TWI634678B - 用於製造包含量子點之組件之方法、方法及產品 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點調配物，及一種用於製造實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點調配物的方法。本發明亦描述包含本文所述之量子點調配物的產品及相關方法。

Description

用於製造包含量子點之組件之方法、方法及產品 優先權主張
本申請案主張2012年7月25日申請之美國臨時專利申請案第61/675,773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及方法、包含量子點之組合物及產品。
本發明之實施例係有關一種用於製造實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點調配物的方法。該等方法包括將實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點與一或多種實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之組份組合以形成實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點調配物。
本發明之實施例係有關一種改良光學組件之效率的方法，其包括製造實質上不含氧氣之量子點調配物，包括將實質上不含氧氣之量子點與一或多種實質上不含氧氣之組份組合以形成實質上不含氧氣之量子點調配物，及將該量子點調配物併入該光學組件中。
本發明之實施例係有關一種改良光學組件之壽命的方法，其包括製造實質上不含氧氣之量子點調配物，包括將實質上不含氧氣之量 子點與一或多種實質上不含氧氣之組份組合以形成實質上不含氧氣之量子點調配物，及將該量子點調配物併入該光學組件中。
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，該等量子點由發射藍光波長之LED刺激，致使產生一或多種波長之光，包括例如(但不限於)三色白光。根據一個態樣，量子點容納於諸如容納器(例如容器、管或毛細管)之光學組件中，或在無氧氣條件及視情況無水條件下以膜形式容納於容納器中，且其接收來自LED之光。由量子點產生之光可經由光導傳遞以用於例如顯示單元。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包含處於無氧氣條件及無水條件下之管中之量子點、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。
量子點駐留於容納器中且可含於透光之聚合基質材料中。可在無氧氣及視情況無水條件下將包含量子點及可聚合組合物(例如單體或其他可聚合或可固化材料)且實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點調配物引入容納器中。可密封容納器以維持可聚合組合物之無氧氣性質。在某些實施例中，例如在密封容納器後，使用光或熱使可聚合組合物在容納器內聚合。根據某些態樣，容納器可為管，較佳具有在單體在該管中固化為聚合基質材料期間足以避免、抵抗或抑制破裂之耐受性或延展性。管較佳亦具有在熱處理內部具有聚合量子點基質之管期間足以避免、抵抗或抑制破裂之耐受性或延展性。根據某些態樣，用於製造聚合量子點基質之組份包含聚合時展現延展性之可聚合材料。根據某些態樣，在密封管中處於無氧氣及視情況無水條件下之聚合基質提供有利的發光性質。
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些波長之紅光及綠光。
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，實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之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，在無氧氣及視情況無水條件下將其引入容納器中，接著密封該容納器以防止氧氣及視情況水進入容納器，接著使可聚合流體聚合以形成量子點基質。容納器可接著與例如光源及/或光導組合使用。
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、光引發劑或熱引發劑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。該等其他組份描述於2011年11月22日申請且以引用的方式併入本文中之USSN 61/562469中。根據一個態樣，製造量子點以使得其實質上不含氧氣及視情況實質上不含水。加工與量子點組合以形成量子點調配物之組份以使得其實質上不含氧氣及視情況實質上不含水。在無氧氣條件及視情況無水條件下組合量子點與組份以形成實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點調配物。接著可在無氧氣條件及無水條件下將量子點調配物置於容納器中或基板上或上方，接著可密封該容納器或基板以避免氧氣及水進入量子點調配物。使內部或上面具有量子點調配物之容納器或基板經受條件以使得量子點調配物固化或另外聚合以形成實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點基質。在某些實施例中，管或毛細管可為容納器。
本發明之實施例進一步係有關包含含有量子點之容納器、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。
其他態樣包含如下方法：在無氧氣條件下將量子點調配物引入容納器中，接著密封該容納器，諸如在無氧氣條件下，以使得該密封容納器中之量子點調配物處於無氧氣環境下。某些態樣包含提供一個或兩個末端經密封之容納器設計(諸如管設計)，其經得起與可聚合量子點調配物在其中聚合有關之應力或與加熱內部含有聚合量子點基質之管有關之應力。該種管設計有利地避免、抵抗或抑制由該等應力引起之破裂，破裂會使氧氣進入管中。在高光通量曝露時段內氧氣可能會使量子點降解。因此，包含處於無氧氣條件下之內部具有量子點基質之玻璃管的光學組件可改良安置於其中的含有量子點之聚合基質的效能。
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。包含量子點或量子點調配物之容納器在本文中亦稱為光學組件。根據某些態樣，容納器之尺寸可視光學組件之所欲最終用途應用而選擇。本文所述容納器之實例為例示性的且不欲具限制性。
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。
10‧‧‧封閉容器/容器
15‧‧‧攪拌器
20‧‧‧惰性氣體輸入管線
30‧‧‧惰性氣體閥
40‧‧‧噴霧器
50‧‧‧真空管線
60‧‧‧真空閥
70‧‧‧泵管線
80‧‧‧泵閥
90‧‧‧泵
100‧‧‧熱交換器
110‧‧‧再循環管線
120‧‧‧再循環閥
130‧‧‧分配頭管線
140‧‧‧分配頭閥
150‧‧‧引出管線
160‧‧‧封閉脫氣腔室/脫氣腔室
在圖式中：
圖1A、1B及1C為本發明之管的圖式。圖1A為本發明之管的正視圖。圖1B為本發明之管的俯視圖。圖1C為本發明之管的俯視正面透視圖。
圖1D為用於填充一或多個管或毛細管之系統的示意圖。
圖1E為用於填充一或多個管或毛細管之系統的示意圖。
圖2為描述毛細管填充程序之流程圖。
圖3描繪本發明之管之一實施例之一實例的圖式之橫截面。
圖4為用於維持及/或加工量子點調配物之系統的示意圖。
圖5為用於維持及/或加工量子點調配物之系統的示意圖。
圖6為用於維持及/或加工量子點調配物之系統的示意圖。
圖7為用於維持及/或加工量子點調配物之系統的示意圖。
圖8為核心材料之吸收光譜(577 nm峰，12 nm HWHM)。
圖9為grCdSeCS-070之吸收及發射光譜(發射峰：626 nm；FWHM 26.6 nm)。
圖10為核心材料之吸收光譜(448 nm峰，16 nm HWHM)。
圖11為ggCdSeCS-101之吸光度及發射光譜(522 nm發射，35 nm FWHM)。
圖12為核心材料之吸收光譜(448 nm峰，16 nm HWHM)。
圖13為最終核心/外殼材料之吸收及發射光譜(515 nm峰，32 nm FWHM)。
圖14為用於製造實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點調配物的系統之示意圖。
圖15為可靠性數據的圖。
圖16為本文所述之測試單元的橫截面圖。
圖17為針對多種氧氣濃度經校正流明相對於時間的圖。
圖18為針對多種氧氣濃度△CIEx相對於時間的圖。
圖19為針對多種氧氣濃度△CIEy相對於時間的圖。
