用于硅酮中的量子點(diǎn)的基于pdms的配體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生嵌入光轉(zhuǎn)換器納米顆粒的聚合物內(nèi)的聚合物的過程、由 此獲得的光轉(zhuǎn)換器以及包括這樣的（聚合）光轉(zhuǎn)換器的照明單元。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于照明應(yīng)用的諸如量子點(diǎn)（QD)之類的納米顆粒的使用在本領(lǐng)域中是已知的。例 如，US20110240960描述了一種發(fā)光設(shè)備，包括發(fā)光源，布置在發(fā)光源上方的第一量子點(diǎn)波 長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，第一量子點(diǎn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器包括用于通過轉(zhuǎn)換來自發(fā)光源的光的波長(zhǎng)而生成經(jīng)波長(zhǎng) 轉(zhuǎn)換的光的多個(gè)第一量子點(diǎn)，將第一量子點(diǎn)分散地嵌入其中的第一分散介質(zhì)，以及用于將 嵌入第一量子點(diǎn)的分散介質(zhì)的整個(gè)外表面密封在包裝中的第一密封件。
[0003] 應(yīng)用第一包封劑以用于包封第一量子點(diǎn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的整個(gè)外表面。另外，第二量 子點(diǎn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器布置在第一量子點(diǎn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器上方，第二量子點(diǎn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器包括用于通過 轉(zhuǎn)換來自發(fā)光源的光的波長(zhǎng)而生成經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光的多個(gè)第二量子點(diǎn)，將第二量子點(diǎn)分散 地嵌入其中的第二分散介質(zhì)，以及用于將嵌入第二量子點(diǎn)的第二分散介質(zhì)的整個(gè)外表面密 封在包裝中的第二密封件，其中第一量子點(diǎn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、第二量子點(diǎn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器和發(fā)光源 彼此隔開。第二包封劑沉積在第二量子點(diǎn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的整個(gè)外表面上并且用于包封第二量 子點(diǎn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的整個(gè)外表面。另外，發(fā)光源是發(fā)光二極管或激光二極管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 諸如量子點(diǎn)（QD)之類的納米顆粒已經(jīng)顯示出在照明應(yīng)用中引起高度關(guān)注。其可 以例如充當(dāng)在將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成其它顏色中的無機(jī)磷光體并且具有相對(duì)窄發(fā)射帶的優(yōu)點(diǎn)和顏 色通過QD的大小可調(diào)諧以能夠獲得高質(zhì)量純白光的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 為了將QD用于LED應(yīng)用，QD需要并入在適合的基質(zhì)中。