CN111500281A

CN111500281A - 用于硅酮中的量子点的基于pdms的配体

Info

Publication number: CN111500281A
Application number: CN202010304527.9A
Authority: CN
Inventors: R.库勒; R.A.M.希克梅特; P.J.巴伊乔; M.R.博梅; J.鲁布
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2020-08-07
Also published as: US10035952B2; RU2648084C2; EP2912141A1; JP2016506527A; EP2912141B1; BR112015009085A2; CN104755585A; TWI633168B; WO2014064620A1; TW201422765A; BR112015009085B1; RU2015119545A; JP6325556B2; KR20150079720A; US20150291876A1

Abstract

本发明涉及用于硅酮中的量子点的基于PDMS的配体。本发明提供一种用于产生光转换器的过程，所述光转换器包括具有嵌入其中的光转换器纳米颗粒的硅氧烷聚合物基质，所述过程包括（a）混合（i）具有利用接枝配体接枝的外表面的光转换器纳米颗粒和（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，从而产生光转换器；其中接枝配体包括具有x1个Si骨干元素的硅氧烷接枝配体，其中每个硅氧烷接枝配体的至少一个Si骨干元素包括具有接枝功能性的侧基；其中可固化的硅氧烷聚合物具有y1个Si骨干元素；并且其中x1为至少20，其中y1为至少2，并且其中x1/y1≥0.8。

Description

用于硅酮中的量子点的基于PDMS的配体

本申请是申请日为2013年10月23日、申请号为201380055745.1、名称为"用于硅酮中的量子点的基于PDMS的配体"的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于产生嵌入光转换器纳米颗粒的聚合物内的聚合物的过程、由此获得的光转换器以及包括这样的（聚合）光转换器的照明单元。

背景技术

用于照明应用的诸如量子点（QD）之类的纳米颗粒的使用在本领域中是已知的。例如，US20110240960描述了一种发光设备，包括发光源，布置在发光源上方的第一量子点波长转换器，第一量子点波长转换器包括用于通过转换来自发光源的光的波长而生成经波长转换的光的多个第一量子点，将第一量子点分散地嵌入其中的第一分散介质，以及用于将嵌入第一量子点的分散介质的整个外表面密封在包装中的第一密封件。

应用第一包封剂以用于包封第一量子点波长转换器的整个外表面。另外，第二量子点波长转换器布置在第一量子点波长转换器上方，第二量子点波长转换器包括用于通过转换来自发光源的光的波长而生成经波长转换的光的多个第二量子点，将第二量子点分散地嵌入其中的第二分散介质，以及用于将嵌入第二量子点的第二分散介质的整个外表面密封在包装中的第二密封件，其中第一量子点波长转换器、第二量子点波长转换器和发光源彼此隔开。第二包封剂沉积在第二量子点波长转换器的整个外表面上并且用于包封第二量子点波长转换器的整个外表面。另外，发光源是发光二极管或激光二极管。

J. Mat. Chemistry C，vol. 1 (2012), p 86-94描述了分散在硅氧烷中的双分子接枝的纳米颗粒（摘要；方案1；第90页，左上栏；§4）。该文档描述了填充有双分子PDMS-刷状接枝的CdSe量子点的透明发光沉默纳米复合材料。

US2010/276638A1描述了掺杂有半导体纳米晶体的基质。在某些实施例中，半导体纳米晶体具有使得它们吸收或发射特定波长处的光的大小和组成。纳米晶体可以包括允许与各种基质材料混合的配体，包括聚合物，使得光的最小部分被基质散射。基质可选地由配体形成。

发明内容

诸如量子点（QD）之类的纳米颗粒已经显示出在照明应用中引起高度关注。其可以例如充当在将蓝光转换成其它颜色中的无机磷光体并且具有相对窄发射带的优点和颜色通过QD的大小可调谐以能够获得高质量纯白光的优点。

为了将QD用于LED应用，QD需要并入在适合的基质中。由于这样的纯QD粉末的浓度猝灭效应和欠佳的处理能力二者，QD粉末（在没有基质的情况下）不是所期望的。迄今为止，许多类型的聚合物中的纳米颗粒的嵌入似乎引起纳米颗粒的聚集。当前，丙烯酸基质主要用作QD的基质，但是它们因其朝向高蓝光通量的欠佳稳定性而是众所周知的。由于硅酮朝向高蓝色通量的经证实的稳定性（即其经证实的与LED的相容性），因此我们认为硅酮是用于QD的最优选的基质。

硅酮当前被用作用于许多LED制造过程的标准基质/树脂。然而，QD一般具有使其与硅酮不相容的疏水性有机涂层（以配体的形式，一般从QD的外表面延伸）：一般地，当QD与硅酮混合时，获得由QD的凝聚所致的混浊的混合物。由于浓度猝灭效应、预期增加的降解效应和处理这些膜的不受控方式引起空间浓度变化，因而这是所不期望的。就我们的知识所及，不存在与光学硅酮真正可混合的QD（具有配位配体）的示例。

总之，高度期望改进QD对光学硅酮的可混合性的更一般的方式。因此，本发明的一方面是提供一种可替换的纳米颗粒—聚合物系统，特别是聚合物量子点系统。特别地，本发明的一方面是提供一种用于产生具有嵌入的纳米颗粒的这样的聚合物的可替换过程。另外，本发明的一方面是提供一种具有嵌入其中的纳米颗粒的可替换的光转换器。而且，又一方面是提供一种包括具有嵌入的QD的这样的聚合物的可替换的照明单元。优选地，可替换的过程和/或可替换的光转换器和/或可替换的照明单元至少部分地消除以上描述的（以及还在下文进一步描述的）现有技术解决方案的缺点中的一个或多个。

出人意料地，发明人已经发现，除其它方面之外，通过由特定的类PDMS配体交换光转换器纳米颗粒的本生QD配体，QD可以变得与硅酮真正可混合和/或在满足特定条件时显著地改进与硅酮的可混合性。另外，有利地，不需要使用诸如己烷或丙酮之类的大量附加溶剂或其它溶剂来获得良好的可混合系统。

因此，在第一方面中，本发明提供一种用于产生光转换器的过程，所述光转换器包括具有嵌入其中的光转换器纳米颗粒（在本文中还指示为“纳米颗粒”）的硅氧烷聚合物基质，所述过程包括：

（a）混合（i）具有利用接枝(graft)配体接枝的外表面的光转换器纳米颗粒和（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，从而产生光转换器；

-其中接枝配体包括具有x1个Si骨干元素的硅氧烷，其中每个硅氧烷接枝配体的至少一个Si骨干元素包括具有接枝功能性的侧基，诸如选自包括包含侧基的胺或包含侧基的羧酸的组的侧基（尽管其它功能基也是可能的，参见下文）；

-其中可固化的硅氧烷聚合物具有y1个Si骨干元素；

-其中x1特别地为至少20，诸如特别地至少40，甚至更特别地至少50，其中y1特别地为至少2，诸如至少7，比如至少10，并且其中x1/y1≥0.8＞1，比如至少≥1.2。

纳米颗粒是光转换器纳米颗粒，其可以特别地被配置成在由UV和/或蓝光激发时提供光谱的可见部分的至少一部分中的发光。因此，这些颗粒在本文中还被指示为光转换器纳米颗粒，其中QD（量子点）是特定实施例。

由本文描述的过程可获得的这样的光转换器可以示出具有高量子产率和稳定性的发光（当嵌入在经固化的硅氧烷聚合物的基质中时）。另外，光转换器可以是相对温度和/或光化学稳定和/或透明的。另外，利用该过程，可以在没有凝聚的明显缺点的情况下，以相对均匀的方式将纳米颗粒分散在聚合物中。

因此，在又一方面中，本发明还提供一种通过本发明的过程可获得的光转换器。特别地，本发明还提供包括具有嵌入其中的光转换器纳米颗粒的（经固化的）硅氧烷聚合物（基质）的光转换器（本身），其中：

（a）光转换器纳米颗粒具有利用配体接枝的外表面，以及

（b）硅氧烷聚合物基质包括交联硅氧烷聚合物；

-其中配体包括具有x1个Si骨干元素的硅氧烷接枝配体，其中每个硅氧烷接枝配体的至少一个Si骨干元素包括具有接枝功能性的侧基（诸如例如选自包括包含侧基的胺或包含侧基的羧酸的组）；

-其中可固化的硅氧烷聚合物具有y1个Si骨干元素；

-其中x1特别地为至少20，诸如特别地至少40，甚至更特别地至少50，比如至少80，其中y1特别地为至少2，诸如至少7，比如至少10，并且其中x1/y1＞1，比如至少≥1.2。