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一種用於製造實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點調配物的方法。根據某些態樣，將實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點與一或多種實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之組份組合以形成實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點調配物。該一或多種組份包含熟習製造量子點調配物技術者已知之組份。
在某些較佳實施例中，量子點調配物包含小於1 ppm氧氣及小於1 ppm水。
根據一個態樣，以使得量子點實質上不含氧氣之方式製備量子點。舉例而言，使量子點生長，自生長液中分離(例如經由離心)，且在惰性氣體條件或氧氣含量小於1 ppm之手套工作箱環境下再分散。根據一個態樣，以使得量子點實質上不含水之方式製備量子點。根據一個態樣，以使得一定量之量子點實質上不含氧氣及實質上不含水之方式製備量子點。
根據另一態樣，加工一或多種組份以自該一或多種組份移除氧氣。根據另一態樣，加工一或多種組份以自該一或多種組份移除水。根據另一態樣，加工一或多種組份以自該一或多種組份移除氧氣及水。根據此態樣，在與量子點組合之前自一或多種組份移除氧氣及/或水。根據此態樣，在與任何其他組份或量子點組合之前自個別一或多種組份之每一者移除氧氣及/或水。根據此態樣，在與任何其他組份或量子點組合之前自兩種或兩種以上組份之混合物移除氧氣及水。
根據一個態樣，一或多種組份可包含可聚合組份、交聯劑、散射劑、流變改質劑、填充劑、光引發劑或熱引發劑。應瞭解用於製造量子點調配物之其他組份對於熟習此項技術者根據本發明揭示內容將變得顯而易見。根據一個態樣，使一或多種組份固化或另外聚合以形成基質，量子點分散於該基質中。基質可在本文中稱為主體材料。
根據某些態樣，可使用熟習此項技術者已知之自固體或液體移除氧氣之方法自一或多種組份移除氧氣。該等移除氧氣之方法包括真空方法；氣體置換方法，包括1)將材料置於低氧氣含量環境(諸如手套工作箱(<1 ppm O2))中持續20+分鐘；2)用諸如N2或更佳氬氣之惰性氣體淨化該材料；3)用惰性氣體(例如N2、Ar)淨化(降低壓力/抽真空)及回填該材料/含有該材料之容器持續若干個循環(3+)；4)使材料經歷3+個冷凍、抽吸、融解循環(亦即在液氮中冷凍材料，置於減壓下/抽真空(例如約100毫托)，用惰性氣體回填，接著使材料恢復至室溫並重複；及熟習此項技術者已知在適當溫度下進行且持續適當時段之其他方法。
根據某些態樣，可使用熟習此項技術者已知之自固體或液體移除水之方法自一或多種組份移除水。該等移除水之方法包括真空方法；加熱方法；分子篩方法；乾燥器方法，包括1)藉由將材料溶解於溶劑(例如甲苯、苯、異丙醇等)中來共沸除去水，接著在減壓(例如約 100毫托)下移除該溶劑；及2)凍乾材料(亦即將材料溶解於苯中，冷凍混合物，接著對冷凍之混合物施加減壓(例如約100毫托)及在無外部加熱下同時在減壓下使系統自然返回室溫(當混合物中之苯/水自材料共沸除去時，材料由吸熱過程保持為冷的)；及熟習此項技術者已知之在適當溫度下進行且持續適當時段之其他方法。例示性方法及裝置包括使用分子篩、氮氣淨化、真空乾燥、烘箱加熱、真空移除或其組合。
根據某些態樣，可加工用於製造量子點之容納器以減少或消除可能與該容納器相關之氧氣或水。該等方法包括用諸如氮氣之惰性氣體淨化容納器或在高溫下加熱容納器以有助於移除水或上述兩項措施。根據某些態樣，可對用於加工一或多種組份以移除氧氣及/或水之容納器進行加工以減少或消除可能與該容納器相關之氧氣或水。該等方法包括用諸如氮氣之惰性氣體淨化容納器或在高溫下加熱容納器以有助於移除水或上述兩項措施。
根據某些態樣，可存在於一定體積之量子點中之氧氣之量小於約百萬分之10(10 ppm)、量小於約5 ppm、量小於約4 ppm、量小於約3 ppm、量小於約2 ppm、量小於約1 ppm、量小於約十億分之500(500 ppb)、量小於約300 ppb或量小於約100 ppb。根據某些態樣，可存在於一定體積之量子點中之水之量小於約百萬分之100(100 ppm)、量小於約50 ppm、量小於約10 ppm、量小於約5 ppm、量小於約4 ppm、量小於約3 ppm、量小於約2 ppm或量小於約1 ppm。
根據某些態樣，可存在於一定體積之一或多種組份中之氧氣之量小於約百萬分之10(10 ppm)、量小於約5 ppm、量小於約4 ppm、量小於約3 ppm、量小於約2 ppm、量小於約1 ppm、量小於約十億分之500(500 ppb)、量小於約300 ppb或量小於約100 ppb。根據某些態樣，可存在於一定體積之一或多種組份中之水之量小於約百萬分之 100(100 ppm)、量小於約50 ppm、量小於約百萬分之10(10 ppm)、量小於約5 ppm、量小於約4 ppm、量小於約3 ppm、量小於約2 ppm、量小於約1 ppm。
根據某些態樣，實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點調配物由實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之量子點與實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之一或多種組份之組合提供。根據某些態樣，可存在於量子點調配物中之氧氣之量小於約百萬分之10(10 ppm)、量小於約5 ppm、量小於約4 ppm、量小於約3 ppm、量小於約2 ppm、量小於約1 ppm、量小於約十億分之500(500 ppb)、量小於約300 ppb或量小於約100 ppb。根據某些態樣，可存在於量子點調配物中之水之量小於約百萬分之100(100 ppm)、量小於約50 ppm、量小於約百萬分之10(10 ppm)、量小於約5 ppm、量小於約4 ppm、量小於約3 ppm、量小於約2 ppm、量小於約1 ppm。
根據某些態樣，將一或多種組份添加至量子點中。根據某些態樣，將量子點添加至一或多種組份中之至少一者中。根據某些態樣，將量子點添加至複數種組份中。根據某些態樣，將量子點添加至組份之混合物中。應瞭解，本發明包含量子點與一或多種組份之組合以形成量子點調配物。產生量子點調配物之組合可藉由將量子點添加至組份中或將組份添加至量子點中來達成。
根據某些態樣，欲與量子點組合之實質上不含氧氣及實質上不含水之組份的製劑可在諸如具有極少或無水蒸氣之惰性氛圍之控制氛圍中產生。例示性控制氛圍由市售乾燥箱提供。根據某些態樣，欲與量子點組合之兩種或兩種以上實質上不含氧氣及實質上不含水之組份的製劑在含極少或無水蒸氣之惰性氛圍下(諸如在乾燥箱中)產生。根據某些態樣，將實質上不含氧氣及實質上不含水之個別組份引入乾燥箱中。隨後，組合個別組份(諸如在混合容器中)以產生欲添加至實質 上不含氧氣及實質上不含水之量子點中的實質上不含氧氣及實質上不含水之組份的製劑。
根據某些態樣，將實質上不含氧氣及實質上不含水之組份的製劑與實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點於熟習此項技術者已知之適合反應容器中組合。適合之反應容器可包含混合元件且具有含極少或無水蒸氣之惰性氛圍。根據某些態樣，實質上不含氧氣及實質上不含水之組份的製劑自乾燥箱移至適合之反應容器中且加工該反應容器以消除或減少來自反應容器之氧氣及/或水蒸氣。根據一個態樣，將實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點添加至反應容器中以產生實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點調配物。根據某些態樣，將實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點組份添加至反應容器中。將實質上不含氧氣及實質上不含水之組份的製劑引入反應容器中以產生實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點調配物。
根據某些態樣，將實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點調配物引入處於無氧氣及無水條件下之容器(諸如其中氧氣含量小於約1 ppm的乾燥手套工作箱)中。可加工該容器以減少或消除可能與容器相關之氧氣或水。該等方法包括用諸如氮氣之惰性氣體淨化容器或在高溫下加熱容器以有助於移除水或上述兩項措施。
根據某些態樣，接著可密封容器以防止氧氣及/或水蒸氣進入容器。密封(諸如氣密式密封)包含量子點之容器的方法為熟習此項技術者所已知。
根據某些態樣，接著使包含實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點調配物之密封容器經受足以在容器中使量子點調配物固化或另外使量子點調配物聚合以產生包含量子點之基質之條件。該等條件包含某些波長之光或熱或熟習此項技術者已知適用於使量子點調配物固化或另外使量子點調配物聚合為基質之其他條件。根據一個態樣，容 器在經受足以在容器中使量子點調配物固化或另外使量子點調配物聚合以產生包含量子點之基質的條件之前必須經密封。根據一個態樣，該密封可為聚合期間之暫時密封，諸如UV引發之自由基聚合。根據一個實施例，密封防止氧氣及水在固化時間內(諸如在量子點調配物曝露於光以進行固化之時間內)進入量子點調配物中。接著將固化之量子點基質氣密式密封於容器中。根據一個態樣，保持容器中之頂空或空隙儘可能小以減少容器中殘餘氧氣之量。
