TWI618262B - 量子點墨水之加工方法 - Google Patents

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卡提克 凡卡他拉曼
阿希謝 古布塔
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Abstract

本發明提供一種儲存及運輸量子點調配物之方法。該方法包括在含氧氣氛圍下儲存及/或運輸該量子點調配物。本發明亦描述一種經充氣及經脫氣之量子點調配物。

Description

量子點墨水之加工方法 [優先權主張]
本申請案主張2012年2月15日申請之美國臨時專利申請案第61/599,216號之優先權，該專利出於各種目的以全文引用的方式併入本文中。
本發明之技術領域係關於量子點，包含方法及包含量子點之組合物及產品。
本發明之實施例係有關量子點調配物、包含量子點調配物之容納器及相關方法，包含與儲存及/或運輸該等量子點調配物有關之方法。本發明之實施例亦有關已儲存或運輸一段時間之量子點調配物的加工。
若在包含氧氣之環境中，量子點在光及熱通量之操作條件下所表現之有效性可能較小。因此，應使量子點維持於實質上無氧氣的環境中。根據本發明之態樣，量子點調配物可在氧氣環境下儲存或運輸，接著可移除氧氣隨後將調配物置於容器或管或容納器，而不損失效率或可靠性。
根據一個態樣，氧氣包含於量子點調配物中。根據一個態樣，有效量之氧氣包含於量子點調配物中。根據另一態樣，藉由使氧氣通過量子點調配物之表面而使氧氣包含於量子點調配物中。根據另一態 樣，藉由使氧氣通過量子點調配物，諸如藉由將氧氣注入量子點調配物中或使氧氣鼓泡通過量子點調配物中來使氧氣包含於量子點調配物中。根據另一態樣，藉由將氧氣混合於量子點調配物中來使氧氣包含於量子點調配物中。根據另一態樣，藉由將量子點調配物置於包含氧氣之氛圍下來使氧氣包含於量子點調配物中。根據一個態樣，藉由擴散使氧氣包含於量子點調配物中。根據另一態樣，可攪動或混合或攪拌量子點調配物以使得含氧氣氛圍中之氧氣包含於量子點調配物中。根據一個態樣，在包含氧氣之氛圍下將量子點調配物置於容納器中。
根據一個態樣，包含於量子點調配物中之氧氣之量有效抑制量子點調配物中之可聚合物質聚合。根據一個態樣，包含於量子點調配物中之氧氣之量有效清除自由基。根據一個態樣，包含於量子點調配物中之氧氣之量有效清除自由基並抑制量子點調配物中之可聚合物質經由自由基聚合而聚合。根據一個態樣，包含於量子點調配物中之氧氣之量有效減少量子點調配物中之自由基的量。
根據一個態樣，量子點調配物包含抑制劑化合物或聚合抑制劑化合物，其亦可稱為抑制劑。當存在氧氣時抑制劑化合物抑制量子點調配物中之可聚合物質的非有意或非所需的聚合。當存在氧氣時抑制劑化合物抑制且較佳防止量子點調配物中之可聚合物質的非有意或非所需的聚合。因此，包含於量子點調配物中之量與抑制劑化合物有關。根據一個態樣，包含於量子點調配物中之氧氣之量有效清除自由基且與抑制劑化合物反應，藉此自量子點調配物移除自由基。根據一個態樣，經一段時間向量子點調配物中補充氧氣以提供有效或足夠量之氧氣以自量子點調配物清除自由基且與抑制劑化合物反應，藉此自量子點調配物移除自由基。
視情況，量子點調配物可置於無光或少光或某一波長之光的條件下。詳言之，此等光條件將不包含活化可能包含於墨水調配物中之 任何光引發劑的波長之光。因為當儲存溫度升高時墨水之存放期縮短，所以應避免儲存或運輸溫度升高。根據一個態樣，將量子點調配物置於不透明容納器中，其拒絕或實質上拒絕光進入容納器。根據一個態樣，將量子點調配物置於拒絕活化可能存在於量子點調配物中之光引發劑的波長之光的條件下(諸如不透明容納器或濾光容納器)。根據一個態樣，將量子點調配物置於不存在波長為約500 nm或小於500 nm(諸如約450 nm或小於450 nm)之光的條件下。視情況，可將量子點調配物置於溫度不足以使量子點調配物中之可聚合物質聚合的環境中。根據一個態樣，可使量子點調配物保持或維持於室溫或低於室溫之溫度下，以使得聚合不會發生。根據一個態樣，可使量子點調配物保持或維持於介於約4℃與25℃之間的溫度下。根據一個態樣，可使量子點調配物保持或維持於室溫或低於室溫之溫度下。根據一個態樣，可使量子點調配物保持或維持於介於約4℃與15℃之間的溫度下。根據一個態樣，可使量子點調配物保持或維持於室溫或低於室溫之溫度下。根據一個態樣，可使量子點調配物保持或維持於介於約20℃與25℃之間的溫度下。視情況，可將量子點調配物置於溫度低於約23℃之環境中。
可將內部包含氧氣之量子點調配物置於容納器(諸如不透明容納器)中，且保留於容納器中一段時間直至需要使用量子點調配物。可在包含氧氣之氛圍下將量子點調配物置於容納器(諸如不透明容納器)中，且保留於容納器中一段時間直至需要使用量子點調配物。可在包含氧氣之氛圍下將內部包含氧氣之量子點調配物置於容納器(諸如不透明容納器)中，且保留於容納器中一段時間直至需要使用量子點調配物。該時段包含儲存時間。該時段包含運輸時間。因此，本發明之態樣包含儲存量子點調配物之方法，其包括將內部包含氧氣之量子點調配物置於容納器(諸如不透明容納器)中，及儲存該容納器一段時 間。因此，本發明之態樣包含儲存量子點調配物之方法，其包括在包含氧氣之氛圍下將量子點調配物置於容納器(諸如不透明容納器)中及儲存容納器一段時間。因此，本發明之態樣包含儲存量子點調配物之方法，其包括在包含氧氣之氛圍下將內部包含氧氣之量子點調配物置於容納器(諸如不透明容納器)中及儲存該容納器一段時間。
本發明之態樣包含運輸量子點調配物之方法，其包括將內部包含氧氣之量子點調配物置於容納器(諸如不透明容納器)中，及將該容納器自一個場所運輸至另一個場所。本發明之態樣包含運輸量子點調配物之方法，其包括在包含氧氣之氛圍下將量子點調配物置於容納器(諸如不透明容納器)中及將該容納器自一個場所運輸至另一個場所。本發明之態樣包含運輸量子點調配物之方法，其包括在包含氧氣之氛圍下將內部包含氧氣之量子點調配物置於容納器(諸如不透明容納器)中及將該容納器自一個場所運輸至另一個場所。本文所述之儲存或運輸方法亦可包括在本文所述之光條件或溫度下儲存或運輸量子點調配物之容納器。本發明之態樣進一步有關一種包含內部具有氧氣之量子點調配物的容納器，諸如不透明容納器。本發明之態樣進一步有關一種包含處於包含氧氣之氛圍下的量子點調配物的容納器，諸如不透明容納器。本發明之態樣進一步有關一種包含內部具有氧氣且處於包含氧氣之氛圍下的量子點調配物之容納器，諸如不透明容納器。
本發明之態樣亦包含加工內部包含氧氣及/或已置於包含氧氣之氛圍下的量子點調配物之方法。根據一個態樣，自量子點調配物移除所有或實質上所有氧氣以使得量子點調配物中不存在或實質上不存在溶解或截留之氧氣。根據一個態樣，自量子點調配物移除所有或實質上所有氣體以使得量子點調配物中不存在溶解或截留之氣體。根據一個態樣，當自量子點調配物移除所有或實質上所有氣體時，自量子點調配物移除所有或實質上所有氧氣。因此，提供一種用於自量子點調 配物移除所有或實質上所有氣體之方法。自液體調配物移除所有或實質上所有氣體之方法為熟習此項技術者所已知。該等方法可稱為脫氣。
根據一個態樣，使量子點調配物經受惰性氣體以使得氧氣自量子點調配物移除。根據一個態樣，將惰性氣體引入量子點調配物中，諸如藉由將氣體噴霧、鼓泡通過量子點調配物。根據一個態樣，用惰性氣體將量子點調配物充氣。根據一個態樣，量子點調配物經惰性氣體脫除氧氣。根據一個態樣，將量子點調配物充氣或另外將惰性氣體添加至量子點調配物中達到足以自量子點調配物移除實質上所有氧氣之程度。根據另一態樣，使量子點調配物脫氣達到足以自量子點調配物移除實質上所有氣體(無論是否為氧氣)之程度。因此，本發明之態樣係有關一種經脫氣之量子點調配物。因此，本發明之態樣係有關一種經充氣之量子點調配物。因此，本發明之態樣係有關一種經去氧之量子點調配物。因此，本發明之態樣係有關一種經充氣及經脫氣之量子點調配物。經充氣之量子點調配物不包含或實質上不包含氧氣。經脫氣之量子點調配物不包含或實質上不包含氣體。經脫氣之量子點調配物不包含或實質上不包含氧氣。在使用之前可使經充氣及/或經脫氣之量子點調配物維持於惰性氛圍或真空下。
根據一個態樣，經充氣及/或經脫氣之量子點調配物用於熟習此項技術者已知之需要自量子點發光之裝置中。該等裝置包含遠端降頻轉換光學元件(諸如用於固態發光之光學元件)、LCD顯示器背光單元、太陽能裝置及其類似物、晶載應用(諸如用於置換或增強磷光體降頻轉換之LED降頻轉換)。
舉例而言，不包含或實質上不包含氧氣及/或不包含或實質上不包含氣體之經充氣及/或經脫氣及/或經去氧之量子點調配物可用於製造光學組件或其他材料，諸如欲用於需要自量子點發光之裝置的量子 點膜。根據某一態樣，將經充氣及/或經脫氣之量子點調配物引入欲用於光學組件之容器或管或容納器中。根據一個態樣，將經充氣及/或經脫氣之量子點調配物引入容器或管或容納器中，接著密封該容器或管或容納器。根據一個態樣，容器或管或容納器中之量子點調配物處於無氧條件(諸如真空)下。將量子點調配物引入容器或管或容納器中之方法為熟習此項技術者所已知且根據本發明將容易顯而易見。根據某一態樣，接著使容器或管或容納器中之量子點調配物經受使量子點調配物固化為基質的條件。接著包含含有量子點之聚合調配物的光學組件可用於多種裝置中，包括(但不限於)本文所述之裝置。
