CN113540323A - 一种量子点led器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种量子点LED器件及其制备方法，量子点LED器件具有量子点层；量子点层包括若干个量子点单元，任一个量子点单元具有对应的一种量子点材料，任一个量子点单元的预设发射峰波长范围基于所对应的量子点材料设定，量子点材料基于对应的量子点原材料制成；在若干个量子点单元中，至少有一个量子点单元为红移处理单元；在任一个红移处理单元中，量子点原材料的发射峰波长范围红移至对应的预设发射峰波长范围内，量子点原材料形成所对应的红移处理单元中的量子点材料。该量子点LED器件及其制备方法结合量子点材料的红移特性进行量子点材料的选型，通过红移预处理的方式对相应的量子点材料进行保证了产品在长时间使用时的显色稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及显示器件领域，具体涉及到一种量子点LED器件及其制备方法。
背景技术
量子点材料独特的性质和广阔的应用前景主要基于它自身的量子效应，当颗粒尺寸进入纳米量级时，尺寸限域将引起尺寸效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应和表面效应，从而派生出纳米体系具有不同于常规体系和微观体系的低维特性，展现出许多不同于宏观体材料的物理化学性质，在非线性光学等方面具有极为广阔的应用场景。
在发光器件领域中，由于绿光发光芯片和红光发光芯片的制备技术限制，通过蓝光或紫外光激发量子点材料的方式产生绿光和红光可更低成本和更高效得到所需的颜色，从而得到所需的的显色色域。
具体实施中发现，由于量子点材料太靠近发光芯片，发光芯片工作时的发热容易影响量子点材料的光致发光性能，使量子点材料的发射峰波长发生红移，例如，绿量子点材料在发光器件的使用过程中容易发生自团聚，粒径增大，发射峰峰值波长红移，导致绿量子点材料的激发光线色彩失真，从而引起发光器件色域变化等问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种量子点LED器件及其制备方法，在量子点LED器件的生产设计前即考虑到量子点材料的红移特性问题，保证了量子点材料在使用时能够发挥出理想的性能，相应的发光器件具有更为良好的显示色域的稳定性。
相应的，本发明提供了一种量子点LED器件，所述量子点LED器件具有量子点层；所述量子点层包括若干个量子点单元，任一个所述量子点单元具有对应的一种量子点材料，任一个所述量子点单元的预设发射峰波长范围基于所对应的量子点材料设定，所述量子点材料基于对应的量子点原材料制成；
在所述若干个量子点单元中，至少有一个所述量子点单元为红移处理单元；
在任一个所述红移处理单元中，所述量子点原材料的发射峰波长范围红移至对应的预设发射峰波长范围内，所述量子点原材料形成所对应的红移处理单元中的量子点材料。
可选的实施方式，在一个所述红移处理单元中，所述红移处理单元的预设发射峰波长范围为[Anm，Bnm]，所述红移处理单元所对应的量子点原材料的发射峰波长范围为[Cnm，Dnm]，且所述量子点原材料的发射峰波长红移最大值为Emaxnm；
其中，C+xEmax∈[A,B]，D+yEmax∈[A,B]，x∈[0.67,1],y∈[0.42,0.75]。
可选的实施方式，其中一个所述红移处理单元的预设发射峰波长范围为[525nm,545nm]，且所述红移处理单元对应的量子点原材料的发射峰波长范围为[485nm，500nm]。
可选的实施方式，所述红移处理单元的预设发射峰的半峰波长小于30nm。
相应的，本发明提供了一种量子点LED器件制备方法，用于制备以上任一项所述的量子点LED器件，所述量子点LED器件制备方法包括：
基于量子点胶体形成量子点层，支架、发光芯片、阻水氧层和所述量子点层根据预设结构组合形成量子点LED器件半成品；
所述量子点胶体基于预设的若干种量子点原材料分散于胶体中形成，在所述若干种量子点原材料中，至少有一种量子点原材料为所述红移处理单元所对应的量子点原材料；
红移预处理：对所述量子点LED器件半成品进行光热预处理，所述量子点LED器件半成品中的红移处理单元中的量子点原材料的发射峰波长红移至预设值，所述量子点原材料转化成所述红移处理单元所对应的量子点材料。
可选的实施方式，所述基于量子点胶体形成量子点层，支架、发光芯片、阻水氧层和所述量子点层根据预设结构组合形成量子点LED器件半成品包括以下：
