含有半導(dǎo)體納米粒子的材料和和結(jié)合它的發(fā)光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種發(fā)光裝置蓋，所述發(fā)光裝置蓋被構(gòu)造成設(shè)置在包括一次光源的發(fā)光裝置上。所述蓋限定了其中容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)，使得當(dāng)所述蓋設(shè)置在所述發(fā)光裝置上時(shí)，所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的所述一次光源光學(xué)通訊。還提供了包含一次光源和這種蓋的發(fā)光裝置，以及用于制備這種蓋和裝置的方法。
【專利說(shuō)明】含有半導(dǎo)體納米粒子的材料和和結(jié)合它的發(fā)光裝置
[0001]本發(fā)明涉及用于發(fā)光裝置例如但不限于發(fā)光二極管(LED)中的半導(dǎo)體納米粒子基材料。本發(fā)明還涉及結(jié)合含有半導(dǎo)體納米粒子的材料的發(fā)光裝置。特別但不是排他地，本發(fā)明涉及結(jié)合用于制造QD-基發(fā)光裝置的量子點(diǎn)(QD)的保護(hù)蓋，用于制造所述蓋的方法，使用所述蓋制造這種裝置的方法，和這樣形成的裝置。
[0002]在現(xiàn)代生活中，在照明、信號(hào)發(fā)送和顯示用途的全部方式中，發(fā)光二極管(LED)很可能將變得普遍存在。在未來(lái)十年，在液晶顯示器(IXD)背光和一般照明中的用途預(yù)期將成為主流。目前，LED裝置是由無(wú)機(jī)固態(tài)化合物半導(dǎo)體如AlGaAs (紅)、AlGaInP(橙-黃-綠)和AlGaInN(綠-藍(lán))制備的，然而，使用可得固態(tài)化合物半導(dǎo)體的混合物，難以制備發(fā)射白光的固態(tài)LED。
[0003]發(fā)射白光的策略是基于將藍(lán)色、綠色和紅色光以刺激眼睛使其感覺到白光的方式混合。這可以用雙色、三色或多色光源完成。在LED的情況下，它可以通過(guò)將多個(gè)發(fā)射藍(lán)光、綠光和紅光的LED以正確的強(qiáng)度比率組合或通過(guò)將藍(lán)光或UV-LED與適當(dāng)?shù)念伾D(zhuǎn)換材料組合來(lái)達(dá)成。在這種情況下，將顏色轉(zhuǎn)換材料置于固態(tài)LED的頂部，從而來(lái)自LED的光(“一次光”)被顏色轉(zhuǎn)換材料吸收并以不同的頻率再發(fā)射(“二次光”)，即，顏色轉(zhuǎn)換材料將一次光下變頻至二次光。在與顏色轉(zhuǎn)換材料組合使用LED的情況下，存在許多可以使用的策略，如，其中藍(lán)光LED與寬黃光發(fā)射材料組合的雙色解決方式，或者其中藍(lán)光LED與寬綠光/黃光和紅光發(fā)射轉(zhuǎn)換材料組合的三色解決方式。通過(guò)將另外的藍(lán)光發(fā)射轉(zhuǎn)換材料包括在兩種解決方式中，這可以擴(kuò)展為UV-LED。白色雙_、三和四色光源的白色激發(fā)光譜示于圖1中。
[0004]盡管可以通過(guò)將來(lái)自單獨(dú)的紅光、綠光和藍(lán)光LED的光組合產(chǎn)生白光，使用顏色轉(zhuǎn)換材料制備的白光LED的應(yīng)用給出了優(yōu)點(diǎn)，如使用較低數(shù)量的LED和較簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)。其結(jié)果是較簡(jiǎn)單的裝置制備以及最終較低的成本。
[0005]有許多已知的顏色轉(zhuǎn)換材料，包括磷光體、半導(dǎo)體、染料、以及更近來(lái)的半導(dǎo)體QD。在大多數(shù)普遍應(yīng)用中的材料是磷光體，其由被光學(xué)活性元素?fù)诫s的無(wú)機(jī)主體材料構(gòu)成。常見的主體材料是氮化物、氧化物、氧氮化物、鹵磷酸鹽、石榴石等，并且在大量可用的主體材料中，石榴石是特別重要的，并且在石榴石族中，釔鋁石榴石是尤其常見的主體材料。光學(xué)活性摻雜劑典型地是三價(jià)稀土元素、氧化物或其他稀土元素，例如銪(Eu)、鈰(Ce)和鋱(Tb)。
[0006]通過(guò)將藍(lán)色LED和寬黃色的磷光體組合而制得的白光LED可以是非常有效率的，然而，由于LED和磷光體的可調(diào)諧性的缺乏，存在如顏色控制和顯色性的問題。顏色控制是指當(dāng)LED光與磷光體的發(fā)射組合時(shí)，LED的最終顏色。此顏色固有地由磷光體的發(fā)射光譜限定，其不能通過(guò)組成特別地調(diào)諧。為了改變LED的顏色，需要不同的磷光體材料。顯色性是指光源照亮物體使得出現(xiàn)的顏色正確顯示或者是類似于如果該物體被與LED光源具有同樣色溫的黑體輻射體照射時(shí)顏色出現(xiàn)的能力。它同樣被磷光體的發(fā)射光譜所限制，因?yàn)榈侥壳盀橹箾]有一種磷光體材料能夠發(fā)射確實(shí)可以模仿黑體輻射體光譜的光，所以通常需要將磷光體組合，并且典型地，顯色性能為了有利于發(fā)光性能而作出讓步。典型地，藍(lán)光LED與寬黃色磷光體組合具有少于75的顯色指數(shù)(CRI)并且當(dāng)與附加的紅色磷光體組合時(shí)也只能增至約85。通過(guò)定義，具有與測(cè)試LED相同色溫的黑體輻射體具有100的CRI。更加近來(lái)，將寬黃/綠色磷光體與紅色QD組合的LED已經(jīng)產(chǎn)生了高于90的CRI。通過(guò)使用QD顏色轉(zhuǎn)換材料，使得獲得高CRI成為可能，因?yàn)槠涔逃械目烧{(diào)諧性允許發(fā)射波長(zhǎng)與寬磷光體的發(fā)射匹配，以產(chǎn)生具有高CRI值的光。
[0007]利用由通常稱為量子點(diǎn)(QD)或納米晶體的具有2_50nm量級(jí)的尺寸的粒子構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體的性質(zhì)已經(jīng)引起了相當(dāng)大的興趣。這些材料引起商業(yè)上的興趣是因?yàn)樗鼈兊目梢猿叽缯{(diào)諧的電子學(xué)性質(zhì)，此性質(zhì)可以用于許多商業(yè)用途如光學(xué)和電子裝置和其他用途，范圍從生物標(biāo)簽、光伏產(chǎn)品、催化、生物成像、LED、一般空間照明到電致發(fā)光顯示器等許多新型的和新興的用途。
[0008]已被研究得最多的半導(dǎo)體材料是硫?qū)倩颕1-VI材料，即ZnS、ZnSe, CdS、CdSe,CdTe ;由于其在光譜的可見光區(qū)域的可調(diào)諧性，最引人注目的是CdSe。已經(jīng)由“從下至上(bottom up)”技術(shù)發(fā)展了用于大規(guī)模制備這些材料的可重復(fù)方法，其中，使用“濕”化學(xué)方法，一個(gè)原子接一個(gè)原子地制備粒子，即從分子到簇再到粒子。
[0009]兩個(gè)均涉及單個(gè)半導(dǎo)體納米粒子的尺寸的基本因素是導(dǎo)致其獨(dú)特性質(zhì)的原因。第一個(gè)因素是大的表面與體積比率；當(dāng)粒子變得更小時(shí)，表面原子的數(shù)量與內(nèi)部原子的數(shù)量的比率增加。這導(dǎo)致表面性質(zhì)在材料的整體性質(zhì)中扮演更重要的角色。第二個(gè)因素是對(duì)于包括半導(dǎo)體納米粒子的許多材料，材料的電子性質(zhì)隨尺寸改變，此外，因?yàn)榱孔蛹s束效應(yīng)，當(dāng)粒子的尺寸減小時(shí)，帶隙逐漸變大。這一效應(yīng)是“匣中電子”的約束的結(jié)果，其產(chǎn)生類似于在原子和分子中觀察到的那些的分立能級(jí)，而不是在相應(yīng)的塊狀半導(dǎo)體材料中觀察到的連續(xù)能帶。因此，對(duì)于半導(dǎo)體納米粒子，由于所述物理參數(shù)，通過(guò)吸收具有大于第一激子躍遷的能量的電磁輻射即光子所產(chǎn)生的“電子和空穴”與它們?cè)谙鄳?yīng)的粗晶材料中相比更加靠近在一起，而且不能忽略庫(kù)侖相互作用。這導(dǎo)致取決于納米粒子材料的粒徑和組成的窄帶寬發(fā)射。因此，QD具有比相應(yīng)的粗晶材料更高的動(dòng)能，并且因此第一激子躍遷(帶隙)能量隨著粒徑減小而增加。
