本發(fā)明涉及l(fā)ed發(fā)光材料封裝制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種梯度折射率包裹量子點膜片及其制備方法。

背景技術(shù)：

led作為新一代的綠色、環(huán)保光源，白光led應(yīng)用最為廣泛。白光led器件主要是通過藍光led激發(fā)黃光yag熒光粉而發(fā)出白光。在封裝led的過程中，需要將熒光粉與封裝材料混合形成混合物，但是由于熒光粉顆粒較大，在封裝時很容易發(fā)生沉淀，導(dǎo)致熒光粉在封裝材料中分布不均勻；同時，由于熒光粉和封裝材料的折射率差別較大，在其接觸表面上會形成很強的光散射效應(yīng)。以上問題均是led發(fā)展中亟待解決的問題。

量子點（quantumdots）作為粒徑在納米級的發(fā)光材料，因具有寬吸收峰，窄發(fā)射峰，熒光效率極高等優(yōu)點而備受關(guān)注，但由于量子點量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等量子特性，對光學(xué)封裝應(yīng)用的膠體性質(zhì)要求極高，限制其進一步推廣應(yīng)用。

量子點膜作為一種光學(xué)膜片，在led封裝領(lǐng)域倍受重視，如液晶顯示器背光模組，led燈具遠程熒光膜片等。量子點膜的應(yīng)用，可明顯提升器件的色彩飽和度，提高亮度，降低功耗等。目前，量子點膜存在著強烈吸收飽和現(xiàn)象，如何減弱飽和吸收，進而提高量子點的壽命成為研究的熱點。量子點膜的研究多集中于疏水隔氧、復(fù)合結(jié)構(gòu)提高光學(xué)品質(zhì)等方面，而減弱量子點對光吸收程度方面卻少有報道。

量子點由于自身結(jié)構(gòu)特點使其對光的吸收明顯比體材料強，表現(xiàn)為對光的不透射、不反射；其尺寸處于納米級，不存在傳統(tǒng)熒光粉對光的強散射現(xiàn)象。利用材料折射率差達到光學(xué)設(shè)計目的的方式較為常見。因此，本發(fā)明致力于設(shè)計開發(fā)一種梯度折射率包裹量子點膜片及其制造方法，以制備減弱量子點飽和吸收，提高其壽命的量子點膜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的研究現(xiàn)狀，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種梯度折射率包裹量子點膜片，通過將量子點及與量子點高相容性、低折射率的高聚合物混合包裹，固化，進一步細化獲得低折射率高聚合物包裹的量子點顆粒，并將所得的包裹顆粒分散于高折射率膠體中，固化形成梯度折射率量子點結(jié)構(gòu)膜片。

本發(fā)明的另一目的還在于提供所述一種梯度折射率包裹量子點膜片的制備方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種梯度折射率包裹量子點膜片，量子點被包裹在低折射率膠體中，形成包裹量子點顆粒；包裹量子點顆粒分散于高折射率膠體中，形成梯度折射率包裹量子點膜片。

進一步地，所述量子點為led封裝領(lǐng)域應(yīng)用的量子點熒光粉，包括cdse量子點、cdte量子點、熒光c量子點或鈣鈦礦量子點。

進一步地，所述低折射率膠體和高折射率膠體的透光率均在90%以上。

進一步地，所述低折射率膠體的折射率為1.3~1.51，所述高折射率膠體的折射率為1.54~1.78，且低折射率膠體和高折射率膠體的折射率差值在0.1~0.4。

進一步地，所述低折射率膠體包括聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）或商品牌號為hm-6101的硅膠。

進一步地，所述高折射率膠體包括商品牌號為oe6650的硅膠或商品牌號為uv80582系列硅膠。

進一步地，所述量子點的粒徑為2~10nm。

進一步地，所述包裹量子點顆粒的粒徑為0.5μm~500μm。

進一步地，所述量子點與低折射率膠體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為5%~20%。

進一步地，所述包裹量子點顆粒與高折射率膠體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為1%~10%。

