用于发光应用的模制纳米粒子磷光体制造技术

用于发光应用的模制纳米粒子磷光体通过将在基质材料前体中的纳米粒子的悬浮液转化为模制纳米粒子磷光体而制备。所述基质材料可以是纳米粒子在其中是可分散的并且其是可成型的任何材料。所述模制纳米粒子磷光体可以使用任何成型技术，如例如聚合成型，接触成型，挤出成型，注射成型由基质材料前体/纳米粒子悬浮液制成。在成型后，所述模制纳米粒子磷光体可以用气体阻隔材料，例如，聚合物、金属氧化物、金属氮化物或玻璃包覆。包覆有阻隔物的模制纳米粒子磷光体可以用于发光装置，如LED。例如，所述磷光体可以结合到标准固态LED的包装中并且用于下变频固态LED发射器的发射的一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于发光应用的模制纳米粒子磷光体相关申请本申请要求于2012年1月19日提交的美国临时申请号61/588,377的权益，将其全部内容通过引用结合于此。
技术介绍
对于由尺寸为约2-100nm的粒子(通常被称为量子点(QD)和/或纳米粒子)组成的化合物半导体的制备和表征已经有实质的兴趣。这些研究主要聚焦于纳米粒子的尺寸可调的电子、光学和化学性能。半导体纳米粒子由于其可应用于多样化的商业应用如生物学标记、太阳能电池、催化、生物学成像和发光二极管而受到大量注意。对于半导体纳米粒子的尤其吸引人的潜在应用领域是开发下一代发光二极管(LED)。LED在例如汽车照明、交通信号、日常照明和液晶显示器(LCD)背光和显示屏中正变得日益重要。基于纳米粒子的发光装置已经通过以下方法制备：将半导体纳米粒子包埋在光学上清澈的(或足够透明的)LED包封介质(典型地是有机硅(silicone)或丙烯酸酯)中，其然后被放置在固态LED上部。纳米粒子，通过固态LED的一次光激发，发射二次光，其颜色是纳米粒子的具体类型和尺寸的特征。例如，如果固态LED的一次发射是蓝色并且具体的纳米粒子的特征发射是红色，则纳米粒子将吸收一部分的蓝光并发射红光。由此，一部分的固态LED发射被″下变频(down-converted)″，并且该装置提供作为蓝色和红色的混合物的光。相对于使用更常规的磷光体，使用半导体纳米粒子潜在地具有显著的优势。例如，半导体纳米粒子提供调整LED的发射波长的能力。然而，即使在纳米粒子已经被结合到LED密封剂中之后，氧仍然能够通过密封剂迁移到纳米粒子的表面，这可以导致光氧化，并且作为结果，导致量子产率(QY)下降。考虑到量子点在如此多的应用(包括但不限于，基于量子点的发光装置)中的显著应用潜力，强烈需要开发提高量子点稳定性以使其更亮、寿命更长和/或对多种类型的加工条件更不敏感的方法。对于在经济可行的规模上开发基于量子点的材料和用于制备基于量子点的装置(如发光装置)的方法仍然有重大挑战，并且这将提供显著高水平的性能以满足消费者的需要。
技术实现思路
用于发光应用的模制纳米粒子磷光体(moldednanoparticlephosphor)通过以下方法制备：将在基质材料前体中的纳米粒子的悬浮液转化为包含基质材料和所述纳米粒子的模制纳米粒子磷光体。基质材料可以是任何这样的材料，在所述材料中纳米粒子是可分散的，并且所述材料是可成型的。例如，基质材料可以是聚合材料。如果基质材料是聚合材料，则基质材料前体可以是合适单体的制剂(配方，formulation)。基质材料前体也可以含有催化剂、交联剂、引发剂等。模制纳米粒子磷光体可以使用任何成型技术，如例如聚合成型、接触成型、挤出成型、注射成型，由基质材料前体/纳米粒子悬浮液制成。在成型后，模制纳米粒子磷光体可以用气体阻隔材料(gasbarriermaterial)，例如，聚合物、金属氧化物、金属氮化物或玻璃包覆。可以通过任何涂覆技术(如原子层沉积、蒸发镀覆(evaporationcoating)、喷涂或刷涂)将涂层施加到模制纳米粒子磷光体上。包覆有阻隔物的模制纳米粒子磷光体可以用于发光装置，如LED。例如，磷光体可以被结合到标准固态LED的包装中并且用于下变频该固态LED发射器的发射的一部分。上述概述不意在概括本公开内容的每个潜在的实施方案或每个方面。附图说明图1-3图示了现有技术的基于纳米粒子的发光装置。图4图示了一种利用预制的纳米粒子盘(disc)来制备基于纳米粒子的发光装置的方法。图5是示例性公开的基于纳米粒子的发光装置和现有技术的基于纳米粒子的发光装置的发射强度的比较。图6显示了示例性公开的基于纳米粒子的发光装置的性能。具体实施方式图1图示了如在
技术介绍
