(57)【要約】  本発明は、複数の蛍光性半導体量子ロッドを含む偏光放射デバイスおよびその製造方法に関する。本発明はさらに、光学デバイスにおける偏光放射デバイスの使用、および偏光放射デバイスを含む光学デバイスに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１１０）と、基板の表面上にバインダーまたはマトリックスなしで共通の方向に直接的に整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）とを含み、１以上の第１のサブカラー領域と１以上の第２のサブカラー領域（１３０）を含む、偏光放射デバイス（１００）。
【請求項２】
第１のサブカラー領域は、出射時に第２のサブカラー領域よりも長いピーク波長を有する偏光を放出する、請求項１に記載の偏光放射デバイス（１００）。
【請求項３】
偏光放射デバイス（１００）が、赤色サブカラー領域、緑色サブカラー領域および青色サブカラー領域のうちの１以上を含む、請求項１または２に記載の偏光放射デバイス（１００）。
【請求項４】
第１のサブカラー領域の表面上に直接整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）の平均整列方向が、第２のサブカラー領域の表面上に直接整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）の平均整列方向と異なる、請求項１〜３の１以上に記載の偏光放射デバイス（１００）。
【請求項５】
偏光放射デバイス（１００）が、１以上の遮光領域（１４０）をさらに備える、請求項１〜４の１以上に記載の偏光放射デバイス（１００）。
【請求項６】
偏光放射デバイス（１００）が、光反射媒体（１５０）をさらに備える、請求項１〜５の１以上に記載の偏光放射デバイス（１００）。
【請求項７】
複数の無機蛍光性半導体量子ロッドが、１以上の透明パッシベーション媒体（１６０）によって覆われている、請求項１〜６の１以上に記載の偏光放射デバイス（１００）。
【請求項８】
複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）が、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、またはＩＶ−ＶＩ族の半導体およびこれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択され、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）が、表面配位子を含む、請求項１〜７の１以上に記載の偏光放射デバイス（１００）。
【請求項９】
請求項１〜８の１以上に記載の偏光放射デバイス（１００）の光学デバイスにおける使用。
【請求項１０】
基板（１１０）と、基板（１１０）の表面上に直接整列された複数の無機蛍光性半導体量子ナノロッド（１２０）とを含む、偏光放射デバイス（１００）を含む、光学デバイス（１７０）であって、偏光放射デバイスは、１以上の第１のサブカラー領域と１以上の第２のサブカラー領域（１３０）を包含する、前記光学デバイス（１７０）。
【請求項１１】
偏光放射デバイス（１００）の製造方法であって、
該方法は、以下の連続的なステップ：
（ａ）複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを溶媒中に分散させるステップ、
（ｂ）ステップ（ａ）から得られた溶液をポリマー基板の複数のマイクロ溝上に提供するステップ；および、
（ｃ）複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを基板または転写材料の表面上に転写し、必要に応じて転写材料から基板に転写するステップを含む、前記方法。
【請求項１２】
ステップ（ｃ）において、以下のステップ（ｅ）；基板に圧力を加え、圧力下でポリマー基板の複数のマイクロ溝の長軸の方向に基板を移動させるステップをさらに含む、請求項１１に記載の偏光放射デバイスの製造方法。
【請求項１３】
ステップ（ｂ）において、以下のステップ（ｆ）；複数の無機蛍光性半導体量子ロッドに音波処理を施すステップをさらに含む、請求項１１または１２に記載の偏光放射デバイス（１００）の製造方法。
【請求項１４】
以下のステップ；
（ｇ）基板の複数のマイクロ溝上に複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを有する溶液を提供するステップであって、ステップ（ｇ）における複数の無機蛍光性半導体量子ドットは、光源からの励起光により出射された場合、ステップ（ａ）で使用される複数の無機蛍光性半導体量子ドットとは異なるピーク波長を有する光を放出する、前記ステップ、および、
（ｈ）複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを、転写材料の表面または偏光放射デバイス（１００）の基板上に転写するステップをさらに含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の偏光放射デバイス（１００）を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを含む偏光放射デバイス、およびその製造方法に関する。本発明は、さらに、光学デバイスにおける偏光放射デバイスの使用、および偏光放射デバイスを含む光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
光の偏光特性は、液晶ディスプレイから、顕微鏡検査、冶金検査および光通信までの範囲の様々な光学的応用において使用されている。
【０００３】
