專利名稱：用于包封納米晶體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于氣密密封發(fā)光納米晶體的方法，以及氣密密封的納米
晶體復(fù)合物(compositions)。
背景技術(shù)：
發(fā)光納米晶體當(dāng)暴露于空氣和水分時(shí)發(fā)生氧化損壞，通常導(dǎo)致發(fā)光性 的損失。在諸如下變頻和濾層的應(yīng)用中使用發(fā)光納米晶體，通常將發(fā)光納 米晶體暴露于高溫、高強(qiáng)度光、環(huán)境氣體和水分。這些因素連同在這些應(yīng) 用中對(duì)長(zhǎng)發(fā)光壽命的要求，通常限制了發(fā)光納米晶體的使用或要求頻繁的 更換。因此存在對(duì)氣密密封發(fā)光納米晶體的方法和復(fù)合物的需要，從而允 許增加使用壽命和發(fā)光強(qiáng)度。
需要的是提供用于氣密密封發(fā)光納米晶體的方法和復(fù)合物的解決方案。
發(fā)明概述
本發(fā)明提供用于氣密密封發(fā)光納米晶體的方法和復(fù)合物。根據(jù)本發(fā)明 制備的復(fù)合物可以應(yīng)用于各種應(yīng)用，并且本方法允許制備各種形狀和構(gòu)造 的氣密密封的納米晶體復(fù)合物。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供氣密密封包含多個(gè)發(fā)光納米晶體的復(fù) 合物的方法。適宜地，所述方法包括在復(fù)合物上布置(例如，濺射或通過原 子層沉積)阻擋層。示例性阻擋層包括無機(jī)層，例如，但不限于，Si02、 Ti02 和A102。在合適的實(shí)施方案中，用于在本發(fā)明的實(shí)踐中使用的發(fā)光納米晶 體是核-殼發(fā)光納米晶體，例如，CdSe/ZnS、 CdSe/CdS或InP/ZnS納米晶 體。
本發(fā)明還提供氣密密封包含多個(gè)發(fā)光納米晶體的容器的方法。適宜地，在容器上設(shè)置阻擋層(例如，無機(jī)層)以氣密密封發(fā)光納米晶體。在另外的 實(shí)施方案中，通過將容器熱封、超聲波焊接、軟釬焊或粘合劑粘合而將容 器氣密密封。適宜地，本發(fā)明的方法在惰性氣氛中進(jìn)行。
在另外的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供氣密密封的包含發(fā)光納米晶體的復(fù)
合物和容器。適宜地，發(fā)光納米晶體是尺寸在約l-10nm之間的半導(dǎo)體發(fā) 光納米晶體，包括核-殼納米晶體，例如，CdSe/ZnS或InP/ZnS納米晶體。 復(fù)合物和容器用阻擋層或有機(jī)材料適宜地氣密密封，所述阻擋層例如為無 機(jī)層如Si02、 1102或A102，所述有機(jī)材料設(shè)計(jì)為顯著地降低氧和水分透 過，比如填充的環(huán)氧或液晶聚合物、取向聚合物或固有低滲透性聚合物。 在另外的實(shí)施方案中，氣密密封的復(fù)合物和容器還可以包含模塑到復(fù)合物 或容器中以形成微透鏡(microlens)的微圖案(micropattem)。在再另外的實(shí) 施方案中，氣密密封的復(fù)合物和容器可以包含與復(fù)合物和容器聯(lián)合的聚光 裝置。這樣的裝置幫助將從復(fù)合物和容器發(fā)射的光匯聚成束。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中敘述，并且部分地從描述中 變得明顯，或可以通過本發(fā)明的實(shí)踐得知。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將通過結(jié)構(gòu)被認(rèn) 識(shí)到和得到，并且在書寫的描述及其權(quán)利要求以及附圖中被特別指出。
應(yīng)當(dāng)理解，上述一般描述和以下詳細(xì)描述都是示例性和說明性的，并 且意在提供對(duì)如要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。
附圖簡(jiǎn)述
結(jié)合在此并且形成說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明，并且與描述一 起還起到解釋本發(fā)明的原理以及使得相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行和使用本 發(fā)明的作用。


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的氣密密封的發(fā)光納米晶體復(fù)合物。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于氣密密封包含發(fā)光納米晶 體的容器的方法。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的氣密密封的發(fā)光納米晶體復(fù)合 物，其包括單獨(dú)密封的復(fù)合物。
圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的氣密密封的包含發(fā)光納米晶體的容器。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的氣密密封的還包含微透鏡的復(fù) 合物。
圖6A-6C顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的氣密密封的還包含聚光裝 置的復(fù)合物。
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示相同或 功能類似的元件。
發(fā)明的詳細(xì)描述
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在此顯示和描述的具體實(shí)施是本發(fā)明的實(shí)例，并且不意 在以任何方式另外限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，出于簡(jiǎn)潔的目的，在此可 能沒有詳細(xì)描述常規(guī)電子器件、制造法、半導(dǎo)體器件，以及納米晶體、納 米線(NW)、納米棒、納米管和納米帶技術(shù)，以及系統(tǒng)(和系統(tǒng)的單獨(dú)操作 部件的組件)的其它功能方面。
本發(fā)明提供各種包含納米晶體，包括發(fā)光納米晶體的復(fù)合物。可以為 各種應(yīng)用定制和調(diào)節(jié)發(fā)光納米晶體的各種性質(zhì)，包括它們的吸收性質(zhì)、發(fā) 射性質(zhì)和折射率性質(zhì)。如在此使用的，術(shù)語"納米晶體"是指基本上為單晶 的納米結(jié)構(gòu)體。納米晶體具有至少一個(gè)尺寸小于約500nm，并且低至小于 約1 nm的量級(jí)的區(qū)域或特征維度。如在此使用的，當(dāng)提及任何數(shù)值時(shí)，"約" 表示所述值的±10°/。的值(例如，"約100nm"涵蓋90nm至110nm的尺寸 范圍，包括90nm和110nm)。術(shù)語"納米晶體"、"納米點(diǎn)"、"點(diǎn)"和"量子 點(diǎn)"易于被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解為表示同樣的結(jié)構(gòu)體，并且在此可互 換地使用。本發(fā)明還涵蓋多晶或非晶納米晶體的用途。如在此使用的，術(shù) 語"納米晶體"還包括"發(fā)光納米晶體"。如在此使用的，術(shù)語"發(fā)光納米晶體" 表示當(dāng)被外部能量源(適宜地為光)激發(fā)時(shí)發(fā)射光的納米晶體。如在此使用 的，當(dāng)描述納米晶體的氣密密封時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，在合適的實(shí)施方案中，納 米晶體是發(fā)光納米晶體。