[0010]由單一半導(dǎo)體材料組成的核半導(dǎo)體納米粒子以及外部有機(jī)鈍化層趨向于具有相對(duì)低的量子效率，這是由在可以導(dǎo)致非輻射的電子-空穴復(fù)合的位于納米粒子表面上的缺陷和懸掛鍵處發(fā)生的電子-空穴復(fù)合導(dǎo)致的。一種消除QD的無(wú)機(jī)表面上的缺陷和懸掛鍵的方法是在核粒子的表面上外延生長(zhǎng)第二無(wú)機(jī)材料，以制備“核-殼”粒子，所述第二無(wú)機(jī)材料具有較寬的帶隙和對(duì)核材料的晶格的小的晶格失配。核-殼粒子使任何被約束在核中的載流子與否則將起到非輻射復(fù)合中心作用的表面態(tài)隔離。一個(gè)實(shí)例是在CdSe核的表面上生長(zhǎng)的ZnS殼。另一個(gè)途徑是制備核-多殼結(jié)構(gòu)，其中“電子-空穴”對(duì)被完全約束到由幾個(gè)特定材料單層構(gòu)成的單一殼層，如量子點(diǎn)-量子阱結(jié)構(gòu)。此處，核具有寬帶隙材料，隨后是較窄帶隙材料的薄殼，并覆有另一寬帶隙層，如利用以下方式所生長(zhǎng)的CdS / HgS /CdS:使用Hg置換在核納米晶體的表面上的Cd，以沉積僅僅幾個(gè)單層的HgS，其隨后被單層CdS覆蓋生長(zhǎng)。所得的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出在HgS層中對(duì)光激發(fā)的載流子的明顯的約束。為了對(duì)QD增加進(jìn)一步的穩(wěn)定性并幫助約束電子-空穴對(duì)，最普通的途徑之一是通過(guò)在核上外延生長(zhǎng)組成逐漸變化的合金層，這可以幫助減輕否則可能導(dǎo)致缺陷的應(yīng)變。此外，對(duì)于CdSe核，為了提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和量子產(chǎn)額，不是在核上直接生長(zhǎng)ZnS殼，可以使用漸變的CdhZnxSenSy合金層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這大大地增強(qiáng)了 QD的光致發(fā)光發(fā)射。
[0011]已有兩種不同的途徑來(lái)使用QD作為L(zhǎng)ED中的顏色轉(zhuǎn)換材料:直接添加和作為間接(remote)磷光體。
[0012]已經(jīng)通過(guò)將膠體制備的QD嵌入光學(xué)清澈的LED封裝介質(zhì)(其典型為有機(jī)硅或環(huán)氧樹脂)中，隨后將其置于在LED芯片頂部的包裝的井中，制得了基于直接添加原理的初步的QD-基發(fā)光裝置。與應(yīng)用更常規(guī)的磷光體相比，QD的應(yīng)用潛在地具有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)，如調(diào)諧發(fā)射波長(zhǎng)的能力、強(qiáng)的吸收性質(zhì)和低散射(當(dāng)QD是單分散時(shí))。
[0013]對(duì)于在下一代發(fā)光裝置中QD的商業(yè)用途來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)以使得QD盡可能保持完全單分散并且不遭受顯著的量子效率損失的方式，將它們結(jié)合到LED中和到封裝材料中。在直接添加LED中QD面對(duì)的問題包括a)光氧化、b)溫度不穩(wěn)定性和c)隨著溫度提高的量子產(chǎn)額的損失。
[0014]到目前為止開發(fā)的解決光氧化的現(xiàn)有方法是有問題的，至少是因?yàn)槟壳癓ED封裝劑對(duì)于氧和水分是多孔的性質(zhì)允許氧遷移至QD表面，這可能導(dǎo)致光氧化，并且作為結(jié)果，導(dǎo)致量子產(chǎn)額(QY)的下降。此外，當(dāng)將QD配制到目前的LED封裝劑中時(shí)，QD可能團(tuán)聚，從而降低光學(xué)性能。
[0015]至于熱降解，QD在高至已知的閾值溫度的溫度是穩(wěn)定的，這取決于QD的類型，其中，配體從表面脫附和/或開始發(fā)生與樹脂材料和空氣的反應(yīng)。在發(fā)生配體損失的情況下，如果這是不可逆的配體損失，那么將不可逆地?fù)p害QD。
[0016]操作溫度可以影響QD的性能，因?yàn)楣庵掳l(fā)光效率隨溫度增加而下降。典型地，在LED包裝中最熱的位置位于LED結(jié)處。通常，結(jié)溫可以比周圍包裝的溫度熱得多。
[0017]盡管在基于目前公布的方法建立的且考慮到上文討論的三個(gè)關(guān)鍵問題的實(shí)驗(yàn)室條件下，可以制備相當(dāng)有效的QD-基發(fā)光裝置，但對(duì)研發(fā)在商業(yè)條件下在經(jīng)濟(jì)可行的規(guī)模下制備QD-基發(fā)光裝置的材料和方法，仍存在著巨大的挑戰(zhàn)。
[0018]關(guān)于QD作為在LED中的間接磷光體顏色轉(zhuǎn)換材料的應(yīng)用，已經(jīng)發(fā)展了其中將QD典型地以片狀或帶狀嵌入光學(xué)清澈介質(zhì)的裝置。對(duì)于光學(xué)清澈介質(zhì)的要求類似于對(duì)于直接添加的要求，其在于QD應(yīng)當(dāng)完全可分散在光學(xué)清澈介質(zhì)中并幾乎不遭受量子效率的損失。
[0019]在磷光體片狀材料中，QD面臨類似于在基于直接添加原理的裝置中的問題，gp如上文所討論的光氧化、溫度不穩(wěn)定性和量子產(chǎn)額隨溫度增加而損失。此外，由間接磷光體形式本身產(chǎn)生了問題，如a)來(lái)自片型結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)中的光俘獲降低了性能，b)高材料用量和c)取決于離LED光源的距離的與直接LED相比較低的性能。
[0020]本發(fā)明的目的在于消除或者減輕目前用于制造半導(dǎo)體納米粒子或量子點(diǎn)-基發(fā)光裝置的方法的一個(gè)或多個(gè)問題。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種發(fā)光裝置蓋，所述發(fā)光裝置蓋被構(gòu)造成設(shè)置在包括一次光源的發(fā)光裝置上，所述蓋限定了其中容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)，使得當(dāng)所述蓋設(shè)置在所述發(fā)光裝置上時(shí)，所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的所述一次光源光學(xué)通訊。
[0022]通過(guò)與QD組合使用LED蓋，可以制備QD基LED光源，其與現(xiàn)有技術(shù)裝置相比表現(xiàn)出優(yōu)良的性能和延長(zhǎng)的壽命。所述蓋的應(yīng)用防止了 QD基解決方式如直接添加LED和間接磷光體片所遭受的上文詳述的問題中的許多。LED蓋充當(dāng)了氧阻擋層，將QD設(shè)置在遠(yuǎn)離其中操作溫度較低的LED結(jié)的地方，并且可以當(dāng)在裝置制備期間進(jìn)行了任何有害的熱處理之后被應(yīng)用?？梢詫⒐鈱W(xué)透鏡設(shè)計(jì)結(jié)合到所述蓋中，以使性能最大化，并且可以使所述蓋配合陣列或串中的多個(gè)LED。
[0023]所述井區(qū)可以至少部分地被所述蓋中的凹口限定，或至少部分地被所述蓋主體材料的區(qū)域限定，或部分地被蓋中的凹口且部分地被所述蓋主體材料的區(qū)域限定。
[0024]優(yōu)選地，所述蓋的所述井區(qū)具有至少一個(gè)邊界，所述邊界被構(gòu)造為使得在使用中所述邊界與所述發(fā)光裝置的暴露于由所述一次光源發(fā)射的光中的區(qū)域的邊界大致對(duì)齊。作為實(shí)例，在蓋中的井的尺寸和/或形狀可以使得它基本上反映LED中的井，因此材料用量將基本類似于直接添加LED并大大低于間接磷光體-基LED。
[0025]蓋主體材料，即由其形成蓋的主體材料,優(yōu)選包含選自由以下各項(xiàng)組成的組中的材料:有機(jī)硅、環(huán)氧樹脂、石英玻璃、硅膠、硅氧烷、溶膠凝膠、水凝膠、瓊脂糖、纖維素、聚醚、聚乙烯、乙烯基聚合物(polyvinyl)、聚-聯(lián)乙炔、聚苯撐-乙烯撐、聚苯乙烯、聚吡咯、聚酰亞胺、聚咪唑、聚砜、聚噻吩、聚磷酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、多肽、多糖以及它們的組合。
[0026]被結(jié)合到蓋中的半導(dǎo)體納米粒子可以含有選自周期表的第11、12、13、14、15和/或16族的離子，或者所述半導(dǎo)體納米粒子含有一種或多種的過(guò)渡金屬離子或d-區(qū)金屬離子。所述半導(dǎo)體納米粒子含有一種或多種選自由以下各項(xiàng)組成的組中的半導(dǎo)體材料:CdS、CdSe, CdTe、ZnS、ZnSe, ZnTe、InP、InAs, InSb、A1P、A1S、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs, GaSb,PbS, PbSe, Si, Ge, MgS, MgSe, MgTe以及它們的組合。半導(dǎo)體納米粒子優(yōu)選為量子點(diǎn)(QD)。
[0027]所述半導(dǎo)體納米粒子群的至少一部分可以被結(jié)合到多個(gè)離散的微珠中。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，半導(dǎo)體納米粒子中的一些被封裝在微珠中且另一些未被封裝在微珠中。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，基本上所有半導(dǎo)體納米粒子被封裝在微珠中，而在備選的優(yōu)選實(shí)施方案中，所有半導(dǎo)體納米粒子都是未封裝的，即未被封裝在微珠中。
[0028]本發(fā)明的第二方面提供了一種發(fā)光裝置蓋，所述發(fā)光裝置蓋被構(gòu)造成設(shè)置在包括一次光源的發(fā)光裝置上，所述蓋限定了用于容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)，使得當(dāng)所述蓋設(shè)置在所述發(fā)光裝置上時(shí)，所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的所述一次光源光學(xué)通τΗ ο
