CN108987573A - 量子点薄膜的转印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于显示器件领域，提供了一种量子点薄膜的转印方法。本发明提供的量子点薄膜的转印方法，通过在弹性体印章表面生成表面能≥80mN/m的薄层，使得弹性体印章的表面能增加，由此加大了弹性体印章与量子点薄膜的粘附能；在完成第一次转移后，通过对弹性体印章进行淬冷，使得弹性体印章的表面在表面处理后的低温环境中产生微裂纹，而印章内部存在的非极性硅流体会经由这些微裂纹扩散到表面，从而降低了弹性体印章的表面能，减弱了弹性体印章与量子点薄膜的粘附能。由此，通过对弹性体印章前后两次表面处理能够有效提高转印后量子点图案的完整性，同时减少对转印工艺参数的要求，减少工艺成本。

Description

量子点薄膜的转印方法
技术领域
本发明属于显示器件领域，尤其涉及一种量子点薄膜的转印方法。
背景技术
量子点具有发光颜色易于调节、色彩饱和度高、可溶液加工、高稳定性等诸多优点，因而被视为下一代显示技术的有力竞争者。在制备量子点薄膜时，旋涂法是最快捷简便且成膜质量好的溶液加工方式，但一般只能用于制备单色发光器件，而在制造全彩发光器件时，必须制备出图案化量子点薄膜。
目前，图案化量子点薄膜的制备方法主要有喷墨打印、3D打印、转印等方式。其中，转印方法通常是先使用旋涂法在供体基底上制备量子点薄膜，再利用弹性体的印章与供体基底共形接触，将印章从供体基底上剥离，得到图案化的薄膜，然后再转印到目标基板上。转印方法一般包含两个转移过程，第一次转移过程是将供体基底上的量子点薄膜部分转移到印章上，得到图案化的量子点薄膜；第二次转移过程是将印章上的薄膜转移到器件基底上。
然而，现有的弹性体印章一般表面能较低，对量子点的吸附能力弱，在完成第一个转移过程中会使薄膜图案存在缺陷，难以将量子点薄膜完整地从供体基底上剥离下来，需要对印章使用较大压力及较快剥离速度，对转印设备及工艺提出了很高的要求，增大了成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种量子点薄膜的转印方法，旨在解决现有的弹性体印章表面能较低，吸附能力弱，在转印过程中会使薄膜图案存在缺陷，且难以将量子点薄膜完整地从供体基底上剥离下来，需要对印章使用较大压力及较快剥离速度，提高了对转印设备及工艺的要求并增大了成本的问题。
本发明提供了一种量子点薄膜的转印方法，该转印方法包括如下步骤：
提供供体基底，在所述供体基底上沉积量子点薄膜；
提供弹性体印章，对所述弹性体印章进行处理，使所述弹性体印章表面生成表面能≥80mN/m的薄层；
将所述弹性体印章与所述量子点薄膜共形接触，在朝所述供体基底的方向施加预设压力后，将所述弹性体印章与所述供体基底剥离处理，在所述弹性体印章表面获得量子点薄膜；
将所述弹性体印章进行淬冷处理，将淬冷后的弹性体印章置于高于淬冷处理的温度中静置处理；
将静置处理后的弹性体印章与目标基底共形接触后剥离处理，在所述目标基底上获得图案化量子点薄膜。
本发明提供的量子点薄膜的转印方法，通过在弹性体印章表面生成表面能≥80mN/m的薄层，使得弹性体印章的表面能增加，由此加大了弹性体印章与量子点薄膜的粘附能；在完成第一次转移后，通过对弹性体印章进行淬冷处理，使得弹性体印章的表面在表面处理后的低温环境中产生微裂纹，而印章内部存在的非极性硅流体会经由这些微裂纹扩散到表面，从而降低了弹性体印章的表面能，减弱了弹性体印章与量子点薄膜的粘附能。由此，通过对弹性体印章前后两次表面处理能够有效提高转印后量子点图案的完整性，同时减少对转印工艺参数的要求，减少工艺成本。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的转印方法的流程框图；
图2是本发明的实施例提供的对应步骤1的结构示意图；
图3是本发明的实施例提供的对应步骤2的结构示意图；
图4是本发明的实施例提供的对应步骤2的另一个结构示意图；
图5是本发明的实施例提供的对应步骤3的结构示意图；
图6是本发明的实施例提供的对应步骤5的结构示意图；
图7是本发明的实施例提供的对应步骤5的另一个结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的量子点薄膜的转印方法的流程示意图。本发明实施例的量子点薄膜的转印方法包括以下步骤：
