CN107111206A - 偏振光发射器件 - Google Patents

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CN107111206A CN201580068311.4A CN201580068311A CN107111206A CN 107111206 A CN107111206 A CN 107111206A CN 201580068311 A CN201580068311 A CN 201580068311A CN 107111206 A CN107111206 A CN 107111206A
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松田宪之
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Abstract

本发明涉及一种包含多个荧光半导体量子棒的偏振光发射器件和其制造，和涉其制备。本发明另外涉及偏振光发射器件在光学器件中的用途，和涉及包含该偏振光发射器件的光学器件。

Description

偏振光发射器件
发明领域
本发明涉及一种包含多个荧光半导体量子棒的偏振光发射器件，和涉及其制造方法。本发明另外涉及偏振光发射器件在光学器件中的用途，和涉及包含该偏振光发射器件的光学器件。
背景技术
光的偏振性质被用于范围从液晶显示器到显微镜、冶金检查和光通信的各种光学应用中。
例如，国际专利申请公开(laid-open)号WO 2012/059931A1、WO2010/089743 A1、和WO 2010/095140 A2；Tibert van der Loop,Master thesis for Master of PhysicalSciences FNWI Universiteit van Amsterdam Roeterseiland Complex；Nieuweachtergracht 1661018WV Amsterdam,M.Bashouti等人,“ChemPhysChem”2006,7，第102至106页；M.Mohannadimasoudi等人,Optical Materials Express 3,第12期,第2045页-第2054页(2013),Tie Wang等人,“Self-Assembled Colloidal Superparticles fromNanorods”,Science 338 358(2012)，Yorai Amit等人的“Semiconductor nanorodslayers aligned through mechanical rubbing”Phys.Status Solidi A 209，No.2，235至242。
另外，通过转移图案化的全色量子点显示器在本领域中是已知的，Byoung LyongChoi等人的“Pick-and-Place transfer of quantum dot for full-color display”IDW’13，第1378至1381页。
专利文献
1.WO 2012/059931 A1
2.WO 2010/089743 A1
3.WO 2010/095140 A2
非专利文献
4.Tibert van der Loop,Master thesis for Master of Physical SciencesFNWI Universiteit van Amsterdam Roeterseiland Complex；Nieuwe achtergracht 1661018WV Amsterdam
5.M.Bashouti等人，“ChemPhysChem”2006，7，第102至106页，
6.M.Mohannadimasoudi等人，Optical Materials Express 3，第12期，第2045至2054页(2013)，
7.Tie Wang等人，“Self-Assembled Colloidal Superparticles fromNanorods”，Science 338 358(2012)