根據一個態樣，經充氣及/或經脫氣之量子點調配物用於製造量子點膜。根據某一態樣，將經充氣及/或經脫氣之量子點調配物引入用於製造量子點膜之組合物中。接著使該組合物經受加工條件以製造內部具有量子點之膜。製造量子點膜之方法為熟習此項技術者所已知且根據本發明將容易顯而易見。
根據一個態樣，量子點調配物可為某些量子點(諸如發射綠光波長之量子點及發射紅光波長之量子點)之組合，且由發射藍光波長之LED刺激，致使產生三色白光。根據一個態樣，量子點容納於諸如管或膜之光學組件中，該光學組件自LED接收光。由量子點產生之光可經由光導傳遞以用於顯示單元。根據某些態樣，由量子點產生之光(諸如三色白光)與液晶顯示(LCD)單元或其他光學顯示單元(諸如顯示背光單元)組合使用。本發明之一個實施例為管(其內含物可處於無氧氣條件下)中之量子點、LED藍光源及光導之組合，其用作背光單元，該背光單元可進一步用於例如LCD單元。
包含本發明之量子點的光學組件包含諸如長度、寬度、壁厚度及橫截面組態之多種組態之容器、管或容納器。如本發明中所使用，術語「管」包含毛細管，且術語「管」及「毛細管」可互換使用。本 發明之管一般視為透光的以使得光可穿過管壁且接觸容納於其中之量子點，藉此使得量子點發光。根據某些態樣，管可經組態以避免、抵抗或抑制由因使其中之基質聚合或加熱其中含有聚合基質之管而施加於管上之應力引起之破裂。在此態樣中，本發明之管為玻璃管以用於量子點。該等管可具有熟習此項技術者已知之組態。該等管可具有抗應力組態且展現有利的抗應力性質。含有量子點之管在本文中亦稱為光學組件。光學組件可作為顯示裝置之一部分而包含在內。
根據一個態樣，本發明之容器、管或容納器由透明材料製成且具有空心內部。量子點駐留於管中且可含於透光之聚合基質材料中。可諸如在無氧氣條件下將包含量子點及至少單體之可聚合組合物引入管中。可密封管以維持可聚合組合物之無氧氣性質。接著使用例如光或熱使可聚合組合物在管中聚合。
因此，本發明提供一種內部包含經充氣及/或經脫氣之量子點調配物的管，其中該量子點調配物不包含或實質上不包含氧氣及/或不包含或實質上不包含氣體。本發明提供一種內部包含經充氣及/或經脫氣且聚合之量子點調配物的管。本發明提供一種組合，其包含內部具有經充氣及/或經脫氣且聚合之量子點調配物的玻璃管；相鄰於該玻璃管之一或多個光源；及相鄰於該玻璃管之光導。本發明提供一種背光顯示單元，其包含一或多個光源；內部具有經充氣及/或經脫氣且聚合之量子點調配物的玻璃管，其相鄰於該一或多個光源；使該玻璃管及顯示器互連之光導。本發明提供一種用於製造光學組件之方法，其包括將包含量子點之經充氣及/或經脫氣之調配物引入玻璃管中及使該可聚合調配物聚合以形成包含量子點之基質。
本發明之實施例係有關用於達成某些所需輻射輸出之量子點的混合物或組合或比率。該等量子點在曝露於適合刺激時可發射某種波長之紅光及綠光。其他實施例係有關包含量子點之多種調配物，其用 於多種發光應用中。包含量子點之調配物在本文中亦可稱為「量子點調配物」或「光學材料」。舉例而言，量子點調配物可採用可流動、可聚合流體之形式，通常稱為量子點墨水，將其引入管中，接著使其聚合以形成量子點基質。根據某些態樣，量子點調配物可採用可流動、可聚合流體之形式，通常稱為量子點墨水，在無氧氣條件下將其引入管中，接著使其聚合以形成量子點基質。接著將該管與例如光導組合使用。
該等調配物包含量子點及可聚合組合物，諸如能夠進一步聚合之單體或寡聚物或聚合物。其他組份包含交聯劑、散射劑、流變改質劑、填充劑、光引發劑及可稱為抑制劑之聚合抑制劑化合物及適用於製造含有量子點之可聚合基質的其他組份中之至少一或多者。本發明之可聚合組合物包含當呈含有量子點之聚合基質形式時避免變黃之組合物。變黃藉由吸收由量子點發射之光及由LED發射之光而導致光學效能降低，由此會導致顏色點偏移。
本發明之實施例進一步係有關包含含有量子點之管、LED及光導的多種背光單元設計，其用於將所產生之光有效轉移至光導並穿過光導以用於液晶顯示器中。根據某些態樣，提供用於照射及刺激管中之量子點且將所得輻射有效耦合或導引至光導並穿過光導的方法及裝置。
實施例進一步提供一種包含本文教示之光學組件的顯示器。
實施例進一步提供一種包含本文教示之光學組件的裝置(例如(但不限於)發光裝置)。
在本申請案末尾所闡述之各請求項均以全文引用的方式併入此發明內容部分中。
本文所述之以上及其他態樣及實施例皆構成本發明之實施例。
本發明相關領域之一般技術者應瞭解，本文關於本發明之任何 特定態樣及/或實施例所述之任何特徵可與本文所述之本發明之任何其他態樣及/或實施例之其他特徵中之任何一或多者組合，適當時進行修改以確保組合之相容性。該等組合視為由本揭示案所涵蓋之本發明的一部分。
應瞭解以上一般描述與以下詳細描述皆僅為例示性及說明性的，且並不限制如所主張之本發明。其他實施例對於熟習此項技術者經由考慮本文所揭示之本發明的說明書及實踐將顯而易見。
在圖式中： 圖1為描述毛細管填充程序之流程圖。
圖2為流明隨時間變化之圖。
圖3為CIEx隨時間變化之圖。
圖4為CIEy隨時間變化之圖。
附圖為僅出於說明目的所呈現之簡化圖；實際結構可能在諸多方面不同，包含例如相對比例等。
為了更好地理解本發明以及其其他優點及能力，結合上述圖式參考以下揭示內容及隨附申請專利範圍。
本發明之實施例係有關儲存量子點調配物之方法。量子點調配物為熟習此項技術者所已知且在可聚合調配物中包含量子點。根據一個態樣，量子點調配物係藉由將量子點與液體調配物組合產生可流動調配物來製備。該等可流動調配物可稱為量子點墨水。該等量子點調配物可在惰性氛圍(亦即缺乏氧氣之氛圍)下製備，因為存在氧氣對於量子點調配物之成份可為不利的，諸如量子點自身可與氧氣反應或氧氣可另外不利地影響量子點之效能。舉例而言，存在氧氣可導致量子點在高溫及光通量之操作條件下光氧化。由於氧氣之敏感性，因此常 常在量子點調配物製造過程中消除氧氣，由此產生處於惰性氛圍或真空下之量子點調配物。或者，量子點調配物可在包含氧氣之氛圍下製造。然而，可在量子點調配物用於例如光學組件、光裝置、顯示器或其他最終用途應用中之前移除氧氣。
根據本發明之態樣，氧氣包含於量子點調配物中。根據本發明之態樣，使量子點調配物經受包含氧氣之氛圍，其中將氧氣引入量子點調配物中。該種包含氧氣之氛圍可稱為「含氧氣氛圍」。根據一個態樣，該含氧氣氛圍可為空氣，諸如周圍空氣。根據另一態樣，含氧氣氛圍中氧氣之量應為含氧氣氛圍之至少約1%至約100%。根據另一態樣，含氧氣氛圍中氧氣之量應為含氧氣氛圍之至少約5%至約21%。含氧氣氛圍中之氣體可為一或多種惰性氣體。根據一個態樣，含氧氣氛圍無水分或實質上無水分。
舉例而言，若在使用之前量子點調配物欲儲存不確定之時段或若量子點調配物欲自第一場所運輸至第二場所，則氧氣包含於量子點調配物中。舉例而言，若在使用之前量子點調配物欲儲存不確定之時段或若量子點調配物欲自第一場所運輸至第二場所，則將量子點調配物置於包含氧氣之氛圍下。舉例而言，若在使用之前量子點調配物欲儲存不確定之時段或若量子點調配物欲自第一場所運輸至第二場所，則氧氣包含於量子點調配物中且將該量子點調配物置於包含氧氣之氛圍下。根據一個態樣，可使量子點調配物維持於含氧氣氛圍下持續量子點調配物中之一或多種可聚合化合物的存放期，諸如在製造該一或多種可聚合化合物之日後一年。
根據一個態樣，藉由在空氣中處理量子點調配物，例如藉由在空氣中將調配物轉移至容納器中，使氧氣包含於量子點調配物中。根據一個態樣，將氧氣混合至量子點調配物中以便將氧氣溶解於量子點調配物中及/或將量子點調配物置於包含氧氣之氛圍下。根據一個態 樣，含氧氣氛圍中或另外溶解於量子點調配物中之氧氣的量足以抑制且較佳防止量子點調配物中之反應性或可聚合化合物的非所需反應或聚合。
根據一個態樣，量子點調配物包含抑制量子點調配物之非所需聚合的抑制劑化合物，否則該非所需聚合可能會在製造調配物後隨時間推移而發生。在不希望受科學理論束縛之情況下，存在於量子點調配物中之氧氣可清除自由基，藉此抑制量子點調配物中之可聚合化合物的非所需自由基聚合。因此，包含於量子點調配物中之氧氣之量足以清除自由基且抑制量子點調配物中之可聚合化合物的自由基聚合。在不希望受科學原理束縛之情況下，存在於量子點調配物中之氧氣可清除自由基，接著與抑制劑化合物反應，藉此自量子點調配物移除自由基且抑制量子點調配物中之可聚合化合物的非所需自由基聚合。因此，包含於量子點調配物中之氧氣之量與抑制劑化合物有關。根據一個態樣，包含於量子點調配物中之氧氣之量有效清除自由基且與抑制劑化合物反應，藉此自量子點調配物移除自由基。根據一個態樣，經一段時間向量子點調配物中補充氧氣以提供有效或足夠量之氧氣以自量子點調配物清除自由基且與抑制劑化合物反應，藉此自量子點調配物移除自由基。
因此，提供在儲存期間維持量子點調配物之方法，其藉由使量子點調配物經受含氧氣氛圍或另外將氧氣溶解於量子點調配物中及抑制量子點調配物中之反應性或可聚合化合物的反應或聚合來進行。根據一個態樣，防止量子點調配物在儲存期間量子點調配物中之反應性或可聚合化合物發生非所需反應或聚合。進一步提供在自第一場所運輸至第二場所期間維持量子點調配物之方法，其藉由使量子點調配物經受含氧氣氛圍或另外將氧氣溶解於量子點調配物中，接著運輸該量子點調配物來進行。根據一個態樣，防止量子點調配物在運輸期間量 子點調配物中之反應性或可聚合化合物發生非所需反應或聚合。