含有量子點之容器可與刺激光組合以產生一或多種波長之光，包括例如可用於多種發光應用(諸如用於液晶顯示器之背光單元)之三色白光。容器較佳為透光的。本文所述之容器與量子點的組合在本文中亦稱為光學組件。
本發明之實施例包含一種包括本文教示之組合物的光學材料。
本發明之實施例進一步包含包括本發明之組合物的光學組件。
光學組件可進一步包含支撐或容納組合物之結構部件。該等結構部件可具有各種不同形狀或組態。舉例而言，其可為平面的、曲面的、凸面的、凹面的、空心的、線性的、圓形的、方形的、矩形的、橢圓形的、球形的、圓柱形的，或根據所欲最終用途應用及設計為適當之任何其他形狀或組態。常見結構組件之一實例為基板，諸如板狀部件或管狀結構部件。
光學材料可安置於結構部件之表面上或上方。
在某些實施例中，光學組件進一步包含具有上面安置有光學材料之表面的基板。在某些實施例中，組合物經完全囊封於由密封件密封在一起之相對基板之間。在某些實施例中，該等基板中之一者或兩者包括玻璃。
在某些實施例中，密封件包括邊緣或周邊密封件。在某些實施例中，密封件包括障壁材料。在某些實施例中，密封件包括氧氣障 壁。在某些實施例中，密封件包括水障壁。在某些實施例中，密封件包括氧氣及水障壁。在某些實施例中，密封件實質上不透水及/或氧氣。
在某些實施例中，光學材料由實質上不透氧氣之障壁材料囊封。在某些實施例中，光學材料由實質上不透水分(例如水)之材料囊封。在某些實施例中，光學材料由實質上不透氧氣及水分之材料囊封。在某些實施例中，舉例而言，光學材料可夾在基板之間。在某些實施例中，基板中之一者或兩者可包括玻璃板。在某些實施例中，舉例而言，光學材料可夾在基板(例如玻璃板)與障壁膜之間。在某些實施例中，光學材料可夾在兩個障壁膜或塗層之間。
在某些實施例中，光學材料經完全囊封。在某些實施例中，舉例而言，光學材料可夾在由周邊密封件密封之基板(例如玻璃板)之間。在某些實施例中，舉例而言，光學材料可安置於基板(例如玻璃載體)上且由障壁膜完全覆蓋。在某些實施例中，舉例而言，光學材料可安置於基板(例如玻璃載體)上且由保護塗層完全覆蓋。在某些實施例中，光學材料可夾在由周邊密封件密封之兩個障壁膜或塗層之間。
適合障壁膜或塗層之實例包括(但不限於)硬金屬氧化物塗層、薄玻璃層及購自Vitex Systems,Inc之Barix塗層材料。其他障壁膜或塗層可容易地由一般技術者確定。
在某些實施例中，可使用一個以上障壁膜或塗層來囊封光學材料。
在另一實例中，光學組件可包括包含於結構部件中之組合物。舉例而言，該組合物可包含於一個或兩個末端可開口之管狀結構部件(例如管、空心毛細管、空心纖維等)之空心或空腔部分中。較佳地，該部件之開口末端在組合物包含於其中後經氣密式密封。
障壁材料及/或包括障壁材料之結構部件之其他設計、組態及組合可包含於內部至少部分囊封有光學材料之光學組件中。可根據所欲最終用途應用及設計來選擇該等設計、組態及組合。
結構部件較佳為光學透明的以允許光進入及/或離開其可囊封之組合物。
可根據所欲最終用途應用及設計來選擇光學組件之組態及尺寸。
包括內部氣密式含有組合物之結構部件的光學組件可為較佳的。
光學組件可進一步包含一或多種障壁材料，其可經選擇以保護組合物免受環境效應(例如氧氣及/或水)影響。
根據本發明之某些態樣，容納器可為容器、管、毛細管或熟習此項技術者已知之其他容納器。根據一個態樣，該容納器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，容納器具有抗應力或耐應力組態且當經受來自調配物在其中聚合或加熱其中具有聚合調配物之容納器之應力時展現抗應力或耐應力性質。根據此態樣，具有該等抗應力或耐應力性質之玻璃管避免、抵抗或抑制由包含玻璃管之光學組件的製造、在顯示裝置中之製造及/或使用期間及該顯示裝置之循環期間的應力引起之破裂。根據另一態樣，內部具有包含提供延展性之材料的聚合物基質的具有該等抗應力或耐應力性質之玻璃管避免、抵抗或抑制由包含玻璃管之光學組件的製造、在顯示裝置中之製造及/或使用期間及該顯示裝置之循環期間的應力引起之破裂。該管具有適合應用於顯示裝置中之尺寸。玻璃管可包含硼矽酸鹽。玻璃管可包含鹼石灰。玻璃管可包含硼矽酸鹽及鹼石灰。根據一個態樣，硼矽酸鹽為用於本發明之玻璃管的較佳材料。
本發明範疇內的管之長度可介於約50 mm與約1500 mm之間、介於約500 mm與約1500 mm之間或介於約50 mm與1200 mm之間且長度通常與顯示裝置中之光導相當。本發明範疇內的管可具有足以經得起由量子點基質聚合及加熱管與基質組合引起之應力的壁厚度。適合之壁厚度包括如下厚度：介於約250微米與約700微米之間、介於約275微米與約650微米之間、介於約300微米與約500微米之間、介於約325微米與約475微米之間、介於約350微米與約450微米之間及介於約350微米與約650微米之間、及其間之任何值或範圍(無論是否重疊)。可根據所欲最終用途應用使用其他長度及/或厚度。
根據某些實施例，管具有產生抗應力或耐應力性質之橫截面壁組態。組態可包括圓形、圓角正方形、橢圓形、具有平行側邊及全半徑末端之跑道組態及其類似組態。根據某些態樣，橫截面組態之壁至壁外部主要尺寸介於約0.5 mm與約4.0 mm之間且壁至壁內部次要尺寸介於約0.15 mm與約3.3 mm之間。
圖1B示意性描繪具有呈跑道組態之橫截面壁設計之管。根據此態樣，管壁包含第一全半圓或半徑末端及第二全半圓或半徑末端。第一全半徑末端及第二全半徑末端由第一及第二實質上平行的壁連接。具有跑道橫截面組態之例示性管經表徵為對於由管中之可聚合量子點調配物之聚合及固化引起的對管之應力或負荷及來自加熱內部具有聚合量子點基質之管之額外應力具有抗應力或耐應力性。該種例示性管在本文中稱為抗應力管或耐應力管。圖3中描繪例示性管。
根據一個態樣，壁為直的或平坦的且提供穿過管且因此穿過其中之量子點基質的一致或均一路徑長度，來自LED之光子可穿過該路徑長度。實質上平行且直的壁亦有利地提供平面以使管耦接至背光單元之光導板的相應平坦末端。根據一個態樣，具有跑道組態之管的橫截面直徑在細長方向上介於約0.5 mm與約5.0 mm之間(主要尺寸)且在 寬度方向上介於約0.15 mm與約3.3 mm之間(次要尺寸)。適合橫截面直徑之一個實例為細長方向上的約4 mm×寬度方向上的約1 mm。根據一個態樣，與方角管相比，全半徑末端有利地承載較高負荷。
如圖1B中可見，管具有均一壁厚度。該壁厚度可在介於約60微米與約700微米之間的範圍內。然而，應瞭解，壁厚度可為均一或不均一的，亦即厚度變化。舉例而言，管之全半徑末端可能比直壁部分厚以便提供較大穩定性。一個例示性壁厚度介於約310微米與約390微米之間，諸如約315微米或約380微米。該壁厚度有利地抑制加工期間管之斷裂。如圖1B中所示，壁界定內部容積，量子點將以基質形式提供於其中。內部容積視抗應力管之尺寸而定。然而，適合之容積包括介於約0.0015 ml與約2.0 ml之間。另外，本發明之抗應力管的基質橫截面積與壁橫截面積之比率小於或等於約0.35。抗應力管之例示性特徵比率為約0.35。
除具有全半徑末端外，本發明之毛細管較佳具有預定的玻璃壁厚度與內部基質體積之比率。控制該比率可使毛細管能夠承載由基質單體在聚合時之收縮以及聚合物/玻璃系統在熱循環時之差異膨脹及收縮引起之應力負荷。舉例而言，對於含有交聯LMA/二甲基丙烯酸十二烷酯基質系統(例如本文別處所述)之毛細管，基質橫截面積與玻璃橫截面積之比率低於0.35可為較佳的，但比率高達0.7亦可有益於由直接拉製玻璃製備之毛細管。圖6描繪本發明之管之一實施例之一實例的圖式之橫截面，顯示與此比率有關之尺寸。
根據一個態樣，管之長度係根據該管沿著安置的背光單元之光導板之側邊的長度來選擇。該等長度包括介於約50 mm與約1500 mm之間，其中光學活性區域覆蓋實質上整個管長度。例示性長度為約1100 mm或約1200 mm。應瞭解管之長度可短於、等於或長於光導板之長度。
根據一個態樣，玻璃管之兩個末端可經密封。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(例如經由火焰密封)、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，在無氧氣及視情況無水條件下用實質上不含氧氣及視情況實質上不含水之液體量子點調配物填充管，在無氧氣及視情況無水條件下密封管之末端且用UV使液體量子點調配物固化。本文所述之填充程序可在諸如約20℃至約25℃之室溫下進行。無氧氣條件係指實質上不存在、基本上不存在或完全不存在氧氣之條件或氛圍。無氧氣條件可由實質上不存在、基本上不存在或完全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。無水條件係指實質上不存在、基本上不存在或完全不存在水之條件或氛圍。無水條件可由不存在或實質上不存在水之乾燥氮氣氛圍或其他乾燥惰性氣體氛圍提供。另外，無水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，在無氧氣及視情況無水條件下用量子點調配物填充抗應力管，諸如具有本文所述之組態的硼矽酸鹽玻璃管。因此，管中之環境及/或管中之量子點調配物實質上不含、基本上不含或完全不含氧氣及視情況實質上不含、基本上不含或完全不含水。將玻璃容器、管或毛細管維持於足以乾燥玻璃容器、管或毛細管之適合時間、壓力及溫度的條件下。在氮氣下將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。
