JP7410026B2 - 分光器及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本特許出願は、２０１８年８月８日に提出した中国特許出願第２０１８１０８９７３７１．２号の優先権を主張し、ここで、上記中国特許出願に開示されている全内容が引用により本願の一部として組み込まれている。
本開示の少なくとも一実施例は、分光器及びその製造方法に関する。
分光器は、分析機器として、様々な科学分野に広く使用さており、特に物理、化学及び生物学的研究では最も重要な観察手段の１つとなっている。
本開示の少なくとも一実施例は、分光器及びその製造方法に関する。
本開示の少なくとも一実施例は、第１ベース基板と、前記第１ベース基板に対向して設置される第２ベース基板と、前記第１ベース基板と前記第２ベース基板との間に位置する検出通路と、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板に近い側に位置し、複数の量子ドット発光ユニットを備える量子ドット発光層と、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板に近い側に位置し、前記複数の量子ドット発光ユニットを仕切るように配置されるブラックマトリックスと、複数のセンサを備え、前記複数のセンサが前記複数の量子ドット発光ユニットに１対１に対応するセンサ層と、を備える分光器を提供する。
いくつかの実施例では、前記ブラックマトリックスは、複数の収容空間を形成するように配置され、前記複数の収容空間の各々は、前記複数の量子ドット発光ユニットのうち１つを収容するように配置され、前記第１ベース基板に垂直な方向において、前記ブラックマトリックスのサイズが前記量子ドット発光層のサイズ以上である。
いくつかの実施例では、分光器は、前記量子ドット発光層の前記第１ベース基板から遠い側に位置し、前記量子ドット発光層を保護する保護層をさらに備える。
いくつかの実施例では、前記第１ベース基板に垂直な方向において、前記保護層のサイズと前記量子ドット発光層のサイズとの和は、前記ブラックマトリックスのサイズ以上である。
いくつかの実施例では、前記量子ドット発光層は、異なる種類の量子ドット及び異なるサイズの量子ドットのうちの少なくとも一方によって形成される。
いくつかの実施例では、前記センサ層は、前記検出通路の前記量子ドット発光層から遠い側に位置し、前記第１ベース基板における前記センサ層の正投影が前記第１ベース基板における前記量子ドット発光層の正投影内にある。
いくつかの実施例では、前記センサ層は、前記検出通路の前記量子ドット発光層に近い側に位置し、前記第１ベース基板における前記センサ層の正投影が前記第１ベース基板における前記ブラックマトリックスの正投影内にある。
いくつかの実施例では、分光器は、前記量子ドット発光層に照射して前記量子ドット発光層を発光するように励起する励起光を提供する光源部をさらに備える。
いくつかの実施例では、前記光源部は、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板から遠い側に位置し、直下型バックライト光源を備え、前記直下型バックライト光源の前記第１ベース基板に近い側には、反射層が設けられる。
いくつかの実施例では、前記光源部は、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板から遠い側に位置し、エッジ型バックライト光源を備え、前記エッジ型バックライト光源の前記第１ベース基板から遠い側には、反射層が設けられる。
いくつかの実施例では、前記光源部は、ガラス基板であり光導波路を構成する前記第１ベース基板の側面に位置する光源を備え、前記第１ベース基板は、前記複数の量子ドット発光ユニットに１対１に対応する複数の出光構造をさらに備え、前記複数の出光構造は、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板に近い側に位置する。
いくつかの実施例では、前記出光構造は、めくら穴を含む。
いくつかの実施例では、分光器は、前記量子ドット発光ユニットの前記第２ベース基板から遠い側に位置する第１電極、及び前記量子ドット発光ユニットの前記第２ベース基板に近い側に位置する第２電極をさらに備え、前記第１電極及び前記第２電極は、異なる電圧を印加されて前記量子ドット発光ユニットを発光するように励起する。
いくつかの実施例では、前記ブラックマトリックスは、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する。
いくつかの実施例では、前記第１ベース基板における前記量子ドット発光層の正投影が前記第１ベース基板における前記検出通路の正投影内にある。
本開示の少なくとも一実施例は、第１ベース基板にブラックマトリックスと、複数の量子ドット発光ユニットを備える量子ドット発光層とを形成するステップと、複数のセンサを備えるセンサ層を形成するステップと、第２ベース基板を前記第１ベース基板に対向して設置して前記第１ベース基板と前記第２ベース基板との間に検出通路を形成するステップと、を含む分光器の製造方法を提供し、前記量子ドット発光層は、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板に近い側に位置し、前記ブラックマトリックスは、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板に近い側に位置し、前記複数の量子ドット発光ユニットを仕切るように配置され、前記複数のセンサは、前記複数の量子ドット発光ユニットに１対１に対応する。
いくつかの実施例では、前記第１ベース基板にブラックマトリックスと、複数の量子ドット発光ユニットを備える量子ドット発光層とを形成することは、前記第１ベース基板に複数の収容空間を備えるブラックマトリックスを形成するステップと、前記複数の収容空間の各々に量子ドット溶液を滴下し、加熱して量子ドット溶液中の除去対象物質を除去し、量子ドット発光層を得るステップと、を含む。
いくつかの実施例では、前記複数の収容空間の各々に量子ドット溶液を滴下することは、励起されて異なる波長の光を生成可能な量子ドットの溶液を形成するステップと、励起されて異なる波長の光を生成可能な量子ドットの溶液をそれぞれ対応する収容空間内に滴下するステップとを含む。
いくつかの実施例では、前記複数の収容空間の各々に量子ドット溶液を滴下した後、一括加熱プロセスによって加熱して量子ドット溶液中の除去対象物質を除去する。
以下、本開示の実施例の技術案をさらに明確に説明するために、実施例の図面を簡単に説明し、明らかなように、以下説明される図面は、本開示のいくつかの実施例に関するものにすぎなく、本開示を限定しない。