由于这些光转换器可以良好地应用在照明设备中，因而本发明在又一方面中提供一种照明设备，包括：

-光源，其被配置成生成光源光（即来自光源的光），

-由如本文所限定的过程可获得的和/或如本身所限定的光转换器，其被配置成将光源光的至少一部分转换为可见的转换器光。

在再一方面中，本发明还提供一种包括一个或多个背光照明单元的液晶显示设备，其中一个或多个背光照明单元包括如本文所限定的一个或多个照明设备。

术语光转换器是指被配置成将来自第一波长的光转换成第二波长的光的系统。特别地，可以将UV和/或蓝光（激发波长）（至少部分）转换为（具有比激发波长更高的波长的）可见光。这将在下文中进一步阐明；首先描述了涉及硅氧烷聚合物、接枝配体和可固化的硅氧烷聚合物的一些方面，以及获得光转换器的过程的实施例。

硅酮，更确切地被称为聚合化的或可聚合的硅氧烷或聚硅氧烷，是具有化学式[(R₁,R₂)SiO]_n（不考虑端基）的混合无机-有机聚合物，其中R是诸如例如氢、碳氢化合物或碳氟化合物之类的基，特别地为甲基、乙基或苯基。特别地，一个或多个Si骨干元素的一个或多个R基包括碳氢化合物和碳氟化合物中的一个或多个。这些侧基中的一个或多个还可以具有交联功能性，诸如乙烯基。

这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机侧基的无机硅-氧骨干（⋯-Si-O-Si-O-Si-O-⋯），其是四配位的。由于R侧基原则上可以是不同的，因此取代式[(R₂)SiO]_n，也可能应用式[(R1,R2)SiO]_n（不考虑端基）。要指出的是，在本文中分别应用x1和y1以用于接枝配体和（可固化的）硅氧烷聚合物（其形成主体材料）的硅氧烷骨干中的Si元素的数目。

在本文中仅提到R或更确切地R1，R2的事实不排除不同的Si骨干元素可以包括相同的侧基，而且硅酮可以包括超过两种不同类型的侧基。因此，R可以例如但不限于选自包括甲基、苯基等的组。而且，卤素（主要为氯）作为侧化合物R是可能的。另外，[R₂SiO]或[-Si(R)₂-O-]是指硅酮单元或硅酮表征基（即表征硅酮的基）。

硅氧烷是包括形式R₂SiO的单元的任何化学化合物，其中R是例如但不限于氢原子、碳氢化合物基或与端基组合的一个或多个R₂SiO单元。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侧链R的交替的硅和氧原子-Si-O-Si-O-。具有有机侧链（R ≠ H）的聚合化硅氧烷通常已知为硅酮或聚硅氧烷。在本文中，这些也被指示为“硅氧烷”或“硅氧烷聚合物”。代表性示例是[SiO(CH₃)₂]_n（聚二甲基硅氧烷）和[SiO(C₆H₅)₂]_n（聚二苯基硅氧烷）。这些化合物可以被视为有机和无机化合物二者的混杂。有机侧链给予疏水性质，而-Si-O-Si-O-骨干是纯粹无机的。如以上所指示的，骨干中的Si元素在本文中也被指示为Si骨干元素。[R₂SiO]_n硅氧烷包括n个Si骨干元素。因此，任何硅氧烷表征部分R₂SiO提供一个硅骨干元素（其具有两个侧基）。要指出的是，例如PDMS是CH₃[Si(CH₃)₂O]_nSi(CH₃)₃，具有n+1个Si元素，因此事实上为n+1个Si骨干元素。如果这样的硅氧烷被用作接枝配体，x1=n+1；如果这样的硅氧烷被用作用于固化的硅氧烷聚合物，y1=n+1。另外，PDMS（参见式）具有n-1个非端Si骨干元素。

通过使-Si-O-链长度、侧基和交联变化，硅酮可以以各种性质和组成来合成。其可以从液体到凝胶到橡胶到硬塑料一致地变化。

最常见的硅氧烷是线性聚二甲基硅氧烷（PDMS；参见上文），硅酮油。硅酮材料的第二大组是基于硅酮树脂，其由分支和笼状的低聚硅氧烷形成。

在本文中，特别地线性硅氧烷被用作可固化的硅氧烷聚合物和/或硅氧烷接枝配体。然而，非线性硅氧烷也可以被用作可固化的硅氧烷聚合物和/或硅氧烷接枝配体。另外，由于硅氧烷被固化，因而一般而言，光转换器将是固体光转换器（固体聚合光转换器）。然而，在实施例中，光转换器可能是柔性的。

如以上所指示的，接枝配体包括具有x1个Si骨干元素的硅氧烷接枝配体；特别地，接枝配体是硅氧烷接枝配体（具有x1个Si骨干元素）。术语“接枝配体”是指配位到或束缚于诸如量子点之类的光转换器纳米颗粒（这些颗粒在下文中进一步阐述）的外表面的配体。接枝配体例如在本领域中是已知的，并且例如在WO/2009/035657、WO/2010/014198和WO/2008/063653等中描述。接枝配体有时也被指示为包覆配体。

接枝配体包括硅氧烷分子，其一般将具有通常已知的侧基，而且具有拥有接枝功能性的至少一个侧基。具有接枝功能性的侧基可以选自包括胺和羧酸的组。例如，胺可以是-NH₂或COOH，但是也可以分别是-R-NH₂或R-COOH，其中R是碳氢化合物，优选地包括少于20个碳原子。然而，具有接枝功能性的侧基也可以包括磷化氢、氧化膦、磷酸盐、硫醇等（以及在实施例中其两个或更多的组合）。因此，接枝配体是硅氧烷分子，其一般将具有通常已知的侧基，而且具有拥有接枝功能性的至少一个侧基，其选自包括以下各项的组：胺、羧酸、磷化氢、氧化膦、磷酸盐、硫醇，甚至更特别地胺、羧酸、磷化氢、氧化膦和磷酸盐。在实施例中，配体可以包括具有接枝功能性的多个侧基，其可以包括不同类型的这样的侧基（或者其可以是全部相同的）。Si骨干元素还可以包括具有接枝功能性的两个侧基。短语“具有接枝功能性的侧基”是指具有接枝到发光纳米颗粒的能力的侧基（非端基），如本文所描述的。因此，具有接枝功能性的侧基向硅氧烷提供其接枝能力（以及因此的接枝配体功能性）。

因此，特别地，侧基是非端Si骨干元素的侧基（还参见下文）。胺可以作为胺接枝到发光纳米颗粒的外表面；羧酸可以作为羧酸盐接枝到发光纳米颗粒。特别地，看起来功能基应当特别地布置为侧基而非末端基。因此，特别地，接枝配体包括具有末端基的硅氧烷分子，所述末端基不包括选自包含以下各项的组的基：胺、羧酸、磷化氢、氧化膦、磷酸盐和硫醇；即不具有（基本上）拥有接枝功能性的末端基。接枝配体特别地具有拥有接枝功能性的侧基以用于本文指示的半导体量子点，特别地本文指示的CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe,ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS,HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe,HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS,HgZnSeTe, HgZnSTe, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP,GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs,GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs以及InAlPAs纳米颗粒，甚至更特别地硫化物、碲化物和硒化物。

具有接枝功能性的侧基可以布置在接枝配体的硅氧烷骨干之上的任何地方。假定具有x1个硅骨干单元的线性硅氧烷，则特别地在骨干长度的20-80%之间找到具有功能的一个（或多个）侧基。假定例如骨干包括50个Si骨干元素，则特别地在第10个Si或第40个Si上或其之间找到具有接枝功能性的侧基（其中第1个和第50个是末端基）。

存在至少一个这样的侧基，尽管可选地可以存在具有接枝功能性的多于一个侧基，其诸如选自包括以下各项的组：胺和羧酸，或其它，诸如磷化氢、氧化膦、磷酸盐、硫醇。具有接枝功能性的这样的侧基的数目可以取决于硅氧烷接枝配体的链长度，但是特别地不超过数目10。因此，特别地每个硅氧烷接枝配体的不超过直至10个Si骨干元素（不是端Si骨干元素）包括具有接枝功能性的侧基。特别地，每个硅氧烷接枝配体的不超过直至10个Si骨干元素（不是端Si骨干元素）包括选自包含以下各项的组的侧基（具有接枝功能性）：包括侧基的胺、包括侧基的羧酸、包括侧基的磷化氢、包括侧基的氧化膦、包括侧基的磷酸盐和包括侧基的硫醇。当存在具有接枝功能性的多于一个侧基时，特别地具有接枝功能性的侧基的百分比等于或小于5摩尔%（对于所有R1，R骨干侧基而言，不超过5%包括这样的功能基），甚至更特别地具有接枝功能性的侧基的百分比等于或小于2.5摩尔%。因此，假定例如22个Si骨干元素（因此包括两个端Si骨干元素），存在可用的40个侧基；当其中的5%将具有接枝功能性时，这将暗示多达两个侧基将具有接枝功能性；其它将不具有接枝功能性，诸如甲基、苯基等。具有接枝功能性的这些多个（p）侧基可以分布在p/2-p个硅酮骨干单元之上。