[0029]第一方面的任何優(yōu)選實(shí)施方案可以用于第二方面。
[0030]本發(fā)明的第三方面提供了一種發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置包括一次光源和設(shè)置在所述發(fā)光裝置上的蓋，所述蓋限定了其中容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)，所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的所述一次光源光學(xué)通訊。
[0031]第一方面的任何優(yōu)選實(shí)施方案可以用于第三方面。形成第三方面的一部分的蓋可以符合任何一種或多種根據(jù)本發(fā)明第一方面的蓋的優(yōu)選實(shí)施方案。
[0032]在第一、第二和第三方面的任何一種或多種中使用的一次光源可以選自由以下各項(xiàng)組成的組:發(fā)光二極管、激光器、弧光燈和黑體光源。一次光源優(yōu)選為發(fā)光二極管。
[0033]本發(fā)明的第四方面提供了一種制造發(fā)光裝置蓋的方法，所述發(fā)光裝置蓋被構(gòu)造成設(shè)置在包括一次光源的發(fā)光裝置上，所述蓋限定了其中容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)，使得當(dāng)所述蓋設(shè)置在所述發(fā)光裝置上時(shí)，所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的所述一次光源光學(xué)通訊，所述方法包括將結(jié)合所述半導(dǎo)體納米粒子的制劑沉積到所述蓋的所述井區(qū)中。
[0034]優(yōu)選在所述制劑沉積到所述蓋的所述井區(qū)中之后，將所述制劑固化。
[0035]在沉積半導(dǎo)體納米粒子的所述制劑之后，可以將至少一種另外的含有半導(dǎo)體納米粒子的制劑沉積到所述井區(qū)中。以此方式，可以在蓋的井區(qū)內(nèi)形成復(fù)合材料或?qū)咏Y(jié)構(gòu)，以改變蓋的光學(xué)性質(zhì)從而改變發(fā)光裝置的光學(xué)性質(zhì)。以下描述各種實(shí)例。作為實(shí)例，所述這些制劑可以含有在這些制劑中存在的半導(dǎo)體納米粒子的尺寸和/或組成方面不同的半導(dǎo)體納米粒子群。
[0036]本發(fā)明的第五方面提供了一種制造半導(dǎo)體納米粒子基發(fā)光裝置的方法，所述方法包括:將限定了其中容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)的蓋設(shè)置在發(fā)光裝置上，使得所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的一次光源光學(xué)通訊。
[0037]優(yōu)選地，所述蓋通過(guò)將結(jié)合所述半導(dǎo)體納米粒子的制劑沉積到所述蓋的所述井區(qū)中制造，之后將所述蓋設(shè)置在所述發(fā)光裝置上。
[0038]優(yōu)選地，所述蓋由一塊光學(xué)透明的材料(例如塑料、玻璃、陶瓷或任何其他合適的材料)構(gòu)成，其以能夠安裝在LED包裝頂部上的方式被設(shè)計(jì)。在蓋的內(nèi)部，限定了井，所述井容納顏色轉(zhuǎn)換(例如QD)材料并被設(shè)置為使得當(dāng)蓋安裝在LED包裝上時(shí)，蓋井正好在從LED發(fā)射出的光的光路上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，分散在適當(dāng)?shù)臉渲?環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅、丙烯酸酯等)中的顏色轉(zhuǎn)換材料被分配到蓋井中并隨后被固化。優(yōu)選的是，LED蓋的側(cè)面被布置為，使得當(dāng)蓋被安裝到包裝上時(shí)，它們緊緊地配合在LED包裝的邊緣上，并且提供結(jié)構(gòu)支撐。在圖3至5中顯示了示例性LED蓋的二維和三維示意圖以及它如何可以安裝到LED包裝上。
[0039]本發(fā)明提供了較好的加工；可以使含有QD的蓋配合任何目前使用的LED的包裝，和將其提供給商業(yè)制造商以改型。此外，含有QD的蓋處于與現(xiàn)存的LED制備基礎(chǔ)設(shè)施兼容的形式，并且可以被安裝到在許多現(xiàn)存裝置中的LED上。
[0040]由于在加工中非常少或沒有QD量子產(chǎn)額(QY)損失的優(yōu)點(diǎn)，與當(dāng)將QD直接配制到LED封裝介質(zhì)中接著是高溫過(guò)程的回流焊接時(shí)相比，此新型途徑提供了下降的量子效率損失。因?yàn)榱孔赢a(chǎn)額損失非常小或沒有，顯色更容易，且需要較少的進(jìn)倉(cāng)(binning)。已經(jīng)證明，當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)方法將QD直接配制到封裝介質(zhì)中時(shí)，顏色控制是困難的，這是因?yàn)樵诖诉^(guò)程期間或在進(jìn)行如回流焊接的工藝中，QD再吸收或量子產(chǎn)額損失以及光致發(fā)光(PL)最大值位置位移。此外，從一批到一批，即從裝置到裝置，可重復(fù)性是非常困難或不可能達(dá)到的。通過(guò)使用預(yù)制的QD蓋，由裝置發(fā)射的光的顏色是容易控制得多的和可重復(fù)得多的。
[0041]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在將蓋置于LED上之前，將已知量的QD結(jié)合到蓋中并封裝在蓋中。作為結(jié)果，可以消除或減少水分和氧向QD的遷移，從而消除或至少減少這些對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的障礙。
[0042]已經(jīng)證明，一旦QD在蓋中完全被封裝而不接觸氧，與直接結(jié)合到LED中相比，它們可以經(jīng)受高得多的溫度。
[0043]本發(fā)明提供了通過(guò)以下方式將QD結(jié)合到蓋中的方法:將半導(dǎo)體納米粒子群結(jié)合到含有光學(xué)透明的介質(zhì)的蓋中，并將含有所述納米粒子的蓋介質(zhì)結(jié)合到發(fā)光主體上。
[0044]還提供了一種發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置包括一次光源LED和蓋，所述蓋含有制劑，所述制劑含有結(jié)合到含有光學(xué)透明的介質(zhì)的蓋中的半導(dǎo)體納米粒子群，所述含有納米粒子的蓋在主體發(fā)光二極管的頂部，其可以通過(guò)轉(zhuǎn)化一定比例一次光源而發(fā)射二次光。
[0045]還提供了一種制造發(fā)光裝置的方法，其將半導(dǎo)體納米粒子群包含在分立的含有光學(xué)透明的介質(zhì)的蓋內(nèi)，將位于作為一次光源的主體發(fā)光二極管的頂部的所述含有納米粒子的介質(zhì)嵌入，使得所述一次光源與在蓋中的所述半導(dǎo)體納米粒子群光學(xué)通訊。
[0046]可以通過(guò)將QD適當(dāng)?shù)夭贾贸缮w的井中的層或“圓盤”，獲得顯色性?？梢栽谏w的井中沉積并固化分立的層，以形成圓盤?？梢砸允剐阅茏畲蠡姆绞脚帕羞@些圓盤。作為實(shí)例，紅色的無(wú)鎘量子點(diǎn)(CFQD)可以吸收綠色的CFDQ的光致發(fā)光，使得如果在光程中即在由一次光源發(fā)出的光所沿著的途徑中QD的顏色的順序是紅色后接綠色，那么僅有最小量的綠光將被紅色層再吸收。
[0047]通過(guò)將QD結(jié)合到光學(xué)透明的、優(yōu)選清澈的、穩(wěn)定的主體材料以形成蓋，可以保護(hù)否則是反應(yīng)性的QD不受潛在破壞性的周圍化學(xué)環(huán)境的影響。此外，對(duì)于如當(dāng)使用QD作為在“QD-固態(tài)-LED”發(fā)光裝置中的顏色轉(zhuǎn)換材料時(shí)所需的化學(xué)、機(jī)械、熱學(xué)和光處理步驟的各種類型，通過(guò)將大量QD置于透明蓋中，與游離的“裸露的” QD相比QD后來(lái)更加穩(wěn)定。
[0048]結(jié)合量子點(diǎn)到LED蓋中
[0049]考慮將QD結(jié)合到用于發(fā)光裝置(例如LED)的蓋中的初始步驟，第一選擇是將QD直接結(jié)合到蓋材料的基體中。第二選擇是通過(guò)物理包埋將QD固定在蓋中(如圖3中所示)?？梢允褂眠@些方法，通過(guò)將單一類型的QD結(jié)合到蓋中，制備含有僅單一類型QD (例如一種顏色)的蓋。備選地，可以通過(guò)將兩種以上的QD (例如材料和/或尺寸)的混合物結(jié)合到蓋中，構(gòu)造含有兩種以上的QD(例如兩種以上顏色)的蓋。這種蓋可以具有以任意合適的比率組合的QD，以在由通過(guò)一次光源(例如LED)發(fā)射的一次光激發(fā)后發(fā)射任何想要的二次光顏色。這在圖6中圖示，其示意性地顯示了 QD-蓋發(fā)光裝置，分別包括:al和a2)在每個(gè)蓋中的多色的、復(fù)數(shù)的QD類型使得發(fā)射白色二次光；和b)蓋，其中每個(gè)蓋含有發(fā)射單一顏色例如綠色的單一 QD類型。
