量子点薄膜、量子点白光LED及其封装方法与流程

本发明涉及白光led显示与照明领域，具体而言，涉及一种量子点薄膜、量子点白光led及其封装方法。

背景技术：

随着科技的不断进步，led背光逐渐成为主流背光源，与传统的ccfl背光源相比，led背光具有高色域、高亮度、长寿命、节能环保、实时色彩可控等诸多优点，特别是高色域的led背光源使应用其的电视、手机、平板电脑等电子产品屏幕具有更加鲜艳的颜色，色彩还原度更高。

目前传统商业化的白光led背光源一般采用蓝光芯片激发yag黄光荧光粉的led芯片，因背光源中缺少红光成分，色域值只能达到ntsc65％～72％。为了进一步提高色域值，技术人员普遍采用了蓝光芯片同时激发红光荧光粉、绿光荧光粉的方式，但由于现用荧光粉的相关色温较低、发光半峰宽较宽，故即使采用这种方式，也只能将背光源的色域值提升至ntsc80％左右。同时，现有荧光粉的激发效率低，为实现高色域白光需要大量荧光粉，导致led封装过程中荧光粉的浓度(荧光粉占封装胶水的比例)很高，从而极大地增加了封装作业的难度以及产品的不良率。

近年来，量子点材料逐渐受到重视，特别是量子点荧光粉具有光谱随尺寸可调、发光半峰宽窄、斯托克斯位移大、激发效率高等一系列独特的光学性能，受到led背光行业的广泛关注。目前，量子点荧光粉实现高色域白光的方式主要有：(1)将量子点荧光粉制成光学膜材，填充于导光板或者贴于液晶屏幕内，通过蓝光或紫外光背光灯珠激发，获得高色域白光；(2)将量子点荧光粉制成玻璃管，置于屏幕侧面，通过蓝光或紫外光背光灯珠激发，获得高色域白光。但是，目前将量子点荧光粉制成光学膜材和玻璃管时，很难将量子点荧光粉封装其中，同时不影响量子点荧光粉的发光性能，而且制成的光学膜材和玻璃管与led灯珠之间的配合效果较差，难以获得优异的高色域白光。为此，有研究人员尝试，将量子点荧光粉直接封装于led灯珠内来获得高色域白光，但由于量子点荧光粉难以直接与灌封硅胶混合，且在高温下量子点易团聚，导致器件发光稳定性差。而且封装的密封效果差，量子点材料的表面化学基易受外界的氢氧键作用而失效，导致器件光色性能快速恶化。因此，量子点荧光粉的可靠封装成为封装量子点白光led过程中需要考虑的重要问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种量子点薄膜，其能够将量子点荧光粉封装其中，可靠性强。

本发明的另一目的在于提供一种量子点白光led，其能够将量子点薄膜和led芯片配合作用好，获得优异的高色域白光。

本发明的另一目的在于提供一种量子点白光led的封装方法，工艺简单，可靠性强。

本发明的实施例是这样实现的：

一种量子点薄膜，其包括呈凹形的硼硅玻璃基体，硼硅玻璃基体的顶口边沿覆有紫外固化胶层，硼硅玻璃基体的凹槽内设置有量子点凝胶层，紫外固化胶层和量子点凝胶层上共同覆盖有玻璃基片。

在本发明较佳的实施例中，上述量子点凝胶层是由量子点颗粒掺杂于透光硅胶材料中混合形成的量子点溶胶涂覆形成的，量子点颗粒为吸附有量子点的介孔材料。

在本发明较佳的实施例中，上述量子点选自于由cdse/zns量子点、inp/zns量子点、cdsete/zns量子点、cuins/zns量子点、cspbx3量子点(x＝cl、br、i)组成的组合中的至少一种。

在本发明较佳的实施例中，上述介孔材料为介孔硅、介孔tio2或al2o3纳米管。

一种基于上述量子点薄膜的量子点白光led，其包括引线框架、位于引线框架内的led芯片，以及位于引线框架开口处的量子点薄膜，硼硅玻璃基体位于引线框架开口内，且二者的开口方向相同，玻璃基片覆盖于该引线框架的开口上。