发光芯片固晶：将发光芯片固定在支架上，并基于所述发光芯片的结构电性连接所述发光芯片与支架；
量子点胶体设置：将若干种量子点材料按预设比例混合后分散在胶体中形成量子点胶体，将所述量子点胶体在覆盖设置在所述发光芯片表面的预设位置上；
量子点胶体硬化：基于预设工艺硬化所述量子点胶体，所述量子点胶体硬化为量子点层；
阻水氧层封装：基于预设工艺在所述量子点层表面加工出阻水氧层，所述支架、发光芯片、量子点层和所述阻水氧层组合形成量子点LED器件半成品。
可选的实施方式，所述光热预处理包括对量子点LED器件半成品进行的光处理和热处理。
可选的实施方式，所述光处理包括：
使用波长范围为[315nm-485nm]的光源照射所述量子点LED器件半成品的量子点层；
所述光源为所述量子点LED器件半成品的发光芯片或外部光源。
可选的实施方式，所述光源的能量密度范围为800-8000mW/cm2。
可选的实施方式，所述热处理包括将所述量子点LED器件半成品的温度调整至预设温度，所述预设温度为40摄氏度至60摄氏度；
所述将所述量子点LED器件半成品的温度调整至预设温度的方式包括：
点亮所述量子点LED器件半成品；
将所述量子点LED器件半成品置于烘箱中；
将所述量子点LED器件半成品置于加热平台上；
通过红外线照射所述量子点LED器件半成品。
综上，本发明提供了一种量子点LED器件及其制备方法，结合量子点材料的红移特性进行量子点材料的选型，通过红移预处理的方式对相应的量子点材料进行保证了产品在长时间使用时的显色稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例二的TOP型量子点LED器件剖面结构示意图；
图2为本发明实施例三的COB型量子点LED器件剖面结构示意图；
图3为本发明实施例三的COB型量子点LED器件剖面结构示意图；
图4为本发明实施例四的量子点LED器件制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
具体的，本发明实施例提供了一种量子点LED器件，所述量子点LED器件具有量子点层，所述量子点层基于量子点胶体硬化形成，所述量子点胶体基于若干种量子点材料分散于胶体中形成。具体的，本发明实施例的量子点层实质是指LED器件中量子点材料所在的结构，现有技术下关于量子点层的成型方式通常为通过分散有量子点材料的胶体硬化形成。
在现有技术下，关于量子点材料的选型，一般与量子点层的发射峰波长是一致的，即量子点材料的发射峰波长与量子点层的发射峰波长是相同的，在本发明实施例中，由于量子点材料的选型的方式的不同，因此，将量子点材料的制备原料命名为量子点原材料；量子点原材料的发射峰波长与对应的量子点材料的预设发射峰波长有可能是相同的，有可能是有差异的，具体实施方式在后文进行进一步的说明。
具体的，所述量子点层具有若干个量子点单元，任一个所述量子点单元与所述若干各种量子点材料中的一种量子点材料相对应，且至少有一个所述量子点单元为红移处理单元，在任一个所述红移处理单元中，所述量子点原材料的发射峰波长范围红移至对应的预设发射峰波长范围内，所述量子点原材料形成所对应的红移处理单元中的量子点材料。
具体的，本发明实施例所指的量子点单元是指同一量子点材料所形成的对应结构，由于不同的量子点材料在胶体中相互混合，因此，从物理结构上或空间结构上不同的量子点单元间不存在明确的划分界线，相应的，本发明实施例的量子点单元不具有空间或者结构的指向，仅是用于表达同一种量子点材料及其附近胶体所形成的对应结构，由于实际参与光线处理的物质为量子点材料，胶体只具有辅助成型、辅助定型等作用，因此，量子点单元实质上即是指对应的量子点材料。
此外，在不同的LED器件结构中，量子点层的数量可以为一个，也可以为多个；相应的，每一个量子点层中的量子点材料的种类可以为一种，也可以为多种；具体的，由于本发明实施例主要针对量子点材料的选型方面进行改进，因此，本发明实施例仅针对所改进的方向进行说明，即仅针对红移处理单元方面进行说明，具体实施中，在结合本发明实施例的基础上，可进行适应性的变化，本发明实施例不逐一进行描述。
在一个所述红移处理单元中，所述红移处理单元的预设发射峰波长范围为[Anm，Bnm]，所述红移处理单元所对应的量子点原材料的发射峰波长范围为[Cnm，Dnm]，且所述量子点原材料的发射峰波长红移最大值为Emaxnm；
其中，C+xEmax∈[A,B]，D+yEmax∈[A,B]，x∈[0.67,1],y∈[0.42,0.75]。