[0050]至于用于將QD結(jié)合到LED-蓋中的第二選擇，可以通過(guò)物理包埋將QD固定在聚合物蓋中。例如，可以將在適當(dāng)溶劑(例如有機(jī)樹脂)中的QD的溶液沉積在蓋的井中。使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ǔト軇┗驅(qū)渲酆希沟肣D變成固定在蓋的基體中。QD在蓋井中保持固定，除非含有QD的蓋重新懸浮在其中QD可以自由溶解的溶劑(例如有機(jī)溶劑)中。任選地，在此階段，可以密封蓋的外部，并因此保護(hù)QD不受周圍環(huán)境尤其是氧影響。
[0051]正如結(jié)合QD的混合物，也可以將QD層沉積到蓋的井中。所述層可以含有一種或多種的QD，使得能夠獲得發(fā)射如上所述的多色光或單色光的蓋。此外，通過(guò)將不同顏色的QD按帶隙增加的順序沿光傳遞方向成層，可以獲得性能的增強(qiáng)。
[0052]結(jié)合量子點(diǎn)-蓋到LED中
[0053]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是，可以通過(guò)簡(jiǎn)單地安裝在LED的頂部上，將如上所述制得的量子點(diǎn)-蓋(QD-蓋)結(jié)合在可商購(gòu)的LED上。因此，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，將含有納米粒子的蓋安裝在主體發(fā)光二極管上。這樣，根據(jù)本發(fā)明的QD-蓋-LED提供了促進(jìn)了盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)的可商購(gòu)材料和方法制造下一代更高性能發(fā)光裝置的制備的簡(jiǎn)單和直接的方法。
[0054]LED蓋材料
[0055]可以使用任何現(xiàn)存的可商購(gòu)的LED封裝劑，作為限定與本發(fā)明的各個(gè)方面相聯(lián)系的LED蓋的主體材料。優(yōu)選的LED封裝劑包括有機(jī)硅類、環(huán)氧樹脂類、(甲基)丙烯酸酯類和其他聚合物，盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解還可以有其他的選擇，如但是不限于石英玻璃、硅膠、硅氧烷、溶膠凝膠、水凝膠、瓊脂糖、纖維素、環(huán)氧樹脂、聚醚、聚乙烯、乙烯基聚合物、聚-聯(lián)乙炔、聚苯撐-乙烯撐、聚苯乙烯、聚吡咯、聚酰亞胺、聚咪唑、聚砜、聚噻吩、聚磷酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、多肽、多糖以及它們的組合。
[0056]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種包含結(jié)合到光學(xué)透明的主體材料中的QD群的發(fā)光裝置，所述主體材料以一種可以被當(dāng)做是LED上的“蓋”的方式置于主體發(fā)光二極管(LED)上，優(yōu)選置于其頂部上。在光學(xué)透明的主體材料中的QD是與一次固態(tài)光子/光源(例如LED、激光器、弧光燈或黑體光源)光學(xué)通訊的，使得被來(lái)自一次光源的一次光激發(fā)后，光學(xué)透明的蓋中的QD發(fā)射想要的顏色的二次光。可以根據(jù)一次光的顏色和通過(guò)QD將一次光下變頻所產(chǎn)生的來(lái)自蓋中的QD的一種或多種二次光的顏色的適當(dāng)混合，選擇從裝置本身發(fā)出的光的所需的強(qiáng)度和發(fā)射波長(zhǎng)。此外，可以控制在光學(xué)透明的蓋中的各種QD的尺寸(和因此的發(fā)射)及數(shù)量，也可以控制光學(xué)透明的介質(zhì)的尺寸、形貌和組分(constituency),使得含有QD的介質(zhì)的后來(lái)的混合允許產(chǎn)生任何特定顏色和強(qiáng)度的光。
[0057]將理解，由裝置(即具有在適當(dāng)位置的蓋的LED)發(fā)出的全部光可以僅僅有效地由從QD發(fā)射的光即僅由二次光,或者從QD發(fā)射的光與從固態(tài)/ 一次光源發(fā)射的光的混合物即一次和二次光的混合物構(gòu)成?？梢栽诤蠶D的介質(zhì)或不同地著色的光學(xué)透明的介質(zhì)(例如多個(gè)層)與相同尺寸/顏色的特定介質(zhì)中的全部QD (例如，一些層含有全部綠色的QD且其他的含有全部紅色QD))的混合物中，達(dá)成QD的顏色混合。
[0058]光學(xué)透明的蓋可以含有一種或多種能夠在被通過(guò)一次光源(LED)發(fā)射的一次光激發(fā)后發(fā)射二次光的半導(dǎo)體納米粒子。優(yōu)選的是，形成LED蓋的主體材料的制劑含有分布在處于LED頂部上的主體蓋材料中的半導(dǎo)體納米粒子群。
[0059]制備蓋的光學(xué)透明的主體材料含有任意想要的適量和/或類型的半導(dǎo)體納米粒子(量子點(diǎn))。因此，該材料可以含有單一類型的例如具有特定發(fā)射QD，使得它發(fā)射預(yù)定波長(zhǎng)即顏色的單色光。可以通過(guò)改變所用的QD的類型，例如改變納米粒子的尺寸，調(diào)節(jié)發(fā)射的光的顏色。此外，也可以通過(guò)在限定光學(xué)透明的蓋的主體材料中結(jié)合不同類型的半導(dǎo)體納米粒子，例如不同尺寸和/或化學(xué)組成的QD，達(dá)成顏色控制。
[0060]與向含有例如有機(jī)硅或環(huán)氧樹脂封裝劑的LED井中直接添加QD相比，使用含有QD的蓋的優(yōu)點(diǎn)包括:更高的對(duì)空氣和水分的穩(wěn)定性、更高的對(duì)光氧化的穩(wěn)定性和更高的對(duì)機(jī)械加工的穩(wěn)定性。這些穩(wěn)定性方面的提高組合以提供壽命方面的整體增長(zhǎng)。
[0061]在以下顯示的比較例中，將QD蓋結(jié)合在LED上的根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置表現(xiàn)明顯優(yōu)于類似現(xiàn)有技術(shù)的方法將“裸露的” QD直接嵌入LED封裝劑的有機(jī)硅中的發(fā)光裝置。
[0062]此外，本發(fā)明的發(fā)明人(devisor)已經(jīng)確定，在隨后被嵌入標(biāo)準(zhǔn)LED樹脂中的適當(dāng)?shù)姆庋b介質(zhì)中封裝QD以免空氣影響可以使對(duì)含有QD的樹脂造成不可逆溫度損傷的閾值溫度從QD所能承受的溫度上升至封裝劑所能承受的溫度。典型地，被封裝的系統(tǒng)能夠承受的并且仍能從其恢復(fù)的上限溫度為約190°C，在此之后，如果封裝失效發(fā)生與空氣和/或樹脂之間的反應(yīng)。圖2顯示了在完全玻璃封裝的系統(tǒng)中，QD光致發(fā)光峰面積如何隨溫度改變的圖。它顯示峰面積如何隨溫度增加而下降并且一旦加熱超過(guò)閾值溫度不能恢復(fù)或僅能部分恢復(fù)。在這種情況下，閾值溫度為190°C。[0063]本發(fā)明的再一個(gè)方面提供了一種發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置包含浸沒在第一封裝劑中的LED芯片和在所述第一封裝劑上安置的含有半導(dǎo)體納米粒子群的制劑。
[0064]優(yōu)選地，所述LED芯片在所述第一封裝劑中浸沒至足以確保含有所述半導(dǎo)體納米粒子的所述制劑與在操作期間由所述LED芯片生成的熱隔絕的深度，或者至少浸沒至QD的壽命不由于暴露在由LED芯片生成的熱而顯著減少的程度。即，由LED生成的熱對(duì)裝置中的QD性能不是顯著的決定因素。
[0065]優(yōu)選的是,在含有所述半導(dǎo)體(seminconductor)納米粒子的所述制劑上安置密封介質(zhì)層，例如玻璃板，以將所述制劑與周圍氣氛隔絕。盡管薄玻璃板是優(yōu)選的，可以使用任何合適的密封介質(zhì)。
[0066]任何適宜類型的半導(dǎo)體納米粒子可以用于本發(fā)明的材料、方法和裝置中。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，半導(dǎo)體納米粒子含有離子，其可以選自周期表的任何適宜的族，例如但不限于周期表的第11、12、13、14、15或16族。納米粒子可以結(jié)合過(guò)渡金屬離子或d_區(qū)金屬離子。優(yōu)選的是，納米粒子含有第一和第二離子，第一離子優(yōu)選選自周期表的第11、12、13或14族，且第二離子優(yōu)選選自周期表的第14、15或16族。納米粒子可以含有一種或多種選自由以下各項(xiàng)組成的組的半導(dǎo)體材料:CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, Inp, InAs, InSb,AlP, AlS, AlAs, AlSb, GaN, GaP，GaAs, GaSb, PbS, PbSe, Si, Ge, MgS, MgSe, MgTe 以及它們的組合。此外，納米粒子可以是雙核、三核或四核的，核-殼或核-多殼的、摻雜的或漸變的納米粒子，正如技術(shù)人員所公知的。