中描述的现有技术的基于纳米粒子的发光装置100。发光装置100具有在光学上清澈的(或足够透明的)LED包封介质102(典型地是有机硅或丙烯酸酯)中的半导体纳米粒子101，其然后被置于固态LED103顶部。包封介质被容纳在包装104内。如上所述，即使在纳米粒子已经被结合到LED密封剂中之后，氧仍然可以通过密封剂迁移到纳米粒子的表面，这可以导致光氧化，并且作为结果，导致量子产率(QY)下降。图2A图示了现有技术的基于纳米粒子的发光装置200，其解决了由于迁移到密封剂202中的氧所致的光氧化问题。纳米粒子201被结合到悬浮在LED密封剂202中的微珠205中。微珠205更详细地显示在图2B中。纳米粒子201被结合到初级基质材料206中。该初级基质材料优选是光学透明介质，即，光可以通过的介质，并且所述介质可以是，但不必须是基本上光学清澈的。初级基质可以是树脂，聚合物，独石(monolith)，玻璃，溶胶凝胶，环氧树脂，有机硅，(甲基)丙烯酸酯等，或可以包括二氧化硅。初级基质材料的实例包括丙烯酸酯聚合物(例如，聚(甲基)丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸丁酯，聚甲基丙烯酸辛酯，氰基丙烯酸烷基酯(alkylcyanoacryaltes)，聚二甲基丙烯酸乙二醇酯，聚乙酸乙烯酯等)，环氧化物(例如，EPOTEK301A+B热固化环氧树脂，EPOTEKOG112-4单点UV固化环氧树脂，或EX0135A和B热固化环氧树脂)，聚酰胺，聚酰亚胺，聚酯，聚碳酸酯，聚硫醚，聚丙烯腈，聚二烯，聚苯乙烯聚丁二烯共聚物(Kratons)，pyrelenes，聚对二甲苯，二氧化硅，二氧化硅-丙烯酸酯混合物，聚醚醚酮(PEEK)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚二乙烯基苯，聚乙烯，聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚异丁烯(丁基橡胶)，聚异戊二烯，和纤维素衍生物(甲基纤维素，乙基纤维素，羟丙基甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯，硝化纤维素)，以及它们的组合。微珠205也可以包括涂层207以防止氧、水分或自由基通过初级基质材料的通过或扩散。该涂层可以是无机材料，如电介质，金属氧化物，金属氮化物，或二氧化硅。备选地，该涂层可以是另一种材料，如聚合物材料。再次参照图2A，与微珠205相关的缺点在于它们分散、反射、并且折射光。这些光学作用导致发光装置的总体性能(亮度)损失。图3图示了一种气密性密封的基于纳米粒子的发光装置300，其包括密封至LED包装304的气体阻隔膜308以防止有害物质如氧、水分和自由基迁移到密封剂302中。然而，气密性密封的装置300难以制备，尤其难以以工业规模制备，因为适合用作气体阻隔物308的材料(例如，陶瓷)是昂贵的并且难以处理。可能困难的是在气体阻隔物308和LED包装304之间实现不可透密封，并且作为结果，有害物质仍然可以在界面309处扩散到装置中。此外，近来已观察到，密封的包装可能引起使LED布线和发射芯片的性能劣化的微气候效应的形成。因此尽管期望防止氧等迁移到LED密封剂材料中，但是意外地同样期望允许LED包装自身进行″呼吸″。本专利技术的目的是提供这样的基于纳米粒子的发光装置，其满足这两个看似矛盾的目标。图4图示了一种制备克服了上述问题的基于纳米粒子的发光装置的方法。将在基质材料前体中的纳米粒子的悬浮液401转移到模具402中。一旦在模具中，基质材料前体被转化为基质材料从而产生模制纳米粒子磷光体403。注意，模制纳米粒子磷光体在图4中被示意性地表现为是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备模制纳米粒子磷光体的方法，所述方法包括：提供在基质材料前体中的纳米粒子的悬浮液；和将所述悬浮液转化为模制纳米粒子磷光体，所述模制纳米粒子磷光体包含基质材料和所述纳米粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.19 US 61/588,3771.一种制备模制纳米粒子磷光体的方法，所述方法包括：在模具中提供在基质材料前体中的纳米粒子的悬浮液；将所述基质材料前体转化为基质材料，其中所述纳米粒子悬浮在所述基质材料中；将所述基质材料从所述模具中移出；和用气体阻隔材料包覆所述基质材料的每个表面。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基质材料是聚合物或溶胶凝胶。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基质材料是环氧树脂、有机硅或丙烯酸酯。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体阻隔材料是聚合物、金属氧化物、金属氮化物或玻璃。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体阻隔材料是环氧树脂、有机硅或丙烯酸酯。6.根据权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊马德·纳萨尼，庞浩，
申请(专利权)人：纳米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB