CN107004737A - 一种量子点电子设备及量子点转印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供量子点电子设备以及量子点转印方法。所述量子点电子设备包括：第一封装层；第一电极，配置在所述第一封装层上；量子点图案，配置在所述第一电极上；第二电极，配置在所述量子点图案上；第二封装层，配置在所述第二电极上。所述量子点图案可通过凹版转印方法来形成。所述量子点转印方法包括：在供体基板形成量子点层的步骤；利用印模提取所述量子点层的步骤；利用所述印模，使所述量子点层与凹版基板接触的步骤；从所述凹版基板分离所述印模的步骤。通过所述量子点转印方法，能够以高转印率来转印超小型的量子点图案。由此，可以实现性能优异且高集成的量子点电子设备以及高分辨率的超薄膜量子点发光装置。

Description

一种量子点电子设备及量子点转印方法
技术领域
本发明涉及一种量子点电子设备及量子点转印方法。
背景技术
可变形的高分辨率发光二极管(LED)对于以柔韧性(flexibility，弯曲性)和拉伸性(stretchability，伸缩性)为重要特性的可穿戴电子设备而言是用于显示信息的核心构件。最近，做出了很多用于实现可变形的发光二极管的努力，但是对于实现超薄膜可穿戴电子设备而言具有局限性。
此外，最近对于利用量子点的发光特性的发光装置的研究正活跃地进行。量子点作为具有数纳米大小的晶体结构的半导体物质，具有高色纯度和自发光特性，并具有通过调节大小来容易调节色彩的优点。但是，为了形成量子点的RGB图案而提出了像喷墨或者丝网印刷那样的技术，但是用这种技术难以实现高集成超薄膜可穿戴发光装置。
发明内容
发明要解决的问题
为了解决如上所述的问题，本发明提供性能优异的高集成量子点电子设备。
本发明提供一种超薄膜量子点电子设备。
本发明提供可提高转印率的量子点转印方法。
本发明提供可以实现性能优异的高集成量子点电子设备的量子点转印方法。
本发明提供可以实现超薄膜量子点电子设备的量子点转印方法。
本发明的其他目的将由以下的详细说明和所附的附图变得清楚。
解决问题的方法
本发明的一实施例的量子点电子设备包括：第一封装层；第一电极，配置在所述第一封装层上；量子点图案，配置在所述第一电极上；第二电极，配置在所述量子点图案上；第二封装层，配置在所述第二电极上。
所述量子点电子设备，其中，还包括：第一电荷传输层，配置在所述第一电极和所述量子点图案之间；第二电荷传输层，配置在所述第二电极和所述量子点图案之间。
所述第一封装层、所述第一电极、所述第一电荷传输层、所述量子点图案、所述第二电荷传输层、所述第二电极以及所述第二封装层的厚度之和在3μm以下，所述第一电极、所述第一电荷传输层、所述量子点图案、所述第二电荷传输层以及所述第二电极的厚度之和在300nm以下。
所述量子点图案通过凹版转印方法来形成，所述凹版转印方法包括：在供体基板形成量子点层的步骤，利用印模提取所述量子点层的步骤，利用所述印模，使所述量子点层与凹版基板接触的步骤，从所述凹版基板分离所述印模的步骤。所述凹版基板的表面能大于所述印模的表面能。所述量子点图案的大小在5μm×5μm以上的情况下，通过所述凹版转印方法转印的所述量子点图案的转印率在99％以上。所述量子点图案的大小在20μm×20μm以下。
所述量子点图案包括红色量子点图案、绿色量子点图案以及蓝色量子点图案，所述量子点电子设备为可穿戴量子点发光装置。所述量子点图案由包含CdSe/ZnS量子点以及CdSe/CdS/ZnS量子点中的一个以上的胶体纳米晶物质形成。
所述第一封装层包括第一保护层和第一接合层，所述第二封装层包括第二保护层和第二接合层，所述第一保护层和所述第二保护层由聚(对二甲苯)形成，所述第一接合层和所述第二接合层由环氧树脂形成。
本发明另一实施例的量子点电子设备包括：基板，量子点图案，配置在所述基板上；所述量子点图案通过凹版转印方法来形成，其中，所述凹版转印方法包括：在供体基板形成量子点层的步骤，利用印模提取所述量子点层的步骤，利用所述印模，使所述量子点层与凹版基板接触的步骤，从所述凹版基板分离所述印模的步骤。
所述凹版基板的表面能可以大于所述印模的表面能。
所述量子点图案的大小在5μm×5μm以上的情况下，通过所述凹版转印方法转印的所述量子点图案的转印率在99％以上。所述量子点图案的大小在20μm×20μm以下。
所述量子点图案包括红色量子点图案、绿色量子点图案以及蓝色量子点图案，所述量子点电子设备为量子点发光装置。所述量子点图案由包含CdSe/ZnS量子点以及CdSe/CdS/ZnS量子点中的一个以上的胶体纳米晶物质形成。
所述基板可以是可穿戴基板、柔性基板、伸缩性基板或者塑料基板。
根据本发明实施例的量子点转印方法包括：在供体基板形成量子点层的步骤；利用印模提取所述量子点层的步骤；利用所述印模，使所述量子点层与凹版基板接触的步骤；从所述凹版基板分离所述印模的步骤。
在形成所述量子点层之前，所述供体基板被实施了表面处理。
所述量子点层可以由包含量子点的胶体纳米晶物质形成。
所述印模可以由聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)形成。
所述凹版基板的表面能可以大于所述印模的表面能。所述凹版基板可以由聚合物、玻璃、有机物或者氧化物形成。
所述凹版基板可具有从表面向内部凹进去的凹陷区域。
