DE102009013569A1 - Quantenpunkt-Wellenlängenwandler, Verfahren zum Herstellen desselben und Lichtemissionsvorrichtung einschließlich desselben - Google Patents

Quantenpunkt-Wellenlängenwandler, Verfahren zum Herstellen desselben und Lichtemissionsvorrichtung einschließlich desselben Download PDF

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Abstract

Es wird ein Quantenpunkt-Wellenlängenwandler angegeben, der einen Quantenpunkt enthält, der optisch stabil ist, keine Änderung in der Emissionswellenlängenwelle erfährt und eine verbesserte Emissionsfähigkeit aufweist. Der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler umfasst: einen Wellenlängenwandlungsteil mit einem Quantenpunkt zum Wandeln der Wellenlänge eines Erregungslichts und zum Erzeugen eines in der Wellenlänge gewandelten Lichts und mit einem dispersiven Medium zum Dispergieren des Quantenpunkts, sowie weiterhin einen Versiegeler zum Versiegeln des Wellenlängenwandlungsteils.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2008-086984 mit Einreichungsdatum vom 3. September 2008 am koreanischen Patentamt, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Quantenpunkt-Wellenlängenwandler, ein Verfahren zum Herstellen desselben und eine Lichtemissionsvorrichtung einschließlich des Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers sowie insbesondere einen Quantenpunkt-Wellenlängenwandler mit einem Quantenpunkt, der optisch stabil ist, das Emissionswellenlängenband nicht ändert und eine verbesserte Emissionsfähigkeit aufweist, ein Verfahren zum Herstellen desselben und eine Lichtemissionsvorrichtung, die den Quantenpunkt-Wellenlängenwandler verwendet, um die Emissionswellenlänge und die Emissionsintensität einfacher einzustellen.
  • Quantenpunkte sind ein Halbleitermaterial mit Nanogröße, das Quanteneinschränkungseffekte aufweist. Die Quantenpunkte erzeugen ein stärkeres Licht in einem schmalen Wellenlängenband als ein allgemeiner Leuchtstoff. Die Quantenpunkte emittieren Licht, wenn erregte Elektronen von einem Leitungsband zu einem Valenzband übergehen. Auch im gleichen Material weisen die Quantenpunkte eine Wellenlänge auf, die in Übereinstimmung mit der Größe der Partikeln variiert. Bei einer kleineren Größe der Quantenpunkte emittierten die Quantenpunkte Licht mit einer kürzeren Wellenlänge. Diese Quantenpunkte können also in der Größe eingestellt werden um Licht mit einem gewünschten Wellenlängenbereich zu erhalten.
  • Quantenpunkte emittieren Licht auch dann, wenn eine Erregungswellenlänge willkürlich gewählt wird. Wenn also mehrere Arten von Quantenpunkten zu einer Wellenlänge erregt werden, kann Licht in verschiedenen Farben gleichzeitig wahrgenommen werden. Weiterhin gehen die Quantenpunkte nur von einem unteren Schwingungszustand eines Leitungsbandes zu einem unteren Schwingungszustand eines Valenzbandes über und weisen deshalb eine Emissionswellenlänge des Lichts von im wesentlichen einer einzelnen Farbe auf.
  • Quantenpunkte sind ein Nanokristall aus einem Halbleitermaterial mit einem Durchmesser von ungefähr 10 nm oder weniger. Um einen Nanokristall als einen Quantenpunkt zu synthetisieren, können Quantenpunkte durch Dampfabscheidung wie etwa eine metallorganische Gasphasenabscheidung (MOCVD) oder eine Molekularstrahlepitaxie (MBE) vorbereitet werden, wobei aber auch eine chemische Benetzung angewendet werden kann, in der ein Kristall durch das Zusetzen eines Ausgangsstoffes zu einer organischen Lösung gezüchtet wird.
