被封裝的量子點(diǎn)及使用該量子點(diǎn)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于提高量子點(diǎn)性質(zhì)的被封裝的量子點(diǎn)及使用該量子點(diǎn)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 量子點(diǎn)為具有晶體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其尺寸僅為幾個(gè)納米，并由約幾百至數(shù)千個(gè)原子 組成。由于量子點(diǎn)的尺寸極其小，因而會(huì)產(chǎn)生量子限域效應(yīng)。量子限域效應(yīng)是指，當(dāng)物體的 尺寸達(dá)到納米尺寸或以下時(shí)，則該物體的能帶隙會(huì)變大。因此，當(dāng)比所述能帶隙具有更高能 量的波長(zhǎng)的光入射于量子點(diǎn)時(shí)，量子點(diǎn)會(huì)吸收該光的能量，從而量子點(diǎn)的能級(jí)被激活而使 之處于激發(fā)態(tài)，然后發(fā)射特定波長(zhǎng)的光，最后量子點(diǎn)的能級(jí)降到基態(tài)。發(fā)射光的波長(zhǎng)取決于 與所述帶隙相對(duì)應(yīng)的能量。
[0003] 通常，量子點(diǎn)的粒子愈小，則發(fā)射光的波長(zhǎng)愈短，而量子點(diǎn)的粒子愈大，則發(fā)射光 的波長(zhǎng)愈長(zhǎng)。這些是與現(xiàn)有的半導(dǎo)體材料相區(qū)別的獨(dú)特的電學(xué)及光學(xué)性質(zhì)。因此，通過(guò)控 制量子點(diǎn)尺寸和組成等來(lái)實(shí)現(xiàn)所期望的量子點(diǎn)的發(fā)光特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問(wèn)題
[0005] 本發(fā)明的目的在于，提供一種被封裝的量子點(diǎn)，其可以提高分散穩(wěn)定性和發(fā)光特 性。
[0006] 本發(fā)明的目的還在于，提供一種包含所述量子點(diǎn)的組合物。
[0007] 本發(fā)明的目的還在于，提供一種由所述組合物形成的涂層或薄膜、及使用該涂層 或薄膜的裝置。
[0008] 技術(shù)方案
[0009] 本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例提供用硅氧烷類(lèi)化合物進(jìn)行封裝的量子點(diǎn)，該硅氧烷 類(lèi)化合物包括具有4~20碳原子的烷基。
[0010] 在一個(gè)示例性實(shí)施例中，硅氧烷類(lèi)化合物可以具有以下化學(xué)式1的結(jié)構(gòu)。
[0011] 【化學(xué)式1】
[0013] 在化學(xué)式1中，札~1?1(1中的至少一個(gè)為具有4~20碳原子的烷基，其它分別獨(dú) 立為具有1~3碳原子的烷基、或具有6~18碳原子的芳基，且a和b可以為能夠滿足 0? 04-0. 96:0? 04-0. 96 (a:b)比例的整數(shù)。
[0014] 本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例提供一種組合物，該組合物包含被封裝的量子點(diǎn)和 分散有所述量子點(diǎn)的樹(shù)脂。
[0015] 本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施例提供由所述組合物形成的涂層或薄膜、或者使用該 涂層或薄膜的裝置。
[0016] 有益效果
[0017] 本發(fā)明的被封裝的量子點(diǎn)由于具有優(yōu)異的量子產(chǎn)率和分散穩(wěn)定性而可以有效地 應(yīng)用于各種類(lèi)型的裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為說(shuō)明通常的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的概念圖。
[0019] 圖2為說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的被封裝的量子點(diǎn)的概念圖。
[0020] 圖3為說(shuō)明包含由本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的組合物形成的涂層的LED裝置的 截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明的被封裝的量子點(diǎn)是用硅氧烷類(lèi)化合物進(jìn)行封裝的，該硅氧烷類(lèi)化合物包 含4~20碳原子的烷基。下面，將結(jié)合圖1簡(jiǎn)要說(shuō)明通常的量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，結(jié)合圖2具體 說(shuō)明被封裝的量子點(diǎn)的形式的本發(fā)明。
[0022] 圖1為說(shuō)明通常的量子點(diǎn)的概念圖。
[0023] 根據(jù)圖1，量子點(diǎn)5通常包括核粒子1及與其表面結(jié)合的配體2。
[0024] 用于形成所述核粒子1的材料的例子包括II-VI族的化合物半導(dǎo)體納米晶體，如 CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe和HgTe;III-V族的化合物半導(dǎo)體納米晶體， 如GaN、GaP、GaAs、InP和InAs，或這些物質(zhì)的混合物等。所述核心粒子1可以具有核/殼 結(jié)構(gòu)，且所述核粒子1的核和殼可以分別包括所示例的化合物。所示例的化合物可以分別 獨(dú)立使用或者組合兩個(gè)或以上的所述化合物而使用，并包含于所述核或殼中。例如，所述核 粒子1可以具有CdSe-ZnS(核/殼）結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括含有CdSe的核及含有ZnS的殼。