当所述印模从所述凹版基板分离时，所述量子点层中的与所述凹版基板接触的部分残留于所述凹版基板，而所述量子点层中的对应于所述凹陷区域的部分通过所述印模而被提取。
当利用所述印模，使所述量子点层与所述凹版基板接触时，对所述量子点层施加均匀的压力。
发明效果
通过本发明实施例的量子点转印方法，能够以高转印率来转印成超小型量子点图案。由此，能够实现性能优异且高集成的量子点电子设备。所述量子点电子设备可以适用于超薄膜电子设备、可穿戴电子设备、柔性电子设备、伸缩性电子设备以及/或者皮肤附着型电子设备等各种电子设备。此外，可以扩展应用至量子点发光装置、电子纹身等各种电子设备，可以提高其性能。此外，通过所述量子点转印方法来形成量子点图案，从而可以形成各种颜色的高分辨率像素，在如弯曲(bending)、扭曲(crumpling)、皱曲(wrinkling)等般各种变形下也能实现可以保持稳定的电致发光的高分辨率的超薄膜可穿戴量子点发光装置以及高分辨率的超薄膜皮肤附着型柔性(或者伸缩性)量子点发光装置。此外，所述可穿戴量子点发光装置可以实现1000ppi以上的高分辨率的显示装置。
附图说明
图1示出本发明的第一实施例的量子点电子设备。
图2至图7是用于说明图1的量子点电子设备的制造方法的一例的图。
图8示出本发明的第二实施例的量子点电子设备。
图9至图26是用于说明图8的量子点电子设备的制造方法的一例的图。
图27示出本发明的第三实施例的量子点电子设备。
图28是用于说明图27的量子点电子设备的制造方法的一例的图。
图29a至图29f是用于说明本发明实施例的量子点发光装置中所使用的量子点的特性的图。
图30a是示出适用图27的量子点电子设备的电子纹身的分解立体图，图30b是示出所述电子纹身的剖面的SEM图像，图30c和图30d示出对所述电子纹身附着于人体皮肤的形状进行拍摄的照片。
图31a概略示出本发明实施例的凹版转印方法，图31b至图31e示出通过所述凹版转印方法形成的量子点图案。
图32是用于说明通过凹版转印方法和结构化印模(Structured Stamp)印刷方法的量子点图案的转印率的差异的图。
图33a至图33d示出本发明实施例的量子点发光装置的分辨率的电致发光图像。
图34a以及图34b示出通过本发明实施例的量子点发光装置的量子点图案来实现的白色。
图35a至图35c是对本发明实施例的量子点发光装置和混合量子点发光装置的时间分解光致发光进行比较的图表。
图36是对本发明实施例的量子点发光装置和混合量子点发光装置的电致发光效率进行比较的图表。
图37是示出在本发明实施例的量子点发光装置的弯曲角度下的电流密度-电压特性的图表。
图38a至图38e示出本发明实施例的量子点发光装置的适用例。
具体实施方式
以下，通过实施例对本发明进行详细说明。将通过以下的实施例能够容易地理解本发明的目的、特点、优点。本发明并不限定于说明书中所描述的实施例，还可以以不同的形式具体化。为了使公开的内容全面和完整以及将本发明的思想能够充分地传递给本领域技术人员，提供在此所述的实施例。因此，本发明不受以下实施例的限制。
在本说明书中，为了说明各种要素(elements)而使用了第一、第二等术语，但是所述要素不受这种术语的限制。使用这种术语只是为了相互区分所述要素而已。此外，在提到有某一层(膜)位于另一层(膜)或者基板上时，那个是指可以直接形成于另一层(膜)或者基板上，或者在它们之间还可设有第三层(膜)。
在附图中，为了更加清楚地理解本发明，可以略显放大图示要素的大小或者多个要素之间的相对大小。此外，附图中所图示的要素的形状可通过制造工艺上的变化等来稍微变更。因此，本说明书中所公开的实施例在没有特别提及的情况下不受附图中所图示的形状的限制，应当理解为包含一定程度的变形。
图1示出本发明的第一实施例的量子点电子设备。
参照图1，量子点电子设备100包括基板110以及量子点图案120。基板110不受其种类的限制，可以根据电子设备的种类来适当选择，例如，可以是可穿戴基板(wearablesubstrate)、柔性基板(flexible substrate)、伸缩性基板(stretchable substrate)或者塑料基板(plastic substrate)。
量子点图案120可以配置在基板110上。量子点图案120可包括量子点(QD：quantumdot)。量子点可包括例如CdSe/Zns量子点、CdSe/CdS/ZnS量子点、Cu-In-Se量子点或者PbS量子点等，并不限于此。此外，量子点图案120可以由包含量子点的胶体纳米晶(colloidnanocrystal)物质形成。所述量子点可以具有用于稳定性的壳(shell)，并能够表现出80％以上的发光量子产率。
量子点图案120可以通过凹版转印印刷(intaglio transfer printing)方法(参照图2至图7)来形成。可通过所述凹版转印方法，在基板110上以相同的形状和大小形成20μm×20μm尺寸以下的量子点图案120。由此，能够实现性能优异的高集成电子设备。量子点电子设备100包括发光装置(light emitting device)等，能够适用于各种电子设备。特别是，量子点电子设备100能够容易地适用于可穿戴电子设备。
图2至图7是用于说明图1的量子点电子设备的制造方法的一例的图。