根據某些態樣，將量子點調配物引入容納器中，將氧氣溶解於量子點調配物中且使量子點調配物經受含氧氣氛圍並封閉或另外密封該容納器，藉此防止量子點調配物離開容納器並藉此使量子點調配物維持於含氧氣氛圍下直至需要使用量子點調配物。可藉由將氧氣鼓泡通過量子點調配物來將氧氣添加至量子點調配物中。可藉由在處於含氧氣氛圍下的同時攪動、攪拌或混合量子點調配物以使氧氣溶解於量子點調配物中來將氧氣添加至量子點調配物中。可藉由將量子點調配物置於含氧氣氛圍下及使氧氣擴散至量子點調配物中來將氧氣添加至量子點調配物中。
根據一個態樣，提供內部溶解有氧氣之量子點調配物。根據一個態樣，提供一種容納器，其包含經受含氧氣氛圍之量子點調配物。根據一個態樣，提供一種容納器，其包含內部溶解有氧氣之量子點調配物。根據一個態樣，提供一種容納器，其包含內部溶解有氧氣且經受含氧氣氛圍之量子點調配物。根據一個態樣，在含氧氣氛圍下，諸如藉由傾倒或用移液管吸取，將量子點調配物轉移至容納器中。使容納器維持於含氧氣氛圍下且密封容納器。
根據本發明之其他態樣，接著加工包含溶解氧氣且維持於含氧氣氛圍下之量子點調配物以供使用。根據一個態樣，移除量子點調配物中之氧氣。自量子點調配物移除氧氣之例示性方法包括將惰性氣體引入量子點調配物中持續足以自量子點調配物移除溶解氧氣之一段時間。自量子點調配物移除氧氣之例示性方法包括充氣。充氣為熟習此項技術者所熟知之方法且包括沖洗或鼓泡或另外使量子點調配物經受惰性或充氣氣體以使得溶解氧氣自量子點調配物移除。根據一個態樣，經充氣之量子點調配物不包含或實質上不包含氧氣。根據一個態樣，提供一種經充氣之量子點調配物。根據一個態樣，該惰性氣體為 氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣或其他惰性氣體。充氣可藉由簡單地將惰性氣體鼓泡通過量子點調配物持續足以清除量子點調配物中之氧氣的一段時間來進行。
根據另一態樣，移除量子點調配物中之氣體。該氣體可為氧氣或其可為存在於量子點調配物中之任何其他氣體。氣體可藉由將氧氣溶解於量子點調配物中而存在於量子點調配物中。氣體可藉由用諸如惰性氣體之充氣氣體將量子點調配物充氣而存在於量子點調配物中。使流體脫氣之方法為熟習此項技術者所熟知且包括用不同氣體充氣，加熱，過濾並真空脫氣。真空脫氣可藉由使量子點調配物經受真空以自量子點調配物中排出氧氣來進行。可在真空下攪動或混合或再循環量子點調配物以促進溶解氧氣之移除。存在其他脫氣方法，包括音波處理及膜脫氣。已脫氣之量子點調配物不包含或實質上不包含氧氣。已脫氣之量子點調配物不包含或實質上不包含氣體。根據一個態樣，提供一種經脫氣之量子點調配物。
根據一個態樣，可使包含氧氣之量子點調配物經受充氣與脫氣。可將量子點調配物充氣以自量子點調配物移除氧氣，接著可使經充氣之量子點調配物脫氣，諸如藉由真空，以自量子點調配物中移除氣體。因此，本發明包含一種已經充氣及脫氣之量子點調配物。根據一個態樣，提供一種經充氣及脫氣之量子點調配物。
根據一個態樣，將經充氣及/或脫氣之量子點調配物引入容器、管或容納器中以產生光學組件或另外包含於用於製備量子點膜之調配物中。使量子點調配物經受促進可聚合材料聚合為包含量子點之聚合物基質的條件。根據本發明之某些態樣，提供一種呈管形狀之容器，其包含處於無氧條件下之量子點。管為空心的且可由多種透光材料(包括玻璃)製造。
根據一個態樣，玻璃管之一個或兩個末端可經密封。該密封件 可為任何尺寸或長度。一個例示性尺寸為自毛細管之末端至光學活性區域起點的距離為約2 mm至約8 mm，其中約3 mm或5 mm為例示性的。密封方法及材料為熟習此項技術者所已知且包括玻璃密封件、環氧化物、聚矽氧、丙烯酸系物、光或熱可固化聚合物及金屬。市售密封材料為購自MBR Electronics GmbH(Switzerland)之CERASOLZER。適用作密封材料以提供氣密式密封及良好玻璃黏著力之適合金屬或金屬焊料包括銦、銦錫及銦錫及鉍合金，以及錫及鉍之共晶體。一種例示性焊料包括購自McMaster-Carr之銦#316合金。使用焊料進行密封可使用熟習此項技術者已知之習知焊鐵或超音波焊接浴來完成。超音波方法提供尤其使用銦焊料之無焊劑密封。密封件包括具有適合配合於管末端上並固定於管末端之尺寸之密封材料蓋。根據一個實施例，管之一個末端由玻璃密封且另一末端由環氧化物密封。根據一個態樣，內部具有量子點基質之玻璃管經氣密式密封。密封技術之實例包括(但不限於)(1)使管之開口末端與環氧化物接觸；(2)由於固化樹脂之收縮作用而將該環氧化物引至該開口末端中；或(3)用玻璃黏著金屬(諸如玻璃黏著焊料)或其他玻璃黏著材料覆蓋開口末端；及(4)藉由加熱玻璃超過玻璃之熔點來熔化開口末端並將壁捏在一起以封閉開口，從而形成熔融玻璃氣密式密封件。
在某些實施例中，舉例而言，在無氧氣條件下用經充氣及經脫氣之液體量子點調配物填充管，在無氧氣條件下密封管之末端且用UV使液體量子點調配物固化。可根據所欲最終用途應用來選擇用於容納用於製造光學組件之量子點調配物的管。無氧氣條件係指實質上或完全不存在氧氣之條件或氛圍。無氧氣條件可由不存在或實質上不存在氧氣之氮氣氛圍或其他惰性氣體氛圍提供。另外，無氧氣條件可藉由將量子點調配物置於真空下來提供。
根據一個態樣，在無氧氣條件下用經充氣及經脫氣之量子點調 配物填充硼矽酸鹽玻璃管。因此，管中之量子點調配物實質上或完全不含氧氣。將玻璃毛細管維持於足以乾燥玻璃毛細管之適合時間、壓力及溫度的條件下。在氮氣下將經充氣及經脫氣之量子點墨水調配物維持於量子點墨水容器中。將一個末端開口之乾燥毛細管置於真空填充容器中，其中開口末端下降至量子點墨水中。經由管道及閥門將量子點墨水容器連接至真空填充容器以使得藉由施加壓力差使墨水能夠自量子點墨水容器流動至真空填充容器。真空填充容器中之壓力降低至小於200毫托，接著用氮氣再加壓。藉由對量子點墨水容器加壓使量子點墨水進入真空填充容器中且使毛細管在無氧氣條件下填充。或者，可將真空填充容器排空，藉此將流體向上引至毛細管中。填充毛細管後，將系統放氣降壓至大氣壓。接著使用甲苯清潔毛細管外部。
根據參看圖1之另一實施例，將一個末端經密封之毛細管連接至能夠銜接毛細管且在真空與墨水填充之間切換之填充或歧管頭。由具有小於200毫托之真空能力的真空排空毛細管。接著在氮氣壓力下將經充氣及經脫氣之量子點墨水填充至毛細管中。量子點墨水或調配物處於無氧氣條件下，亦即氧氣實質上或完全不存在。用氮氣沖洗管線及填充頭。將毛細管保持於氮氣氛圍或真空下且密封末端，諸如藉由熔化毛細管末端並密封(例如由毛細管密封系統)。接著可在用於使量子點墨水固化之UV固化設備中使用UV光來使墨水在毛細管中固化。
在某些實施例中，舉例而言，容器或管或毛細管中之量子點調配物完全或實質上缺乏氧氣且可用發射900-1000 mj/cm2之H或D燈泡以經約1至約5分鐘的總劑量固化。或者，可使用裝備有汞UVB燈泡之Dymax 500EC UV Curing Flood系統完成固化。在該種情況下，燈強度(在離燈罩約7"之距離處量測為33 mW/cm2)可為有效的，其中毛細管在每一側固化10-15秒，同時保持離燈罩7吋之距離。固化後，可密封毛細管之邊緣，藉此提供處於無氧氣條件下的固化之量子點調配 物。
在關於暫時密封之某些實施例中，密封可包括使用光學黏著劑或聚矽氧來密封毛細管之一個或兩個末端或邊緣。舉例而言，可將一滴光學黏著劑置於毛細管之各邊緣上並使其固化。光學黏著劑之一實例包括(但不限於)可獲自Norland Optics之NOA-68T。舉例而言，可將一滴該種黏著劑置於毛細管之各邊緣上並使其固化(例如持續20秒，用Rolence Enterprise型號Q-Lux-UV燈)。
在某些實施例中，密封可包括使用玻璃來密封毛細管之一個或兩個末端或邊緣。此可藉由簡單地使填充有固化之量子點墨水的毛細管與氧氣/Mapp氣火焰短暫接觸直至玻璃流動並密封末端來進行。可使用氧氣-氫氣火焰以及任何其他混合氣體火焰。亦可由雷射供應熱，從而消除對明火之需要。在某些實施例中，可密封填充有處於無氧氣條件下之未固化量子點墨水的毛細管之兩個末端，從而允許墨水隨後在密封毛細管中光固化。
在某些實施例中，毛細管經氣密式密封，亦即不透氣體及水分，藉此提供密封毛細管，其中氧氣實質上或完全不存在。
在某些實施例中，毛細管經準氣密式密封，亦即至少部分不透氣體及水分。
其他適合之技術可用於密封毛細管之末端或邊緣。
在本文教示之本發明的某些態樣及實施例中，包含固化之量子點調配物(光學材料)的管可視情況曝露於光通量持續足以增加光學材料之光致發光效率的一段時間。
在某些實施例中，使光學材料曝露於光及熱持續足以增加光學材料之光致發光效率的一段時間。
在較佳的某些實施例中，持續曝露於光或光及熱一段時間直至光致發光效率達到實質上恆定的值。
在一個實施例中，舉例而言，在無氧氣條件下用經充氣及經脫氣且含有量子點之墨水填充光學元件，固化且密封(不考慮固化及密封步驟進行之次序)後，使光學元件曝露於波長在約365 nm至約470 nm範圍內之25-35 mW/cm2光通量，同時在約25℃至約80℃範圍內之溫度下，持續足以增加墨水之光致發光效率的一段時間。在一個實施例中，舉例而言，光之波長為約450 nm，光通量為30 mW/cm2，溫度為80℃，且曝露時間為3小時。或者，含有量子點之墨水可在管中固化，隨後密封該管之一個或兩個末端。