図１は、本開示の一実施例に係る分光器の断面図である。 図２は、本開示の一実施例に係る分光器の第１基板のブラックマトリックスの上面模式図である。 図３Ａは、本開示の一実施例に係る分光器の第１基板の上面模式図である。 図３Ｂは、本開示の別の実施例に係る分光器の第１基板の上面模式図である。 図４Ａは、本開示の一実施例に係る分光器の断面模式図である。 図４Ｂは、本開示の一実施例に係る分光器の断面模式図である。 図４Ｃは、本開示の一実施例に係る分光器の断面模式図である。 図５Ａは、本開示の別の実施例に係る分光器の模式図である。 図５Ｂは、本開示の別の実施例に係る分光器の模式図である。 図５Ｃは、本開示の別の実施例に係る分光器の模式図である。 図５Ｄは、本開示の別の実施例に係る分光器の模式図である。 図６は、本開示の一実施例に係る分光器の製造方法のフローチャートである。 図７Ａは、分光器の製造方法を示すフローチャートである。 図７Ｂは、分光器の製造方法を示すフローチャートである。 図７Ｃは、分光器の製造方法を示すフローチャートである。 図７Ｄは、分光器の製造方法を示すフローチャートである。 図７Ｅは、分光器の製造方法を示すフローチャートである。 図７Ｆは、分光器の製造方法を示すフローチャートである。 図７Ｇは、分光器の製造方法を示すフローチャートである。
以下、本開示の実施例の目的、技術案及び利点をさらに明確にするために、本開示の実施例の図面を参照しながら本開示の実施例の技術案を明確かつ完全に説明する。明らかなように、説明される実施例は本開示の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。説明される本開示の実施例に基づく、当業者が創造的な努力をせずに想到し得るほかの実施例は、すべて本開示の保護範囲に属する。
特に断らない限り、本開示に使用される技術用語又は科学用語は当業者が理解する一般的な意味を有するべきである。本開示に使用される「第１」、「第２」及び類似する単語は、順序、数量又は重要性を示すものではなく、単に異なる構成要素を区別するためのものである。同様に、「備える」又は「含む」等の類似する単語は、該単語の前にある素子又は物品が該単語の後に列挙される素子又は物品及びその同等体をカバーするが、他の素子又は物品を除外しない意味を有する。「接続」又は「連結」等の類似する単語は、物理的又は機械的接続に限定されず、直接及び間接を問わず電気的接続を含む。「上」、「下」、「左」、「右」等は、相対位置関係のみを示し、説明される対象の絶対位置が変わると、該相対位置関係もその分変わる可能性がある。
量子ドットは、サイズが調整可能で、数ナノメートル程度にすることが可能であり、且つ、光又は電気の高感度半導体結晶であり、光又は電気によっては量子ドットを発光するように励起できる。
量子ドットは、ナノメートルのオーダーの半導体結晶であり、三次元サイズのいずれも１００ナノメートル以下である。量子ドットは、量子効果を有し、これらの半導体結晶をナノメートルのオーダーに小さくすると、サイズに数個又は十数個の原子の差があっても、異なるサイズによって異なる色の光を発する。これにより、量子ドットのサイズを調整することで、所要の波長（色）の光を得ることができる。
量子ドットを分散液に入れて得られた量子ドット溶液は、結晶体及び溶液の二重の性質を有する。量子ドットは、サイズが調整可能であり少数の原子のみで構成されるため、その移動が限られた範囲に制限されて、固有の半導体特性がなくなる。量子ドットは、狭い空間を移動するしかできないため、そのエネルギー状態に影響を与えさえすれば、発光させやすくなる。
分光器は、量子ドットを使用することによって、分解能、使用範囲及び効率を損なうことなく、その体積を小さくすることができる。通常のマイクロ分光器の設計上に制限がある問題を解決するために、量子ドット材料を使用することは、効果的な手段の１つである。
図１は、本開示の一実施例に係る分光器の断面図である。図１に示されるように、分光器は、第１基板１０、第２基板２０及び第３基板３０を備える。第１基板１０は、第１ベース基板１０１、ブラックマトリックス１０２及び量子ドット発光層１４を備える。第２基板２０は、第２ベース基板２０１及び検出通路２０２を備える。第３基板３０は、第３ベース基板３０１及びセンサ層３２を備える。第１基板１０が第２基板２０に対向して設置され、第２基板２０が第３基板３０に対向して設置される。第２ベース基板２０１が第１ベース基板１０１に対向して設置される。第２ベース基板２０１が第３ベース基板３０１に対向して設置される。たとえば、センサ層３２は、図１に示されるように、第２ベース基板２０１の第１ベース基板１０１から遠い側に位置する。たとえば、センサ層３２は、図１に示されるように、第３ベース基板３０１の第２ベース基板２０１に近い側に位置する。たとえば、検出通路２０２は、図１に示されるように、量子ドット発光層１４とセンサ層３２との間に位置する。
図１に示されるように、検出通路２０２は、第１ベース基板１０１と第２ベース基板２０１との間に位置する。量子ドット発光層１４は、第１ベース基板１０１の第２ベース基板２０１に近い側に位置する。量子ドット発光層１４は、複数の量子ドット発光ユニット１０４を備える。ブラックマトリックス１０２は、第１ベース基板１０１の第２ベース基板２０１に近い側に位置する。ブラックマトリックス１０２は、複数の量子ドット発光ユニット１０４を仕切るように配置される。センサ層３２は、複数のセンサ３０２を備える。複数のセンサ３０２は、複数の量子ドット発光ユニット１０４に１対１に対応する。
たとえば、検出通路２０２は、検出対象の液体ＬＱを収容又は通過させる。たとえば、複数の量子ドット発光ユニット１０４の各々は、発光して検出対象の液体ＬＱに照射する。たとえば、センサ３０２は、光学センサを含んでもよい。たとえば、複数のセンサ３０２の各々は、量子ドット発光層が発する光を受光して検出するが、これに限定されない。たとえば、量子ドット発光層１４が発する光の検出対象の液体ＬＱへの照射を容易にするために、検出通路２０２は、少なくとも量子ドット発光層１４に対応する部分を備える。たとえば、検出通路２０２は、少なくとも複数の量子ドット発光ユニット１０４に対応する部分を備える。たとえば、第１ベース基板１０１における量子ドット発光層１４の正投影は、第１ベース基板１０１における検出通路２０２の正投影内にある。すなわち、第１ベース基板１０１における、量子ドット発光層１４の複数の量子ドット発光ユニット１０４の正投影は、第１ベース基板１０１における検出通路２０２の正投影内にある。すなわち、第１ベース基板１０１における、量子ドット発光層１４の複数の量子ドット発光ユニット１０４の正投影は、第１ベース基板１０１における検出通路２０２の正投影以下である。
本開示の少なくとも一実施例では、量子ドット層を用いて発光させることで、分光器の小型化を実現できる。また、ブラックマトリックス１０２は、異なる量子ドット発光ユニットを仕分けて、隣接する量子ドット発光ユニットの発する光が、センサ３０２に照射される光に影響することを回避できるため、検出結果への影響を回避し、検出正確性の向上に寄与する。
たとえば、ブラックマトリックスは、一般には、カラー表示デバイスに利用され、三原色（たとえばＲ、Ｇ、Ｂ）パターン間の透光しない部分である。たとえば、ブラックマトリックスは、黒色染料を含むフォトレジストであってもよいが、これに限定されない。
たとえば、検出対象の液体を、検出通路２０２内で液滴輸送、分割・混合、反応することができる。たとえば、検出対象の液体は、検出通路２０２へ注入してもよく、検出通路２０２に注入された液体が検出通路２０２内で反応して得られたものであってもよいが、本開示の実施例において、これに限定されない。たとえば、検出通路２０２は、マイクロチャネルである。たとえば、第２基板２０は、マイクロフルイディクスデバイスでありうる。検出通路の設置される形態は、図１に限定されない。