  • Wenn in der chemischen Benetzung en ein Kristall gezüchtet wird, wird ein organisches Lösungsmittel natürlich auf eine Quantenpunktfläche aufgetragen, um als Dispersant zu dienen und dadurch das Wachstum des Kristalls zu regeln. Die chemische Benetzung ermöglicht also, dass der Nanokristall einfacher und kostengünstiger hinsichtlich einer gleichmäßigen Größe und Form kontrolliert werden kann also bei einer Dampfabscheidung wie etwa einer metallorganischen Gasphasenabscheidung (MOCVD) oder einer Molekularstrahlepitaxie (MBE).
  • Die durch die chemische Benetzung vorbereiteten Quantenpunkte werden nicht als unverdünnte Lösung verwendet, sondern es wird ein vorbestimmter Ligand um die Quantenpunkte herum vorgesehen, um eine einfachere Lagerung und Nutzung sicherzustellen. Als Ligand für die Quantenpunkte kann zum Beispiel Trioctylphosphinoxid (TOPO) verwendet werden. Wenn diese Quantenpunkte in einer Lichtemissionsvorrichtung verwendet werden, sollten die Quantenpunkte gereinigt werden, um den Ligand zu entfernen, bevor ein Versiegeler wie etwa Kunstharz zugesetzt wird.
  • Wenn die Quantenpunkte gereinigt sind, verursachen sie Nebeneffekte wie etwa eine geringere Lichtemission, eine Ausfällung in einer Lösung, die durch die Entfernung des Liganden verursacht wird, oder eine Änderung in dem Emissionswellenlängenband aufgrund einer Oberflächenoxidation. Um diese Probleme zu lösen, werden die Quantenpunkte mit einem organischen Material bedeckt oder in einem Material eingeschlossen, das eine größere Bandlücke aufweist als die Quantenpunkte.
  • Das Verfahren zum Bedecken der Quantenpunkte mit einem organischen Material oder zum Einschließen der Quantenpunkte in einem Material, das eine größere Bandlücke aufweist, bringt jedoch das Problem hinsichtlich der Prozessbedingungen oder der Kosten mit sich. Deshalb besteht ein Bedarf für die Entwicklung eines Verfahrens zum Verwenden von Quantenpunkten, die stabiler sind und eine verbesserte Emissionsfähigkeit aufweisen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Quantenpunkt-Wellenlängenwandler mit Quantenpunkten angegeben, die optisch stabil sind, ohne dass eine Änderung im Emissionswellenlängenband auftritt, und ein verbessertes Emissionswellenlängenband aufweisen, sowie ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen derselben.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtemissionsvorrichtung angegeben, die einen Quantenpunkt-Wellenlängenwandler verwendet, um die Emissionswellenlänge und die Emissionsintensität unter Verwendung des Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers einzustellen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Quantenpunkt-Wellenlängenwandler angegeben, der umfasst: einen Wellenlängenwandlungsteil, der einen Quantenpunkt zum Wandeln der Wellenlänge eines Erregungslichts und zum Erzeugen eines in der Wellenlänge gewandelten Lichts und ein dispersives Medium zum Dispergieren des Quantenpunkts enthält; und einen Versiegeler zum Versiegeln des Wellenlängenwandlungsteil.
  • Der Quantenpunkt kann einen Si-basierten Nanokristal, einen Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe II–VI, einen Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe III–V, einen Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe IV–VI oder eine Mischung aus denselben. Der Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe II–VI kann aus der Gruppe gewählt werden, die Cds, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe und HgZnSTe umfasst. Der Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe III–V kann aus der Gruppe gewählt werden, die GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs und InAlPAs umfasst. Der Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe IV–VI kann SbTe sein.
  • Das dispersive Medium kann eine Flüssigkeit sein. Das dispersive Medium kann ein Epoxidharz oder Silikon sein.