由于這樣的純QD粉末的 濃度猝滅效應(yīng)和欠佳的處理能力二者，QD粉末(在沒有基質(zhì)的情況下)不是所期望的。迄今 為止，許多類型的聚合物中的納米顆粒的嵌入似乎引起納米顆粒的聚集。當(dāng)前，丙烯酸基質(zhì) 主要用作QD的基質(zhì)，但是它們因其朝向高藍(lán)光通量的欠佳穩(wěn)定性而是眾所周知的。由于硅 酮朝向高藍(lán)色通量的經(jīng)證實(shí)的穩(wěn)定性（即其經(jīng)證實(shí)的與LED的相容性)，因此我們認(rèn)為硅酮 是用于QD的最優(yōu)選的基質(zhì)。
[0006] 硅酮當(dāng)前被用作用于許多LED制造過程的標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)/樹脂。然而，QD -般具有使 其與硅酮不相容的疏水性有機(jī)涂層（以配體的形式，一般從QD的外表面延伸):一般地，當(dāng)QD 與硅酮混合時(shí)，獲得由QD的凝聚所致的混濁的混合物。由于濃度猝滅效應(yīng)、預(yù)期增加的降 解效應(yīng)和處理這些膜的不受控方式引起空間濃度變化，因而這是所不期望的。就我們的知 識(shí)所及，不存在與光學(xué)硅酮真正可混合的QD (具有配位配體）的示例。
[0007] 總之，高度期望改進(jìn)QD對(duì)光學(xué)硅酮的可混合性的更一般的方式。因此，本發(fā)明的 一方面是提供一種可替換的納米顆粒一聚合物系統(tǒng)，特別是聚合物量子點(diǎn)系統(tǒng)。特別地，本 發(fā)明的一方面是提供一種用于產(chǎn)生具有嵌入的納米顆粒的這樣的聚合物的可替換過程。另 外，本發(fā)明的一方面是提供一種具有嵌入其中的納米顆粒的可替換的光轉(zhuǎn)換器。而且，又一 方面是提供一種包括具有嵌入的QD的這樣的聚合物的可替換的照明單元。優(yōu)選地，可替換 的過程和/或可替換的光轉(zhuǎn)換器和/或可替換的照明單元至少部分地消除以上描述的（以 及還在下文進(jìn)一步描述的）現(xiàn)有技術(shù)解決方案的缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。
[0008] 出人意料地，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，除其它方面之外，通過由特定的類TOMS配體交換 光轉(zhuǎn)換器納米顆粒的本生QD配體，QD可以變得與硅酮真正可混合和/或在滿足特定條件 時(shí)顯著地改進(jìn)與硅酮的可混合性。另外，有利地，不需要使用諸如己烷或丙酮之類的大量附 加溶劑或其它溶劑來獲得良好的可混合系統(tǒng)。
[0009] 因此，在第一方面中，本發(fā)明提供一種用于產(chǎn)生光轉(zhuǎn)換器的過程，所述光轉(zhuǎn)換器包 括具有嵌入其中的光轉(zhuǎn)換器納米顆粒(在本文中還指示為"納米顆粒"）的硅氧烷聚合物基 質(zhì)，所述過程包括： (a) 混合（i)具有利用接枝（graft)配體接枝的外表面的光轉(zhuǎn)換器納米顆粒和（ii)可 固化的硅氧烷聚合物，以及 (b) 固化可固化的硅氧烷聚合物，從而產(chǎn)生光轉(zhuǎn)換器； -其中接枝配體包括具有xl個(gè)Si骨干元素的硅氧烷，其中每個(gè)硅氧烷接枝配體的至少 一個(gè)Si骨干元素包括具有接枝功能性的側(cè)基，諸如選自包括包含側(cè)基的胺或包含側(cè)基的 羧酸的組的側(cè)基(盡管其它功能基也是可能的，參見下文）； -其中可固化的硅氧烷聚合物具有yl個(gè)Si骨干元素； -其中xl特別地為至少20,諸如特別地至少40,甚至更特別地至少50,其中yl特別地 為至少2,諸如至少7,比如至少10,并且其中特別地xl/yl彡0. 8,諸如xl/yl彡0. 95,諸如 > 1，比如至少彡1. 2。
[0010] 納米顆粒是光轉(zhuǎn)換器納米顆粒，其可以特別地被配置成在由UV和/或藍(lán)光激發(fā)時(shí) 提供光譜的可見部分的至少一部分中的發(fā)光。因此，這些顆粒在本文中還被指示為光轉(zhuǎn)換 器納米顆粒，其中QD (量子點(diǎn)）是特定實(shí)施例。