8.Byoung Lyong Choi等人,“Pick-and-Place transfer of quantum dot forfull-color display”IDW’13第1378至1381页
9.Yorai Amit等人,“Semiconductor nanorods layers aligned throughmechanical rubbing”Phys.Status Solidi A 209,第2号,235-242
发明内容
然而，本发明人最近已经发现，仍存在一个或多个需要改进的相当大问题，如下文所列。
1.包含至少第一子色区域和第二子色区域的偏振光发射器件，其中需要能够从各子色区域发射偏振光以实现来自偏振光发射器件的各种偏振光发射。
2.需要用于制备所述偏振光发射器件的简单且较容易的制造方法以缩减生产成本和/或生产步骤。
3.需要用于制备所述偏振光发射器件的新制造方法以降低制造方法中使用的无机荧光半导体量子棒的废弃物比率。
本发明人旨在解决所有前述问题。
出人意料地，本发明人已发现新的偏振光发射器件(100)同时解决问题1至3，该偏振光发射器件(100)包含基板(110)和无需粘合剂或基质而在该基板的表面上在共同方向上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)，其中该偏振光发射器件包括一个或多个第一子色区域和一个或多个第二子色区域(130)。
从以下详细说明将明了本发明的其他优势。
在另一方面中，本发明涉及所述偏振光发射器件(100)在光学器件中的用途。
在另一方面中，本发明进一步涉及光学器件(170)，其中该光学器件(170)包括偏振光发射器件(100)，该偏振光发射器件(100)包含基板(110)和无需粘合剂或基质而在该基板的表面上在共同方向上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)，其中该偏振光发射器件包括一个或多个第一子色区域和一个或多个第二子色区域(130)。
本发明还提供用于制备所述偏振光发射器件(100)的方法，其中该方法包括以下依序步骤：
(a)将多个无机荧光半导体量子棒分散至溶剂中；
(b)将来自步骤(a)的所得溶液提供至聚合物基板的多个沟槽上；和
(c)将该多个无机荧光半导体量子棒转移至基板或转移材料的表面上，和任选地从该转移材料转移至基板。
附图说明
图1:展示偏振光发射器件(100)的一个实施方案的示意图。
图2:展示偏振光发射器件(100)的另一实施方案的示意图。
图3:展示偏振光发射器件(100)的另一实施方案的示意图。
图4:展示工作实施例1中的多个无机荧光半导体量子棒(120)的转移方法的示意图。
图5:展示工作实施例2中的多个无机荧光半导体量子棒(120)的转移方法的示意图。
图6:展示多个无机荧光半导体量子棒(120)的转移方法的另一实施方案的示意图。
图7:展示多个无机荧光半导体量子棒(120)的转移方法的另一实施方案的示意图。
图1中的参考符号列表
100.偏振光发射器件
110.基板
120.多个无机荧光半导体量子棒(图1中未展示)
130.子色区域
140.光屏蔽区域(任选的)
150.光反射介质(任选的)
160.透明钝化介质(任选的)
具体实施方式
在一般方面中，一种偏振光发射器件(100)，其包含基板(110)和无需粘合剂或基质而在该基板的表面上在共同方向上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)，其中该偏振光发射器件包括一个或多个第一子色区域和一个或多个第二子色区域(130)。
可通过来自偏振光发射器件(100)的各子色区域的光发射的偏振比率测定在该器件(100)的各子色区域的表面上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)的长轴的定向分散的平均值。
可由配备有分光计的偏光显微镜测量本发明的偏振光发射器件(100)的各子色区域的偏振比率。
例如，由诸如1W、405nm发光二极管的光源激发在偏振光发射器件(100)的各子色区域的表面上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)，并由具有10倍物镜的显微镜观测来自偏振光发射器件(100)的子色区域的光发射。通过使用掩模，可由光源激发仅目标子色区域以供测量。