参照图2，在供体基板(donor substrate)10上形成量子点层20。量子点层20可以由包含量子点的胶体纳米晶物质形成。所述量子点可包括例如CdSe/Zns量子点、CdSe/CdS/ZnS量子点、Cu-In-Se量子点或者PbS量子点等，但并不限于此。在形成量子点层20之前，可以用十八烷基三氯硅烷(octadecyltrichlorosilane，ODTS)等对供体基板10进行表面处理。通过所述表面处理使供体基板10和所述胶体纳米晶物质之间的相互作用变弱，由此所述胶体纳米晶物质在供体基板10上积极地实现表面扩散，在所述胶体纳米晶物质内纳米粒子间可相互凝结并均匀成长。此外，通过所述表面处理，能够更加有效地利用印模30来进行量子点层20的提取(pick-up)。
参照图3，通过印模30，从供体基板10分离并提取量子点层20。当使印模30与量子点层20接触之后约以10cm/s的速度进行分离时，与印模30的下表面接触的量子点层20可以从供体基板10分离而被提取。印模30可以由例如聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)形成。在供体基板10上残留的物质可以用食人鱼溶液(piranha solution)等来去除。
参照图4，将形成有量子点层20的印模30在凹版基板(intaglio substrate)40上对准配置。凹版基板40可以由具有比印模30的表面能(PDMS印模的表面能为19.8mJ/㎡)大的表面能的物质形成，例如，由硅、聚合物、玻璃、有机物、氧化物等形成。凹版基板40具有从表面向内部凹进去的凹陷区域40a。
参照图5，使量子点层20与凹版基板40接触。在印模30整体上可施加一些压力，以便量子点层20与凹版基板40均匀地接触。此时，量子点层20，在除了凹陷区域40a之外的部分与凹版基板40接触，对应于凹陷区域40a的部分不与凹版基板40接触。
参照图6，使印模30从凹版基板40分离。由于凹版基板40的表面能比印模30的表面能大，因而与凹版基板40接触的量子点层的部分20a从印模30分离而残留于凹版基板40的表面上，对应于凹陷区域40a的部分以直接粘贴于印模30的状态被提取，从而形成量子点图案120。在凹版基板40上残留的物质可以用食人鱼溶液等来去除。
参照图7，将印模30与基板110对准(align)，使量子点图案120向基板110转印。将形成有量子点图案120的印模30与基板110接触之后分离，由此，量子点图案110可以从印模30转印至基板110。基板110可以是可穿戴基板、柔性基板、伸缩性基板或者塑料基板，优选地，基板110的与量子点图案120接触的部分由具有比印模30的表面能大的表面能的物质形成。
图8示出本发明的第二实施例的量子点电子设备。
参照图8，量子点电子设备100包括基板110以及量子点图案120。基板110不受其种类的限制，可以根据电子设备的种类来适当选择，例如，可以是可穿戴基板、柔性基板、伸缩性基板或者塑料基板。
量子点图案120可以配置在基板110上。量子点图案120可包括第一量子点图案121、第二量子点图案122以及第三量子点图案123。量子点图案120可包括量子点(quantumdot)。例如，第一量子点图案121为包括红色量子点(R：red quantum dot)的红色量子点图案，可以由包括CdSe/CdS/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。第二量子点图案122为包括绿色量子点(G：green quantum dot)的绿色量子点图案，可以由包括CdSe/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。第三量子点图案123为包括蓝色量子点(B：blue quantum dot)的蓝色量子点图案，可以由包括CdSe/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。所述量子点可以具有用于稳定性的厚度的壳(shell)，并且能够表现出80％以上的发光量子产率。
包括第一量子点图案121、第二量子点图案122以及第三量子点图案123的量子点图案120可以通过凹版转印方法(参照图8至图26)来形成。可以通过所述凹版转印方法在基板110上以相同的形状和大小形成20μm×20μm尺寸以下的量子点图案120。由此，能够实现性能优异的高集成电子设备。量子点电子设备100包括发光装置等并能够适用于各种电子设备。特别是，量子点电子设备100能够容易地适用于可穿戴电子设备。
图9至图26是用于说明图8的量子点电子设备的制造方法的一例的图。对于与前述的实施例重复的部分的说明可以省略。
参照图9，在供体基板10上形成第一量子点层21。第一量子点层21可以由包括红色量子点，例如，CdSe/CdS/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。在形成第一量子点层21之前，可以用十八烷基三氯硅烷(octadecyltrichlorosilane，ODTS)等对供体基板10进行表面处理。
参照图10，通过印模30，从供体基板10分离并提取第一量子点层21。当使印模30与第一量子点层21接触之后约以10cm/s的速度进行分离时，与印模30的下表面接触的第一量子点层21可以从供体基板10分离而被提取。印模30可以由例如聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)形成。