例えば、国際公開特許出願WO 2012/059931 A1、WO 2010/089743 A1および WO 2010/095140 A2、Tibert van der Loop, Master thesis for Master of Physical Sciences FNWI Universiteit van Amsterdam Roeterseiland Complex; Nieuwe achtergracht 166 1018WV Amsterdam, M.Bashouti et. al., “ChemPhysChem” 2006, 7, p.102 - p.106, M. Mohannadimasoudi et. al., Optical Materials Express  3, Issue 12, p.2045 - p.2054 (2013), Tie Wang et al., “Self-Assembled Colloidal Superparticles from Nanorods”, Science 338 358 (2012), Yorai Amit et. al., “Semiconductor nanorods layers aligned through mechanical rubbing” Phys. Status Solidi A 209, No.2, 235-242。
さらに、転写パターンニングによるフルカラー量子ドットディスプレイは、従来技術、Byoung Lyong Choi et. al., “Pick-and-Place transfer of quantum dot for full-color display” IDW ’13 pp. 1378 - 1381で知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】WO 2012/059931 A1
【特許文献２】WO 2010/089743 A1
【特許文献３】WO 2010/095140 A2
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Tibert van der Loop, Master thesis for Master of Physical Sciences FNWI Universiteit van Amsterdam Roeterseiland Complex; Nieuwe achtergracht 166 1018WV Amsterdam
【非特許文献２】M.Bashouti et. al., “ChemPhysChem” 2006, 7, p.102 - p.106,
【非特許文献３】M. Mohannadimasoudi et. al., Optical Materials Express  3, Issue 12, p.2045 - p.2054 (2013),
【非特許文献４】Tie Wang et al., “Self-Assembled Colloidal Superparticles from Nanorods”, Science 338 358 (2012)
【非特許文献５】Byoung Lyong Choi et. al., “Pick-and-Place transfer of quantum dot for full-color display” IDW ’13 pp. 1378 - 1381
【非特許文献６】Yorai Amit et. al., “Semiconductor nanorods layers aligned through mechanical rubbing” Phys. Status Solidi A 209, No.2, 235-242
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者らは、以下に列挙されるように、改善が望まれる考慮すべき問題の１以上が依然として存在することを新たに見出した。
１．偏光放射デバイスからの様々な偏光放射を実現するために、各サブカラー領域から偏光を放出することができる、少なくとも第１および第２のサブカラー領域を含む偏光放射デバイスが望まれる。
２．製造コストを低減する前記偏光放射デバイスを製造するための簡単で容易な製造プロセスおよび／または製造ステップが必要である。
３．製造プロセスで使用される無機蛍光性半導体量子ロッドの廃棄率を減少させるために、前記偏光放射デバイスを製造するための新しい製造プロセスが望まれる。
【０００７】
本発明者らは、上記の全ての問題を解決することを目的とした。
驚くべきことに、本発明者らは、基板（１１０）と、基板の表面上にバインダー（binder）またはマトリックスなしで共通の方向に直接的に整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）とを含む新規な偏光放射デバイス（１００）を見出し、偏光放射デバイスは、第１のサブカラー領域と第２のサブカラー領域（１３０）のうちの１以上を包含し、問題点１〜３を同時に解決する。
本発明のさらなる利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【０００８】
別の態様では、本発明は、前記偏光放射デバイス（１００）の光学デバイスにおける使用に関する。
別の態様では、本発明は、さらに、光学デバイス（１７０）に関連し、該光学デバイス（１７０）は、基板（１１０）と、基板の表面上にバインダーまたはマトリックスなしで共通の方向に直接整列された複数の無機蛍光性半導体量子ナノロッド（１２０）とを含む偏光放射デバイス（１００）であって、放射デバイスは、第１のサブカラー領域と第２のサブカラー領域（１３０）の１以上を含む、前記偏光放射デバイス（１００）を含む。
【０００９】
また、本発明は、前記偏光放射デバイス（１００）を製造する方法を提供し、該方法は、以下の連続的なステップ：
（ａ）複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを溶媒中に分散させるステップ、
（ｂ）ステップ（ａ）から得られた溶液をポリマー基板の複数の溝上に提供するステップ；および