[0011] 由本文描述的過程可獲得的這樣的光轉(zhuǎn)換器可以示出具有高量子產(chǎn)率和穩(wěn)定性 的發(fā)光（當(dāng)嵌入在經(jīng)固化的硅氧烷聚合物的基質(zhì)中時(shí))。另外，光轉(zhuǎn)換器可以是相對(duì)溫度和/ 或光化學(xué)穩(wěn)定和/或透明的。另外，利用該過程，可以在沒有凝聚的明顯缺點(diǎn)的情況下，以 相對(duì)均勻的方式將納米顆粒分散在聚合物中。
[0012] 因此，在又一方面中，本發(fā)明還提供一種通過本發(fā)明的過程可獲得的光轉(zhuǎn)換器。特 別地，本發(fā)明還提供包括具有嵌入其中的光轉(zhuǎn)換器納米顆粒的(經(jīng)固化的）硅氧烷聚合物 (基質(zhì)）的光轉(zhuǎn)換器(本身)，其中： (a) 光轉(zhuǎn)換器納米顆粒具有利用配體接枝的外表面，以及 (b) 硅氧烷聚合物基質(zhì)包括交聯(lián)硅氧烷聚合物； -其中配體包括具有xl個(gè)Si骨干元素的硅氧烷接枝配體，其中每個(gè)硅氧烷接枝配體的 至少一個(gè)Si骨干元素包括具有接枝功能性的側(cè)基(諸如例如選自包括包含側(cè)基的胺或包 含側(cè)基的羧酸的組）； -其中可固化的硅氧烷聚合物具有yl個(gè)Si骨干元素； -其中xl特別地為至少20,諸如特別地至少40,甚至更特別地至少50,比如至少80,其 中yl特別地為至少2,諸如至少7,比如至少10,并且其中xl/yl彡0. 8,諸如xl/yl彡0. 95， 諸如> 1，比如至少彡1. 2。
[0013] 由于這些光轉(zhuǎn)換器可以良好地應(yīng)用在照明設(shè)備中，因而本發(fā)明在又一方面中提供 一種照明設(shè)備，包括： -光源，其被配置成生成光源光（即來自光源的光)， _由如本文所限定的過程可獲得的和/或如本身所限定的光轉(zhuǎn)換器，其被配置成將光 源光的至少一部分轉(zhuǎn)換為可見的轉(zhuǎn)換器光。
[0014] 在再一方面中，本發(fā)明還提供一種包括一個(gè)或多個(gè)背光照明單元的液晶顯示設(shè) 備，其中一個(gè)或多個(gè)背光照明單元包括如本文所限定的一個(gè)或多個(gè)照明設(shè)備。
[0015] 術(shù)語(yǔ)光轉(zhuǎn)換器是指被配置成將來自第一波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)換成第二波長(zhǎng)的光的系統(tǒng)。特 別地，可以將UV和/或藍(lán)光(激發(fā)波長(zhǎng))(至少部分)轉(zhuǎn)換為(具有比激發(fā)波長(zhǎng)更高的波長(zhǎng)的） 可見光。這將在下文中進(jìn)一步闡明；首先描述了涉及硅氧烷聚合物、接枝配體和可固化的硅 氧烷聚合物的一些方面，以及獲得光轉(zhuǎn)換器的過程的實(shí)施例。
[0016] 硅酮，更確切地被稱為聚合化的或可聚合的硅氧烷或聚硅氧烷，是具有化學(xué)式 [(Rp R2) Si0]n (不考慮端基）的混合無機(jī)-有機(jī)聚合物，其中R是諸如例如氫、碳?xì)浠衔?或碳氟化合物之類的基，特別地為甲基、乙基或苯基。特別地，一個(gè)或多個(gè)Si骨干元素的一 個(gè)或多個(gè)R基包括碳?xì)浠衔锖吞挤衔镏械囊粋€(gè)或多個(gè)。這些側(cè)基中的一個(gè)或多個(gè)還 可以具有交聯(lián)功能性，諸如乙條基。
[0017] 這些聚合化的硅氧烷或聚硅氧烷材料包括具有附接到硅原子的有機(jī)側(cè)基的無機(jī) 硅-氧骨干（???-5卜0-51-0-5卜0-)，其是四配位的。由于1?側(cè)基原則上可以是不同的，因此 取代式[(R 2)SiO]n，也可能應(yīng)用式[(Rl，R2)Si0]n (不考慮端基)。要指出的是，在本文中分 別應(yīng)用xl和yl以用于接枝配體和（可固化的）硅氧烷聚合物(其形成主體材料）的硅氧烷 骨干中的Si元素的數(shù)目。