将来自物镜的光贯穿长通滤光片(其可截断来自光源的光发射(例如405nm波长的光))和偏振器引入至分光计。
通过分光计观察平行和垂直于每个膜的纤维的平均轴偏振的峰值发射波长的光强度。
由等式I测定光发射的各子色区域的偏振比率(在下文中简称为“PR”)。
等式I
PR＝{(发射的强度)//-(发射的强度)⊥}/
{(发射的强度)//+(发射的强度)⊥}
在本发明的优选实施方案中，PR的值为至少0.1。
更优选地为至少0.4，甚至更优选地为至少0.5或更大。
优选地，偏振光发射器件(100)的各子色像素在其由光源照明时发射可见光。
通常，基板(110)可为挠性的、半刚性的或刚性的。
用于基板(110)的材料不受到特别限制。
在本发明的优选实施方案中，所述基板(110)为透明的。
通常，偏振光发射器件(100)的基板(110)的厚度可根据需要而变化。
在一些实施方案中，基板(110)可具有至少0.1mm和/或至多10cm的厚度。
优选地，0.2mm至5mm。
更优选地，作为透明基板，可使用透明聚合物基板、玻璃基板、堆叠于透明聚合物膜上的薄玻璃基板、透明金属氧化物(例如，硅氧化物(oxide silicone)、铝氧化物、钛氧化物)。
根据本发明，透明聚合物基板可由以下各者制成：聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、尼龙、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚氟乙烯、四氟乙烯乙烯共聚物、四氟乙烯六氟聚合物共聚物或这些的任意组合。
根据本发明，优选地，多个无机荧光半导体量子棒(120)选自II-VI、III-V或IV-VI族半导体和这些中的任意组合。
更优选地，无机荧光半导体量子棒可选自CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、No、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合金和这些中任意的组合。
例如，就红光发射而言，使用CdSe棒、在CdS棒中的CdSe点、CdS棒中的ZnSe点、CdSe/ZnS棒、InP棒、CdSe/CdS棒、ZnSe/CdS棒或这些的任意组合。就绿光发射而言，使用诸如CdSe棒、CdSe/ZnS棒或这些的任意组合，和就蓝光发射而言，使用诸如ZnSe、ZnS、ZnSe/ZnS核壳棒或这些的任意组合。
无机荧光半导体量子棒的实例已描述在例如国际专利申请公开号WO2010/095140A中。
在本发明的优选实施方案中，无机荧光半导体量子棒的整体结构的长度为8nm至500nm。更优选地，为10nm至160nm。所述无机荧光半导体量子棒的总直径(overalldiameter)是在1nm至20nm的范围内。更特别地，为1nm至10nm。
在本发明的优选实施方案中，多个无机荧光半导体量子棒包含表面配体。
该无机荧光半导体量子棒的表面可经一种或多种表面配体涂覆。
不希望受理论约束，据信这样的表面配体可导致使无机荧光半导体量子棒更容易地分散于溶剂中。
常用的表面配体包括膦和氧化膦，诸如三辛基氧化膦(TOPO)、三辛基膦(TOP)和三丁基膦(TBP)；膦酸，诸如十二烷基膦酸(DDPA)、十三烷基膦酸(TDPA)、十八烷基膦酸(ODPA)和己基膦酸(HPA)；胺，诸如十二烷胺(DDA)、十四烷胺(TDA)、十六烷胺(HDA)和十八烷胺(ODA)；硫醇，诸如十六烷硫醇和己烷硫醇；巯基羧酸诸如巯基丙酸和巯基十一烷酸；和这些的任意组合。
表面配体的实例已描述在例如国际专利申请公开号WO 2012/059931A中。
因此，在本发明的一些实施方案中，多个无机荧光半导体量子棒(120)选自II-VI、III-V或IV-VI族半导体和这些中任意的组合，且其中多个无机荧光半导体量子棒(120)包含表面配体。
根据本发明，偏振光发射器件(100)的所有子色区域(诸如第一子色区域和第二子色区域)可为相同子色区域。例如，作为相同子色区域，多个蓝色子色区域，多个绿色、黄色、粉红色或红色子色区域。
在本发明的一些实施方案中，第一子色区域相较于第二子色区域在被激发时发射具有较长峰值波长的偏振光。