制備所述的一種梯度折射率包裹量子點膜片的方法，包括如下步驟：

（1）將量子點與低折射率膠體混合，并進行固化；

（2）將固化后的量子點-低折射率膠體固體細化，得到包裹量子點顆粒；

（3）將得到的包裹量子點顆粒分散于高折射率膠體中，固化，得到所述梯度折射率包裹量子點膜片。

進一步地，步驟（2）中，所述細化的方式包括球磨、激光切割、微切削或化學(xué)腐蝕中的一種以上。

進一步地，所述固化的方式包括熱固化、紫外固化或溶劑揮發(fā)固化。

高折射率膠體中高度分散有低折射率膠體包裹的量子點，由于兩種膠體之間存在折射率差，使入射至量子點的光線從高折射率膠體入射至低折射率膠體時發(fā)生全發(fā)射現(xiàn)象，進而減少了入射至量子點的光線，削弱了量子點飽和吸收的程度，有效的延長了量子點的壽命。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點及效果：

（1）本發(fā)明首先將量子點包裹于高相容性膠體中，進而制備成包裹量子點顆粒，最終將包裹量子點顆粒分散于另一膠體，由于外殼裹上一層膠體而降低其團聚的幾率，而膠體與膠體之間性質(zhì)相近保證了顆粒在另一膠體內(nèi)的分散性，降低了量子點對膠體的高要求標(biāo)準(zhǔn)，也擴大了不同膠體在量子點的分散應(yīng)用范圍；

（2）本發(fā)明利用了不同膠體之間的折射率差引起光線傳播時發(fā)生的全反射效應(yīng)，進而減少入射至量子點的光線，削弱了量子點飽和吸收的程度，有效延長了量子點的壽命；

（3）本發(fā)明采用的雙膠體封裝，由于膠體本身對水氧的阻隔，雙層膠體的封裝進一步提高了量子點水氧阻隔能力，有利于提高量子點的穩(wěn)定性及延長其壽命，在led封裝等多個領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明梯度折射率包裹量子點膜片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明梯度折射率包裹量子點膜片的全反射機理示意圖；

圖3為本發(fā)明梯度折射率包裹量子點膜片的制備流程圖；

圖4為實施例所采用的cdse/zns量子點吸收光譜及發(fā)射光譜圖；

圖5為實施例1制備的梯度折射率包裹量子點膜片的表面接觸角測試結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例及附圖對本發(fā)明作進一步具體詳細描述，但本發(fā)明不限于此。

如圖1所示，為本發(fā)明一種梯度折射率包裹量子點膜片的結(jié)構(gòu)示意圖，量子點2被包裹在低折射率膠體3中，形成包裹量子點顆粒；包裹量子點顆粒高度分散于高折射率膠體1中，形成梯度折射率包裹量子點膜片。

圖2所示，為本發(fā)明梯度折射率包裹量子點膜片的全反射機理示意圖，由圖可知，光線從光密介質(zhì)n2入射到光疏介質(zhì)n1時，當(dāng)入射角度大于θc時，入射光線發(fā)生全反射，從而減少入射至量子點的光線。

圖3所示，為本發(fā)明梯度折射率包裹量子點膜片的制備流程圖，制備步驟包括量子點-低折射率膠體固體的制備、細化量子點-低折射率膠體固體顆粒制備包裹量子點顆粒、包裹量子點顆粒再分散于高折射率膠體中成膜。

實施例1

梯度折射率包裹量子點膜片及其制備方法，包括如下步驟：

低折射率膠體選用hm-6101硅膠，肇慶皓明有機硅材料有限公司，折射率為1.41；高折射率膠體選用道康寧公司的oe6650，折射率為1.54；量子點選用cdse/zns量子點，粒徑為6nm，cdse/zns量子點吸收光譜及發(fā)射光譜圖如圖4所示，發(fā)射波長為550±5nm。

（1）用天平量取適量53mgcdse/zns量子點粉末和0.5ghm6101b型硅膠液體一同溶解于6ml丙酮溶液中形成混合物，在磁力攪拌機中以80℃恒溫攪拌混合物，直至混合物中的丙酮溶液完全揮發(fā)；