典型地，特征維度的區(qū)域?qū)⒀亟Y(jié)構(gòu)體的最短軸。納米晶體在材料性質(zhì) 上可以是基本上均一的，或在某些實(shí)施方案中，可以是非均一的。納米晶 體的光學(xué)性質(zhì)可以由它們的粒度、化學(xué)或表面組成確定。在約l nm和約
815 nm之間的范圍內(nèi)定制發(fā)光納米晶體尺寸的能力，使得在整個(gè)光譜中的 光電發(fā)射覆蓋成為可能，從而提供顯色性的巨大通用性。粒子包封提供對(duì) 抗化學(xué)和UV劣化劑的堅(jiān)固性。'
用于在本發(fā)明中使用的納米晶體，包括發(fā)光納米晶體，可以使用本領(lǐng) 域技術(shù)人員己知的任何方法制備。合適的方法和示例性納米晶體公開于在 2005年l月13日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)11/034,216;在2004年3月10日 提交的美國(guó)專利申請(qǐng)1(V796,832;美國(guó)專利6，949，206;和在2004年6月8 曰提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/578,236中，這些專利中每一個(gè)的公開內(nèi)容 均通過引用整體結(jié)合在此。用于在本發(fā)明中使用的納米晶體可以由任何合 適的材料制備，包括無機(jī)材料，并且更適宜地，無機(jī)導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料。 合適的半導(dǎo)體材料包括在美國(guó)專利申請(qǐng)10/796,832中公開的那些，還包括
任何類型的半導(dǎo)體，包括n-vi族、ni-v族、iv-vi族和iv族半導(dǎo)體。合
適的半導(dǎo)體材料包括但不限于Si、 Ge、 Sn、 Se、 Te、 B、 C(包括金剛石)、 P、 BN、 BP、 BAs、 A1N、 A1P、 AlAs、 AlSb、 GaN、 GaP、 GaAs、 GaSb、 InN、 InP、 lnAs、 InSb、 AIN、 AlP、 AlAs、 AISb、 GaN、 GaP、 GaAs、 GaSb、 ZnO、 ZnS、 ZnSe、 ZnTe、 CdS、 CdSe、 CdTe、 HgS、 HgSe、 HgTe、 BeS、 BeSe、 BeTe、 MgS、 MgSe、 GeS、 GeSe、 GeTe、 SnS、 SnSe、 SnTe、 PbO、 PbS、 PbSe、 PbTe、 CuF、 CuCl、 CuBr、 Cul、 Si3N4、 Ge3N4、 A1203、 (Al、 Ga、 In)2(S、 Se、 Te)3、 A12C0，以及兩種以上這些半導(dǎo)體的適當(dāng)組 合。
在某些方面中，半導(dǎo)體納米晶體可以包含來自由p-型摻雜劑或n-型摻 雜劑組成的組的摻雜劑?？捎糜诒景l(fā)明中的納米晶體還可以包含ii-vi或
m-v半導(dǎo)體。n-vi或ni-v半導(dǎo)體納米晶體的實(shí)例包括周期表的來自n
族的元素如Zn、 Cd和Hg與來自VI族的任何元素如S、 Se、 Te、 Po的任 意組合；和周期表的來自III族的元素如B、 Al、 Ga、 In和Tl與來自V族 的任何元素如N、 P、 As、 Sb和Bi的任意組合。
如貫穿本文所描述的，在本發(fā)明中有用的納米晶體，包括發(fā)光納米晶 體，還可以包含共軛、協(xié)同、締合或連接到它們的表面上的配體。合適的 配體包括本領(lǐng)域技術(shù)人員己知的任何組，包括在美國(guó)專利申請(qǐng)11/034,216、 美國(guó)專利申請(qǐng)10/656,910和美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/578,236中公開的那些配體，這些專利中每一個(gè)的公開內(nèi)容均通過引用結(jié)合在此。使用這樣的配體 可以增加納米晶體結(jié)合到各種溶劑和基體包括聚合物中的能力。增加納米 晶體在各種溶劑和基體中的混溶性(即，被沒有分離地混合的能力)允許將 它們貫穿聚合物復(fù)合物分布，使得納米晶體不聚集到一起，從而不散射光。 在此將這樣的配體描述為"混溶性i增強(qiáng)"配體。
如在此使用的，術(shù)語納米復(fù)合材料是指包含分布或嵌于其中的納米晶 體的基體材料。合適的基體材料可以是普通技術(shù)人員已知的任何材料，包 括聚合物材料、有機(jī)和無機(jī)氧化物。本發(fā)明的納米復(fù)合材料可以是如在此 描述的層、包封劑、涂層或膜。應(yīng)當(dāng)理解，在提及層、聚合物層、基體或 納米復(fù)合材料的本發(fā)明的實(shí)施方案中，這些術(shù)語可互換地使用，并且這樣 描述的實(shí)施方案不限于任何一種類型的納米復(fù)合材料，而是涵蓋在此描述 的或在本領(lǐng)域中已知的任何基體材料或?qū)印?br> 下變頻納米復(fù)合材料(例如，如在美國(guó)專利申請(qǐng)11/034,216中所公開的)
利用發(fā)光納米晶體的發(fā)射性質(zhì)，所述發(fā)光納米晶體被定制為吸收特定波長(zhǎng)
的光，然后在第二波長(zhǎng)處發(fā)射，從而提供增強(qiáng)的主動(dòng)源(active sources)(例 如，LED)的性能和效率。如以上討論的，在這樣的下變頻應(yīng)用以及其它的 過濾或涂敷應(yīng)用中使用發(fā)光納米晶體，通常將納米晶體暴露于高溫、高強(qiáng) 度光(例如，LED源)、外部氣體和水分。暴露于這些條件可以降低納米晶 體的效率，從而降低可用的產(chǎn)品壽命。為了克服這個(gè)問題，本發(fā)明提供用 于氣密密封發(fā)光納米晶體的方法，以及氣密密封的包含發(fā)光納米晶體的容 器和復(fù)合物。
發(fā)光納米晶體磷光體(phosphor)
盡管可以將本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何方法用于制備納米晶體磷 光體，但是適宜地，使用用于無機(jī)納米材料磷光體的控制生長(zhǎng)的溶液相膠 體法。參見Alivisatos， A.P.，"半導(dǎo)體簇、納米晶體和量子點(diǎn)(Semiconductor clusters, nanocrystals, and quantum dots)", 辨學(xué)(5We"ce」(1996); X. Peng， M. Schlamp， A. Kada職ich， A.P. Alivisatos,"具有耐光性和電 子可達(dá)性的高度發(fā)光CdSe/CdS核/殼納米晶體的外延生長(zhǎng)(Epitaxial growth of highly luminescent CdSe/CdS Core/Shell nanocrystals with photostabilityand electronic accessibility)"， 夷房眾,會(huì)/吉(C/ Jw. C7 ew. Soc.」 30:7019-7029 (1997);禾卩C. B. Murray, D丄Norris， M.G. Bawendi，"近單 分散CdE (E =硫、硒、碲)半導(dǎo)體納米微晶的合成及表征(Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E = sulfUr， selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites)"，美凰眾學(xué)^^/^"(7. Xm. CTzem. 5"oc.J /_/5:8706 (1993)，所述文獻(xiàn)的公開內(nèi)容通過引用整體結(jié)合在此。這種生產(chǎn)加工技術(shù) 促進(jìn)低成本加工性而無需清潔的房間和昂貴的生產(chǎn)設(shè)備。在這些方法中， 將在高溫發(fā)生熱解的金屬前體迅速注入有機(jī)表面活性劑分子的熱溶液中。 這些前體在高溫分裂并且反應(yīng)成為成核納米晶體。在此初始成核階段之 后，通過向生長(zhǎng)的晶體加入單體開始生長(zhǎng)階段。產(chǎn)物是溶液中自支撐 (free-standing)的晶體納米粒子，它們具有包覆其表面的有機(jī)表面活性劑分 子。