一种量子点白光led的封装方法，在呈凹形的硼硅玻璃基体的顶口边沿涂覆紫外固化胶，在硼硅玻璃基体的凹槽内注入量子点溶胶，于100～150下烘烤1～5小时；

取玻璃基片压在紫外固化胶和量子点溶胶上，得到预键合样品；

朝预键合样品的玻璃基片投射紫外光，固化20～60分钟，得到量子点薄膜，其中，紫外固化胶成为紫外固化胶层，量子点溶胶成为量子点凝胶层；

将量子点薄膜安装于内置有led芯片的引线框架的开口处，硼硅玻璃基体位于引线框架开口内，且二者的开口方向相同，玻璃基片覆盖于该引线框架的开口上。

在本发明较佳的实施例中，上述量子点溶胶按照以下制备方法制得：

将介孔材料浸泡于含量子点的苯溶液中，超声震荡20～30分钟，再用去离子水清洗，加入透光硅胶材料，于50～60℃下搅拌至少30分钟，真空下脱泡，静置、冷却至室温。

在本发明较佳的实施例中，在进行封装之前，先对硼硅玻璃基体和玻璃基片进行清洁处理，具体是将硼硅玻璃基体和玻璃基片，先超声清洗至少10分钟，再用去离子水冲洗至少3分钟，放入双氧水和浓硫酸的混合液中煮沸至少30分钟，冷却至室温，最后用去离子水冲洗掉表面的混合液，用氮气吹干。

在本发明较佳的实施例中，将量子点薄膜安装于引线框架的开口处后，还包括往引线框架和量子点薄膜之间灌封硅胶的步骤。

在本发明较佳的实施例中，采用匀胶机在呈凹形的硼硅玻璃基体的顶口边沿旋转涂覆紫外固化胶，采用点胶工艺在硼硅玻璃基体的凹槽内注入量子点溶胶。

本发明实施例的有益效果是：本发明实施例的量子点薄膜包括呈凹形的硼硅玻璃基体，硼硅玻璃基体的顶口边沿覆有紫外固化胶层，硼硅玻璃基体的凹槽内设置有量子点凝胶层，紫外固化胶层和量子点凝胶层上共同覆盖有玻璃基片，该量子点薄膜能够将量子点荧光粉封装其中，可靠性强；本发明实施例的量子点白光led是将上述量子点薄膜安装于内置有led芯片的引线框架的开口处，该量子点白光led同样能够将量子点荧光粉封装其中，器件的可靠性强，且该封装过程简单，易工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的量子点薄膜的结构示意图；

图2a-2f为本发明第二实施例提供的量子点白光led在封装过程中的结构示意图。

图标：010-量子点薄膜；020-量子点凝胶层；040-玻璃基片；001-量子点白光led；100-量子点薄膜；110-硼硅玻璃基体；111-凹槽；120-量子点凝胶层；130-紫外固化胶层；140-玻璃基片；200-引线框架；300-led芯片；400-硅胶层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1所示，本实施例提供一种量子点薄膜010，其包括呈凹形的硼硅玻璃基体110，硼硅玻璃基体110的顶口边沿覆有紫外固化胶层130，硼硅玻璃基体110的凹槽内设置有量子点凝胶层020，紫外固化胶层130和量子点凝胶层020上共同覆盖有玻璃基片040，本实施例中，玻璃基片040刚好完全覆盖于紫外固化胶层130和量子点凝胶层020上。

其中，紫外固化胶层130为紫外固化胶涂覆形成的，量子点凝胶层020是由量子点颗粒掺杂于透光硅胶材料中混合形成的量子点溶胶涂覆形成的，量子点颗粒为吸附有量子点的介孔材料。