[0067]在本發(fā)明的不同方面，可以單獨(dú)提供半導(dǎo)體納米粒子(即納米粒子被直接嵌入蓋主體材料中)，或者納米粒子可以包含在珠或珠狀結(jié)構(gòu)中或與珠或珠狀結(jié)構(gòu)結(jié)合或它們的組合。即，納米粒子可以直接分散在蓋主體材料中，被結(jié)合到多個(gè)隨后分散或嵌入所述蓋材料中的離散的微珠中，或可以使用其組合。
[0068]為了簡(jiǎn)便，使用術(shù)語(yǔ)“珠”，并且該術(shù)語(yǔ)不意在強(qiáng)加任何特別的尺寸或形狀限制。因此，例如，珠可以是球形的但其他構(gòu)造也是可能的，如圓盤狀或棒狀。當(dāng)本文提到“微珠”時(shí)，意在指具有微米量級(jí)尺寸的如上定義的“珠”。珠優(yōu)選由光學(xué)透明介質(zhì)形成并且優(yōu)選以多個(gè)離散的、即分離的或不同的微珠的形式提供。為了避免疑問，提到“離散的”微珠不意在排除通過(guò)微珠聚集而形成的復(fù)合材料，因?yàn)榧词乖谶@種材料中，每個(gè)微珠盡管是與一個(gè)以上其他微珠相接觸，但仍保持它的原始珠形結(jié)構(gòu)。通過(guò)將尺寸范圍可以為直徑為50nm至500 μ m或更優(yōu)選25nm至0.1mm或還更優(yōu)選20nm至0.5mm的小微珠與QD —起預(yù)載入，隨后將這些含有QD的珠的一種或多種結(jié)合到在UV或藍(lán)光LED上的LED封裝材料，它變成了以一種可控制且可重復(fù)的方式改變由LED裝置發(fā)射的光的顏色的簡(jiǎn)單的過(guò)程。此外，已經(jīng)證明，在顯色容易性、加工和重復(fù)性的方面，與嘗試直接將QD結(jié)合到LED封裝劑相比，此途徑可以簡(jiǎn)單得多，并且提供對(duì)于光氧化更高的QD穩(wěn)定性。此途徑可以導(dǎo)致更好的加工；可以將含有QD的珠制成與目前使用的YAG磷光體材料相同的尺寸，其在10至100 μ m的范圍內(nèi)，并且因此其可以以類似于目前商用的磷光體材料的形式被提供給商業(yè)制造商。此外，含有QD的珠處于與現(xiàn)存的LED制備基礎(chǔ)設(shè)施相容的形式。
[0069]制備珠或微珠的材料優(yōu)選為光學(xué)透明介質(zhì)，并且可以使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ詷湓轮?、聚合物、整塊料、玻璃、溶膠凝膠、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅、(甲基)丙烯酸酯等形式制備。優(yōu)選的是，所得的含有納米粒子的珠與光學(xué)透明封裝介質(zhì)適當(dāng)?shù)叵嗳?，以允許含有納米粒子的珠嵌入封裝劑，使得所得的復(fù)合材料(即其中嵌入有含有納米粒子的珠的封裝劑)的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)在進(jìn)一步加工以將復(fù)合材料結(jié)合到發(fā)光裝置期間和在所得的裝置在合理的裝置壽命內(nèi)操作期間，基本上保持不變。合適的珠材料包括--聚((甲基)丙烯酸甲酯)(PMMA);聚(乙二醇二甲基丙烯酸酯)(PEGMA);聚(乙酸乙烯酯)(PVA);聚(二乙烯基苯)(PDVB);聚(硫醚)；甲硅烷單體；環(huán)氧聚合物；以及它們的組合。已經(jīng)證明具有出色的加工性的和發(fā)光裝置性能的特別優(yōu)選的珠材料包括PMMA、PEGMA和PVA的共聚物。其他優(yōu)選的珠材料使用具有二乙烯基苯和硫醇共聚單體的聚苯乙烯微珠；甲硅烷單體(例如甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基酯(TMOPMA)和四甲氧基甲硅烷(TEOS));和環(huán)氧聚合物(例如 0ptocast?3553,得自 Electronic Materials, Inc.，USA)。
[0070]通過(guò)將QD的至少一些結(jié)合到光學(xué)透明的、優(yōu)選清澈的、穩(wěn)定的珠材料，可以保護(hù)否則是反應(yīng)性的QD不受潛在破壞性的周圍化學(xué)環(huán)境的影響。此外，對(duì)于將QD結(jié)合到大部分商業(yè)用途如當(dāng)使用量子點(diǎn)作為在“QD-固態(tài)-LED”發(fā)光裝置中的下變頻劑時(shí)所需的化學(xué)、機(jī)械、熱學(xué)和光處理步驟的各種類型，通過(guò)將大量QD置于單個(gè)珠中，例如尺寸范圍在直徑為20nm至500μπι的珠中，后來(lái)的QD-珠與游離的或“裸露的” QD相比可以更加穩(wěn)定。
[0071]根據(jù)本發(fā)明的制劑可以含有分布在多個(gè)嵌入光學(xué)透明封裝介質(zhì)中的珠中的半導(dǎo)體納米粒子群?？梢郧度肴我膺m宜數(shù)量的珠，例如，封裝介質(zhì)可以含有I至10，000個(gè)珠，更優(yōu)選I至5000個(gè)珠，且最優(yōu)選5至1000個(gè)珠。
[0072]含有納米粒子的微珠中的一些或全部可以包括:包含第一光學(xué)透明材料的核，和沉積在所述核上的一層以上的相同或一種或多種不同的光學(xué)透明材料的外層或殼。納米粒子可以被束縛在微珠的核區(qū)域或者可以分散在微珠的整個(gè)核和/或一層以上的殼層中。
[0073]含有QD的珠與游離QD相比的優(yōu)點(diǎn)可以包括更大的對(duì)空氣和水分的穩(wěn)定性、更大的對(duì)光氧化的穩(wěn)定性、和更大的對(duì)機(jī)械加工的穩(wěn)定性。此外，通過(guò)將尺寸范圍可以從幾個(gè)50nm至500 μ μ m的小微珠與QD —起預(yù)載入，隨后將這些含有QD的珠的一個(gè)或多個(gè)結(jié)合到在UV或藍(lán)光LED上的封裝介質(zhì)，它 可以是以一種可控制且可重復(fù)的方式改變由LED基發(fā)光裝置發(fā)射的光的顏色的相對(duì)簡(jiǎn)單的過(guò)程。
[0074]可以使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ苽溆糜诒景l(fā)明各個(gè)方面的半導(dǎo)體納米粒子。這就是說(shuō)，優(yōu)選的是，通過(guò)在分子簇化合物的存在下，在允許所述納米粒子在所述簇化合物上接種和生長(zhǎng)的條件下，將納米粒子前體組合物轉(zhuǎn)化成所述納米粒子的材料，來(lái)制備所述半導(dǎo)體納米粒子。方便地，納米粒子結(jié)合第一和第二離子，并且納米粒子前體組合物包含分別含有第一和第二離子的第一和第二納米粒子前體物種，它們優(yōu)選在分子簇化合物的存在下組合，如在以下合成方法I和2中所示例的。第一和第二前體物種可以是在前體組合物中的獨(dú)立的物種，或者可以形成含有第一和第二離子兩者的單一分子物種的一部分。該方法可以使用在發(fā)明人的共同未決歐洲專利申請(qǐng)(公布號(hào)EP1743054A)中所述的方法學(xué)。分子簇化合物可以含有第三和第四離子。所述第三和第四離子中的至少一種優(yōu)選不同于分別在所述第一和第二納米粒子前體物種中所含的所述第一和第二離子。第三和第四離子可以選自周期表的任何適宜的族，例如但不限于周期表的第11、12、13、14、15或16族。第三和/或第四離子可以是過(guò)渡金屬離子或d-區(qū)金屬離子。優(yōu)選地，第三離子選自周期表的第11、12、13或14族，且第四離子選自周期表的第14、15或16族。作為實(shí)例，分子簇化合物可以結(jié)合分別來(lái)自周期表的第12和16族的第三和第四離子，并且得自第一和第二納米粒子前體物種的第一和第二離子可以分別取自周期表的第13和15族，如在合成方法2中一樣。因此，根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面的方法可以使用取自 申請(qǐng)人:的共同未決國(guó)際專利申請(qǐng)(公布號(hào)WO / 2009 / 016354)的方法學(xué)。
[0075]將理解的是，在第一和第二納米粒子前體物種反應(yīng)期間，可以以一部分或多部分添加第一納米粒子前體物種，并可以以一部分或多部分添加第二納米粒子前體物種。第一納米粒子前體物種優(yōu)選以兩部分以上添加。在這種情況下，優(yōu)選的是，在添加各部分第一前體物種之間，含有第一和第二納米粒子前體物種的反應(yīng)混合物的溫度上升。附加地或備選地，可以以兩個(gè)以上部分添加第二納米粒子前體物種，此時(shí)，在添加各部分第二前體物種之間，含有第一和第二納米粒子前體物種的反應(yīng)混合物的溫度可以上升。
[0076]典型地，在任何核、核-殼或核-多殼的，摻雜的或漸變的納米粒子中，關(guān)于最終無(wú)機(jī)表面原子的配位是不完整的，其中具有高度反應(yīng)性的未完全配位的原子起到在粒子表面上的“懸掛鍵”的作用，這可以導(dǎo)致粒子團(tuán)聚。典型地，通過(guò)用保護(hù)有機(jī)基團(tuán)“鈍化”(封端)“裸露的”表面原子，克服這一問題。
[0077]在許多情況下，封端劑是其中制備了納米粒子的溶劑，并由路易斯堿化合物或在惰性溶劑如烴中稀釋的路易斯堿化合物構(gòu)成。在路易斯堿封端劑上有孤對(duì)電子，此封端劑能夠?qū){米粒子表面進(jìn)行供體型配位，并包括單-或多齒配體，如膦類(三辛基膦、三苯基膦、叔丁基膦等)、氧化膦類(三辛基氧化膦、三苯基氧化膦等)、烷基膦酸類、烷胺類(十六烷胺、辛胺等)、芳胺類、吡啶類、長(zhǎng)鏈脂肪酸和噻吩類，但正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的不限于這些材料。