使用此方法，合成作為在數(shù)秒間進(jìn)行的初始成核事件發(fā)生，之后是在 高溫下數(shù)分鐘的晶體生長(zhǎng)。可以改變參數(shù)，比如溫度、存在的表面活性劑 的種類、前體物質(zhì)、和表面活性劑與單體的比率，以便改變反應(yīng)的本性和 過程。溫度控制成核事件的結(jié)構(gòu)相、前體分解速率和生長(zhǎng)速率。有機(jī)表面 活性劑分子調(diào)解溶解性和納米晶體形狀控制。表面活性劑與單體、表面活 性劑彼此之間、單體彼此之間的比率以及各個(gè)單體的濃度強(qiáng)烈地影響生長(zhǎng) 動(dòng)力學(xué)。
在合適的實(shí)施方案中，在一個(gè)實(shí)施例中，由于CdSe的合成相對(duì)成熟 而將此材料用作用于可見下變頻的納米晶體材料。由于普通表面化學(xué)的使 用，還可以代替不含鎘的納米晶體。
核/殼發(fā)光納米晶體
在半導(dǎo)體納米晶體中，光誘導(dǎo)的發(fā)射由納米晶體的帶邊狀態(tài)(band edge state)產(chǎn)生。來自發(fā)光納米晶體的帶邊發(fā)射與來源于表面電子態(tài)的輻射和 非輻射衰變通道競(jìng)爭(zhēng)。X. Peng,等，夷房眾學(xué)會(huì),吉f7.爿m. C&m. Soc.」 ^7019-7029(1997)。因此，表面缺陷如懸掛鍵的存在提供非輻射復(fù)合中 心，并且貢獻(xiàn)于降低的發(fā)射效率。將表面俘獲狀態(tài)鈍化和移除的有效且 永久的方法是在納米晶體的表面上外延生長(zhǎng)無機(jī)殼材料。X. Peng，等，夷房化學(xué)會(huì),志V爿附.C&m.30:7019-7029 (1997)?？梢赃x擇殼材料， 使得電子能級(jí)相對(duì)于核材料為I型(例如，具有較大的帶隙以提供將電子 和空穴局限于核的潛在步驟)。因此，可以將非放射復(fù)合的概率降低。 通過將含有殼材料的有機(jī)金屬前體加入到含有核納米晶體的反應(yīng)混合 物中得到核-殼結(jié)構(gòu)體。在這種情況下，不是在成核事件之后生長(zhǎng)，而是核 起到晶核的作用，并且從它們的表面上生長(zhǎng)殼。反應(yīng)的溫度保持為低，以 有利于向核表面加入殼材料單體，同時(shí)防止殼材料的納米晶體獨(dú)立成核。 反應(yīng)混合物中存在表面活性劑以引導(dǎo)殼材料的控制生長(zhǎng)并且確保溶解性。 當(dāng)在兩種材料之間存在低的晶格失配時(shí)，得到均一且外延生長(zhǎng)的殼。此外， 球形起到將來自大曲率半徑的界面應(yīng)變能最小化的作用，從而防止形成可 以劣化納米晶體體系的光學(xué)性質(zhì)的錯(cuò)位。
用于制備核-殼發(fā)光納米晶體的示例性材料包括但不限于Si、 Ge、 Sn、 Se、 Te、 B、 C(包括金剛石)、P、 Co、 Au、 BN、 BP、 BAs、 A1N、 A1P、 AlAs、 AlSb、 GaN、 GaP、 GaAs、 GaSb、 InN、 InP、 InAs、 InSb、 A1N、 A1P、 AlAs、 AlSb、 GaN、 GaP、 GaAs、 GaSb、 ZnO、 ZnS、 ZnSe、 ZnTe、 CdS、 CdSe、 CdTe、 HgS、 HgSe、 HgTe、 BeS、 BeSe、 BeTe、 MgS、 MgSe、 GeS、 GeSe、 GeTe、 SnS、 SnSe、 SnTe、 PbO、 PbS、 PbSe、 PbTe、 CuF、 CuCl、 CuBr、 Cul、 Si3N4、 Ge3N4、 A1203、 (Al、 Ga、 In)2(S、 Se、 Te)3、 Al2CO，以及兩種以上這樣的材料的合適組合。用于在本發(fā)明的實(shí)踐中使 用的示例性核-殼發(fā)光納米晶體包括但不限于(表示為核/殼)CdSe/ZnS、 InP/ZnS、 PbSe/PbS、 CdSe/CdS、 CdTe/CdS、 CdTe/ZnS，以及其它的核-殼發(fā)光納米晶體。
氣密密封的發(fā)光納米晶體復(fù)合物和包含發(fā)光納米晶體的容器
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供氣密密封包含多個(gè)發(fā)光納米晶體的復(fù) 合物的方法。該方法適宜地包括在復(fù)合物上布置阻擋層以密封發(fā)光納米晶 體。如貫穿本文所討論的，貫穿本文使用術(shù)語"氣密的"、"氣密密封"和"氣 密密封的，，表示以這樣的方式制備復(fù)合物、容器和/或發(fā)光納米晶體，艮P, 使得穿過或透過容器或復(fù)合物，和/或接觸發(fā)光納米晶體的氣體(例如空氣) 或水分的量，被降低到其基本上不影響納米晶體的性能(例如，它們的發(fā)光性)的水平。因此，"氣密密封的復(fù)合物"，例如包含發(fā)光納米晶體的氣密密 封的復(fù)合物，是這樣的復(fù)合物，其不允許一定量的空氣(或其它氣體、液體 或水分)透過復(fù)合物并且接觸發(fā)光納米晶體從而使納米晶體的性能(例如， 發(fā)光性)顯著受影響或沖擊(例如，降低)。
如貫穿本文所使用的，多個(gè)發(fā)光納米晶體表示多于一個(gè)納米晶體(即，
2、 3、 4、 5、 10、 100、 1,000、 1,000,000等個(gè)納米晶體)。復(fù)合物適宜地包 含具有相同組成的發(fā)光納米晶體，盡管在另外的實(shí)施方案中，多個(gè)發(fā)光納 米晶體可以具有各種不同組成。例如，發(fā)光納米晶體可以全部在相同波長(zhǎng) 處發(fā)射，或在另外的實(shí)施方案中，復(fù)合物可以包含在不同的波長(zhǎng)處發(fā)射的 發(fā)光納米晶體。
如圖1中所示，在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供包含多個(gè)發(fā)光納米晶 體104的復(fù)合物100。可以將任何納米晶體制備于本發(fā)明的復(fù)合物中，所 述納米晶體包括貫穿本文描述的那些，和另外在本領(lǐng)域中己知的，例如， 如在美國(guó)專利申請(qǐng)11/034,216中所公開的。
在合適的實(shí)施方案中，復(fù)合物IOO包含多個(gè)分散于整個(gè)基體102中的 發(fā)光納米晶體104。如貫穿本文所使用的，分散包括均一的(即，基本上均 勻的)以及非均一的(即，基本上不均勻的)納米晶體的分布/放置。適合于在 本發(fā)明的復(fù)合物中使用的基體包括聚合物和有機(jī)及無機(jī)氧化物。適合于在 本發(fā)明的基體中使用的聚合物包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的可以用于這種 目的的任何聚合物。在合適的實(shí)施方案中，聚合物將是基本上半透明或基 本上透明的。這樣的聚合物包括但不限于聚(乙烯醇丁縮醛):聚(乙酸乙烯 酯)；環(huán)氧樹脂；聚氨酯；聚硅氧烷和聚硅氧垸的衍生物，包括但不限于， 聚苯基甲基硅氧烷、聚苯基烷基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、聚二烷基硅氧