根據另一態樣，可使用壓力差將一定量之量子點墨水自一個容器轉移至另一容器。舉例而言，且參看圖1D，一定量之量子點墨水可容納於蓋有隔片之小瓶或適當容納器中。接著穿過隔片引入較大號針並進入小瓶中。接著經由針將毛細管引入小瓶中並進入小瓶底部之量子墨水中。接著移除該針且隔片圍住毛細管。接著穿過隔片引入連接至注射器之加壓針。接著使用該注射器將乾燥惰性氣體引入小瓶中，由此增加小瓶中之壓力，此又迫使量子點墨水進入毛細管。隨後，自量子墨水供應源及小瓶移出經填充之毛細管並對其各末端進行 密封。移出後，使包含在密封毛細管中之墨水固化。或者，可在密封之前使墨水固化。
在另一實施例中，可藉由施加真空將墨水引至管中來填充管。藉由施加真空來填充管之機構的一實例展示於圖1E中。諸如毛細管之管在一個末端經密封且將開口末端置於氣密容器中。多個管可同時裝載至同一容器中。向此容器中添加足夠量子點墨水以浸沒管之開口末端且密封該容器。施加真空且使系統之壓力降低至約1毫托至約1000毫托。接著用氮氣對容器再加壓，從而引起毛細管填充。氣體之略微超壓(諸如0-60 psi)可加速管之填充。接著自孔移出管，清潔，接著密封以提供內部具有量子點調配物且管中具有實質上無氧氣及實質上無水環境之管。
根據另一實施例，可使用重力用量子點調配物填充管，其中將量子點調配物簡單地傾倒或用移液管吸取或另外注射至維持於無氧氣及視情況無水條件下之管的開口上端部分中且量子點調配物在重力影響下流入管之下端部分中。接著可密封管，提供內部具有量子點調配物且管中具有實質上無氧氣及視情況實質上無水環境之密封管。
根據參看圖2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及視情況無水條件下，亦即氧氣及視情況水實質上不存在、基本上不存在或完全不存在。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，可用發射900-1000 mj/cm2之H或D 燈泡以經約1至約5分鐘的總劑量使容器或管或毛細管中之實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點調配物固化。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及無水條件下的固化之量子點調配物。或者，密封(諸如氣密式密封)容器或管或毛細管，接著用發射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。
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、熱熔膠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，可密封填充有未固化之實質上不含氧氣及實質上不含水之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，其中氧氣及水實質上或完全不存在於密封毛細管中。
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)的抗應力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。可聚合組合物實質上不含氧氣及視情況實質上不含水。可聚合組合物呈流體形式，其可在無氧氣及視情況無水條件下置於管中，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及視情況水存在於管中。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。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)、聚矽氧、熱固化聚矽氧、無機溶膠-凝膠材料，諸如ZnO、SnO1、SnO2、ZrO2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可進一步包含交聯劑、散射劑、流變改質劑、填充劑、光引發劑或熱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0.5% 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0.0l%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。
適合之熱引發劑包括2,2'-偶氮雙(2-甲基丙腈)、月桂基過氧化物、二第三丁基過氧化物、過氧化苯甲醯及其類似物。
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()。在某些實施例中，平均直徑在約12 至約150 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))中，該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、三一十八烷胺、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(諸如本文所述之抗應力管)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%。
包含由本文所述之量子點調配物製備之光學材料的膜可藉由將量子點調配物塗佈於表面上，接著進行UV固化來製備。用於製備膜之方法的實例包括(但不限於)眾所周知之各種膜澆鑄、旋轉澆鑄及塗佈技術。可利用之若干塗佈技術的實例包括(但不限於)網版印刷、凹版塗佈、狹縫塗佈、簾式塗佈及液滴塗佈。
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0.5重量%至約12重量%或約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。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與所需樹脂單體在氮氣條件下組合，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。接著可移除溶劑。
包含由該種成品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，在無氧氣及無水條件下將墨水引入管中。
包含由該種成品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，在無氧氣條件下密封該管，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， 在無氧氣及視情況無水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，在無氧氣及無水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實質上無氧氣及實質上無水之光學元件後，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核心：將以下添加至1 L玻璃反應容器中：三辛基膦氧化物(15.42 g)、1-十八碳烯(225.84 g)、1-十八烷基膦酸(1.88 g，5.63 mmol)。使該容器在120℃下經受3個真空/氮氣循環，且在氮氣下使溫度升至270℃。在270℃下，在不到1秒之時段內，快速注射0.25 M二異丁基膦硒化物之N-十二烷基吡咯啶酮溶液(DIBP-Se，17.56 mL，4.39 mmol)及油酸鎘(1 M三辛基膦溶液，22.51 mL，5.63 mmol)，隨 後注射1-十八碳烯(121.0 mL)以使溫度快速下降至約240℃，致使產生初始吸光度峰介於420-450 nm之間的量子點。ODE淬滅後5-20秒，以55.7毫升/小時之速率連續引入油酸鎘溶液(0.5 M於TOP與ODE之50/50 v/v混合物中)以及DIBP-Se溶液(0.4 M於N-十二烷基吡咯啶酮與ODE之60/40 v/v混合物中)。15分鐘時，將輸注速率增加至111.4毫升/小時。25分鐘時，將輸注速率增加至167.1毫升/小時。35分鐘時，將輸注速率增加至222.8毫升/小時。45分鐘時，將輸注速率增加至297.0毫升/小時。55分鐘時，將輸注速率增加至396毫升/小時。傳遞總共143.4 mL各前驅物，同時反應器之溫度維持於215-240℃下。在輸注結束時，經5-15分鐘之時段使用室溫空氣流冷卻反應容器。最終材料不經進一步純化按原樣使用(第一吸光度峰：576 nm，總體積：736.5 mL，反應產率：99%)。圖8描繪核心材料之吸收光譜(577 nm峰，12 nm HWHM)。
