CN220821611U - 钙钛矿量子点led器件和发光设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了钙钛矿量子点LED器件和发光设备，该钙钛矿量子点LED器件包括：依次层叠设置的LED层、第一钙钛矿量子点玻璃层和第二钙钛矿量子点玻璃层，第一钙钛矿量子点玻璃层设有第一退火区域和第一未退火区域，第二钙钛矿量子点玻璃层设有第二退火区域和第二未退火区域，第一退火区域包含第一钙钛矿量子点，第二退火区域包含第二钙钛矿量子点，第一钙钛矿量子点的发光颜色与第二钙钛矿量子点的发光颜色不同。由此，既实现了精准控制不同颜色的显示区域范围，又可以保证第一钙钛矿量子点和第二钙钛矿量子点具有良好的水氧稳定性，还解决了LED芯片的巨量转移问题。
Description
技术领域
本实用新型属于钙钛矿量子点发光器件技术领域，具体涉及一种钙钛矿量子点LED器件和发光设备。
背景技术
钙钛矿量子点是一种非常有前景的发光半导体，具有宽色域、窄半高宽、高色纯度、高吸收系数，合成简便和低成本等优异特性，在发光照明显示领域引起广泛关注。目前，钙钛矿量子点LED(发光二极管，Light Emitting Diode)主要通过玻璃片夹层钙钛矿量子点结构与LED组合封装。此外还有通过凹槽封装钙钛矿量子点或荧光粉，再与LED结合制备钙钛矿量子点LED器件，但现有方法制备得到的钙钛矿量子点的水氧稳定性较差。
此外，现有的钙钛矿量子点LED器件难以精准实现在不同的区域显示不同颜色，造成现有钙钛矿量子点LED器件的应用场景受限。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出钙钛矿量子点LED器件和发光设备。由此，既实现了精准控制不同颜色的显示区域范围，又可以保证第一钙钛矿量子点和第二钙钛矿量子点具有良好的水氧稳定性，还解决了LED芯片的巨量转移问题。
在本实用新型的第一个方面，本实用新型提出了一种钙钛矿量子点LED器件，包括：依次层叠设置的LED层、第一钙钛矿量子点玻璃层和第二钙钛矿量子点玻璃层，所述LED层和所述第一钙钛矿量子点玻璃层通过第一胶膜层相连，所述第一钙钛矿量子点玻璃层和所述第二钙钛矿量子点玻璃层通过第二胶膜层相连，所述第一钙钛矿量子点玻璃层设有第一退火区域和第一未退火区域，所述第二钙钛矿量子点玻璃层设有第二退火区域和第二未退火区域，所述第一退火区域包含第一钙钛矿量子点，所述第二退火区域包含第二钙钛矿量子点，所述第一钙钛矿量子点的发光颜色与所述第二钙钛矿量子点的发光颜色不同。
根据本实用新型的钙钛矿量子点LED器件，在第一退火区域内设置第一钙钛矿量子点和在第二退火区域设置第二钙钛矿量子点，钙钛矿量子点可以通过激光退火的方式生成，使用于显示的钙钛矿量子点区域变得精准可控，满足了显示区域的精准定制化需求。而由于两种钙钛矿量子点的颜色不同，第一钙钛矿量子点玻璃层和第二钙钛矿量子点玻璃层可以实现不同颜色的色层显示，通过简单的结构就可以实现RGB(R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色)三色显示，同时可以解决LED芯片的巨量转移问题，大幅度节约了成本，降低了工艺难度，与此同时，将第一钙钛矿量子点设置在第一钙钛矿量子点玻璃层内和将第二钙钛矿量子点设置在第二钙钛矿量子点玻璃层内，可以保证第一钙钛矿量子点和第二钙钛矿量子点具有良好的水氧稳定性。
另外，根据本实用新型上述实施例的钙钛矿量子点LED器件还可以具有如下附加的技术特征：
在本实用新型的一些实施例中，所述第一退火区域的正投影和所述第二退火区域的正投影不存在重合。
在本实用新型的一些实施例中，所述第一退火区域的正投影和所述第二退火区域的正投影存在重合。
在本实用新型的一些实施例中，所述第一未退火区域和所述第二未退火区域均为透光区域。