いくつかの実施例では、量子ドット発光層１４は、異なる量子ドット発光ユニットによって異なる波長の光を発するように、異なる種類の量子ドット、異なるサイズの量子ドット、異なる種類及び異なるサイズの量子ドットのうちのいずれかによって形成される。この場合、ブラックマトリックス１０２は、異なる波長の光を発する量子ドットが発する光によるクロストーク効果も防止できる。
いくつかの実施例では、量子ドット発光層１４は、発光してスペクトルを構成する。量子ドット発光層１４は、複数種の異なるバンド（波長）の光を形成でき、たとえば、紫外から赤外までの連続スペクトルを形成できるが、これに限定されない。
量子ドットのサイズ又は材料を変化させることにより、異なる波長の光が励起されて、紫外から赤外までの連続スペクトルを実現でき、広いスペクトルを得ることに寄与することができる。分光器は、量子ドット材料を使用することで、分解能、使用範囲及び効率を損なうことがなく、その体積を小さくすることができる。また、量子ドットは、溶剤に分散して液体で使用されることができる。
たとえば、異なるサイズの量子ドットは、励起光、たとえばレーザーの励起下で、異なる色の蛍光を表示できる。励起光は、本開示の実施例において、レーザーに限定されない。
たとえば、量子ドットの材料は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳのうちの少なくとも１つを含んでもよいが、これに限定されず、サイズ調整で異なる波長の光を発光できる量子ドットであればよい。
たとえば、異なるサイズのセレン化カドミウム量子ドットは、紫外レーザーの励起下で異なる色の蛍光を表示する。たとえば、半導体ナノ結晶セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）は、２ナノメートルでは、青色光を発し、８ナノメートルのサイズでは、赤色光を発し、２ナノメートル～８ナノメートルのサイズでは、緑色、黄色、橙色等を発する。
いくつかの実施例では、ブラックマトリックス１０２は、図１に示されるように、複数の収容空間１０３を形成するように配置され、複数の収容空間１０３の各々は、複数の量子ドット発光ユニット１０４のうち１つを収容するように配置され、第１ベース基板１０１に垂直な方向において、ブラックマトリックス１０２のサイズが量子ドット発光層１４のサイズ以上である。収容空間１０３内に量子ドット発光ユニット１０４を形成することで、量子ドット発光層の製造に寄与する。
たとえば、第１ベース基板１０１に垂直な方向において、ブラックマトリックス１０２のサイズは、ミクロンのオーダーであってもよい。たとえば、第１ベース基板１０１に垂直な方向において、ブラックマトリックス１０２のサイズは２－３μｍであってもよい。たとえば、第１ベース基板１０１に垂直な方向におけるブラックマトリックス１０２のサイズは、収容空間１０３のサイズである。たとえば、本開示の実施例では、第１ベース基板１０１に垂直な方向における素子／部材のサイズとは、第１ベース基板１０１に垂直な方向における該素子／部材の厚さである。
たとえば、収容空間１０３は、一般に、数百ナノメートル～ミクロンのオーダーにすることができるため、分光器の小型化に寄与することができる。たとえば、収容空間１０３の長さ又は幅は、数百ナノメートル～ミクロンのオーダーである。たとえば、第１ベース基板１０１に垂直な方向において、収容空間のサイズは、２－３μｍである。
図１に示されるように、いくつかの実施例では、量子ドット発光層の製造を容易にするために、第１ベース基板１０１に垂直な方向において、収容空間１０３のサイズを、量子ドット発光層１４のサイズ以上にする。たとえば、量子ドット発光層１４のサイズが収容空間によって異なる場合、収容空間１０３のサイズを、量子ドット発光層１４の最大サイズ以上にする。
たとえば、第１ベース基板１０１に垂直な方向において、量子ドット発光層１４のサイズと収容空間１０３のサイズとの比は、９０％－９８％であってもよい。さらに、たとえば、第１ベース基板１０１に垂直な方向において、量子ドット発光層１４のサイズと収容空間１０３のサイズとの比は、９３％－９５％である。
たとえば、第１ベース基板１０１及び第３ベース基板３０１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのベース基板を利用してもよい。たとえば、第１ベース基板１０１及び第３ベース基板３０１は、透明基板、たとえばガラス基板を利用してもよく、樹脂製基板等を利用してもよい。たとえば、第１ベース基板１０１及び第３ベース基板３０１の材料は、光学ガラスを利用してもよい。ガラス基板を利用する場合は、ウエハ又は他の有機物基板に比べて、分光器の製造をより容易にし、コストの低減により寄与し、且つ量産に寄与する。
たとえば、第１ベース基板１０１及び第３ベース基板３０１の厚さは、いずれも０．１－２ｍｍであってもよく、具体的な製品設計又はプロセス条件に応じて決定される。たとえば、第１ベース基板１０１及び／又は第３ベース基板３０１の上下面は、高い平坦性及び平行度を有して、第１基板１０及び／又は第３基板３０の製造を容易にする。
たとえば、図１に示されるように、量子ドット発光ユニット１０４が発する光Ｌ２により検出対象の液体を透過した光Ｌ３が、対応する位置のセンサ３０２によって検知されて、通路にある検出対象の液体における異なる物質が、異なる波長の光により異なる位置で検出されて特定され、複数種の波長で複数の物質（分子）を迅速かつ高正確度に一括検出及び特定することが実現できる。
たとえば、センサ３０２は、感光性検出器である。たとえば、光学センサ３０２は、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、ＣＣＤ）、相補型金属酸化物半導体（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＣＭＯＳ）、及びＰＩＮダイオード等のうちの少なくとも１つであってもよいが、本開示の実施例において、それに限定されない。
いくつかの実施例では、センサ３０２は、図１に示されるように、それに照射される光を検出するように配置される。センサ３０２に照射される光は、量子ドット発光ユニット１０４が発する光により検出対象の液体ＬＱを透過した透過光であってもよく、検出通路２０２にある液体がドット発光ユニット１０４の発する光の照射下で発する光であってもよいが、これに限定されない。センサ３０２は、液体が検出通路を通過したか、及び検出通路を通過する液体の種類を検出するように、応じた電気信号を出力することができる。
いくつかの実施例では、センサ層３２は、図１に示されるように、検出通路２０２の量子ドット発光層１４から遠い側に位置しており、センサ３０２に照射される光を受光しやすくするために、第１ベース基板１０１におけるセンサ層３２の正投影が第１ベース基板１０１における量子ドット発光層１４の正投影内にある。たとえば、第１ベース基板１０１における各収容空間１０３の量子ドット発光ユニット１０４の正投影は、第１ベース基板１０１における該収容空間１０３に対応するセンサ３０２の正投影と重なる。たとえば、第１ベース基板１０１における複数の量子ドット発光ユニット１０４の正投影は、第１ベース基板１０１における複数のセンサ３０２の正投影と重なる。
