JP2017517019A - 偏光放射デバイス - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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。
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。
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)。
WO 2012/059931 A1 WO 2010/089743 A1 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)
しかしながら、本発明者は、以下に列挙されるような、改善が望まれる１以上の考慮すべき問題があることを新たに見出した。
１．高い偏光比を具備する偏光光を放射することができる偏光放射デバイスが望ましい。
２．生産コストおよび／または生産ステップを減少させる、複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを含む前記偏光放射デバイスを製造するための簡単な加工プロセスが必要である。
本発明者は、上記すべての問題を解決することを目的としている。
驚くべき事に、本発明者は、新規な偏光放射デバイス（１００）であって、複数の溝を含む基質（１１０）；および基質の複数の溝の表面に整列する複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）を含み、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）は、自己組織化コロイド状超素粒子ではない、前記偏光放射デバイスが、上記問題１および２を同時に解決する事を見出した。
別の側面において、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。
別の側面において、本発明はさらに、偏光放射デバイス（１００）を含む光学デバイス（１３０）に関し、ここで、前記偏光放射デバイス（１００）は、複数の溝を含む基質（１１０）；および基質の複数の溝の表面に整列する複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）を含み、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）は、自己組織化コロイド状超素粒子ではない。
本発明はまた、前記偏光放射デバイスを製造するための方法を提供し、ここで、偏光放射デバイスを製造するための方法は、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こと；
（ｂ）ステップ（ａ）で生成された溶液を複数の溝上に提供すること；および
（ｃ）コートされた溶液における溶媒を蒸発させて、偏光放射デバイス（１００）を提供することを含む。
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。
図１は、基質（１１０）の複数の溝の表面に整列する複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１２０）を具備する偏光放射デバイス（１００）の概略図の断面図を示す。 図２は、実施例１における基質および複数の溝の使用の斜視図を示す。 図３は、実施例１において加工された偏光放射デバイス１のデバイス性能を示す。
図４は、実施例２において加工された偏光放射デバイス１および２の格子の偏光比（ＰＲ）とピッチとの関係を示す。 図５は、実施例９において加工された各デバイスのドロップキャスト（drop casted）溶液の容量と総放射強度との関係を示す。
図１の参照符号のリスト
１００．偏光放射デバイス
１１０．基質
１２０．複数の溝
１３０．複数の無機蛍光性半導体量子ロッド
本発明の詳細な説明
一般的な側面において、偏光放射デバイス（１００）は、複数の溝（１２０）を含む基質（１１０）；および基質（１１０）の複数の溝（１２０）の表面に整列する複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）を含み、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）は、自己組織化コロイド状超素粒子ではない。
一般的に、基質は、フレキシブル、半剛性または剛性であり得る。
基質のための材料は、特に限定されない。
本発明の好ましい態様において、前記基質（１００）および複数の溝（１２０）は、透明である。
より好ましくは、透明な基質として、透明ポリマー基質、ガラス基質、透明ポリマーフィルム上に積層された薄ガラス基質、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。
本発明のいくつかの態様において、透明ポリマー基質および／またはポリマーフィルムは、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。
いくつかの態様において、偏光放射デバイス（１００）は、光反射層をさらに含む。
本発明の好ましい態様において、光反射層は、基質および複数の溝の間、または基質における、複数の溝上に配置され得る。
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。
より好ましくは、光反射層は、複数の溝上に配置される。
光反射層のための材料は、特に限定されない。光反射層のための既知の材料を、好ましくは所望されるだけ使用でき得る。
いくつかの態様において、光反射層は、単層または多層であり得る。
好ましい態様において、光反射層は、Ａｌ層、Ａｌ＋ＭｇＦ２積層層、Ａｌ＋ＳｉＯ積層層、Ａｌ＋誘電体多層、Ａｕ層、誘電体多層、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。
一般的に、光反射層を製造する方法は、所望されるだけ多様であり、既知の技術から選択される。
いくつかの態様において、光反射層は、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、製造され得る。
本発明のいくつかの態様においては、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、複数の溝の軸方向ピッチは、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、軸方向ピッチは、５０ｎｍ〜１μｍであり、高さは、２０ｎｍ〜５００ｎｍである。
さらにより好ましくは、軸方向ピッチは、２６０ｎｍ〜４２０ｎｍであり、高さは、５０ｎｍ〜１００ｎｍである。
本発明の好ましい態様において、複数の溝（１２０）は、基質（１１０）の表面上に周期的に配置される。典型的には、複数の溝（１２０）は、基質（１１０）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、基質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）で基質上に接着され得る。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。