根據本發明之一個態樣，提供一種包含量子點之可聚合組合物。可存在於可聚合組合物中之量子點之量為約0.05% w/w至約5.0% w/w。根據一個態樣，可聚合組合物為光可聚合的。可聚合組合物呈流體形式，其可在無氧氣條件下置於管中，接著密封一個或兩個末端，其中管經氣密式密封以避免氧氣存在於管中。接著使可聚合組合物經受足夠強度之光持續足以使可聚合組合物聚合之一段時間，且在一個態樣中，在氧氣不存在下進行。該時段可在約10秒至約6分鐘或約1分鐘至約6分鐘範圍內。根據一個實施例，該時段足夠短以避免量子點在形成聚合基質之前聚結。聚結會導致FRET及隨後光致發光效能之損失。
可聚合組合物包含量子點與一或多種可聚合組合物之組合。根據一個態樣，當呈基質(諸如聚合基質)形式時，可聚合組合物避免、抵抗或抑制變黃。分散有量子點之基質可稱為主體材料。主體材料包括聚合及非聚合材料，其對預選波長之光至少部分透明且較佳完全透明。
根據另一態樣，選擇可聚合組合物以便向聚合基質提供足夠延展性。延展性有利於緩解在聚合物基質固化時聚合物收縮期間產生的對管之應力。適合之可聚合組合物充當量子點之溶劑且因此可聚合組 合物之組合可根據多種量子點之溶劑性質來選擇。
可聚合組合物包括單體及寡聚物及聚合物及其混合物。例示性單體包括甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸降冰片酯、ebercyl 150(Cytec)、CD590(Cytec)及其類似物。可存在於可聚合調配物中之可聚合材料之量大於50重量%。實例包括在大於50重量%至約99.5重量%、大於50重量%至約98重量%、大於50重量%至約95重量%、約80重量%至約99.5重量%、約90重量%至約99.95重量%、約95重量%至約99.95重量%範圍內之量。超出此等實例之其他量亦可確定為適用或所需的。
例示性可聚合組合物進一步包含交聯劑、散射劑、流變改質劑、填充劑及光引發劑中之一或多者。
適合之交聯劑包括二甲基丙烯酸乙二醇酯、ebecyl 150、二甲基丙烯酸十二烷酯、二丙烯酸十二烷酯及其類似物。可存在於可聚合調配物中之交聯劑之量介於約0.5 wt%與約3.0 wt%之間。一般添加例如1% w/w之量的交聯劑以改良聚合物基質之穩定性及強度，從而有助於避免由基質固化時收縮引起之基質破裂。
適合之散射劑包含TiO2、氧化鋁、硫酸鋇、PTFE、鈦酸鋇及其類似物。可存在於可聚合調配物中之散射劑之量介於約0.05 wt%與約1.0 wt%之間。一般添加例如較佳約0.15% w/w之量的散射劑以促進發射光之解耦。
適合之流變改質劑(搖變劑)包括購自Cabot公司之煙霧狀二氧化矽，諸如經TS-720處理之煙霧狀二氧化矽；購自Cabot公司之經處理二氧化矽，諸如TS720、TS500、TS530、TS610；及親水性二氧化矽，諸如購自Cabot公司之M5及EHS。可存在於可聚合調配物中之流變改質劑之量為約5% w/w至約12% w/w。流變改質劑或搖變劑用於降低基質樹脂之收縮且有助於防止破裂。疏水性流變改質劑更容易分散 且在較高負荷下產生黏度，從而允許較高填充劑含量及較小收縮達到調配物變得黏度過大而無法填充管之程度。諸如煙霧狀二氧化矽之流變改質劑亦提供較高EQE且有助於防止在進行聚合之前TiO2沈降於管表面上。
適合之填充劑包括二氧化矽、煙霧狀二氧化矽、沈澱二氧化矽、玻璃珠、PMMA珠粒及其類似物。可存在於可聚合調配物中之填充劑之量介於約0.01%與約60%之間、介於約0.01%與約50%之間、介於約0.01%與約40%之間、介於約0.01%與約30%之間、介於約0.01%與約20%之間及其間之任何值或範圍(無論是否重疊)。
適合之光引發劑包含Irgacure 2022、KTO-46(Lambert)、Esacure 1(Lambert)及其類似物。可存在於可聚合調配物中之光引發劑之量為約0.1% w/w至約5% w/w。光引發劑一般有助於使可聚合組合物對用於光聚合之UV光敏感。亦可使用諸如AIBN或過氧化物之熱引發劑。
需要氧氣來抑制非所需聚合或另外防止可聚合化合物聚合之適合抑制劑化合物包括Kice,J.Am.Chem.Soc.,1954,76(24),第6274-6280頁或Becker等人,Chem.Eng.Technol.2006,29,第10期,1227-1231中所揭示者，該等文獻以全文引用的方式併入本文中。該等抑制劑化合物包括氫醌(HQ)、氫醌單甲醚(MEHQ)、吩噻嗪、2,2'-偶氮-雙異丁腈、2,2-二苯基-1-苦味基肼基、苯醌、氯醌、亞糠基丙二腈、二苯亞甲基丙二腈、三硝基甲苯、間二硝基苯、對硝基甲苯、二苯胺、BHT或其他受阻酚及其類似物。
根據其他態樣，量子點為具有奈米尺寸之粒子，其可具有由量子限制產生之光學性質。可選擇量子點之特定組成、結構及/或尺寸以達成用特定激發源刺激時自量子點發射之光的所需波長。實質上，量子點可藉由改變其尺寸來調諧以發射可見光譜內之光。參見C.B.Murray、C.R.Kagan及M.G.Bawendi,Annual Review of Material Sci., 2000,30：545-610，其以全文引用的方式併入本文中。
量子點之平均粒徑可在約1奈米(nm)至約1000奈米(nm)之範圍內，且較佳在約1 nm至約100 nm之範圍內。在某些實施例中，量子點之平均粒徑在約1 nm至約20 nm之範圍內(例如約5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20 nm)。在某些實施例中，量子點之平均粒徑在約1 nm至約10 nm之範圍內。量子點之平均直徑可小於約150埃(Å)。在某些實施例中，平均直徑在約12 Å至約150 Å之範圍內的量子點可尤為所需的。然而，視量子點之組成、結構及所需發射波長而定，平均直徑可超出此等範圍。
較佳地，量子點包含半導體奈米晶體。在某些實施例中，半導體奈米晶體之平均粒徑在約1 nm至約20 nm之範圍內，且較佳為約1 nm至約10 nm。然而，視量子點之組成、結構及所需發射波長而定，平均直徑可超出此等範圍。
量子點可包含一或多種半導體材料。
可包含於量子點(包含例如半導體奈米晶體)中之半導體材料的實例包括(但不限於)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、包含上述任一者之合金及/或包含上述任一者之混合物(包括三元及四元混合物或合金)。實例之非限制性清單包含ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AlN、AlP、AlSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包含上述任一者之合金及/或包含上述任一者之混合物(包括三元及四元混合物或合金)。
在某些實施例中，量子點可包含含有一或多種半導體材料之核 心及含有一或多種半導體材料之外殼，其中該外殼安置於該核心之至少一部分且較佳全部外表面上。包含核心及外殼之量子點亦稱為「核心/外殼」結構。
舉例而言，量子點可包含具有式MX之核心，其中M為鎘、鋅、鎂、汞、鋁、鎵、銦、鉈或其混合物，且X為氧、硫、硒、碲、氮、磷、砷、銻或其混合物。適合用作量子點核心之材料的實例包括(但不限於)ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AlN、AlP、AlSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包含上述任一者之合金及/或包含上述任一者之混合物(包括三元及四元混合物或合金。)
外殼可為組成與核心之組成相同或不同的半導體材料。外殼可在核心表面上包括包含一或多種半導體材料之外塗層。可包含於外殼中之半導體材料的實例包括(但不限於)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、包含上述任一者之合金及/或包含上述任一者之混合物(包括三元及四元混合物或合金)。實例包括(但不限於)ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AlN、AlP、AlSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包含上述任一者之合金及/或包含上述任一者之混合物。舉例而言，ZnS、ZnSe或CdS外塗層可在CdSe或CdTe半導體奈米晶體上生長。
在核心/外殼量子點中，外殼或外塗層可包含一或多個層。外塗 層可包含至少一種與核心之組成相同或不同的半導體材料。較佳地，外塗層之厚度為約一至約十個單層。外塗層之厚度亦可大於十個單層。在某些實施例中，一個以上外塗層可包含於核心上。
在某些實施例中，周圍「外殼」材料之帶隙可大於核心材料之帶隙。在某些其他實施例中，周圍外殼材料之帶隙可小於核心材料之帶隙。
在某些實施例中，可選擇外殼以使得原子間距接近「核心」基板之原子間距。在某些其他實施例中，外殼及核心材料可具有相同晶體結構。