垸、氟化聚硅氧垸以及乙烯基和氫化物取代的聚硅氧烷；丙烯酸類聚合物 和共聚物，它們由包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基 丙烯酸月桂酯的單體形成；苯乙烯基聚合物；和用雙官能單體如二乙烯基 苯交聯(lián)的聚合物。
可以使用任何合適的方法將在本發(fā)明中使用的發(fā)光納米晶體嵌入聚合 物(或其它合適的材料，例如，蠟、油)基體中，所述合適的方法例如，將 納米晶體混入聚合物中并且流延成膜、將納米晶體與單體混合并且將它們
13聚合到一起、將納米晶體混入溶膠-凝膠中以形成氧化物，或本領(lǐng)域技術(shù)人
員已知的任何其它方法。如在此使用的，術(shù)語"嵌(embedded)"用于表示發(fā) 光納米晶體被包封或裝入構(gòu)成基體的大部分組分的聚合物中。應(yīng)當(dāng)指出， 發(fā)光納米晶體適宜地均勻分布于整個(gè)基體中，盡管在另外的實(shí)施方案中， 它們可以根據(jù)應(yīng)用以特定的均一分布函數(shù)分布。
可以通過本領(lǐng)域中已知的任何方法如旋涂和絲網(wǎng)印刷來控制本發(fā)明的 復(fù)合物的厚度。本發(fā)明的發(fā)光納米晶體復(fù)合物可以具有任何適宜的尺寸、 形狀、構(gòu)造和厚度。例如，復(fù)合物可以是層，以及其它形狀，例如，盤、 球、立方體或塊體、管狀構(gòu)造等的形式。盡管本發(fā)明的各種復(fù)合物可以具 有所需要或期望的任意厚度，但是適宜地，復(fù)合物的厚度(即，在一維上) 在約100 mm的量級(jí)，并且厚度低至小于約1 mm的量級(jí)。在另外的實(shí)施 方案中，本發(fā)明的聚合物層厚度可以在10至100微米的量級(jí)。發(fā)光納米 晶體可以以適合于所需功能的任何裝料比被嵌入各種復(fù)合物/基體中。適宜 地，取決于應(yīng)用、基體和使用的納米晶體的種類，發(fā)光納米晶體以介于約 0.001體積％和約75體積％之間的比率被裝載。合適的裝料比可以由本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員容易地確定，并且在此對(duì)于特定應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步描述。在 示例性實(shí)施方案中，裝載于發(fā)光納米晶體復(fù)合物中的納米晶體的量在約10 體積％的量級(jí)，至百萬分之一份(ppm)水平。
用于本發(fā)明中的發(fā)光納米晶體尺寸適宜地小于約100 nm，并且尺寸低 至小于約2nm。在合適的實(shí)施方案中，本發(fā)明的發(fā)光納米晶體吸收可見光。 如在此使用的，可見光是人眼可見的波長(zhǎng)介于約380和約780納米之間的 電磁輻射?？梢姽饪梢苑殖晒庾V的各種顏色，比如紅、橙、黃、綠、藍(lán)、 靛和紫?？梢詷?gòu)造本發(fā)明的光子過濾(photon-filtering)納米復(fù)合物從而吸收
構(gòu)成這些顏色中的任何一種或多種的光。例如，可以構(gòu)造本發(fā)明的納米復(fù) 合物從而吸收藍(lán)光、紅光或綠光，這些顏色的組合，或之間的任何顏色。 如在此所使用的，藍(lán)光包含波長(zhǎng)介于約435 nm和約500nm之間的光，綠 光包含波長(zhǎng)介于約520 nm和565 nm之間的光，而紅光包含波長(zhǎng)介于約625 nm和約740nm之間的光。普通技術(shù)人員將能夠構(gòu)造可以過濾這些波長(zhǎng)， 或這些顏色之 的波長(zhǎng)的任意組合的納米復(fù)合物，并且通過本發(fā)明將這樣 的納米復(fù)合物嵌入。在另外的實(shí)施方案中，發(fā)光納米晶體具有使得它們吸收在紫外、近紅 外，和/或紅外光譜中光子的尺寸和組成。如在此使用的，紫外光譜包含介
于約100 nm至約400 nm之間的光，近紅外光譜包含波長(zhǎng)介于約750 nm 至約100 pm之間的光，而紅外光譜包含波長(zhǎng)介于約750 nm至約300 pm 之間的光。
盡管在本發(fā)明的實(shí)踐中可以使用任何合適材料的發(fā)光納米晶體，但是 在某些實(shí)施方案中，納米晶體可以是ZnS、 InAs或CdSe納米晶體，或納 米晶體可以包含各種組合以形成用于在本發(fā)明的實(shí)施中使用的納米晶體 的群體。如以上討論的，在另外的實(shí)施方案中，發(fā)光納米晶體是核/殼納米 晶體，比如CdSe/ZnS、 CdSe/CdS或InP/ZnS。
為了氣密密封本發(fā)明的復(fù)合物，在復(fù)合物上布置阻擋層。例如，如圖 1中所示，在包含發(fā)光納米晶體104的基體102上布置阻擋層106，從而 產(chǎn)生氣密密封的復(fù)合物。貫穿本文所使用的術(shù)語"阻擋層"表示布置在基體 102上從而氣密密封復(fù)合物的層、涂層、密封劑或其它材料。阻擋層的實(shí) 例包括可以在復(fù)合物上產(chǎn)生氣密封閉的任何材料層、涂層或物質(zhì)。合適的 阻擋層包括無機(jī)層，適宜地?zé)o機(jī)氧化物，比如A1、 Ba、 Ca、 Mg、 Ni、 Si、 Ti或Zr的氧化物。示例性的無機(jī)氧化物層包括Si02、 Ti02、 A102等。 如貫穿本文所使用的，術(shù)語"布置(dispose)"和"布置(disposing)"包括應(yīng)用阻 擋層的任何合適方法。例如，布置包括成層、涂敷、噴射、濺射、等離子 增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、原子層沉積，或其它向復(fù)合物應(yīng)用阻擋層的合適方法。 在合適的實(shí)施方案中，使用濺射在復(fù)合物上布置阻擋層。濺射包括物理氣 相沉積法，其中使用高能離子轟擊材料的元素源，其噴射出然后在基體上 沉積薄層的原子的蒸氣。參見例如，美國(guó)專利6,541,790; 6,107,105;和 5,667,650，這些專利中每一個(gè)的公開內(nèi)容都通過引用整體結(jié)合在此。
在另外的實(shí)施方案中，布置阻擋層可以使用原子層沉積進(jìn)行。在諸如 LED的涂層、發(fā)光納米晶體復(fù)合物如包含納米晶體的聚合物層的應(yīng)用中， 通?？梢跃哂袕?fù)雜的幾何和特征。例如，LED的組件如結(jié)合線和焊縫通常
直接與聚合物層接觸，或甚至包含于聚合物層之中。為了適當(dāng)?shù)貧饷苊芊?納米晶體復(fù)合物，通常需要基本上沒有缺陷(例如，沒有針孔)的阻擋層。 此外，阻擋層的應(yīng)用不應(yīng)當(dāng)劣化聚合物或納米晶體。因此，在合適的實(shí)施方案中，將原子層沉積用于布置阻擋層。
原子層沉積(ALD)可以包括在發(fā)光納米晶體復(fù)合物上沉積氧化物層
(例如，Ti02、 Si02、 A102等)，或在另外的實(shí)施方案中，可以使用非導(dǎo)電 層如氮化物(例如，氮化硅)的沉積。ALD通過交替地供給反應(yīng)氣和吹掃氣 來沉積原子層(g卩，僅幾個(gè)分子厚)?？梢孕纬杀〉耐繉?，其具有高縱橫比、 凹陷均勻性和良好的電學(xué)和物理性質(zhì)。通過ALD法沉積的阻擋層適宜地 具有低雜質(zhì)濃度和小于1000nm、適宜地小于約500nm、小于約200nm、 小于約50 nm、小于約20 nm、或小于約5 nm的厚度。
例如，在合適的實(shí)施方案中，使用兩種反應(yīng)氣A和B。當(dāng)僅有反應(yīng)氣 A流入反應(yīng)室中時(shí)，反應(yīng)氣A的原子被化學(xué)地吸附到發(fā)光納米晶體復(fù)合物 上。然后，用惰性氣體如Ar或氮?dú)獯祾呷魏问Ｓ嗟姆磻?yīng)氣A。然后，反 應(yīng)氣B流入，其中反應(yīng)氣A和B之間的化學(xué)反應(yīng)僅發(fā)生在已吸附了反應(yīng) 氣A的發(fā)光納米晶體復(fù)合物的表面上，從而在復(fù)合物上產(chǎn)生原子阻擋層。