図１に示されるように、いくつかの実施例では、分光器は、量子ドット発光層１４の第１ベース基板１０１から遠い側に位置する保護層１０５をさらに備える。保護層１０５は、量子ドット発光層１４を保護するように配置される。保護層１０５は、量子ドット発光ユニットを隔離して汚染から保護することを主な役割とするとともに、表面を平坦化することも実現できる。たとえば、保護層１０５は、エポキシ樹脂系又はアクリル樹脂系高分子材料を利用してもよい。たとえば、保護層１０５は、実装層として機能してもよい。保護層１０５は、複数の量子ドット発光ユニット１０４を被覆することができる。
いくつかの実施例では、図１に示されるように、第１ベース基板１０１に垂直な方向において、保護層１０５のサイズと量子ドット発光層１４のサイズとの和は、収容空間１０３のサイズ以上である。保護層１０５のサイズと量子ドット発光層１４のサイズとの和が収容空間１０３のサイズよりも大きい場合、保護層１０５の第１ベース基板１０１から遠い表面を平面にすると、保護層１０５の製造を容易にし、保護層１０５の保護機能を向上させ、保護層１０５の断層等の不良を低減させることができる。保護層１０５のサイズと量子ドット発光層１４のサイズとの和が収容空間１０３のサイズに等しい場合、保護層１０５によっては、収容空間１０３内の量子ドット発光ユニット１０４以外の部分を充填する。異なる収容空間１０３に位置する保護層１０５同士は、連続していない。
いくつかの実施例では、分光器は、図１に示されるように、第１ベース基板１０１の第２ベース基板２０１から遠い側に位置する光源部４０をさらに備える。光源部４０は、第１ベース基板１０１の、ブラックマトリックス１０２及び量子ドット発光層１４が設置された側と反対側に位置する。光源部４０は、量子ドット発光層に照射して量子ドット発光層を発光するように励起する励起光を提供する。ブラックマトリックス１０２は、環境光の漏れを防止し、表示コントラストを高め、混色を防止し、色の純度を増加させることができる。
いくつかの実施例では、光源部４０は、図１に示されるように、バックライト基板４１１、及びバックライト基板４１１側に位置する光源４１２を備えており、光源４１２から発する光は、バックライト基板４１１に入って面光源になってから、量子ドット発光層１４に照射して量子ドット発光層１４を発光するように励起する。たとえば、バックライト基板４１１は、導光板である。たとえば、バックライト基板４１１は、透明材料からなる。たとえば、バックライト基板４１１の第１ベース基板１０１から遠い側には、反射層４１３が設けられる。反射層４１３が設けられることで、光源４１２から発する光の利用率を高めることができる。反射層４１３の材料は、金属を含みうる。たとえば、反射層４１３の材料は、銀を利用してもよい。
いくつかの実施例では、光源部４０は、図１に示されるように、第１ベース基板１０１の第２ベース基板２０１から遠い側に位置し、エッジ型バックライト光源を備え、エッジ型バックライト光源の第１ベース基板１０１から遠い側に、反射層４１３が設けられる。
たとえば、光源部４０は、コリメート光源を使用してもよいが、コリメート光源を使用しなくてもよい。本開示の実施例では、光源部４０のコリメーションを特に限定しない。たとえば、光源部４０は、紫外光を生成できるが、それに限定されない。
たとえば、量子ドット発光層が発する光をよりよく利用するために、第２基板２０が第１基板１０に接触している。たとえば、センサがそれに照射される光をよりよく検出するために、第３基板３０が第２基板２０に接触している。センサ３０２に照射される光は、量子ドット発光ユニット１０４が発する光により検出対象の液体を透過した光であってもよい。たとえば、検出対象の液体を透過した光は、量子ドット発光ユニット１０４が発する光、又は検出対象の液体における物質が量子ドット発光ユニット１０４の発する光の照射下で発する光であってもよいが、これに限定されない。
たとえば、図１に示されるように、第１基板１０と第２基板２０との間隔は、量子ドット発光層の出光方向の正確度に依存することができ、たとえば、第１基板１０と第２基板２０とが密着してもよい。
たとえば、センサ３０２は、図１に示されるように、収容空間１０３（光の出口）に１対１に対応し、第２基板２０と第３基板３０との間隔は、センサ３０２の信号雑音比への要求に依存することができ、第２基板２０と第３基板３０とが密着してもよい。たとえば、第３基板３０には、バッファフィルム層等が備えられてもよい。
たとえば、図１に示されるように、第１基板１０と第２基板２０とは、第１封止材２０１０３によって実装され、第２基板２０と第３基板３０とは、第２封止材２０１０４によって実装される。
たとえば、図１に示されるように、ブラックマトリックス１０２及び量子ドット発光層１４とが第１ベース基板１０１に製造され、センサ層３２が第３ベース基板３０１上に製造され、検出通路２０２が第２ベース基板２０１内に製造される。図１では、これを例に説明する。センサ層３２及び検出通路２０２は、他の設置形態を採用してもよく、後続では、図４Ｂ及び図４Ｃを参照しながら説明する。
図２は、本開示の一実施例に係る分光器のブラックマトリックスの上面模式図である。図２に示されるように、ブラックマトリックス１０２は、第１ベース基板１０１上に位置し、複数の横方向ブラックマトリックス１０２１及び複数の縦方向ブラックマトリックス１０２２を備える。複数の横方向ブラックマトリックス１０２１及び複数の縦方向ブラックマトリックス１０２２は縦横に交差して複数の収容空間１０３を形成する。各収容空間１０３は、量子ドット溶液又は量子ドット発光ユニットを収容するための容器と見なす。
図３Ａは、本開示の一実施例に係る分光器の第１基板の上面模式図である。図３Ａに示されるように、複数の量子ドット発光ユニット１０４は、アレイ状に配列され、複数の行及び複数の列を含む。アレイは、図３Ａにおいて４行７列を形成することを例に説明するが、他の構造であってもよい。たとえば、各量子ドット発光ユニット１０４の面積は、等しくてもよいが、これに限定されない。第１基板１０は、面積が異なる量子ドット発光ユニット１０４を備えてもよい。たとえば、各量子ドット発光ユニット１０４は、１種の色の光を発することができ、複数の量子ドット発光ユニット１０４は、連続スペクトルを発することができる。
たとえば、複数の量子ドット発光ユニット１０４は、図３Ａに示されるように、それぞれ異なる波長の光を発する、第１量子ドット発光ユニット１０４１、第２量子ドット発光ユニット１０４２、第３量子ドット発光ユニット１０４３、第４量子ドット発光ユニット１０４４、第５量子ドット発光ユニット１０４５、第６量子ドット発光ユニット１０４６、第７量子ドット発光ユニット１０４７及び第８量子ドット発光ユニット１０４８を備えてもよい。
図３Ｂは、本開示の別の実施例に係る分光器の第１基板の上面模式図である。第１基板は、図３Ｂに示されるように、１行の収容空間のみを備えるように製造されてもよく、同様に、第１基板は、１行の量子ドット発光ユニットのみを備え、又は実際のニーズに応じて、他の形態で配列されて異なる検出目的を実現する。
本開示の実施例に係る分光器は上記のような片側から入光する光源部を使用することに限定されず、両側から入光するものを使用してもよく、直下型バックライト光源を使用してもよい。
図４Ａは、本開示の別の実施例に係る分光器の断面模式図である。たとえば、光源部４０は、直下型バックライト光源を使用する。