要指出的是，术语“接枝配体”或“硅氧烷接枝配体”还可以是指多个不同类型的接枝配体。在实施例中，这些接枝配体基本上是相同的。然而，在另一实施例中，接枝配体可以包括多个不同的接枝配体。例如，其可以在链长度（x1）方面不同，和/或其可以在侧基方面不同，和/或其可以在具有接枝功能性的侧基方面不同，和/或可以在具有接枝功能性的侧基的数目方面不同和/或可以在具有接枝功能性的侧基的位置方面不同（和/或在末端基的类型方面不同）。例如，硅氧烷接枝配体可以包括多个硅氧烷聚合物，其中每个仅具有一个（胺）侧基，但是其中（胺）侧基的位置随机分布在硅氧烷聚合物之上。

一般而言，可固化的硅氧烷聚合物或者光转换器（聚合设备）的（交联）硅氧烷聚合物不具有选自包括胺和羧酸的组的具有接枝功能性的一个或多个侧基。

除具有接枝功能性的侧基之外，关于硅氧烷接枝配体的以上所指示的信息基本上也适用于可固化的硅氧烷聚合物。

术语“可固化的硅氧烷聚合物”还可以是指多个不同类型的可固化的硅氧烷聚合物。在实施例中，这些可固化的硅氧烷聚合物是基本上相同的。然而，在另一实施例中，可固化的硅氧烷聚合物可以包括多个不同的可固化的硅氧烷聚合物。例如，其可以在链长度（y1）方面不同，和/或其可以在侧基（的类型）方面不同。另外，其可以在末端基的类型方面不同。可固化的硅氧烷聚合物可以具有末端基，其被配置成在固化时形成交联。要指出的是，此外或者可替换地，每可固化的硅氧烷聚合物的一个或多个侧基也可以被配置成在固化时形成交联。例如，侧基可以包括乙烯基（或氢基）。如从上文可以理解的，可固化的硅氧烷聚合物可以包括末端基和/或侧基，其被配置成在固化时形成交联。

在特定实施例中，x1为至少40，诸如至少50，特别地至少80。然后可以获得更好和/或更稳定的系统。在实施例中，x1不大于2000，特别地不大于1000，诸如不大于800。在特定实施例中，x1在40-1000的范围中，诸如40-800，比如100-800。如以上所提到的，可以应用不同接枝配体的组合；在这样的实例中，x1是（加权）平均值。

另外，y1是至少7，诸如特别地至少10，并且特别地不大于400，诸如不大于200。如以上所提到的，可以应用不同的可固化的硅氧烷聚合物的组合；在这样的实例中，y1是（加权）平均值。

另外，可以利用x1/y1≥0.80获得良好结果，但是一般而言，在x1/y1≥0.95，诸如x1/y1≥1.2时获得（光转换器的）稳定性和/或透射的意义上的较好结果。

特别地，接枝配体和可固化的硅氧烷聚合物是化学上基本上相同的。这可以例如暗示接枝配体和可固化的硅氧烷聚合物二者是聚甲基硅氧烷或聚苯基硅氧烷或聚甲基苯基（特别地50/50）硅氧烷，其中接枝配体具有至少一个侧基，其是具有接枝功能性的侧基。

在特定实施例中，硅氧烷接枝配体和可固化的硅氧烷聚合物的侧基的至少75%，特别地80%，甚至更特别地85%，又甚至更特别地至少90%，诸如特别地至少95%在化学特性方面重叠。化学特性方面的重叠可以通过确定接枝配体和可固化的硅氧烷聚合物上的特定侧基的百分比并且合计百分比的重叠部分来评价。例如，在假设的示例中，当硅氧烷接枝配体包括72%甲基和25%苯基侧基，并且可固化的硅氧烷聚合物包括66%甲基和29%苯基侧基时，则重叠百分比的总和是66%+25% =91%。因此，这样的硅氧烷接枝配体和可固化的硅氧烷聚合物是基本上化学相同的。

如以上所指示的，硅氧烷接枝配体和/或可固化的硅氧烷聚合物可以分别包括多个不同的分子。在这样的实例中，使用平均值。例如，假定第一硅氧烷接枝配体具有74%甲基和22%苯基侧基并且第二硅氧烷接枝配体具有70%甲基和28%苯基侧基，则平均百分比是72%甲基和25%苯基。

在特定实施例中，硅氧烷接枝配体的Si骨干元素（不包括端基）的至少75%，特别地80%，甚至更特别地85%，又甚至更特别地至少90%，诸如特别地至少95%具有甲基侧基，并且特别地（可固化的）硅氧烷聚合物的Si骨干元素（不包括端基）的至少75%，特别地80%，甚至更特别地85%，又甚至更特别地至少90%，诸如特别地至少95%具有甲基侧基。因此，在实施例中，（固体）硅氧烷聚合物（基质）和硅氧烷接枝配体包括聚甲基硅氧烷聚合物。假定硅氧烷包括10个硅骨干单元（不包括端基）和90%甲基侧基，则将存在16个甲基侧基。

特别地，用于接枝配体和可固化的硅氧烷聚合物二者的硅氧烷是100%甲基侧基或50/50甲基/苯基侧基（然而，其中对于接枝配体，至少一个侧基是具有接枝功能性的侧基，因此这样的侧基不仅是甲基或苯基，而且可替换地或此外包括例如胺或羧酸）。

在又一实施例中，硅氧烷接枝配体的Si骨干元素（不包括端基）的至少75%，特别地80%，甚至更特别地85%，又甚至更特别地至少90%，诸如特别地至少95%具有苯基侧基，并且硅氧烷聚合物的Si骨干元素（不包括端基）的至少75%，特别地80%，甚至更特别地85%，又甚至更特别地至少90%，诸如特别地至少95%具有苯基侧基。

如将清楚的，端基还可以包括甲基、苯基或其它基，诸如可选地具有交联功能性的基。

在本文中被指示为光转换器纳米颗粒的量子点或发光纳米颗粒可以例如包括选自包含以下各项的组的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体量子点：CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe,ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS,HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe,HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS,HgZnSeTe和HgZnSTe。在另一实施例中，发光纳米颗粒可以例如是选自包括以下各项的组的III-V族化合物半导体量子点：GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs,GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs,GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs和InAlPAs。在又一实施例中，发光纳米颗粒可以例如是选自包括以下各项的组的I-III-VI2黄铜矿型半导体量子点：CuInS₂, CuInSe₂, CuGaS₂, CuGaSe₂, AgInS₂, AgInSe₂, AgGaS₂和AgGaSe₂。在又一实施例中，发光纳米颗粒可以例如是I-V-VI2半导体量子点，诸如选自包括以下各项的组：LiAsSe₂, NaAsSe₂和KAsSe₂。在又一实施例中，发光纳米颗粒可以例如是诸如SbTe之类的IV-VI族化合物半导体纳米晶体。在特定实施例中，发光纳米颗粒选自包括以下各项的组：InP，CuInS₂，CuInSe₂，CdTe，CdSe，CdSeTe，AgInS₂和AgInSe₂。在又一实施例中，发光纳米颗粒可以例如是选自具有诸如ZnSe:Mn，ZnS:Mn之类的内部掺杂剂的以上所描述的材料的II-VI、III-V、I-III-V和IV-VI族化合物半导体纳米晶体之一。掺杂剂元素可以选自Mn，Ag，Zn，Eu，S，P，Cu，Ce，Tb，Au，Pb，Tb，Sb，Sn和T1。在本文中，基于发光纳米颗粒的发光材料也可以包括不同类型的QD，诸如CdSe和ZnSe:Mn。

使用II-VI量子点看起来是特别有利的。因此，在实施例中，基于半导体的发光量子点包括II-VI量子点，特别地选自包括以下各项的组：CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe,ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS,HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe,HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS,HgZnSeTe和HgZnSTe，甚至更特别地选自包括以下各项的组：CdS，CdSe，CdSe/CdS和CdSe/CdS/ZnS。

在实施例中，应用无Cd的QD。在特定实施例中，光转换器纳米颗粒包括III-V QD，更特别地为基于InP的量子点，诸如核-壳InP-ZnS QD。要指出的是，术语“InP量子点”或“基于InP的量子点”和类似术语可以涉及“裸露的”InP QD，但是也可以涉及具有InP核上的壳的核-壳InP QD，诸如核-壳InP-ZnS QD，比如InP-ZnS QD棒中点（dot-in-rod）。