参照图11，将形成有第一量子点层21的印模30在第一凹版基板41上对准配置。第一凹版基板41可以由具有比印模30的表面能大的表面能的物质形成，例如，由硅、聚合物、玻璃、有机物、氧化物等形成。第一凹版基板41具有从表面向内部凹进去的凹陷区域41a。
参照图12，使第一量子点层21与第一凹版基板41接触。在印模30整体上可施加一些压力，以便第一量子点层21与第一凹版基板41均匀地接触。此时，第一量子点层21在除了凹陷区域41a之外的部分与第一凹版基板41接触，对应于凹陷区域41a的部分不与第一凹版基板41接触。
参照图13，使印模30从第一凹版基板41分离。由于第一凹版基板41的表面能比印模30的表面能大，因而与第一凹版基板41接触的第一量子点层的部分21a从印模30分离而残留于第一凹版基板41的表面上，对应于凹陷区域41a的部分以直接粘贴于印模30的状态被提取，从而形成第一量子点图案121。
参照图14，将印模30与基板110对准，使第一量子点图案121转印至基板110。将形成有第一量子点图案121的印模30与基板110接触之后分离，由此第一量子点图案121可以从印模30转印至基板110。基板110可以是可穿戴基板、柔性基板、伸缩性基板或者塑料基板，优选地，基板110的与量子点图案120接触的部分由具有比印模30的表面能大的表面能的物质形成。
参照图15，在供体基板10上形成第二量子点层22。第二量子点层22可以由包括绿色量子点，例如，CdSe/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。在形成第二量子点层22之前，可以用十八烷基三氯硅烷(octadecyltrichlorosilane，ODTS)等对供体基板10进行表面处理。
参照图16，通过印模30，从供体基板10分离并提取第二量子点层22。当使印模30与第二量子点层22接触之后约以10cm/s的速度进行分离时，与印模30的下表面接触的第二量子点层22可以从供体基板10分离而被提取。
参照图17，将形成有第二量子点层22的印模30在第二凹版基板42上对准配置。第二凹版基板42可以由具有比印模30的表面能大的表面能的物质，例如，硅、聚合物、玻璃、有机物、氧化物等形成。第二凹版基板42具有从表面向内部凹进去的凹陷区域42a。
参照图18，使第二量子点层22与第二凹版基板42接触。在印模30整体上可施加一些压力，以便第二量子点层22与第二凹版基板42均匀地接触。此时，第二量子点层22在除了凹陷区域42a之外的部分与第二凹版基板42接触，对应于凹陷区域42a的部分不与第二凹版基板42接触。
参照图19，使印模30从第二凹版基板42分离。由于第二凹版基板42的表面能比印模30的表面能大，因而与第二凹版基板42接触的第二量子点层的部分22a从印模30分离而残留于第二凹版基板42的表面上，对应于凹陷区域42a的部分以直接粘贴于印模30的状态被提取，从而形成第二量子点图案122。
参照图20，将印模30与基板110对准，使第二量子点图案122转印至基板110。将形成有第二量子点图案122的印模30与基板110接触之后分离，由此第二量子点图案122可以从印模30转印至基板110。
参照图21，在供体基板10上形成第三量子点层23。第三量子点层23可以由包括蓝色量子点，例如，CdSe/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。在形成第三量子点层23之前，可以用十八烷基三氯硅烷(octadecyltrichlorosilane，ODTS)等对供体基板10进行表面处理。
参照图22，通过印模30，从供体基板10分离并提取第三量子点层23。当使印模30与第三量子点层23接触之后约以10cm/s的速度进行分离时，与印模30的下表面接触的第三量子点层23可以从供体基板10分离而被提取。
参照图23，将形成有第三量子点层23的印模30在第三凹版基板43上对准配置。第三凹版基板43可以由具有比印模30的表面能大的表面能的物质形成，例如，由硅、聚合物、玻璃、有机物、氧化物等形成。第三凹版基板43具有从表面向内部凹进去的凹陷区域43a。
参照图24，使第三量子点层23与第三凹版基板43接触。在印模30整体上可施加一些压力，以便第三量子点层23与第三凹版基板43均匀地接触。此时，第三量子点层23在除了凹陷区域43a之外的部分与第三凹版基板43接触，对应于凹陷区域43a的部分不与第三凹版基板43接触。
参照图25，使印模30从第三凹版基板43分离。由于第三凹版基板43的表面能比印模30的表面能大，因而与第三凹版基板43接触的第三量子点层的部分23a从印模30分离而残留于第三凹版基板43的表面上，对应于凹陷区域43a的部分以直接粘贴于印模30的状态被提取，从而形成第三量子点图案123。
参照图26，将印模30与基板110对准，使第三量子点图案123转印至基板110。将形成有第三量子点图案123的印模30与基板110接触之后分离，由此第三量子点图案123可以从印模30转印至基板110。
如上所述，通过执行3次凹版转印印刷，使包含第一量子点图案121、第二量子点图案122以及第三量子点图案123的量子点图案120(例如，RGB阵列)能够整齐(align)地形成在基板110上。