合成CdSe/ZnS/CdZnS核心/外殼/外殼(grCdSeCS-058)：
將具有第一吸光度峰577 nm之由以上合成之CdSe核心(85.55 mL，8 mmol Cd)與油酸鋅(24.89 mL，0.5 M於TOP中)及1-十八碳烯(71.52 mL)混合。將溶液加熱至320℃，接著即刻注射含有1-十二烷硫醇(22.36 mL)之注射器。2分鐘後，當溫度恢復至310-315℃時，經30分鐘之時段經由注射泵傳遞外塗層前驅物。兩種外塗層前驅物原料由以下組成：1)與油酸鎘(67.56 mL，1.0 M於TOP中)混合之油酸鋅(23.85 mL，0.5 M於TOP中)；及2)與1-十八碳烯(50.23 mL)及TOP(12.56 mL)混合之十二烷硫醇(28.63 mL)。在外塗層前驅物輸注期間，將溫度保持於320-330℃。使來自系統之任何揮發性物質蒸出且留下系統以使溫度達到320-330℃。輸注結束後，使樣品在320-330℃下退火5分鐘且經5-15分鐘冷卻至室溫。經由添加2：1比率v/v之丁醇及甲醇使最終核心/外殼材料沈澱。經由離心分離集結粒，且再分散於 甲苯(200 mL)中以供儲存(發射626 nm，FWHM 26.6 nm，在室溫下的膜EQE：99%，在140℃下的膜EQE：65%)。圖9為grCdSeCS-070之吸收及發射光譜(發射峰：626 nm；FWHM 26.6 nm)。
實例II
製備能夠發射綠光之半導體奈米晶體
合成CdSe核心(448 nm目標)：將以下添加至1 L鋼反應容器中：三辛基膦氧化物(51.88 g)、1-十八碳烯(168.46 g)、1-十八烷基膦酸(33.09 g，98.92 mmol)及油酸鎘(1 M三辛基膦溶液，98.92 mL，98.92 mmol)。使該容器在120℃下經受3個真空/氮氣循環，且在氮氣下使溫度升至270℃。在270℃下，在不到1秒之時段內，快速注射1 M二異丁基膦硒化物之N-十二烷基吡咯啶酮溶液(DIBP-Se，77.16 mL，77.16 mmol)，隨後注射1-十八碳烯(63.5 mL)以使溫度快速下降至約240℃，致使產生初始吸光度峰介於420-430 nm之間的量子點。ODE注射後5-20秒，以29.0 mL/min之速率連續引入油酸鎘溶液(0.5 M於TOP與ODE之50/50 v/v混合物中)以及DIBP-Se溶液(0.4 M於N-十二烷基吡咯啶酮與ODE之60/40 v/v混合物)。傳遞總共74.25 mL各前驅物，同時反應器之溫度維持於205-240℃下。在輸注結束時，藉由將反應器浸漬於經液氮冷卻之角鯊烷浴中以快速使溫度降至<150℃(在2分鐘內)來快速冷卻反應容器。最終材料不經進一步純化按原樣使用(第一吸光度峰：448 nm，總體積：702 mL，反應產率：99%)。圖10為核心材料之吸收光譜(448 nm峰，16 nm HWHM)。
合成CdSe/ZnS/CdZnS核心/外殼/外殼(ggCdSeCS-101)：
將具有第一吸光度峰448 nm之由以上合成之CdSe核心(318.46 mL，55.22 mmol Cd)與十二烷硫醇(236.30 mL)於注射器中混合。所有油酸鋅前驅物(0.5 M三辛基膦溶液)均已摻雜有0.85重量%乙酸。將含有油酸鋅(986.60 mL，0.5 M於TOP中)之反應燒瓶加熱至300℃，接著 即刻注射含有核心及1-十二烷硫醇之注射器。當溫度恢復至310℃(在2-8分鐘內)時，經32分鐘之時段經由注射泵傳遞外塗層前驅物。兩種外塗層前驅物原料由以下組成：1)與油酸鎘(539.60 mL，1.0 M於TOP中)混合之油酸鋅(1588.80 mL，0.5 M於TOP中)；及2)十二烷硫醇(221.99 mL)。在外塗層前驅物輸注期間，將溫度保持於320-330℃。使來自系統之任何揮發性物質蒸出且留下系統以使溫度達到320-330℃。輸注結束後，使樣品在320-330℃下退火3分鐘且經5-15分鐘冷卻至室溫。經由添加2：1比率v/v之丁醇及甲醇使最終核心/外殼材料沈澱。經由離心分離集結粒，且再分散於甲苯中以供儲存(發射522 nm +/- 2 nm，FWHM 36 nm，在室溫下的膜EQE：99%，在140℃下的膜EQE：>90%)。圖11為ggCdSeCS-101之吸光度及發射光譜(522 nm發射，35 nm FWHM)。
實例III
製備能夠發射綠光之半導體奈米晶體
合成CdSe核心(448 nm目標)：將以下添加至1 L鋼反應容器中：三辛基膦氧化物(51.88 g)、1-十八碳烯(168.46 g)、1-十八烷基膦酸(33.09 g，98.92 mmol)及油酸鎘(1 M三辛基膦溶液，98.92 mL，98.92 mmol)。使該容器在120℃下經受3個真空/氮氣循環，且在氮氣下使溫度升至270℃。在270℃下，在不到1秒之時段內，快速注射1 M二異丁基膦硒化物之N-十二烷基吡咯啶酮溶液(DIBP-Se，77.16 mL，77.16 mmol)，隨後注射1-十八碳烯(63.5 mL)以使溫度快速下降至約240℃，致使產生初始吸收峰介於420-430 nm之間的量子點。ODE注射後5-20秒，以29.0 mL/min之速率連續引入油酸鎘溶液(0.5 M於TOP與ODE之50/50 v/v混合物中)以及DIBP-Se溶液(0.4 M於N-十二烷基吡咯啶酮與ODE之60/40 v/v混合物)。傳遞總共74.25 mL各前驅物，同時反應器之溫度維持於205-240℃下。在輸注結束時，藉由將反應器 浸漬於經液氮冷卻之角鯊烷浴中以快速使溫度降至<150℃(在2分鐘內)來快速冷卻反應容器。最終材料不經進一步純化按原樣使用(第一吸收峰：448 nm，總體積：702 mL，反應產率：99%)。圖12為核心材料之吸收光譜(448 nm峰，16 nm HWHM)。
合成CdSe/ZnS/CdZnS核心/外殼/外殼(ggCdSeCS-052)：
將具有第一吸光度峰448 nm之由以上合成之CdSe核心(43.56 mL，6.64 mmol Cd)與十二烷硫醇(28.90 mL)於注射器中混合。將含有油酸鋅(120.7 mL，0.5 M於TOP中)之反應燒瓶加熱至300℃，接著即刻注射含有核心及1-十二烷硫醇之注射器。當溫度恢復至310℃(在2-8 分鐘內)時，經32分鐘之時段經由注射泵傳遞外塗層前驅物。兩種外塗層前驅物原料由以下組成：1)與油酸鎘(67.56 mL，1.0 M於TOP中)混合之油酸鋅(195.22 mL，0.5 M於TOP中)；及2)與1-十八碳烯(7.36 mL)及正三辛基膦(1.84 mL)混合之十二烷硫醇(42.86 mL)。在外塗層前驅物輸注期間，將溫度保持於320-330℃。使來自系統之任何揮發性物質蒸出且留下系統以使溫度達到320-330℃。輸注結束後，使樣品在320-330℃下退火3分鐘且經5-15分鐘冷卻至室溫。經由添加2：1比率v/v之丁醇及甲醇使最終核心/外殼材料沈澱。經由離心分離集結粒，且再分散於甲苯中以供儲存(發射515 nm，FWHM 32 nm，在室溫下的膜EQE：99%，在140℃下的膜EQE：>90%)。圖13為最終核心/外殼材料之吸收及發射光譜(515 nm峰，32 nm FWHM)。
實例IV
製備包含量子點之可聚合調配物
包含量子點之可聚合調配物如下製備：
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57.75 mL甲基丙烯酸月桂酯(LMA)(Aldrich Chemical，96%)、9.93 mL二丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)以及指示用於 特定實例之任何添加劑。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6.884 g經處理之煙霧狀二氧化矽(TS-720，Cabot公司)、103.1 mg二氧化鈦(R902+，DuPont公司)且在氮氣下呈惰性。向此物質中添加69 mL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(13.1 mL)、紅色量子點之甲苯溶液(2.55 mL)及69 mL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640 μL 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
填充毛細管，形成量子點基質，及毛細管密封