发光纳米颗粒（没有涂层）可以具有大约2-50 nm的范围内的尺寸，特别地为2-20nm，诸如5-15 nm；特别地纳米颗粒的至少90%分别具有在所指示的范围内的尺寸（即，例如，纳米颗粒的至少90%具有在2-50 nm的范围内的尺寸，或者特别地纳米颗粒的至少90%具有在5-15 nm的范围内的尺寸）。术语“尺寸”特别地涉及长度、宽度和直径中的一个或多个，这取决于纳米颗粒的形状。

在实施例中，光转换器纳米颗粒具有在从大约1到大约1000纳米（nm）的范围内并且优选地在从大约1到大约100 nm的范围内的平均颗粒大小。在实施例中，纳米颗粒具有在从大约1-50nm，特别地1到大约20nm的范围内，并且一般至少1.5nm，诸如至少2nm的平均颗粒大小。在实施例中，纳米颗粒具有在从大约1到大约20 nm的范围内的平均颗粒大小。

典型的点由诸如硒化镉、硫化镉、砷化铟和磷化铟之类的二元合金制成。然而，点也可以由诸如硫硒化镉之类的三元合金制成。这些量子点可以包含在具有10至50个原子的直径的量子点体积内的如100至100,000个那样少的原子。这对应于大约2至10纳米。例如，可以提供具有大约3 nm的直径的诸如CdSe、InP或CuInSe₂之类的球形颗粒。发光纳米颗粒（没有涂层）可以具有球形、立方体、棒、线、盘、多槽等的形状，其中一个维度上的大小小于10 nm。例如，可以提供具有20 nm长度和4 nm直径的CdSe的纳米棒。因此，在实施例中，基于半导体的发光量子点包括核-壳量子点。在又一实施例中，基于半导体的发光量子点包括棒中点纳米颗粒。也可以应用不同类型颗粒的组合。例如，可以应用核-壳颗粒和棒中点和/或可以应用前述纳米颗粒中的两个或更多的组合，诸如CdS和CdSe。此处，术语“不同类型”可以涉及不同几何形状以及不同类型的半导体发光材料。因此，也可以应用（以上所指示的）量子点或发光纳米颗粒中的两个或更多的组合。

诸如从WO 2011/031871得到的制造半导体纳米晶体的方法的一个示例是胶体生长过程。胶体生长通过将M给体和X给体注入到热配位溶剂中而发生。用于制备单分散半导体纳米晶体的优选方法的一个示例包括注入到热配位溶剂中的诸如二甲基镉之类的有机金属试剂的热解。这准许离散成核并且导致半导体纳米晶体的宏观量的受控生长。注入产生可以以受控方式生长以形成半导体纳米晶体的晶核。反应混合物可以被温和地加热以使半导体纳米晶体生长和退火。样品中的半导体纳米晶体的平均大小和大小分布二者取决于生长温度。维持稳定生长所必需的生长温度随着平均晶体大小的增加而增加。半导体纳米晶体是半导体纳米晶体的群体的成员。作为离散成核和受控生长的结果，可以获得的半导体纳米晶体的群体具有直径的窄、单分散分布。直径的单分散分布也可以被称为大小。优选地，颗粒的单分散群体包括颗粒的群体，其中群体中的颗粒的至少大约60%落在指定颗粒大小范围内。单分散颗粒的群体优选地在直径方面偏离小于15% rms（均方根）并且更优选地小于10% rms并且最优选地小于5%。

在实施例中，纳米颗粒可以包括半导体纳米晶体，其包括含有第一半导体材料的核和含有第二半导体材料的壳，其中壳布置在核表面的至少一部分之上。包括核和壳的半导体纳米晶体也被称为“核/壳”半导体纳米晶体。

例如，半导体纳米晶体可以包括具有式MX的核，其中M可以是镉、锌、镁、汞、铝、镓、铟、铊或其混合物，并且X可以是氧、硫、硒、碲、氮、磷、砷、锑或其混合物。适于用作半导体纳米晶体核的材料的示例包括但不限于：ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe,MgS, MgSe, GaAs, GaN, GaP, GaSe, GaSb, HgO, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InN, InP,InSb, AlAs, AIN, AlP, AlSb, TIN, TIP, TlAs, TlSb, PbO, PbS, PbSe, PbTe, Ge,Si，包括前述中的任一个的合金，和/或包括前述中的任一个的混合物，包括三元和四元混合物或合金。

壳可以是具有与核的组成相同或不同的组成的半导体材料。包括核半导体纳米晶体的表面上的半导体材料的外涂层的壳可以包括IV族元素、II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、II-IV-V族化合物、包括前述中的任一个的合金、和/或包括前述中的任一个的混合物，包括三元和四元混合物或合金。示例包括但不限于：ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS,CdSe, CdTe, MgS, MgSe, GaAs, GaN, GaP, GaSe, GaSb, HgO, HgS, HgSe, HgTe,InAs, InN, InP, InSb, AlAs, AIN, AlP, AlSb, TIN, TIP, TlAs, TlSb, PbO, PbS,PbSe, PbTe, Ge, Si，包括前述中的任一个的合金，和/或包括前述中的任一个的混合物。例如，ZnS、ZnSe或CdS外涂层可以生长在CdSe或CdTe半导体纳米晶体上。例如，在美国专利6,322,901中描述了外涂敷过程。通过在外涂敷期间调节反应混合物的温度并且监视核的吸收频谱，可以获得具有高发射量子效率和窄大小分布的经外涂敷的材料。外涂层可以包括一个或多个层。外涂层包括与核的组成相同或不同的至少一个半导体材料。优选地，外涂层具有从大约一到大约十个单层的厚度。外涂层也可以具有大于十个单层的厚度。在实施例中，在核上可以包括多于一个外涂层。

在实施例中，围绕的“壳”材料可以具有比核材料的带隙大的带隙。在某些其它实施例中，围绕的壳材料可以具有比核材料的带隙小的带隙。

在实施例中，壳可以经选择以便具有与“核”衬底的原子间距接近的原子间距。在某些其它实施例中，壳和核材料可以具有相同的晶体结构。

半导体纳米晶体（核）壳材料的示例包括而不限于：红（例如，（CdSe）ZnS（核）壳）、绿（例如，（CdZnSe）CdZnS（核）壳等）和蓝（例如，（CdS）CdZnS（核）壳）（同样进一步参见上文的例如基于半导体的特定光转换器纳米颗粒）。

因此，以上提到的外表面可以是裸露量子点（即不包括另外的壳或涂层的QD）的表面或者可以是诸如核-壳量子点（比如核-壳或棒中点）的经涂敷的量子点的表面，即壳的（外）表面。接枝配体因此特别地接枝到量子点的外表面，诸如棒中点QD的外表面。

因此，在特定实施例中，光转换器纳米颗粒选自包括核-壳纳米颗粒的组，其中核和壳包括以下中的一个或多个：CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe,CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS,CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS,CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe,GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP,AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs,GaInPAs, InAlNP, InAlNAs和InAlPAs。

一般而言，核和壳包括相同类别的材料，但是基本上包括不同的材料，比如围绕CdSe核的ZnS壳等等。

在本文中，使用术语“固体聚合物”以便指示本发明的过程的聚合最终产品不是液体或溶解的聚合物，而是以例如颗粒、膜、板等形式的有形产品（在室温（和大气压力）下）。因此，在实施例中，光转换器选自包括涂层、自支撑层和板的组；所述光转换器因此特别地在室温，特别地甚至高达100℃，特别地甚至高达150℃，特别地甚至高达200℃下为固体。光转换器可以是柔性的或者可以是刚性的。另外，光转换器可以是平坦的或弯曲的（在一个或两个维度上）。另外，可选地，光转换器可以包括光转换器的外表面的至少一部分处的出耦合结构。

本发明的过程至少包括两个过程元素，其一般将连续地执行，其中第一过程元素在第二过程元素之前。明确提到两个过程元素的事实不排除一个或多个其它过程元素的存在，其可以包括在第一过程元素之前的过程中，和/或第一与第二过程元素之间，和/或在第二过程元素之后。例如，本发明的过程还可以包括量子纳米颗粒上的现有接枝分子与如本发明中所限定的接枝分子的交换。该过程还可以可选地包括过量配体（即未束缚到光转换器纳米颗粒的配体）的移除。

第一过程元素包括经接枝的纳米颗粒（即具有利用接枝配体接枝的外表面的转换器纳米颗粒）和可固化的硅氧烷聚合物的混合。一般而言，当存在QD可以分散于其中并且特别地为用于可固化的硅氧烷聚合物的溶剂的液体的情况下，这可以加速或优化。此处，溶剂被认为是在室温时待溶解的物质的至少0.1克/l可以溶解在溶剂中的溶剂。溶剂可以是任何常见的，优选地非极性的溶剂，其具有优选地低于120℃的沸点。例如，溶剂可以是甲苯、苯、己烷、环己烷等。溶剂可以是极性溶剂。例如，溶剂可以是氯仿、丙酮、丙酮腈、乙酸乙酯、石油醚等。可以利用常规技术来完成混合。可选地，可以加热混合物。