量子點(例如半導體奈米晶體)(核心)外殼材料之實例包括(但不限於)：紅色(例如(CdSe)CdZnS(核心)外殼)、綠色(例如(CdZnSe)CdZnS(核心)外殼等)及藍色(例如(CdS)CdZnS(核心)外殼)。
量子點可具有多種形狀，包括(但不限於)球形、桿狀、盤狀、其他形狀及多種形狀粒子之混合物。
製造量子點(包括例如(但不限於)半導體奈米晶體)之方法的一個實例為膠體生長方法。膠體生長藉由將M供體及X供體注射至熱配位溶劑中而發生。製備單分散量子點之較佳方法的一個實例包括注射至熱配位溶劑中之有機金屬試劑(諸如二甲基鎘)的熱分解。此允許離散成核且引起宏觀數量之量子點的控制生長。該注射產生可以控制方式生長以形成量子點之核。可溫和地加熱反應混合物以使量子點生長及退火。樣品中量子點之平均尺寸及尺寸分佈皆視生長溫度而定。維持穩定生長之生長溫度隨平均晶體尺寸增加而增加。所得量子點為量子點群體之成員。由於離散成核及控制生長，可獲得之量子點群體具有直徑之窄單分散分佈。直徑之單分散分佈亦可稱為尺寸。較佳地，單分散粒子群體包含該群體中至少約60%之粒子處於指定粒徑範圍內之粒子群體。單分散粒子群體之直徑偏差較佳小於15% rms(均方根)且 更佳小於10% rms且最佳小於5%。
外塗佈方法之一實例例如描述於美國專利6,322,901中。藉由調整外塗佈及監測核心之吸收光譜期間反應混合物之溫度，可獲得具有高發射量子效率及窄尺寸分佈之外塗層材料。
量子點(包含例如半導體奈米晶體)之窄尺寸分佈允許可能發射窄光譜寬度內之光。單分散半導體奈米晶體已詳細描述於Murray等人(J.Am.Chem.Soc.,115：8706(1993))；Christopher Murray之論文，及「Synthesis and Characterization of II-VI Quantum Dots and Their Assembly into 3-D Quantum Dot Superlattices」,Massachusetts Institute of Technology,September,1995中。上述文獻以全文引用的方式併入本文中。
成核後配位溶劑中量子點之控制生長及退火的過程亦可產生均一的表面衍生及規則的核心結構。當尺寸分佈變尖時，可升高溫度以維持穩定生長。藉由添加更多M供體或X供體，可縮短生長期。M供體可為無機化合物、有機金屬化合物或元素金屬。舉例而言，M供體可包括鎘、鋅、鎂、汞、鋁、鎵、銦或鉈，且X供體可包括能夠與M供體反應形成具有通式MX之材料的化合物。X供體可包括硫族化物供體或磷族化物供體，諸如膦硫族化物、雙(矽烷基)硫族化物、二氧、銨鹽或參(矽烷基)磷族化物。適合之X供體包括例如(但不限於)二氧；雙(三甲基矽烷基)硒化物((TMS)2Se)；三烷基膦硒化物，諸如(三正辛基膦)硒化物(TOPSe)或(三正丁基膦)硒化物(TBPSe)；三烷基膦碲化物，諸如(三正辛基膦)碲化物(TOPTe)或六丙基磷三醯胺碲化物(HPPTTe)；雙(三甲基矽烷基)碲化物((TMS)2Te)；雙(三甲基矽烷基)硫化物((TMS)2S)；三烷基膦硫化物，諸如(三正辛基膦)硫化物(TOPS)；銨鹽，諸如鹵化銨(例如NH4Cl)；參(三甲基矽烷基)磷化物((TMS)3P)；參(三甲基矽烷基)砷化物((TMS)3As)；或參(三甲基矽烷 基)銻化物((TMS)3Sb)。在某些實施例中，M供體及X供體可為同一分子中之部分。
配位溶劑可有助於控制量子點之生長。配位溶劑為具有供體孤電子對之化合物，該供體孤電子對例如為可用於與生長中之量子點(包含例如半導體奈米晶體)之表面配位的孤電子對。溶劑配位可使生長中之量子點穩定。配位溶劑之實例包括烷基膦、烷基膦氧化物、烷基膦酸或烷基次膦酸，然而諸如吡啶、呋喃及胺之其他配位溶劑亦可適合於量子點(例如半導體奈米晶體)製造。適合配位溶劑之其他實例包括吡啶、三正辛基膦(TOP)、三正辛基膦氧化物(TOPO)及參羥基丙基膦(tHPP)、三丁基膦、三(十二烷基)膦、亞磷酸二丁酯、亞磷酸三丁酯、亞磷酸三-十八烷酯、亞磷酸三月桂酯、亞磷酸參(十三烷)酯、亞磷酸三異癸酯、磷酸雙(2-乙基己基)酯、磷酸參(十三烷)酯、十六烷胺、油胺、十八烷胺、雙(2-乙基己基)胺、辛胺、二辛胺、三辛胺、十二烷胺/月桂胺、二-十二烷胺、三-十二烷胺、十六烷胺、二-十八烷胺、三-十八烷胺、苯膦酸、己基膦酸、十四烷基膦酸、辛基膦酸、十八烷基膦酸、伸丙基二膦酸、苯膦酸、胺基己基膦酸、二辛醚、二苯醚、肉豆蔻酸甲酯、辛酸辛酯及辛酸己酯。在某些實施例中，可使用工業級TOPO。
在某些實施例中，量子點可替代性地使用非配位溶劑製備。
反應物之生長期期間的尺寸分佈可藉由監測粒子之吸收或發射線寬來估計。回應於粒子吸收光譜之變化改變反應溫度允許在生長期間維持尖銳的粒徑分佈。在晶體生長期間可將反應物添加至成核溶液中以生長較大晶體。舉例而言，對於CdSe及CdTe，藉由在特定半導體奈米晶體平均直徑時終止生長且選擇半導體材料之適當組成，可在300 nm至5微米或400 nm至800 nm之波長範圍內連續調諧半導體奈米晶體之發射光譜。
量子點(包含例如半導體奈米晶體)之粒徑分佈可進一步藉由使用量子點之弱溶劑(諸如甲醇/丁醇)進行尺寸選擇性沈澱來改進。舉例而言，可將量子點分散於10%丁醇之己烷溶液中。可將甲醇逐滴添加至此攪拌溶液中直至持續呈乳白光。藉由離心分離上清液及絮凝物，產生富含樣品中之最大微晶的沈澱物。可重複此程序直至發現光學吸收光譜不進一步變尖。尺寸選擇性沈澱可在各種溶劑/非溶劑對(包括吡啶/己烷及氯仿/甲醇)中進行。尺寸選擇之量子點(例如半導體奈米晶體)群體之平均直徑偏差較佳不大於15% rms，偏差更佳為10% rms或小於10% rms，且偏差最佳為5% rms或小於5% rms。
半導體奈米晶體及其他類型之量子點較佳連接有配位體。根據一個態樣，本發明範疇內的量子點包括具有油酸配位體之綠色CdSe量子點及具有油酸配位體之紅色CdSe量子點。或者或另外，可使用十八烷基膦酸(「ODPA」)配位體替代油酸配位體。該等配位體提昇量子點於可聚合組合物中之溶解性，從而允許較高負荷而無會導致紅移之聚結。
配位體可來源於在生長過程中可包含於反應混合物中之配位溶劑。
可將配位體添加至反應混合物中。
配位體可來源於包含於反應混合物中用於合成量子點之試劑或前驅物。
在某些實施例中，量子點可包含連接至外表面之一種以上類型之配位體。
包含來源於生長過程或其他方式之配位體的量子點表面可藉由重複曝露於過量之競爭性配位體基團(包括例如(但不限於)配位基)以形成上覆層來改質。舉例而言，可用配位有機化合物(諸如吡啶)處理經包封量子點之分散液以產生容易分散於吡啶、甲醇及芳族化合物 中，但不再分散於脂族溶劑中之微晶。該種表面交換方法可用能夠與奈米粒子之外表面配位或結合之任何化合物來進行，包括例如(但不限於)膦、硫醇、胺及磷酸酯。
舉例而言，可使量子點曝露於對表面展現親和力且末端為對懸浮或分散介質具有親和力之部分的短鏈聚合物。該種親和力改良懸浮液之穩定性且阻止量子點絮凝。其他配位體之實例包括脂肪酸配位體、長鏈脂肪酸配位體、烷基膦、烷基膦氧化物、烷基膦酸或烷基次膦酸、吡啶、呋喃及胺。更特定實例包括(但不限於)吡啶、三正辛基膦(TOP)、三正辛基膦氧化物(TOPO)、參-羥基丙基膦(tHPP)及十八烷基膦酸(「ODPA」)。可使用工業級TOPO。
適合之配位配位體可商業購得或藉由一般合成有機技術製備，例如如J.March,Advanced Organic Chemistry中所述，該文獻以全文引用的方式併入本文中。
來自能夠發光之量子點的發射可為窄的高斯發射帶(Gaussian emission band)，其可藉由改變量子點之尺寸、量子點之組成或兩者在光譜之紫外、可見或紅外區之完整波長範圍內調諧。舉例而言，包含CdSe之半導體奈米晶體可調諧於可見光區中；包含InAs之半導體奈米晶體可調諧於紅外區中。能夠發光之量子點群體的窄尺寸分佈可引起發射窄光譜範圍內之光。該群體可為單分散的，較佳展現該等量子點之直徑偏差小於15% rms(均方根)，更佳小於10%，最佳小於5%。可觀察到該等量子點之光譜發射在不大於約75 nm、較佳不大於約60 nm、更佳不大於約40 nm且最佳不大於約30 nm半峰全寬(FWHM)的窄範圍內。發射IR之量子點的FWHM可不大於150 nm或不大於100 nm。根據發射能量來表示，發射之FWHM可不大於0.05 eV或不大於0.03 eV。發射廣度隨發光量子點直徑之分散性降低而降低。
量子點可具有諸如大於10%、20%、30%、40%、50%、60%、 70%、80%或90%的發射量子效率。
量子點之窄FWHM可引起飽和色發射。單一材料系統在整個可見光譜內之廣泛可調之飽和色發射為任何類別之有機發色團所無法匹敵的(參見例如Dabbousi等人,J.Phys.Chem.101,9463(1997)，該文獻以全文引用的方式併入本文中)。單分散量子點群體將發射跨越窄波長範圍之光。
本發明之適用量子點為發射紅光之特徵波長的量子點。在某些較佳實施例中，能夠發射紅光之量子點發射具有在約615 nm至約635 nm之範圍內的峰值中心波長及其間之任何波長或範圍(無論是否重疊)的光。舉例而言，量子點能夠發射峰值中心波長為約635 nm、約630 nm、約625 nm、約620 nm、約615 nm之紅光。