优选地，第一子色区域和第二子色区域可选自蓝色、蓝绿色、绿色、黄色、粉红色、橙色和红色的子色区域的组合。
优选地，子色区域(130)包含红色子色区域、绿色子色区域和蓝色子色区域。或子色区域(130)可为蓝色子色区域与黄色或红色子色区域的组合。优选地，各单一子色区域包含在被激发时发射具有各单一色彩的光的多个无机荧光半导体量子棒(120)。
在本发明的一些实施方案中，偏振光发射器件(100)包含一个或多个红色子色区域、绿色子色区域和蓝色子色区域中。
在本发明的优选实施方案中，偏振光发射器件(100)主要由红色子色区域、绿色子色区域和蓝色子色区域组成以实现RGB全色偏振发光器件。
根据本发明，在第一子色区域的表面上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)的平均配向方向可相同或不同。
通过改变多个无机荧光半导体量子棒至基板的转移方向，其可被制造。
例如，在具有多个无机荧光半导体量子棒的转移材料从表面上具有多个沟槽的基板剥离之后，接着运用熟知技术将转移旋转至所需方向，接着使转移面向基板以将量子棒转移至基板。
在不希望受到理论束缚的情况下，据信这样的区别可导致来自偏振光发射器件(100)的各种偏振光发射。
因此，在一些实施方案中，在第一子色区域的表面上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)的平均配向方向与在第二子色区域的表面上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)的平均配向方向不同。
根据本发明，术语“不同”意指平均配向方向的至少5％差异或更大。
任选地，在本发明的一些实施方案中，偏振光发射器件(100)进一步包含光屏蔽区域(140)。
在优选实施方案中，光屏蔽区域放置于子色区域之间，如图1所描述。
优选地，光屏蔽区域为黑色矩阵(BM)。
换言之，可通过一个或多个光屏蔽区域(诸如通过黑色矩阵(black matrix))来标记出本发明的子色区域。
用于光屏蔽的材料不受到特别限制。根据需要，可优选地使用熟知材料，尤其是用于彩色滤光片的熟知BM材料。诸如黑色染料分散聚合物组合物，比如JP 2008-260927A、WO2013/031753A中所描述。
光屏蔽区域的制造方法不受到特别限制，可以此方式使用熟知技术。诸如直接丝网印刷(direct screen printing)、光刻法、运用掩模的气相沉积。
任选地，在一些实施方案中，偏振光发射器件(100)进一步包含光反射介质(150)。
在优选实施方案中，光反射介质(150)为光反射层。
根据本发明，术语“层”包括“片”状结构。
在本发明的优选实施方案中，光反射介质(150)可放置于基板的最外部表面上，或放置于基板中。
根据本发明，术语“光反射”意指在偏振光发射器件操作期间所使用的波长或波长范围下反射入射光的至少约60％。
优选地，其超过70％，更优选地，超过75％，最优选地，其超过80％。
更优选地，光反射介质(150)放置于与多个无机荧光半导体量子棒(120)直接配向所处的表面相对的表面侧上。
用于光反射介质(150)的结构和/或材料不受到特别限制。根据需要，可优选地使用用于光反射介质的熟知光反射结构和/或材料。
根据本发明，光反射介质(150)可为单一层或多个层。
在优选实施方案中，光反射介质(150)选自以下各者：Al层、Al+MgF2堆叠层、Al+SiO堆叠层、Al+介电多层、Au层，和Cr+Au堆叠层；其中光反射层更优选地为Al层、Al+MgF2堆叠层或Al+SiO堆叠层。
通常，制备光反射介质(150)的方法可根据需要而变化，且选自熟知技术。
可通过基于气相的涂布方法(诸如溅镀、化学气相沉积、气相沉积、闪蒸)或基于液体的涂布方法来制备光反射介质(150)。
任选地，在本发明的一些实施方案中，偏振光发射器件(100)进一步包含透明钝化介质(160)。
在不希望受到理论束缚的情况下，据信这样的透明钝化介质可导致对无需粘合剂或基质而在基板的表面上在共同方向上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)的保护增加。