  • Der Versiegeler kann Silikon enthalten.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers angegeben, das folgende Schritte umfasst: Dispergieren eines Quantenpunkts zum Wandeln der Wellenlänge eines Erregungslichts und zum Erzeugen eines in der Wellenlängen gewandelten Lichts in einem dispersiven Medium, um einen Wellenlängenwandlungsteil vorzubereiten; und Versiegeln des Wellenlängenwandlungsteils mit einem Versiegeler. Das Versiegeln kann das Schichten einer ersten und einer zweiten Versiegelungsschicht, das Einspritzen des Wellenlängenwandlungsteils in einen Bereich zwischen der ersten und der zweiten Versiegelungsschicht und das Erwärmen und Heißkleben des Wellenlängenwandlungsteils an der ersten und der weiten Versiegelungsschicht umfassen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Lichtemissionsvorrichtung angegeben, die umfasst: eine Lichtemissionsquelle; und einen Quantenpunkt-Wellenlängenwandler, der über der Lichtemissionsquelle in einer Lichtemissionsrichtung angeordnet ist, wobei der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler umfasst: einen Wellenlängenwandlungsteil, der einenQuantenpunkt zum Wandeln der Wellenlänge eines Erregungslichts und zum Erzeugen eines in der Wellenlänge gewandelten Lichts und ein dispersives Medium zum Dispergieren des Quantenpunkts enthält; und einen Versiegeler zum Versiegeln des Wellenlängenwandlungsteils. Die Lichtemissionsquelle kann eine LED oder einer Laserdiode sein.
  • Der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler kann eine Vielzahl von Quantenpunkt-Wellenlängenwandlern umfassen. Wenigstens zwei aus der Vielzahl von Quantenpunkt-Wellenlängenwandlern können jeweils Quantenpunkte enthalten, die das aus der Lichtquelle emittierte Licht zu einem Licht mit einer anderen Wellenlänge wandeln können. Die Lichtemissionsquelle kann blaues Licht emittieren, ein erster Quantenpunkt-Wellenlängenwandler aus der Vielzahl von Wellenlängenwandlern kann rotes Licht emittieren und ein zweiter aus der Vielzahl von Wellenlängenwandlern Quantenpunkt-Wellenlängenwandler kann grünes Licht emittieren.
  • Die Lichtemissionsvorrichtung kann weiterhin umfassen: eine Vertiefung, die eine Bodenfläche, auf der die Lichtemissionsquelle montiert ist, und eine Seitenfläche mit einem darauf ausgebildeten Reflexionsteil aufweist; und eine Halterung, die die Vertiefung hält und einen Elektrodenteil aufweist, der elektrisch mit der Lichtemissionsquelle verbunden ist. Die Vertiefung kann mit dem Versiegeler versiegelt werden. Der Versiegeler kann aus Epoxidharz, Silikon, Acrylpolymer, Glas, Carbonatpolymer oder einer Mischung aus denselben bestehen.
  • Die oben genannten sowie andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
  • 1 zeigt einen Quantenpunkt-Wellenlängenwandler gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 2A bis 2C zeigen ein Verfahren zum Herstellen eines Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 zeigt eine Lichtemissionsvorrichtung mit einem Quantenpunkt-Wellenlängenwandler gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 4 zeigt eine Lichtemissionsvorrichtung mit einem Quantenpunkt-Wellenlängenwandler gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auch in anderer Form umgesetzt werden und ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die beschriebenen Ausführungsformen dienen dazu, die Erfindung für den Fachmann zu verdeutlichen. In den Zeichnungen können bestimmte Formen und Abmessungen der Deutlichkeit halber vergrößert dargestellt werden. In den Zeichnungen werden durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Komponenten anzugeben.
  • 1 zeigt einen Quantenpunkt-Wellenlängenwandler gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 100 der vorliegenden Erfindung enthält einen Wellenlängenwandlungsteil 110 und einen Versiegeler 120. Der Wellenlängenwandlungsteil 110 enthält Quantenpunkte 111, die die Wellenlänge eines Erregungslichts wandeln und ein in der Wellenlänge gewandeltes Licht erzeugen, und ein dispersives Medium 112, das die Quantenpunkte dispergiert. Der Versiegeler 120 versiegelt den Wellenlängenwandlungsteil 110.