步骤S01：提供供体基底1，在供体基底1上沉积量子点薄膜2(参阅图2)。
在本发明实施例中，首先提供供体基底1，然后在供体基底1上沉积量子点薄膜2。其中，提供供体基底1的方法包括如下步骤：提供基片，将基片进行紫外-臭氧处理10min-30min，用等离子水清洗；在基片表面生成反粘层，将生成反粘层的基片进行超声清洗，干燥，获得供体基底1。其中，基片优选为Si基片、SiO基片、Si/SiO2基片中一种。
具体地，在基片表面生成反粘层，将生成反粘层的基片进行超声清洗，干燥，获得供体基底1的方法包括如下步骤：将基片置于十八烷基三氯硅烷-十六烷溶液中浸泡1h-2h，生成反粘层；将生成有反粘层的所述基片进行浸泡处理后于脱脂有机溶剂中超声清洗10min-30min，并于120℃-150℃环境中干燥，获得供体基底1。其中，十八烷基三氯硅烷-十六烷溶液的浓度范围为1mmol/L～5mmol/L；反粘层优选为十八烷基三氯硅烷单分子膜；脱脂有机溶剂优选地包括氯仿、异丙醇以及甲醇，将浸泡后的基片在脱脂有机溶剂中超声10min-30min的步骤具体可以是将浸泡后的基片依次在氯仿、异丙醇、甲醇中超声10min-30min。
在本发明实施例中，提供供体基底1后在供体基底1上沉积量子点薄2膜，其中，沉积方式优选为旋涂，具体地，将量子点旋涂到供体基底1上，烘干后得到平整的量子点薄膜2。
步骤S02：提供弹性体印章3，对弹性体印章3进行处理(参阅图3)，使弹性体印章3表面生成表面能≥80mN/m的薄层。其中，弹性体印章3具体可以是PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)，但不限于前述材料。
在本发明实施例中，弹性体印章3的制备步骤具体包括将预聚体和固化剂按质量比(5-20)：1混合均匀，在模板上浇注，获得图案化的弹性体印章3。其中，图案化类型与所需的量子点图案对应，优选地，图案化凸起部分高于的1um。
在本发明实施例中，为了增加弹性体印章3的表面能，增加弹性体印章3与量子点薄膜2的粘附能，需要对弹性体印章3的表面进行处理。具体地，处理方式优选地包括紫外-臭氧处理10min-30min或等离子体处理10min-30min。更具体地，参阅图4，通过紫外-臭氧或等离子体处理暴露在掩模板4之外的弹性体印章3表面10min-30min，使弹性体印章3表面生成表面能≥80mN/m的薄层。其中，薄层优选为有机硅层或硅羟基层，薄层的表面能可以利用现有的对聚合物表面能的测定方法进行测量，具体地，可以采用接触角法进行表面能的测量。通过紫外-臭氧或等离子体处理使弹性体印章3表面生成高表面能的薄层，由此增加弹性体印章3的表面能，增加弹性体印章3与量子点薄膜2的粘附能，提高第一次转印效果。
在本发明实施例中，步骤S02与步骤S01并不限定先后顺序，可以通过步骤S01制备出量子点薄膜2，再通过步骤S02对弹性体印章3进行处理；也可以先通过步骤S02对弹性体印章3进行处理，再通过步骤S01制备出量子点薄膜2；或者两个步骤同时进行。
步骤S03：将弹性体印章3与量子点薄膜2共形接触，在朝供体基底1的方向施加预设压力后，将弹性体印章3与供体基底1剥离，在弹性体印章3表面获得量子点薄膜2(参阅图5)。
在本发明实施例中，将弹性体印章3与供体基底1上的量子点薄膜2共形接触，然后在朝供体基底1的方向施加预设压力，使量子点薄膜2对应弹性体印章3的图案化相应产生图案，接着将和量子点薄膜2共形接触的弹性体印章3与供体基底1剥离处理。其中，共形接触指的是没有明显的接触区，即弹性体印章3与量子点薄膜2接触时没有明显的接触区，当在朝供体基底1的方向施加预设压力时，作用力直接施加在弹性体印章3与量子点薄膜2的共形面上。
具体地，预设压力根据基片处理工艺参数及精度要求进行设定，优选的范围可以是5kPa-20kPa，在此适当的压力范围下使量子点薄膜2具有更好的粘附效果以粘附在弹性体印章3上，同时使其对应弹性体印章3的图案化相应产生的图案更加清晰。
具体地，弹性体印章3与供体基底1剥离的剥离速度优选为10mm/s-30mm/s。在该优选的剥离速度下可以有效完整地将弹性体印章3与供体基底1剥离。
步骤S04：将弹性体印章3进行淬冷处理，将淬冷后的弹性体印章3置于高于淬冷处理的温度中静置处理。