（ｃ）複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを基板または転写材料の表面上に転写し、必要に応じて転写材料から基板に転写するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、偏光放射デバイス（１００）の一実施形態の概略図を示す。
【図２】図２は、偏光放射デバイス（１００）の別の実施形態の概略図を示す。
【図３】図３は、偏光放射デバイス（１００）の別の実施形態の概略図を示す。
【００１１】
【図４】図４は、実施例１における複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）の転写プロセスの模式図を示す。
【図５】図５は、実施例２における複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）の転写プロセスの模式図を示す。
【図６】図６は、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）の転写プロセスの別の実施形態の概略図を示す。
【図７】図７は、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）の転写プロセスの別の実施形態の概略図を示す。
【００１２】
図１の参照符号のリスト
１００．偏光放射デバイス
１１０．基板
１２０．複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（図１には示されていない）
１３０．サブカラー領域
１４０．遮光領域（必要に応じて）
１５０．光反射媒体（必要に応じて）
１６０．透明パッシベーション媒体（必要に応じて）
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明の詳細な説明
一般的な態様では、偏光放射デバイス（１００）は、基板（１１０）と、基板の表面上にバインダーまたはマトリックスなしで共通の方向に直接整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）とを含み、偏光放射デバイスは、１以上の第１のサブカラー領域と１以上の第２のサブカラー領域（１３０）を含む。
【００１４】
偏光放射デバイス（１００）の各サブカラー領域の表面に直接整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）の長軸の配向分散の平均値は、デバイス（１００）の各サブカラー領域からの光放出偏光比によって決定される。
【００１５】
本発明の偏光放射デバイス（１００）の各サブカラー領域の偏光比は、スペクトル計を備えた偏光顕微鏡で測定することができる。
例えば、偏光放射デバイス（１００）の各サブカラー領域の表面に直接整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）は、１Ｗ、４０５ｎｍの発光ダイオードなどの光源によって励起され、偏光放射デバイス（１００）のサブカラー領域からの発光を１０倍の対物レンズを備えた顕微鏡で観察する。マスクを使用することによって、ターゲットのサブカラー領域だけを光源で励起して測定することができる。
【００１６】
対物レンズからの光は、４０５ｎｍの波長光のような光源からの光放出を遮断することができるロングパスフィルター、および偏光子を通して、スペクトル計に導かれる。
各フィルムの繊維の平均軸に平行かつ垂直に偏光されたピーク発光波長の光強度がスペクトル計によって観察される。
【００１７】
発光の各サブカラー領域（以下、短縮して「ＰＲｓ」という）の偏光比は、方程式Ｉから決定される。
方程式Ｉ
【数１】
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【００１８】
本発明の好ましい実施形態では、ＰＲ値は少なくとも０．１である。
より好ましくは、少なくとも０．４、さらにより好ましくは、少なくとも０．５以上である。
好ましくは、偏光放射デバイス（１００）の各サブカラー画素は、光源によって照明されるときに可視光を放出する。
【００１９】
一般的に、基板（１１０）は、可撓性、半剛性または剛性であり得る。
基板（１１０）のための材料は、特に限定されない。
本発明の好ましい実施形態において、前記基板（１１０）は、透明である。
【００２０】
一般的に、偏光放射デバイス（１００）の基板（１１０）の厚さは、所望に応じて変更することができる。
いくつかの実施形態では、基板（１１０）は、少なくとも０．１ｍｍおよび／または最大１０ｃｍの厚さを有することができる。
好ましくは、０．２ｍｍ〜５ｍｍである。
【００２１】
より好ましくは、透明な基板として、透明ポリマー基板、ガラス基板、透明ポリマーフィルム上に積層された薄ガラス基板、透明金属酸化物（例えば、シリコーン酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物）が使用可能である。
【００２２】
本発明において、透明ポリマー基板は、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー、ポリフッ化ビニル、テトラフルオロエチレンエチレンコポリマー、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロポリマーコポリマー、またはこれらいずれかの組み合わせで作られる。
【００２３】
本発明において、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）は、ＩＩ−ＶＩ、ＩＩＩ−ＶまたはＩＶ−ＶＩ族半導体およびこれらいずれかの組み合わせから成る群から選択される。
