WO2020063485A1 - 发光件的制造工艺与发光件 - Google Patents
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Abstract
一种发光件的制造工艺与发光件。该发光件的制造工艺包括:步骤S1,制作量子点膜(40);步骤S2,提供LED单元,LED单元包括至少一个LED芯片(20);步骤S3,在各LED芯片(20)的裸露表面上设置第一透明胶层(30);步骤S4,将量子点膜(40)设置在第一透明胶层(30)的远离LED芯片(20)的表面上。该发光件的制造工艺,先制作好量子点膜(40),而不是采用注入量子点胶水固化,该工艺得到的发光件中的量子点材料分布较均匀,进而发光件的发光较均匀。
Description
本公开以2018年9月27日递交的、申请号为201811138381.4且名称为“发光件的制造工艺与发光件”的专利文件为优先权文件,其全部内容通过引用结合在本公开中。
本公开涉及光电领域,具体而言,涉及一种发光件的制造工艺与发光件。
LED和光转换物质的配合实现白光用于照明或者显示器的背光模组。目前,比较成熟的实现工艺是将荧光粉分散到有机硅胶加到LED芯片上固化实现原位封装,而量子点的水氧稳定性不如荧光粉,需要一种新的工艺实现量子点LED的原位封装。
参考荧光粉的方案,很容易想到将量子点分散到胶水中,再注入到LED芯片上固化封装,但是实际生产工艺中,由于设备限制,针对多个LED芯片需多次注入量子点胶水。一方面,多次量子点胶水的过程中会导致量子点失效,另一方面多层叠加的工艺容易导致固化后的厚度不均,从而使得量子点材料分布不均,进而导致同一批量子点LED芯片封装体之间色点也不均匀。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解,因此,背景技术中可能包含某些信息,这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本公开的主要目的在于提供一种发光件的制造工艺与发光件,以解决现有技术中的量子点材料的封装工艺导致发光件发光不均匀的问题。
为了实现上述目的,根据本公开的一个方面,提供了一种发光件的制造工艺,该制造工艺包括:步骤S1,制作量子点膜;步骤S2,提供LED单元,上述LED单元包至少一个LED芯片;步骤S3,在各上述LED芯片的裸露表面上设置第一透明胶层;步骤S4,将上述量子点膜设置在上述第一透明胶层的远离上述LED芯片的表面上。
进一步地,上述步骤S1包括:步骤S11,提供基材层;步骤S12,在上述基材层的表面上设置第一水氧阻隔层;步骤S13,在上述第一水氧阻隔层的远离上述基材层的表面上设置光转换层,上述光转换层包括量子点材料;步骤S14,在上述光转换层的远离上述基材层的表面上设置第二水氧阻隔层;优选地,在上述步骤S13之后和/或在上述步骤S11与上述步骤S13之间,上述步骤S1还包括:在上述光转换层的至少一个表面上设置导热层。
进一步地,上述基材层为可剥离的基材层。
进一步地,在上述步骤S14后,上述步骤S1还包括:对上述基材层进行剥离。
进一步地,上述第一透明胶层为未固化状态,在上述步骤S4之后,上述制造工艺还包括:对上述第一透明胶层进行固化,从而实现上述量子点膜和上述第一透明胶层的粘结,优选上述第一透明胶层靠近上述量子点膜的表面为平面。
进一步地,上述步骤S3包括:在各上述LED芯片的裸露表面上设置第一透明胶水;对上述第一透明胶水进行固化,形成第一透明胶层,优选地,通过粘结剂将上述量子点膜设置在上述第一透明胶层的表面上。
进一步地,在上述步骤S4之后,上述制造工艺还包括:S5,在上述量子点膜的裸露表面上设置第二透明胶层。
进一步地,上述步骤S1包括:将上述量子点膜切分为多个量子点子膜;上述步骤S4包括:将各上述量子点子膜设置在上述第一透明胶层的远离上述LED芯片的表面上,使得上述量子点子膜在第一平面上的投影一一对应覆盖上述LED芯片在上述第一平面上的投影,上述第一平面为与上述第一透明胶层的厚度方向垂直的平面,优选各上述量子点子膜在上述第一平面上的投影与对应覆盖的上述LED芯片在上述第一平面上的投影的大小和形状均相同。
进一步地,上述LED单元还包括基底,上述LED芯片设置在上述基底的表面上。
进一步地,对经过上述步骤S4形成的包括LED单元、量子点膜以及第一透明胶层的结构进行切分。
根据本公开的另一方面,提供了一种发光件,上述发光件包括:LED单元,包括至少一个LED芯片;第一透明胶层,设置在各上述LED芯片的表面上;量子点膜,设置在上述第一透明胶层的远离上述LED芯片的表面上。
进一步地,上述量子点膜包括多个量子点子膜,上述量子点子膜在第一平面上的投影一一对应覆盖上述LED芯片在上述第一平面上的投影,上述第一平面为与上述第一透明胶层的厚度方向垂直的平面,优选各上述量子点子膜在上述第一平面上的投影与对应覆盖的上述LED芯片在上述第一平面上的投影的大小和形状均相同。