在本实用新型的一些实施例中，所述第一钙钛矿量子点为红色钙钛矿量子点；所述第二钙钛矿量子点为绿色钙钛矿量子点；所述LED层为蓝光LED层。
在本实用新型的一些实施例中，所述第一钙钛矿量子点选自CsPbI3和CsPb(BrxI1-x)3中的至少一种，所述第二钙钛矿量子点选自CsPbBr3、FAPbBr3和MAPbBr3中的至少一种。
在本实用新型的一些实施例中，所述第一退火区域的不同位置包含的所述第一钙钛矿量子点的数目不同。
在本实用新型的一些实施例中，所述第二退火区域的不同位置包含的所述第二钙钛矿量子点的数目不同。
在本实用新型的一些实施例中，所述第一胶膜层的材料选自520胶、101胶和UV胶中的其中一种。
在本实用新型的一些实施例中，所述第二胶膜层的材料选自520胶、101胶和UV胶中的其中一种。
在本实用新型的一些实施例中，所述第一钙钛矿量子点玻璃层的厚度为1微米-1毫米。
在本实用新型的一些实施例中，所述第二钙钛矿量子点玻璃层的厚度为1微米-1毫米。
在本实用新型的一些实施例中，所述第一胶膜层的厚度为1微米-50微米。
在本实用新型的一些实施例中，所述第二胶膜层的厚度为1微米-50微米。
在本实用新型的第二个方面，本实用新型提出了一种发光设备，包括以上实施例所述的钙钛矿量子点LED器件。由此，上述发光设备可以实现RGB三色显示，又因为第一钙钛矿量子点和第二钙钛矿量子点具有良好的水氧稳定性，因此发光设备的使用寿命显著提高。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实用新型一个实施例的钙钛矿量子点LED器件的结构示意图；
图2是本实用新型一个实施例的钙钛矿量子点LED器件的制备流程示意图。
附图标记：
100-LED层；200-第一胶膜层；300-第一钙钛矿量子点玻璃层；310-第一退火区域；320-第一未退火区域；330-第一钙钛矿量子点；400-第二胶膜层；500-第二钙钛矿量子点玻璃层；510-第二退火区域；520-第二未退火区域；530-第二钙钛矿量子点。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在现有技术中，传统方法制备得到的钙钛矿量子点LED器件难以精准实现在不同的区域显示不同颜色，且钙钛矿量子点容易受到水氧影响，钙钛矿量子点LED器件组装复杂，不利于实际使用。基于此，申请人提出了以下的钙钛矿量子点LED器件。
在本实用新型的第一个方面，本实用新型提出了一种钙钛矿量子点LED器件，参考图1和图2，包括：依次层叠设置的LED层100、第一钙钛矿量子点玻璃层300和第二钙钛矿量子点玻璃层500，上述LED层100和上述第一钙钛矿量子点玻璃层300通过第一胶膜层200相连，上述第一钙钛矿量子点玻璃层300和上述第二钙钛矿量子点玻璃层500通过第二胶膜层400相连，上述第一钙钛矿量子点玻璃层300设有第一退火区域310和第一未退火区域320，上述第二钙钛矿量子点玻璃层500设有第二退火区域510和第二未退火区域520，上述第一退火区域310包含第一钙钛矿量子点330，上述第二退火区域510包含第二钙钛矿量子点530，上述第一钙钛矿量子点330的发光颜色与上述第二钙钛矿量子点530的发光颜色不同。需要说明的是：在实际生产中，上述第一钙钛矿量子点330与上述第二钙钛矿量子点530均为纳米级别，肉眼无法直接观察到钙钛矿量子点，图1和图2仅作为示意图以方便理解。
根据本实用新型的钙钛矿量子点LED器件，在第一退火区域内设置第一钙钛矿量子点和在第二退火区域设置第二钙钛矿量子点，钙钛矿量子点可以通过激光退火方式生成，使用于显示的钙钛矿量子点区域变得精准可控，满足了显示区域的精准定制化需求。而由于两种钙钛矿量子点的颜色不同，第一钙钛矿量子点玻璃层和第二钙钛矿量子点玻璃层可以实现不同颜色的色层显示，通过简单的结构就可以实现RGB三色显示，同时可以解决LED芯片的巨量转移问题，大幅度节约了成本，降低了工艺难度，与此同时，将第一钙钛矿量子点设置在第一钙钛矿量子点玻璃层内和将第二钙钛矿量子点设置在第二钙钛矿量子点玻璃层内，可以保证第一钙钛矿量子点和第二钙钛矿量子点具有良好的水氧稳定性。