より好ましくは、無機蛍光性半導体量子ロッドは、Ｃｄｓ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｎо、ＧａＡｓ、Ｇａｐ、ＧａＡｓ、Ｇａｓ、Ｈａｇｓ、ＨｇＳｅ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、Ｃｕ２Ｓ、Ｃｕ２Ｓｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｃｕ２（ＺｎＳｎ）Ｓ４、Ｃｕ２（ＩｎＧａ）Ｓ４、ＴｉＯ２合金およびこれらいずれかの組み合わせから成る群から選択され得る。
【００２４】
例えば、赤色放射使用では、ＣｄＳｅロッド、ＣｄＳロッドにおけるＣｄＳｅドット、ＣｄＳロッドにおけるＺｎＳｅドット、ＣｄＳｅ／ＺｎＳロッド、ＩｎＰロッド、ＣｄＳｅ／ＣｄＳロッド、ＺｎＳｅ／ＣｄＳロッド、または、これらいずれかの組み合わせである。緑色放射使用では、ＣｄＳｅロッド、ＣｄＳｅ／ＺｎＳロッド、または、これらいずれかの組み合わせなど、青色放射使用では、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ／ＺｎＳコアシェルロッド、または、これらいずれかの組み合わせなどである。
無機蛍光性半導体量子ロッドの例は、例えば、国際公開特許出願WO 2010/095140 Aに説明されている。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態において、無機蛍光性半導体量子ロッドの全体構造の長さは、８ｎｍ〜５００ｎｍである。より好ましくは、１０ｎｍ〜１６０ｎｍである。前記無機蛍光性半導体量子ロッドの全体の直径は、１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。より好ましくは、１ｎｍ〜１０ｎｍである。
いくつかの実施形態において、複数の無機蛍光性半導体量子ロッドは、表面配位子を含む。
好ましくは、無機蛍光性半導体量子ロッドの表面は、１種以上の表面配位子でオーバーコートされ得る。
学説によって縛られることを望むものではないが、かかる表面配位子は、無機蛍光性半導体量子ロッドを溶媒により簡単に分散することに繋がると考えられる。
【００２６】
慣用の表面配位子は、トリオクチルホスフィン酸化物（ＴＯＰＯ）、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）、およびトリブチルホスフィン（ＴＢＰ）などのホスフィンおよびホスフィン酸化物；ドデシルホスホン酸（ＤＤＰＡ）、トリデシルホスホン酸（ＴＤＰＡ）、オクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）およびヘキシルホスホン酸（ＨＰＡ）などのホスホン酸；ドデシルアミン（ＤＤＡ）、テトラデシルアミン（ＴＤＡ）、ヘキサデシルアミン（ＨＤＡ）およびオクタデシルアミン（ＯＤＡ）などのアミン、ヘキサデカンチオールおよびヘキサンチオールなどのチオール；メルカプトプロピオン酸およびメルカプトウンデカン酸などのメルカプトカルボン酸；およびこれらいずれかの組み合わせを含む。
表面配位子の例は、例えば、国際公開特許出願WO 2012/059931Aで説明されている。
【００２７】
したがって、本発明のいくつかの実施形態では、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）は、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、またはＩＶ−ＶＩ族半導体、およびこれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択され、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）は、表面配位子を含む。
本発明によれば、偏光放射デバイス（１００）の第１および第２サブカラー領域のような全てのサブカラー領域を同一のサブカラー領域にすることができる。例えば、同じサブカラー領域、複数の青色サブカラー領域、複数の緑色、黄色、ピンク色、または赤色のサブカラー領域として。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態では、第１のサブカラー領域は、励起された時に、第２のサブカラー領域よりも長いピーク波長を有する偏光を放出する。
好ましくは、第１および第２のサブカラー領域は、青色、青緑色、緑色、黄色、ピンク色、オレンジ色および赤色からなる群から選択されるサブカラー領域の組み合わせであってもよい。
【００２９】
好ましくは、サブカラー領域（１３０）は、赤色サブカラー領域、緑色サブカラー領域および青色サブカラー領域を含む。または、サブカラー領域（１３０）は、青色サブカラー領域と黄色または赤色サブカラー領域との組み合わせであってもよい。各単一のサブカラー領域は、励起時に各単一色の光を放出する複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）を含む。
本発明のいくつかの実施形態では、偏光放射デバイス（１００）は、赤色サブカラー領域、緑色サブカラー領域および青色サブカラー領域のうちの１以上を含む。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態では、偏光放射デバイス（１００）は、主に赤色サブカラー領域、緑色サブカラー領域および青色サブカラー領域からなり、ＲＧＢフルカラー偏光放出デバイスを実現する。
本発明によれば、第１のサブカラー領域の表面に直接整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）の平均整列方向は同一であっても異なっていてもよい。
複数の無機蛍光性半導体量子ロッドの基板への移動方向を変えることにより作製することができる。
【００３１】
例えば、複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを有する転写材料を表面に複数の溝を有する基板から剥がした後に、転写は周知の技術により所望の方向に回転させられ、転写は量子ロッドを基板に転写させるために、基板に向けられる。