  • Der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 100 emittiert ein in der Wellenlänge gewandeltes Licht aus den Quantenpunkten (nachfolgend als in der Wellenlänge gewandeltes Licht bezeichnet), wenn von außen einfallendes Licht (nachfolgend als einfallendes Licht bezeichnet) auf die Quantenpunkte 111 trifft. Deshalb dient der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 100 dazu, die Wellenlänge des Lichts mittels der Quantenpunkte zu wandeln. Im Folgenden wird der Teil des einfallenden Lichts, der eine kürzere Wellenlänge aufweist als das Emissionslicht der Quantenpunkte 111, als Erregungslicht bezeichnet.
  • Die Quantenpunkte 111 sind wie weiter oben genannt Leuchtkörper in einer Nanogröße, wobei es sich um einen Halbleiter-Nanokristall handeln kann. Die Quantenpunkte können in der vorliegenden Ausführungsform einen Si-Nanokristall, einen Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe II–VI, einen Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe III–V, einen Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe IV–VI oder eine Mischung aus denselben verwenden.
  • Dabei kann der Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe II–VI aus der Gruppe gewählt werden, die CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe und HgZnSTe umfasst, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
  • Weiterhin kann der Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe III–V aus der Gruppe gewählt werden, die GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GalnAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs und InAlPAs umfasst, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
  • Weiterhin kann als Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe IV–VI SbTe gewählt werden, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Quantenpunkte 111 in dem dispersiven Medium 112 dispergiert. Das dispersive Medium 112 kann eine Flüssigkeit sein. Wenn das dispersive Medium 112 als Flüssigkeit mit den Quantenpunkten 111 gemischt und durch den Versiegeler 120 versiegelt wird, ist der Zustand des dispersiven Medium 112 einer in einem Kunststoffpack eingeschlossenen Flüssigkeit ähnlich. Das dispersive Medium 112 ist also nicht in seiner Form beschränkt und kann einfach genutzt und gehandhabt werden. Das dispersive Medium 12 kann zum Beispiel aus Epoxidharz oder Silikon bestehen. Der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 100 sollte das Erregungslicht empfangen und das in der Wellenlänge gewandelte Licht emittieren. Dementsprechend kann das dispersive Medium 112 aus einem Material bestehen, das durch das Erregungslicht nicht gefärbt oder verändert wird.
  • Der Versiegeler 120 zum Versiegeln des Wellenlängenwandlungsteils kann eine Art von Polymerpack verwenden, der nicht durch den Wellenlängenwandlungsteil 110 korrodiert wird, in dem die Quantenpunkte dispergiert sind. Außerdem kann der Versiegeler 120 ein Silikon verwenden. Das Polymerkunstharz kann erwärmt und verklebt werden, sodass ein Polymerkunstharz und eine Schicht als Versiegeler verwendet werden können, um einen Pack vorzusehen, in dem der Wellenlängenwandlungsteil 110 durch Heißkleben vorgesehen ist. Das Verfahren zum Herstellen des Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers 110 wird im Folgenden mit Bezug auf 2 beschrieben.
  • Die Quantenpunkte 111 sind in dem dispersiven Medium 112 in einem unverdünnten, flüssigen Zustand dispergiert, ohne nach der Synthese gereinigt worden zu sein, und werden durch den Versiegeler 120 versiegelt. Deshalb weisen die Quantenpunkte 111 eine hohe Emissionsfähigkeit auf, ohne unter Problemen wie etwa einer geringen Lichtemission oder einer Änderung in der Emissionswellenlänge in einem Reinigungsprozess zu leiden.