根据本实用新型的一个具体实施例，参考图1，上述第一退火区域310的正投影和上述第二退火区域510的正投影不存在重合，由此，LED层、第一钙钛矿量子点330和第二钙钛矿量子点530分别发出不同颜色的光，可以实现三色显示，可以用于解决LED芯片的巨量转移问题。
根据本实用新型的再一个具体实施例，参考图1，上述第一退火区域310的正投影和上述第二退火区域510的正投影存在重合。当上述第一退火区域310的正投影和上述第二退火区域510的正投影存在重合的时候，第一钙钛矿量子点发的光会穿过第二退火区域，得到其他颜色的光，以第一钙钛矿量子点330为红色钙钛矿量子点且上述第二钙钛矿量子点为绿色钙钛矿量子点为例，红色钙钛矿量子点发出的红光在穿过第二退火区域时，红光和绿光混合得到黄光。
作为一个方案，可以按照第一钙钛矿量子点玻璃层300的正投影和上述第二钙钛矿量子点玻璃层500的正投影重叠区、单独的第一钙钛矿量子点玻璃层300的正投影区、单独的第二钙钛矿量子点玻璃层500的正投影区进行设置，由此可以显示出三种不同的颜色。
在本实用新型的实施例中，参考图1，上述提及的正投影均为竖直方向的正投影，即垂直于第一钙钛矿量子点玻璃层300厚度方向的投影。
根据本实用新型的又一个具体实施例，参考图1，上述第一未退火区域320和上述第二未退火区域520均为透光区域，由此，第一未退火区域320和上述第二未退火区域520可以显示出LED层的颜色。
在实用新型的实施例中，上述第一钙钛矿量子点330选自CsPbI3和CsPb(BrxI1-x)3(0<x≤0.5)中的至少一种，上述第二钙钛矿量子点530选自CsPbBr3、FAPbBr3和MAPbBr3中的至少一种。
进一步地，上述第一钙钛矿量子点330为红色钙钛矿量子点；上述第二钙钛矿量子点530为绿色钙钛矿量子点；上述LED层100为蓝光LED层。在钙钛矿量子点LED器件中，第一未退火区域和第二未退火区域均为透光区域，蓝光LED层会发出蓝光，蓝光穿过第一未退火区域和第二未退火区域，出射光为蓝光；红色钙钛矿量子点接收蓝光LED层发出的蓝光后发出红光，红光可以穿过第二未退火区域，出射光为红光；绿色钙钛矿量子点可以接收蓝光LED层发出的蓝光后发出绿光，出射光为绿光，由此，可以实现红绿蓝的三色显示，解决LED芯片的巨量转移问题。
在本实用新型的实施例中，通过控制第一退火区域320和退火区域520的范围大小可以精准实现在不同的区域显示不同颜色，也可以通过控制退火温度和退火时间来精准控制在不同区域显示不同亮度的颜色光，如果不是最佳退火工艺，可能会造成量子点析出数量下降和量子点缺陷增多等问题，从而导致钙钛矿量子点的亮度下降。
根据本实用新型的又一个具体实施例，参考图1，上述第一钙钛矿量子点330的尺寸为5纳米-100纳米，上述第二钙钛矿量子点530的尺寸为5纳米-100纳米，由此，有利于避免钙钛矿量子点发生水氧侵蚀。
根据本实用新型的又一个具体实施例，上述第一退火区域310的不同位置包含的上述第一钙钛矿量子点330的数目不同，由此，通过控制上述第一退火区域310的不同位置包含的上述第一钙钛矿量子点330的数目，也可以精准控制第一钙钛矿量子点玻璃层300在不同区域显示不同亮度的颜色光；同样地，上述第二退火区域510的不同位置包含的上述第二钙钛矿量子点530的数目不同，由此，通过控制上述第二退火区域510的不同位置包含的上述第二钙钛矿量子点530的数目，也可以精准控制第二钙钛矿量子点玻璃层500在不同区域显示不同亮度的颜色光。
在本实用新型的实施例中，上述第一胶膜层200的材料选自520胶、101胶和UV胶(紫外光线胶)中的其中一种；同样地，上述第二胶膜层400的材料选自520胶、101胶和UV胶中的其中一种。