本發明之適用量子點亦為發射綠光之特徵波長的量子點。在某些較佳實施例中，能夠發射綠光之量子點發射具有在約520 nm至約545 nm之範圍內的峰值中心波長及其間之任何波長或範圍(無論是否重疊)的光。舉例而言，量子點能夠發射峰值中心波長為約520 nm、約525 nm、約535 nm、約540 nm或約540 nm之綠光。
根據本發明之其他態樣，量子點展現在介於約23 nm與約60 nm半峰全寬(FWHM)之間的範圍內之窄發射概況。本發明之量子點的窄發射概況允許調諧量子點及量子點之混合物以發射飽和色，藉此使色域及功率效率增加至超過習知LED發光顯示器。根據一個態樣，將經設計成發射例如約523 nm之主波長且具有FWHM為約例如37 nm之發射概況的綠色量子點組合，混合或另外與經設計成發射約例如617 nm之主波長且具有FWHM為約例如32 nm之發射概況的紅色量子點組合使用。該等組合可由藍光刺激以產生三色白光。
本發明之量子點可包含於多種調配物中，此視所需效用而定。根據一個態樣，量子點包含於待包含於例如將曝露於光之透明容器 (諸如管)中之可流動調配物或液體中。該等調配物可包含多種量之一或多種類型之量子點及一或多種主體材料。該等調配物可進一步包含一或多種散射劑。其他視情況選用之添加劑或成份亦可包含於調配物中。在某些實施例中，調配物可進一步包含一或多種光引發劑。熟習此項技術者自本發明將容易地認識到可包含其他成份，此視量子點之特定所欲應用而定。
本發明範疇內的光學材料或調配物可包含主體材料，諸如可包含於本文所述之光學組件中，其含量可為約50重量%至約99.5重量%及其間之任何重量%(無論是否重疊)。在某些實施例中，主體材料之含量可為約80重量%至約99.5重量%。特定適用主體材料之實例包括(但不限於)聚合物、寡聚物、單體、樹脂、黏合劑、玻璃、金屬氧化物及其他非聚合材料。較佳主體材料包括聚合及非聚合材料，其對預選波長之光至少部分透明且較佳完全透明。在某些實施例中，預選波長可包括電磁光譜之可見光(例如400-700 nm)區中之波長的光。較佳主體材料包括交聯聚合物及溶劑澆鑄聚合物。其他較佳主體材料之實例包括(但不限於)玻璃或透明樹脂。詳言之，自可加工性之觀點來看適合使用諸如非可固化樹脂、熱可固化樹脂或光可固化樹脂之樹脂。呈寡聚物或聚合物形式之該種樹脂的特定實例包括(但不限於)三聚氰胺樹脂、酚樹脂、烷基樹脂、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯樹酯、順丁烯二酸樹脂、聚醯胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、含有形成此等樹脂之單體或寡聚物的共聚物及其類似物。其他適合之主體材料可由一般熟習相關技術者來鑑別。
主體材料亦可包含聚矽氧材料。包含聚矽氧材料之適合主體材料可由一般熟習相關技術者來鑑別。
在由本發明涵蓋之本發明之某些實施例及態樣中，主體材料包 含光可固化樹脂。在某些實施例中，例如在組合物待圖案化之實施例中，光可固化樹脂可為較佳主體材料。作為光可固化樹脂，可使用諸如含有反應性乙烯基之基於丙烯酸或甲基丙烯酸之樹脂的光可聚合樹脂，一般含有諸如聚肉桂酸乙烯酯、二苯甲酮或其類似物之光敏劑的光可交聯樹脂。熱可固化樹脂可在不使用光敏劑時使用。此等樹脂可個別地使用或以兩者或兩者以上之組合形式使用。
在某些實施例中，主體材料可包含溶劑澆鑄樹脂。可將諸如以下之聚合物溶解於熟習此項技術者已知之溶劑中：聚胺基甲酸酯樹酯、順丁烯二酸樹脂、聚醯胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、含有形成此等樹脂之單體或寡聚物的共聚物及其類似物。蒸發溶劑後，樹脂形成用於半導體奈米粒子之固體主體材料。
在某些實施例中，購自Radcure及Sartomer之丙烯酸酯單體及/或丙烯酸酯寡聚物可為較佳的。
量子點可經囊封。可能適用之囊封材料的非限制性實例、相關方法及其他資訊描述於2009年3月4日申請之題為「Particles Including Nanoparticles,Uses Thereof,And Methods」之Linton的國際申請案第PCT/US2009/01372號及2009年9月9日申請之題為「Particles Including Nanoparticles,Uses Thereof,And Methods」之Nick等人的美國專利申請案第61/240932號中，上述各專利以全文引用的方式併入本文中。
包含於本發明範疇內的光學材料(諸如主體材料，例如聚合物基質)中之量子點的總量較佳在約0.05重量%至約5重量%之範圍內，且更佳在約0.1重量%至約5重量%之範圍內及其間之任何值或範圍(無論是否重疊)。包含於光學材料中之量子點的量可視包含量子點之應用及形式(例如膜、光學元件(例如毛細管)、囊封膜等)而在該範圍內變化，其可根據特定最終應用來選擇。舉例而言，當光學材料用於具有 較長路徑長度之較厚毛細管(例如用於大螢幕電視應用之BLU)中時，量子點之濃度可更接近於0.5%。當光學材料用於具有較短路徑長度之較薄毛細管中(例如用於行動或手持型應用之BLU)時，量子點之濃度可更接近於5%。
用於光學材料中之量子點的比率藉由所用量子點之發射峰決定。舉例而言，當能夠發射具有在約514 nm至約545 nm之範圍內的峰值中心波長及其間之任何波長(無論是否重疊)之綠光的量子點及能夠發射具有在約615 nm至約640 nm之範圍內的峰值中心波長及其間之任何波長(無論是否重疊)之紅光的量子點用於光學材料中時，發綠光量子點之重量百分比與發紅光量子點之重量百分比的比率可在約12：1至約1：1之範圍內，及其間之任何比率(無論是否重疊)。
光學材料中發綠光量子點之重量百分比與發紅光量子點之重量百分比的以上比率可替代性地以莫耳比形式呈現。舉例而言，綠色與紅色量子點之以上重量百分比比率範圍可對應於在約24.75：1至約5.5：1之範圍內的綠色與紅色量子點莫耳比，及其間之任何比率(無論是否重疊)。
由本文所述之含有量子點之BLU發射的白色三色光中藍光與綠光與紅光輸出強度之比率可在一定範圍內變化，該BLU包含發藍光的固態無機半導體發光裝置(具有具在約450 nm至約460 nm之範圍內的峰值中心波長及其間之任何波長(無論是否重疊)的藍光)及包含在以上重量百分比比率範圍內之發綠光量子點與發紅光量子點之混合物的光學材料。舉例而言，其藍光與綠光輸出強度之比率可在約0.75至約4之範圍內且其綠光與紅光輸出強度之比率可在約0.75至約2.0之範圍內。在某些實施例中，舉例而言，藍光與綠光輸出強度之比率可在約1.0至約2.5之範圍內且綠光與紅光輸出強度之比率可在約0.9至約1.3之範圍內。
本發明範疇內的散射劑(scatterer)(亦稱為散射劑(scattering agent))之含量可例如介於約0.01重量%與約1重量%之間。超出該範圍之散射劑的量亦可為適用的。可用於本文所述之本發明之實施例及態樣中的光散射劑(本文中亦稱為散射劑或光散射粒子)之實例包括(但不限於)金屬或金屬氧化物粒子、氣泡及玻璃及聚合珠粒(實心或空心)。其他光散射劑可容易地由一般技術者鑑別。在某些實施例中，散射劑具有球形形狀。散射粒子之較佳實例包括(但不限於)TiO2、SiO2、BaTiO3、BaSO4及ZnO。可使用不與主體材料反應且可增加激發光於主體材料中之吸收路徑長度之其他材料的粒子。在某些實施例中，光散射劑可具有高折射率(例如TiO2、BaSO4等)或低折射率(氣泡)。
散射劑之尺寸及尺寸分佈的選擇容易由一般技術者確定。尺寸及尺寸分佈可基於散射粒子與待分散有光散射劑之主體材料之折射率失配，及待根據瑞雷散射理論(Rayleigh scattering theory)散射之預選波長。散射粒子之表面可進一步經處理以改良於主體材料中之可分散性及穩定性。在一個實施例中，散射粒子包含0.2 μm粒徑之TiO2(來自DuPont之R902+)，其濃度在約0.01重量%至約1重量%之範圍內。
調配物中散射劑之量適用於墨水容納於具有限制由全內反射引起之損失的邊緣之透明容器中之應用。散射劑之量可相對於調配物中所用量子點之量來改變。舉例而言，當散射劑之量增加時，可降低量子點之量。
可包含於量子點調配物中之搖變劑(亦稱為流變改質劑)的實例包括(但不限於)煙霧狀金屬氧化物(例如煙霧狀二氧化矽，其可經表面處理或未經處理(諸如購自Cabot公司之Cab-O-SilTM煙霧狀二氧化矽產品)、煙霧狀金屬氧化物凝膠(例如矽膠)。光學材料可包含量在約5重量%至約12重量%之範圍內之搖變劑。超出該範圍之其他量亦可確定為適用或所需的。
在某些實施例中，包含量子點及主體材料之調配物可由包含量子點及液體媒劑之墨水形成，其中該液體媒劑包含有含一或多種能夠交聯之官能基的組合物。該等官能單元可例如藉由UV處理、熱處理或容易由一般熟習相關技術者確定之另一交聯技術來交聯。在某些實施例中，包含一或多種能夠交聯之官能基的組合物自身可為液體媒劑。在某些實施例中，其可為共溶劑。在某些實施例中，其可為與液體媒劑之混合物的組份。