根據本發明之態樣，可一次一個連續個別地填充管或其可與同時填充之許多管同時填充，諸如在分批法中。填充管之方法可使用毛細管作用、壓力差、重力、真空或熟習此項技術者已知之其他力或方法來用可流動量子點調配物填充管。根據一個態樣，如下在無氧氣及無水條件下用實例III之量子點調配物填充抗應力管。使玻璃毛細管於 真空乾燥箱中在氮氣下小於1托之壓力及120℃之溫度下維持12小時。在氮氣下將量子點墨水調配物維持於量子點墨水容器中。自該真空乾燥箱中移出兩個末端開口之毛細管且置於真空填充容器中，其中一個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。玻璃管中之可聚合調配物如下聚合。將管轉移至光聚合反應器中，其中將該等管置於連續移動帶上且以250-1000 J/cm之通量曝露於來自汞「H」或「D」燈之光30秒。聚合後，較佳在氮氣氛圍下，使用環氧化物密封管之末端。
根據參考圖2之另一實施例，將一個末端經密封之毛細管連接至填充頭。適合之填充頭保持及維持毛細管真空緊密密封。藉由真空排空毛細管。接著在氮氣壓力下將量子點墨水填充至毛細管中。使量子點墨水維持於某一溫度(低於該溫度會發生熱誘導性聚合)下。或者，可使用泵將量子點墨水抽吸穿過填充頭並進入毛細管中。可使量子點墨水維持於足以使量子點墨水脫氣之真空下。可攪動或攪拌或再循環墨水，此有助於脫氣過程。若使用再循環迴路，則可由用於再循環量子點墨水之泵產生熱，此可升高量子點墨水之溫度。為使量子點墨水之溫度維持於某一溫度(低於該溫度會發生熱誘導性聚合)下，可在再循環迴路中使用熱交換器以自可能由循環泵添加之量子點墨水移除熱。用氮氣沖洗管線及填充頭。接著在氮氣氛圍下將毛細管移離填充頭或將氮氣回填於毛細管中並密封末端，諸如藉由熔化毛細管末端並密封，以產生包括內部包含量子點調配物之結構部件(例如容器、毛 細管、管等)且在密封光學組件中無或實質上無氧氣的光學組件。接著經由曝露於395 nm波長或等效波長之紫外光使密封毛細管中的量子點墨水在毛細管中固化。
使完成且密封之毛細管在60℃下曝露於波長為約450 nm之30 mW/cm2光通量12小時，隨後進行任何分析測試。
用於維持及加工量子點調配物之例示性系統示意性展示於圖4中。將量子點調配物維持於封閉容器10中。該容器包含惰性氣體輸入管線20用於經由惰性氣體閥30將惰性氣體輸入容器10中。惰性氣體輸入管線連接至安置於容器10中之噴霧器40且意欲如圖所示由量子點調配物覆蓋。惰性氣體經由惰性氣體輸入管線20移動至容器10中及進入量子點調配物中。真空管線50經由真空閥60連接至容器10。真空管線50連接至真空(未圖示)。該真空將真空引至封閉容器10中，藉此移除可溶解於量子點調配物中之任何惰性氣體及任何氣體(諸如氧氣)。容器亦可包含攪拌器(未圖示)，其可攪拌容器中之量子點調配物。可關閉惰性氣體閥，藉此使容器10中之量子點調配物經受真空，其用以使量子點調配物脫氣。泵管線70經由泵閥80連接至容器10。使用泵90將量子點調配物自容器10中抽出。量子點調配物可進入熱交換器100，其用以使量子點調配物維持於所需溫度下。量子點調配物接著可經由再循環閥120進入再循環管線110。再循環管線110將量子點調配物返回至容器10中。量子點調配物可經由分配頭閥140進入分配頭管線130。
根據示意性展示於圖5中之一替代性實施例，封閉容器10包含量子點調配物。真空管線50經由真空閥連接至容器10。真空(未圖示)連接至真空管線且將真空引至封閉容器10中。泵管線70經由泵閥連接至容器10。使用泵90將量子點調配物自容器10中抽出。量子點調配物接著可經由再循環閥120進入再循環管線110。再循環管線110將量子點 調配物返回至容器10中。量子點調配物可經由分配頭閥140進入分配頭管線130。
根據示意性展示於圖6中之一替代性實施例，封閉容器10包含量子點調配物。真空管線50經由真空閥連接至容器10。真空(未圖示)連接至真空管線且將真空引至封閉容器10中。用於將惰性氣體輸入容器10中之惰性氣體輸入管線20經由惰性氣體閥連接至容器10。攪拌器15置於容器10中以用於攪拌量子點調配物。量子點調配物可經由分配頭閥140進入分配頭管線130。根據此實施例，使用來自惰性氣體之壓力迫使量子點調配物自容器10穿過分配頭管線並到達分配或填充頭。
根據示意性展示於圖7中之一替代性實施例，封閉容器10包含量子點調配物。真空管線50經由真空閥連接至容器10。真空(未圖示)連接至真空管線且將真空引至封閉容器10中。用於將惰性氣體輸入容器10中之惰性氣體輸入管線20經由惰性氣體閥連接至容器10。攪拌器15安置於容器10中以用於攪拌量子點調配物。引出管線150連接至容器10，量子點調配物可流動穿過該引出管線。封閉脫氣腔室160連接至引出管線150。該脫氣腔室較佳小於容器10且經設計成使小體積之量子點調配物脫氣。真空管線50經由真空閥連接至脫氣腔室160。真空(未圖示)連接至真空管線且將真空引至封閉脫氣腔室160中。脫氣腔室中之量子點調配物可經由分配頭閥進入分配頭管線130。
實例V
製造量子點調配物之方法
製造實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點調配物的例示性方法及系統示意性展示於圖14中。量子點調配物之成份如下所示。
如圖14中所示，加工待添加至量子點中之各別組份以移除氧氣及/或水。
藉由置於真空烘箱中140℃下之容器中12小時來活化分子篩(4埃)。接著自該烘箱移出該等分子篩且密封該容器。在使用之前使容器冷卻至室溫。
為產生乾燥甲基丙烯酸正月桂酯(代表性可聚合組份)，將分子篩(4埃)置於容器中且將甲基丙烯酸正月桂酯添加至容器中。密封容器且在使用之前在黑暗中儲存16小時。
為產生乾燥二甲基丙烯酸1,12十二烷二醇酯(代表性交聯劑)，將分子篩(4埃)置於容器中且將二甲基丙烯酸1,12十二烷二醇酯添加至容器中。密封容器，用鋁箔包覆且在使用之前在黑暗中儲存16小時。
為產生乾燥Irgacure 2022(代表性光引發劑)，將分子篩(4埃)置於容器中且將Irgacure 2022添加至容器中。密封容器且在使用之前在黑暗中儲存。
為產生乾燥二氧化鈦(代表性散射劑)，將二氧化鈦添加至小瓶中。將該小瓶置於真空烘箱中140℃下減壓下16小時。
為產生乾燥磷酸十二烷酯二鉀，將磷酸十二烷酯二鉀添加至小瓶中。將該小瓶置於真空烘箱中160℃下減壓下16小時。
為產生乾燥三正辛基膦氧化物，將三正辛基膦氧化物添加至小 瓶中。將該小瓶置於施加真空之真空乾燥器中16小時。
為產生乾燥煙霧狀二氧化矽(Cab-O-Sil TS-720)(代表性流變改質劑)，將Cab-O-Sil TS-720添加至小瓶中。將該小瓶置於真空烘箱中140℃下減壓或者氮氣淨化下16小時。
根據圖14，將除了光引發劑之各組份自其各別真空烘箱或真空乾燥器中移出，密封並置於乾燥箱中。將適量各組份置於夾套分散容器中。舉例而言，將甲基丙烯酸正月桂酯添加至容器中。將二甲基丙烯酸1,12十二烷二醇酯添加至容器中。將夾套容器之溫度設定為約20℃。將三正辛基膦氧化物添加至容器中且攪拌組合約15分鐘直至三正辛基膦氧化物已完全溶解。將磷酸十二烷酯二鉀添加至容器中。將二氧化鈦添加至容器中。將夾套容器之溫度設定為約20℃。將Cab-O-Sil TS-720緩慢添加至夾套容器中。接著分散容器中之成份。
接著將分散液自乾燥箱轉移至包含混合器之反應容器。混合分散液90分鐘以維持分散液，接著加熱。接著使反應容器經受重複數輪抽真空至200毫托且用氮氣再填充以淨化反應容器之氧氣及水。三輪真空及氮氣淨化後，容器應具有惰性氛圍。
接著使用哈佛注射泵(Harvard syringe pump)或使用無空氣注射技術將適量綠色量子點及紅色量子點添加至反應容器中。接著抽真空直至200毫托，此時完成量子點調配物。移除溶劑後將光引發劑添加至基質調配物中。接著使用無空氣插管轉移技術將量子點調配物轉移至具有惰性氛圍之容器中。接著可將實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點調配物置於適合之容器中，諸如管或毛細管。在140℃下在乾燥氮氣層下乾燥該等管或毛細管約16小時，隨後將量子點調配物引入管或毛細管中以形成量子光光學元件。在組裝量子光光學元件之前可將光引發劑添加至量子點調配物中。
量子點調配物之水分含量可藉由使用具有851 Titrando(使用雙Pt 電極進行電量偵測)的Metrohm 874 KF烘箱取樣器及用於重物轉移之具有RS232接口的Scientech ZSA 210四位分析天平來測定。將樣品(固體或液體)稱取至自動取樣小瓶中，將該小瓶捲邊密封。接著經由樣品區塊加熱器將小瓶加熱至預先程式化之溫度且經由乾燥運載氣體將熱蒸氣轉移至電量偵測單元中，在該單元中卡費雪試劑(Karl Fischer reagent)以化學計量方式與來自樣品之任何水蒸氣反應。根據樣品之初始起始重量，計算PPM或水分%且將數據傳輸至本地數據庫。針對各特定樣品類型最佳化樣品重量及加熱溫度。
經由外部100公克重物校準Scientech天平。KF單元具有內部反應/漂移條件程式以確保量測值與外部Hydranal KF水標準之間的適當電極平衡。