在本发明实施例中，当第一次转印之后，为了降低弹性体印章3表面能，减弱弹性体印章3与量子点薄膜2的粘附能，以使第二次转移的量子点薄膜2能完整地从弹性体印章3转移到目标基底，优选地将弹性体印章3进行淬冷处理，并将淬冷后的弹性体印章3在高于淬冷处理的温度中静置处理。其中，高于淬冷处理的温度静置处理包括：高于淬冷处理温度，但是低于常温的静置处理；常温静置处理；适当的加热处理。弹性体印章3由于经过了UVO或等离子体处理，其材料表面与材料内部的热收缩不同(表面玻璃化温度比体材料内部高很多)，因此，通过淬冷处理和高于淬冷处理的温度静置处理，将使表面处理后的弹性体印章3的表面于低温环境中产生一些微裂纹，而印章内部存在的非极性硅流体会经由这些微裂纹扩散到表面，降低其表面能，减弱弹性体印章3与量子点薄膜2的粘附能，使第二次转印过程中的量子点薄膜2更加完整地从弹性体印章3转移到目标基底。
具体地，将弹性体印章3置于淬冷剂中淬冷，将淬冷后的弹性体印章3在真空环境或惰性氛围中常温静置2h-10h。其中，淬冷剂优选为液氮。
为了防止氧气或其他气体的存在使弹性体印章3在静置过程发生氧化等其它反应，将静置过程在真空环境或惰性氛围中进行。其中，惰性氛围包括但不限于氩气环境。
步骤S05：将静置处理后的弹性体印章3与目标基底5共形接触后剥离处理，在目标基底5上获得图案化量子点薄膜2(参阅图6和图7)。
在本发明实施例中，目标基底5具体是指器件的基底。将静置处理后的弹性体印章3与目标基底5共形接触，然后剥离处理，此时由于淬冷及静置处理后的弹性体印章3的表面能低，弹性体印章3与量子点薄膜2的粘附能弱，因此，无需使用附加压力便可直接将弹性体印章3与目标基底5剥离，使图案化量子点薄膜2转印到目标基底5上，使目标基底5获得图案化量子点薄膜2。
其中，弹性体印章3与目标基底5剥离处理的剥离速度优选为≤5mm/s。在该优选的剥离速度下可以有效完整地将弹性体印章3与目标基底5剥离。
本发明实施例提供的量子点薄膜2的转印方法，通过在弹性体印章3表面生成表面能≥80mN/m的薄层，使得弹性体印章3的表面能增加，由此加大了弹性体印章3与量子点薄膜2的粘附能；在完成第一次转移后，通过对弹性体印章3进行淬冷和高于淬冷处理的温度的静置处理，使得弹性体印章3的表面在表面处理后的低温环境中产生微裂纹，而印章内部存在的非极性硅流体会经由这些微裂纹扩散到表面，从而降低了弹性体印章3的表面能，减弱了弹性体印章3与量子点薄膜2的粘附能。由此，通过对弹性体印章3前后两次表面处理能够有效提高转印后量子点图案的完整性，同时减少对转印工艺参数的要求，减少工艺成本。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
1、供体基底的准备
将Si/SiO2基片紫外-臭氧处理10～30min，用等离子水清洗，浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)-十六烷溶液(浓度范围1mmol/L～5mmol/L)中1h-2h，然后依次在氯仿、异丙醇、甲醇中超声10～30min，再在120℃-150℃干燥，得到表面有OTS自组装的Si/SiO2基片作为供体基底，其中OTS作为反粘层。将量子点旋涂到供体基底上，烘干后得到平整的量子点薄膜。
2、PDMS印章第一次表面处理
利用浇模法制备图案化的PDMS印章，图案类型与所需的量子点图案对应，其中预聚体和固化剂的质量比为(5～20):1。使用UVO处理暴露在掩模板之外的PDMS印章表面10min-30min。
3、第一次转印
将PDMS印章与量子点薄膜-供体基底共形接触，使用压力为5kPa-20kPa，然后将PDMS印章与供体基底剥离处理，剥离速度10mm/s-30mm/s。
4、PDMS印章第二次表面处理
将印有量子点薄膜的PDMS印章在放入液氮中淬冷，然后在真空环境或惰性气体中常温静置2h-10h。
5、第二次转印
将印有量子点薄膜的PDMS印章与目标基板共形接触，然后剥离，此时无需使用附加压力，剥离速度小于5mm/s，在目标基板上得到图案化的量子点薄膜。
实施例2：
1、供体基底的准备
将Si/SiO2基片紫外-臭氧处理10～30min，用等离子水清洗，浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)-十六烷溶液(浓度范围1mmol/L～5mmol/L)中1h-2h，然后依次在氯仿、异丙醇、甲醇中超声10～30min，再在120℃-150℃干燥，得到表面有OTS自组装的Si/SiO2基片作为供体基底，其中OTS作为反粘层。将量子点旋涂到供体基底上，烘干后得到平整的量子点薄膜。