（2）向得到的量子點硅膠溶液中加入0.5ghm6101a型硅膠液體后，用離心攪拌機混合均勻并真空脫泡，注入成膜厚度為0.5mm的模具中，置于100℃的烤箱中烘烤固化為2小時，脫模，獲得量子點-低折射率膠體固體，量子點質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%；

（3）將固化獲得的量子點-低折射率膠體固體普通研磨成1mm顆粒，再采用行星球磨機進行細化研磨，充分研磨至顆粒的直徑達到25um-35um，得到包裹量子點顆粒；為保證量子點能成功包裹一層膠體，球磨獲得的顆粒直徑不能小于0.5um；為保證充足的入射光線，顆粒的粒徑不能太大，小于500um，以免增大光程損耗；

（4）用天數(shù)字平量取0.9g道康寧oe6650b型硅膠液體及0.3g道康寧oe6650a型硅膠液體后，用離心攪拌機混合均勻后進行真空脫泡，再稱取適量60mg步驟（3）獲得的25um包裹量子點顆粒，加入至混合均勻的oe6650硅膠里面，獲得包裹量子點顆粒與高折射率膠體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為4.7%；再用離心攪拌機混合均勻并真空脫泡，注入成膜厚度為0.5mm的模具中，置于150℃的烤箱中烘烤固化為2小時，脫模，得到所述梯度折射率包裹量子點膜片。

通過以上步驟制備的具有梯度折射率的量子點膜，當(dāng)光線從光源出射至量子點過程中，光線從oe6650膠體入射至hm6101膠體時，由于兩種膠體存在折射率差，光線從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，會發(fā)生全反射現(xiàn)象，進而減少了入射至量子點的光線，削弱了量子點飽和吸收的程度，有效的延長了量子點的壽命。同時，由于折射率差的存在，顆粒對光線的散射能力增強，有利于提高出光品質(zhì)。

對制備的梯度折射率包裹量子點膜片進行表面接觸角測試，測試結(jié)果如圖5所示，其接觸角為108°，達到疏水條件，有利于隔絕水氧，提高量子點膜的穩(wěn)定性。

實施例2

梯度折射率包裹量子點膜片及其制備方法，包括如下步驟：

低折射率膠體選用聚甲基丙烯酸甲酯pmma，阿拉丁試劑有限公司，折射率為1.48；高折射率膠體選用uv80582系列，長興（廣州）精細涂料有限公司，折射率為1.582；量子點選用cdse/zns量子點，粒徑為10nm，cdse/zns量子點吸收光譜及發(fā)射光譜圖如圖4所示，發(fā)射波長為550±5nm。

制備步驟與實施例1相同，不同的是，步驟（1）采用溶劑揮發(fā)固化方式，采用靜電紡絲工藝，而非熱固化；步驟（2）采用研磨或激光加工或機加工方式進行切削；步驟（3）的固化方式為紫外固化，而非熱固化；

具體制備方式如下：

（1）采用靜電紡絲的方式制備pmma包裹cdse/zns量子點的納米纖維，隨著電紡過程溶劑的揮發(fā)，pmma-cdse/zns納米纖維得以固化，此過程操作簡單易行，節(jié)約能源，同時能獲得納米纖維，有利于進行下一步加工；

紡絲液由cdse/zns量子點、pmma及溶劑氯仿組成，先將40mgcdse/zns量子點分散于3ml氯仿中，再加入0.6g紡絲高聚物pmma，充分?jǐn)嚢杈鶆?，靜置，進行遠場靜電紡絲；

靜電紡絲工藝為：紡絲電壓為13kv，利用滾筒式收集，接收距離為12cm，推注速度為0.5ml/h；收集pmma-cdse/zns納米纖維，纖維平均直徑分布在1um，將纖維置于80℃環(huán)境內(nèi)干燥12h，把多余的溶劑揮發(fā)掉，得到干燥的纖維，獲得纖維中，量子點的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.25%。

（2）將步驟（1）獲得的納米纖維細化，采用機加工方式切割纖維至50μm；為保證量子點能成功包裹一層膠體，球磨獲得的顆粒直徑不能小于0.5μm；為保證充足的入射光線，顆粒的粒徑不能太大，小于500μm，以免增大光程損耗。