本文所述之量子點調配物之氧氣含量可使用光學氧氣感測器Mettler-Toledo 6860i來測定，該光學氧氣感測器包含感測器頭、感測器軸及具有發色團層之感測器尖端。光學氧氣感測器根據當由LED激發時由發色團層發射之螢光信號的氧氣淬滅之原理起作用。該淬滅視所測試樣品中存在之氧氣的量而定。根據一個態樣，量子點調配物提供於施蘭克燒瓶中。使氮氣流動穿過施蘭克燒瓶之肩部，從而在量子點調配物上產生氮氣層。將探針穿過施蘭克燒瓶之頂部插入且浸漬於量子點調配物中。約5分鐘後，記錄以ppm計之量測值。
實例VI
可靠性測試
測試可靠性之機構由峰值波長為445 nm之藍光LED(例如Lumileds Luxeon Rebel)陣列組成。使測試毛細管經受每一LED約810 mW藍光功率之藍光通量。將該測試毛細管固持在LED陣列上方約0.6 mm之距離。在此等條件下組合物(含有量子點之聚合物基質)之溫度經測定為約130℃。此藉由將1密耳T型熱電偶置於基質中來量測。在 墨水填充及固化之前將熱電偶置於玻璃毛細管中。
在使用耦接至光譜儀(例如Avantes AvaSpec-2048)之光纖進行照射/測試期間捕捉包含所測試之實例之組合物的測試毛細管之激發及發射光譜。在以上述機構中曝露於445 nm藍光通量期間監測測試毛細管之效能。實時追蹤測試毛細管中量子點之效能變化且根據相對流明(由測試期間所獲得之發射光譜計算)定量光譜變化。可靠性數據提供於圖15中。
實例VII
墨水調配物
如下製備多種氧氣量之量子點調配物以用於測試單元中。
使用以下材料：甲基丙烯酸月桂酯(LMA)(Sigma-Aldrich)；二甲基丙烯酸1,12-十二烷二醇酯(D3DMA)(APHA=12，Esstech)；Irgacure 2022(BASF)；綠色點(QD Vision)；紅色點(QD Vision)；TiO2(TiPure R902+)；煙霧狀SiO2(Cab-O-Sil TS-720，Cabot)；三辛基膦氧化物(TOPO)(Sigma-Aldrich)；磷酸十二烷酯二鉀(K2DP)(PCI)；以氦氣平衡之經檢定O2 ppm含量(例如<0.15 ppm O2、10.5 ppm O2、106 ppm O2或1050 ppm O2)。
K2DP可藉由已知技術製備。該等已知技術之一個實例包括以下：向置於65℃水浴中且裝備有頂置式攪拌器之250 mL燒杯中裝入50.04 g磷酸十二烷酯(DDP)。DDP熔化後，開始攪拌熔融液。向熔融DDP中依序緩慢添加41.94 g 50%氫氧化鉀水溶液(KOH)、37.86 g去離子水。使水浴溫度升至70℃且在此浴溫度下再攪拌溶液3小時，其中所指示之溶液溫度範圍為60-65℃。接著將燒杯移離頂置式攪拌器及水浴並置於真空烘箱中140℃及<1 mm Hg下隔夜，產生灰白色乾燥產物(磷酸十二烷酯二鉀鹽；(K2DP))。
使用以下方案製備40公克墨水調配物。在分子篩上預乾燥 32.9812 g LMA及6.2124 g D3DMA。在真空烘箱中在140℃下預乾燥裝備有攪拌棒之100 mL施蘭克燒瓶中的0.06 g TiO2及2.4 g煙霧狀SiO2隔夜。在真空烘箱中在140℃下預乾燥0.2098 g K2DP隔夜。使2.098 g TOPO經乾燥器預乾燥隔夜。
自烘箱中移出含TiO2及SiO2之燒瓶，儘可能快地將K2DP添加至燒瓶中，且用紅色橡膠隔片塞住燒瓶。將熱燒瓶連接至真空歧管且施加真空，且緩慢施加真空以防止將二氧化矽抽入該真空歧管中。燒瓶中之壓力不再下降後，施加氮氣。再重複真空脫氣及氮氣加壓兩次且將燒瓶放回至氮氣下。現在燒瓶呈惰性且準備裝填。
在氮氣下將TOPO裝入燒瓶中。在氮氣下將LMA及D3DMA裝入燒瓶中。將燒瓶置於攪拌板上並開始攪拌。對含墨水之燒瓶進行真空脫氣及氮氣加壓三次。接著在攪拌下將燒瓶放回至氮氣下。
在氮氣下，使用轉子定子(IKA)分散燒瓶中之調配物化學物質。速度設定為9.8(krpm)且分散15分鐘。對含墨水之燒瓶進行真空脫氣及氮氣加壓三次。接著在攪拌下將燒瓶放回至真空下直至真空壓力不再下降並穩定(通常低於40毫托)。向燒瓶施加氮氣。
在氮氣下，經由注射器將綠色QD溶液及紅色QD溶液轉移至調配物燒瓶中。攪拌5分鐘。對含墨水之燒瓶進行真空脫氣及氮氣加壓三次且在攪拌下將燒瓶置於真空下，直至真空壓力不再下降並穩定(通常低於60毫托)。在真空下，封閉調配物燒瓶之側臂。
接著如下使墨水曝露於氧氣/氦氣混合氣體。在含合格O2含量(例如10.5 ppm O2)之氦氣的氣缸上裝備He氣體調節器。將調配物燒瓶之側臂的歧管軟管管線切換為O2/He氣體調節器。將O2/He混合氣體之輸出壓力調節為約15 psi。仍保持調配物燒瓶之側臂封閉，且在整個歧管中進行真空/混合氣體加壓三次。再用O2/He混合氣體沖洗歧管15分鐘。打開調配物燒瓶之側臂且在攪拌下向燒瓶施加O2/He混合氣體。 設定時間零點(時間=0)。使墨水調配物在混合O2/He氣體下攪拌延長量之時間(例如時間=1小時或3小時)。使調配物燒瓶之側臂對混合氣體封閉。
經由注射器向調配物燒瓶中裝入0.3899 mL Irgacure 2022。攪拌2分鐘。使用本文所述之毛細管填充站將調配物引入毛細管中。接著將毛細管插入測試單元中以進行如本文所述之測試。
實例VIII
效能測試
使用圖16中所示之測試單元對如本文所述之毛細管中實質上無氧氣及實質上無水之量子點調配物進行研究。
該測試單元包含由不變黃的鐵氟龍(Teflon)及漫反射材料製成之近似尺寸為62 mm×71 mm×25 mm的光收集腔室。由鐵氟龍及漫反射材料製成之光學元件固持器固持毛細管使其離LED之頂部0.6 mm。光收集腔室收集並再循環光。對於SMA型光纖，光纖口位於腔室頂部。提供擋板以阻擋直射光到達光纖。在腔室外部提供黑色鋁罩以阻擋光進入腔室。
光纖之一個末端連接至光收集腔室且光纖之另一個末端連接至量測光譜功率分佈之光譜光度計。
LED提供光源。該等LED為Lumileds Luxeon Rebel，其在一安培最大電流及當在350 mA下驅動時500 mW藍色輻射測定功率下產生445 nm之光。在整個測試期限內LED在恆定電流下操作。LED相隔8.5 mm。印刷電路板為鋁核印刷電路板，其具有經設計成在高溫條件下不變黃或變暗之高反射性白色阻焊層。LED上之曝露墊允許熱電偶連接至LED附近以用於監測整個測試期間的溫度。提供鋁散熱片。
將包含如本文所述製備且處於無氧氣及無水條件下之量子點調配物的毛細管置於測試單元中且進行光量測，包括在810 mW/LED下 之流明、CIEx及CIEy；在室溫下之Ta及在130℃下之Tm。
如圖17中所示，與氧氣含量為約1000 ppm之量子點調配物相比，氧氣含量為約100 ppm及100 ppm以下之量子點調配物產生較高經校正Lv。
如圖18中所示，與氧氣含量為約1000 ppm之量子點調配物相比，氧氣含量為約100 ppm及100 ppm以下之量子點調配物產生較低△CIEx。
如圖19中所示，與氧氣含量為約1000 ppm之量子點調配物相比，氧氣含量為約100 ppm及100 ppm以下之量子點調配物產生較高△CIEy。
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 (42)

  1. 一種量子點調配物，其包含量子點與一或多種組份之組合，其中存在於該量子點調配物中之氧氣之量小於約10ppm，其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，且其中該量子點調配物產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  2. 一種量子點調配物，其包含量子點與一或多種組份之組合，其中存在於該量子點調配物中之水之量小於約100ppm，其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，且其中該量子點調配物產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  3. 一種量子點調配物，其包含量子點與一或多種組份之組合，其中存在於該量子點調配物中之氧氣及水各自之量小於約10ppm，其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，且其中該量子點調配物產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  4. 如請求項1至3中任一項之量子點調配物，其中該一或多種組份包含交聯劑。
  5. 如請求項1至3中任一項之量子點調配物，其中該一或多種組份包含散射劑。
  6. 如請求項1至3中任一項之量子點調配物，其中該一或多種組份包含流變改質劑。
  7. 如請求項1至3中任一項之量子點調配物，其中該一或多種組份包含填充劑。
  8. 如請求項1至3中任一項之量子點調配物，其中該一或多種組份包含光引發劑。
  9. 如請求項1至3中任一項之量子點調配物，其中該一或多種組份包含熱引發劑。
  10. 如請求項1至3中任一項之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之水之量小於約1ppm。