理論に拘束されることを望むものではないが、かかる差異は、偏光放射デバイス（１００）からの様々な偏光放出につながると考えられる。
【００３２】
したがって、いくつかの実施形態では、第１のサブカラー領域の表面上に直接的に整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）の平均整列方向は、
第２のサブカラー領域の表面上に直接的に整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッドの平均整列方向と異なる。
本発明によれば、「異なる」という用語は、平均整列方向の少なくとも５％の差異を意味する。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態では、必要に応じて、偏光放射デバイス（１００）は、遮光領域（１４０）をさらに備える。
好ましい実施形態では、遮光領域は、図１で説明したようなサブカラー領域の間に配置される。
好ましくは、遮光領域はブラックマトリックス（ＢＭ）である。
言い換えれば、本発明のサブカラー領域は、遮光領域の１以上、例えばブラックマトリックスによって区切ることができる。
【００３４】
遮光領域の材料は特に限定されない。カラーフィルタのための周知の材料、特によく知られたＢＭ材料を望ましくは好ましくは使用することができる。日本国特開２００８−２６０９２７号公報、国際公開第２０１３／０３１７５３号パンフレットに記載されているような黒色染料分散ポリマー組成物など。
遮光領域の作製方法は特に限定されず、公知の技術を用いることができる。直接スクリーン印刷、フォトリソグラフィ、マスク蒸着など。
【００３５】
いくつかの実施形態では、必要に応じて、偏光放射デバイス（１００）は、光反射媒体（１５０）をさらに備える。
好ましい実施形態では、光反射媒体（１５０）は光反射層である。
本発明によれば、「層」という用語は、「シート状」の構造を含む。
本発明の好ましい実施形態では、光反射媒体（１５０）は、基板の最外面上または基板内に配置することができる。
【００３６】
本発明によれば、用語“光反射”は、偏光放射デバイスの操作中に使用される、ある波長またはある範囲の波長で入射光の少なくとも約６０％を反射することを意味する。
好ましくは、それは７０％以上、より好ましくは７５％以上、もっとも好ましくは８０％以上である。
【００３７】
より好ましくは、光反射媒体（１５０）は、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）が直接整列されている表面とは反対側の表面に配置される。
光反射媒体（１５０）のための構造および／または材料は、特に限定されない。光反射媒体のための周知の光反射構造および／または材料は、要望に合わせて好ましくは使用することができる。
【００３８】
本発明において、光反射媒体（１５０）は、単層または多層であり得る。
好ましい実施形態において、光反射媒体（１５０）は、Ａｌ層、Ａｌ＋ＭｇＦ２積層層、Ａｌ＋ＳｉＯ積層層、Ａｌ＋誘電体多層、Ａｕ層、Ｃｒ＋Ａｕ積層層から成る群から選択され；より好ましくはＡｌ層、Ａｌ＋ＭｇＦ２積層層またはＡｌ＋ＳｉＯ積層層である光反射層を具備する。
【００３９】
一般に、光反射媒体（１５０）を製造する方法は、必要に応じて変化させることができ、周知の技術から選択することができる。
光反射媒体（１５０）は、気相ベースのコーティングプロセス（スパッタリング、化学蒸着、蒸着、フラッシュ蒸発など）または液体ベースのコーティングプロセスによって製造することができる。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態では、場合により、偏光放射デバイス（１００）は、透明パッシベーション媒体（１６０）をさらに含む。
理論に拘束されることを望むものではないが、かかる透明パッシベーション媒体は、バインダーまたはマトリックスなしで共通の方向に基板の表面上に直接整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）の保護を増加させることがあると考えられている。
【００４１】
好ましくは、偏光放射デバイス（１００）の基板（１１０）の表面上に直接整列された複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）、または複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）を有する基板（１１０）を完全にまたは部分的に覆う透明パッシベーション媒体（１６０）を、２枚の透明なパッシベーションフィルムの間に挟むことができる。
【００４２】
より好ましくは、透明パッシベーション媒体（１６０）は、基板（１１０）と透明パッシベーション媒体（１６０）との間に複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを封入するように、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）を完全に覆うか、または、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）を有する基板を挟むことができる。
【００４３】
一般に、透明パッシベーション媒体（１６０）は、可撓性、半剛性または剛性であり得る。
透明パッシベーション媒体（１６０）のための透明材料は、特に限定されない。
好ましい実施形態では、透明パッシベーション媒体（１６０）は、透明なポリマー、透明な基板に上述したような透明な金属酸化物（例えば、酸化物シリコーン、酸化アルミニウム、酸化チタン）からなる群から選択される。
【００４４】
一般に、透明パッシベーション媒体を製造する方法は、必要に応じて変化させることができ、周知の技術から選択することができる。