可以利用本领域中已知的技术来完成固化。如以上所指示的，为此目的，可固化的硅氧烷聚合物的至少一部分可以具有反应基，其被配置成在固化时形成交联。固化可以通过催化剂来辅助。另外，混合物可以被加热和/或辐照以发起和/或传播固化。通过固化，获得用于经接枝的光转换器纳米颗粒的（固体）基质或主体（经接枝的光转换器纳米颗粒嵌入并且分布在基质或主体中）。

如以上所提出的，本发明的过程可以提供一种（发光）光转换器，其包括嵌入具有利用接枝分子接枝的外表面的光转换器纳米颗粒的聚合物制品内的（固体）聚合物。如以上所指示的，（发光）光转换器可以例如是透明或半透明的，特别地为基本上透明的。本发明的过程可以在实施例中导致一种产品，其中接枝配体的至少一部分与（多个）硅氧烷聚合物交织（经由例如交联）。后者的实施例可以是接枝配体可能能够与可固化的（或经固化的）硅氧烷聚合物反应时的情况。因此，在实施例中，一个或多个接枝配体可以包括功能基，其被配置成与特别地可固化的硅氧烷聚合物（其形成主体材料或基质）形成交联。

因此，本发明的过程还可以提供本文限定的具有嵌入其中的光转换器纳米颗粒的光转换器（或者光转换器元件）。因此，本文限定的具有嵌入其中的光转换器纳米颗粒的光转换器（或者光转换器元件）在实施例中通过如本文所限定的过程可获得。因此，如以上所指示的，在另一方面中，本发明提供一种包括具有嵌入其中的光转换器纳米颗粒的硅氧烷聚合物基质的光转换器，其中：

（a）光转换器纳米颗粒具有利用接枝配体接枝的外表面，以及

（b）硅氧烷聚合物基质包括交联硅氧烷聚合物；

-其中接枝配体包括具有x1个Si骨干元素的硅氧烷接枝配体，其中每个硅氧烷接枝配体的至少一个Si骨干元素包括具有接枝功能性的侧基，其选自包括包含侧基的胺或包含侧基的羧酸的组；

-其中可固化的硅氧烷聚合物具有y1个Si骨干元素；

-其中x1特别地为至少20，诸如特别地至少40，甚至更特别地至少50，其中y1特别地为至少2，诸如至少7，比如至少10，并且其中x1/y1＞1，比如至少≥1.2。

特别地，光转换器包括相对于光转换器的总重量的0.001-25 wt.%的光转换器纳米颗粒，诸如0.1-20 wt.%，特别地不超过5 wt.%，诸如0.1-2 wt.%。

特别地，经固化的（可固化的）硅氧烷聚合物的基质对于具有选自380-750 nm的范围的波长的光是透射性的。例如，经固化的（可固化的）硅氧烷聚合物的基质可以对于蓝和/或绿和/或红光是透射性的。特别地，经固化的（可固化的）硅氧烷聚合物的基质对于至少420-680 nm的整个范围是透射性的。特别地，经固化的（可固化的）硅氧烷聚合物的基质对于由照明单元的光源所生成（同样参见下文）并且具有选自可见波长范围的波长的光具有50-100%的范围内，特别地70-100%的范围内的光透射。以此方式，经固化的（可固化的）硅氧烷聚合物的基质对于来自照明单元的可见光是透射性的。可以通过将具有第一强度的特定波长处的光提供给材料并且使在通过材料的透射之后所测量的该波长处的光的强度与提供给材料的该特定波长处的光的第一强度相关来确定透射或光透性（还参见CRC化学和物理手册的E-208和E-406，第69版，第1088-1989页）。光转换器可以是透明或半透明的，但是可以特别地是透明的。特别地，光转换器基本上是透明的，和/或基本上不散射光。当光转换器是透明的时，光源的光可能未完全被光转换器所吸收。特别地，当使用蓝光时，这可以是令人感兴趣的，因为蓝光可以被用于激发光转换器纳米颗粒并且可以被用于提供（白光中的）蓝色分量。因此，特别地，应用可固化的硅氧烷聚合物，其提供对于光转换器纳米颗粒基本上透射的基质（或主体）。

另外，如以上所陈述的，本发明还提供一种照明单元，包括：（i）光源，其被配置为生成光源光，以及（ii）光转换器，其被配置成将光源光的至少一部分转换为转换器光，其中光转换器包括根据如本文所限定的过程可获得的固体聚合物或者如本文所限定的光转换器。因此，在又一方面中，本发明提供一种照明设备，包括：

-光源，其被配置成生成光源光；

-由如本文所限定的过程可获得的光转换器或者如本文所限定的光转换器本身，其被配置成将光源光的至少一部分转换为可见的转换器光。

鉴于效率和/或稳定性，可以有利的是，将纳米颗粒或者特别地光转换器设置在距光源的非零距离处，诸如0.5-50mm，比如1-50mm。因此，在实施例中，光转换器可以被配置在光源的非零距离处。例如，光转换器或者特别地发光材料可以应用于照明单元的窗口或者可以由其包括。在光源被配置成提供蓝光的情况下，发光材料可以被配置成仅转换光源光的一部分。光源的蓝光和基于光转换器纳米颗粒的发光材料的发光材料光一起可以在实施例中提供白色照明单元光。因此，在实施例中，光转换器被配置在距光源的非零距离处。然而，要指出的是，本发明不限于其中光转换器与光源之间的距离非零的应用。本发明和本文所描述的特定实施例也可以应用在其中光源和光转换器物理接触的其它实施例中。在这样的实例中，光转换器可以特别地被配置成与例如LED管芯物理接触。

在又一实施例中，光源包括固态光源，诸如固态发光设备或固态激光器。术语光源还可以涉及多个光源。

如以上所指示的，照明设备可以应用为LCD应用中的背光照明单元。因此，在又一方面中，本发明提供一种包括背光照明单元的液晶显示设备，其中背光照明单元包括如本文所限定的一个或多个照明设备。

除光转换器纳米颗粒之外，光转换器可以包括主体其它（粒状）材料，诸如例如有机染料和反射（非发光）颗粒中的一个或多个，比如TiO₂。（多个）这样的（粒状）材料可以与光转换器纳米颗粒和可固化的硅氧烷聚合物混合。因此，短语“混合（i）具有利用接枝配体接枝的外表面的光转换器纳米颗粒（在本文中也被指示为“纳米颗粒”）和（ii）可固化的硅氧烷聚合物”还可以涉及“混合（i）具有利用接枝配体接枝的外表面的光转换器纳米颗粒（在本文中也被指示为“纳米颗粒”）和（ii）可固化的硅氧烷聚合物，以及可选地一个或多个其它材料”。

在本文中，术语白光对本领域技术人员而言是已知的。其特别涉及具有在大约2000与20000K之间，特别地2700-20000K的相关色温（CCT）的光以用于特别地在大约2700K和6500K的范围内的一般照明以及用于特别地在大约7000K和20000K的范围内的背光照明目的，并且特别地在距BBL（黑体轨迹）大约15 SDCM（颜色匹配标准偏差）内，特别地在距BBL大约10 SDCM内，甚至更特别地在距BBL大约5 SDCM内。

术语“紫光”或“紫色发射”特别涉及具有大约380-440nm的范围内的波长的光。术语“蓝光”或“蓝色发射”特别涉及具有大约440-490nm的范围内的波长的光（包括一些紫和青色调）。术语“绿光”或“绿色发射”特别涉及具有大约490-560 nm的范围内的波长的光。术语“黄光”或“黄色发射”特别涉及具有大约560-590 nm的范围内的波长的光。术语“橙光”或“橙色发射”特别涉及具有大约590-620 nm的范围内的波长的光。术语“红光”或“红色发射”特别涉及具有大约620-750 nm的范围内的波长的光。术语“可见”光或“可见发射”是指具有大约380-750 nm的范围内的波长的光。

本领域技术人员将理解本文中的诸如“基本上所有发射”或“基本上包括”中的术语“基本上”。术语“基本上”还可以包括具有“完整地”、“完全地”、“所有”等的实施例。因此，在实施例中，也可以移除形容词基本上。在适用的情况下，术语“基本上”还可以涉及90%或更高，诸如95%或更高，特别地99%或更高，甚至更特别地99.5%或更高，包括100%。术语“包括”还包括其中术语“包括”意指“由……构成”的实施例。

