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(diǎn)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(guò)藍(lán)光led激發(fā)黃光yag熒光粉而發(fā)出白光。在封裝led的過(guò)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(shí)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(shí)，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(huì)形成很強(qiáng)的光散射效應(yīng)。以上問(wèn)題均是led發(fā)展中亟待解決的問(wèn)題。

量子點(diǎn)（quantumdots）作為粒徑在納米級(jí)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(diǎn)而備受關(guān)注，但由于量子點(diǎn)量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等量子特性，對(duì)光學(xué)封裝應(yīng)用的膠體性質(zhì)要求極高，限制其進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

量子點(diǎn)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(yuǎn)程熒光膜片等。量子點(diǎn)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(diǎn)膜存在著強(qiáng)烈吸收飽和現(xiàn)象，如何減弱飽和吸收，進(jìn)而提高量子點(diǎn)的壽命成為研究的熱點(diǎn)。量子點(diǎn)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(diǎn)對(duì)光吸收程度方面卻少有報(bào)道。

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

技術(shù)實(shí)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(wèn)題是提供一種梯度折射率包裹量子點(diǎn)膜片，通過(guò)將量子點(diǎn)及與量子點(diǎn)高相容性、低折射率的高聚合物混合包裹，固化，進(jìn)一步細(xì)化獲得低折射率高聚合物包裹的量子點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)膜片的制備方法。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

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

進(jìn)一步地，所述量子點(diǎn)為led封裝領(lǐng)域應(yīng)用的量子點(diǎn)熒光粉，包括cdse量子點(diǎn)、cdte量子點(diǎn)、熒光c量子點(diǎn)或鈣鈦礦量子點(diǎn)。

進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(hào)為hm-6101的硅膠。

進(jìn)一步地，所述高折射率膠體包括商品牌號(hào)為oe6650的硅膠或商品牌號(hào)為uv80582系列硅膠。

進(jìn)一步地，所述量子點(diǎn)的粒徑為2~10nm。

進(jìn)一步地，所述包裹量子點(diǎn)顆粒的粒徑為0.5μm~500μm。

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

進(jìn)一步地，所述包裹量子點(diǎn)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(diǎn)膜片的方法，包括如下步驟：

（1）將量子點(diǎn)與低折射率膠體混合，并進(jìn)行固化；

（2）將固化后的量子點(diǎn)-低折射率膠體固體細(xì)化，得到包裹量子點(diǎn)顆粒；

（3）將得到的包裹量子點(diǎn)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(diǎn)膜片。

進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述細(xì)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(jìn)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(diǎn)，由于兩種膠體之間存在折射率差，使入射至量子點(diǎn)的光線從高折射率膠體入射至低折射率膠體時(shí)發(fā)生全發(fā)射現(xiàn)象，進(jìn)而減少了入射至量子點(diǎn)的光線，削弱了量子點(diǎn)飽和吸收的程度，有效的延長(zhǎng)了量子點(diǎn)的壽命。

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

（1）本發(fā)明首先將量子點(diǎn)包裹于高相容性膠體中，進(jìn)而制備成包裹量子點(diǎn)顆粒，最終將包裹量子點(diǎn)顆粒分散于另一膠體，由于外殼裹上一層膠體而降低其團(tuán)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(diǎn)對(duì)膠體的高要求標(biāo)準(zhǔn)，也擴(kuò)大了不同膠體在量子點(diǎn)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(shí)發(fā)生的全反射效應(yīng)，進(jìn)而減少入射至量子點(diǎn)的光線，削弱了量子點(diǎn)飽和吸收的程度，有效延長(zhǎng)了量子點(diǎn)的壽命；

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

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明梯度折射率包裹量子點(diǎn)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(diǎn)膜片的全反射機(jī)理示意圖；

圖3為本發(fā)明梯度折射率包裹量子點(diǎn)膜片的制備流程圖；

圖4為實(shí)施例所采用的cdse/zns量子點(diǎn)吸收光譜及發(fā)射光譜圖；

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

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)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(diǎn)膜片的結(jié)構(gòu)示意圖，量子點(diǎn)2被包裹在低折射率膠體3中，形成包裹量子點(diǎn)顆粒；包裹量子點(diǎn)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(diǎn)膜片。

圖2所示，為本發(fā)明梯度折射率包裹量子點(diǎn)膜片的全反射機(jī)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(shí)，當(dāng)入射角度大于θc時(shí)，入射光線發(fā)生全反射，從而減少入射至量子點(diǎn)的光線。

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

實(shí)施例1

梯度折射率包裹量子點(diǎn)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(jī)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(diǎn)選用cdse/zns量子點(diǎn)，粒徑為6nm，cdse/zns量子點(diǎn)吸收光譜及發(fā)射光譜圖如圖4所示，發(fā)射波長(zhǎng)為550±5nm。

（1）用天平量取適量53mgcdse/zns量子點(diǎn)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(jī)中以80℃恒溫?cái)嚢杌旌衔铮敝粱旌衔镏械谋芤和耆珦]發(fā)；

（2）向得到的量子點(diǎn)硅膠溶液中加入0.5ghm6101a型硅膠液體后，用離心攪拌機(jī)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(shí)，脫模，獲得量子點(diǎn)-低折射率膠體固體，量子點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%；