进一步地,上述量子点膜包括:光转换层,上述光转换层包括量子点材料;导热层,设置在上述光转换层的至少一个表面上;两个水氧阻隔层,分别为第一水氧阻隔层和第二水氧阻隔层,两个水氧阻隔层分别设置在上述光转换层的两个相对的表面上。
进一步地,上述导热层的材料包括导热材料和粘结剂,优选上述导热材料包括导热金属、玻璃粉、陶瓷粉、石墨和碳粉中的至少一种,进一步优选上述导热材料包括纳米铜和/或纳米银丝。
进一步地,上述导热材料包括纳米银丝,上述纳米银丝的长度在10~500μm之间,直径在30nm~20μm之间。
进一步地,上述水氧阻隔层包括依次叠置设置的阻水层和阻氧层,上述阻水层的材料包括环氧树脂、聚偏二氯乙烯、聚偏氟乙烯与纳米级的ZnO颗粒中的至少一种,上述阻氧层的材料包括聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物与乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种,其中,上述阻氧层设置于靠近上述光转换层的一侧。
进一步地,上述发光件还包括:第二透明胶层,设置在上述量子点膜的远离上述第一透明胶层的表面。
根据本公开的另一方面,提供了一种光电装置,该光电装置包括上述任一种发光件。
应用本公开的技术方案,先制作好量子点膜,而不是采用注入量子点胶水固化,该工艺得到的发光件结构中的量子点材料分布较均匀,进而发光件发光较均匀。
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本公开的一种发光件示意图;
图2示出了本公开的另一种发光件示意图;
图3示出了本公开的一种量子点膜的结构示意图;以及
图4示出了本公开实施例的结构示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、基底;20、LED芯片;30、第一透明胶层;40、量子点膜;400、量子点子膜;50、第二透明胶层;41、光转换层;42、导热层;43、水氧阻隔层。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是,当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时,该元件可直接在该另一元件上,或者也可存在中间元件。而且,在说明书以及权利要求书中,当描述有元件“连接”至另一元件时,该元件可“直接连接”至该另一元件,或者通过第三 元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术所介绍的,现有技术中的量子点材料的封装工艺难以使得量子点材料分布均匀,为了解决如上的问题,本公开提出了一种发光件的制造工艺与发光件。
本公开的一种典型的实施方式中,提供了一种发光件的制造工艺,该发光件的制造工艺包括:步骤S1,制作量子点膜40;步骤S2,提供LED单元,上述LED单元包括至少一个LED芯片20;步骤S3,在各上述LED芯片20的裸露表面上设置第一透明胶层30,各上述LED芯片20包括至少一个LED芯片20;步骤S4,将上述量子点膜40设置在上述第一透明胶层30的远离上述LED芯片20的表面上。
上述的发光件的制造工艺,先制作好量子点膜,这样得到的发光件的量子点材料分布较均匀,进而在后续的工艺中能继续保持量子点材料的分布均匀性,从而发光件发光较均匀。且先形成量子点膜,在发光件后续的制造工艺工程中该量子点膜也可以起到保护其中的量子点。
本公开在一些实施例中,上述步骤S1制作上述量子点膜40的过程包括:步骤S11,提供基材层;步骤S12,在上述基材层的表面上设置第一水氧阻隔层;步骤S13,在上述第一水氧阻隔层的远离上述基材层的表面上设置光转换层,上述光转换层包括量子点材料;步骤S14,在上述光转换层的远离上述基材层的表面上设置第二水氧阻隔层。
在一些实施例中,在上述步骤S13之后和/或在上述步骤S11与上述步骤S13之间,上述步骤S1还包括:在上述光转换层的至少一个表面上设置导热层。具体地,该导热层可以为一个,也可以为两个,两个导热层可以分别设置在光转换层的两个表面上,当然,这里的设置在表面上并不一定是与光转换层接触设置的。
在一些实施例中,当包括两个导热层时,一个水氧阻隔层43(第一水氧阻隔层)可以设置在基材层和导热层42之间,也可以设置在导热层42和光转换层41之间,另一个水氧阻隔层43(第二水氧阻隔层)可以设置在导热层42和光转换层41之间,也可以设置在导热层42的远离光转换层41的一侧,如图1和图3示出了部分结构。
导热层42可以将LED单元发出的热量更快地导出,同时,结合水氧阻隔层,可以更好地保证制作的发光件的性能稳定性以及具有较长的寿命。需要说明的是,相邻的导热层和水氧阻隔层的顺序可以调换。
在一些实施例中,上述基材层为可剥离的基材层。在一些实施例中,可剥离的基材层选自UV膜、红膜或者离型膜,UV膜在UV光照射条件下可剥离,红膜在加热条件下可剥离。在一些实施例中,可剥离的基材层可以设置在光转换层的两侧,可剥离的基材层可用于保护量子点膜的外观。
