芯片13发射的光线。
波长转换层15包括有机硅、波长转换粒子151以及K2SiF6：Mn4+荧光粉153， 波长转换粒子151和K2SiF6：Mn4+荧光粉153分散在有机硅中。
波长转换粒子151包括聚丙烯、CdZnSe/ZnSe量子点和白油。该聚丙烯具有 晶区和非晶区，且其结晶度为75％。在晶区内，聚丙烯的晶体形态为串晶， CdZnSe/ZnSe量子点分散在聚丙烯的串晶的高分子链之间。CdZnSe/ZnSe量子点 在波长转换粒子151中的质量分数为3％。CdZnSe/ZnSe量子点壳层的厚度分布 在4纳米至6纳米之间，这些CdZnSe/ZnSe量子点壳层的平均厚度为5纳米。 白油在波长转换粒子151的质量分数为2％。
实施例二：环氧树脂
请参考图2，该实施例揭示的量子点LED发光装置2包括基座21、LED发 光芯片23(例如GaN基蓝光发光芯片)以及波长转换层25。波长转换层25位 于LED发光芯片23的上方，并能够接收LED发光芯片23发射的光线。
波长转换层25包括有机硅以及波长转换粒子251，波长转换粒子251分散 在有机硅中。
波长转换粒子251包括聚丙烯、InP/ZnS量子点、白油以及K2SiF6：Mn4+荧 光粉。该聚丙烯具有晶区和非晶区，且其结晶度为70％。在晶区内，聚丙烯的晶 体形态包括球晶、串晶，InP/ZnS量子点分散在聚丙烯的球晶和串晶的高分子链 之间。InP/ZnS量子点在波长转换粒子251中的质量分数为1.5％。InP/ZnS量子 点壳层的厚度分布在3纳米至9纳米之间，这些InP/ZnS量子点壳层的平均厚度 为6纳米。白油在波长转换粒子251的质量分数为3％。
实施例三：
请参考图3，该实施例揭示的量子点LED发光装置3包括基座31、LED发 光芯片33(例如GaN基蓝光发光芯片)、第一波长转换层35以及第二波长转换 层37。第一波长转换层35和第二波长转换层37位于LED发光芯片33的上方， 并能够接收LED发光芯片33发射的光线。
第一波长转换层35包括K2SiF6：Mn4+荧光粉351以及环氧树脂，K2SiF6： Mn4+荧光粉351分散在环氧树脂中。
第二波长转换层37包括波长转换粒子371和环氧树脂，波长转换粒子371 分散在环氧树脂中。
波长转换粒子371包括环氧树脂、CuInS2/ZnS量子点以及白油。该环氧树脂 具有晶区和非晶区，且其结晶度为70％。在晶区内，环氧树脂的晶体形态包括球 晶、串晶，CuInS2/ZnS量子点分散在环氧树脂的球晶和串晶的高分子链之间。 CuInS2/ZnS量子点在波长转换粒子371中的质量分数为6％。CuInS2/ZnS量子点 壳层的厚度分布在2纳米至10纳米之间，这些CuInS2/ZnS量子点壳层的平均厚 度为6纳米。白油在波长转换粒子251的质量分数为4％。
实施例四：
该实施例揭示的量子点LED发光装置包括基座、LED发光芯片(例如GaN 基蓝光发光芯片)以及波长转换层。波长转换层位于LED发光芯片的上方，并 能够接受LED发光芯片发射的光线。
波长转换层包括有机硅、波长转换粒子以及K2SiF6：Mn4+荧光粉，波长转 换粒子和K2SiF6：Mn4+荧光粉分散在有机硅中。
波长转换粒子包括聚丙烯、CsPbBr3量子点和白油。该聚丙烯具有晶区和非 晶区，且其结晶度为75％。在晶区内，聚丙烯的晶体形态为串晶，CsPbBr3量子 点分散在聚丙烯的串晶的高分子链之间。CsPbBr3量子点在波长转换粒子151中 的质量分数为3％。白油在波长转换粒子151的质量分数为2％。
对比例：
该量子点LED发光装置包括基座、LED发光芯片(例如GaN基蓝光发光芯 片)以及波长转换层。波长转换层位于LED发光芯片的上方，并能够接收LED 发光芯片发射的光线。
波长转换层包括有机硅、波长转换粒子以及K2SiF6：Mn4+荧光粉，波长转 换粒子和K2SiF6：Mn4+荧光粉分散在有机硅中。
波长转换粒子包括聚丙烯、CdZnSe/ZnSe量子点。聚丙烯的结晶度为5％， 并且CdZnSe/ZnSe量子点分散在聚丙烯的非晶区中。
将上述实施例和对比例所揭示的量子点LED发光装置中置于室温下，并在 3V及50mA的工作条件下测试相应的光致发光效率。持续点亮LED发光芯片， 分别记录在不同时段的光致发光效率，从而测试这些量子点LED发光装置的稳 定性。具体的测试结果如下表所示，以下表格中，将波长转换膜的初始亮度(0h) 记为1，记录0h、24h、48h、96h、144h、192h、240h、288h的光致发光发光效 率与初始光致发光效率的比值，具体结果如下表所示。