いくつかの実施例では、光源部４０は、図４Ａに示されるように、第１ベース基板１０１の第２ベース基板２０１から遠い側に位置し、直下型バックライト光源であり、直下型バックライト光源の第１ベース基板１０１に近い側に、反射層４０３が設けられる。
たとえば、光源部４０は、図４Ａに示されるように、バックライト基板４０１、及びバックライト基板４０１の第１ベース基板１０１に近い側に位置する複数の光源４０２を備える。たとえば、光源４０２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを備えてもよいが、これに限定されない。バックライト基板４０１の隣接する光源４０２同士の間に、反射層４０３が設けられてもよい。反射層４０３が設けられることで、光の利用率を高めることができる。反射層４０３の材料は、金属を含みうる。たとえば、反射層４０３の材料は、銀を使用してもよい。たとえば、図４Ａに示されるように、光源部４０から均一な面状光が上から下に入射する。
以上の分光器では、検出通路２０２は、第２ベース基板２０１内に位置するように第１ベース基板１０１と第２ベース基板２０１との間に位置する。本開示の他の実施例では、検出通路２０２は、第１基板１０と第２基板２０との間に位置してもよく、すなわち、第１基板１０と第２基板２０との間の空間内に位置するように第１ベース基板１０１と第２ベース基板２０１との間に位置する。
図４Ｂは、本開示の別の実施例に係る分光器の断面模式図である。検出通路２０２は、第１ベース基板１０１と第２ベース基板２０１との間に位置する。検出対象の液体ＬＱは液滴であってもよい。第１ベース基板１０１に第１駆動電極１０６が設けられ、第２ベース基板２０１に複数の第２駆動電極２１１が設けられるようにしてもよい。たとえば、第１駆動電極１０６は、板状電極であってもよく、複数の第２駆動電極２１１は、アレイ状に配列されてもよい。複数の第２駆動電極２１１は、それぞれ電気信号を入力されてもよい。第１駆動電極１０６と第２駆動電極２１１との間に電界を形成してその間の液滴の移動、分割・混合、反応するように駆動し、検出対象の液体ＬＱを検出通路２０２を通過させるようにする。センサ３０２は、それに照射される光を検出することで、対応する電気信号を出力する。図４Ｂに示されるように、量子ドット発光ユニットが発する光は、検出対象の液体ＬＱにおける蛍光物質を発光ように励起でき、センサ３０２は、それに照射される蛍光を検出して検出信号を出力する。
たとえば、第１駆動電極１０６と複数の第２駆動電極２１１との間の容量の変化を検出して、検出対象の液体／液滴の実際の移動軌跡が所定の軌跡と同じであるか否かを判定することもできる。実際の移動軌跡が所定の軌跡と異なる場合、第１駆動電極１０６と複数の第２駆動電極２１１との電気信号、たとえば電圧をリアルタイムに調整して、検出対象の液体／液滴が所定の軌跡に戻すようにする。これにより、検出対象の液体／液滴の移動軌跡のリアルタイム制御が実現される。
図４Ｂに示されるように、第１基板１０と第２基板２０とは、封止材２０１０によって実装されてもよい。センサ層３２と第２駆動電極２１１との間には、絶縁層２１２が設けられてもよい。センサ層３２の第２ベース基板２０２から遠い側には、透明絶縁層２１３が設けられてもよい。
たとえば、図４Ｂに示される分光器では、センサ３０２がそれに照射される光を受光しやすくするために、第１ベース基板１０１におけるセンサ層３２の正投影を、第１ベース基板１０１における量子ドット発光層１４の正投影内にあるようにする。たとえば、第１ベース基板１０１における各収容空間１０３の量子ドット発光ユニット１０４の正投影が、第１ベース基板１０１における該収容空間１０３に対応するセンサ３０２の正投影と重なる。たとえば、第１ベース基板１０１における複数の量子ドット発光ユニット１０４の正投影が、第１ベース基板１０１における複数のセンサ３０２の正投影と重なる。
センサ層３２は、図４Ｂに示されるように、第２ベース基板２０１の第１ベース基板１０１に近い側に位置してもよく、第２ベース基板２０１に製造されてもよい。
以上の実施例では、センサ層３２は、検出通路２０２の量子ドット発光層１４から遠い側に位置する。すなわち、量子ドット発光層１４とセンサ層３２とは、それぞれ検出通路２０２の対向している側に位置する。本開示の実施例において、これに限定されない。他の実施例では、センサ層３２は、検出通路２０２の量子ドット発光層１４に近い側に位置してもよい。
図４Ｃは、本開示の別の実施例に係る分光器の断面模式図である。センサ層３２は、図４Ｃに示されるように、検出通路２０２の量子ドット発光層１４に近い側に位置する。すなわち、センサ層３２と量子ドット発光層１４とは、検出通路２０２の同一側に位置し、図４Ｃに示されるように、検出通路２０２の上側に位置する。第１ベース基板１０１におけるセンサ層３２の正投影は、第１ベース基板１０１におけるブラックマトリックス１０２の正投影内にある。たとえば、第１ベース基板１０１におけるセンサ層３２の正投影が第１ベース基板１０１におけるブラックマトリックス１０２の正投影内にあるとは、第１ベース基板１０１におけるセンサ層３２の正投影の面積が第１ベース基板１０１におけるブラックマトリックス１０２の正投影の面積以下である。
図４Ｃに示されるように、第１ベース基板１０１におけるセンサ層３２の正投影が、第１ベース基板１０１における量子ドット層１４の正投影と重ならない。
図４Ｃに示されるように、ブラックマトリックス１０２及び量子ドット発光層１４が第１ベース基板１０１に製造され、センサ層３２が第３ベース基板３０１に製造され、検出通路２０２が第２ベース基板２０１内に製造される。図４Ｃに示されるように、第３ベース基板３０１が第１ベース基板１０１と第２ベース基板２０１との間に位置する。なお、本開示の実施例において、図４Ｃに限定されない。たとえば、センサ層３２が第１ベース基板１０１に製造されてもよく、それによって、第３ベース基板３０１を省略して分光器の厚さをさらに小さくすることができる。
図４Ｃに示されるように、光源部４０が発する光Ｌ１は、量子ドット発光ユニット１０４に照射し、量子ドット発光ユニット１０４が発光するように励起されて、量子ドット発光ユニット１０４が発する光Ｌ２は、検出通路２０２内の検出対象の液体ＬＱに照射し、検出対象の液体ＬＱによって反射される光又は発する光Ｌ３が、量子ドット発光ユニット１０４に対応するセンサ３０２に到達する。センサ３０２により検知された、それに照射されている光は、検出通路２０２を液体が通過した場合と液体が通過しない場合とに異なる。検出通路２０２を通過した液体の種類が異なる場合、センサ３０２によって検知されたそれに照射されている光が異ないため、センサ３０２は、液体の種類に対応する電気信号を出力できる。
いくつかの実施例では、図４Ｃに示されるように、隣接する検出通路２０２の検出対象の液体ＬＱの反射光による検出結果への影響を回避するために、センサ３０２の、隣接するセンサ３０２に近い側に、遮光ユニット２３０が設けられる。これにより、該センサ３０２がそれに対応する検出通路２０２内の反射光のみを検出するようにする。遮光ユニット２３０は、隣接する検出通路２０２からの反射光を遮蔽する。たとえば、複数の遮光ユニット２３０は、遮光層と呼ばれることができる。たとえば、遮光ユニット２３０は、金属材料から製造されてもよい。たとえば、図４Ｃに示されるように、センサ３０２の、隣接するセンサ３０２に近い側のみに、遮光ユニット２３０が設けられる。