在一些实施例中,包括两个可剥离的基材层的方案的制作过程包括:将量子点分散在胶水中得到量子点胶水,将量子点胶水设置在可剥离的基材层上形成量子点胶水层,在量子点胶水层上设置另一基材层,然后固化。
在一些实施例中,在上述步骤S14后,上述步骤S1还包括:对上述基材层进行剥离。剥离可剥离的基材层的目的是降低量子点膜的厚度。在电子产品越来越薄的发展趋势下,发光件的整体厚度也需要降低,而量子点膜厚度的降低同时需要考虑到量子点膜的稳定性,因此降低量子点膜厚是一件非常困难的事情。例如采用传统的PET做基材层,即使PET的厚度可以降低,但是用超薄的PET作基材时,挺度不够,容易导致制作的量子点膜厚度均一性差,影响均匀发光。而可剥离基材层的应用,同时结合提高了量子点膜的稳定性,和可以实现超薄量子点膜的优点。
在一些实施例中,光转换层中的量子点材料包括CdSe核以及由内到外依次包覆于CdSe核外的Cd
xZn
(1-x)Se壳层、ZnSe
zS
(1-z)壳层、Cd
yZn
(1-y)S壳层、ZnS壳层,其中0<x<1,0<y<1,0<z≤1。该核壳量子点的能级结构层层递进,各层之间的晶格不匹配度小,其合金壳层成分均一,尺寸形貌单分散性好,荧光半峰宽窄,荧光量子产率高,稳定性高,整个合成过程简单,影响因素少,重复性好。该核壳量子点的制备包括以下步骤:S1,提供CdSe核量子点;S2,将上述CdSe核量子点加入第一锌前体溶液中,然后加入第一镉前体与第一硒前体的混合溶液,从而在上述CdSe核量子点外包覆Cd
xZn
(1-x)Se壳层,0<x<1;S3,向上述步骤S2反应后的溶液中再加入第二硒前体,从而在上述Cd
xZn
(1-x)Se壳层外包覆ZnSe壳层,提纯得到核壳量子点中间产物;或者,向上述步骤S2反应后的溶液中再加入第二硒前体与第一硫前体的混合溶液(或不混合同时加入第二硒前体、第一硫前体),从而在上述Cd
xZn
(1-x)Se壳层外包覆ZnSe
zS
(1-z)壳层,0<z<1,提纯得到核壳量子点中间产物;或者,向上述步骤S2反应后的溶液中依次加入第二硒前体、第一硫前体,从而在上述Cd
xZn
(1-x)Se壳层外依次包覆ZnSe壳层、ZnSe
pS
(1-p)壳层,0<p<1,提纯得到核壳量子点中间产物;S4,将提纯的上述核壳量子点中间产物加入第二锌前体溶液中,然后加入第二镉前体与第二硫前体的混合溶液中,从而在上述核壳量子点中间产物外包覆Cd
yZn
(1-y)S壳层,0<y<1;S5,向上述步骤S4反应后的溶液中再加入第三硫前体,从而在上述Cd
yZn
(1-y)S壳层外包覆ZnS壳层。利用该结构的量子点可以提高量子点膜的稳定性。
在另一些实施例中,在该核壳量子点的制备方法中,第一镉前体与第一硒前体的混合溶液以滴加的方式加入溶液中,第二镉前体与第二硫前体的混合溶液以滴加的方式加入溶液中。滴加的方式可以提高量子点的尺寸形貌单分散和荧光量子产率。
在一些实施例中,当ZnSe
zS
(1-z)壳层中的z=1时,ZnSe
zS
(1-z)壳层与Cd
yZn
(1-y)S壳层之间还包括ZnSe
pS
(1-p)壳层,其中0<p<1。
在一些实施例中,制备得到的光转换层含有0.5~6质量份的红色量子点、0.8~9质量份的绿色量子点、0.1-8质量份扩散粒子和77-98.6质量份的高分子树脂;红色量子点的波长范围615-640nm之间,半峰宽小于40nm;绿色量子点的波长范围515-540nm之间,半峰宽小于40nm;扩散粒子可以为粒径在200nm-400nm的无机物粒子和/或粒径在1-5μm的聚合物粒子,扩散粒子选自氧化钛、氧化锆、氧化硅、氧化铝、有机硅胶粒子、PS、PC和PMMA粒子中的一种或多种。
在一些实施例中,上述的导热层的材料包括导热材料和粘结剂,这样可以使得导热层直接粘结在光转换层上。一般地,导热材料的导热率越高越好但又需要结合透光性。上述导热材料包括导热金属、玻璃粉、陶瓷粉、石墨和碳粉中的至少一种。在另一种实施例中,上述导热材料包括纳米铜和/或纳米银丝。这两种材料可以更好地导热和透光。
为了更好地导热且不影响量子点膜的光学性能,在一些实施例中,导热层的材料中,导热材料的重量百分比在0.01~20%之间,优选在0.1~2%之间。
本公开的再一种实施例中,上述导热材料包括上述纳米银丝,上述纳米银丝的长度在10~500μm之间,直径在30nm~20μm之间。这样可以进一步保证在不影响发光效率的前提下获得较好的导热效果。
在一些优选的实施例中,导热层中的粘结剂可见光透过率在80%以上,且具有较好的热稳定性和耐光性能。在一种具体的实施例中,上述粘结剂选自有机硅、丙烯酸酯、聚氨酯和环氧树脂。在一些优选的实施例中,上述粘结剂的折射率在1.4~1.65之间,这样可以进一步保证导热层不影响发光件的光学性能,且可以提高出光率。
在一些实施例中,上述的水氧阻隔层可以由有机材料形成,还可以由无机材料和有机材料共同形成。在一些实施例中,有机材料的水氧阻隔层可以是阻氧层和阻水层的多层结合,也可以是一层水氧阻隔层。在一些实施例中,无机材料可以选自硅氧化合物、铝氧化合物与硅氮化合物中的至少一种,这些无机材料可以采用磁控溅射、原子层沉积或化学气相沉积技术在光转换层的至少一个表面沉积。