另外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等等被用于在类似的元件之间进行区分并且不一定用于描述序列性或者时间顺序。应理解到，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文所描述的本发明的实施例能够以除本文所描述或说明的其它顺序来操作。

在本文中，除了其它方面，设备在操作期间进行描述。如本领域技术人员将清楚的，本发明不限于操作的方法或者操作中的设备。

应当指出，以上提到的实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离随附权利要求书的范围的情况下设计许多可替换的实施例。在权利要求中，放置在圆括号之间的任何参考标记不应解释为限制权利要求。动词“包括”及其词形变化的使用不排除除权利要求中所陈述的那些之外的元件或步骤的存在。在元件前面的冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用于获益。

本发明还适用于包括说明书中所描述和/或附图中所示出的表征特征中的一个或多个的设备。本发明还涉及包括说明书中所描述和/或附图中所示出的表征特征中的一个或多个的方法或过程。

可以组合本专利中所讨论的各个方面以便提供附加的优点。另外，特征中的一些可以形成一个或多个分案申请的基础。

附图说明

现在将仅以示例的方式参考随附示意图来描述本发明的实施例，其中对应的参考符号指示对应的部分，并且其中：

图1a-1c示意性地描绘了本发明的（多个）设备的一些方面；

图2a-2d示意性地描绘了本发明的一些另外的方面；

图3a-3j示意性地描绘了硅氧烷的一些另外的方面和本发明的一些另外的方面。

附图不一定按照比例。

图4a和4b分别示出了根据本发明的接枝配体的交换之前和之后的QD的TEM图片。

图5示出了根据本发明的接枝配体的交换之后的包括QD的硅酮凝胶的照片。

具体实施方式

图1a示意性地描绘了包括光源10和光转换器100的照明设备1，所述光源10被配置成生成光源光11，所述光转换器100被配置成将光源光11的至少一部分转换为可见的转换器光121。此处，仅示意性地描绘了一个光源10。然而，可以存在多于一个光源10。

光转换器具有上游侧101（光转换器的外表面的一部分）和下游侧102（光转换器的外表面的一部分），所述上游侧101至少部分指向光源10，所述下游侧102背离光源10（在该透射配置中）。

光转换器100包括具有嵌入在聚合主体材料110中的光转换器纳米颗粒120的聚合主体材料110。这些可以是点、棒、其组合等（还参见上文）。光转换器纳米颗粒120在被光源光11激发时生成可见的转换器光（以及可选地还有不可见的辐射，比如IR辐射）。转换器光121的至少一部分从下游侧102逸出而作为照明设备光5。其至少一部分处于可见中的该照明设备光5至少包含转换器光121的一部分，并且可选地还可以包含一些其余光源光11。

图1a示意性地描绘了操作中的照明设备。

图1b示意性地描绘了另一实施例，其中光转换器100被包封。包封400围封光转换器；该包封可以基本上阻挡从大气到光转换器的氧气（和/或H₂0）输送。这可以增加光转换器纳米颗粒120（和聚合主体）的稳定性。光转换器100和包封400的组合在本文中也被指示为光转换器单元1100。

图1c示意性地描绘了照明单元1的应用之一，此处在液晶显示设备2中，其包括背光照明单元200以及LCD面板300，所述背光照明单元200包括一个或多个照明单元1（此处，示意性地描绘了一个照明单元），所述LCD面板300可以利用背光照明单元200的（多个）照明单元100的照明设备光5背光照明。

转换器100可以特别地布置在距光源10的非零距离d处，所述光源10可以例如是发光二极管，尽管距离d也可以是零，例如将发光材料30应用在LED管芯上或者嵌入LED管芯上的（硅酮）锥体中时。转换器可以可选地允许光源光11的至少一部分穿过转换器。这样，在转换器的下游，可以找到转换器光121和光源光11的组合。光转换器下游的光被指示为照明设备光5。距离d可以特别地处于0.1-100 mm的范围内，特别地0.5-100 mm，诸如1-20 mm，比如特别地1-50 mm，比如针对光源附近的应用的大约1-3以及针对更远程的应用的5-50 mm。然而，要指出的是，本发明不限于其中d＞0的应用。本发明和本文所描述的特定实施例也可以应用在其中d=0的其它实施例中。在这样的实例中，光转换器可以特别地被配置成与LED管芯物理接触。

除基于经配体接枝的半导体的光转换器纳米颗粒120之外，光转换器100还可以可选地包括其它类型的发光材料，例如以调谐照明单元光5的颜色、增加颜色渲染、调谐色温等等。

术语“上游”和“下游”涉及项或特征相对于来自光生成装置（此处特别地为第一光源）的光的传播的布置，其中相对于来自光生成装置的光束内的第一位置，更靠近光生成装置的光束中的第二位置是“上游”，并且更远离光生成装置的光束内的第三位置是“下游”。

图2a示意性地描绘了光转换器纳米颗粒120的非限制性数目的示例，此处为量子点（QD）。以示例的方式，（i）指示QD颗粒，其具有点的形状而没有另外的层。例如，这可以是例如CdSe。出于清晰的缘故，未示出接枝配体（参见下文）。QD示例（ii）示意性地描绘了核壳系统，作为示例（CdSe）ZnS（核）壳。QD示例（iii）示意性地描绘了棒中点QD系统，例如（CdS）ZnS杆中点（其也是一种类型的核-壳QD）。光转换器纳米颗粒具有利用参考标记127指示的外表面。

图2b示意性地描绘了具有接枝配体130的QD。如可以看到的，在该示例中，具有接枝功能性的侧基（利用参考标记131指示该基）不是末端基；接枝配体附接到光转换器纳米颗粒的外表面127。因此，接枝配体可以具有（至少）两个尾部。如果接枝配体具有拥有接枝功能性的多于一个侧基，则可以找到其它（更复杂的）结构。在插图中，示出了放大图，其中两个尾部处于承载具有束缚到光转换器纳米颗粒的外表面127的接枝功能性的侧基的硅酮骨干元素的两侧处。

图2c非常示意性地描绘了固化之前的情形，其中例如具有束缚到纳米颗粒的外表面以及利用参考标记330指示的未固化的硅氧烷聚合物的接枝配体的光转换器纳米颗粒分布在利用参考标记300指示的器皿中的液体中。液体利用参考标记31来指示；其可以被用于使经接枝的纳米颗粒120分散；另外，其可以被应用以使可固化的硅氧烷聚合物溶解。

在固化之后，诸如通过加热并且在器皿中的混合物中存在催化剂（出于清晰的缘故未描绘）的情况下，获得经固化的系统，即光转换器，如图2d中示意性地描绘的。现在形成硅酮的经固化的硅氧烷聚合物被认为是用于诸如QD之类的光转换器纳米颗粒120的聚合主体材料110（还参见上文）。

以下在实验部分的过程中进一步讨论图3a-3h。

图3i非常示意性地描绘了硅氧烷聚合物的一部分，其中仅描绘了6个硅酮骨干元素；Si骨干元素1和6是端基，分别具有例如末端端基R₃’-R₃’’’和末端基R₄’-R₄’’’。这些末端端基可以包括例如OH、甲基、苯基、乙烯基、氢等等（中的一个或多个），如本领域中已知的。除接枝配体具有拥有如以上所限定的接枝功能性的至少一个侧基的事实之外，每个（非端）硅酮骨干元素具有两个侧基，其原则上可以全部不同，但是其也可以全部相同。

图3j被示出以指示可以如何确定化学重叠。如以上所指示的，特别地，硅氧烷接枝配体和可固化的硅氧烷聚合物的侧基的至少75%，特别地80%，甚至更特别地85%，又甚至更特别地至少90%，诸如特别地至少95%在化学特性方面重叠。R3’-R3’’, R4’-R4’’’, R5’-R5’’和R6’-R6’’’是末端基，并且在评价侧基的化学重叠时不考虑。图3j示意性地示出了仅具有两个不同侧基的简单（但是常见的）系统。以示例的方式，接枝配体具有4个非端硅酮骨干元素（和两个端Si骨干元素）；以示例的方式，可固化的硅氧烷聚合物330具有3个硅酮骨干元素（和两个端Si骨干元素）。以示例的方式，接枝配体具有拥有接枝功能性（FSG）的一个侧基。在下表中，显示了化学特性方面的重叠。要指出的是，在列II和V中，仅给出非端Si骨干元素的数目，因为仅这些可以提供侧基；端Si骨干元素具有末端基。