图27示出本发明的第三实施例的量子点电子设备。
参照图27，量子点电子设备100可具有依次层叠有第一封装层(encapsulation)170、第一电极130、量子点图案120、第二电极140以及第二封装层180的结构。此外，量子点电子设备100还可包括在量子点图案120和第一电极130之间设置的第一电荷传输层150以及在量子点图案120和第二电极140之间设置的第二电荷传输层160。
量子点图案120可包括量子点(quantum dot)。例如，量子点图案120可以由包括CdSe/Zns量子点、CdSe/CdS/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。所述量子点可以具有用于稳定性的壳(shell)，能够表现出80％以上的发光量子产率。
量子点图案120可以通过凹版转印方法(参照图2至图7或者图9至图26)来形成。可通过所述凹版转印方法，在第一电极130和第二电极140之间(或者在第一电荷传输层150和第二电荷传输层160之间)以相同的形状和大小形成20μm×20μm尺寸以下的量子点图案120。由此，能够实现性能优异的高集成电子设备。量子点电子设备100包括发光装置等并能够适用于各种电子设备。特别是，量子点电子设备100能够容易地适用于可穿戴电子设备。
量子点图案120可包括第一量子点图案121、第二量子点图案122以及第三量子点图案123。例如，第一量子点图案121为包括红色量子点的红色量子点图案，可以由包括CdSe/CdS/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。第二量子点图案122为包括绿色量子点的绿色量子点图案，可以由包括CdSe/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。第三量子点图案123为包括蓝色量子点的蓝色量子点图案，可以由包括CdSe/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。当量子点图案120由红色量子点图案、绿色量子点图案以及蓝色量子点图案构成时，量子点图案120可以作为发光层发挥作用。通过由本发明的实施例形成的量子点图案120，量子点电子设备100可扩展和适用到超薄膜形态的量子点发光装置以及电子纹身(electronic tattoos)等各种应用(application)中，可具有高电致发光性能。
第一电极130作为阳极发挥作用，可以由具有高功函数的物质形成，例如，由铟锡氧化物(ITO)等透明氧化物形成，以便容易向第一电荷传输层150注入空穴。
第二电极140作为阴极发挥作用，可以由具有低功函数的物质形成，例如，由锂(Li)、铝(Al)等金属或者它们的合金形成，以便容易向第二电荷传输层160注入电子。虽然图中未显示，但是第二电极140能够与量子点图案120对应地被图案化(patterning)，以便将量子点电子设备100实现为量子点发光装置等。
第一电荷传输层150可包括空穴传输层151和空穴注入层152。空穴传输层151可以由能够容易将空穴传输至量子点图案120的物质形成，例如，由聚(9,9-二辛基芴基)-2,7-二基)-共-(4,4-(N-(4-仲-丁苯基))二苯胺)(poly(9，9-dioctylfluorenyl-2，7-diyl)-co-(4，4-(N-(4-sec-butylphenyl))diphenylamine)，TFB)等高分子材料形成。空穴注入层152的界面特性优异，可以由容易从第一电极130收到空穴或者容易将电子供应至第一电极130的物质形成，例如，由聚(3,4-乙撑二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)(poly(3，4-ethylenedioxythiophene)：poly(styrenesulfonate)，PEDOT：PSS)等的高分子材料形成。
第二电荷传输层160可以由通过电子传输层能够将电子容易传输至量子点图案120的物质形成，例如，由ZnO(氧化锌)等的金属氧化物或者金属氧化物纳米晶等形成。
第一封装层170可包括第一保护层171和第一接合层172，第二封装层180可包括第二保护层181和第二接合层182。第一保护层171和第二保护层181可以由例如聚(对二甲苯)(poly(p-xylylene))等形成，设置于量子点电子设备100的上表面和下表面，从而发挥保护和支撑所述构成要素的功能，例如，防止其内部的构成要素的氧化等。第一接合层172和第二接合层182可以由例如环氧树脂等形成，发挥防止第一保护层171和第二保护层182被剥离的功能。
量子点图案120通过凹版转印方法来形成，因此量子点电子设备100可以形成为超薄膜形态。量子点电子设备100可以形成为具有3μm以下的厚度，除了第一以及第二封装层170、180之外的部分，即量子点图案120、第一电极130、第二电极140、第一电荷传输层150以及第二电荷传输层160的总厚度可以形成为300nm以下。
图28是用于说明图27的量子点电子设备的制造方法的一例的图。
参照图28，在硅基板50上形成牺牲层60。牺牲层60可通过热蒸镀工艺由镍形成。