  • 2A bis 2C zeigen ein Verfahren zum Herstellen eines Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden für die Herstellung des Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers Quantenpunkte 211 in einem dispersiven Medium 212 dispergiert, um einen Wellenlängenwandlungsteil 210 vorzubereiten. Dann wird der Wellenlängenwandlungsteil 210 durch die Versiegeler 221 und 222 versiegelt.
  • Der Wellenlängenwandlungsteil 210 kann auf verschiedene Weise versiegelt werden. Um in der vorliegenden Ausführungsform den Wellenlängenwandlungsteil 210 zu versiegeln, werden zuerst eine erste und eine zweite Versiegelungsschicht 221 und 222 übereinander geschichtet (siehe 2A). Dabei werden die erste Versiegelungsschicht 221 und die zweite Versiegelungsschicht 222 nur übereinander geschichtet, aber nicht miteinander verklebt.
  • Dann wird der Wellenlängenwandlungsteil 210 zwischen der ersten und der zweiten Versiegelungsschicht 221, 222 eingespritzt (siehe 2B). Die erste und die zweite Versiegelungsschicht 221 und 222 sind nicht miteinander verklebt, sondern erst nach dem Einspritzen des Wellenlängenwandlungsteils 210 werden die Umfangsteile 230 des Wellenlängenwandlungsteils 210 erhitzt und heißgeklebt (siehe 2C). Deshalb wird der Wellenlängenwandlungsteil 210 zwischen der ersten Versiegelungsschicht 221 und der zweiten Versiegelungsschicht 222 angeordnet und wird der Wellenlängenwandlungsteil versiegelt, um einen Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 200 zu erzeugen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lichtemissionsvorrichtung eine Lichtemissionsquelle und einen Quantenpunkt-Wellenlängenwandler. 3 zeigt eine Lichtemissionsvorrichtung einschließlich eines Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Lichtemissionsvorrichtung 300 eine Lichtemissionsquelle 340 und einen Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 360. Der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 360 umfasst einen Wellenlängenwandlungsteil und einen Versiegeler 363 zum Verseigeln des Wellenlängenwandlungsteils. Dabei enthält der Wellenlängenwandlungsteil Quantenpunkte und ein dispersives Medium 362 zum Dispergieren der Quantenpunkte 361.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst die Lichtemissionsquelle 340 in der Lichtemissionsvorrichtung 300 der vorliegenden Erfindung eine Vertiefung und eine Halterung 310. Die Vertiefung umfasst eine Bodenfläche, auf der die Lichtemissionsquelle 340 angeordnet ist, und eine Seitenfläche, an der ein Reflexionsteil 320 ausgebildet ist. Die Halterung 310 hält die Vertiefung und weist einen Elektrodenteil 330 auf, der elektrisch mit der Lichtquelle verbunden ist. Der Elektrodenteil 330 umfasst zwei Elektrodenteile mit verschiedenen Polaritäten, die elektrisch voneinander isoliert sind.
  • Die Lichtemissionsquelle 340 kann eine LED oder eine Laserdiode sein. die Lichtemissionsquelle 340 kann Licht mit einer kürzeren Wellenlänge emittieren als die Quantenpunkte 361 des Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers 360. Die Lichtemissionsquelle 340 kann zum Beispiel eine blaue LED verwenden. Es kann eine Galliumnitrid-LED verwendet werden, die blaues Licht mit einer Wellenlänge von 420 bis 480 nm emittiert.
  • Die Halterung 310 weist eine daran ausgebildete Anschlusselektrode 330 auf, die über einen Draht mit der Lichtemissionsquelle 340 verbunden werden kann. Eine Kapsel 351, die mit einem Kapselmaterial gefüllt ist, ist an der Lichtemissionsquelle 340 ausgebildet, um die Lichtemissionsquelle 340 einzukapseln. Wenn weiterhin der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 360 auf der ersten Kapsel 351 angeordnet ist, kann weiterhin eine zweite Kapsel 352 ausgebildet sein, um die erste Kapsel 351 zu schützen und zu fixieren. Das Kapselmaterial kann aus Epoxidharz, Silikon, Acrylpolymer, Glas, Carbonatpolymer oder aus einer Mischung derselben bestehen.