在一些实施例中,上述水氧阻隔层仅仅由有机材料形成时,上述水氧阻隔层包括依次叠置设置的阻水层和阻氧层,上述阻水层的材料包括环氧树脂、聚偏二氯乙烯、聚偏氟乙烯与纳米级的ZnO颗粒中的至少一种,上述阻氧层的材料包括聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物与乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。这样的水氧阻隔层制造工艺简单,成本低,生产效率高,且不用购买昂贵的磁控溅射或者化学沉积设备。
在一些实施例中,光转换层包括量子点材料,其还可以包括荧光粉。在一些实施例中,上述光转换层可以包括红色量子点材料与绿色量子点材料,也可以包括红色量子点材料与绿色荧光材料,还可以包括红色荧光材料与绿色量子点材料,当然还可以仅仅包括红色量子点或绿色量子点。
在一些实施例中,上述的光转换层可以为一层,也可以为多层,例如两层,一层为红色光转换层,另一层为绿色光转换层,其中至少一个光转换层包括量子点。光转换层的胶水可以选择与量子点兼容的丙烯酸及丙烯酸酯类聚合物,或者其他合适的材料。
在一些实施例中,光转换层的厚度范围可以为5~50μm,优选10~30μm,量子点膜的总厚度在50~300μm之间,优选在100~200μm之间。
在一些实施例中,在各上述LED芯片20的裸露表面上设置上述第一透明胶层30的过程包括:在各上述LED芯片20的表面上设置第一透明胶水;固化上述第一透明胶水;对固化后 的上述第一透明胶水进行平坦化,形成上述第一透明胶层30。当第一透明胶层30处于固化状态时,为了更牢固地将量子点膜40粘结在第一透明胶层30的表面上,本公开的一种实施例中,通过粘结剂将上述量子点膜40设置在上述第一透明胶层30的表面上。
在一些实施例中,上述第一透明胶层中含有导热材料,从而提高发光件的导热能力。
在一些实施例中,本公开的量子点膜40可以为一整层,如图1所示,覆盖一个LED芯片20,在另一些实施例中,也可以为多个间隔的量子点子膜400,如图2所示,每个量子点子膜400对应覆盖一个LED芯片20。
上述的“覆盖”是指量子点膜或者量子点子膜在第一平面上的投影能覆盖上述LED芯片在第一平面上的投影。
相比于单一量子点膜40设置于多个LED芯片上的实施例,为了提高量子点膜40的利用率,减少光损,在一些优选的实施例中,上述步骤S1包括:将上述量子点膜40切分为多个量子点子膜400;上述步骤S4包括:将各上述量子点子膜400设置在上述第一透明胶层30的远离上述LED芯片20的表面上,使得上述量子点子膜400在第一平面上的投影一一对应覆盖上述LED芯片20在上述第一平面上的投影,上述第一平面为与上述第一透明胶层30的厚度方向垂直的平面。
在一些实施例中,量子点子膜可以通过吸附的方式被转移到第一透明胶层上并对应各个LED。
在一种具体的实施例中,各上述量子点子膜400在上述第一平面上的投影与对应覆盖的上述LED芯片20在上述第一平面上的投影的大小和形状均相同,如图2所示,即量子点子膜的投影和对应LED芯片的投影的大小和形状相同,这样能够更好地保证量子点子膜对对应的LED芯片的覆盖。
本公开的另一种实施例中,步骤S3中的第一透明胶层为未固化状态,在步骤S4中:将量子点膜放置在第一透明胶层的远离各LED芯片的表面上后,对第一透明胶层进行固化,从而实现量子点膜和第一透明胶层的粘结,优选第一透明胶层靠近量子点膜的表面为平面,从而更好地实现出光均匀。
为了更好地保护量子点膜,本公开的一种实施例中,将上述量子点膜设置在上述第一透明胶层的远离各上述LED芯片的表面上后,上述制造工艺还包括:在上述量子点膜40的裸露表面上设置第二透明胶层50,在一个实施例中,形成图2所示的结构。
在一些实施例中,上述第二透明胶层50的远离上述量子点膜40的表面为平面或凸面。当然,第二透明胶层50的远离量子点膜40的表面并不仅限于是平面或凸面,根据具体情况,本领域技术人员还可以将其设置为其他的凹凸不平的表面以提高出光率。
在一些实施例中,在上述量子点膜40的上方设置透镜,从而提高出光率。
为了满足形成的发光件满足轻薄化的需求,本公开的一些实施例中,上述第一透明胶层或上述第二透明胶层的厚度在5~100μm之间,或者上述第一透明胶层和上述第二透明胶层的总厚度在5~100μm之间。
在一些实施例中,本公开中的第一透明胶层和第二透明胶层的材料可以独立地选自改性有机硅、丙烯酸、聚乙烯醇和环氧树脂中的至少一种,二者可以相同也可以不同。当然,本公开中的第一透明胶层的材料和第二透明胶层的材料可以是其他的材料,例如水氧阻隔性高的高分子或者耐高温的高分子等。上述“透明”指的是胶层能够透光。根据不同的性能需求,透明胶层中可以包含散射粒子等非透光性物质。
在一些实施例中,制备第一透明胶层和/或第二透明胶层的原料中包括高导热材料。
本公开的LED单元可以包括基底,例如PCB基板,也可以不包括PCB基板,本领域技术人员可以根据实际情况选择在LED单元中设置基底或者不设置基底,当设置基底时,LED芯片设置在基底的表面上。