因此，此处化学重叠是79,2%。实际上，化学重叠一般将更高，诸如至少90%。

实验

硅酮中的量子点的实验结果

具有各种大小和功能基的配体的示例

在我们寻找相容的QD-配体/硅酮系统的过程中，我们已经系统地调查了具有不同组成/功能性的多达20个配体，以及多达10个不同的硅酮。粗略地，配体可以分类为：

短单功能硅氧烷（例如3-氨基丙基五甲基二硅氧烷，AB129258；供应商ABCR）；参见图3a；

短双功能硅氧烷（例如1,3-双（3-氨基丙基）四甲基二硅氧烷，AB 110832）；参见图3b；

具有两个末端上的胺或酸的末端功能化的PDMS（“对称的”，例如聚二甲基硅氧烷，氨基丙基终止的，AB111872）；参见图3c；

具有一个末端上的胺或酸的末端功能化的PDMS（“非对称的”，例如单羧基终止的聚二甲基硅氧烷，非对称的，AB 252409）；参见图3d；

具有胺或酸的侧功能化的PDMS（（2-3%氨基丙基甲基硅氧烷）-二甲基硅氧烷共聚物，AB109373）；参见图3e，其中参考标记131是指具有接枝功能性的侧基。

在所有情况中，将小量的甲苯中的QD添加到1ml纯配体，其在几乎所有情况中给出非常混浊的混合物。在100℃处搅拌混合物超过12小时。在大多数情况中，纯配体-QD混合物在一小时内变得透明，这提供了配体交换的证据。在冷却之后，将该混合物直接添加到各个硅酮，并且混合的程度由所获得的混合物的视觉检查来确定。与本文档中另外的示例中的实验形成对照，在此处所描述的实验中不从过量配体提纯QD。可以在下表中找到所测试的所有配体的概况。

观察到，仅具有侧功能化的配体（最后一个类别）的QD给出与所选硅酮的经改进的可混合性。稍后发现，非常类似于AB109373的配体（AB109374、AB124359、AB116669（后两个是分支的））示出了类似的透明混合物。共同因素在于，其涉及具有侧链中的（随机分布的）平均1个氨基，并且具有对应于粘度100-300 cSt的分子量~5000-1000的PDMS链。在图3f和图3g中给出这些分子的图示。

从以上实验看起来，短配体和/或末端功能化的配体不示出与硅酮的经改进的可混合性。以下更详细地解释长配体对比短配体的效果。出于该目的，我们已经再次测试了两种长链末端功能化的硅氧烷配体（分别具有粘度100和1000 cSt的AB109371和153374），但是发现，配体交换本身是不成功的，即QD-配体混合物不随时间变得透明。

总之，结果清楚地示出侧功能化的硅氧烷配体是优选的。

以下将更详细地讨论化学相容性：

参考	类型	粘度	分子量	n (x1 或y1)
						胺类
AB250914	聚二甲硅氧烷, 单氨基丙基终止的；95%，粘度	7-14 cSt.	800-1100	14
					AB111872	聚二甲硅氧烷, 氨基丙基终止的; 粘度	20-30 cSt	900-1000	14
AB109369	聚二甲硅氧烷, 氨基丙基终止的; 3.2-3.8%胺, 粘度	10-15 cSt.	850-900	12
					AB153374	聚二甲硅氧烷, 氨基丙基终止的; 0.11-0.12%胺, 粘度	900-1100 cSt	15000-20000	236
AB109373	(2-3% 氨基丙基甲基硅氧烷) – 二甲基硅氧烷共聚物; 粘度	80-200 cSt.	4000-6000	68
					AB109374	(4-5% 氨基丙基甲基硅氧烷) - 二甲基硅氧烷共聚物; 粘度	150-300 cSt.	7000-9000	108
AB109371	聚二甲硅氧烷, 氨基丙基终止的, 0.6-0.7%胺;	100-120	5000-7000	378
					AB129258	3-氨基丙基五甲基二硅氧烷; 97%			2
AB110832	1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷; 97%			2
					AB129067	3-氨基丙基甲基双（三甲基硅氧基）硅烷;97%			2
AB116669	具有分支结构的(0.5-1.5% 氨基乙基氨基丙甲氧基硅氧烷) –二甲基硅氧烷共聚物,	100-200 cSt	4000-6000	68
					AB116668	(2-4% 氨基乙基氨基丙甲基硅氧烷) –二甲基硅氧烷共聚物,	900-1,200 cSt	28000	81
AB124359	具有分支结构的(2-4% 氨基乙基氨基丙甲氧基硅氧烷) –二甲基硅氧烷共聚物	200-300	6000-9000	101

	酸类
					AB252409	单羧癸基终止的聚二甲基硅氧烷，非对称,	20 cSt.	1200-1800	17
AB128267	聚二甲基硅氧烷, 羧癸基二甲基终止的；粘度	15-50 cSt.	1000	17
					AB116682	聚二甲基硅氧烷, 羧丙基终止的,	800-1200	28000	378
AB111537	三甲基硅烷基丙酸; 97%	~1	142	1
					AB110833	1,3-双(3-羧丙基)四甲基二硅氧烷; 97%			2
AB111511	2-(三甲基硅烷基)乙酸			2

基于AB109373分子的具有羧酸基的定制合成配体

具有侧链中的功能基的配体的以上成功示例是基于胺功能基。然而，已知的是，羧酸侧基在QD-稳定性方面是更优选的。另外，观察到，过量的胺配体抑制硅酮固化反应，而过量的羧酸配体不这样做。因此，类似于例如AB109373但是利用羧酸而不是胺侧基并且具有100-300 cSt的粘度和类似分子量的分子是最优选的。分子可以分支或不分支。然而，这样的分子就我们的知识所及不是商业上可得到的。因此，我们已经通过使酐酸部分反应到AB109373配体的氨基来定制合成该分子。在图3h中示出了反应和所得的羧基配体（通过与琥珀酐反应将AB109373配体转换成羧酸功能化的配体）。

我们已经测试了定制合成的AB109373-COOH配体。在将CdSe量子点与未稀释的AB109373-COOH配体混合时，再次观察到欠佳的可混合性。然而，混合物在处于100℃下几分钟之后已经变得透明。与氨基相比较，该较高的反应性可以归因于羧酸基，或者侧链稍微更多地延伸的事实。这是也可以使用具有羧酸侧链基的PDMS配体的重要证据。

利用稀释在碳氢化合物溶剂（十二烷）中的AB109373-COOH配体重复该实验，并且在100℃处加热之后再次得到澄清的混合物，溶剂中的配体的浓度降至1wt.%。典型地，在实验中使用5-10wt.%的配体浓度。

利用稀释的AB109373-COOH配体溶液（溶剂中的5wt.%的AB109373-COOH配体）中的InP量子点再次重复该实验。再次在配体交换之后获得透明的混合物。

在混合到其它硅酮中之前，具有接枝配体（在甲苯中）的光转换器纳米颗粒的系统通过基本上移除过量配体来提纯。

具有网格上的AB109373定制配体的干燥QD上的TEM——包括洗涤程序的配体交换的证据

图4a示出了遵循如由Lim等人（Advanced Materials，2007年，第19期，第1927-1932页）描述的方法所制备的并且在TEM网格上干燥的经洗涤的CdSe量子点的TEM图像。图4b示出了在与AB109373定制配体的配体交换之后来自与图4a中所示的相同批次的CdSe量子点的TEM图像。

图4a示出了在配体交换之前，量子点具有大约1 nm的颗粒间距离。图4b示出了在配体交换和干燥过程期间在2维聚集中形成之后，量子点与彼此良好地分离放置并且具有大约7-8 nm的颗粒间距离。后者指示量子点上的配体层的厚度为3-5nm左右。典型地观察到4-5nm的颗粒间距离。

对于其中利用溶剂稀释配体的配体交换之后的经洗涤的CdSe量子点，观察到类似结果，在该情况中观察到大约3nm的稍微短些的颗粒间距离。所实现的颗粒间距离可以尤其取决于配体交换的程度。

当使用InP量子点时在配体交换之后观察到类似结果。

没有各个硅酮中的配体交换的情况下QD的TEM——大聚集的证据

如果将如根据Lim等人（Advanced Materials，2007年，第19期，第1927-1932页）的方法所制备的CdSe量子点混合到硅酮中，通常立即观察到强凝聚。形成大聚集，并且即使层对于裸眼看似透明，显微镜仍揭示出聚集存在。

使用经提纯的QD，具有各种链长度的硅氧烷中的长配体（x1=68）的QD的示例

重新分散在甲苯中的经提纯的QD可以与具有低分子量的pdms混合以创建稳定的分散。可以将点分散在具有1250、2000、3800和6000的分子量（10、20、50和100 cSt的对应粘度或17、27、50、80个Si骨干单元）的pdms中以产出非散射分散。在200 cSt（Mw 9430，y1=127）pdms中，样品是散射的。