优选地，透明钝化介质(160)完全地或部分地覆盖在偏振光发射器件(100)的基板(110)的表面上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)，或具有多个无机荧光半导体量子棒(120)的基板(110)可放在两个透明钝化膜之间。
更优选地，透明钝化介质(160)完全地覆盖多个无机荧光半导体量子棒(120)以如将多个无机荧光半导体量子棒包封于基板(110)与透明钝化介质(160)之间，或其可包夹具有多个无机荧光半导体量子棒(120)的基板。
通常，透明钝化介质(160)可为挠性的、半刚性的或刚性的。
用于透明钝化介质(160)的透明材料不受到特别限制。
在优选实施方案中，该透明钝化介质(160)选自：如上文在透明基板中所述的透明聚合物、透明金属氧化物(例如，硅氧化物、铝氧化物、钛氧化物)。
通常，制造该透明钝化介质的方法可根据需要而不同，并且选自熟知的技术。
在一些实施方案中，该透明钝化介质(160)可通过基于气相的涂覆法(诸如溅镀、化学气相沉积、气相沉积、闪蒸)或基于液体的涂覆法制得。
在一些实施方案中，由光源照明偏振光发射器件(100)。优选地，UV、近UV或蓝色光源(诸如UV LED、近UV LED或蓝色LED)、CCFL、EL、OLED、氙气灯，或这些中任意的组合。
在根据本发明的一个实施方案中，偏振光发射器件(100)可包括一个或多个光源。
出于本发明的目的，采取术语“近UV”以意指300nm至410nm的光波长。
在另一方面中，本发明涉及偏振光发射器件(100)在光学器件中的用途。
根据本发明，偏振光发射器件(100)可优选地用作偏振背光单元(诸如偏振LCD背光单元)、用于光学器件的光发射彩色滤光片、光学通信器件，或用于(例如)指示器或广告牌的q-棒显示器。
在另一方面中，本发明进一步涉及一种光学器件(170)，其中该光学器件包括偏振光发射器件(100)，该偏振光发射器件(100)包含基板(110)和无需粘合剂或基质而在该基板的表面上在共同方向上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)，其中该偏振光发射器件包括一个或多个第一子色区域和一个或多个第二子色区域(130)。
在本发明的优选实施方案中，光学器件(170)选自以下各者：偏振背光单元(诸如偏振LCD背光单元)、用于光学器件的光发射彩色滤光片、光学通信器件、q-棒显示器(诸如指示器、广告牌)、显微术、冶金检查。
光学器件的实例已经描述在例如WO 2010/095140 A2和WO 2012/059931 A1中。
在另一方面中，本发明的偏振光发射器件(100)优选可用基于液体的涂覆法制得。
术语“基于液体的涂覆法”意指使用基于液体的涂料组合物的方法。
此处，术语“基于液体的涂料组合物”包括溶液、分散液和悬浮液。
更具体地，基于液体的涂覆法可用以下方法中的至少一种进行：溶液涂覆、喷墨印刷、旋涂、浸涂、刮刀涂覆、棒式涂覆(bar coating)、喷涂、辊涂、狭缝式涂覆、凹版涂覆、柔性版印刷、胶版印刷、凸版印刷、凹版印刷或丝网印刷。
因此，本发明另外涉及一种制造所述偏振光发射器件(100)的方法，其中该方法包括以下相继的步骤：
(a)将多个无机荧光半导体量子棒分散于溶剂中；
(b)将来自步骤(a)的所得溶液提供至聚合物基板的多个微沟槽上；和
(c)将多个无机荧光半导体量子棒转移至基板或转移材料的表面上，且任选地从转移材料转移至基板。
任选地，在本发明的一些实施方案中，该方法进一步包括步骤(c)中的以下步骤(e)；
(e)向基板施予压力，且在该压力下朝向聚合物基板的多个微沟槽的长轴方向移动该基板。
在不希望受到理论束缚的情况下，据信由步骤(e)造成的向转移材料和多个无机荧光半导体量子棒(和/或表面上具有荧光半导体量子棒的聚合物基板)施予剪切应力可导致改良多个无机荧光半导体量子棒的配向。
当使转移材料面向玻璃基板以改良来自偏振光发射器件的光发射的偏振比率时，可在步骤中(c)中进一步将这样的剪切应力应用在该转移材料。
任选地，在本发明的一些实施方案中，该方法进一步包括步骤(b)中的以下步骤(f)；
(f)将超声波处理应用于多个无机荧光半导体量子棒。
优选地，根据本发明，步骤(e)和步骤(f)两者均可应用于制造方法中。