いくつかの実施例では、図４Ｃに示されるように、第１ベース基板１０１におけるセンサ層３２の正投影の面積は、第１ベース基板１０１におけるブラックマトリックス１０２の正投影の面積未満である。
いくつかの実施例では、図４Ｃに示されるように、ブラックマトリックスに対応する領域の面積を効果的に利用するために、第１ベース基板１０１におけるセンサ層３２と遮光ユニット２３０との正投影の面積の和は、第１ベース基板１０１におけるブラックマトリックス１０２の正投影の面積に等しい。
たとえば、図４Ｃに示されるように、第１基板１０と第３基板３０との間は第１封止材２０１０１によって実装され、第３基板３０と第２基板２０との間は第２封止材２０１０２によって実装される。
本開示の実施例では、光源部は、他の形態を使用してもよい。たとえば、レーザー又はＬＥＤ等の光源が発する光を光導波路にガイドされて、出光構造を用いて光を量子ドット発光層に出射させてもよい。
図５Ａは、本開示の別の実施例に係る分光器の断面模式図である。分光器は、図５Ａに示されるように、ガラス基板であり光導波路を構成する第１ベース基板１０１の側面に位置する光源５０をさらに備え、第１ベース基板１０１は、複数の収容空間１０３に１対１に対応する複数の出光構造１０１１をさらに備え、複数の出光構造１０１１は第１ベース基板１０１の第２ベース基板２０１に近い側に位置する。たとえば、第１ベース基板１０１の、複数の出光構造１０１の位置では光を出射できる場合を除き、ほかの位置では全反射し、光を出射しない。たとえば、量子ドット発光ユニット１０４は、ブラックマトリックス内に設けられるだけでなく、出光構造１０１１内にも設けられる。
たとえば、出光構造は、めくら穴を含む。たとえば、光導波路中の光は、ガラス表面がめくら穴により破壊されるため、出射して量子ドット発光層に入って、量子ドットを発光するように励起して分光器の機能を実現する。たとえば、ブラックマトリックス１０２をマスクとし、第１ベース基板１０１をエッチングし、出光するためのめくら穴がエッチングされる。めくら穴は、非貫通孔である。めくら穴は、第１ベース基板１０１の一部を除去して形成された凹溝である。めくら穴は、第１ベース基板１０１を貫通していない。
めくら穴で光を取る構造以外、他の構造、たとえば出光格子により光導波路中の光を取ってもよい。
フォトルミネセンス以外、エレクトロルミネセンスによって量子ドット発光層を発光させてもよい。バックライトによる励起又はエレクトロルミネセンスによって、量子ドット発光層を発光させてもよく、量子ドットエレクトロルミネセンスデバイスは、量子ドットフォトルミネセンスデバイスに比べて、駆動構造を別途提供する必要があるが、バックライト光源を提供する必要がなく、その他の構成は相互参照すればよい。
フォトルミネッセンス量子ドット発光型の分光器の光源部を省略し、駆動構造を形成して、異なる量子ドットを発光するように励起されてもよく、これによりマイクロのエレクトロルミネッセンス量子ドット発光型の分光器を得ることができる。
図５Ｂは、本開示の別の実施例に係る分光器の模式図である。分光器は、図５Ｂに示されるように、量子ドット発光ユニット１０４の第２ベース基板２０１から遠い側に位置する第１電極１２１、及び量子ドット発光ユニット１０４の第２ベース基板２０１に近い側に位置する第２電極１２２をさらに備え、第１電極１２１及び第２電極１２２は、異なる電圧を印加されて量子ドット発光ユニット１０４を発光するように励起する。たとえば、第１電極１２１及び第２電極１２２は、第１ベース基板１０１に位置し、それぞれが量子ドット発光ユニット１０４の両側の一方に設けられる。
いくつかの実施例では、第１電極１２１は、図５Ｂに示されるように、第２電極１２２よりも第１ベース基板１０１に近く、ブラックマトリックス１０２は、第１電極１２１の第１ベース基板１０１から遠い側に位置する。たとえば、第２電極１２２は、図５Ｂに示されるように、ブラックマトリックス１０２の第２ベース基板２０１に近い側に位置する。
いくつかの実施例では、ブラックマトリックス１０２は、図５Ｂに示されるように、第１電極１２１と第２電極１２２との間に位置する。第１電極１２１及び第２電極１２２の形状は、図５Ｂで板状の第１電極１２１及び板状の第２電極１２２を形成することを例に説明するが、これに限定されない。
図５Ｃは、本開示の別の実施例に係る分光器の模式図である。第２電極１２２は、互いに絶縁しているサブ電極１２２１を複数備える。これにより、異なる収容空間内の量子ドット発光ユニットを発光するように独立に駆動できる。
いくつかの実施例では、第２電極１２２は、図５Ｂ及び図５Ｃに示されるように、収容空間１０３内に位置する部分１２２０１を備える。勿論、収容空間１０３内に位置していない部分１２２０２をさらに備えてもよい。別のいくつかの実施例では、第２電極１２２は、収容空間１０３内に位置し、収容空間１０３内に完全に収容される。
いくつかの実施例では、図５Ｂ及び図５Ｃに示されるように、第２電極１２２の第１ベース基板１０１から遠い側には、保護層１０５がさらに設けられてもよい。保護層１０５は、上記説明を参照すればよいため、ここで重複説明を省略する。
本開示の実施例では、ブラックマトリックスは、膜層を形成して膜層をパターニングすることで形成されてもよいが、他の手段で形成されてもよい。
図５Ｄは、本開示の別の実施例に係る分光器の模式図である。いくつかの実施例では、収容空間１０３は、図５Ｄに示されように、第１ベース基板１０１の一部を除去して形成される。
いくつかの実施例では、第１ベース基板１０１における収容空間１０３は、図５Ｄに示されるように、第１ベース基板１０１の一部を除去して形成される凹部１０１０である。すなわち、凹部１０１０は、収容空間１０３である。量子ドット発光ユニット１０４は、凹部１０１０内に位置する。ブラックマトリックス１０２は、図５Ｄに示されるように、隣接する凹部１０１０同士の間に位置する、一部の第１ベース基板１０１に設けられてもよい。ブラックマトリックス１０２は、量子ドット発光ユニット１０４が発する異なる波長の光によるクロストーク効果を防止できる。たとえば、量子ドット層１４を形成した後にブラックマトリックス１０２を形成し、ブラックマトリックス１０２を形成した後に保護層１０５を形成するようにしてもよい。又は、保護層１０５にブラックマトリックス１０２を形成してもよい。たとえば、第１ベース基板１０１におけるブラックマトリックス１０２の投影は、隣接する量子ドット発光ユニット１０４同士の間に位置する。
図６は、本開示の一実施例に係る分光器の製造方法のフローチャートである。この方法は、第１ベース基板にブラックマトリックスと、複数の量子ドット発光ユニットを備える量子ドット発光層とを形成するステップと、複数のセンサを備えるセンサ層を形成するステップと、第２ベース基板を第１ベース基板に対向して設置して第１ベース基板と第２ベース基板との間に検出通路を形成するステップと、を含み、量子ドット発光層は、第１ベース基板の第２ベース基板に近い側に位置し、ブラックマトリックスは、第１ベース基板の第２ベース基板に近い側に位置し、複数の量子ドット発光ユニットを仕切るように配置され、複数のセンサは、複数の量子ドット発光ユニットに１対１に対応する。