いくつかの実施形態では、透明パッシベーション媒体（１６０）は、気相ベースのコーティングプロセス（スパッタリング、化学気相堆積、蒸着、フラッシュ蒸発など）または液体ベースのコーティングプロセスによって製造することができる。
【００４５】
いくつかの態様において、偏光放射デバイス（１００）は、光源によって照射されている。好ましくは、紫外線ＬＥＤ、近紫外線ＬＥＤ、または、青色ＬＥＤ、ＣＣＦＬ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、キセノンランプ、または、これらいずれかの組み合わせなどの、紫外線、近紫外線、または、青色光源である。
【００４６】
本発明による１つの実施形態では、偏光放射デバイス（１００）は、１以上の光源を包含することができる。
本発明の目的のために、用語「近紫外線」は、３００ｎｍと４１０ｎｍとの間の光波長を意味すると解釈される。
【００４７】
別の態様において、本発明は、光学デバイスにおける偏光放射デバイス（１００）の使用に関する。
本発明によれば、偏光放射デバイス（１００）は、好ましくは、偏光ＬＣＤバックライトユニット、光デバイス用の発光カラーフィルタ、光通信デバイス、または、標識や看板のためのｑロッドディスプレイなどの偏光バックライトユニットとして使用することができる。
【００４８】
別の態様では、本発明は、さらに、光学デバイス（１７０）に関し、該光学デバイス（１７０）は、基板（１１０）と、基板の表面上にリガンドまたはマトリックスなしで共通の方向に直接整列された複数の無機蛍光半導体量子ナノロッド（１２０）とを含む偏光放射デバイス（１００）であって、第１のサブカラー領域と第２のサブカラー領域（１３０）の１以上を含む、前記偏光放射デバイス（１００）を含む。
【００４９】
本発明の好ましい実施形態では、光学デバイス（１７０）は、偏光ＬＣＤバックライトユニットなどの偏光バックライトユニット、光学デバイス用の発光カラーフィルタ、光通信デバイス、ｑ−ロッドディスプレイ（標識、看板など）、顕微鏡検査、冶金検査からなる群から選ばれるものである。
【００５０】
光学デバイスの例は、例えば、国際公開特許出願WO 2010/095140 AおよびWO 2012/059931 A1に説明されている。
別の態様において、本発明の偏光放射デバイス（１００）は、好ましくは液体ベースのコーティングプロセスで製造され得る。
用語“液体ベースコーティングプロセス”は、液体ベースのコーティング組成を使用することを意味する。
ここで、用語“液体ベースコーティング組成”は、溶液、分散液および懸濁液を包含する。
【００５１】
より具体的には、液体ベースコーティングプロセスは、以下のプロセス：溶液コーティング、インクジェット印刷、スピンコーティング、浸漬コーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、スプレーコーティング、ローラーコーティング、スロットコーティング、グラビアコーティング、フレキソ印刷、オフセット印刷、凸版印刷、凹版印刷またはスクリーン印刷の少なくとも１つで実施される。
【００５２】
したがって、本発明は、さらに前記偏光放射デバイス（１００）を製造する方法に関し、方法は、以下の連続的なステップ：
（ａ）複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを溶媒中へ分散させるステップ；
（ｂ）ステップ（ａ）から得られた溶液をポリマー基板の複数のマイクロ溝上に提供するステップ；および
（ｃ）複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを基板または転写材料の表面上に転写し、必要に応じて転写材料から基板に転写するステップを含む。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態では、必要に応じて、方法は、ステップ（ｃ）に続くステップ（ｅ）：
（ｅ）基板に圧力を加え、圧力下でポリマー基板の複数のマイクロ溝の長軸の方向に基板を移動させることをさらに含む。
【００５４】
理論によって拘束されることを望むものではないが、ステップ（ｅ）によって引き起こされるせん断応力を転写材料および複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（および／または表面に蛍光性半導体量子ロッドを有するポリマー基板）に与えることにより、複数の無機蛍光性半導体量子ロッドの整列の改善がもたらされると考えられる。
【００５５】
かかるせん断応力は、偏光放射デバイスからの発光の偏光比を向上させるために、転写材料がガラス基板に面する場合に、ステップ（ｃ）において転写材料にさらに適用される。
本発明のいくつかの実施形態では、必要に応じて、方法は、ステップ（ｂ）ににおいて以下のステップ（ｆ）：
（ｆ）複数の無機蛍光性半導体量子ロッドに音波処理を適用するステップをさらに含む。
本発明によれば、好ましくは、ステップ（ｅ）およびステップ（ｆ）の両方が製造プロセスに適用され得る。
【００５６】
本発明のいくつかの実施形態では、本方法は、以下のステップ；
（ｇ）基板の複数のマイクロ溝上に複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを有する溶液を供給するステップであって、ステップ（ｇ）における複数の無機蛍光性半導体量子ロッドは、光源からの励起光によって出射された場合に、ステップ（ａ）で用いられる複数の無機蛍光性半導体量子ロッドとは異なるピーク波長を有する光を放出する前記ステップ、および、
（ｈ）複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを、転写材料の表面または偏光放射デバイス（１００）の基板上に転写するステップをさらに含むことができる。
【００５７】
本発明のいくつかの態様において、好適なものとして、複数の溝は、複数の並行なマイクロ溝（microgroove）である。