本公开的又一种实施例中,不对量子点膜进行切分,而是对经过上述步骤S4形成的包括LED单元、量子点膜以及第一透明胶层的结构进行切分。对形成小型发光件来说,该工艺非常简单,省去了将大量子点膜切成小量子点膜,然后对应LED芯片进行贴附的步骤,将其和LED单元同时切分,提高了生产效率。
在一些实施例中,LED单元包括LED晶圆,制作的量子点膜的大小和形状和LED晶圆的大小和形状相同或近似。切分出来的发光件的大小可以根据具体需求切成各种大小。
本公开的另一种典型的实施方式中,提供了一种发光件,如图1所示,上述发光件结构包括LED单元、第一透明胶层30和量子点膜40,LED单元包括至少一个LED芯片,上述LED单元包括至少一个LED芯片20;第一透明胶层30设置在各上述LED芯片的表面上;量子点膜40设置在上述第一透明胶层30的远离上述LED芯片的表面上。
图1示出的发光件中还包括基底10,至少一个LED芯片设置在上述基底10表面上。
在一些实施例中,上述发光件中,通过第一透明胶层将量子点膜固定在LED芯片上方,第一透明胶层具有一定粘结力,量子点膜可以在形成之后再通过第一透明胶层设置在LED芯片的上方,避免了现有技术中直接将量子点材料分多次注入到LED芯片上固化导致的量子点分布不均的问题,该量子点膜中的量子点材料分布较均匀,进而使得发光件的发光较均匀。
在一些实施例中,量子点膜的两个正表面均为平面,平整地设置在第一透明胶层上。
在一些实施例中,本公开量子点膜可以为一整层,且同时覆盖一个LED芯片或多个LED芯片,也可以为多个间隔的量子点子膜,每个量子点子膜对应覆盖一个LED芯片。
为了提高量子点膜的利用率,减少光损,在本公开一些实施例中,上述量子点膜40包括多个量子点子膜400,如图2所示,上述量子点子膜400在第一平面上的投影一一对应覆盖上 述LED芯片在上述第一平面上的投影,上述第一平面为与上述第一透明胶层的厚度方向垂直的平面。
本公开的另一种实施例中,如图1和图3所示,上述量子点膜40包括光转换层41、导热层42和两个水氧阻隔层43,上述光转换层41包括量子点材料;导热层42设置在上述光转换层41的至少一个表面上;两个水氧阻隔层43,分别为第一水氧阻隔层和第二水氧阻隔层,两个水氧阻隔层分别设置在上述光转换层的两个相对的表面上。导热层可以将LED芯片发出的热量更快地导出,更好地保证制作得到的发光结构的性能稳定性以及具有较长的寿命。水氧阻隔层可以阻挡水汽和氧气入侵至光转换层,保证了光转换层的性能的稳定且具有较长的寿命。
上述的导热层的材料包括导热材料和粘结剂,这样可以使得导热层直接粘结在光转换层上,并且保证了形成的发光件的厚度较小,满足了轻量化结构的需求。
上述的导热材料可以为现有技术中任何一种可以导热的材料,本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的导热材料形成本公开的导热层。
为了使得导热层具有更好的导热效果,本公开的一种实施例中,上述导热材料包括导热金属、玻璃粉、陶瓷粉、石墨和碳粉中的至少一种。
本公开在一些实施例中,上述导热材料包括纳米铜和/或纳米银丝。这两种材料可以更好地导热。
在本公开一些实施例中,上述导热材料包括上述纳米银丝,上述纳米银丝的长度在10~500μm之间,直径在30nm~20μm之间。这样可以进一步保证在不影响发光效率的前提下达到较好的导热效果。
在一些实施例中,上述的水氧阻隔层可以由有机材料形成,还可以由无机材料和有机材料共同形成。无机材料可以选自硅氧化合物、铝氧化合物与硅氮化合物中的至少一种,这些无机材料可以采用磁控溅射、原子层沉积或化学气相沉积技术在光转换层的至少一个表面沉积。
本公开在另一些实施例中,上述水氧阻隔层仅仅由有机材料形成时,上述水氧阻隔层包括依次叠置设置的阻水层和阻氧层,上述阻水层的材料包括环氧树脂、聚偏二氯乙烯、聚偏氟乙烯与纳米级的ZnO颗粒中的至少一种,上述阻氧层的材料包括聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物与乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种,阻氧层设置于靠近光转换层的一侧。这样的水氧阻隔层制造成本低,生产效率高,且不用买昂贵的磁控溅射或者化学沉积设备。
在一些实施例中,本公开光转换层包括量子点材料,其还可以包括荧光粉,具体地,上述光转换层可以包括红色量子点材料与绿色量子点材料,也可以包括红色量子点材料与绿色荧光材料,还可以包括红色荧光材料与绿色量子点材料,当然还可以仅仅包括红色量子点或绿色量子点。
在一些实施例中,上述的光转换层可以为一层,也可以为多层,例如两层,如图4所示,一层为红色光转换层,另一层为绿色光转换层,其中的至少一个光转换层包括量子点。
为了更好地保护量子点膜,本公开的一种实施例中,如图2所示,上述发光件还包括第二透明胶层50,第二透明胶层50设置在上述量子点膜40的远离上述第一透明胶层30的表面,优选上述第二透明胶层50的远离上述量子点膜40的表面为平面或凸面。