在布置非導(dǎo)電層，比如氮化物層的實(shí)施方案中，適宜地使用SiH2Cl2 和遠(yuǎn)程等離子增強(qiáng)的NH3布置氮化硅層。這可以在低溫進(jìn)行，并且不需要 使用反應(yīng)性氧物種。
使用ALD在發(fā)光納米晶體復(fù)合物上沉積阻擋層產(chǎn)生實(shí)際上沒有針孔 的阻擋層，而與基體的形態(tài)無關(guān)?？梢酝ㄟ^重復(fù)沉積步驟增加阻擋層的厚 度，從而根據(jù)重復(fù)的次數(shù)增加原子層單元中的層的厚度。此外，阻擋層還 可以涂敷有另外的層(例如，通過濺射、CVD或ALD)以保護(hù)或進(jìn)一步增強(qiáng) 阻擋。
適宜地，在本發(fā)明的實(shí)踐中采用的ALD法在低于約50(TC、適宜地低 于約400。C、低于約300'C，或低于約20(TC的溫度進(jìn)行。
示例性阻擋材料包括設(shè)計(jì)為特別降低氧和水分透過的有機(jī)材料。實(shí)例 包括填充的環(huán)氧樹脂(比如氧化鋁填充的環(huán)氧樹脂)以及液晶聚合物。
如貫穿本文所討論的，基體102適宜地包含聚合物基體。因此，本發(fā) 明包括氣密密封包含發(fā)光納米晶體的復(fù)合物、適當(dāng)聚合的包含發(fā)光納米晶 體的基體的方法，所述方法通過使用在此公開的或本領(lǐng)域中另外己知的各 種方法中的任何一種，在復(fù)合物上布置阻擋層。
將聚合物基體用作基體102的能力，允許僅通過將復(fù)合物模塑或另外操作成所需形狀/取向就形成各種形狀和構(gòu)造的復(fù)合物。例如，可以制備發(fā) 光納米晶體的溶液/懸浮液(例如，在聚合物基體中的發(fā)光納米晶體)。然后 可以將該溶液放置于任何期望的模具中以形成期望的形狀，然后固化(例 如，根據(jù)聚合物的種類而被冷卻或加熱)以形成固體或半固體結(jié)構(gòu)體。例如，
可以制備蓋罩(cap)或盤的形狀的模塑以放置于LED上或上方。這然后允
許制備可以用作例如下變頻層的復(fù)合物。在所需形狀的制備之后，則將阻 擋層布置于復(fù)合物上以氣密密封復(fù)合物，從而保護(hù)發(fā)光納米晶體不受氧 化。
在另外的實(shí)施方案中，可以將包含發(fā)光納米晶體的復(fù)合物(例如，聚合
物復(fù)合物)直接布置于所需基體或制品(例如LED)上。然后可以將發(fā)光納米 晶體復(fù)合物(例如，溶液或懸浮液)固化，然后在復(fù)合物上布置阻擋層，從 而直接在所需基體或制品上氣密密封復(fù)合物。這樣的實(shí)施方案因而不需要 制備單獨(dú)的復(fù)合物，而允許在所需制品/基體(例如，光源或其它最終產(chǎn)品) 上直接制備復(fù)合物。
在另外的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供用于氣密密封包含多個(gè)發(fā)光納米晶
體的容器的方法。適宜地，該方法包括提供容器，將發(fā)光納米晶體引入
容器中，然后密封容器。例如，參照?qǐng)D3和4，在圖2的流程圖200中顯 示用于氣密密封發(fā)光納米晶體的容器的示例性方法。在圖2的步驟202中， 提供容器，例如，提供圖3和4中的容器302或402。如在此使用的，"容 器"是指任何用于容納納米晶體的合適的制品或接收器。應(yīng)當(dāng)理解，如在 此使用的，包含發(fā)光納米晶體的"容器"和包含發(fā)光納米晶體的"復(fù)合物"表 示本發(fā)明的不同實(shí)施方案。包含發(fā)光納米晶體的"復(fù)合物"是指基體，例如， 聚合物基體、溶液或懸浮液，其包含分散于整個(gè)基體中的納米晶體。如在 此使用的"容器"，是指向其中引入發(fā)光納米晶體(通常為發(fā)光納米晶體的復(fù) 合物，例如，包含發(fā)光納米晶體的聚合物基體)的載體、接收器或預(yù)先形成 的制品。容器的實(shí)例包括但不限于聚合物或玻璃結(jié)構(gòu)體，比如管、模塑 或成型的器皿或接收器。在示例性實(shí)施方案中，容器可以通過將聚合物或 玻璃物質(zhì)擠出成所需形狀，比如管(圓形、矩形、三角形、橢圓形或其它所 需橫截面)或類似結(jié)構(gòu)而形成?？梢允褂萌魏尉酆衔镄纬捎糜谠诒景l(fā)明的實(shí) 踐中使用的容器，包括貫穿本文描述的那些。用于制備在本發(fā)明的實(shí)踐中使用的容器的示例性聚合物包括但不限于丙烯酸類、聚(甲基丙烯酸甲 酯)(PMMA)，和各種聚硅氧垸衍生物。還可以使用另外的材料形成用于在 本發(fā)明的實(shí)踐中使用的容器。例如，容器可以由金屬、各種玻璃、陶瓷等 制備。
例如，如圖2中所示， 一旦在步驟202中提供容器，然后就在步驟204 中將多個(gè)發(fā)光納米晶體104引入容器中。如在此使用的，"引入"包括將發(fā) 光納米晶體安置于容器中的任何合適方法。例如，可以將發(fā)光納米晶體注 入容器中、放置到容器中、吸入容器中(例如，通過使用抽吸或真空機(jī)理)、 導(dǎo)入容器中，例如通過使用電磁場(chǎng)，或其它用于將發(fā)光納米晶體引入容器 中的合適方法。適宜地，發(fā)光納米晶體存在于溶液或懸浮液中，例如在聚 合物溶液中，從而幫助將納米晶體引入到容器中。在示例性實(shí)施方案中， 可以將發(fā)光納米晶體104吸入容器中，例如管狀容器302中，比如在圖3 中所示。在另外的實(shí)施方案中，如在圖4中所示，可以制備具有空腔或空 隙404的容器402，可以將發(fā)光納米晶體104引入到所述空腔或空隙404 中。例如，可以將發(fā)光納米晶體104的溶液引入到容器402中的空腔404 中。
在將發(fā)光納米晶體引入容器中之后，則如圖2中所示，在步驟206中 將容器氣密密封。用于氣密密封容器的方法的實(shí)例包括但不限于將容器 熱封、將容器超聲波焊接、將容器軟釬焊或?qū)⑷萜髡澈蟿┱澈?。例如，?圖3中所示，可以將容器302在任何數(shù)量的位置密封，從而產(chǎn)生貫穿容器 的各種數(shù)量的封閉部(seals)304。在示例性實(shí)施方案中，可以在貫穿容器的 各種位置將容器302熱封，例如通過加熱然后在各種封閉點(diǎn)(sealing points)(304)"夾緊"容器。
在合適的實(shí)施方案中，如在圖3中所示，可以將聚合物管或玻璃管用 作容器302。然后可以通過僅向容器的末端施加減壓而將發(fā)光納米晶體104 的溶液吸入容器中。然后可以通過加熱和在貫穿容器的長(zhǎng)度的各種封閉位 置或封閉部304 "夾緊"容器，或通過使用如貫穿本文所描述的其它密封機(jī) 理而將容器302密封。以這種方式，可以將容器302分成各種單獨(dú)的段306。 如圖3中所示，這些段可以保持在一起作為單個(gè)的、密封的容器308，或 所述段可以分成單獨(dú)的塊。可以進(jìn)行容器302的氣密密封，使得各個(gè)單獨(dú)
18的封閉部304分離相同的納米晶體的溶液。在另外的實(shí)施方案中，可以建
立封閉部304使得容器302的分開的段分別含有不同的納米晶體溶液(即， 不同的納米晶體組成、尺寸或密度)。
在另外的實(shí)施方案中，如圖4中所示，可以將發(fā)光納米晶體放置到在 容器402中形成的空腔/空隙404中?？梢允褂萌魏魏线m的工藝制造容器 402。例如，可以將容器402注塑成任何所需的形狀或構(gòu)造?？涨?空隙404 可以在初始制備工藝的過程中(艮卩，在模塑過程中)產(chǎn)生，或可以在成型之 后隨后加入。然后將發(fā)光納米晶體104引入到空腔/空隙404中。例如，可 以將發(fā)光納米晶體注射或放置到容器402的空腔/空隙404中。適宜地，發(fā) 光納米晶體的溶液將填充整個(gè)容器，盡管用納米晶體完全填充容器不是必 須的。然而在沒有填充整個(gè)容器的情況下，必須在密封之前移除容器中基 本上所有的空氣，以確保發(fā)光納米晶體被氣密密封。如圖4中所彔，在示 例性實(shí)施方案中，可以通過粘合、焊接將容器402氣密密封，或另外用蓋 或罩406將容器密封。適宜地，蓋406由與容器402相同的材料制造(并且 在密封之前可以適宜地部分地連接)，盡管其還可以包含不同的材料。在另 外的實(shí)施方案中，可以使用材料如設(shè)計(jì)為特別地降低氧和水分透過的有機(jī) 材料來覆蓋或密封容器402。實(shí)例包括填充的環(huán)氧樹脂(比如氧化鋁填充的 環(huán)氧樹脂)以及液晶聚合物。