本発明によれば、用語“マイクロ溝”は、ミクロサイズまたはナノサイズの溝を意味する。
本発明の好ましい態様において、複数の溝の軸ピッチは、１０ｎｍ〜１．２μｍであり、複数の溝の底部から上部の高さは、１０ｎｍ〜１μｍである。より好ましくは、軸ピッチは、５０ｎｍ〜１μｍであり、高さは、２０ｎｍ〜５００ｎｍである。
さらにより好ましくは、軸ピッチは、２６０ｎｍ〜４２０ｎｍであり、高さは、５０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００５８】
本発明の好ましい態様において、基板の表面上の複数の溝は、周期的に配置される。典型的には、複数の溝は、基板の表面上に周期的に配置され、溝の軸に互いに並行である。
複数のマイクロ溝のための加工方法は、特に限定されない。
複数のマイクロ溝は、基板の一体部分として加工され得るか、または、別に加工され、公的に知られている技術によって、透明なバインダー（binder）で基板上に接着され得る。本発明の好ましい態様において、複数のマイクロ溝は、レーザー光干渉法によって加工され得る。
【００５９】
基板部分において上記で説明された、透明ポリマー、透明金属酸化物などの透明材料は、好ましくは複数の溝の構成要素として使用され得る。
レーザー光干渉法の例は、例えば、米国公開特許出願２００３／００１７４２１で説明されている。
複数のマイクロ溝を含む基板が、例えば、エドモンドオプティクス社、コーヨー社（Koyo Co）、信越化学工業社、または、シグマアルドリッチ社から入手可能である。
【００６０】
本発明において、溶媒は、水または有機溶媒である。有機溶媒の種類は、特に限定されない。より好ましくは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、酢酸、酢酸エチル、無水酢酸、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、エチルメチルケトン、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、１．２−ジクロロエタン、ベンゼン、トルエン、о−キシレン、シクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、アセトニトリル、ニトロメタン、ジメチルホルムアミド、トリエチルアミン、ピリジン、二硫化炭素およびこれらいずれかの組み合わせからなる群から選択された有機溶媒または水を溶媒として使用でき得る。もっとも好ましくは、精製水またはトルエンである。
【００６１】
好ましくは、ステップ（ａ）において、分散は、ミキサーまたは超音波処理器（ultrasonicator）で実施される。ミキサーまたは超音波処理器の種類は、特に限定されない。
さらに好ましい態様において、超音波処理器は、好ましくは空調下でミキシングにおいて使用される。
好適なものとして、ステップ（ｂ）において、生成された溶液は、上記で説明したように液体ベースのコーティングプロセスによって、複数のマイクロ溝上にコートされ、好ましくは空調下で、偏光放射デバイスを得る。
【００６２】
本発明の１つの態様において、ステップ（ｂ）の後、およびステップ（ｃ）の前に、任意に、蒸発は、空調下の室温での暴露、焼成、減圧またはこれらいずれかの組み合わせによって実施され得る。
蒸発が、焼成することで実施される場合、条件は、好ましくは空調下で、好ましくは３０℃以上および２００℃以下、より好ましくは、空調中で５０℃以上および９０℃以下の条件で、偏光放射デバイスを得る。
以下の実施例１−６は、本発明の偏光放射デバイスの説明、およびそれらの加工の詳細な説明を提供する。
【００６３】
用語の定義
本発明によれば、用語“透明”は、偏光放射デバイスにおいて使用される厚さで、偏光放射デバイスの操作中に使用される波長または波長範囲での少なくとも約６０％の入射光透過を意味する。
好ましくは、それは７０％以上、より好ましくは７５％以上、もっとも好ましくは８０％以上である。
用語“蛍光”は、吸収光または他の電磁放射を有する基板による光放射の物理的プロセスとして定義される。それは、ルミネッセンスの形態である。大抵の場合、放射された光は、より長い波長を有するため、吸収放射よりもエネルギーを下げる。
【００６４】
用語“半導体”は、室温で導体（銅など）と絶縁体（ガラスなど）との間の程度の電気伝導度を有する材料を意味する。
用語“無機”は、炭素原子を含まない、または、一酸化炭素、二酸化炭素、炭酸塩、シアン化物、シアン酸塩、炭化物およびチオシアン酸塩などの他の原子にイオン結合する炭素原子を含むいずれかの化合物を含まない、いずれかの材料を意味する。
【００６５】
用語“放射”は、原子および分子における電子遷移による電磁波の放射を意味する。
本明細書で説明された各機能は、言及されない限りは、同様に、等価に、または類似目的で貢献する選択的な機能で置き換えても良い。したがって、言及されない限りは、開示された各機能は、等価または類似の機能の一般的な一連の例の１つである。
本発明は、以下の実施例を参照してより詳細に説明されるが、これらは例証であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００６６】
例
例１：ＰＤＭＳシートを具備する平面ガラス基板上の偏光放射デバイスの加工
Branson chip sonicator（登録商標）を用いた超音波処理により、０．００３ｇのポリエチレンイミンで覆われたロッド状のＣｄＳ半導体ナノクリスタル（Qlight Technologies社）を水（３ｇ）中に分散させた。
光回折格子から複製された１μｍピッチおよび１００ｎｍ高さのマイクロ溝（信越化学工業から購入）を有するＰＤＭＳシートをエタノール中で音波処理することによって洗浄した。
【００６７】
ホログラフィック回折格子は、５ｍｍのガラス基板、レーザー光干渉で加工されたマイクロ溝を具備するエポキシ樹脂、およびアルミニウム反射板から成る。