在本发明的一些实施方案中，该方法可进一步包括以下步骤；
(g)将具有多个无机荧光半导体量子棒的溶液提供至基板的多个微沟槽上，其中步骤(g)中的多个无机荧光半导体量子棒在由来自光源的激发光激发时发射具有不同于用于步骤(a)中的多个无机荧光半导体量子棒的峰值波长的光；和
(h)将多个无机荧光半导体量子棒转移至转移材料或偏振光发射器件(100)的基板的表面上。
在本发明的一些实施方案中，作为优选项，多个沟槽是多个平行微沟槽。
根据本发明，术语“微沟槽”意指微米级或纳米级沟槽。
在本发明的优选实施方案中，多个沟槽的轴向节距为10nm至1,2μm，和多个沟槽从底部至顶部的高度为10nm至1μm。更优选地，该轴向节距为50nm至1μm，和该高度为20nm至500nm。甚至更优选地，该轴向节距为260nm至420nm，和该高度为50nm至100nm。
在本发明的优选实施方案中，周期性地将多个沟槽放置在基板的表面上。示例性地，多个沟槽周期性地放置于基板的表面上且放置成与沟槽的轴相互平行。
多个微沟槽的制造方法并无特定限制。
该多个微沟槽可经制造为该基板的整体(integral)部分，或者可分开制造，并通过公众已知的技术用透明粘合剂粘合至该基板上。在本发明的优选实施方案中，可通过激光干涉法制造多个微沟槽。
上文在基板部分描述的透明材料(诸如透明聚合物、透明金属氧化物)可优选地用作该多个沟槽的组分。
激光干涉法的实例已描述在例如美国专利申请公开号2003/0017421中。
例如，从Edmund Optics Co.、Koyo Co.、Shinetsu Chemical Co.或Sigma-Aldrich可得到包括多个微沟槽的基板。
根据本发明，溶剂为水或有机溶剂。
有机溶剂的类型不受到特别限制。
更优选地，可使用以下作为溶剂：纯净水或选自以下的有机溶剂：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、二甲氧基乙烷、二乙醚、二异丙醚、乙酸、乙酸乙酯、乙酸酐、四氢呋喃、二噁烷、丙酮、乙基甲基酮、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、邻二甲苯、环己烷、戊烷、己烷、庚烷、乙腈、硝基甲烷、二甲基甲酰胺、三乙胺、吡啶、二硫化碳和这些的任意组合。最优选的为纯净水或甲苯。
优选地，在步骤(a)中，分散是用混合器或超声波发生器进行。混合器或超声波发生器的类型并无特定限制。
在另一优选实施方案中，超声波发生器优选在空气条件下用于混合。
作为优选项，在步骤(b)中，优选在空气条件下，用如上所述基于液体的涂覆法将所得溶液涂覆至多个微沟槽上，以得到偏振光发射器件。
在本发明的一个实施方案中，在步骤(b)之后且在步骤(c)之前，任选地，蒸发可如下进行：通过在室温下曝露于空气条件、烘烤、真空、或这些的任意组合。
在通过烘烤进行蒸发的情况下，条件优选地为高于30℃且低于200℃，甚至更优选地在空气条件中高于50℃且低于90℃以获得偏振光发射器件，优选地在空气条件下进行。
下文工作实施例1至6提供了本发明偏振光发射器件的描述，以及详细描述了它们的制造。
术语的定义
根据本发明，术语“透明”意指至少约60％的入射光在偏振光发射器件中所用厚度下和在偏振光发射器件操作期间所用波长或波长范围下透射。
优选地，其超过70％，更优选地，超过75％，最优选地，其超过80％。
术语“荧光”定义为已吸收光或其他电磁辐射的物质发射光的物理过程。其是冷光的形式。在多数情形下，所发射光具有比所吸收辐射更长的波长，并因此更低的能量。
术语“半导体”意指在室温下导电率程度介于导体(诸如铜)与绝缘体(诸如玻璃)之间的材料。
术语“无机”意指不含碳原子的任何材料或含以离子地键合至其他原子的碳原子的任何化合物，诸如一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、氰化物、氰酸盐、碳化物和硫氰酸盐。
术语“发射”意指由原子和分子中的电子跃迁发射电磁波。
除非另有说明，否则本说明书中所公开的每一特征均可由起到相同、等效或类似目的的替代性特征替代。因此，除非另有说明，否则所公开的每一特征仅为上位系列的等效或类似特征的一个实例。