例如通過模塑、擠出或另外成型容器來制造定制設(shè)計(jì)的容器的能力， 允許制備可以將發(fā)光納米晶體引入其中并且氣密密封的非常專用的部件。 例如，可以制造與LED或其它光源一致的形狀(例如，用于將下變頻輸送 到另一個(gè)光學(xué)組件中)。此外，可以制備各種膜、盤、層和其它形狀。在示 例性實(shí)施方案中，可以制備若干不同的容器，它們中的每一種可以含有不 同的發(fā)光納米晶體的復(fù)合物(即，每種復(fù)合物發(fā)射不同的顏色)，然后可以 將分開的容器一起使用以產(chǎn)生所需的性能特征。在另外的實(shí)施方案中，可 以制備具有多個(gè)可以將發(fā)光納米晶體引入其中的空腔或儲(chǔ)存器的容器。
盡管可以將發(fā)光納米晶體104氣密密封到容器302、 402中，但是在仍 處于溶液中時(shí)，適宜地將發(fā)光納米晶體在氣密密封之前固化(例如，在圖2 的步驟210中)。如在此使用的，"固化"是指使發(fā)光納米晶體的溶液(例如， 聚合物溶液)硬化的過程。固化可以通過簡(jiǎn)單地允許溶液千燥和任何溶劑揮發(fā)而實(shí)現(xiàn)，或固化可以通過加熱或?qū)⑷芤罕┞队诠饣蚱渌獠磕芰慷鴮?shí) 現(xiàn)。在固化之后，可以使用貫穿本文所描述的各種方法將容器氣密密封。
在示例性實(shí)施方案中，用于保護(hù)發(fā)光納米晶體不發(fā)生氧化降解的另外 的氣密密封不是必須的。例如，將發(fā)光納米晶體密封在玻璃或聚合物容器 中提供了充分的針對(duì)氧和水分的保護(hù)而不需要進(jìn)一步的改變。然而，在另 外的實(shí)施方案中，可以通過在容器上布置阻擋層來向氣密密封的容器添加
額外水平的針對(duì)氧化的保護(hù)。例如，如在圖2的步驟208中所示。如貫穿 本文所討論的，示例性阻擋層包括無機(jī)層，比如無機(jī)氧化物如Si02、 Ti02 和A102，以及有機(jī)材料。盡管可以使用將阻擋層布置到容器上的任何方 法，但是適宜地將阻擋層濺射到容器上或通過ALD布置到容器上。如圖3 中所示，可以將阻擋層106布置在具有密封的段的容器上，或布置于在密 封和彼此分開之后單獨(dú)的段上，從而制備氣密密封的容器(310、 312)。
在本發(fā)明的合適的實(shí)施方案中，在惰性氣氛中進(jìn)行制備氣密密封的發(fā) 光納米晶體的容器的各種步驟。例如，步驟204、 206和208(如果需要還 有210)全部在惰性氣氛中適宜地進(jìn)行，即，在真空中和/或僅有N2或一種 或多種其它惰性氣體存在的條件下進(jìn)行。
在另外的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供氣密密封的包含多個(gè)發(fā)光納米晶體 的復(fù)合物和容器。在示例性實(shí)施方案中，發(fā)光納米晶體包含一種或多種半 導(dǎo)體材料(如貫穿本文所描述的)，并且適宜地為核/殼發(fā)光納米晶體，比如 CdSe/ZnS、 CdSe/CdS或InP/ZnS。通常，發(fā)光納米晶體的尺寸介于約1-50 nm、適宜地約l-30nm、更適宜地約l-10nm，例如約3-9nm之間。在示 例性實(shí)施方案中，如貫穿本文所描述的，本發(fā)明的氣密密封的復(fù)合物和容 器包含包覆復(fù)合物的阻擋層(例如圖1中包覆復(fù)合物100的阻擋層106)， 并且任選地包含包覆容器的阻擋層(例如圖3中包覆容器302的阻擋層 106)。示例性種類的阻擋層包括貫穿本文所描述的那些，比如無機(jī)層如 Si02、 Ti02禾口A102。
除了產(chǎn)生各種形狀、取向和尺寸的用于氣密密封發(fā)光納米晶體的容器 以外，還可以對(duì)容器/復(fù)合物進(jìn)行另外的修改。例如，可以將容器/復(fù)合物 制備成用于過濾或光源的其它改^的透鏡的形狀。在另外的實(shí)施方案中， 例如可以通過將反射器或類似裝置制備或連接到容器/復(fù)合物上而修改容器/復(fù)合物。
此外，可以將微圖案直接模塑到復(fù)合物或容器中以形成平的(或彎曲的) 微透鏡。這可以在模塑加工的過程中或在隨后的壓花步驟中完成。微圖案 通常用于當(dāng)有限的空間可用時(shí)，比如在顯示器中，制造平的微透鏡。此技
術(shù)的實(shí)例包括來自3M公司(3M corporation)的具有模塑到其表面中的20 至50微米棱鏡的亮度增強(qiáng)膜。在合適的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供包含氣 密密封于包封聚合物中(或容器中)的發(fā)光納米晶體的微透鏡，然后所述發(fā) 光納米晶體被微圖案化從而形成微透鏡。例如，如圖5中所示，微透鏡組 件500適宜地包含氣密密封的復(fù)合物502，所述復(fù)合物502包含發(fā)光納米 晶體104的層504，所述層504放置于由基體508支撐的LED 506的上面， 或另外地與LED 506接觸?？梢詫?fù)合物502的表面模塑成各種形狀，例 如包括一系列微棱鏡510，如圖5中所示，從而形成微透鏡。
在示例性實(shí)施方案中，微透鏡與本發(fā)明的氣密密封的復(fù)合物的結(jié)合使 用，允許增加從LED/發(fā)光納米晶體捕獲的(并且因而從復(fù)合物發(fā)射的)發(fā)射 光的量。例如，與不包含微棱鏡或其它微透鏡組件的復(fù)合物相比，向本發(fā) 明的氣密密封的復(fù)合物和容器添加微棱鏡或其它微透鏡組件適宜地導(dǎo)致 大于約10%(例如，約10-60%、約10-50%、約10-40%、約20-40%、或約 30-40%)的捕獲的光的量的增加。此捕獲的光的量的增加與從復(fù)合物或容 器發(fā)射的光的總量的增加直接相關(guān)。
在合適的實(shí)施方案中，可以將二向色鏡與形成用于在光源上方使用的 透鏡的容器/復(fù)合物連接或另外聯(lián)合。二向色鏡允許特定波長(zhǎng)的光穿過所述 鏡，同時(shí)將其它波長(zhǎng)的光反射。當(dāng)來自光源的光進(jìn)入透鏡形狀的容器復(fù)合 物中時(shí)，光子能夠進(jìn)入容器/復(fù)合物中并且激發(fā)已被氣密密封于內(nèi)部的各種 發(fā)光納米晶體。當(dāng)發(fā)光納米晶體發(fā)射光時(shí)，光子能夠離開容器/復(fù)合物，但 是不朝向初始光源反射回來(因?yàn)樗鼈儽欢蛏R反射)。則在實(shí)施方案中， 可以建立合適的容器/復(fù)合物以安裝在光源(例如LED)上方。這允許光從光 源進(jìn)入，并且激發(fā)內(nèi)部的發(fā)光納米晶體，但是發(fā)射光僅被允許遠(yuǎn)離光源離 開容器/復(fù)合物，被二向色鏡阻止反射回到光源中。例如，來自LED源的 藍(lán)光被允許穿過二向色鏡并且激發(fā)包封的發(fā)光納米晶體，所述發(fā)光納米晶 體然后發(fā)射綠光。綠光被所述鏡反射并且不被允許反射回到光源中。如在此討論的，在合適的實(shí)施方案中，本發(fā)明的氣密密封的發(fā)光納米
晶體復(fù)合物與LED或其它光源組合使用。這些密封的納米晶體/LED的應(yīng) 用是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的，并且包括以下內(nèi)容。例如，這樣密封 的納米晶體/LED可以用于顯微映象器中(參見，例如，美國(guó)專利7,180,566 和6,755,563，這些專利的公開內(nèi)容通過引用整體結(jié)合在此)；在諸如便攜