製造墨水之較佳方法的一個特定實例如下。藉由首先在氮氣/真空下汽提除去溶劑直至獲得具有所需稠度之含有量子點之殘餘物來將包含具有所需發射特徵且良好地分散於有機溶劑中之量子點的溶液濃縮至蠟之稠度。接著在氮氣條件下添加所需樹脂單體，直至達成所需單體與量子點比率。接著在無氧氣條件下渦旋混合此混合物直至量子點良好地分散。接著將樹脂之最終組份添加至量子點分散液中，接著以音波方式混合以確保精細分散。
根據本發明之態樣，接著使量子點調配物經受含氧氣氛圍一段時間，諸如如本文所述之儲存時間或運輸時間。當需要使用量子點調配物時，如本文所述將量子點調配物充氣及/或脫氣。接著將經充氣及/或脫氣之量子點調配物引入容器或管或容納器中以進一步使用光學組件，或另外引入材料或調配物中以用於製造諸如膜之其他量子光材料。
包含由該種經充氣及經脫氣之量子點墨水製備之光學材料的管或毛細管可藉由接著經由各種方法將墨水引入管中，接著在強照射下進行UV固化若干秒以達成完全固化來製備。根據一個態樣，在無氧氣條件下將墨水引入管中。
在本文教示之本發明之某些態樣及實施例中，使包含固化的含有量子點之墨水的光學元件曝露於光通量持續足以增加光學材料之光 致發光效率的一段時間。
在某些實施例中，使光學材料曝露於光及熱持續足以增加光學材料之光致發光效率的一段時間。
在較佳的某些實施例中，持續曝露於光或光及熱一段時間直至光致發光效率達到實質上恆定的值。
在一個實施例中，舉例而言，在無氧氣條件下用含有量子點之墨水填充光學元件(亦即管或毛細管)，固化且密封(不考慮固化及密封步驟進行之次序)以產生在密封光學元件中無氧氣或實質上無氧氣之光學元件後，使光學元件曝露於波長在約365 nm至約470 nm之範圍內的25-35 mW/cm2光通量，同時在約25℃至80℃範圍內之溫度下，持續足以增加墨水之光致發光效率的一段時間。在一個實施例中，舉例而言，光之波長為約450 nm，光通量為30 mW/cm2，溫度為80℃，且曝露時間為3小時。
關於本文所述之本發明揭示內容及本發明可能適用的其他資訊包含於以下專利中：2009年5月6日申請之題為「Optical Components,Systems Including An Optical Component,And Devices」之Coe-Sullivan等人的國際申請案第PCT/US2009/002796號；2009年5月6日申請之題為「Solid State Lighting Devices Including Quantum Confined Semiconductor Nanoparticles,An Optical Component For A Solid State Light Device,And Methods」之Coe-Sullivan等人的國際申請案第PCT/US2009/002789號；2010年4月28日申請之題為「Optical Materials,Optical Components,And Methods」之Modi等人的國際申請案第PCT/US2010/32859號；2010年4月28日申請之題為「Optical Materials,Optical Components,Devices,And Methods」之Modi等人的國際申請案第PCT/US2010/032799號；2011年8月10日申請之題為「Quantum Dot Based Lighting」之Sadasivan等人的國際申請案第 PCT/US2011/047284號；2008年6月25日申請之題為「Compositions And Methods Including Depositing Nanomaterial」之Linton等人的國際申請案第PCT/US2008/007901號；2008年9月12日申請之題為「Compositions,Optical Component,System Including An Optical Component,Devices,And Other Products」之Coe-Sullivan等人的美國專利申請案第12/283609號；2008年9月12日申請之題為「Functionalized Nanoparticles And Method」之Breen等人的國際申請案第PCT/US2008/10651號；2003年7月29日頒佈之題為「Solid State White Light Emitter And Display Using Same」之Baretz等人的美國專利第6,600,175號；及2003年8月19日頒佈之題為「Light Emitting Device and Display」之Shimizu等人的美國專利第6,608,332號；上述各專利以全文引用的方式併入本文中。
本發明範疇內的LED包括任何習知LED，諸如購自Citizen、Nichia、Osram、Cree或Lumileds之LED。自LED發射之適用光包括白光、灰白光、藍光、綠光及自LED發射之任何其他光。
實例I 製備能夠發射紅光之半導體奈米晶體
合成CdSe晶粒核心：在100℃下在3 L三頸圓底燒瓶中將262.5 mmol乙酸鎘溶解於3.826 mol三正辛基膦中，接著乾燥並脫氣1小時。將4.655 mol三辛基膦氧化物及599.16 mmol十八烷基膦酸添加至5 L不鏽鋼反應器中且在140℃下乾燥並脫氣1小時。脫氣後，將Cd溶液添加至含有氧化物/酸之反應器中且在氮氣下將混合物加熱至310℃。一旦溫度達到310℃，即自反應器移除加熱套，接著快速注射731 mL含1.5 M二異丁基膦硒化物(DIBP-Se)(900.2 mmol Se)之1-十二烷基-2-吡咯啶酮(NDP)。接著將反應器立即浸入部分冷凍(經由液氮)之角鯊烷浴中，從而使反應物之溫度快速降低至低於100℃。奈米晶體之第一吸 收峰為480 nm。在氮氣氛圍手套箱內藉由添加甲醇與異丙醇之3：1混合物使CdSe核心自生長溶液中沈澱出。移除甲醇/異丙醇混合物後，接著將分離之核心溶解於己烷中且用於製備核心-外殼材料。分離之材料規格如下：在350 nm下之光學密度=2.83；Abs=481 nm；發射=510 nm；FWHM=40 nm；總體積=1.9 L己烷。
生長CdSe核心：向1 L玻璃反應器中裝入320 mL 1-十八碳烯(ODE)且在120℃下在真空下脫氣15分鐘。接著用N2回填反應器且將溫度設定為60℃。將以上120 mL CdSe種核心注入反應器中且在減壓下移除己烷直至真空計讀數<500毫托。接著將反應混合物之溫度設定為240℃。同時，給兩個50 mL注射器加載80 mL含油酸鎘之TOP(0.5 M濃度)溶液且給另兩個注射器加載80 mL含二異丁基膦硒化物(DiBP-Se)之TOP(0.5 M濃度)。一旦反應混合物達到240℃，即將油酸鎘及DiBP-Se溶液以35 mL/h之速率輸注至反應器中。在輸注期間監測CdSe核心之第一激發吸收特徵且在約60分鐘時(此時吸收特徵為569 nm)終止反應。所得CdSe核心接著準備按原樣用於此生長溶液中以用於外塗佈。
合成CdSe/ZnS/CdZnS核心-外殼奈米晶體：將115 mL在569 nm處具有第一吸收峰之以上CdSe核心在1 L反應容器中與1-十八碳烯(45 mL)及油酸鋅(0.5 M於TOP中，26 mL)混合。將反應容器加熱至120℃且施加真空15分鐘。接著用氮氣回填反應容器且加熱至310℃。在1℃/5秒與1℃/15秒之間使溫度勻變。一旦容器達到300℃，即刻注射辛硫醇(11.4 mL)且啟動計時器。一旦計時器達到6分鐘，即刻注射一個含有油酸鋅(0.5 M於TOP中，50 mL)及油酸鎘(1 M於TOP中，41 mL)之注射器及另一個含有辛硫醇(42.2 mL)之注射器。一旦計時器達到40分鐘，即去掉加熱套且藉由使容器經受冷空氣流來使反應物冷卻。經由添加丁醇及甲醇(4：1比率)使最終材料沈澱，在3000 RCF下 離心5分鐘，且使集結粒再分散於己烷中。接著再一次經由添加丁醇及甲醇(3：1比率)使樣品沈澱，離心，且分散於甲苯中以供儲存(616 nm發射、25 nm FWHM、80% QY及94%膜EQE)。
實例II 製備能夠發射綠光之半導體奈米晶體
合成CdSe核心：在100℃下在3 L三頸圓底燒瓶中將262.5 mmol乙酸鎘溶解於3.826 mol三正辛基膦中，接著乾燥並脫氣1小時。將4.655 mol三辛基膦氧化物及599.16 mmol十八烷基膦酸添加至5 L不鏽鋼反應器中且在140℃下乾燥並脫氣1小時。脫氣後，將Cd溶液添加至含有氧化物/酸之反應器中且在氮氣下將混合物加熱至310℃。一旦溫度達到310℃，即自反應器移除加熱套，接著快速注射731 mL含1.5 M二異丁基膦硒化物(DIBP-Se)(900.2 mmol Se)之1-十二烷基-2-吡咯啶酮(NDP)。接著將反應器立即浸入部分冷凍(經由液氮)之角鯊烷浴中，從而使反應物之溫度快速降低至低於100℃。奈米晶體之第一吸收峰為487 nm。在氮氣氛圍手套箱內藉由添加甲醇與異丙醇之3：1混合物使CdSe核心自生長溶液中沈澱出。接著將分離之核心溶解於己烷中且用於製備核心-外殼材料。分離之材料規格如下：在350 nm下之光學密度=1.62；Abs=486 nm；發射=509 nm；FWHM=38 nm；總體積=1.82 L己烷。