[0078]除了有機(jī)材料或鞘材料的最外層(封端劑)幫助防止納米粒子-納米粒子聚集之夕卜，此層也能夠保護(hù)納米粒子免受周圍電子和化學(xué)環(huán)境影響，并提供一種向其他無(wú)機(jī)、生物或有機(jī)材料的化學(xué)連接方式，此時(shí)該官能團(tuán)指向偏離納米粒子表面并且可用于與其他可用分子、基團(tuán)等鍵合/反應(yīng)/相互作用，所述其他分子如胺類、醇類、羧酸類、酯類、酰氯類、酸酐類、醚類、烷基齒類、酰胺類、烯烴類、烷烴類、炔類、丙二烯類、氨基酸類、疊氮化物類，但正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的不限于這些官能化分子。QD的最外層(封端劑)也可以含有配位的配體，其具有(processes)可聚合的官能團(tuán)并可以用于在納米粒子周圍形成聚合物層。最外層還可以含有有機(jī)單元，其例如經(jīng)由在無(wú)機(jī)表面(例如ZnS)和硫醇封端分子之間的二硫化物鍵直接鍵合至最外無(wú)機(jī)層。這些還可以具有額外的一種或多種不鍵合至粒子表面的官能團(tuán)，其可以用于圍繞粒子形成聚合物，或用于進(jìn)一步的反應(yīng)/交互作用/化學(xué)連接。
[0079]發(fā)明人已經(jīng)確定，可以采用被可聚合配體或封端劑如胺或膦封端的QD，并將這些QD結(jié)合到可以嵌入由主體材料制成的蓋中的聚合物中，所述蓋可以安置在固態(tài)LED芯片上以形成改進(jìn)類型的QD-基發(fā)光裝置。
[0080]參照以下非限制性的實(shí)施例和圖，說(shuō)明本發(fā)明，其中:
[0081]圖1顯不了一系列不意圖，圖不了將LED與顏色轉(zhuǎn)換材料組合以產(chǎn)生白光的不同策略。A:藍(lán)光LED與綠色和紅色顏色轉(zhuǎn)換材料組合；B:藍(lán)光LED與寬黃色顏色轉(zhuǎn)換材料組合；C =UV-LED與藍(lán)色和寬黃色顏色轉(zhuǎn)換材料組合；及D =UV-LED與藍(lán)色、綠色和紅色顏色轉(zhuǎn)換材料組合；
[0082]圖2是對(duì)于加熱至各個(gè)溫度隨后冷卻至接近室溫的玻璃封裝的QD的相對(duì)峰面積的圖；
[0083]圖3顯示了兩張符合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的LED蓋的示意圖。左手的圖像是截面圖，且右手的圖像是上透視圖；
[0084]圖4顯示了兩張符合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案設(shè)置在常規(guī)LED包裝頂部的LED蓋的示意圖。左手的圖像是在設(shè)置在LED包裝上之前的蓋的上透視圖，且右手的圖像是設(shè)置在LED包裝上之后的蓋的上透視圖；
[0085]圖5顯示了兩張符合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的設(shè)置在常規(guī)LED包裝頂部上的含有QD的LED蓋的橫截面示意圖。左手的圖像是設(shè)置在LED包裝上之前的蓋的截面圖，且右手的圖像是在已經(jīng)設(shè)置在LED包裝上之后的蓋的截面圖；
[0086]圖6顯示了三張符合本發(fā)明的不同的優(yōu)選實(shí)施方案的不同構(gòu)造的QD如何能夠結(jié)合到LED蓋中的示意圖。al和a2描述了發(fā)射白色二次光的紅色和綠色QD的組合，其中，不同著色的QD在QD層的整個(gè)深度中混合(al)或者被安置在一系列層中，各層含有單一類型的QD(a2)。在b)中，已經(jīng)使用了單一著色的QD，使得僅僅將發(fā)射一個(gè)顏色(例如綠色)的二次光；
[0087]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的QD-基發(fā)光裝置的示意圖；
[0088]圖8是根據(jù)本發(fā)明沉積到LED蓋的井區(qū)中的QD-丙烯酸酯樹脂混合物的照片；
[0089]圖9是顯示了如何將在圖8中所描述的LED蓋安裝在LED包裝上使得它可以在回流焊接后被應(yīng)用的照片；
[0090]圖10是兩張顯示了具有在LED包裝頂部合適位置的QD-蓋的組裝的發(fā)光裝置的照片。在左手的圖像中，未操作LED，且在右手的圖像中，操作LED以使得蓋中的QD發(fā)射白色二次光；
[0091]圖11是LED包裝(左)、根據(jù)本發(fā)明的LED蓋(中)和安裝在LED包裝上的蓋(右)的照片，說(shuō)明了如何可以在回流焊之后使用蓋；且
[0092]圖12是相對(duì)于初始峰強(qiáng)度，對(duì)于結(jié)合了直接添加QD(菱形、較低的點(diǎn)/趨勢(shì)線)和QD-蓋的LED的QD峰強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的圖。
實(shí)施例
[0093]以下實(shí)施例1至3描述了按照本發(fā)明的用于新型改良QD-基發(fā)光裝置的含有QD的制劑的制備。在比較例中，相對(duì)于基于現(xiàn)有技術(shù)原理的使用相同類型QD的裝置，測(cè)量了按照本發(fā)明的裝置，以比較兩種裝置的性能。首先，在以下合成方法的段落，描述兩種適合用于向所述制劑結(jié)合的QD的制備方法。
[0094]合成方法
[0095]方法I
[0096]如下所述，制備CdSe / ZnS十六烷胺(HDA)-封端的量子點(diǎn)，用于后續(xù)加工成含有量子點(diǎn)的制劑，其用于制備按照本發(fā)明的發(fā)光裝置。
[0097]CdSe-HDA封端的核量子點(diǎn)的制備
[0098]將HDA(500g)置于三頸圓底燒瓶中，并且在動(dòng)態(tài)真空下通過(guò)加熱至120°C > I小時(shí)進(jìn)行干燥和除氣。隨后，將溶液冷卻至60°C。向其中加入0.718g的[HNEt3] 4 [CdltlSe4 (SPh)16](0.20mmols)。總共使用 42mmol、22.0ml 的 TOPSe 和 42mmol、(19.5ml, 2.15M)的Me2Cd.TOP。首先，在室溫下向反應(yīng)中加入4mmoI的TOPSe和4mmol的Me2Cd.TOP，并且將溫度升高至110°C并允許攪拌2小時(shí)。反應(yīng)為深黃色，以?1°C / 5min的速率，將溫度逐漸提高，并且滴加等摩爾量的TOPSe和Me2Cd.TOP。當(dāng)PL發(fā)射的最大值達(dá)到?600nm時(shí)，通過(guò)冷卻至60°C，停止反應(yīng)，隨后加入300ml的無(wú)水乙醇或丙酮。這制得了深紅色粒子的沉淀，通過(guò)過(guò)濾進(jìn)一步將其分離。通過(guò)在甲苯中再溶解將所得的CdSe粒子再結(jié)晶，隨后通過(guò)經(jīng)過(guò)C鹽過(guò)濾，隨后從熱乙醇中再沉淀，以除去任何過(guò)量存在的HDA、硒或鎘。這制得了 10.1Og的HDA封端的 CdSe 納米粒子。元素分析 C = 20.88，H = 3.58，N = 1.29，Cd = 46.43%.Max PL=585nm, FffHM = 35nm.38.98mmols，在 QD 形成中消耗了 93% 的 Me2CcL
[0099]CdSe / ZnS-HDA封端的納米粒子的制備
[0100]將HDA(800g)置于三頸圓底燒瓶中，在動(dòng)態(tài)真空下通過(guò)加熱至120°C> I小時(shí)進(jìn)行干燥和除氣。隨后，將溶液冷卻至60°C，向其中加入9.23g的CdSe納米粒子，其PL最大發(fā)射為585nm。隨后將HDA加熱至220°C。向其中通過(guò)交替滴加，添加總共為20ml的0.5MMe2Zn.TOP和0.5M，20ml的溶解在辛胺中的硫。進(jìn)行三次交替滴加，各為3.5、5.5和11.0ml，由此滴加最初3.5ml的硫直至PL最大值的強(qiáng)度為接近零。隨后，滴加3.5ml的Me2Zn -TOP直至PL最大值的強(qiáng)度達(dá)到最大。重復(fù)此循環(huán)，每次循環(huán)PL最大值達(dá)到更高的強(qiáng)度。在最后一次循環(huán)中，一旦PL最大值強(qiáng)度達(dá)到，就加入附加的前體，直至它在低于最大值的強(qiáng)度5-10%之間，并且允許反應(yīng)在150°C退火(anneal) I小時(shí)。隨后，允許反應(yīng)混合物冷卻至60°C，隨之加入300ml的無(wú)水“熱”乙醇，其導(dǎo)致粒子的沉淀。將所得的CdSe-ZnS粒子干燥，隨后再溶解在甲苯中，并經(jīng)過(guò)C鹽過(guò)濾，隨后從熱乙醇中再沉淀，以除去任何過(guò)量的HDA。這制得了 12.08g的HDA封端的CdSe-ZnS核-殼納米粒子。元素分析C = 20.27，H = 3.37，N=L 25, Cd = 40.11, Zn = 4.43% ；Max PL590nm, FWHM36nm。
[0101]方法2
[0102]如下所述制備InP QD，其可以隨后加工成含有量子點(diǎn)的制劑，其用于制備按照本發(fā)明的發(fā)光裝置。