参考以下实施例更详细地描述本发明，该实施例仅仅是说明性的并且不限制本发明的范围。
实施例
实施例1:在具有PDMS片的平坦表面玻璃基板上制造偏振光发射器件
通过使用Branson破碎超声波发生器(Branson chip sonicator)超声波处理而将0.003g覆盖有聚乙烯亚胺的棒形CdS半导体纳米晶体(Qlight Technologies)分散于水(3g)中。
通过在乙醇中进行超声波处理而清洁由光栅复制的具有1um节距和100nm高度的微沟槽的PDMS片(购自Shinetsu Chemical Co.)。
全息光栅由5mm玻璃基板、具有通过激光干涉而制造的微沟槽的环氧树脂和铝反射器组成。
接着，通过滴铸方法而将所得溶液涂布至光栅上。将100微升所得溶液滴落于具有微沟槽的25mm x 25mm PDMS片上，并均匀地覆盖光栅的整个区域。
接着，在空气条件中使经涂布的溶液中的水在80℃下蒸发10分钟。
在使水蒸发之后，使PDMS片的涂布有纳米晶体的表面面向玻璃基板，并将该表面压向玻璃基板，接着将PDMS片从玻璃基板移除以将纳米晶体转移至玻璃基板。
成功地将经配向纳米晶体转移至玻璃基板。
实施例2:在具有PDMS块体(block)的平坦表面玻璃基板上制造偏振光发射器件
通过使用破碎超声波发生器(Branson Sonifier 250)超声波处理而将0.003g覆盖有三正辛基氧化膦(TOPO)的棒形纳米晶体(Qlight Technologies)分散于甲苯(3g)中。
通过在丙酮中进行超声波处理而清洁具有260nm节距和62.4nm高度的微沟槽的全息光栅(购自Edmund Optics)。
全息光栅由5mm玻璃基板、具有通过激光干涉而制造的微沟槽的环氧树脂和铝反射器组成。
接着，通过滴铸方法而将所得溶液涂布至光栅上。将100微升所得溶液滴落至25mmx 25mm光栅上，并均匀地覆盖光栅的整个区域。
在空气条件中使经涂布溶液中的甲苯在20℃下蒸发5分钟。
使具有平坦表面的聚合PDMS块体面向涂布有纳米晶体的光栅，并将其缓和地移除。将纳米晶体转移至PDMS块体的表面。使表面上具有纳米晶体的PDMS块体面向并接触具有平坦表面的玻璃基板，接着将PDMS块体从玻璃基板缓和地移除。成功地将纳米晶体转移至平坦玻璃基板上。
实施例3:在具有PDMS块体的平坦表面玻璃基板上制造偏振光发射器件
通过使用破碎超声波发生器(Branson Sonifier 250)超声波处理而将0.003g覆盖有三正辛基氧化膦(TOPO)的棒形半导体纳米晶体(Qlight Technologies)分散于甲苯(3g)中。
通过在丙酮中进行超声波处理而各自独立地清洁具有1,200线/毫米微沟槽、1,800线/毫米微沟槽、2,400线/毫米微沟槽和3,600线/毫米微沟槽的四个全息光栅(购自Edmund Optics)。
全息光栅由5mm玻璃基板、具有通过激光干涉而制造的微沟槽的环氧树脂和铝反射器组成(以此次序)。
接着，通过滴铸方法而将所得溶液涂布至各光栅上。将100微升所得溶液滴落至25mm x 25mm的各个光栅上，且经滴落的所得溶液均匀地覆盖光栅的整个区域。在空气条件中使经涂布溶液中的甲苯在20℃下蒸发5分钟。
使具有平坦表面的四个聚合PDMS块体各自独立地面向各个涂布有纳米晶体的光栅，并将其缓和地移除。将纳米晶体各自独立地转移至PDMS块体的表面。接着，使表面上具有纳米晶体的各PDMS块体面向并接触具有平坦表面的玻璃基板，并将其从玻璃基板缓和地移除。成功地将纳米晶体转移至平坦玻璃基板上。
实施例4:在具有PDMS块体的平坦表面玻璃基板上制造偏振光发射器件
以工作实施例3中所描述的相同方式制造偏振光发射器件，除在经涂布溶液蒸发期间将超声波处理应用于光栅之外。
实施例5:在具有PDMS块体的平坦表面玻璃基板上制造偏振光发射器件
以工作实施例3中所描述的相同方式制造偏振光发射器件，除在经涂布溶液蒸发期间将超声波处理应用于光栅和也在各PDMS块体面向玻璃基板时手工地施加剪切应力之外。
将施加至PDMS块体的剪切应力的方向导向至纳米晶体的长轴至PDMS块体的平均配向方向。
实施例6:评估偏振光发射器件
通过具有分光计的偏光显微镜而评估工作实施例3至5中所制造的偏振光发射器件。