式電話的應(yīng)用中；個(gè)人數(shù)字助理(PDA);個(gè)人媒體播放器；游戲設(shè)備；便 攜式電腦；數(shù)字化多功能光盤(DVD)播放器和其它視頻輸出設(shè)備；個(gè)人有 色眼鏡；和用于汽車和飛機(jī)的平視或俯視(和其它的)顯示器。在另外的實(shí) 施方案中，氣密密封的納米晶體可以用于諸如數(shù)字化光處理器(DLP)投影 儀的應(yīng)用中。
在另外的實(shí)施方案中，貫穿本文的公開的氣密密封的復(fù)合物和容器可 以用于將稱為光學(xué)擴(kuò)展(etendue)(或光在區(qū)域和角度中有多發(fā)散)的光學(xué)系 統(tǒng)的性質(zhì)最小化。通過用目前要求保護(hù)的發(fā)明的復(fù)合物或容器布置、成層 或另外覆蓋(甚至部分覆蓋)LED或其它光源，并且控制發(fā)光納米晶體復(fù)合 物或容器的總面積(例如，厚度)與LED的面積(例如，厚度)的比率，可以 將光學(xué)擴(kuò)展的量或程度最小化，從而增加捕獲和發(fā)射的光的量。適宜地， 發(fā)光納米晶體復(fù)合物或容器的厚度將小于LED層的厚度的約1/5。例如， 發(fā)光納米晶體復(fù)合物或容器將小于LED層的厚度的約1/6、小于LED層 的厚度的約1/7、小于LED層的厚度的約1/8、小于LED層的厚度的約1/9、 小于LED層的厚度的約1/10、小于LED層的厚度的約1/15或小于LED 層的厚度的約1/20。
在另外的實(shí)施方案中，目前要求保護(hù)的發(fā)明的氣密密封的發(fā)光納米晶 體可以用于包含聚光裝置(或聚焦裝置)604的系統(tǒng)602中，例如，如圖 6A-6C中所示。在示例性實(shí)施方案中，制備聚光裝置604并且將其與LED 506連接或以其它方式聯(lián)合。適宜地，聚光裝置604為立方體或矩形箱的 形狀，其中箱的底部位于LED 506的上面或上方，而裝置的側(cè)面在LED 上方延伸。圖6A顯示通過圖6B的平面1-1截取的裝置604的橫截面視圖， 所述圖6B顯示裝置604、 LED 506和基底508的俯視圖。在示例性實(shí)施 方案中，裝置604包含圍繞LED 506的四個(gè)側(cè)面，盡管在其它實(shí)施方案中 可以使用任意數(shù)目的側(cè)面(例如，2、 3、 4 5、 6、 7、 8、 9、 10個(gè)等)，或可以使用圓形裝置，使得僅有單件(或用于形成連續(xù)件而制造的多件)材料圍
繞LED 506。通常，聚光裝置604的頂部和底部是開放的(g卩，該裝置直接 放置于LED 506上面并且封閉LED 506)，盡管在其它實(shí)施方案中，裝置 604的頂部或底部，或這二者可以被另外的材料部件封閉。
聚焦裝置604適宜地由可以反射LED產(chǎn)生的光的材料制成，或涂敷有 反射光的材料。例如，聚焦裝置可以包括聚合物、金屬、陶瓷等。在其它 實(shí)施方案中，內(nèi)表面(即面向LED的表面)可以涂敷有反射材料如金屬(例 如Al)或其它反射涂層?？梢允褂萌魏魏线m的方法，比如噴涂、ALD、漆 涂、浸漬、旋涂等將此反射涂層沉積在聚焦裝置的表面上。
聚焦裝置604將本發(fā)明的氣密密封的納米晶體復(fù)合物504(或氣密密封 的納米晶體容器)適宜地封閉或包封，并且因而該裝置與所述復(fù)合物或容器 聯(lián)合。在合適的實(shí)施方案中，聚焦裝置604可以與LED 506分離地制備， 然后例如通過粘合劑如環(huán)氧樹脂連接到LED上，然后用氣密密封的納米 晶體復(fù)合物504填充到裝置604的中心部分中。在另外的實(shí)施方案中，聚 焦裝置604可以直接組裝到LED 506上。在另外的實(shí)施方案中，可以將氣 密密封的復(fù)合物放置于LED上，然后可以以預(yù)制裝置的形式或直接構(gòu)造 于LED上而添加聚焦裝置。在合適的實(shí)施方案中，裝置604還包含用于 密封納米晶體復(fù)合物504的蓋(例如，玻璃或聚合物蓋)。這樣的蓋可以起 到納米晶體復(fù)合物上方的密封件的作用，或僅僅作為支撐納米晶體復(fù)合物 和聚焦裝置的另外的結(jié)構(gòu)元件。這樣的蓋可以直接放置于納米晶體復(fù)合物 504上面，或可以放置于裝置604上面，或在其間的任何位置上。
如圖6A和6C中所示，在合適的實(shí)施方案中，以這樣的方式制備聚焦 裝置604，即裝置的側(cè)面在底部處(例如，接近LED)向內(nèi)逐漸縮小，但是 在頂部處(遠(yuǎn)離LED)向外逐漸擴(kuò)大。這有助于幫助將光606集中和聚焦成 束，以便將光導(dǎo)向裝置以外。如圖6C所示，適宜地，聚焦裝置604將光 606從LED中導(dǎo)出。通過使用逐漸縮減或成角度的側(cè)面，將從LED/納米 晶體發(fā)射的光606導(dǎo)出裝置604，而不是通過在裝置內(nèi)部來回反彈而損失， 或僅由于不能透出而損失。與本發(fā)明的發(fā)光納米晶體復(fù)合物和容器結(jié)合的 聚光裝置的使用可以適 地用于顯微映象器和希望或需要聚焦的光束的 其它應(yīng)用中。實(shí)施例
以下實(shí)施例對(duì)于本發(fā)明的方法和復(fù)合物是示例性而非限制性的。將對(duì) 本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明顯的在納米晶體合成中通常遇到的各種條件和參 數(shù)的其它合適的修改和變化，也在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
實(shí)施例1
氣密密封的容器的制備
通過PMMA的擠出制備具有2 mmx0.5 mm空腔的尺寸為約3 mmx0.5 mm的矩形管。然后用包含熒光發(fā)光納米晶體的溶液填充管的長(zhǎng)度。然后 將發(fā)光納米晶體溶液固化。然后將管的節(jié)段熱封以將納米晶體截流在管 中。適宜地在惰性氣氛中進(jìn)行填充和密封。然后可以在管的外表面上設(shè)置 阻擋層(例如，Si02、 Ti02或A102)。
還可以使用拉制的玻璃毛細(xì)管制備包含納米晶體的氣密密封的容器。 毛細(xì)管的末端通過用焊料或粘合劑或類似的結(jié)構(gòu)體熔封或塞住來密封。可 以用發(fā)光納米晶體的溶液填充毛細(xì)管，使得毛細(xì)管的整個(gè)容積充滿相同的 納米晶體溶液，或可以分階段填充毛細(xì)管，使得不同的納米晶體沿毛細(xì)管 的長(zhǎng)度分離。例如，可以將第一發(fā)光納米晶體溶液引入到毛細(xì)管中，然后 靠近溶液設(shè)置封閉部(例如，但是熔封或塞住毛細(xì)管)。然后可以向毛細(xì)管 中加入第二發(fā)光納米晶體溶液，并且再次靠近溶液設(shè)置封閉部。此過程可 以按需要多次重復(fù)，直至建立所需數(shù)量的單獨(dú)的、氣密密封的納米晶體節(jié) 段。這樣，不同的發(fā)光納米晶體的復(fù)合物可以在同一容器中彼此分離，從 而允許制備包含多種發(fā)光納米晶體的復(fù)合物(例如顏色)的容器。在類似的 實(shí)施方案中，可以使用多腔毛細(xì)管，在所述多腔毛細(xì)管中，可以引入不同 的發(fā)光納米晶體(例如，發(fā)射不同顏色的那些)的復(fù)合物，并且因而保持彼 此分離，并且仍將其從外部空氣和水分氣密密封。
已經(jīng)介紹了本發(fā)明的示例性實(shí)施方案。本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。這 些實(shí)施例在本文中是為了說明而非限制的目的而呈現(xiàn)的?；诎诖说?教導(dǎo)，備選方案(包括在此描述的方案的等同物、擴(kuò)展、變化、偏差等)對(duì) 一個(gè)或多個(gè)相關(guān)領(lǐng)域中的技術(shù)人員都將變得顯然。這樣的備選方案落入本