  11. 如請求項1至3中任一項之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之氧氣之量小於約1ppm。
  12. 如請求項1至3中任一項之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之氧氣之量小於約500ppb。
  13. 如請求項1或3之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之氧氣之量小於約5ppm。
  14. 如請求項1或3之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之氧氣之量小於約4ppm。
  15. 如請求項1或3之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之氧氣之量小於約3ppm。
  16. 如請求項1或3之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之氧氣之量小於約2ppm。
  17. 如請求項1或3之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之氧氣之量小於約300ppb。
  18. 如請求項2或3之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之水之量小於50ppm。
  19. 如請求項2或3之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之水之量小於5ppm。
  20. 如請求項2或3之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之水之量小於4ppm。
  21. 如請求項2或3之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之水之量小於3ppm。
  22. 如請求項2或3之量子點調配物，其中存在於該量子點調配物中之水之量小於2ppm。
  23. 一種用於製造含有量子點之容器的方法，其包括在無氧氣條件下將實質上不含氧氣及實質上不含水之量子點調配物引入經熱處理之容器中，及密封該容器，其中該容器中之該量子點調配物係處於無氧氣及無水條件下，其中該量子點調配物包括量子點與一或多種組份之組合，及其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，且其中該量子點調配物產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  24. 如請求項23之方法，其中在引入該量子點調配物之前該容器包含密封之末端。
  25. 如請求項23之方法，其中在引入該量子點調配物之前將該容器置於真空下。
  26. 如請求項23之方法，其進一步包括將該容器置於真空下，在實質上不存在氧氣及水之情況下用預定量之該量子點調配物填充該容器及在引入量子點調配物後密封該容器。
  27. 如請求項23之方法，其中在引入該量子點調配物後在無氧氣及無水條件下密封該容器。
  28. 如請求項27之方法，其中在密封該容器後使該量子點調配物固化。
  29. 如請求項23之方法，其中該容器為管。
  30. 如請求項23之方法，其中該容器為毛細管。
  31. 一種含有量子點之容器，其包括內部具有量子點調配物之管，該量子點調配物具有小於約10ppm氧氣及小於約100ppm水，該量子點調配物包括量子點與一或多種組份之組合，其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，及其中該量子點調配物被來自光源的發射刺激會產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，該含有量子點之容器經氣密式密封，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  32. 如請求項31之含有量子點之容器，其為由透光壁界定之玻璃管，該透光壁包含第一全半徑末端及第二全半徑末端以及連接該第一全半徑末端及該第二全半徑末端之實質上平行的壁，其中該等實質上平行的壁界定均一路徑長度。
  33. 一種含有量子點之容器，其包括內部具有量子點調配物之容納器，該量子點調配物具有小於約10ppm氧氣及小於約100ppm水，該量子點調配物包括量子點與一或多種組份之組合，其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，及其中該量子點調配物被來自光源的發射刺激會產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，該含有量子點之容器經氣密式密封，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  34. 一種含有量子點之容器，其包括內部具有量子點調配物之毛細管，該量子點調配物具有小於約10ppm氧氣及小於約100ppm水，該量子點調配物包括量子點與一或多種組份之組合，其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，及其中該量子點調配物被來自光源的發射刺激會產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，該含有量子點之容器經氣密式密封，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  35. 一種組合，其包括內部具有量子點調配物之玻璃管，該量子點調配物具有小於約10ppm氧氣及小於約100ppm水；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，其中該量子點調配物包括量子點與一或多種組份之組合，及其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，且其中該量子點調配物產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  36. 如請求項35之組合，其中該玻璃管由透光壁界定，該透光壁包含第一全半徑末端及第二全半徑末端以及連接該第一全半徑末端及該第二全半徑末端之實質上平行的壁，其中該等實質上平行的壁界定均一路徑長度。
  37. 一種背光顯示單元，其包括一或多個光源；相鄰於該一或多個光源之內部具有量子點調配物之玻璃管，該量子點調配物具有小於約10ppm氧氣及小於約100ppm水；使該玻璃管及顯示器互連之光導，其中該量子點調配物包括量子點與一或多種組份之組合，及其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，且其中該量子點調配物產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  38. 如請求項37之背光顯示單元，其中該玻璃管由透光壁界定，該透光壁包含第一全半徑末端及第二全半徑末端以及連接該第一全半徑末端及該第二全半徑末端之實質上平行的壁，其中該等實質上平行的壁界定均一路徑長度；及容納於該玻璃管中之包含量子點之基質。
  39. 一種用於製造光學組件之方法，其包括將包含量子點之可聚合調配物引入經熱處理之玻璃管中，其中該可聚合調配物包含小於約10ppm氧氣及小於約100ppm水；及使該可聚合調配物聚合以形成包含量子點之基質，且其中該可聚合調配物產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  40. 一種組合，其包括如請求項31、33或34之含有量子點之容器，該容器與相鄰於該容器之一或多個光源光通信。
  41. 一種改良光學組件之效率的方法，其包括製造實質上不含氧氣之量子點調配物，包括組合實質上不含氧氣之量子點與一或多種實質上不含氧氣之組份以形成該實質上不含氧氣之量子點調配物，及將該量子點調配物併入該光學組件中，其中該量子點調配物包括量子點與一或多種組份之組合，及其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，且其中該量子點調配物產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
  42. 一種改良光學組件之壽命的方法，其包括製造實質上不含氧氣之量子點調配物，包括組合實質上不含氧氣之量子點與一或多種實質上不含氧氣之組份以形成該實質上不含氧氣之量子點調配物，及將該量子點調配物併入該光學組件中，其中該量子點調配物包括量子點與一或多種組份之組合，及其中該一或多種組份包括該量子點分散於其中的可聚合組份，且其中該量子點調配物產生具有不大於約40nm半峰全寬的光，其中該量子點包含核心以及配置在該核心的外表面上的至少兩個外殼，且該些外殼中的至少一者包含與該核心相同的元素。
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