[0103]InP核量子點(diǎn)(500-700nn發(fā)射)的制備
[0104]將雙-丁基酯(IOOml)和肉豆蘧酸(10.0627g)置于三頸燒瓶中，并在70°C在真空下除氣一小時(shí)。在此期間后，導(dǎo)入氮并將溫度提高至90°C。加入ZnS分子簇[Et3NH4][Zn10S4(SPh)16] (4.7076g)，并允許攪拌混合物45分鐘。隨后將溫度提高至100°C，接著滴加In (MA)3(1M，15ml)，接著滴加(TMS) 3P (1M，15ml)。允許攪拌反應(yīng)混合物，同時(shí)將溫度提高至140°C。在140°C，進(jìn)一步進(jìn)行滴加In (MA) 3(1M，35ml)(留置攪拌5分鐘)和(TMS)3PdM, 35ml) 0將溫度緩慢提高至180°C，并進(jìn)一步進(jìn)行滴加In (MA) 3 (1M，55ml)，隨后滴加(TMS)3P(1M，40ml)。通過(guò)以上述方式添加前體，InP納米粒子可以生長(zhǎng)，發(fā)射最大值逐漸從520nm升高至700nm，由此可以在已經(jīng)獲得想要的發(fā)射最大值時(shí)停止反應(yīng)，并留置以在此溫度攪拌半小時(shí)。在此期間后，將溫度降低至160°C并留置反應(yīng)混合物以退火多達(dá)4天(在比反應(yīng)溫度低20-40°C的溫度)。在此階段，也使用UV燈以輔助退火。
[0105]通過(guò)添加無(wú)水的除氣的甲醇(約200ml)，經(jīng)由套管技術(shù)，分離納米粒子。允許沉淀物沉降，并隨后經(jīng)由套管技術(shù)，在過(guò)濾棒的輔助下，除去甲醇。添加無(wú)水的除氣的氯仿(約IOml)以清洗固體。留置固體，以在真空下干燥I天。這制得了 5.60g的InP核納米粒子。兀素分析:max PL = 630nm, FffHM = 70nm。[0106]后操作處理
[0107]通過(guò)用稀釋的HF酸洗滌，提高上述制得的InP QD的量子產(chǎn)額。將點(diǎn)溶解在無(wú)水的除氣的氯仿(?270ml)中。移除50ml份，并置于塑料燒瓶中，用氮沖洗。使用塑料注射器，通過(guò)加入3ml在水中的60% w / w HF并加入至除氣的THF(17ml)制成HF溶液。在5hr中，將此HF滴加至InP點(diǎn)。在滴加結(jié)束后，留置溶液以攪拌過(guò)夜。通過(guò)經(jīng)過(guò)在水中的氯化鈣溶液萃取并將被腐蝕的InP點(diǎn)干燥，除去過(guò)量的HF。將干燥過(guò)的點(diǎn)再分散在50ml氯仿中，用于未來(lái)的應(yīng)用。Max567nm，F(xiàn)WHM60nm。在此階段，核材料的量子效率在25-90 %的范圍內(nèi)。
[0108]以提供InP / ZnS核殼量子點(diǎn)的ZnS殼的生長(zhǎng)
[0109]將20ml部分的HF腐蝕的InP核粒子在3頸燒瓶中干燥。加入1.3g肉豆蘧酸和20ml癸二酸二-正丁酯，并除氣30分鐘。將溶液加熱至200°C，隨后添加1.2g無(wú)水乙酸鋅，并滴加2ml IM (TMS) 2S(以7.93ml / hr的速率)。在滴加完成后，留置溶液以攪拌。將溶液保持200°C lhr，隨后冷卻至室溫。通過(guò)加入40ml無(wú)水脫氣甲醇將粒子分離并離心。除去上清液，并向剩余的固體加入30ml的無(wú)水脫氣己烷。允許溶液沉降5hr，并隨后再離心。收集上清液，并丟棄剩余的固體。PL發(fā)射峰Max.= 535nm,FWHM = 65nm。在此階段的納米粒子核/殼材料的量子效率在35-90%的范圍內(nèi)。
[0110]實(shí)施例1
[0111]將由固體聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)機(jī)加工的LED蓋通過(guò)懸浮在水/洗滌劑混合物中并超聲處理10分鐘來(lái)洗滌。隨后水洗并最終用甲醇洗滌。通過(guò)在前述溶劑中超聲處理10分鐘，進(jìn)行每次洗滌。使用壓縮空氣吹干蓋。在充有氮的手套箱中，使用微量吸管將3毫升的QD /丙烯酸酯樹脂混合物分配到LED蓋井中。隨后通過(guò)在來(lái)自365nmLED(250mff / cm2)的UV光中暴露180秒，使樹脂固化。將蓋翻轉(zhuǎn)，并重復(fù)同樣的固化循環(huán)。隨后，將一片3M360M封裝阻擋膜敷在蓋上，以密封含有QD的樹脂。這如下完成:將2毫升0ptocast3553UV固化環(huán)氧樹脂沉積在含有QD的樹脂的頂部上并均勻鋪展在整個(gè)面上。將一片切割成與將要封裝的面相同尺寸的3M360M膜沉積在0ptoCast3553樹脂上并在適當(dāng)?shù)奈恢脡壕o。將0ptocast3553通過(guò)在來(lái)自365nm LED (250mff / cm2)的UV光中暴露20秒而固化。將完成的蓋儲(chǔ)存過(guò)夜以使樹脂的固化完全。
[0112]實(shí)施例2
[0113]量子點(diǎn)-蓋發(fā)光裝置制造
[0114]以如下方式，將如實(shí)施例1所述的完成的蓋與LED聯(lián)合使用。在充有氮的手套箱中，將2毫升0ptoCast3553UV固化環(huán)氧樹脂沉積到如實(shí)施例1中所述的完成的蓋的3M360M封裝劑膜上。隨后將填充有有機(jī)硅的藍(lán)光(3528T0P包裝)LED放入蓋中，使得LED面對(duì)蓋，并且當(dāng)將LED推到位時(shí)將過(guò)量的0ptocast3553擠出。在此構(gòu)造中，蓋和LED在來(lái)自365nmLED (250mff / cm2)的UV光中暴露20秒，以使0ptocast3553固化。隨后將蓋和LED反轉(zhuǎn)，并在相同條件和時(shí)機(jī)下再次暴露于UV光，以進(jìn)一步固化0ptoCast3553。將完成的蓋-LED留置在手套箱中過(guò)夜，以使0ptocast3553固化完全。任選地，這可以通過(guò)將蓋-LED在50°C烘焙12小時(shí)被加速。
[0115]實(shí)施例3
[0116]結(jié)合在LED芯片和含有QD的介質(zhì)之間的隔體的QD-LED[0117]直接丙烯酸酯LED具有如圖7所示的多層結(jié)構(gòu)。發(fā)光裝置I包含常規(guī)LED包裝2和標(biāo)準(zhǔn)LED芯片3。在LED井4中的LED芯片3的正上方，安置足量的可商購(gòu)的有機(jī)硅樹脂5，以覆蓋并浸沒LED芯片3。在有機(jī)硅層5的頂部安置足量的QD-單體混合物6，以充分填充LED井4。因?yàn)橛袡C(jī)硅樹脂5浸沒LED芯片3，在芯片3和QD單體混合物6之間存在被有機(jī)硅樹脂5填充的空間。以此方式，含有QD的混合物6與在操作期間通過(guò)芯片3產(chǎn)生的潛在的有害高溫隔絕。在向LED井4的開口周圍附近安置UV固化環(huán)氧樹脂7，在其上安置一薄層封裝材料8，如玻璃。隨后，如上所述將環(huán)氧樹脂7和QD單體混合物6暴露在UV輻射下，以將樹脂7固化并密封裝置1，并使QD單體混合物6聚合和交聯(lián)。
[0118]制造過(guò)程
[0119]以以下順序加工LED中的不同層:1.有機(jī)硅；2.QD-丙烯酸酯；3.封裝層。在以下段落給出制造的詳細(xì)說(shuō)明。
[0120]1.有機(jī)娃層
[0121]稱出0.5g的SCR1011A倒到干凈的IOmL玻璃瓶中。向含有SCR1011A的玻璃瓶中添加0.5g SCR1011B。使用玻璃棒充分混合。通過(guò)施加真空30分鐘，將所得的混合物除氣。分配1.5μ L到在LED框架中的每個(gè)LED包裝中。將LED框架置于手套箱中。在設(shè)置為170°C的熱板上加熱框架3小時(shí)。在170°C 3小時(shí)后，從熱中取出并留置冷卻至室溫。
[0122]2.CFQD-丙烯酸酯層
[0123]在手套箱中，使用微量吸管，將1.5μ L的CFQD-丙烯酸酯溶液分配到在固化臺(tái)上的每個(gè)LED包裝中。將固化臺(tái)轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)板,并設(shè)置該臺(tái)旋轉(zhuǎn)(約6rpm)。使用HamamatsuLC-L2365nm UV固化LED系統(tǒng)對(duì)樣品照明3分鐘(強(qiáng)度250mW / cm2)。允許靜置24小時(shí)以使聚合完成。
[0124]3.封裝層
[0125]使用具有黃色末端的微量吸管(Gilson P20)分配1.5 μ L的0ptocast3553_UTF。對(duì)每個(gè)LED，在0ptoCast3553-UTF的頂部上放置一片預(yù)先切割的玻璃(或其他封裝劑材料)。如果封裝劑材料是GX-P-F，這應(yīng)當(dāng)用于面朝上的A側(cè)。如果封裝劑材料是3M HB-300M或HB-360M，這應(yīng)當(dāng)用于朝下的亮面。將固化臺(tái)轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)板，并設(shè)置該臺(tái)旋轉(zhuǎn)(約6rpm)。使用Hamamatsu LC_L2365nm UV固化LED系統(tǒng)對(duì)樣品照明20秒(強(qiáng)度250mW / cm2)。允許靜置24小時(shí)以使聚合完成。
[0126]比較例