24發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。
在本說明書中提到的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)均通過引用而結(jié)合 在此，達(dá)到了就像特別且獨(dú)立地表明將各個(gè)單獨(dú)的出版物、專利或?qū)＠?請(qǐng)通過引用而結(jié)合的相同的程度。
權(quán)利要求
1.一種氣密密封包含多個(gè)發(fā)光納米晶體的復(fù)合物的方法，所述方法包括在所述復(fù)合物上布置阻擋層。
2. 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述布置包括布置無機(jī)層。
3. 權(quán)利要求2所述的方法，其中所述布置所述無機(jī)層包括布置Si02、 Ti02或A102的層。
4. 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述布置包括原子層沉積。
5. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述布置包括在所述復(fù)合物上濺射 所述阻擋層。
6. 權(quán)利要求1所述的方法，其中復(fù)合物包含聚合物基體并且所述納 米晶體被氣密密封。
7. 權(quán)利要求l所述的方法，所述方法包括密封包含多個(gè)核-殼發(fā)光納 米晶體的復(fù)合物。
8. 權(quán)利要求7所述的方法，所述方法包括密封包含選自由CdSe/ZnS、 CdSe/CdS和InP/ZnS組成的組中的多個(gè)核-殼發(fā)光納米晶體的復(fù)合物。
9. 一種氣密密封包含多個(gè)發(fā)光納米晶體的容器的方法，所述方法包括(a) 將發(fā)光納米晶體引入到所述容器中；和(b) 氣密密封所述容器。
10. 權(quán)利要求9所述的方法，所述方法還包括在所述容器上布置阻擋層。
11. 權(quán)利要求10所述的方法，其中所述布置包括布置無機(jī)層。
12. 權(quán)利要求11所述的方法，其中所述布置無機(jī)層包括布置Si02、 Ti02或A102的層。
13. 權(quán)利要求10所述的方法，其中所述布置包括在所述復(fù)合物上濺 射阻擋層。
14. 權(quán)利要求10所述的方法，其中所述布置包括原子層沉積。
15. 權(quán)利要求10所述的方法，其中所述引入包括將發(fā)光納米晶體溶 液引入到所述容器中。
16. 權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括在所述密封之前將所 述發(fā)光納米晶體溶液固化。
17. 權(quán)利要求9所述的方法，其中所述引入包括將發(fā)光納米晶體溶液 吸入到所述容器中。
18. 權(quán)利要求9所述的方法，其中所述容器是擠出的聚合物容器。
19. 權(quán)利要求18所述的方法，其中所述擠出的容器是擠出的聚(甲基 丙烯酸甲酯)容器。
20. 權(quán)利要求9所述的方法，其中所述氣密密封包括將所述容器熱封、 超聲波焊接、軟釬焊或粘合劑粘合。
21. 權(quán)利要求9所述的方法，其中所述引入、所述氣密密封和所述布 置在惰性氣氛中發(fā)生。
22. 權(quán)利要求9所述的方法，其中所述引入包括引入核-殼發(fā)光納米晶體。
23. 權(quán)利要求22所述的方法，其中所述引入包括引入選自由CdSe/ZnS 和InP/ZnS組成的組中的核-殼發(fā)光納米晶體。
24. —種包含多個(gè)發(fā)光納米晶體的氣密密封的復(fù)合物。
25. 權(quán)利要求24所述的氣密密封的復(fù)合物，其中所述發(fā)光納米晶體 包括半導(dǎo)體材料。
26. 權(quán)利要求24所述的氣密密封的復(fù)合物，其中所述發(fā)光納米晶體 包括核-殼發(fā)光納米晶體。
27. 權(quán)利要求26所述的氣密密封的復(fù)合物，其中所述核-殼發(fā)光納米 晶體選自由CdSe/ZnS、 CdSe/CdS和InP/ZnS組成的組。
28. 權(quán)利要求24所述的氣密密封的復(fù)合物，其中所述發(fā)光納米晶體 的尺寸在約l-10nm之間。
29. 權(quán)利要求24所述的氣密密封的復(fù)合物，其中所述復(fù)合物包含涂 敷所述復(fù)合物的阻擋層。
30. 權(quán)利要求29所述的氣密密封的復(fù)合物，其中所述阻擋層包括無 機(jī)層。
31. 權(quán)利要求30所述的氣密密封的復(fù)合物，其中所述無機(jī)層包含Si02、 1102或A102。
32. 權(quán)利要求24所述的氣密密封的復(fù)合物，其中所述復(fù)合物是包含所述發(fā)光納米晶體的聚合物層。
33. 權(quán)利要求24所述的氣密密封的復(fù)合物，所述復(fù)合物還包含模塑到所述復(fù)合物中以形成微透鏡的微圖案。
34. 權(quán)利要求33所述的氣密密封的復(fù)合物，其中與不包含所述微透鏡的復(fù)合物相比，所述微透鏡捕獲的從所述復(fù)合物發(fā)射的光多至少10%。
35. 權(quán)利要求34所述的氣密密封的復(fù)合物，其中與不包含所述微透鏡的復(fù)合物相比，所述微透鏡捕獲的從所述復(fù)合物發(fā)射的光多約30-40%。
36. 權(quán)利要求24所述的氣密密封的復(fù)合物，所述復(fù)合物還包含與所述復(fù)合物聯(lián)合的聚光裝置。
37. —種包含多個(gè)發(fā)光納米晶體的氣密密封的容器。
38. 權(quán)利要求37所述的氣密密封的容器，其中所述發(fā)光納米晶體包含半導(dǎo)體材料。
39. 權(quán)利要求37所述的氣密密封的容器，其中所述發(fā)光納米晶體包含核-殼發(fā)光納米晶體。
40. 權(quán)利要求39所述的氣密密封的容器，其中所述核-殼發(fā)光納米晶體選自由CdSe/ZnS、 CdSe/CdS和InP/ZnS組成的組。
41. 權(quán)利要求37所述的氣密密封的容器，其中所述發(fā)光納米晶體的尺寸在約l-10nm之間。
42. 權(quán)利要求37所述的氣密密封的容器，其中所述容器還包含涂敷所述容器的阻擋層。
43. 權(quán)利要求42所述的氣密密封的容器，其中所述阻擋層包括無機(jī)層。
44. 權(quán)利要求43所述的氣密密封的容器，其中所述無機(jī)層包括Si02、Ti。2或A102。
45. 權(quán)利要求37所述的氣密密封的容器，所述容器還包含模塑到所述容器中以形成微透鏡的微圖案。
46. 權(quán)利要求45所述的氣密密封的容器，其中與不包含所述微透鏡的容器相比，所述微透鏡捕獲的從所述容器發(fā)射的光多至少10%。
47. 權(quán)利要求46所述的氣密密封的容器，其中與不包含所述微透鏡的容器相比，所述微透鏡捕獲的從所述容器發(fā)射的光多約30-40%。
48.權(quán)利要求37所述的氣密密封的容器，所述容器還包含與所述容器聯(lián)合的聚光裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供用于氣密密封發(fā)光納米晶體的方法，以及包含氣密密封的發(fā)光納米晶體的復(fù)合物和容器。通過氣密密封發(fā)光納米晶體，可以實(shí)現(xiàn)增加的壽命和發(fā)光性。
文檔編號(hào)C09K11/08GK101641424SQ200880008604
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者羅伯特·S·杜布羅 申請(qǐng)人:納米系統(tǒng)公司