そして、生成された溶液が、ドロップキャスティング法によって、光回折格子上にコートされた。１００マイクロリットルの生成された溶液が、マイクロ溝を有する２５ｍｍ×２５ｍｍのＰＤＭＳシート上にドロップされ、回折格子の全域を均一にカバーした。
【００６８】
そして、コートされた溶液における水を、空調下で１０分間、８０℃で蒸発させた。
水を蒸発させた後、ＰＤＭＳシートのナノ結晶コート表面をガラス基板に向け、ガラス基板に押し付け、次にＰＤＭＳシートをガラス基板から取り外してナノ結晶をガラス基板に転写した。
整列したナノ結晶は、ガラス基板にうまく転写された。
【００６９】
例２：ＰＤＭＳブロックを具備する平面ガラス基板上の偏光放射デバイスの加工
０．００３ｇのトリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）で被覆された、ロッド形状ナノ結晶（Qlight Technologies社）が、チップ超音波処理器（Branson Sonifier 250）を使用した超音波処理によって、トルエン（３ｇ）中に分散された。
２６０ｎｍのピッチおよび６２．４ｎｍの高さのマイクロ溝を有するホログラフィック光回折格子（Edmund Optics社から入手）が、アセトン中で超音波処理によって洗浄された。
ホログラフィック回折格子は、５ｍｍのガラス基板、レーザー光干渉で加工されたマイクロ溝を具備するエポキシ樹脂、およびアルミニウム反射板から成る。
【００７０】
そして、生成された溶液が、ドロップキャスティング法によって、光回折格子上にコートされた。１００マイクロリットルの生成された溶液が、２５ｍｍ×２５ｍｍの光回折格子上にドロップされ、回折格子の全域を均一にカバーした。
コートされた溶液におけるトルエンを、空調下で５分間、２０℃で蒸発させた。
平面を有する重合ＰＤＭＳブロックを、ナノ結晶コート光回折格子に面し、穏やかに除去した。ナノ結晶をＰＤＭＳブロックの表面に移した。表面にナノ結晶を有するＰＤＭＳブロックを、平面を有するガラス基板に向けて接触させた後、ＰＤＭＳブロックをガラス基板から穏やかに除去した。ナノ結晶は平坦なガラス基板上にうまく転写された。
【００７１】
例３：ＰＤＭＳブロックを具備する平面ガラス基板上の偏光放射デバイスの加工
チップソニケーター（Branson Sonifier 250（登録商標））を用いて超音波処理することにより、０．００３ｇのトリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド（TOPO）でカバーされたリッド状半導体ナノ結晶（Qlight Technologies社）をトルエン（３ｇ）に分散させた。
１，２００ライン／ｍｍのマイクロ溝、１，８００ライン／ｍｍのマイクロ溝、２，４００ライン／ｍｍのマイクロ溝、および３，６００ライン／ｍｍのマイクロ溝を有する４つのホログラフィ光回折格子（エドモンド・オプティクス社から購入）をそれぞれ独立してアセトン中で超音波により洗浄した。
【００７２】
ホログラフィック回折格子は、５ｍｍのガラス基板、レーザ光干渉によって作製されたマイクロ溝を有するエポキシ樹脂、およびアルミニウム反射体の順序からなる。
次いで、得られた溶液をドロップキャスティング法により各光回折格子上にコートした。得られた溶液の１００マイクロリットルを２５ｍｍ×２５ｍｍの光回折格子の上に滴下し、滴下した溶液は回折格子の全領域を均一に覆った。コートされた溶液中のトルエンを、空調化で２０℃、５分間蒸発させた。
【００７３】
平面を有する４つの重合されたＰＤＭＳブロックを、それぞれ独立して各ナノ結晶コート光回折格子に面し、穏やかに除去した。ナノ結晶は、ＰＤＭＳブロックの表面にそれぞれ独立して転写された。次に、表面にナノ結晶を有する各ＰＤＭＳブロックを、平面を有するガラス基板に向けて接触させ、ガラス基板から緩やかに除去した。ナノ結晶は平坦なガラス基板上にうまく転写された。
【００７４】
例４：ＰＤＭＳブロックを具備する平面ガラス基板上の偏光放射デバイスの加工
偏光放射デバイスを、コーティングされた溶液の蒸発中に光回折格子に超音波処理を施した以外、実施例３に記載したのと同じ方法で製作した。
【００７５】
例５：ＰＤＭＳブロックを具備する平面ガラス基板上の偏光放射デバイスの加工
偏光放射デバイスを、コーティング溶液の蒸発中に光回折格子に超音波処理を適用した以外は、実施例３に記載したのと同じ方法で製作し、各ＰＤＭＳブロックがガラス基板に面したときに手で剪断応力を加えた。
ＰＤＭＳブロックに対する剪断応力の方向は、ＰＤＭＳブロックに対するナノ結晶の長軸の平均整列方向に向けられた
【００７６】
例６：偏光放射デバイスの評価
実施例３〜５で製造された偏光放射デバイスが、スペクトル計を具備する偏光顕微鏡によって評価された。
各デバイスは、１Ｗ、４０５ｎｍの発光ダイオードによって励起され、デバイスからの各放射は、１０×の対物レンズを具備する顕微鏡によって観察された。対物レンズからの光は、ロングパスフィルタ（公称４２０ｎｍカットオフ波長）、偏光子を通してスペクトル計に導かれた。ロングパスフィルタを評価システムに有する目的は、４０５ｎｍの励起光を遮断することである。マイクロ溝に並行して垂直に偏光された放射波長のピークの光強度は、スペクトル計によって観察された。
例３〜５で加工された偏光放射デバイスの放射のスペクトルが、表１に示される。
【００７７】
放出の偏光比（以下、PRという）は、方程式１（Ｅｑ．１）から決定された。
方程式１
【数２】
2018506747.tif 000004
【表１】
2018506747.tif 000005
【図１】
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【図２】
2018506747.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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