具体的，对于任一个所述红移处理单元而言，在设计伊始对其具有一定的发光特性要求，例如需要其预设发射峰波长范围为[Anm，Bnm]，相应的，现有技术下的做法是直接采用对应波长的量子点材料作为其制作材料。
在本发明实施例中，针对预设发射峰波长范围为[Anm，Bnm]的红移处理单元，其所采用的量子点原材料的初始状态下的发射峰波长范围要求为[Cnm，Dnm]；具体的，关于C与D的具体数值，本发明实施例所采用的计算方法为基于所述量子点原材料的发射峰波长红移最大值为Emaxnm进行计算，具体的计算方式为C+xEmax∈[A,B]，D+yEmax∈[A,B]，x∈[0.67,1],y∈[0.42,0.75]。
具体的，量子点原材料发生红移的实质是量子点原材料发生自团聚，从而导致粒径增大，发射峰峰值波长红移；一般情况下，量子点原材料的自团聚会趋于一终极状态，与正态分布相类似，量子点原材料的当前状态越接近终极状态，量子点原材料进一步产生自团聚的难度越大，即量子点原材料产生红移的难度越大，相应的，量子点原材料的当前状态越接近终极状态，量子点原材料的稳定性越强，因此，为了满足基本设计条件，本发明实施例将量子点原材料的发射峰波长红移最大值设为Emaxnm，依据量子点原材料本身的特性，Emax一般在50nm-70nm范围内，考虑到具体的实施难度和操作难度，以x和y比例对发射峰波长红移最大值Emaxnm进行削减，并以其作为目标值用来评估对应的红移处理单元所需采用的量子点原材料，与直接采用对应发射峰波长的量子点原材料作为量子点单元的制作材料的实施方式相比，本发明实施例所采用的实施方式考虑到了用户日常使用时所导致的量子点材料特性变化问题，并提供了一种可行的实施方式。
例如，可选的实施方式，其中一个所述红移处理单元的预设发射峰波长范围为[525nm,545nm]，在该发射峰波长范围内的光线一般称之为绿色光；相应的，所述红移处理单元对应的量子点原材料的发射峰波长范围为[485nm，500nm]，在该发射峰波长范围内的光线一般称之为青色光，相对应的，该量子点原材料为青色量子点材料。
针对红移范围较大的绿色量子点材料，若直接采用绿色量子点材料作为绿光量子点单元的制作材料，由于绿色量子点材料的红移幅度较大，采用绿色量子点材料的产品在实际使用一段时间后会产生较为严重的红移问题，影响绿光的色准，因此，本发明实施例利用青色量子点材料作为绿光量子点单元的制作材料，该产品在制作完成后进行一定的红移处理，即可满足绿色量子点单元所需的发射峰波长范围要求，且由于青色量子点材料在红移到绿色量子点单元所需的发射峰波长范围内后，其进一步红移的难度大大增加，用户在日常使用产品时青色量子点材料很难进一步发生红移，这样可以保证了产品在使用条件下的稳定性。
具体的，参照附图图3，曲线1为青色量子点材料的初始的发光曲线，曲线3为青色量子点材料红移后的发光曲线，曲线2为青色量子点材料红移过程中的发光曲线。青色量子点材料在红移过程中，峰值强度基本不变，峰值波长一直红移，半峰宽先展宽后收缩，在到达所需的稳定状态后，峰值强度、峰值波长和半峰宽均处于稳定状态，具体的，峰值波长处于预设的绿光波段(525nm-545nm)，半峰宽<30nm。
相应的，除了绿色量子点单元需要设计为红移处理单元，具体实施中，红色量子点单元也可以基于相类似的实施方式设计为红移处理单元。
针对具体的产品结构，本发明实施例提供了两种可行的实施方式，后续分别在实施例二和实施例三中进行说明。
实施例二：
图1示出了本发明实施例的TOP型量子点LED器件剖面结构示意图。
可选的实施方式，所述量子点LED器件为TOP型量子点LED器件。
可选的实施方式，所述TOP型量子点LED器件包括第一支架3、第一发光芯片1、第一量子点层2和第一阻水氧层4；所述第一支架3具有反射杯，所述第一发光芯片1位于所述反射杯中；所述第一量子点层2位于所述反射杯内并包覆在所述第一发光芯片1的表面上；所述第一阻水氧层4覆盖在所述第一量子点层2的表面上。
需要说明的是，本发明仅列举了其中一种TOP型量子点LED器件结构作为实施方式的说明，关于TOP型量子点LED器件的其他实施方式可根据本发明实施例进行实施。
实施例三：
图2示出了本发明实施例的COB型量子点LED器件剖面结构示意图。
可选的实施方式，所述量子点LED器件为COB型量子点LED器件。
可选的实施方式，所述COB型量子点LED器件包括第二支架6、第二发光芯片5、第二量子点层7和第二阻水氧层8；
所述第二发光芯片5设于所述第二支架6的顶面上，所述第二量子点层7成型在所述第二发光芯片5的表面上，所述第二阻水氧层8封装在所述第二量子点层7的表面上。