基質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（１２０）を含む基質（１１０）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、シグマアルドリッチ社から入手可能である。
いくつかの態様において、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）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。
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、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＨｇＳ、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。
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。
本発明の好ましい態様において、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。
いくつかの態様において、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ようとするるものではないが、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助けとなると考えられる。
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。
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、近紫外、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。
本発明の好ましい態様において、偏光放射デバイス（１００）は、１以上の該光源を包含する。
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。
本発明のいくつかの態様において、偏光放射デバイス（１００）は、さらに透明パッシベーション層（１４０）を含む。
学説によって縛られようとするものではないが、かかる透明パッシベーション層は、偏光放射デバイス（１００）の複数の溝（１２０）の表面に整列する、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）の保護を増大することに繋がると考えられる
好ましくは、透明パッシベーション層（１４０）は、偏光放射デバイス（１００）の複数の溝（１２０）の表面に整列する、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）上に配置される。
より好ましくは、透明パッシベーション層（１４０）は、複数の無機蛍光性半導体量子ロッドを複数の溝（１２０）および透明パッシベーション層（１４０）の間にカプセル化（encapsulate）するように、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）を完全にカバーする。
一般的に、透明パッシベーション層は、フレキシブル、半剛性または剛性であり得る。透明パッシベーション層のための透明材料は、特に限定されない。
好ましい態様において、透明パッシベーション層は、透明基質において上記で説明したように、透明ポリマー、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）から成る群から選択される。
一般的に、透明パッシベーション層を製造する方法は、所望されるだけ多様であり、既知の技術から選択される。
いくつかの態様において、透明パッシベーション層は、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、製造され得る。
別の側面において、本発明は、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。
別の側面において、本発明は、さらに偏光放射デバイス（１００）を含む光学デバイス（１５０）に関し、ここで、前記偏光放射デバイス（１００）は、複数の溝（１２０）を含む基質（１１０）；および基質の複数の溝の表面に整列する複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）を含み、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）は、自己組織化コロイド状超素粒子ではない。
本発明の好ましい態様において、光学デバイス（１５０）は、液晶ディスプレイ、量子ロッドディスプレイ、カラーフィルター、偏光バックライトユニット、顕微鏡検査、冶金検査および光通信、または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、偏光放射デバイス（１００）は、偏光ＬＣＤバックライトユニットとして使用され得る。
光学デバイスの例は、例えば、国際公開特許出願WO 2010/095140 A（量子ロッドディスプレイ）およびWO 2012/059931 A1（バックライトユニット）に説明されている。別の側面において、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物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物”は、溶液、分散液および懸濁液を包含する。
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つで実施されることができる。
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こと；
（ｂ）ステップ（ａ）で生成された溶液を複数の溝上に提供すること；および
（ｃ）コートされた溶液における溶媒を蒸発させて、偏光放射デバイス（１００）を提供することを含む。
本発明のいくつかの態様において、方法は、さらにステップ（ｂ）の後およびステップ（ｃ）の前に、ステップ：（ｄ）複数の溝上に提供された生成された溶液を平らにすることを含む。
基質の複数の溝上に提供された生成された溶液を平らにする方法は、特に限定されない。
既知の均し方法が、好ましくはこの点で使用でき得る。例えば、日本国特許4782863Bで説明されている、送風、スクイージ、ブレード、密閉条件でのヒーティングなどがある。
好ましい態様において、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ばれた有機溶媒、または精製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。
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。
本発明の好ましい態様において、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る。
より好ましくは、蒸発は、好ましくは空調下で、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℃以下の条件で焼成することで実施され、偏光放射デバイスを得る。
以下の実施例１−９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。
用語の定義
本発明によれば、用語“自己組織化コロイド状超素粒子”は、特に、Tibert van der Loop, Master thesis for Master of Physical Sciences FNWI Universiteit van Amsterdam Roeterseiland Complex; Nieuwe achtergracht 166 1018WV Amsterdamで説明されている、コロイド粒子の形態における半導体ナノロッドアセンブリを意味する。
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質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、すなわち吸収放射よりも少ないエネルギーを有する。
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。
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、他の言及がされない限りは、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。
反射ホログラフィック光回折格子を具備する偏光放射デバイスの作成
０．００３ｇのトリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）−カバーロッド−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のガラス基質、レーザー光干渉によって作成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、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。
コーティングの後に生成された溶液が、環境大気中でスパチュラで平らにされた。平らにした後で、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。
そして、反射ホログラフィック光回折格子を有する偏光放射デバイスが作成された。
反射ホログラフィック光回折格子を具備する偏光放射デバイスの作成
０．００３ｇのトリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）−カバーロッド−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のガラス基質、レーザー光干渉によって作成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、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。
そして、反射ホログラフィック光回折格子を有する偏光放射デバイス１が作成された。
反射ホログラフィック光回折格子を有する偏光放射デバイス２が、実施例２で説明されたデバイス１と同様に作成され、５０ｎｍの高さを具備する４２０ｎｍピッチの互いに異なるピッチおよび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）が期待される（デバイス２）。
透過ブレーズド光回折格子を具備する偏光放射デバイスの作成
０．００３ｇのトリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）−カバーロッド−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。
機械的に線引きされたマイクロ溝から複製された０．８４μｍのピッチおよび１００ｎｍの高さのマイクロ溝を有する、ガラスブレーズド光回折格子（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。
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。
反射ブレーズド光回折格子を具備する偏光放射デバイスの作成
０．００３ｇのトリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）−カバーロッド−形状ナノ結晶（Qlight Technologies社）が、Ｂｒａｎｓｏｎチップ超音波処理器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。
アルミニウム反射コーティングを具備し、機械的に線引きされたマイクロ溝から複製された０．８４μｍのピッチおよび１００ｎｍの高さのマイクロ溝を有する、ガラスブレーズド光回折格子（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。
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。
マイクロ溝を有するＰＥＴフィルムを具備する偏光放射デバイスの作成
ＣｄＳｅコアおよびＣｄＳシェルを有する、０．００３ｇのトリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）−カバーロッド−形状ナノ結晶（Qlight Technologies社）が、Ｂｒａｎｓｏｎチップ超音波処理器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。
１μｍのピッチおよび１００ｎｍの高さのマイクロ溝を有する光回折格子ＰＥＴフィルム（コーヨー社から）が、アセトン中で超音波処理によって洗浄された。
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のマイクロ溝を有するＰＥＴフィルム上にドロップされ、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。
マイクロ溝を有するポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ゴムを具備する偏光放射デバイスの作成
０．００３ｇのポリエチレンイミン−カバーロッド−形状ナノ結晶（Qlight Technologies社）が、Ｂｒａｎｓｏｎチップ超音波処理器を使用した超音波処理によって、水（３ｇ）中に分散された。