合成CdSe/ZnS/CdZnS核心-外殼奈米晶體：將335 mL 1-十八碳烯(ODE)、12.55 g乙酸鋅及38 mL油酸裝入1 L玻璃反應器中且在100℃下脫氣1小時。在1 L三頸燒瓶中，使100 mL ODE在120℃下脫氣1小時。脫氣後，使燒瓶之溫度降低至65℃，接著將來自以上程序之23.08 mmol CdSe核心(275 mL)摻合於100 mL經脫氣ODE中且在減壓下移除己烷。接著使反應器之溫度升至310℃。在手套工作箱中，將核心/ODE溶液及40 mL辛硫醇添加至180 mL容納器中。在600 mL容 納器中，添加151 mL含0.5 M油酸鋅之TOP、37 mL含1.0 M油酸鎘之TOP及97 mL 2 M TOP-S。一旦反應器之溫度達到310℃，即將ODE/QD核心/辛硫醇混合物注入反應器中且使其在300℃下反應30分鐘。此反應期後，將油酸鋅/油酸鎘/TOP-S混合物注射至反應器中且使反應再持續30分鐘，此時使混合物冷卻至室溫。在氮氣氛圍手套箱內藉由添加丁醇與甲醇之2：1混合物使所得核心-外殼材料自生長溶液中沈澱出。接著將分離之量子點(QD)溶解於甲苯中且使用2：3丁醇：甲醇沈澱第二次。最後將QD分散於甲苯中。分離之材料規格如下：在450 nm下之光學密度(100倍稀釋)=0.32；Abs=501 nm；發射=518 nm；FWHM=38 nm；溶液QY=60%；膜EQE=93%。
實例III 製備包含量子點之可聚合調配物
向裝備有磁力攪拌棒及橡膠隔片之潔淨、乾燥施蘭克燒瓶(Schlenk flask)中裝入甲基丙烯酸月桂酯(LMA)(Aldrich Chemical，96%)、二丙烯酸十二烷二醇酯(D3DMA)以及指示用於特定實例之任何添加劑。若使用添加劑，則藉由將懸浮液置於音波浴中4分鐘及用加熱槍溫和地加熱直至不再有固體將溶解來幫助分散於單體中。使用真空歧管使溶液呈惰性且在標準方案中藉由依次使用液氮冷凍-抽吸-融解混合物三次來脫氣。最後將融解之溶液置於氮氣下且標為「單體溶液」。
單獨地，向裝備有磁力攪拌棒及橡膠隔片之潔淨、乾燥施蘭克燒瓶中裝入經處理之煙霧狀二氧化矽(TS-720，Cabot公司)、二氧化鈦(R902+，DuPont公司)且在氮氣下呈惰性。向此物質中添加甲苯(無水且無氧氣)。將混合物置於超音波浴中10分鐘，接著在氮氣下攪拌。將此標為「金屬氧化物漿液」。
單獨地，在氮氣下使裝備有磁力攪拌棒及橡膠隔片之潔淨、乾 燥施蘭克燒瓶呈惰性。接著經由注射器向該燒瓶中裝入綠色量子點之甲苯溶液、紅色量子點之甲苯溶液及另外甲苯且攪拌5分鐘。經6分鐘，經由注射器添加「單體溶液燒瓶」之內含物且再攪拌五分鐘。接著經5分鐘經由插管添加「金屬氧化物漿液」燒瓶之內含物且藉助於最少量之另外甲苯沖洗。
將經攪拌之燒瓶置於溫水浴(<60℃)中，用鋁箔覆蓋以避光且置於真空下以移除所有甲苯達到<200毫托之系統壓力。完成溶劑移除後，將漿液移離熱且在攪拌下經由注射器添加不經純化之Irgacure 2022光引發劑(BASF)並攪拌5分鐘。接著準備將最終墨水轉移至填充站。
實例IV 量子點調配物之發光特徵 曝露於空氣、充氣及脫氣
使用實例III之方法製備具有以下組成之量子點調配物：0.5%綠色量子點、0.2%紅色量子點、0.2% TiO2、5.0% TOPO、10.0%二氧化矽、69.1% LMA、14.0% D3MA(二甲基丙烯酸十二烷酯)及1.0% Irgacure 2022。使量子點調配物之樣品曝露於空氣11天。使該樣品保持於黑暗中以防止任何聚合。11天後，將約15 ml樣品置於施蘭克燒瓶中且用氬氣充氣15分鐘。經由插入液體表面以下之針將氬氣自來源轉移至液體中來完成該充氣。調整氣體流速以在充氣時賦予液體以劇烈水沸騰外觀。亦使用攪拌棒保持液體在充氣期間混合。15分鐘後，終止氬氣流動且對液體施加真空以使其完全脫氣，隨後將其填充於玻璃管中。將經充氣及經脫氣之量子點調配物引入一個末端密封之管中。藉由首先使用真空，接著將管之開口末端浸漬於液體中來完全排空管，接著對液體表面使用壓力以使其移動至管中來將液體填充於管中。一旦管經填充，即密封第二末端，且使整個管曝露於UV光以使 單體聚合。
以類似方式填充對照(t=0)樣品管，不同的是對照組為未曝露於空氣之相同組成之量子點調配物。接著使用400 mW藍光LED測試儀使兩個對照樣品管及兩個經充氣之樣品管曝露於高光通量，產生約120℃之聚合物溫度。在測試儀上使用串聯顏色感測器隨時間監測兩個毛細管之效能。兩組樣品之效能(流明、CIEx、CIEy)在圖2、3及4中作圖，其展示經充氣之樣品的表現類似於對照樣品。
除非本文另外明確指示，否則如本文中所使用，單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該」包含複數。因此，舉例而言，提及一發射材料包括提及該種材料中之一或多者。
申請者特別將所有引用之參考文獻之全部內容併入本發明中。此外，在量、濃度或其他值或參數以範圍、較佳範圍或一列上限較佳值與下限較佳值形式給出時，此應理解為具體地揭示由任何成對之任何範圍上限或較佳值與任何範圍下限或較佳值所形成的所有範圍，無論範圍是否分別地揭示。除非另有規定，否則當本文中列舉數值範圍時，該範圍意欲包括其端點及該範圍內之所有整數及分數。不希望在界定一範圍時，本發明之範疇限於所列舉之特定值。
本發明之其他實施例對於熟習此項技術者經由本文所揭示之本發明的說明書及實踐將顯而易見。希望本說明書及實例僅視為例示性的，而本發明之真實範疇及精神由以下申請專利範圍及其等效物指示。
儘管主題已用對於結構特徵及/或方法行為特定之語言描述，但應瞭解隨附申請專利範圍中所界定之主題不必限於上述特定特徵或行為。事實上，上述特定特徵及行為作為實施申請專利範圍之實例而揭示。

Claims (25)

  1. 一種加工量子點調配物之方法，其包括提供該量子點調配物於反應容器中，其中該量子點調配物包括量子點以及液體調配物；藉由利用惰性氣體將該量子點調配物充氣以將氧氣置換成該惰性氣體；及使該反應容器中的該量子點調配物脫氣。
  2. 如請求項1之方法，其中將該惰性氣體引入該量子點調配物中達到足以自該量子點調配物移除實質上所有氧氣之程度。
  3. 如請求項1之方法，其中該經加工之量子點調配物實質上不包含氧氣。
  4. 如請求項1之方法，其中該惰性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或氡氣。
  5. 如請求項1之方法，其中使該量子點調配物脫氣達到足以自該量子點調配物移除實質上所有氣體之程度。
  6. 如請求項1之方法，其中該經脫氣之量子點調配物實質上不包含氣體。
  7. 如請求項1之方法，其中該量子點調配物包含量子點及未聚合之可聚合組份。
  8. 如請求項1之方法，其中該量子點調配物包含抑制劑化合物。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包括將該經加工之量子點調配物引入管中之步驟，其中該量子點調配物更包括未聚合之可聚合組份。
  10. 如請求項1之方法，其進一步包括將該經加工之量子點調配物引入容器中之步驟。
  11. 如請求項9之方法，其中該管為毛細管。
  12. 如請求項9之方法，其中該管經氣密式密封且其中氧氣不存在或實質上不存在於該管內。
  13. 如請求項10之方法，其中該容器經氣密式密封且其中氧氣不存在或實質上不存在於該容器內。
  14. 如請求項9之方法，其進一步包括使該量子點調配物在該管中聚合之步驟。
  15. 一種光學組件，在該光學組件中包括經充氣及經脫氣之量子點調配物。
  16. 一種光學組件，在該光學組件中包括經充氣及經脫氣且聚合之量子點調配物。
  17. 一種光學單元，其包括內部具有經充氣及經脫氣且聚合之量子點調配物的玻璃管；相鄰於該玻璃管之一或多個光源；及相鄰於該玻璃管之光導。
  18. 一種背光顯示單元，其包括一或多個光源；內部具有經充氣及經脫氣且聚合之量子點調配物的玻璃管，其相鄰於該一或多個光源；及使該玻璃管及顯示器互連之光導。
  19. 一種用於製造光學組件之方法，其包括將經充氣及經脫氣之包含量子點之可聚合調配物引入玻璃管中及使該可聚合調配物聚合以形成包含量子點之基質。
  20. 一種加工包含溶解氧氣之量子點調配物的方法，其包括使該量子點調配物維持於含氧氣氛圍下，及使處於含氧氣氛圍下的該量子點調配物經受真空時同時攪動該量子點調配物；及使該量子點調配物脫氣以自該量子點調配物移除實質上所有溶解氣體。
  21. 一種加工包含溶解氧氣之量子點調配物的方法，其包括將惰性氣體引入該量子點調配物中持續足以自該量子點調配物移除實質上所有氧氣之一段時間，其中該量子點調配物容納於反應容器中；使該量子點調配物經受真空時同時攪動該量子點調配物；及使該量子點調配物脫氣以自該反應容器中的該量子點調配物移除實質上所有溶解氣體。
  22. 一種封閉容納器，其包含量子點調配物及氧氣。
  23. 如請求項22之容納器，其中該量子點調配物包含量子點及未聚合之可聚合組份。
  24. 如請求項22之容納器，其中該量子點調配物進一步包含抑制劑化合物。
  25. 如請求項22之容納器，其中該容納器不透光。
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