[0127]已經(jīng)比較了許多不同構(gòu)造的含有QD的LED。LED的構(gòu)造是:QD在處于LED的井中的樹脂(丙稀Ife酷或有機(jī)娃)中，QD在處于LED的井中的樹脂(丙稀Ife酷或有機(jī)娃)中以及具有或不具有如上所述在實(shí)施例3中的封裝阻擋膜，和QD如上所述在實(shí)施例1和2中處于LED頂部上的LED蓋的井中。
[0128]QD-蓋與直接添加QD-LED比較
[0129]如上所述，使用相同批次的無(wú)鎘QD(CFQD)制備樣品，并在55°C的環(huán)境溫度對(duì)LED加以20mA的正向電流將樣品在空氣中進(jìn)行測(cè)試。周期性地測(cè)量LED的光譜輻射通量，并在試驗(yàn)中對(duì)時(shí)間繪制相比于初始QD PL峰強(qiáng)度的QD PL峰強(qiáng)度的強(qiáng)度。此數(shù)據(jù)示于圖8中。已經(jīng)測(cè)試了大量直接添加LED，并且對(duì)于最長(zhǎng)壽的樣品中的14個(gè)的數(shù)據(jù)與被測(cè)的第一 LED蓋進(jìn)行了比較。此數(shù)據(jù)顯示，具有直接向LED的井中添加的QD并且包括在含有QD的介質(zhì)和LED芯片之間的有機(jī)硅隔體層的LED比許多現(xiàn)有技術(shù)裝置表現(xiàn)更好，據(jù)推測(cè)因?yàn)樵诓僮髌陂gQD在一定程度上與由LED芯片產(chǎn)生的高溫隔離或隔絕。數(shù)據(jù)還顯示，與現(xiàn)有技術(shù)裝置和直接添加LED兩者相比，使用QD-蓋提供了在LED的穩(wěn)定性和壽命方面更大的改善。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光裝置蓋，所述發(fā)光裝置蓋被構(gòu)造成設(shè)置在包括一次光源的發(fā)光裝置上，所述蓋限定了其中容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)，使得當(dāng)所述蓋設(shè)置在所述發(fā)光裝置上時(shí)，所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的所述一次光源光學(xué)通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，其中，所述井區(qū)至少部分地被所述蓋中的凹口限定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，其中，所述井區(qū)至少部分地被蓋主體材料的區(qū)域限定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，其中，所述井區(qū)部分地被所述蓋中的凹口限定且部分地被蓋主體材料的區(qū)域限定。
5.根據(jù)任一項(xiàng)在前權(quán)利要求所述的蓋，其中，所述蓋的所述井區(qū)具有至少一個(gè)邊界，所述邊界被構(gòu)造為使得在使用中所述邊界與所述發(fā)光裝置的暴露于由所述一次光源發(fā)射的光中的區(qū)域的邊界大致對(duì)齊。
6.根據(jù)任一項(xiàng)在前權(quán)利要求所述的蓋，其中，蓋主體材料包含選自由以下各項(xiàng)組成的組中的材料:有機(jī)硅、環(huán)氧樹脂、石英玻璃、硅膠、硅氧烷、溶膠凝膠、水凝膠、瓊脂糖、纖維素、聚醚、聚乙烯、乙烯基聚合物、聚-聯(lián)乙炔、聚苯撐-乙烯撐、聚苯乙烯、聚吡咯、聚酰亞胺、聚咪唑、聚砜、聚噻吩、聚磷酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、多肽、多糖以及它們的組合。
7.根據(jù)任一項(xiàng)在前權(quán)利要求所述的蓋，其中，所述半導(dǎo)體納米粒子含有選自周期表的第11、12、13、14、15和/或16族的離子，或者所述半導(dǎo)體納米粒子含有一種或多種的過(guò)渡金屬離子或d-區(qū)金屬離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的蓋，其中，所述半導(dǎo)體納米粒子含有一種或多種選自由以下各項(xiàng)組成的組中的半導(dǎo)體材料:CdS、CdSe, CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、InP, InAs,InSb、A1P、A1S、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs, GaSb, PbS、PbSe、S1、Ge、MgS、MgSe, MgTe 以及它們的組合。
9.根據(jù)任一項(xiàng)在前權(quán)利要求所述的蓋，其中，所述半導(dǎo)體納米粒子群的至少一部分被結(jié)合到多個(gè)離散的微珠中。
10.一種發(fā)光裝置蓋，所述發(fā)光裝置蓋被構(gòu)造成設(shè)置在包括一次光源的發(fā)光裝置上，所述蓋限定了用于容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)，使得當(dāng)所述蓋設(shè)置在所述發(fā)光裝置上時(shí)，所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的所述一次光源光學(xué)通訊。
11.一種發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置包括一次光源和設(shè)置在所述發(fā)光裝置上的蓋，所述蓋限定了其中容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)，所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的所述一次光源光學(xué)通訊。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光裝置，其中，所述蓋符合權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的蓋或根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，其中，所述一次光源選自由以下各項(xiàng)組成的組:發(fā)光二極管、激光器、弧光燈和黑體光源。
14.一種制造發(fā)光裝置蓋的方法，所述發(fā)光裝置蓋被構(gòu)造成設(shè)置在包括一次光源的發(fā)光裝置上，所述蓋限定了其中容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)，使得當(dāng)所述蓋設(shè)置在所述發(fā)光裝置上時(shí)，所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的所述一次光源光學(xué)通訊，所述方法包括將結(jié)合所述半導(dǎo)體納米粒子的制劑沉積到所述蓋的所述井區(qū)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在將所述制劑沉積到所述蓋的所述井區(qū)中之后，將所述制劑固化。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中，在沉積半導(dǎo)體納米粒子的所述制劑之后，將至少一種另外的含有半導(dǎo)體納米粒子的制劑沉積到所述井區(qū)中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述這些制劑含有在這些制劑中存在的半導(dǎo)體納米粒子的尺寸和/或組成方面不同的半導(dǎo)體納米粒子群。
18.—種制造半導(dǎo)體納米粒子基發(fā)光裝置的方法，所述方法包括:將限定了其中容納半導(dǎo)體納米粒子群的井區(qū)的蓋設(shè)置在發(fā)光裝置上，使得所述半導(dǎo)體納米粒子與所述發(fā)光裝置的一次光源光學(xué)通訊。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中， 所述蓋通過(guò)將結(jié)合所述半導(dǎo)體納米粒子的制劑沉積到所述蓋的所述井區(qū)中制造，之后將所述蓋設(shè)置在所述發(fā)光裝置上。
20.一種發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置包括浸沒在第一封裝劑中的LED芯片和安置在所述第一封裝劑上的制劑，所述制劑含有半導(dǎo)體納米粒子群。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，所述LED芯片在所述第一封裝劑中浸沒至足以確保含有所述半導(dǎo)體納米粒子的所述制劑與在操作期間由所述LED芯片生成的熱隔絕的深度。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的裝置，其中，在含有所述半導(dǎo)體納米粒子的所述制劑上安置密封介質(zhì)層，以將所述制劑與周圍氣氛隔絕。
【文檔編號(hào)】H01L33/50GK103563106SQ201280026454
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月31日
【發(fā)明者】詹姆斯·哈里斯, 伊馬德·納薩尼, 奈杰爾·皮克特 申請(qǐng)人:納米技術(shù)有限公司