本開示の少なくとも一実施例に係る分光器の製造方法は、量産に寄与することができる。本開示の実施例は、低コストで量産可能な正確度の高いマイクロ分光器を提供することができる。本開示の実施例に係る分光器は、スペクトル検出、物質分析、特定、分子診断、食品検疫及び細菌分類等の物理、生物及び化学分野での検出及び特定に適用できる。
たとえば、第１ベース基板にブラックマトリックスと、複数の量子ドット発光ユニットを備える量子ドット発光層とを形成することは、第１ベース基板に複数の収容空間を備えるブラックマトリックスを形成するステップと、複数の収容空間の各々に量子ドット溶液を滴下し、加熱して量子ドット溶液中の除去対象物質を除去し、量子ドット発光層を得るステップと、を含む。
たとえば、複数の収容空間の各々に量子ドット溶液を滴下することは、励起されて異なる波長の光を生成可能な量子ドットの溶液を形成するステップと、励起されて異なる波長の光を生成可能な量子ドットの溶液をそれぞれ対応する収容空間内に滴下するステップとを含む。
たとえば、複数の収容空間の各々に量子ドット溶液を滴下した後、一括加熱プロセスによって加熱して量子ドット溶液中の除去対象物質を除去する。すなわち、複数の収容空間への量子ドット溶液滴下の工程を完了した後、一括加熱行いさえすれば、量子ドット発光層が得られる。
たとえば、異なるサイズの量子ドット材料を分散剤に溶解さえすれば、量子ドット溶液が得られる。たとえば、分散剤は、有機溶剤又は水を含む。量子ドット溶液をブラックマトリックスの収容空間内に滴下し、加熱して量子ドット溶液中の除去対象物質を除去し、収容空間内で量子ドット発光ユニットを得る。バックライト又は電気的励起により、異なる波長の光を発するように、異なるサイズの量子ドット構造を励起することができる。
たとえば、収容空間へのバッチ滴下を容易にするために、コロイド又は水溶性の量子ドットを利用してもよい。量子ドットは、ＣｄＺｎＳｅ／ＺｎＳで構成される水溶性の量子ドット構造であってもよく、有機物に溶解可能なＣｄＳ又はＣｄＳｅ又はＺｎＳ等のコロイド量子ドット構造であってもよい。たとえば、異なる透過出光波長を実現するように、ＣｄＳ又はＣｄＳｅを有機物に溶解させてもよい。量子ドットの材料は、これに限定されず、量子ドットの材料又はサイズを制御することで異なる波長の光の出射を調整できればよい。
本開示の少なくとも一実施例では、量子ドットによって異なる波長の出光を実現でき、エレクトロルミネセンス又はフォトルミネセンスによって量子ドット発光層を発光させるマイクロ分光器を得ることができる。
図７Ａ－図７Ｇは、分光器の製造方法を示すフローチャートである。以下、それを詳細に説明する。
図７Ａに示されるように、第１ベース基板１０１にブラックマトリックス薄膜１０２０を形成する。
図７Ｂに示されるように、ブラックマトリックス薄膜１０２０をパターニングしてブラックマトリックス１０２を形成する。ブラックマトリックス１０２は、複数の収容空間１０３を形成するように配置される。たとえば、パターニングは、フォトリソグラフィプロセス又はナノインプリントを含む。たとえば、ブラックマトリックス薄膜１０２０が黒色染料を含むフォトレジストを使用する場合、ナノインプリントでフォトレジストに量子ドット溶液を収容するための収容空間１０３を形成する。たとえば、フォトリソグラフィプロセスは、露光プロセス及び現像プロセスを含み、ブラックマトリックス１０２を形成するために用いられる。たとえば、マスクを用いてブラックマトリックス薄膜１０２０を露光させて現像させて、ブラックマトリックス１０２を形成する。
図７Ｃに示されるように、異なるサイズの量子ドットを含む量子ドット溶液を調製し、対応する収容空間１０３に注入する。たとえば、インクジェットプリンタで量子ドット溶液を収容空間１０３に滴下し、収容空間１０３内に量子ドット溶液層１３１を形成する。たとえば、同じ波長の光を発する量子ドット発光ユニットに対して、量子ドット溶液を同時滴下でき、すべての収容空間内に量子ドット溶液を滴下するまで繰り返す。図７Ｃは、量子ドット溶液を収容空間１０３に注入するための注入構造１３０を示す。
図７Ｄに示されるように、加熱して量子ドット溶液中の除去対象物質を除去して、各収容空間内に量子ドット発光ユニット１０４を形成する。複数の量子ドット発光ユニット１０４は、量子ドット発光層１４を構成する。
図７Ｅに示されるように、量子ドット発光層１４に保護層１０５を形成する。
図７Ｆに示されるように、第１ベース基板１０１のブラックマトリックス１０２が設けられていない側に、光源部４０を形成して、第１基板１０を得る。
図７Ｇに示されるように、第３ベース基板３０１に複数のセンサ３０２を形成して第３基板３０を形成し、第２ベース基板２０１内に検出通路２０２を形成して第２基板２０を形成し、第１基板１０と第２基板２０とを対向して設置すると共に第２基板２０を第１基板１０と第３基板３０との間に介在させて、分光器を得る。たとえば、第１基板１０と第２基板２０とが第１封止材２０１０３によって実装され、第２基板２０と第３基板３０とが第２封止材２０１０４によって実装される。
たとえば、第１基板１０及び第３基板３０のセンサの、収容空間との高正確度の位置合わせを容易にするために、第１ベース基板１０１及び第２ベース基板２０１には、高精度の位置合わせを容易になるための位置合わせマークをそれぞれ製造してもよい。
図７Ａ－７Ｇでは、各収容空間内に量子ドット溶液を滴下した後、加熱して量子ドット発光層を形成することを例に説明する。
別のいくつかの実施例では、一部の収容空間内に第１量子ドット溶液を滴下し、第１回加熱を行って該一部の収容空間内に量子ドット発光ユニットを形成してから、さらに一部の収容空間内に第２量子ドット溶液を滴下し、第２回加熱を行って該一部の収容空間内に量子ドット発光ユニットを形成し、すべての収容空間内における量子ドット発光ユニットの製造を完了するまで繰り返すようにしてもよい。たとえば、第１量子ドット溶液と第２量子ドット溶液との量子ドットのサイズが異なるようにして、異なる波長の光を発する量子ドット発光ユニットをそれぞれ形成できる。たとえば、第１量子ドット溶液と第２量子ドット溶液との量子ドットの材料が異なるようにして、異なる波長の光を発する量子ドット発光ユニットをそれぞれ形成できる。
図７Ａ－図７Ｇは、バックライト光源を備える分光器を例に製造方法を説明する。たとえば、図７Ａ－７Ｇに示される方法は、図１に示される分光器を形成できる。以下、他の形態の分光器の製造方法での相違点を説明する。
たとえば、図５Ａに示される光導波路の分光器である場合、第１ベース基板１０１に、複数の収容空間１０３を形成するように配置されたブラックマトリックス１０２を形成し、そして、ブラックマトリックス１０２をマスクとして第１ベース基板１０１をエッチングして出光構造１０１１を形成した後に、後続の製造を行う。
たとえば、図５Ｂに示されるエレクトロルミネセンスの分光器である場合、第１ベース基板１０１に第１電極１２１を形成し、そして、第１電極１２１にブラックマトリックス１０２を形成し、その後にブラックマトリックス１０２の収容空間１０３内に量子ドット発光ユニット１０４を形成し、量子ドット発光ユニット１０３４に第２電極１２２を形成する。
たとえば、検出通路２０２への液体の流入及び検出通路２０２からの液体の流出を容易にするために、第２ベース基板２０１に入口及び出口が設けられてもよい。図中、入口及び出口が示されていない。