光回折格子から複製された、０．８４μｍのピッチおよび１００ｎｍの高さのマイクロ溝を有するＰＤＭＳ（信越化学工業社から入手）が、エタノール中で超音波処理によって洗浄された。
光回折格子上のマイクロ溝を複製するために、ジメチルシロキサンモノマーが開始剤と混合され、光回折格子上に注がれ、重合が終わるまで置かれた。
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のマイクロ溝を有する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。
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。
マイクロ溝を有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂を具備する偏光放射デバイスの作成
０．００３ｇのポリエチレンイミン−カバーロッド−形状ナノ結晶（Qlight Technologies社）が、Ｂｒａｎｓｏｎチップ超音波処理器を使用した超音波処理によって、水（３ｇ）中に分散された。
光回折格子から複製された、０．８４μｍのピッチおよび１００ｎｍの高さのマイクロ溝を有するＰＭＭＡ（Sigma-Aldrich社から）が、エタノール中で超音波処理によって洗浄された。
光回折格子上のマイクロ溝を複製するために、アセトン中に溶解されたＰＭＭＡが光回折格子上に注がれ、アセトン溶媒が蒸発するまで置かれた。
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のマイクロ溝を有するＰＭＭＡ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。
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。
偏光放射デバイスの評価
偏光放射デバイスは、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。
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；そのカットオフ波長は、４２０ｎｍ、および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の目的は、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。
実施例１で作成された偏光放射デバイスの放射のスペクトルが、図３に示される。
放射の偏光比（以下ＰＲ）は、方程式１（式１）から決定され、実施例２で作成されたデバイスのＰＲおよび溝のピッチが、図４に示される。
方程式１
反射ホログラフィック光回折格子を具備する偏光放射デバイスの作成
０．００３ｇのトリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）−カバーロッド−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のガラス基質、レーザー光干渉によって作成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、８０、５０、３０および１０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。
図５は、実施例９において作成された各デバイスのドロップキャストの容量と総放射強度との関係を示し、また、各デバイスのドロップキャストの容量と偏光比との関係を示す。

Claims (13)

  1. 偏光放射デバイス（１００）であって、複数の溝（１２０）を含む基質（１１０）；および基質の複数の溝の表面に整列する複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）を含み、複数の無機蛍光性半導体量子ロッドは、自己組織化コロイド状超素粒子ではない、前記偏光放射デバイス。
  2. 基質（１１０）および複数の溝（１２０）が透明である、請求項１に記載の偏光放射デバイス。
  3. 偏光放射デバイス（１００）が、光反射層をさらに含む、請求項１または２に記載の偏光放射デバイス。
  4. 複数の溝（１２０）が、複数の並行するマイクロ溝である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の偏光放射デバイス。
  5. 複数の溝（１２０）が、基質（１１０）の表面に周期的に配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の偏光放射デバイス。
  6. 複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）が、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、請求項１〜５のいずれか一項に記載の偏光放射デバイス。
  7. 複数の無機蛍光性半導体量子ロッドが、表面配位子を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の偏光放射デバイス。
  8. 偏光放射デバイス（１００）が、透明パッシベーション層（１４０）をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の偏光放射デバイス。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項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。
  10. 光学デバイス（１５０）であって、光学デバイスは、複数の溝（１２０）を含む基質（１１０）；および基質（１１０）の複数の溝の表面に整列する複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）を含む、偏光放射デバイス（１００）を含み、複数の無機蛍光性半導体量子ロッド（１３０）は、自己組織化コロイド状超素粒子ではない、前記光学デバイス。
  11. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の偏光放射デバイス（１００）を製造する方法であって、方法が、以下の逐次的なステップ：
    （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こと；
    （ｂ）ステップ（ａ）で生成された溶液を複数の溝上に提供すること；および
    （ｃ）コートされた溶液における溶媒を蒸発させて、偏光放射デバイス（１００）を提供することを含む、前記方法。
  12. ステップ（ｂ）の後であってステップ（ｃ）の前に、ステップ：（ｄ）複数の溝上に提供された生成された溶液を平らにすること、をさらに含む、請求項１１に記載の偏光放射デバイス（１００）を製造する方法。
  13. 溶媒が、水または有機溶媒である、請求項１１または１２に記載の偏光放射デバイス（１００）を製造する方法。
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