需要说明的是，本发明仅列举了其中一种COB型量子点LED器件结构作为实施方式的说明，关于COB型量子点LED器件的其他实施方式可根据本发明实施例进行实施。
实施例四：
图4示出了本发明实施例的量子点LED器件制备方法流程示意图。
相应的，本发明提供了一种量子点LED器件制备方法，用于制备以上任一项所述的量子点LED器件。
可选的实施方式，所述量子点LED器件制备方法包括以下步骤：
S101：发光芯片固晶：将发光芯片固定在支架上，并基于所述发光芯片的结构电性连接所述发光芯片与支架；具体的，发光芯片的结构类型主要包括倒装发光芯片、正装发光芯片和垂直发光芯片，相应的，发光芯片与支架之间的电性连接方式包括通过连接件(如金线)连接芯片电极与支架焊盘、芯片电极直接焊接在支架焊盘上。
S102：量子点胶体设置：将若干种量子点材料按预设比例混合后分散在胶体中形成量子点胶体，将所述量子点胶体在覆盖设置在所述发光芯片表面的预设位置上；具体的，根据实施例一所说明的量子点材料选用方法确定量子点材料的选型，然后制备量子点胶体，量子点胶体加工在发光芯片表面的预设位置上。
S103：量子点胶体硬化：基于预设工艺硬化所述量子点胶体，所述量子点胶体硬化为量子点层；具体的，量子点胶体硬化的方式有多种，常采用的硬化方式为自然硬化，利用胶体的自身性质，在静置一段时间后即会硬化。
S104：阻水氧层封装：基于预设工艺在所述量子点层表面加工出阻水氧层，所述支架、发光芯片、量子点层和所述阻水氧层组合形成量子点LED器件半成品；
S105：红移预处理：对所述量子点LED器件半成品进行光热预处理，所述量子点LED器件半成品中的红移处理单元中的量子点材料的发射峰波长红移至预设值。
具体的，光热预处理的目的在于模仿产品的日常使用状态并加速该状态的进程，从而使产品的最终显色性能满足预设需求且保证了产品在后期使用中的显色稳定性。
可选的实施方式，所述光热预处理包括光处理和热处理两方面的内容。
具体的，所述光处理包括：
使用波长范围为[315nm-485nm]的光源照射所述量子点LED器件半成品的量子点层；
所述光源为所述量子点LED器件半成品的发光芯片或外部光源。
具体的，所述光源的能量密度范围为800-8000mW/cm2。
具体的，所述热处理包括将所述量子点LED器件半成品的温度调整至预设温度，所述预设温度为40摄氏度至60摄氏度；
所述将所述量子点LED器件半成品的温度调整至预设温度的方式包括：点亮所述量子点LED器件半成品；将所述量子点LED器件半成品置于烘箱中；将所述量子点LED器件半成品置于加热平台上；通过红外线照射所述量子点LED器件半成品，利用辐射热对量子点LED器件半成品进行加热。
具体实施中，使用绿色光量子点材料作为绿色量子点层原材料的量子点LED器件和使用青色光量子点材料作为绿色量子点层原材料的量子点LED器件存在色域稳定性差异和发光强度稳定性差异，在分别对两种量子点LED器件进行相同的老化处理后(模拟日常使用环境)，前者的色域仅为78％NTSC，后者的色域为107％NTSC，使用青色光量子点材料作为绿色量子点层原材料的量子点LED器件的高色域稳定性远大于使用绿色光量子点材料作为绿色量子点层原材料的量子点LED器件；经过相同的老化处理后，前者的发光强度衰减至老化处理前的发光强度的65％，后者的发光强度基本无衰减，为老化处理前的发光强度的99％，使用青色光量子点材料作为绿色量子点层原材料的量子点LED器件的光衰远小于使用绿色光量子点材料作为绿色量子点层原材料的量子点LED器件。
具体的，本发明实施例所提供的量子点LED器件制备方法主要通过调整量子点材料的选型条件，并结合红移预处理的方式使量子点材料的显色性能满足需求，在保证了产品性能的前提条件下，提高产品的日常使用的显色稳定性。
综上，本发明提供了一种量子点LED器件及其制备方法，结合量子点材料的红移特性进行量子点材料的选型，通过红移预处理的方式对相应的量子点材料进行保证了产品在长时间使用时的显色稳定性。
以上对本发明实施例所提供的一种量子点LED器件及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种量子点LED器件，所述量子点LED器件具有量子点层；所述量子点层包括若干个量子点单元，任一个所述量子点单元具有对应的一种量子点材料，任一个所述量子点单元的预设发射峰波长范围基于所对应的量子点材料设定，所述量子点材料基于对应的量子点原材料制成；