在牺牲层60上形成包括第一保护层171和第一接合层172的第一封装层170。可利用旋涂工艺，在牺牲层60上使用聚(对二甲苯)来形成第一保护层171，可利用旋涂工艺，在第一保护层171上使用环氧树脂来形成第一接合层172。第一保护层171可以形成为约500nm的厚度，第一接合层172可以形成为700nm的厚度。形成第一封装层170之后使之暴露于紫外线下，在95℃下进行1分钟以及在150℃下进行30分钟退火(annealing)。第一接合层172可通过回流焊工艺，以使其能够具有超平坦(ultra-flat)表面的方式形成。
在第一封装层170上形成有第一电极130。第一电极130可通过利用溅射工艺(50W，30分钟，5mTorr，200℃)对在第一封装层170上蒸镀的铟锡氧化物层进行图案化(Patterning)来形成。第一电极130可以用紫外线和/或臭氧来进行表面处理。
在第一电极130上形成包含空穴传输层151和空穴注入层152的第一电荷传输层150。可在第一电极130上利用旋涂工艺(2000rpm，30秒)使用PEDOT：PSS来形成空穴注入层152。空穴注入层152形成之后，在大气压120℃下退火10分钟，为了去除残留溶剂而在手套箱(glove box)中150℃下退火10分钟。可在空穴注入层152上利用旋涂工艺使用0.5wt％TFB的间二甲苯溶液来形成空穴传输层151，在手套箱中150℃下进行退火。
在第一电荷传输层150上形成量子点图案120。量子点图案120可包含第一量子点图案121、第二量子点图案122以及第三量子点图案123。例如，第一量子点图案121为包含红色量子点的红色量子点图案，可以由包含CdSe/CdS/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。第二量子点图案122为包含绿色量子点的绿色量子点图案，可以由包含CdSe/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。第三量子点图案123为包含蓝色量子点的蓝色量子点图案，可以由包含CdSe/ZnS量子点等的胶体纳米晶物质形成。量子点图案120可以通过凹版转印方法(参照图9至图26)来形成。量子点图案120形成之后，在手套箱中150℃下进行退火。
在量子点图案120上形成第二电荷传输层160。可在量子点图案120上利用旋涂工艺使用ZnO纳米晶的丁醇溶液来形成第二电荷传输层160，在145℃下进行退火。
在第二电荷传输层160上形成第二电极140。可通过对利用热蒸镀工艺在第二电荷传输层160上蒸镀的LiAl合金进行图案化来形成第二电极140。第二电极140能够与量子点图案120对应地被图案化。
在第二电极140上形成包含第二保护层181和第二接合层182的第二封装层180。利用旋涂工艺，在第二电极140上使用环氧树脂来形成第二接合层182，利用旋涂工艺，在第二接合层182上使用聚(对二甲苯)来形成第二保护层181。第二保护层181可以形成为约500nm的厚度，第二接合层182可以形成为700nm的厚度。形成第二封装层180之后使之暴露在紫外线下，在95℃下进行1分钟以及在150℃下进行30分钟退火。第二接合层182，可通过回流焊工艺，以能够使其具有超平坦(ultra-flat)表面的方式形成。
去除牺牲层60，并从第一封装层170分离硅基板50。由此，可以形成量子点电子设备(图27的100)。牺牲层60可以通过使用镍蚀刻溶液的蚀刻工艺来去除。
图29a至图29f是用于说明本发明实施例的量子点发光装置中所用的量子点的特性的图。图29a示出红色量子点即CdSe/CdS/ZnS量子点的TEM图像，图29b示出绿色量子点即CdSe/ZnS量子点的TEM图像，图29c示出蓝色量子点即CdSe/ZnS量子点的TEM图像，图29d示出所述红色、绿色以及蓝色量子点的吸收光谱，图29e示出所述红色、绿色以及蓝色量子点的电致发光光谱，图29f示出紫外线激发下的红色、绿色以及蓝色量子点溶液的照片。参照图29a至图29f，CdSe/CdS/ZnS量子点作为红色量子点可以发挥优异的功能，CdSe/ZnS量子点作为绿色量子点以及蓝色量子点可以发挥优异的功能。
图30a是示出适用图27的量子点电子设备的电子纹身的分解立体图，图30b是示出所述电子纹身的剖面的SEM图像，图30c和图30d示出对所述电子纹身附着于人体皮肤的形状进行拍摄的照片。
参照图30a以及图30b，对于所述电子纹身而言，量子点图案(QD)、第一电极(ITO)、第二电极(NiAl：镍铝合金)、第一电荷传输层(PEDOT：PSS&TFB)以及第二电荷传输层(ZnO)的厚度之和为300nm以下，包含第一以及第二封装层(聚(对二甲苯)&环氧)的总厚度为3μm以下，可进行各种变形，可共形集成(conformal integrations)于柔软曲面的皮肤组织(skin tissue)。所述电子纹身为超薄膜，并且在亮度和效率上具有优异的性能。此外，电致发光性能在1000次的单轴拉伸试验(uniaxial stretching test)(适用20％应变)之后也能保持稳定。
参照图30c和图30d，所述电子纹身因人体皮肤而被弯曲之后也能保持弯曲之前的电致发光性能。即，无论所述电子纹身被弯曲或者折曲或者皱曲，也能够在不降低电致发光性能的情况下层叠在像人体皮肤、铝箔、玻璃那样的各种基板上。即使通过这种变形，所述电子纹身也不会受到机械或者电损伤。因此，所述量子点电子设备能够容易地适用于可穿戴量子点发光装置。