[0018] 在本文中僅提到R或更確切地Rl，R2的事實(shí)不排除不同的Si骨干元素可以包括 相同的側(cè)基，而且硅酮可以包括超過兩種不同類型的側(cè)基。因此，R可以例如但不限于選自 包括甲基、苯基等的組。而且，鹵素(主要為氯)作為側(cè)化合物R是可能的。另外，[R 2SiO]或 [-Si (R)2-0_]是指硅酮單元或硅酮表征基（即表征硅酮的基)。
[0019] 硅氧烷是包括形式R2SiO的單元的任何化學(xué)化合物，其中R是例如但不限于氫原 子、碳?xì)浠衔锘蚺c端基組合的一個(gè)或多個(gè)R 2SiO單元。硅氧烷可以具有分支或不分支 的骨干，其包括具有附接到硅原子的側(cè)鏈R的交替的硅和氧原子-Si-0-Si-O-。具有有機(jī)側(cè) 鏈（R辛H)的聚合化硅氧烷通常已知為硅酮或聚硅氧烷。在本文中，這些也被指示為"硅 氧烷"或"硅氧烷聚合物"。代表性示例是[SiO(CH 3)2]n (聚二甲基硅氧烷）和[SiO(C6H5)2]n (聚二苯基硅氧烷)。這些化合物可以被視為有機(jī)和無機(jī)化合物二者的混雜。有機(jī)側(cè)鏈給予 疏水性質(zhì)，而-Si-0-Si-O-骨干是純粹無機(jī)的。如以上所指示的，骨干中的Si元素在本文中 也被指示為Si骨干元素。[R 2SiO]n娃氧烷包括n個(gè)Si骨干元素。因此，任何硅氧烷表征部 分R2SiO提供一個(gè)硅骨干元素(其具有兩個(gè)側(cè)基)。要指出的是，例如PDMS是CH 3 [Si (CH3) 20] "Si (CH3)3，具有n+1個(gè)Si元素，因此事實(shí)上為n+1個(gè)Si骨干元素。如果這樣的硅氧烷被用 作接枝配體，xl=n+l ;如果這樣的硅氧烷被用作用于固化的硅氧烷聚合物，yl=n+l。另外， PDMS (參見式）具有n-1個(gè)非端Si骨干元素。
[0020] 通過使-Si-o-鏈長(zhǎng)度、側(cè)基和交聯(lián)變化，硅酮可以以各種性質(zhì)和組成來合成。其 可以從液體到凝膠到橡膠到硬塑料一致地變化。
[0021] 最常見的硅氧烷是線性聚二甲基硅氧烷（PDMS ;參見上文)，硅酮油。硅酮材料的第 二大組是基于硅酮樹脂，其由分支和籠狀的低聚硅氧烷形成。
[0022] 在本文中，特別地線性硅氧烷被用作可固化的硅氧烷聚合物和/或硅氧烷接枝配 體。然而，非線性硅氧烷也可以被用作可固化的硅氧烷聚合物和/或硅氧烷接枝配體。另 外，由于硅氧烷被固化，因而一般而言，光轉(zhuǎn)換器將是固體光轉(zhuǎn)換器（固體聚合光轉(zhuǎn)換器)。 然而，在實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換器可能是柔性的。
[0023] 如以上所指示的，接枝配體包括具有xl個(gè)Si骨干元素的硅氧烷接枝配體；特別 地，接枝配體是硅氧烷接枝配體(具有xl個(gè)Si骨干元素)。術(shù)語(yǔ)"接枝配體"是指配位到或 束縛于諸如量子點(diǎn)之類的光轉(zhuǎn)換器納米顆粒(這些顆粒在下文中進(jìn)一步闡述）的外表面的 配體。接枝配體例如在本領(lǐng)域中是已知的，并且例如在W0/2009/035657、W0/2010/014198 和W0/2008/063653等中描述。接枝配體有時(shí)也被指示為包覆配體。
[0024] 接枝配體包括硅氧烷分子，其一般將具有通常已知的側(cè)基，而且具有擁有接枝功 能性的至少一個(gè)側(cè)基。具有接枝功能性的側(cè)基可以選自包括胺和羧酸的組。例如，胺可以 是_順 2或C00H，但是也可以分別是-1?-順2或R-C00H，其中R是碳?xì)浠衔铮瑑?yōu)選地包括少于 20個(gè)碳原子。然而，具有接枝功能性的側(cè)基也可以包括磷化氫、氧化膦、磷酸鹽、硫醇等（以 及在實(shí)施例中其兩個(gè)或更多的組合)。因此，接枝配體是硅氧烷分子，其一般將具有通常已 知的側(cè)基，而且具有擁有接枝功能性的至少一個(gè)側(cè)基，其選自包括以下各項(xiàng)的組：胺、羧酸、 磷化氫、氧化膦、磷酸鹽、硫醇，甚至更特別地胺、羧酸、磷化氫、氧化膦和磷酸鹽。在