根据本实用新型的又一个具体实施例，参考图1，上述第一钙钛矿量子点玻璃层300的厚度为1微米-1毫米，由此，将上述第一钙钛矿量子点玻璃层300的厚度控制在上述范围内，避免了上述第一钙钛矿量子点玻璃层300的厚度过大，导致发光效果受到影响，也避免了上述第一钙钛矿量子点玻璃层300的厚度过小，导致第一钙钛矿量子点玻璃层300不容易包覆第一钙钛矿量子点330，进而导致第一钙钛矿量子点330容易发生水氧侵蚀；同样地，上述第二钙钛矿量子点玻璃层500的厚度为1微米-1毫米，由此，将上述第二钙钛矿量子点玻璃层500的厚度控制在上述范围内，避免了上述第二钙钛矿量子点玻璃层500的厚度过大，导致发光效果受到影响，也避免了上述第二钙钛矿量子点玻璃层500的厚度过小，导致第二钙钛矿量子点玻璃层500不容易包覆第二钙钛矿量子点530，进而导致第二钙钛矿量子点530容易发生水氧侵蚀。
根据本实用新型的又一个具体实施例，参考图1，上述第一胶膜层200的厚度为1微米-50微米，由此，将上述第一胶膜层200的厚度控制在上述范围内，既避免了第一胶膜层200的厚度过大，影响到钙钛矿量子点的正常发光效果，又避免了第一胶膜层200的厚度过小，导致LED层100和第一玻璃层粘结不牢固；同样地，上述第二胶膜层400的厚度为1微米-50微米，由此，将上述第二胶膜层400的厚度控制在上述范围内，既避免了第二胶膜层400的厚度过大，影响到钙钛矿量子点的正常发光效果，又避免了第二胶膜层400的厚度过小，导致第二玻璃层和第一玻璃层粘结不牢固。
以下对上述钙钛矿量子点LED器件的制备流程进行详细说明，参考图2：
(1)制备得到钙钛矿量子点玻璃片材：将SiO2、B2O3、ZnO、Cs2CO3、PbO、KBr、KI等材料中的一种或几种通过机械搅拌均匀，并于1200℃-1300℃将上述材料烧结5min-10min成熔融态玻璃，利用模压成型技术，将熔融态的玻璃倒入模具中，并在室温条件下对模具加压，玻璃的厚度可以通过模具尺寸的设计来控制，将其压制成一定厚度的玻璃片材，玻璃退火后，为了能够获得相应厚度的钙钛矿量子点玻璃，需要对玻璃进行减薄和抛光，对玻璃进行氢氟酸化学刻蚀，将其刻蚀到所需的厚度，再对其表面利用抛光粉进行物理研磨和抛光，实现厚度进一步下降，以便得到所需要的钙钛矿量子点玻璃片材。
(2)利用激光退火工艺，对需要设置第一钙钛矿量子点330的钙钛矿量子点玻璃片材区域进行定点退火工艺，激光退火的原理是使用集中的激光束将材料局部加热至极高温度，因此可以对不同区域进行差异化激光退火处理，从而精准控制在不同区域显示不同亮度的颜色光，例如，可以在需要显示红色像素的位置进行激光定点退火工艺，将红色钙钛矿量子点像素区域的玻璃片温度升高到500-550℃，退火0.5min-2h，析出红色钙钛矿量子点，由此，可以得到设置有第一钙钛矿量子点330的第一钙钛矿量子点玻璃层300。此时为了获得更薄的灯珠尺寸，可以选择需要对第一钙钛矿量子点玻璃层300进行二次打磨；为了避免酸性溶剂对LED性能的影响，可以采用抛光粉等物理减薄法进行第一钙钛矿量子点玻璃层300薄化，以获得相应厚度的第一钙钛矿量子点玻璃层300，实现整体LED器件的减薄效果。
(3)在上述第一钙钛矿量子点玻璃层300的待贴合面上通过刮涂/旋涂/狭缝涂布等方式覆盖一层胶水(例如520、101、UV胶等可粘贴胶水)，得到第一胶膜层200，通过第一胶膜层200将第一钙钛矿量子点玻璃层300和LED材料贴合固化。
(4)利用激光退火工艺，对需要设置第二钙钛矿量子点530的钙钛矿量子点玻璃片材区域进行激光定点退火工艺，以得到第二钙钛矿量子点玻璃层500；例如，可以在需要显示绿色像素的位置进行激光定点退火工艺，将绿色钙钛矿量子点像素区域的玻璃片温度升高到450-500℃，退火0.5min-2h，析出绿色钙钛矿量子点；再在上述第二钙钛矿量子点玻璃层500的待贴合面上通过刮涂/旋涂/狭缝涂布等方式覆盖一层胶水(例如520、101、UV胶等可粘贴胶水)，得到第二胶膜层400，采用第二胶膜层400将第二钙钛矿量子点玻璃层500和第一钙钛矿量子点玻璃层300进行粘结，以得到大尺寸的钙钛矿量子点LED。
(5)通过导轮切割的方式或者激光切割的方式进行灯珠一体化切割，获得多个单颗不同颜色的钙钛矿量子点LED器件。
在本实用新型的第二个方面，本实用新型提出了一种发光设备，包括以上实施例所述的钙钛矿量子点LED器件。由此，上述发光设备可以实现RGB三色显示，又因为第一钙钛矿量子点330和第二钙钛矿量子点530具有良好的水氧稳定性，因此发光设备的使用寿命显著提高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种钙钛矿量子点LED器件，其特征在于，包括：依次层叠设置的LED层、第一钙钛矿量子点玻璃层和第二钙钛矿量子点玻璃层，所述LED层和所述第一钙钛矿量子点玻璃层通过第一胶膜层相连，所述第一钙钛矿量子点玻璃层和所述第二钙钛矿量子点玻璃层通过第二胶膜层相连，所述第一钙钛矿量子点玻璃层设有第一退火区域和第一未退火区域，所述第二钙钛矿量子点玻璃层设有第二退火区域和第二未退火区域，所述第一退火区域包含第一钙钛矿量子点，所述第二退火区域包含第二钙钛矿量子点，所述第一钙钛矿量子点的发光颜色与所述第二钙钛矿量子点的发光颜色不同。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿量子点LED器件，其特征在于，所述第一退火区域的正投影和所述第二退火区域的正投影不存在重合。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿量子点LED器件，其特征在于，所述第一退火区域的正投影和所述第二退火区域的正投影存在重合。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿量子点LED器件，其特征在于，所述第一未退火区域和所述第二未退火区域均为透光区域。
5.根据权利要求1-4任一项所述的钙钛矿量子点LED器件，其特征在于，所述第一钙钛矿量子点为红色钙钛矿量子点；所述第二钙钛矿量子点为绿色钙钛矿量子点；所述LED层为蓝光LED层。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿量子点LED器件，其特征在于，所述第一钙钛矿量子点选自CsPbI3和CsPb(BrxI1-x)3中的至少一种，所述第二钙钛矿量子点选自CsPbBr3、FAPbBr3和MAPbBr3中的至少一种。
7.根据权利要求1-4任一项所述的钙钛矿量子点LED器件，其特征在于，所述第一退火区域的不同位置包含的所述第一钙钛矿量子点的数目不同；
和/或，所述第二退火区域的不同位置包含的所述第二钙钛矿量子点的数目不同。
8.根据权利要求1-4任一项所述的钙钛矿量子点LED器件，其特征在于，所述第一胶膜层的材料选自520胶、101胶和UV胶中的其中一种；
和/或，所述第二胶膜层的材料选自520胶、101胶和UV胶中的其中一种。
9.根据权利要求1-4任一项所述的钙钛矿量子点LED器件，其特征在于，所述第一钙钛矿量子点玻璃层的厚度为1微米-1毫米；
和/或，所述第二钙钛矿量子点玻璃层的厚度为1微米-1毫米；
和/或，所述第一胶膜层的厚度为1微米-50微米；
和/或，所述第二胶膜层的厚度为1微米-50微米。
10.一种发光设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的钙钛矿量子点LED器件。
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