图31a概略示出本发明实施例的凹版转印方法，图31b至图31e示出通过所述量子点凹版转印方法形成的量子点图案。图31c、图31d以及图31e分别放大示出图31b的第一区域i、第二区域ii以及第三区域iii。
参照图31a，在被表面处理后的供体基板(donor substrate)形成绿色量子点层(QD layer)，用PDMS印模(PDMS)提取所述绿色量子点层。被提取的所述绿色量子点层与凹版基板(intaglio substrate)接触之后，通过所述PDMS印模再次被提取。此时，在所述绿色量子点层中，与所述凹版基板接触的部分残留于凹版基板，对应于所述凹版基板的凹陷区域，与所述凹版基板不接触的部分在所述PDMS印模表面形成绿色量子点图案。所述绿色量子点图案通过所述PDMS印模向目标基板(target substrate)转印。反复执行以上工艺，在所述目标基板形成蓝色量子点图案和红色量子点图案。
参照图31b至图31e，绿色量子点图案、蓝色量子点图案以及红色量子点图案与形状、大小、排列无关，而能够以非常高的转印率均匀地转印。此外，20μm×20μm大小以下的量子点图案也显示为能够以非常高的转印率均匀地转印。
图32是用于说明通过凹版转印方法和结构化印模印刷方法进行的量子点图案的转印率的差异的图。在结构化印模印刷(structured stamp printing)方法中，不采用本发明实施例的凹版基板，而是形成与要转印至印模表面的量子点图案相对应的结构体，由此从供体基板向目标基板直接转印量子点图案。
参照图32可知，通过所述凹版转印方法，对于5μm×5μm大小的量子点图案，能够以几乎100％的高转印率来转印量子点图案；但是，通过结构化印模印刷方法，即使是230μm×230μm大小的量子点图案，在边缘部分也未能转印。
图33a至图33d示出本发明实施例的量子点发光装置的分辨率的电致发光图像。图33a示出分辨率326ppi的电致发光图像，图33b示出分辨率441ppi的电致发光图像，图33c示出分辨率882ppi的电致发光图像，图33d示出分辨率2460ppi的电致发光图像。
参照图33a至图33d，能够容易形成326～2460ppi范围的高分辨率的整齐排列(align)的像素，所述量子点发光装置能够适用于超高分辨率显示器。
图34a以及图34b示出通过本发明实施例的量子点发光装置的量子点图案来实现的白色。
参照图34a及图34b，包含由红色量子点图案、绿色量子点图案以及蓝色量子点图案构成的量子点图案的量子点发光装置的电致发光，由能够区分的三个顶点(peak)构成，各个顶点与红色、绿色、蓝色的各个单色对应。通过所述量子点发光装置发出的光在5V的驱动电压下与国际照明委员会(Commission International de lEclairage，CIE)的色坐标系(0.39，0.38)对应，这表示所述量子点发光装置发出纯白色(true white)的光。
图35a至图35c是对本发明实施例的量子点发光装置和混合量子点发光装置的时间分解光致发光进行比较的图表。混合量子点发光装置，是指为了实现白色而在一个量子点图案内混合红色量子点、绿色量子点以及蓝色量子点的形式的发光装置。
参照图35a至图35c，在所述混合量子点发光装置中，绿色量子点和蓝色量子点的载流子寿命显著降低，红色量子点的载流子寿命显著增加。这表示在量子点之间发生了能量转移，具有不同颜色的量子点在密集的量子点图案内位于彼此相邻的位置，因此量子点向具有低带隙的邻接的量子点传递能量来代替向外发出光子。这样，混合量子点发光装置因邻接的不同颜色的量子点之间的能量传递而导致性能降低。但是，本发明实施例的量子点发光装置是将红色量子点图案、绿色量子点图案以及蓝色量子点图案相互进行区分来形成的，因而互不相同颜色的量子点之间的能量传递得到抑制，能够高效率的发出白色光。
图36是对本发明实施例的量子点发光装置和混合量子点发光装置的电致发光效率进行比较的图表。参照图36，本发明实施例的量子点发光装置的亮度在各种驱动电压下可以比所述混合量子点发光装置提高至10～52％。
图37是示出在本发明实施例的量子点发光装置的弯曲角度下的电流密度-电压特性的图表。参照图37，本发明实施例的量子点发光装置在各种弯曲角度下示出稳定的电流密度-电压特性。
图38a至图38e示出本发明实施例的量子点发光装置的适用例。参照图38a至图38e，由于所述量子点发光装置可以形成为超薄膜，因而可以适用于玻璃棒、电池、载玻片等各种曲面基板，可以层叠为各种形状来使用。
到此，对本发明的详细实施例进行了阐述。对本领域技术人员而言，应当理解为，在不脱离本发明的本质特性的范围内能够以变形的方式来实现。因此，公开的实施例并不是限定的观点而是应当从说明的观点来考虑。本发明的范围体现在权利要求书中而不是前面所述的说明，与其等同范围内的所有不同点包含于本发明。
工业利用性
通过本发明实施例的量子点转印方法，能够以高转印率来转印超小型量子点图案。由此，可以实现性能优异的高集成量子点电子设备。所述量子点电子设备可以适用于超薄膜电子设备、可穿戴电子设备、柔性电子设备、伸缩性电子设备以及/或者皮肤附着型电子设备等各种电子设备。此外，可以扩展应用至量子点发光装置、电子纹身等各种电子设备，可以提高其性能。此外，通过所述量子点转印方法来形成量子点图案，从而能够形成各种颜色的高分辨率像素，在如弯曲(bending)、扭曲(crumpling)、皱曲(wrinkling)般各种变形下也能实现能够保持稳定的电致发光的高分辨率的超薄膜可穿戴量子点发光装置以及高分辨率的超薄膜皮肤附着型柔性(或者伸缩性)量子点发光装置。此外，所述可穿戴量子点发光装置可以实现1000ppi以上的高分辨率的显示装置。