利用CdSe量子点获得类似结果，其中在配体交换期间使用较低配体浓度。

利用经配体交换的InP量子点获得类似结果。

具有各种链长度的硅氧烷中的短配体的QD的示例

我们利用短末端功能化的硅氧烷配体来修改QD（单氨基丙基终止的，AB 250914，具有7-14 cSt的粘度和800-1100的Mw，x1=12）。

配体交换是成功的，即QD-配体混合物在配体交换之后是透明的（＞12h@100℃）。观察到，在混合时，具有AB250914配体的QD在10 cSt PDMS（y1=17）中保持完全透明持续大约30秒，在此之后，其开始逐渐凝聚，并且最终变得混浊。该结果再现若干次。这被解释为配体正好在足够长以稳定化10 cSt PDMS中的QD的阈值以下。因此，混合物最初是稳定的，但是慢慢开始随时间凝聚。当与100 cSt（y1=80）混合时，这立即给出混浊的悬浮液，如所期望的。

具有各种类型硅氧烷基的硅氧烷中的长配体的QD的示例

为了探究配体与硅氧烷聚合物之间的化学相容性的重要性，具有定制AB109373-COOH配体（x1=68）的QD与具有各种侧基的硅氧烷分子混合。在下表中给出概况。

下表中的结果再一次确认具有AB109373-COOH配体的QD与高达100 cSt（y1=80）的粘度的PDMS硅氧烷分子形成透明混合物。然而，当具有AB109373-COOH配体的相同QD与具有各种侧链的其它硅氧烷分子混合时。由于我们已经在先前示例中得知，具有AB109373-COOH配体的QD将不会与具有比100 cSt高得多的粘度的硅氧烷分子给出透明混合物。然而，下表示出，甚至对于具有相对低粘度的硅氧烷而言，具有AB109373-COOH配体的这些QD给出混浊的混合物。这指示配体的硅氧烷骨干优选地与其待混合的硅氧烷聚合物的骨干在化学上匹配。在这种情况下，我们的AB109373-COOH配体具有100%二甲基，使得其良好地分散在100%PDMS硅氧烷中。预见到，在QD需要与例如苯甲基（50%）硅酮混合的情况中，QD上的配体应当具有类似例如苯甲基（50%）硅氧烷骨干。

使用低分子量硅酮的可固化的组合物的示例

为了制备经固化的层，使用以下组合物：

产品代码	名称, 类型	量
			AB109389 (Mw 2000-3000)	25/35% 甲基含氢硅氧烷	0.2 ml
AB109356 (大约 5000 Mw)	Pdms, 乙烯基二甲氧基硅氧基终止的	0.8 ml
			AB146697	二甲苯中的铂二乙烯基甲基二硅氧烷	20 µl的1:300的二甲苯中的稀释

通过使用重新分散在100μl甲苯中的点而使用更浓的QD（CdSe）硅酮液体来制备层，点（CdSe）具有AB109373-COOH接枝配体。将液体投铸到利用异丙醇和丙酮预清洗的鹰状载玻片3*3cm上。将层在150℃下固化一小时，这导致透明的有色膜。通过在70℃处固化2小时来制备块状凝胶。获得透明层和5mm厚的块状材料，如图5中所示，其中材料的透明性通过将其放置在文本片段顶部上来展示，其中词语“meet”清楚可见。在另一实验中，使用未修改（即不具有AB109373-COOH接枝配体）的相同CdSe QD并且使用如正上方表中所指示的相同硅酮液体组合物来制备块状凝胶，其中所得的块状凝胶看起来非常混浊并且具有量子点的相对大的聚集。

Claims

1.一种用于产生光转换器（100）的过程，所述光转换器（100）包括具有嵌入其中的光转换器纳米颗粒（120）的硅氧烷聚合物基质，所述过程包括：

（a）混合（i）具有利用接枝配体接枝的外表面的光转换器纳米颗粒和（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，从而产生光转换器（100）；

- 其中接枝配体包括具有x1个Si骨干元素的硅氧烷接枝配体，其中每个硅氧烷接枝配体的至少一个Si骨干元素包括具有接枝功能性的侧基；

- 其中可固化的硅氧烷聚合物具有y1个Si骨干元素；

- 其中x1为至少40，其中y1为至少7，并且其中x1/y1≥1.2。

2.根据权利要求1的过程，其中硅氧烷接枝配体和可固化的硅氧烷聚合物的侧基的至少75%在化学特性方面重叠。

3.根据权利要求1的过程，其中硅氧烷接枝配体的具有接枝功能性的侧基的至少80%和可固化的硅氧烷聚合物在化学特性方面重叠。

4.根据权利要求1的过程，其中硅氧烷接枝配体的Si骨干元素的至少90%具有甲基侧基，并且其中硅氧烷聚合物的Si骨干元素的至少90%具有甲基侧基。

5.根据权利要求1的过程，其中接枝配体和可固化的硅氧烷聚合物二者是聚甲基硅氧烷或聚苯基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷。

6.根据权利要求1的过程，其中x1为至少50，其中每个硅氧烷接枝配体的不多于10个Si骨干元素包括选自由以下各项组成的组的具有接枝功能性的侧基：包括胺的侧基、包括羧酸的侧基、包括膦的侧基、包括氧化膦的侧基、包括磷酸酯的侧基和包括硫醇的侧基。

7.根据权利要求1的过程，其中具有接枝功能性的侧基选自由以下各项组成的组：包括胺的侧基、包括羧酸的侧基、包括膦的侧基、包括氧化膦的侧基、包括磷酸酯的侧基和包括硫醇的侧基。

8.根据权利要求1的过程，其中光转换器纳米颗粒（120）选自由核-壳纳米颗粒组成的组，其中核和壳包括以下中的一个或多个：CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、 GaP、GaAs、AlN、 AlP、AlAs、InN、 InP、InAs、GaNP、 GaNAs、 GaPAs、 AlNP、 AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、 InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、 GaAlPAs、 GaInNP、 GaInNAs、 GaInPAs、 InAlNP、 InAlNAs和InAlPAs。

9.根据权利要求1的过程，其中所述配体的粘度为100-300 cSt。

10.一种包括具有嵌入其中的光转换器纳米颗粒（120）的硅氧烷聚合物基质的光转换器（100），其中：

（b）硅氧烷聚合物基质包括得自可固化的硅氧烷聚合物的固化的交联硅氧烷聚合物；

- 其中接枝配体包括具有x1个Si骨干元素的硅氧烷接枝配体，其中每个硅氧烷接枝配体的至少一个Si骨干元素包括具有接枝功能性的侧基，其选自由包含胺的侧基或包含羧酸的侧基组成的组；

- 其中可固化的硅氧烷聚合物具有y1个Si骨干元素；

- 其中x1为至少40，其中y1为至少7，并且其中x1/y1≥1.2。

11.根据权利要求10的光转换器，其中x1为至少40，其中y1为至少7，并且其中硅氧烷接枝配体的Si骨干元素的至少90%具有甲基侧基，其中硅氧烷聚合物的Si骨干元素的至少90%具有甲基侧基，并且其中光转换器纳米颗粒（120）选自由核-壳纳米颗粒组成的组，其中核和壳包括以下中的一个或多个：CdS、 CdSe、 CdTe、 ZnS、 ZnSe、 ZnTe、HgS、 HgSe、 HgTe、CdSeS、 CdSeTe、CdSTe、 ZnSeS、ZnSeTe、 ZnSTe、HgSeS、 HgSeTe、 HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、 HgZnS、 HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、 CdZnSeTe、 CdZnSTe、CdHgSeS、 CdHgSeTe、 CdHgSTe、 HgZnSeS、HgZnSeTe、 HgZnSTe、 GaN、 GaP、 GaAs、AlN、AlP、 AlAs、 InN、InP、InAs、 GaNP、 GaNAs、 GaPAs、 AlNP、 AlNAs、 AlPAs、 InNP、 InNAs、InPAs、 GaAlNP、 GaAlNAs、 GaAlPAs、 GaInNP、 GaInNAs、 GaInPAs、 InAlNP、 InAlNAs和InAlPAs。

12.根据权利要求10-11中任一项的光转换器，其中光转换器通过根据权利要求1-9中任一项的过程可获得。

13.根据权利要求10的光转换器，其中所述配体的粘度为100-300 cSt。

14.一种照明设备（1），包括：

- 光源（10），其被配置成生成光源光（11），

- 通过根据权利要求1-9中任一项的过程可获得或者如权利要求10-13中任一项所限定的光转换器（100），其被配置成将光源光（11）的至少一部分转换为可见的转换器光（121）。

15.根据权利要求14的照明设备（1），其中光转换器（100）被配置在距光源（10）的非零距离处。

16.根据权利要求14的照明设备（1），其中光转换器（100）被配置成与光源（10）物理接触。

17.一种包括背光照明单元（200）的液晶显示设备（2），其中背光照明单元（200）包括根据权利要求14-16中任一项的一个或多个照明设备（1）。