  • Der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 360 kann Quantenpunkte in Entsprechung zu der Wellenlänge des für die Lichtemissionsvorrichtung 300 gewünschten Lichts enthalten. In den Zeichnungen ist der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 360 auf der ersten Kapsel 351 angeordnet gezeigt. Der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 360 kann jedoch auch derart konfiguriert sein, dass er um eine Fläche der Lichtemissionsquelle 340 herum angeordnet ist, ohne dass hierfür eine erste Kapsel 351 verwendet wird. Der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 360 kann verschieden konfiguriert sein, solange das aus der Lichtemissionsquelle 340 emittierte Licht auf ihn einfallen kann und in der Wellenlänge gewandelt werden kann.
  • Wenn die Lichtemissionsquelle 340 blaues Licht emittiert und die Quantenpunkte 361 des Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers 360 gelbes Licht emittieren, kann die Lichtemissionsvorrichtung 300 weißes Licht emittieren.
  • 4 zeigt eine Lichtemissionsvorrichtung mit einem Quantenpunkt-Wellenlängenwandler gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Lichtemissionsvorrichtung 400 einen ersten Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 460 und einen zweiten Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 470. In der Lichtemissionsvorrichtung 400 von 4 funktionieren eine Halterung 410, ein Elektrodenteil 430, ein Reflexionsteil 420, eine Lichtemissionsquelle 440 und ein Kapselmaterial genauso wie in der vorausgehenden Ausführungsform und werden deshalb hier nicht nochmals näher beschrieben.
  • In der Lichtemissionsvorrichtung 400 der vorliegenden Ausführungsform kann der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler eine Vielzahl von Quantenpunkt-Wellenlängenwandlern umfassen. Wie in 4 gezeigt, wird einer von wenigstens zwei Quantenpunkt-Wellenlängenwandlern, der der Lichtemissionsquelle 440 näher ist, als erster Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 460 bezeichnet, während der andere Quantenpunkt-Wellenlängenwandler als zweiter Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 470 bezeichnet wird. Die Lichtemissionsquelle 440 ist im montierten Zustand in einer ersten Kapsel 451 eingeschlossen, wobei der erste Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 460 darauf angeordnet ist und in der zweiten Kapsel 452 eingeschlossen ist. Weiterhin ist der weite Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 470 auf der zweiten Kapsel 452 angeordnet und in einer dritten Kapsel 453 eingeschlossen. Die Lichtemissionsvorrichtung mit den wenigstens zwei Quantenpunkt-Wellenlängenwandlern kann weißes Licht oder Licht in verschiedenen Farben einfacher emittieren.
  • Wenigstens zwei aus der Vielzahl von Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers können jeweils verschiedene die Wellenlänge wandelnde Quantenpunkte enthalten. So kann der erste Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 460 erste Quantenpunkte 461 enthalten und kann der zweite Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 470 zweite Quantenpunkte 462 enthalten. Die ersten und die zweiten Quantenpunkte 461 und 462 können jeweils verschiedene Wellenlängenwandlungen vorsehen. Wenn die Lichtemissionsquelle 440 zum Beispiel blaues Licht emittiert, der erste Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 460 rotes Licht emittiert und der zweite Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 470 grünes Licht emittiert, kann die Lichtemissionsvorrichtung insgesamt weißes Licht emittieren. Auch wenn die Lichtemissionsquelle 440, der erste Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 460 und der zweiten Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 470 blaues Licht, rotes und grünes Licht in einer anderen Kombination emittieren, kann die Lichtemissionsvorrichtung insgesamt weißes Licht emittieren. der erste Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 460 und der zweite Quantenpunkt-Wellenlängenwandler 470 können eine Vielzahl von Quantenpunkten enthalten, die jeweils verschiedene Emissionswellenlängenbänder aufweisen.