Claims (26)

1.一种量子点电子设备，其中，包括：
第一封装层；
第一电极，配置在所述第一封装层上；
量子点图案，配置在所述第一电极上；
第二电极，配置在所述量子点图案上；
第二封装层，配置在所述第二电极上。
2.根据权利要求1所述的量子点电子设备，其中，还包括：
第一电荷传输层，配置在所述第一电极和所述量子点图案之间；
第二电荷传输层，配置在所述第二电极和所述量子点图案之间。
3.根据权利要求2所述的量子点电子设备，其特征在于，
所述第一封装层、所述第一电极、所述第一电荷传输层、所述量子点图案、所述第二电荷传输层、所述第二电极以及所述第二封装层的厚度之和在3μm以下，
所述第一电极、所述第一电荷传输层、所述量子点图案、所述第二电荷传输层以及所述第二电极的厚度之和在300nm以下。
4.根据权利要求1所述的量子点电子设备，其特征在于，
所述量子点图案通过凹版转印方法来形成，
所述凹版转印方法包括：
在供体基板形成量子点层的步骤，
利用印模提取所述量子点层的步骤，
利用所述印模，使所述量子点层与凹版基板接触的步骤，
从所述凹版基板分离所述印模的步骤。
5.根据权利要求4所述的量子点电子设备，其特征在于，所述凹版基板的表面能大于所述印模的表面能。
6.根据权利要求4所述的量子点电子设备，其特征在于，所述量子点图案的大小在5μm×5μm以上的情况下，通过所述凹版转印方法转印的所述量子点图案的转印率在99％以上。
7.根据权利要求1所述的量子点电子设备，其特征在于，所述量子点图案的大小在20μm×20μm以下。
8.根据权利要求1所述的量子点电子设备，其特征在于，
所述量子点图案包括红色量子点图案、绿色量子点图案以及蓝色量子点图案，
所述量子点电子设备为可穿戴量子点发光装置。
9.根据权利要求1所述的量子点电子设备，其特征在于，所述量子点图案由包含CdSe/ZnS量子点以及CdSe/CdS/ZnS量子点中的一个以上的胶体纳米晶物质形成。
10.根据权利要求1所述的量子点电子设备，其特征在于，
所述第一封装层包括第一保护层和第一接合层，
所述第二封装层包括第二保护层和第二接合层，
所述第一保护层和所述第二保护层由聚(对二甲苯)形成，
所述第一接合层和所述第二接合层由环氧树脂形成。
11.一种量子点电子设备，其特征在于，
包括：
基板，
量子点图案，配置在所述基板上；
所述量子点图案通过凹版转印方法来形成，其中，
所述凹版转印方法包括：
在供体基板形成量子点层的步骤，
利用印模提取所述量子点层的步骤，
利用所述印模，使所述量子点层与凹版基板接触的步骤，
从所述凹版基板分离所述印模的步骤。
12.根据权利要求11所述的量子点电子设备，其特征在于，所述凹版基板的表面能大于所述印模的表面能。
13.根据权利要求11所述的量子点电子设备，其特征在于，所述量子点图案的大小在5μm×5μm以上的情况下，通过所述凹版转印方法转印的所述量子点图案的转印率在99％以上。
14.根据权利要求11所述的量子点电子设备，其特征在于，所述量子点图案的大小在20μm×20μm以下。
15.根据权利要求11所述的量子点电子设备，其特征在于，
所述量子点图案包括红色量子点图案、绿色量子点图案以及蓝色量子点图案，
所述量子点电子设备为量子点发光装置。
16.根据权利要求11所述的量子点电子设备，其特征在于，所述量子点图案由包含CdSe/ZnS量子点以及CdSe/CdS/ZnS量子点中的一个以上的胶体纳米晶物质形成。
17.根据权利要求11所述的量子点电子设备，其特征在于，所述基板为可穿戴基板、柔性基板、伸缩性基板或者塑料基板。
18.一种量子点转印方法，其中，包括：
在供体基板形成量子点层的步骤；
利用印模提取所述量子点层的步骤；
利用所述印模，使所述量子点层与凹版基板接触的步骤；
从所述凹版基板分离所述印模的步骤。
19.根据权利要求18所述的量子点转印方法，其特征在于，在形成所述量子点层之前，所述供体基板被实施了表面处理。
20.根据权利要求18所述的量子点转印方法，其特征在于，所述量子点层由包含量子点的胶体纳米晶物质形成。
21.根据权利要求18所述的量子点转印方法，其特征在于，所述印模由聚二甲基硅氧烷形成。
22.根据权利要求18所述的量子点转印方法，其特征在于，所述凹版基板的表面能大于所述印模的表面能。
23.根据权利要求18所述的量子点转印方法，其特征在于，所述凹版基板由聚合物、玻璃、有机物或者氧化物形成。
24.根据权利要求18所述的量子点转印方法，其特征在于，所述凹版基板具有从表面向内部凹进去的凹陷区域。
25.根据权利要求24所述的量子点转印方法，其特征在于，当所述印模从所述凹版基板分离时，所述量子点层中的与所述凹版基板接触的部分残留于所述凹版基板，而所述量子点层中的对应于所述凹陷区域的部分通过所述印模而被提取。
26.根据权利要求18所述的量子点转印方法，其特征在于，当利用所述印模，使所述量子点层与所述凹版基板接触时，对所述量子点层施加均匀的压力。
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