需要说明的是,本公开中的LED用的基底可以为简单的平板结构,也可以为图1和图2示出的具有安装凹槽的结构,本领域技术人员可以根据实际情况设置合适结构的基底用来放置LED芯片。LED单元的基底可以为发光件的组成部分或者制造工艺中的临时使用的不构成发光件组成部分的基底。LED芯片之间的电路可以串联或者独立控制。
本公开在一些具体实施例中,LED芯片为蓝光LED芯片。当然,本公开中的LED芯片并不限于蓝光LED芯片,还可以是发出其它光的LED芯片。
需要说明的是,本公开发光件中的量子点膜可以是一个也可以是多个,可以是一种或多种,根据实际情况进行设置,当光转换层只包括一种颜色对应的光转化材料时,可以设置多个量子点膜,每个量子点膜中的光转换层包括不同颜色对应的量子点材料,以发出白光。例如,当LED芯片为蓝光LED芯片时,可以包括两个量子点膜,一个为绿光量子点膜,另一个为红光量子点膜,在切分为量子点子膜时,对两个量子点膜均进行切分。
根据本公开的另一方面,提供了一种光电装置,该光电装置包括上述任一种发光件。该光电装置可以是照明装置、显示装置、检测装置等。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案,以下将结合具体的实施例来说明。
实施例中的红色量子点材料和绿色量子点材料的制备采用下面的方法。
红色量子点材料的制备:
第一激子吸收峰为570nm球形CdSe量子点(3.7nm)的合成:将CdO(0.0256g,0.2mmol)、HSt(0.1420g,0.5mmol)和ODE(4mL)放入25mL三颈瓶中,搅拌通气(氩气)10分钟后,升温至280℃,得到澄清溶液,降温至250℃;将1mL浓度为0.1mmol/mL的硒粉悬浊液快速注入到三颈瓶中,将反应温度控制在250℃;反应7分钟后,每隔2~3分钟,快速注入0.05mL、0.1mmol/mL的硒粉悬浊液,直到量子点的尺寸达到目标尺寸,立即停止加热;在反应过程中,取一定量的反应溶液注入到含有1~2mL甲苯的石英比色皿中,进行紫外可见吸收光谱和荧光光谱的测量。
CdSe/CdZnSe/ZnSe/CdZnS/ZnS核壳量子点的合成(630nm):
取4mmol醋酸锌,0.15mmol醋酸镉、4.4g油酸,10mL ODE于100mL三颈烧瓶中,200℃下,通入惰性气体排气30分钟,注入提纯好的第一激子吸收峰吸光度为50的CdSe量子点溶液,升高温度至310℃;注入1mL、0.5mmol/mL Se-TOP溶液,反应10分钟,随后注 入0.1mL、2mmol/mL Se-TBP溶液,反应10分钟停止反应,得到CdSe/CdZnSe/ZnSe核壳量子点;将至室温,提纯并溶于1mL ODE中。
称取碱式碳酸锌(0.66g,1.2mmol),2.8g油酸,5g ODE于100mL三颈烧瓶中,用惰性气体排气10分钟;升高温度至280℃,得到澄清溶液;注入提纯好的CdSe/CdZnSe/ZnSe核壳量子点,升高温度至300℃,以5mL/h的速度滴加2mL 0.5mmol/mL的S-TBP与0.05mL、0.2mmol/mL的油酸镉的混合溶液,滴加完后,继续以同样的速度滴加2mL、0.5mmol/mL的S-TBP溶液,滴加结束后,停止反应。
绿色量子点材料的制备:
第一激子吸收峰为480nm球形CdSe量子点(3.7nm)的合成:将CdO(0.0128g,0.1mmol)、HSt(0.1420g,0.5mmol)和ODE(4mL)放入25mL三颈瓶中,搅拌通气(氩气)10分钟后,升温至280℃,得到澄清溶液,降温至250℃;将1mL浓度为0.05mmol/mL的硒粉悬浊液快速注入到三颈瓶中,将反应温度控制在220℃;反应5分钟后,立即停止加热;在反应过程中,取一定量的反应溶液注入到含有1~2mL甲苯的石英比色皿中,进行紫外可见吸收光谱和荧光光谱的测量。
CdSe/CdZnSe/ZnSe/CdZnS/ZnS核壳量子点的合成(530nm):
取4mmol醋酸锌,0.05mmol醋酸镉、4.4g油酸,10mL ODE于100mL三颈烧瓶中,200℃下,通入惰性气体排气30分钟,注入提纯好的第一激子吸收峰吸光度为50的CdSe量子点溶液,升高温度至300℃;注入1mL、0.5mmol/mL Se-TOP溶液,反应10分钟,随后注入0.2mL、2mmol/mL Se-TBP溶液,反应10分钟停止反应,得到CdSe/CdZnSe/ZnSe核壳量子点;将至室温,提纯并溶于1mL ODE中。
称取碱式碳酸锌(0.66g,1.2mmol),2.8g油酸,5g ODE于100mL三颈烧瓶中,用惰性气体排气10分钟;升高温度至280℃,得到澄清溶液;注入提纯好的CdSe/CdZnSe/ZnSe核壳量子点,升高温度至300℃,以5mL/h的速度滴加2mL、0.5mmol/mL的S-TBP与0.05mL、0.2mmol/mL的油酸镉的混合溶液,滴加完后,继续以同样的速度滴加2mL、0.5mmol/mL的S-TBP溶液,滴加结束后,停止反应。
实施例1
发光件的制作过程包括:
第一步,制作量子点膜:
在第一离型膜上按顺序涂覆第一水氧阻隔层胶水,第一导热层胶水,光转换层胶水,第二导热层胶水,第二水氧阻隔层胶水,第二离型膜,然后固化。
该光转换层包括红色量子点、绿色量子点与丙烯酸酯树脂的混合层,红色量子点为发光波长为630nm的CdS/ZnSe核壳量子点,绿色量子点为发光波长为530nm CdS/ZnSe核壳量子点,该光转换层的厚度为20μm。
各第一导热层的厚度为20μm,导热层包括纳米银丝和丙烯酸单体,纳米银丝的长度为200μm,直径为10μm,导热层的材料中,纳米银丝的重量百分比为10%。
在各导热层的远离量子点的表面上分别设置水氧阻隔层,各水氧阻隔层的厚度为20μm,水氧阻隔层包括依次叠置的阻水层和阻氧层,阻水层与导热层接触设置,阻水层为聚偏二氯乙烯涂层,上述阻氧层的材料包括聚乙烯醇涂层。
将量子点膜的两个离型膜剥离,并用切割机切分为多个量子点子膜,量子点子膜的大小和LED芯片一样大,备用。
第二步,提供LED单元:
采用精密点胶机点胶在设置好电路的基底上安装三个间隔设置的LED芯片,LED芯片为蓝光LED芯片。
第三步,在各上述LED芯片的裸露表面上设置第一透明胶层的胶水,胶水为有机硅胶。
第四步,将上述量子点子膜一一对应地设置在上述第一透明胶层的胶水的远离各上述LED芯片的表面上,固化,实现第一透明胶层和量子点子膜的粘结。
第五步,在上述量子点子膜的裸露表面上设置第二透明胶层,第二透明胶层的厚度为50μm,第二透明胶层的材料为改性有机硅。
得到的发光件示意图如图4。
实施例2
发光件的制作过程包括:
第一步,制作量子点膜:
在第一离型膜上按顺序涂覆第一水氧阻隔层胶水,第一导热层胶水,光转换层胶水,第二导热层胶水,第二水氧阻隔层胶水,第二离型膜,然后固化。
该光转换层包括红色量子点、绿色量子点与丙烯酸酯树脂的混合层,红色量子点为发光波长为630nm的CdS/ZnSe核壳量子点,绿色量子点为发光波长为530nm CdS/ZnSe核壳量子点,该光转换层的厚度为20μm。
各第一导热层的厚度为20μm,导热层包括纳米银丝和丙烯酸,纳米银丝的长度为200μm,直径为10μm,导热层的材料中,纳米银丝的重量百分比为10%。
在各导热层的远离量子点的表面上分别设置水氧阻隔层,各水氧阻隔层的厚度为20μm,水氧阻隔层包括依次叠置的阻水层和阻氧层,阻水层与导热层接触设置,阻水层为聚偏二氯乙烯成涂层,上述阻氧层的材料包括聚乙烯醇涂层。
将量子点膜的两个离型膜剥离,量子点膜的大小与待加工的LED晶圆一样大,备用。
第二步,提供LED单元:
准备好一片LED晶圆,材料及结构同实施例1的LED芯片。
第三步,在LED晶圆的裸露表面上涂布第一透明胶层的胶水,胶水为有机硅胶。
第四步,将上述量子点膜对应地设置在上述第一透明胶层的胶水的远离LED晶圆的表面上,固化,实现第一透明胶层和量子点膜的粘结,得到量子点膜LED发光体。
第五步,用晶圆激光切割机对量子点膜LED发光体进行切割得到小发光件。
第六步,将小发光件放置在设置好电路基底上。
第七步,在小发光件的裸露表面上设置第二透明胶层,第二透明胶层的厚度为50μm,第二透明胶层的材料为改性有机硅。
得到的发光件示意图如图4。
实施例3
与实施例1的区别在于用了上述方法制备的发射峰峰值波长为630nm和530nm的CdSe/CdZnSe/ZnSe/CdZnS/ZnS核壳量子点。
对比例1
形成量子点胶水,量子点胶水包括红色量子点、绿色量子点与丙烯酸酯树脂的混合物(量子点胶水配方同实施例1),分多次将量子点胶水直接注入到LED芯片上固化制造,每次注入到LED芯片上后,都进行固化,下次注入的量子点胶水实际上设置在上次固化后的量子点材料层上。
采用50℃烘箱中点亮LED芯片,监测光学性能变化的方法测试实施例和对比例发光件的可靠性,以表征发光件的稳定性;采用平行样品积分球方法测试实施例和对比例的发光件的色度坐标值,以表征发光件发光均匀性。X1、X2、X3代表的是3个量子点LED发光件的X坐标,Y1、Y2、Y3代表的是3个量子点LED发光件的Y坐标。发光件是指同一批次制作的3颗带量子点膜的LED芯片。
具体的测试结果见表1。
表1
从表1可以看出实施例的三颗小发光件的XY色坐标的偏差较小,而对比例1的XY色坐标偏差较大;且实施例的50℃烘箱点亮500h后发光效率显著高于对比例,其中,实施例3用了稳定性更好的量子点,因而发光效率最高。
从以上的描述中,可以看出,本公开上述的实施例实现了如下技术效果:
1)、本公开的制造工艺,先制作好量子点膜,因为量子点膜中的量子点材料分布可以较均匀,因而该工艺得到的发光件的量子点材料分布较均匀,且提高了LED的发光均匀性。
2)、通过引入可剥离基材层,实现发光件的薄层化。
3)、引入高稳定性量子点,也有利于实现发光件的薄层化。
4)、将量子点膜和LED晶圆同时切割,可以提高生产效率。
以上仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,对于本领域的技术人员来说,本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (18)
- 一种发光件的制造工艺,其特征在于,所述制造工艺包括:步骤S1,制作量子点膜;步骤S2,提供LED单元,所述LED单元包至少一个LED芯片;步骤S3,在各所述LED芯片的裸露表面上设置第一透明胶层;步骤S4,将所述量子点膜设置在所述第一透明胶层的远离所述LED芯片的表面上。
- 根据权利要求1所述的制造工艺,其特征在于,所述步骤S1包括:步骤S11,提供基材层;步骤S12,在所述基材层的表面上设置第一水氧阻隔层;步骤S13,在所述第一水氧阻隔层的远离所述基材层的表面上设置光转换层,所述光转换层包括量子点材料;步骤S14,在所述光转换层的远离所述基材层的表面上设置第二水氧阻隔层;优选地,在所述步骤S13之后和/或在所述步骤S11与所述步骤S13之间,所述步骤S1还包括:在所述光转换层的至少一个表面上设置导热层。
- 根据权利要求2所述的制造工艺,其特征在于,所述基材层为可剥离的基材层。
- 根据权利要求3所述的制造工艺,其特征在于,在所述步骤S14后,所述步骤S1还包括:对所述基材层进行剥离。
- 根据权利要求1所述的制造工艺,其特征在于,所述第一透明胶层为未固化状态,在所述步骤S4之后,所述制造工艺还包括:对所述第一透明胶层进行固化,从而实现所述量子点膜和所述第一透明胶层的粘结,优选所述第一透明胶层靠近所述量子点膜的表面为平面。
- 根据权利要求1所述的制造工艺,其特征在于,所述步骤S3包括:在各所述LED芯片的裸露表面上设置第一透明胶水;对所述第一透明胶水进行固化,形成第一透明胶层,优选地,通过粘结剂将所述量子点膜设置在所述第一透明胶层的表面上。
- 根据权利要求1所述的制造工艺,其特征在于,在所述步骤S4之后,所述制造工艺还包括:S5,在所述量子点膜的裸露表面上设置第二透明胶层。
- 根据权利要求1至7中任一项所述的制造工艺,其特征在于,所述步骤S1包括:将所述量子点膜切分为多个量子点子膜;所述步骤S4包括:将各所述量子点子膜设置在所述第一透明胶层的远离所述LED芯片的表面上,使得所述量子点子膜在第一平面上的投影一一对应覆盖所述LED芯片在所述第一平面上的投影,所述第一平面为与所述第一透明胶层的厚度方向垂直的平面,优选各所述量子点子膜在所述第一平面上的投影与对应覆盖的所述LED芯片在所述第一平面上的投影的大小和形状均相同。
- 根据权利要求1至7中任一项所述的制造工艺,其特征在于,所述LED单元还包括基底,所述LED芯片设置在所述基底的表面上。
- 根据权利要求1至7中任一项所述的制造工艺,其特征在于,对经过所述步骤S4形成的包括LED单元、量子点膜以及第一透明胶层的结构进行切分。
- 一种发光件,其特征在于,所述发光件包括:LED单元,包括至少一个LED芯片(20);第一透明胶层(30),设置在各所述LED芯片的表面上;量子点膜(40),设置在所述第一透明胶层(30)的远离所述LED芯片的表面上。
- 根据权利要求11所述的发光件,其特征在于,所述量子点膜(40)包括多个量子点子膜(400),所述量子点子膜(400)在第一平面上的投影一一对应覆盖所述LED芯片在所述第一平面上的投影,所述第一平面为与所述第一透明胶层的厚度方向垂直的平面,优选各所述量子点子膜在所述第一平面上的投影与对应覆盖的所述LED芯片在所述第一平面上的投影的大小和形状均相同。
- 根据权利要求11所述的发光件,其特征在于,所述量子点膜(40)包括:光转换层(41),所述光转换层(41)包括量子点材料;导热层(42),设置在所述光转换层(41)的至少一个表面上;两个水氧阻隔层(43),分别为第一水氧阻隔层和第二水氧阻隔层,两个水氧阻隔层分别设置在所述光转换层的两个相对的表面上。
- 根据权利要求13所述的发光件,其特征在于,所述导热层(42)的材料包括导热材料和粘结剂,优选所述导热材料包括导热金属、玻璃粉、陶瓷粉、石墨和碳粉中的至少一种,进一步优选所述导热材料包括纳米铜和/或纳米银丝。
- 根据权利要求14所述的发光件,其特征在于,所述导热材料包括纳米银丝,所述纳米银丝的长度在10~500μm之间,直径在30nm~20μm之间。
- 根据权利要求13所述的发光件,其特征在于,所述水氧阻隔层(43)包括依次叠置设置的阻水层和阻氧层,所述阻水层的材料包括环氧树脂、聚偏二氯乙烯、聚偏氟乙烯与纳米级的ZnO颗粒中的至少一种,所述阻氧层的材料包括聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物与乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种,其中,所述阻氧层设置于靠近所述光转换层(41)的一侧。
- 根据权利要求11所述的发光件,其特征在于,所述发光件还包括:第二透明胶层(50),设置在所述量子点膜(40)的远离所述第一透明胶层(30)的表面。
- 一种光电装置,其特征在于,所述光电装置包括权利要求11至17中任一种发光件。
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