  • Die in 4 gezeigte Lichtemissionsvorrichtung umfasst zwei Quantenpunkt-Wellenlängenwandler, kann aber zum Beispiel auch drei Quantenpunkt-Wellenlängenwandler umfassen. Wenn also die Lichtemissionsquelle in einer anderen Ausführungsform einen ultravioletten Strahl emittiert und die drei Quantenpunkt-Wellenlängenwandler jeweils blaues Licht, grünes Licht und rotes Licht emittieren, kann die Lichtemissionsvorrichtung insgesamt weißes Licht emittieren. Um die weißes Licht emittierende Lichtemissionsvorrichtung zu erzeugen, kann anstelle der Verwendung von die Wellenlänge wandelnden Quantenpunkte einer Farbe in dem Quantenpunkt-Wellenlängenwandler ein Farbstoff zu dem Kapselmaterial zugesetzt werden, das in Verbindung mit dem Quantenpunkt-Wellenlängenwandler verwendet wird.
  • Die in 3 und 4 gezeigten Lichtemissionsvorrichtungen sind in einer Packungskonfiguration gezeigt, wobei sie jedoch nicht darauf beschränkt sind. Zum Beispiel kann die Lichtemissionsvorrichtung auch als Lichtemissionsvorrichtung des Lampentyps ausgebildet sein.
  • Wie vorstehend erläutert, werden in beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung Quantenpunkte in einem Quantenpunkt-Wellenlängenwandler als unverdünnte Lösung versiegelt, ohne gereinigt zu werden. Es ist also kein zusätzlicher Reinigungsprozess erforderlich, wodurch eine Änderung des Emissionswellenlängenbandes aufgrund einer Oberflächenoxidation während der Reinigung des Liganden verhindert wird.
  • In einem Verfahren zum Herstellen eines Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers kann ein Wellenlängenwandler des Packungstyps mit darin enthaltenen Quantenpunkten unabhängig von der Größe oder der Art der Quantenpunkte konfiguriert werden. Deshalb können die Wellenlängenwandler in einem einfachen Prozess hergestellt und bequem für verschiedene Zwecke genutzt werden. Außerdem kann die Dichte der Quantenpunkte in einer Zusammensetzung bestimmt werden, indem die Dichte der verwendeten Quantenpunkte entsprechend vorgesehen wird, um eine Quantenpunktzusammensetzung mit hoher Quantendichte zu erzeugen.
  • Weiterhin wird der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler als Wellenlängenwandler für das aus einer Lichtemissionsquelle emittierte Licht verwendet, um sicherzustellen, dass eine weißes Licht emittierende Lichtemissionsvorrichtung einfach hergestellt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung wurde anhand von beispielhaften Ausführungsformen gezeigt und beschrieben, wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (17)

  1. Quantenpunkt-Wellenlängenwandler, der umfasst: einen Wellenlängenwandlungsteil (110; 210), der einen Quantenpunkt (111; 211) zum Wandeln der Wellenlänge eines Erregungslichts und zum Erzeugen eines in der Wellenlänge gewandelten Lichts und ein dispersives Medium (112; 212) zum Dispergieren des Quantenpunkts (111; 211) enthält, und einen Versiegeler (120; 220) zum Versiegeln des Wellenlängenwandlungsteils (110; 210).
  2. Quantenpunkt-Wellenlängenwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Quantenpunkt (111; 211) einen Si-basierten Nanokristall, einen Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe II–VI, einen Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe III–V, einen Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe IV–VI oder eine Mischung aus denselben umfasst.
  3. Quantenpunkt-Wellenlängenwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe II–VI aus der Gruppe gewählt ist, die Cds, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe und HgZnSTe umfasst.
  4. Quantenpunkt-Wellenlängenwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe III–V aus der Gruppe gewählt ist, die GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs und InAlPAs umfasst.
