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技術
量子點材料及其封裝方式
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量子點是一種新型的納米材料，一般為直徑在2到20納米之間的球形或類球形。因尺寸的范圍特殊，它擁有不同于宏觀材料的優(yōu)越性能。量子點最重要的光學特性在于可以通過改變尺寸大小使其發(fā)射光譜覆蓋整個可見光區(qū)。除此之外，激發(fā)譜寬、發(fā)射譜窄、斯托克斯位移較大、熒光壽命長和生物相容性好等諸多優(yōu)勢，使得量子點成為發(fā)光領域的研究熱點。
量子點發(fā)光材料的種類繁多，以CdSe為代表的Ⅱ~Ⅵ量子點研究的最早，技術也最為成熟，是目前使用最多的材料。該類材料的半峰寬在30~50nm之間，在精細的合成條件與結構的控制下，其半峰寬可以小于30nm，與此同時，材料的熒光量 |
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量子產(chǎn)率也逐步提升，已經(jīng)接近100%。然而，限制這類材料發(fā)展的最主要因素還是Cd元素的存在，在無Cd量子點材料中，以 InP為代表的Ⅲ~Ⅴ族量子點發(fā)展也相對成熟，熒光量子產(chǎn)率略低，一般在70%左右，在發(fā)光峰的半峰寬方面，InP量子點要比CdSe量子點寬很多，核殼結構的綠光 InP/ZnS量子點的半峰寬為40~50nm，紅光 InP/ZnS量子點為~55nm，性能有待提升。此外，近兩年來出現(xiàn)的ABX3型鈣鈦礦量子點材料引起人們的密切關注。該材料的發(fā)光波長在可見光區(qū)內能夠很容易地進行調節(jié)，無須包覆核殼結構，材料的熒光量子產(chǎn)率經(jīng)過優(yōu)化之后已經(jīng)超過90%，半峰寬更是低至~15nm，通過模擬計算，使用該量子點發(fā)光材料的顯示器件色域值可達140%NTSC，表現(xiàn)出巨大的應用潛力。這些材料可以通過兩種形式應用在發(fā)光器件中：一是將它們作為GaN基LED中的光轉換層，有效吸收藍光，發(fā)射出波長在可見光范圍內精確可調的各色光，即替代目前的稀土熒光粉;二是利用量子點材料的電致發(fā)光特性，將其涂敷于薄膜電極之間而發(fā)光。
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量子點應用在照明領域中，可以在一定波段內獲得任意波長的光譜，而且其發(fā)射光的波長半寬度在20 nm以下，因而能夠呈現(xiàn)出更加飽和的光色。該材料兼具色純度高、發(fā)光顏色可調、發(fā)射光譜窄以及熒光量子產(chǎn)率高等特點，能夠優(yōu)化LCD背光中的光譜成分，提高液晶顯示器色彩表現(xiàn)力，顯著提升顯示器件的色域。
對量子點的封裝主要分為以下三種：
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1)芯片封裝型(on-chip)。在這種結構中，量子點發(fā)光材料替代傳統(tǒng)的熒光粉材料封裝在貼片藍光LED中，這也是量子點應用于照明的主要封裝方式。此方式應用于背光顯示，還需要根據(jù)背光模組的尺寸將得到的貼片白光 LED焊接制成的 LED燈條。這種結構的優(yōu)勢在于量子點發(fā)光材料的用量非常小，降低了成本。然而，這種結構對量子點材料的穩(wěn)定性要求非常高。
2)光學膜集成型(on-surface)。這種結構主要適用于背光。量子點發(fā)光材料制成光學膜以遠程封裝的形式應用到背光模組中，量子點材料制成的光學膜位于背光模組中導光板的正上方。此結構中，量子點光學膜的大面積制備成本高是限制其大規(guī)模應用的重要原因之一。
3)側管封裝型(on-edge)。這是對以上兩種結構的折中方式，先將量子點材料封裝成長條狀，然后置于藍光LED燈條和導光板的側邊，一方面能夠降低藍光LED的熱輻射和光輻射對量子點發(fā)光材料的影響，另一方面還能夠減少實際應用中量子點發(fā)光材料的消耗量。
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量子點在發(fā)光領域表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢的同時，也遇到諸多問題需要解決。比如，將材料中的重金屬Cd降低或取代的同時提高其熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性;開展量子點材料與無機基質材料的復合，改善封裝結構，以保障量子點材料本身性能的最大發(fā)揮;新型上轉換量子點材料的開發(fā)和有效利用;實現(xiàn)成本的降低并工業(yè)量產(chǎn)等。這些將需要科研界與工業(yè)界攜手推進，共同努力。