[0025] 所述配體2可以防止相鄰的核粒子1之間容易地聚集和消光。進(jìn)一步，所述配體2 與可所述核粒子1結(jié)合而使核粒子1具有疏水性。因此，將包含核粒子1和配體2的量子 點(diǎn)5分散于用于形成涂層或薄膜的樹(shù)脂中時(shí)，相對(duì)于所述樹(shù)脂的分散性與僅包含核粒子1 而沒(méi)有配體2的量子點(diǎn)相比可以有所提高。所述配體2的例子包括含有6~30碳原子的 烷基胺類(lèi)化合物，或包括羧酸化合物。所述配體2的其他例子包括含有具有6~30碳原子 的鏈烯基的胺類(lèi)化合物，或包括羧酸化合物。
[0026] 圖2為說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的被封裝的量子點(diǎn)的概念圖。
[0027] 根據(jù)圖2,本發(fā)明的被封裝的量子點(diǎn)6進(jìn)一步包括包裹如圖1中所說(shuō)明的量子點(diǎn)5 的封裝層。本發(fā)明的封裝可以定義為，通過(guò)利用所述封裝層3包裹在量子點(diǎn)5的周?chē)鷣?lái)將 所述量子點(diǎn)5限制于所述封裝層3中。
[0028] 所述封裝層3包括含有具有4~20碳原子的烷基的硅氧烷類(lèi)化合物。所述封裝 層3可以通過(guò)如范德華力的引力與核粒子1或配體2結(jié)合
[0029] 盡管用于形成涂層或薄膜的樹(shù)脂包括甲基或苯基而相比于量子點(diǎn)5變得更親水， 然而所述被封裝的量子點(diǎn)6的層狀層3對(duì)所述量子點(diǎn)5和樹(shù)脂均具有高親和力，從而可以 容易地分散于所述樹(shù)脂的聚合物基體中。術(shù)語(yǔ)"聚合物基體"可以定義為固化材料或最終 產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該固化材料是通過(guò)將用作用來(lái)形成涂層或薄膜的樹(shù)脂的可固化樹(shù)脂進(jìn)行 固化而獲得，所述最終產(chǎn)品是通過(guò)干燥熱塑性樹(shù)脂而獲得。
[0030] 隨著所述被封裝的量子點(diǎn)6穩(wěn)定地分散于所述樹(shù)脂中，能夠防止在包含所述被封 裝的量子點(diǎn)6和樹(shù)脂的組合物中的相鄰量子點(diǎn)之間的聚集現(xiàn)象。因此，可以通過(guò)防止被封 裝的量子點(diǎn)6的消光而在最大程度地降低量子產(chǎn)率的衰退。
[0031] 當(dāng)所述硅氧烷類(lèi)化合物的烷基的碳原子數(shù)少于4時(shí)，用所述封裝層3對(duì)所述量子 點(diǎn)5的封裝程度會(huì)降低，致使所述量子點(diǎn)5與硅氧烷類(lèi)化合物發(fā)生分離。此外，當(dāng)所述硅氧 烷類(lèi)化合物的烷基的碳原子數(shù)超過(guò)20時(shí)，會(huì)發(fā)生如組合物變混濁等相容性變差的問(wèn)題。此 外，當(dāng)所述硅氧烷類(lèi)化合物的烷基的碳原子數(shù)超過(guò)20時(shí)，可能相當(dāng)難于形成封裝層3。因 此，烷基的碳原子數(shù)優(yōu)選為4~20。例如，所述烷基可具有6~16個(gè)碳原子。此時(shí)，所述硅 氧烷類(lèi)化合物的烷基可同時(shí)包括直鏈型烷基和支鏈型烷基。
[0032] 組成所述封裝層3的硅氧烷類(lèi)化合物為所述量子點(diǎn)5的表面改性劑，且其可以不 去直接參與在固化所述組合物或利用所述組合物進(jìn)行改性的過(guò)程中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)中。
[0033] 所述硅氧烷類(lèi)化合物可根據(jù)重均分子量具有如單體、低聚物，聚合物和共聚物的 結(jié)構(gòu)。因此，在封裝所述量子點(diǎn)5的過(guò)程中，可使用以蠟型、流體型等形式的硅氧烷類(lèi)化合 物。下面，術(shù)語(yǔ)"重均分子量"可定義為通過(guò)凝膠滲透色譜法（GPC)測(cè)量的相對(duì)于聚苯乙烯 的重均分子量。
[0034] 下面，通過(guò)化學(xué)式具體說(shuō)明所述硅氧烷類(lèi)化合物的例子。
[0035] 在一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述硅氧烷類(lèi)化合物可包括以下化學(xué)式1的結(jié)構(gòu)。
[0036] 【化學(xué)式1】
[0038] 在化學(xué)式1中，中的至少一個(gè)為具有4~20碳原子的烷基，其它分別 獨(dú)立為具有1~3碳原子的烷基、或具有6~18碳原子的芳基，且a和b為能夠滿足 0? 04-0. 96: 0? 04-0. 96 (a:b)比例的整數(shù)。
[0039] 作為一個(gè)實(shí)施例，在化學(xué)式1中，中的至少一個(gè)為具有4~20碳原子的 烷基，其它分別獨(dú)立為甲基或苯基。此時(shí)，a和b可以滿足以下比例：0. 5-0. 8:0. 2-0. 5、 0? 62-0. 72:0. 28-0. 38或0? 65:0. 35。a與b的比例可定義為摩爾比。
[0040] 在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述硅氧烷類(lèi)化合物可包括以下化學(xué)式2的結(jié)構(gòu)。
[0041