其特征在于，在所述若干个量子点单元中，至少有一个所述量子点单元为红移处理单元；
在任一个所述红移处理单元中，所述量子点原材料的发射峰波长范围红移至对应的预设发射峰波长范围内，所述量子点原材料形成所对应的红移处理单元中的量子点材料。
2.如权利要求1所述的量子点LED器件，其特征在于，在一个所述红移处理单元中，所述红移处理单元的预设发射峰波长范围为[Anm，Bnm]，所述红移处理单元所对应的量子点原材料的发射峰波长范围为[Cnm，Dnm]，且所述量子点原材料的发射峰波长红移最大值为Emaxnm；
其中，C+xEmax∈[A,B]，D+yEmax∈[A,B]，x∈[0.67,1],y∈[0.42,0.75]。
3.如权利要求1所述的量子点LED器件，其特征在于，其中一个所述红移处理单元的预设发射峰波长范围为[525nm,545nm]，且所述红移处理单元对应的量子点原材料的发射峰波长范围为[485nm，500nm]。
4.如权利要求3所述的量子点LED器件，其特征在于，所述红移处理单元的预设发射峰的半峰波长小于30nm。
5.一种量子点LED器件制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至4任一项所述的量子点LED器件，所述量子点LED器件制备方法包括：
基于量子点胶体形成量子点层，支架、发光芯片、阻水氧层和所述量子点层根据预设结构组合形成量子点LED器件半成品；
所述量子点胶体基于预设的若干种量子点原材料分散于胶体中形成，在所述若干种量子点原材料中，至少有一种量子点原材料为所述红移处理单元所对应的量子点原材料；
红移预处理：对所述量子点LED器件半成品进行光热预处理，所述量子点LED器件半成品中的红移处理单元中的量子点原材料的发射峰波长红移至预设值，所述量子点原材料转化成所述红移处理单元所对应的量子点材料。
6.如权利要求5所述的量子点LED器件制备方法，其特征在于，所述基于量子点胶体形成量子点层，支架、发光芯片、阻水氧层和所述量子点层根据预设结构组合形成量子点LED器件半成品包括以下：
发光芯片固晶：将发光芯片固定在支架上，并基于所述发光芯片的结构电性连接所述发光芯片与支架；
量子点胶体设置：将若干种量子点材料按预设比例混合后分散在胶体中形成量子点胶体，将所述量子点胶体在覆盖设置在所述发光芯片表面的预设位置上；
量子点胶体硬化：基于预设工艺硬化所述量子点胶体，所述量子点胶体硬化为量子点层；
阻水氧层封装：基于预设工艺在所述量子点层表面加工出阻水氧层，所述支架、发光芯片、量子点层和所述阻水氧层组合形成量子点LED器件半成品。
7.如权利要求5所述的量子点LED器件制备方法，其特征在于，所述光热预处理包括对量子点LED器件半成品进行的光处理和热处理。
8.如权利要求7所述的量子点LED器件制备方法，其特征在于，所述光处理包括：
使用波长范围为[315nm-485nm]的光源照射所述量子点LED器件半成品的量子点层；
所述光源为所述量子点LED器件半成品的发光芯片或外部光源。
9.如权利要求8所述的量子点LED器件制备方法，其特征在于，所述光源的能量密度范围为800-8000mW/cm2。
10.如权利要求7所述的量子点LED器件制备方法，其特征在于，所述热处理包括将所述量子点LED器件半成品的温度调整至预设温度，所述预设温度为40摄氏度至60摄氏度；
所述将所述量子点LED器件半成品的温度调整至预设温度的方式包括：
点亮所述量子点LED器件半成品；
将所述量子点LED器件半成品置于烘箱中；
将所述量子点LED器件半成品置于加热平台上；
通过红外线照射所述量子点LED器件半成品。
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| CN106784249A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-05-31 | 永林电子有限公司 | 一种使灯珠出光柔和且控制蓝光红移的实现方法 |
| CN106905960A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-06-30 | 吉林师范大学 | 一种调控全无机钙钛矿量子点发光波长的方法 |
| CN110612610A (zh) * | 2017-02-27 | 2019-12-24 | 朱伽努有限责任公司 | 可调白光照明系统 |
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