本開示の少なくとも一実施例では、ブラックマトリックスによって形成される収容空間は、異なるサイズの量子ドットを収容できるため、異なる波長の光の出射を実現でき、エレクトロルミネセンス又はフォトルミネセンスによっては、ガラスをベースとするマイクロ分光器を実現できる。
なお、視認し易さの点から、本開示の実施例を説明するための図面に、層又は領域の厚さが拡大されている。層、膜、領域又は基板のような素子が別の素子の「上」又は「下」に位置する場合、該素子が「直接」別の素子の「上」又は「下」に位置してもよく、中間素子が介在してもよいと理解すべきである。
矛盾しない限り、本開示の同一実施例、及び他の実施例の構成を互いに置換・変更・削除することができる。
以上、本開示の具体的な実施形態を説明したが、本開示の保護範囲を限定するものではなく、当業者が本開示に係る範囲内を逸脱せずに容易に想到し得る変化や置換はすべて本開示の保護範囲に属する。従って、本開示の保護範囲は、特許請求の範囲とする保護範囲に準じるべきである。

Claims (18)

  1. 分光器であって、
    第１ベース基板と、
    前記第１ベース基板に対向して設置される第２ベース基板と、
    前記第１ベース基板と前記第２ベース基板との間に位置する検出通路と、
    前記第１ベース基板の前記第２ベース基板に近い側に位置し、複数の量子ドット発光ユニットを備える量子ドット発光層と、
    前記第１ベース基板の前記第２ベース基板に近い側に位置し、前記複数の量子ドット発光ユニットを仕切るように配置されるブラックマトリックスと、
    複数のセンサを備え、前記複数のセンサが前記複数の量子ドット発光ユニットに１対１に対応するセンサ層と、を備え、
    前記センサ層は、前記検出通路の前記量子ドット発光層に近い側に位置し、前記第１ベース基板における前記センサ層の正投影が前記第１ベース基板における前記ブラックマトリックスの正投影内にある、分光器。
  2. 前記ブラックマトリックスは、複数の収容空間を形成するように配置され、
    前記複数の収容空間の各々は、前記複数の量子ドット発光ユニットのうち一つを収容するように配置され、
    前記第１ベース基板に垂直な方向において、前記ブラックマトリックスのサイズが前記量子ドット発光層のサイズ以上である、請求項１に記載の分光器。
  3. 前記量子ドット発光層の前記第１ベース基板から遠い側に位置し、前記量子ドット発光層を保護する保護層をさらに備える、請求項１又は２に記載の分光器。
  4. 前記第１ベース基板に垂直な方向において、前記保護層のサイズと前記量子ドット発光層のサイズとの和は、前記ブラックマトリックスのサイズ以上である、請求項３に記載の分光器。
  5. 前記量子ドット発光層は、異なる種類の量子ドット及び異なるサイズの量子ドットのうちの少なくとも一方によって形成される、請求項１－４のいずれか一項に記載の分光器。
  6. 前記量子ドット発光層に照射して、前記量子ドット発光層を発光するように励起する励起光を提供する光源部をさらに備える、請求項１－５のいずれか一項に記載の分光器。
  7. 前記光源部は、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板から遠い側に位置し、直下型バックライト光源を備え、
    前記直下型バックライト光源の前記第１ベース基板に近い側に、反射層が設けられる、請求項６に記載の分光器。
  8. 前記光源部は、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板から遠い側に位置し、エッジ型バックライト光源を備え、
    前記エッジ型バックライト光源の前記第１ベース基板から遠い側に、反射層が設けられる、請求項６に記載の分光器。
  9. 前記光源部は、ガラス基板であり光導波路を構成する前記第１ベース基板の側面に位置する光源を備え、
    前記第１ベース基板は、前記複数の量子ドット発光ユニットに１対１に対応する複数の出光構造をさらに備え、
    前記複数の出光構造は、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板に近い側に位置する、請求項６に記載の分光器。
  10. 前記出光構造は、めくら穴を含む請求項９に記載の分光器。
  11. 前記量子ドット発光ユニットの前記第２ベース基板から遠い側に位置する第１電極、及び前記量子ドット発光ユニットの前記第２ベース基板に近い側に位置する第２電極をさらに備え、
    前記第１電極及び前記第２電極は、異なる電圧を印加されて前記量子ドット発光ユニットを発光するように励起する、請求項２－４のいずれか一項に記載の分光器。
  12. 前記ブラックマトリックスは、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する、請求項１１に記載の分光器。
  13. 前記第２電極は、収容空間内にある部分を備える請求項１２に記載の分光器。
  14. 前記第１ベース基板における前記量子ドット発光層の正投影が前記第１ベース基板における前記検出通路の正投影内にある、請求項１－１３のいずれか一項に記載の分光器。
  15. 分光器の製造方法であって、
    第１ベース基板にブラックマトリックスと、複数の量子ドット発光ユニットを備える量子ドット発光層とを形成するステップと、
    複数のセンサを備えるセンサ層を形成するステップと、
    第２ベース基板を前記第１ベース基板に対向して設置して前記第１ベース基板と前記第２ベース基板との間に検出通路を形成するステップと、を含み、
    前記量子ドット発光層は、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板に近い側に位置し、
    前記ブラックマトリックスは、前記第１ベース基板の前記第２ベース基板に近い側に位置し、前記複数の量子ドット発光ユニットを仕切るように配置され、
    前記複数のセンサは、前記複数の量子ドット発光ユニットに１対１に対応し、
    前記センサ層は、前記検出通路の前記量子ドット発光層に近い側に位置し、前記第１ベース基板における前記センサ層の正投影が前記第１ベース基板における前記ブラックマトリックスの正投影内にある、分光器の製造方法。
  16. 前記第１ベース基板にブラックマトリックスと、複数の量子ドット発光ユニットを備える量子ドット発光層とを形成することは、
    前記第１ベース基板に複数の収容空間を備えるブラックマトリックスを形成するステップと、
    前記複数の収容空間の各々に量子ドット溶液を滴下し、加熱して量子ドット溶液中の除去対象物質を除去し、量子ドット発光層を得るステップと、を含む請求項１５に記載の方法。
  17. 前記複数の収容空間の各々に量子ドット溶液を滴下することは、
    励起されて異なる波長の光を生成可能な量子ドット溶液を形成するステップと、
    励起されて異なる波長の光を生成可能な量子ドットの溶液をそれぞれ対応する収容空間内に滴下するステップとを含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記複数の収容空間の各々に量子ドット溶液を滴下した後、一括加熱プロセスによって加熱して量子ドット溶液中の除去対象物質を除去する、請求項１６又は１７に記載の方法。
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