由1W、405nm发光二极管激发各器件，并由具有10X物镜的显微镜观测来自器件的各个发射。将来自接物镜的光通过长通滤光片(420nm标称截止波长)和偏振器而引入至分光计。在评估系统中具有长通滤光片的目的是切割405nm激发光。由分光计观测平行于和垂直于微沟槽偏振的峰值发射波长的光强度。
表1中展示实施例3至5中所制造的偏振光发射器件的发射光谱。
根据等式1(Eq.1)测定发射的偏振比率(在下文中为PR)
等式1
PR＝{(发射的强度)//-(发射的强度)⊥}/
{(发射的强度)//+(发射的强度)⊥}
表1:偏振光发射器件的PR。

Claims (14)

1.偏振光发射器件(100)，其包含基板(110)和无需粘合剂或基质而在该基板的表面上在共同方向上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)，其中该偏振光发射器件包括一个或多个第一子色区域和一个或多个第二子色区域(130)。
2.根据权利要求1的偏振光发射器件(100)，其中该第一子色区域相较于该第二子色区域在被激发时发射具有较长峰值波长的偏振光。
3.根据权利要求1或2的偏振光发射器件(100)，其中该偏振光发射器件(100)包含一个或多个红色子色区域、绿色子色区域和蓝色子色区域中。
4.根据权利要求1至3中一项或多项的偏振光发射器件(100)，其中在该第一子色区域的表面上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)的平均配向方向与在该第二子色区域的表面上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)的平均配向方向不同。
5.根据权利要求1至4中一项或多项的偏振光发射器件(100)，其中该偏振光发射器件(100)进一步包含一个或多个光屏蔽区域(140)。
6.根据权利要求1至5中一项或多项的偏振光发射器件(100)，其中该偏振光发射器件(100)进一步包含光反射介质(150)。
7.根据权利要求1至6中一项或多项的偏振光发射器件(100)，其中该多个无机荧光半导体量子棒由一个或多个透明钝化介质(160)覆盖。
8.根据权利要求1至7中一项或多项的偏振光发射器件(100)，其中该多个无机荧光半导体量子棒(120)选自II-VI、III-V或IV-VI族半导体和任意这些的组合，和其中该多个无机荧光半导体量子棒(120)包含表面配体。
9.根据权利要求1至8中一项或多项的偏振光发射器件(100)在光学器件中的用途。
10.光学器件(170)，其中该光学器件(170)包括偏振光发射器件(100)，该偏振光发射器件(100)包含基板(110)和无需粘合剂或基质而在该基板的表面上在共同方向上直接配向的多个无机荧光半导体量子棒(120)，其中该偏振光发射器件包括一个或多个第一子色区域和一个或多个第二子色区域(130)。
11.用于制备偏振光发射器件(100)的方法，
其中该方法包括以下依序步骤：
(a)将多个无机荧光半导体量子棒分散至溶剂中；
(b)将来自步骤(a)的所得溶液提供至聚合物基板的多个微沟槽上；和
(c)将该多个无机荧光半导体量子棒转移至基板或转移材料的表面上，和任选地从该转移材料转移至基板。
12.根据权利要求11的用于制备偏振光发射器件(100)的方法，其中该方法进一步包括步骤(c)中的以下步骤(e)；
(e)向该基板施予压力，并在该压力下朝向该聚合物基板的多个微沟槽的长轴方向移动该基板。
13.根据权利要求11或12的用于制备偏振光发射器件(100)的方法，其中该方法进一步包括步骤(b)中的以下步骤(f)；
(f)将超声波处理应用于多个无机荧光半导体量子棒。
14.根据权利要求11至13中任一项的用于制备偏振光发射器件(100)的方法，其中该方法进一步包括以下步骤；
(g)将具有多个无机荧光半导体量子棒的溶液提供至基板的多个微沟槽上，其中步骤(g)中的多个无机荧光半导体量子棒在由来自光源的激发光激发时发射具有不同于用于步骤(a)中的多个无机荧光半导体量子棒的峰值波长的光；和
(h)将该多个无机荧光半导体量子棒转移至转移材料或该偏振光发射器件(100)的基板的表面上。
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