（3）將固化獲得的量子點(diǎn)-低折射率膠體固體普通研磨成1mm顆粒，再采用行星球磨機(jī)進(jìn)行細(xì)化研磨，充分研磨至顆粒的直徑達(dá)到25um-35um，得到包裹量子點(diǎn)顆粒；為保證量子點(diǎn)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(jī)混合均勻后進(jìn)行真空脫泡，再稱取適量60mg步驟（3）獲得的25um包裹量子點(diǎn)顆粒，加入至混合均勻的oe6650硅膠里面，獲得包裹量子點(diǎn)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(jī)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(shí)，脫模，得到所述梯度折射率包裹量子點(diǎn)膜片。

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

對(duì)制備的梯度折射率包裹量子點(diǎn)膜片進(jìn)行表面接觸角測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖5所示，其接觸角為108°，達(dá)到疏水條件，有利于隔絕水氧，提高量子點(diǎn)膜的穩(wěn)定性。

實(shí)施例2

梯度折射率包裹量子點(diǎn)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(zhǎng)興（廣州）精細(xì)涂料有限公司，折射率為1.582；量子點(diǎn)選用cdse/zns量子點(diǎn)，粒徑為10nm，cdse/zns量子點(diǎn)吸收光譜及發(fā)射光譜圖如圖4所示，發(fā)射波長(zhǎng)為550±5nm。

制備步驟與實(shí)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(jī)加工方式進(jìn)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c(diǎn)dse/zns量子點(diǎn)的納米纖維，隨著電紡過(guò)程溶劑的揮發(fā)，pmma-cdse/zns納米纖維得以固化，此過(guò)程操作簡(jiǎn)單易行，節(jié)約能源，同時(shí)能獲得納米纖維，有利于進(jìn)行下一步加工；

紡絲液由cdse/zns量子點(diǎn)、pmma及溶劑氯仿組成，先將40mgcdse/zns量子點(diǎn)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(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)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(diǎn)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.25%。

（2）將步驟（1）獲得的納米纖維細(xì)化，采用機(jī)加工方式切割纖維至50μm；為保證量子點(diǎn)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(zhǎng)50um的纖維柱狀顆粒，加至1guv80582樹(shù)脂里面，獲得包裹量子點(diǎn)顆粒與高折射率膠體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為4.76%；進(jìn)而用離心攪拌機(jī)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(shí)間為1min，進(jìn)而進(jìn)行紫外固化成膜，得到所述梯度折射率包裹量子點(diǎn)膜片。

通過(guò)以上步驟制備的具有梯度折射率的量子點(diǎn)膜，當(dāng)光線從光源出射至量子點(diǎn)過(guò)程中，光線從uv樹(shù)脂入射至pmma膠體時(shí)，由于兩種膠體存在折射率差，光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，進(jìn)而減少了入射至量子點(diǎn)2的光線，削弱了量子點(diǎn)飽和吸收的程度，有效的延長(zhǎng)了量子點(diǎn)的壽命。同時(shí)，由于折射率差的存在，顆粒對(duì)光線的散射能力增強(qiáng)，有利于提高出光品質(zhì)。

同時(shí)，由于pmma本身為疏水材料，外加uv80582樹(shù)脂的包裹，雙膠體封裝使量子點(diǎn)膜的水氧隔絕能力進(jìn)一步提高。

實(shí)施例3

梯度折射率包裹量子點(diǎn)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(jī)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(diǎn)選用cdse/zns量子點(diǎn)，粒徑為6nm，cdse/zns量子點(diǎn)吸收光譜及發(fā)射光譜圖如圖4所示，發(fā)射波長(zhǎng)為550±5nm。

（1）用天平量取適量250mgcdse/zns量子點(diǎn)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(jī)中以80℃恒溫?cái)嚢杌旌衔?，直至混合物中的丙酮溶液完全揮發(fā)；

（2）向得到的量子點(diǎn)硅膠溶液中加入0.5ghm6101a型硅膠液體后，用離心攪拌機(jī)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(shí)，脫模，獲得量子點(diǎn)-低折射率膠體固體，量子點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%；

（3）將固化獲得的量子點(diǎn)-低折射率膠體固體普通研磨成1mm顆粒，再采用行星球磨機(jī)進(jìn)行細(xì)化研磨，充分研磨至顆粒的直徑達(dá)到25μm-35μm，得到包裹量子點(diǎn)顆粒；為保證量子點(diǎn)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(jī)混合均勻后進(jìn)行真空脫泡，再稱取適量133.3mg步驟（3）獲得的25um包裹量子點(diǎn)顆粒，加入至混合均勻的oe6650硅膠里面，獲得包裹量子點(diǎn)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(jī)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(shí)，脫模，得到所述梯度折射率包裹量子點(diǎn)膜片。

通過(guò)以上步驟制備的具有梯度折射率的量子點(diǎn)膜，當(dāng)光線從光源出射至量子點(diǎn)過(guò)程中，光線從oe6650膠體入射至hm6101膠體時(shí)，由于兩種膠體存在折射率差，光線從光密進(jìn)入光疏介質(zhì)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，進(jìn)而減少了入射至量子點(diǎn)的光線，削弱了量子點(diǎn)飽和吸收的程度，有效的延長(zhǎng)了量子點(diǎn)的壽命。同時(shí)，由于折射率差的存在，顆粒對(duì)光線的散射能力增強(qiáng)，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(diǎn)膜的水氧隔絕能力進(jìn)一步提高。

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