更具体的，量子点选自于由cdse/zns量子点、inp/zns量子点、cdsete/zns量子点、cuins/zns量子点、cspbx3量子点(x＝cl、br、i)组成的组合中的至少一种，即含一定量的核/壳结构的量子点；介孔材料为介孔硅(多为介孔sio2)、介孔tio2或al2o3纳米管，即基于六方介孔固体纳米颗粒；透光硅胶材料可选用硅胶。本实施例中的量子点选用的是cdse/zns量子点，介孔材料选用的是介孔sio2，量子点凝胶层020是由吸附有cdse/zns量子点的介孔sio2掺杂于硅胶中混合形成的量子点溶胶涂覆形成的。

本实施例的量子点薄膜010采用分子自组装形成机理，用介孔材料对量子点进行化学修饰形成量子点颗粒，而且，利用呈凹形的硼硅玻璃基体110和平板状的玻璃基片040形成内设有容纳腔的薄膜，通过紫外固化中间层键合工艺，将量子点颗粒封装成独立的膜片，该量子点薄膜010构成led封装中的光转换层。

本实施例的量子点薄膜010是采用以下制备方法制得：

s101预处理：先对呈凹形的硼硅玻璃基体110和平板状的玻璃基片040进行清洁处理，避免后续封装过程中带入杂质，具体方法为：将硼硅玻璃基体110和玻璃基片040，先超声清洗至少10分钟，丙酮清洗去油脂，再用去离子水冲洗至少3分钟，放入双氧水和浓硫酸的混合液中煮沸至少30分钟，冷却至室温，最后用去离子水冲洗掉表面的混合液，用氮气吹干。本实施例是将硼硅玻璃基体110和玻璃基片040，先超声清洗12分钟，再用去离子水冲洗5分钟，放入双氧水和浓硫酸的混合液中煮沸30分钟，冷却至室温，最后用去离子水冲洗掉硼硅玻璃基体110和玻璃基片040表面的混合液，用氮气吹干，即完成硼硅玻璃基体110和玻璃基片040的预处理。

s102涂覆：采用匀胶机在硼硅玻璃基体110的顶口边沿涂覆紫外固化胶，采用点胶工艺在硼硅玻璃基体110的凹槽内注入量子点溶胶，然后置于烤箱中，于100～150℃下烘烤1～5小时，本实施例是于180℃下烘烤3小时。本实施例中的烘烤是在开放的加热台架上进行的，由硼硅玻璃基体110底部通过热传导对量子点溶胶固化，硼硅玻璃基体110顶部为室温环境，100～150℃的烘烤温度为硼硅玻璃基体110底部的加热台架的温度。同时还要保证量子点溶胶的受热温度不超过100℃，这是由于量子点溶胶的受热温度一旦超过100℃，封装的器件性能会很差。

其中，量子点溶胶是按照以下制备方法预先制得：

将基于六方介孔固体纳米颗粒的介孔材料作为主体，含一定量的核/壳结构的量子点的苯溶液作为客体，将介孔材料浸泡于含一定量的核/壳结构的量子点的苯溶液中，超声震荡20～30分钟，超声时间不宜超过半小时，过长会导致材料降解，再用去离子水清洗掉介孔材料孔壁外多余的量子点，加入透光硅胶材料，于50～60℃下搅拌至少30分钟，真空下脱泡，静置、冷却至室温。本实施例具体是将介孔sio2浸泡于含一定量的cdse/zns量子点的苯溶液中，超声震荡20分钟，再用去离子水清洗掉介孔sio2孔壁外多余的量子点，加入硅胶，于60℃下搅拌30分钟，真空下脱泡，静置、冷却至室温，即得量子点溶胶。本实施例通过对量子点的表面化学键进行修饰，减小胶体量子点老化过程中的团聚效应。

s103预键合：取玻璃基片040压在紫外固化胶和量子点溶胶上，利用玻璃基片040的自重和紫外固化胶表面侵润作用完成玻璃基片040和硼硅玻璃基体110之间的预键合，得到预键合样品。

s104固化：朝预键合样品的玻璃基片040投射紫外光，固化20～60分钟，本实施例固化40分钟，得到量子点薄膜010，其中，紫外固化胶固化成为紫外固化胶层130，量子点溶胶固化成为量子点凝胶层020。