  5. Quantenpunkt-Wellenlängenwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nanokristall aus einem Verbundhalbleiter der Gruppe IV–VI SbTe umfasst.
  6. Quantenpunkt-Wellenlängenwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dispersive Medium (112; 212) eine Flüssigkeit ist.
  7. Quantenpunkt-Wellenlängenwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dispersive Medium (112; 212) ein Epoxidharz oder Silikon ist. 8 Quantenpunkt-Wellenlängenwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versiegeler (120; 220) Silikon umfasst.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Quantenpunkt-Wellenlängenwandlers, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Dispergieren einer Quantenpunkts zum Wandeln der Wellenlänge eines Erregungslichts und zum Erzeugen eines in der Wellenlänge gewandelten Lichts in einem dispersiven Medium, um einen Wellenlängenwandlungsteil vorzubereiten, und Versiegeln des Wellenlängenwandlungsteils mit einem Versiegeler.
  9. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Versiegeln umfasst: Schichten einer ersten und einer zweiten Versiegelungsschicht, Einspritzen des Wellenlängenwandlungsteils in einen Bereich zwischen der ersten und der zweiten Versiegelungsschicht, und Erwärmen und Heißkleben des Wellenlängenwandlungsteils an die erste und die zweite Versiegelungsschicht.
  10. Lichtemissionsvorrichtung, die umfasst: eine Lichtemissionsquelle (340; 440), und einen Quantenpunkt-Wellenlängenwandler (360; 460, 470), der über der Lichtemissionsquelle (340; 440) in einer Lichtemissionsrichtung angeordnet ist, wobei der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler (340; 440) umfasst: einen Wellenlängenwandlungsteil, der einen Quantenpunkt (361; 461, 462) zum Wandeln der Wellenlänge eines Erregungslichts und zum Erzeugen eines in der Wellenlänge gewandelten Lichts und ein dispersives Medium (362; 462, 472) zum Dispergieren des Quantenpunkts (361; 461, 462) enthält, und einen Versiegeler (363; 463, 473) zum Versiegeln des Wellenlängenwandlungsteils.
  11. Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionsquelle (340; 440) eine LED oder eine Laserdiode ist.
  12. Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Quantenpunkt-Wellenlängenwandler (360; 460, 470) eine Vielzahl von Quantenpunkt-Wellenlängenwandlern umfasst.
  13. Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei aus der Vielzahl von Quantenpunkt-Wellenlängenwandlern (360; 460, 470) jeweils Quantenpunkte (361; 461, 462) enthalten, die das aus der Lichtequelle (340; 440) emittiere Licht zu einem Licht mit einer anderen Wellenlänge wandeln können.
  14. Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionsvorrichtung (340; 440) blaues Licht emittiert, ein erster Quantenpunkt-Wellenlängenwandler aus der Vielzahl von Quantenpunkt-Wellenlängenwandlern (360; 460, 470) rotes Licht emittiert, und ein zweiter Quantenpunkt-Wellenlängenwandler aus der Vielzahl von Quantenpunkt-Wellenlängenwandlern (360; 460, 470) grünes Licht emittiert.
  15. Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin gekennzeichnet durch: eine Vertiefung mit einer Bodenfläche, auf der die Lichtemissionsquelle (340; 440) montiert wird, und mit einer Seitenfläche, die einen darauf ausgebildeten Reflexionsteil (320; 420) aufweist, und eine Halterung (310; 410), die die Vertiefung hält und einen Elektrodenteil (330; 430) aufweist, der elektrisch mit der Lichtemissionsquelle (340; 440) verbunden ist.
  16. Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung durch einen Versiegeler (363; 463, 473) versiegelt ist.
  17. Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Versiegeler (363; 463, 473) aus der Gruppe gewählt wird, die Epoxidharz, Silikon, Acrylpolymer, Glas, Carbonatpolymer oder eine Mischung aus denselben umfasst.
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