| 0h | 24h | 48h | 96h | 144h | 192h | 240h | 288h | |
| 实施例一 | 1.00 | 1.02 | 1.10 | 1.08 | 1.02 | 0.98 | 0.97 | 0.97 |
| 实施例二 | 1.00 | 1.01 | 0.99 | 0.94 | 0.92 | 0.90 | 0.90 | 0.90 |
| 实施例三 | 1.00 | 0.94 | 0.92 | 0.90 | 0.86 | 0.82 | 0.81 | 0.81 |
| 实施例四 | 1.00 | 1.00 | 1.08 | 1.02 | 0.98 | 0.95 | 0.94 | 0.94 |
| 对比例 | 1.00 | 0.85 | 0.72 | 0.64 | 0.58 | 0.43 | 0.37 | 0.31 |
从以上表格可以看出，经过288小时之后，实施例一至实施例四揭示的量子 点LED发光装置的光致发光效率衰减的比值明显要小于对比例中的量子点LED 发光装置的光致发光效率衰减的比值。而且实施例揭示的量子点LED发光装置 经过288小时之后，其光致发光效率衰减的比值非常小，从而可以验证本实施方 式揭示的量子点LED发光装置具有较强的稳定性。
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 (10)
1.量子点LED发光装置，包括：
基座；
LED发光芯片，所述基座承载所述LED发光芯片；
波长转换层，接收所述LED发光芯片发射的光线，所述波长转换层包括分散体和波长转换粒子，所述波长转换粒子分散在所述分散体中；其中，
所述波长转换粒子包括具有晶区和非晶区的聚合物，在所述晶区内，高分子链规律排列，量子点分散在高分子链之间，
在所述非晶区内，高分子链无序排列。
2.根据权利要求1所述的量子点LED发光装置，其特征在于，所述波长转换粒子中的聚合物的结晶度大于50％。
3.根据权利要求1所述的量子点LED发光装置，其特征在于，所述波长转换粒子还包括烃类添加剂，所述烃类添加剂选自饱和的链烷烃、饱和的环烷烃中至少一种。
4.根据权利要求3所述的量子点LED发光装置，其特征在于，所述饱和的链烷烃或饱和的环烷烃的碳原子数量为10～30；
优选的，所述饱和的链烷烃或饱和的环烷烃的碳原子数量为16～24。
5.根据权利要求3或4所述的量子点LED发光装置，其特征在于，所述烃类添加剂在所述波长转换粒子中的质量分数为1％～10％。
6.根据权利要求1所述的量子点LED发光装置，其特征在于，所述量子点在所述波长转换粒子中的质量分数范围为0.1％至10％；
优选的，在所述非晶区内，所述量子点占所述波长转换粒子中的质量分数小于0.05％；
更优选的，在所述非晶区内，所述量子点占所述波长转换粒子中的质量分数小于0.01％。
7.根据权利要求1所述的量子点LED发光装置，其特征在于，所述量子点包括核和壳层，所述量子点的壳层在由Zn、Cd组成的组和由S、Se、Te组成的组中各自选择至少一种元素；
优选的，所述量子点的壳层的厚度大于2纳米且小于10纳米。
8.根据权利要求1所述的量子点LED发光装置，其特征在于，所述波长转换粒子中的聚合物的主链选自聚烯烃类聚合物、聚酯类聚合物、聚酯酸酯类聚合物、聚酰胺类聚合物、聚酰亚胺类聚合物及其组合物。
9.根据权利要求1所述的量子点LED发光装置，其特征在于，所述波长转换层中还包括K2SiF6：Mn4+荧光粉，所述波长转换粒子中的量子点为绿光量子点。
10.根据权利要求1所述的量子点LED发光装置，其特征在于，所述波长转换粒子还包括K2SiF6：Mn4+荧光粉，所述波长转换粒子中的量子点为绿光量子点。
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| CN104640957B (zh) * | 2012-03-16 | 2017-09-08 | 世宗大学校产学协力团 | 微胶囊量子点‑聚合物复合物、该复合物的制造方法、光学元件及该光学元件的制造方法 |
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2018
- 2018-11-27 CN CN201811423051.XA patent/CN111223978B/zh active Active
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