该量子点薄膜010将量子点封装其中，而且只在硼硅玻璃基体110和玻璃基片040之间涂覆紫外固化胶，避免紫外固化胶对量子点的封装质量造成影响。

第二实施例

请参照图2d和图2f所示，本实施例提供一种量子点白光led001，其包括引线框架200、位于引线框架200内的led芯片300，以及位于引线框架200开口处的量子点薄膜100。

其中，参见图2d所示，量子点薄膜100包括呈凹形的硼硅玻璃基体110，硼硅玻璃基体110的顶口边沿覆有紫外固化胶层130，硼硅玻璃基体110的凹槽111内设置有量子点凝胶层120，紫外固化胶层130和量子点凝胶层120上共同覆盖有平板状的玻璃基片140，本实施例中，玻璃基片140延伸出紫外固化胶层130外。量子点凝胶层120是由量子点颗粒掺杂于透光硅胶材料混合形成的量子点溶胶涂覆形成的，量子点颗粒为吸附有量子点的介孔材料。本实施例中，量子点为inp/zns量子点，介孔材料为al2o3纳米管，透光硅胶材料为甲基系有机硅胶。

硼硅玻璃基体110位于引线框架200开口内，且二者的开口方向相同，玻璃基片140覆盖于该引线框架200的开口上，本实施例中，玻璃基片140覆盖于量子点凝胶层120、紫外固化胶层130和引线框架200上。

该量子点薄膜100的量子点白光led001的封装方法为：

s201预处理：先对呈凹形的硼硅玻璃基体110和平板状的玻璃基片140进行清洁处理，硼硅玻璃基体110的结构如图2a所示。具体是将硼硅玻璃基体110和玻璃基片140，先超声清洗10分钟，再用去离子水冲洗3分钟，放入双氧水和浓硫酸的混合液中煮沸30分钟，冷却至室温，最后用去离子水冲洗掉表面的混合液，用氮气吹干。

s202涂覆：采用匀胶机在呈凹形的硼硅玻璃基体110的顶口边沿涂覆紫外固化胶，紫外固化胶经过后续工艺处理后会成为紫外固化胶层130，如图2a所示；采用点胶工艺在硼硅玻璃基体110的凹槽111内注入量子点溶胶，于150℃下烘烤4小时，量子点溶胶经过后续工艺处理后会成为量子点凝胶层120，如图2c所示。

其中，量子点溶胶按照以下制备方法制得：

将介孔材料al2o3纳米管浸泡于含inp/zns量子点的苯溶液中，超声震荡30分钟，再用去离子水清洗，加入硅胶，于50℃下搅拌40分钟，真空下脱泡，静置、冷却至室温。

s203预键合：取玻璃基片140压在紫外固化胶和量子点溶胶上，得到预键合样品。

s204固化：朝预键合样品的玻璃基片140投射紫外光，固化60分钟，得到量子点薄膜100，此时，紫外固化胶成为紫外固化胶层130，量子点溶胶成为量子点凝胶层120，如图2d所示。

s205组装：将量子点薄膜100安装于内置有led芯片300的引线框架200的开口处，硼硅玻璃基体110位于引线框架200开口内，且二者的开口方向相同，玻璃基片140覆盖于该引线框架的开口上，如图2e所示。

s206灌封：往引线框架200和量子点薄膜100之间注入灌封硅胶，并对应形成硅胶层400，用以固定led电连接、提高封装器件的光提取效率。最终形成量子点白光led001，如图2f所示。

综上所述，本发明的量子点薄膜能够将量子点荧光粉封装其中，由量子点薄膜组装形成的量子点白光led同样能够将量子点荧光粉封装其中，可靠性强，且该封装过程工艺简单，可靠性强。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。