（3）用數(shù)字天平稱取50mg步驟（2）獲得的長50um的纖維柱狀顆粒，加至1guv80582樹脂里面，獲得包裹量子點顆粒與高折射率膠體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為4.76%；進而用離心攪拌機混合均勻并真空脫泡；采用旋涂方式成膜，轉(zhuǎn)速為680rpm，旋涂時間為1min，進而進行紫外固化成膜，得到所述梯度折射率包裹量子點膜片。

通過以上步驟制備的具有梯度折射率的量子點膜，當(dāng)光線從光源出射至量子點過程中，光線從uv樹脂入射至pmma膠體時，由于兩種膠體存在折射率差，光線從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，會發(fā)生全反射現(xiàn)象，進而減少了入射至量子點2的光線，削弱了量子點飽和吸收的程度，有效的延長了量子點的壽命。同時，由于折射率差的存在，顆粒對光線的散射能力增強，有利于提高出光品質(zhì)。

同時，由于pmma本身為疏水材料，外加uv80582樹脂的包裹，雙膠體封裝使量子點膜的水氧隔絕能力進一步提高。

實施例3

梯度折射率包裹量子點膜片及其制備方法，包括如下步驟：

低折射率膠體選用hm-6101硅膠，肇慶皓明有機硅材料有限公司，折射率為1.41；高折射率膠體選用道康寧公司的oe6650，折射率為1.54；量子點選用cdse/zns量子點，粒徑為6nm，cdse/zns量子點吸收光譜及發(fā)射光譜圖如圖4所示，發(fā)射波長為550±5nm。

（1）用天平量取適量250mgcdse/zns量子點粉末和0.5ghm6101b型硅膠液體一同溶解于6ml丙酮溶液中形成混合物，在磁力攪拌機中以80℃恒溫攪拌混合物，直至混合物中的丙酮溶液完全揮發(fā)；

（2）向得到的量子點硅膠溶液中加入0.5ghm6101a型硅膠液體后，用離心攪拌機混合均勻并真空脫泡，注入成膜厚度為0.5mm的模具中，置于100℃的烤箱中烘烤固化為2小時，脫模，獲得量子點-低折射率膠體固體，量子點質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%；

（3）將固化獲得的量子點-低折射率膠體固體普通研磨成1mm顆粒，再采用行星球磨機進行細化研磨，充分研磨至顆粒的直徑達到25μm-35μm，得到包裹量子點顆粒；為保證量子點能成功包裹一層膠體，球磨獲得的顆粒直徑不能小于0.5μm；為保證充足的入射光線，顆粒的粒徑不能太大，小于500μm，以免增大光程損耗；

（4）用天數(shù)字平量取0.9g道康寧oe6650b型硅膠液體及0.3g道康寧oe6650a型硅膠液體后，用離心攪拌機混合均勻后進行真空脫泡，再稱取適量133.3mg步驟（3）獲得的25um包裹量子點顆粒，加入至混合均勻的oe6650硅膠里面，獲得包裹量子點顆粒與高折射率膠體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為20%；再用離心攪拌機混合均勻并真空脫泡，注入成膜厚度為0.5mm的模具中，置于150℃的烤箱中烘烤固化為2小時，脫模，得到所述梯度折射率包裹量子點膜片。

通過以上步驟制備的具有梯度折射率的量子點膜，當(dāng)光線從光源出射至量子點過程中，光線從oe6650膠體入射至hm6101膠體時，由于兩種膠體存在折射率差，光線從光密進入光疏介質(zhì)，會發(fā)生全反射現(xiàn)象，進而減少了入射至量子點的光線，削弱了量子點飽和吸收的程度，有效的延長了量子點的壽命。同時，由于折射率差的存在，顆粒對光線的散射能力增強，有利于提高出光品質(zhì)。

由于oe6650膠體和hm6101膠體的雙包裹，雙膠體封裝使量子點膜的水氧隔絕能力進一步提高。

本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)和原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡化均為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。