2、PDMS印章第一次表面处理
利用浇模法制备图案化的PDMS印章，图案类型与所需的量子点图案对应，其中预聚体和固化剂的质量比为(5～20):1。使用O2等离子体处理暴露在掩模板之外的PDMS印章表面10min-30min。
3、第一次转印
将PDMS印章与量子点薄膜-供体基底共形接触，使用压力为5kPa-20kPa，然后将PDMS印章与供体基底剥离处理，剥离速度10mm/s-30mm/s。
4、PDMS印章第二次表面处理
将印有量子点薄膜的PDMS印章在放入液氮中淬冷，然后在真空环境或惰性气体中常温静置2h-10h。
5、第二次转印
将印有量子点薄膜的PDMS印章与目标基板共形接触，然后剥离，此时无需使用附加压力，剥离速度小于5mm/s，在目标基板上得到图案化的量子点薄膜。
实施例3：
1、供体基底的准备
将Si/SiO2基片紫外-臭氧处理10～30min，用等离子水清洗，浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)-十六烷溶液(浓度范围1mmol/L～5mmol/L)中1h-2h，然后依次在氯仿、异丙醇、甲醇中超声10～30min，再在120℃-150℃干燥，得到表面有OTS自组装的Si/SiO2基片作为供体基底，其中OTS作为反粘层。将量子点旋涂到供体基底上，烘干后得到平整的量子点薄膜。
2、PDMS印章第一次表面处理
利用浇模法制备图案化的PDMS印章，图案类型与所需的量子点图案对应，其中预聚体和固化剂的质量比为(5～20):1。使用Ar2等离子体处理暴露在掩模板之外的PDMS印章表面10min-30min。
3、第一次转印
将PDMS印章与量子点薄膜-供体基底共形接触，使用压力为5kPa-20kPa，然后将PDMS印章与供体基底剥离，剥离速度10mm/s-30mm/s。
4、PDMS印章第二次表面处理
将印有量子点薄膜的PDMS印章在放入液氮中淬冷，然后在真空环境或惰性气体中常温静置2h-10h。
5、第二次转印
将印有量子点薄膜的PDMS印章与目标基板共形接触，然后剥离，此时无需使用附加压力，剥离速度小于5mm/s，在目标基板上得到图案化的量子点薄膜。
本发明提供的量子点薄膜的转印方法，通过对弹性体印章前后两次表面处理能够有效提高转印后量子点图案的完整性，同时减少对转印工艺参数的要求，减少工艺成本。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述转印方法包括如下步骤：
提供供体基底，在所述供体基底上沉积量子点薄膜；
提供弹性体印章，对所述弹性体印章进行处理，使所述弹性体印章表面生成表面能≥80mN/m的薄层；
将所述弹性体印章与所述量子点薄膜共形接触，在朝所述供体基底的方向施加预设压力后，将所述弹性体印章与所述供体基底剥离处理，在所述弹性体印章表面获得量子点薄膜；
将所述弹性体印章进行淬冷处理，将淬冷后的弹性体印章置于高于淬冷处理的温度中静置处理；
将静置处理后的弹性体印章与目标基底共形接触后剥离处理，在所述目标基底上获得图案化量子点薄膜。
2.如权利要求1所述的转印方法，其特征在于，提供所述供体基底的方法包括如下步骤：
提供基片，将所述基片进行紫外-臭氧处理后清洗；
在所述基片表面生成反粘层，将所述基片进行清洗后干燥，获得所述供体基底。
3.如权利要求1或2所述的转印方法，其特征在于，所述弹性体印章的制备包括如下步骤：
将预聚体和固化剂按质量比(5-20)：1混合均匀，在模板上浇注，获得图案化的所述弹性体印章。
4.如权利要求1或2所述的转印方法，其特征在于，对所述弹性体印章进行处理的处理方式包括紫外-臭氧处理10min-30min或等离子体处理10min-30min。
5.如权利要求1或2所述的转印方法，其特征在于，所述薄层为有机硅层或硅羟基层。
6.如权利要求1或2所述的转印方法，其特征在于，所述预设压力为5kPa-20kPa。
7.如权利要求1或2所述的转印方法，其特征在于，将所述弹性体印章与所述供体基底剥离处理的剥离速度为10mm/s-30mm/s。
8.如权利要求1或2所述的转印方法，其特征在于，将所述弹性体印章进行淬冷处理，静置处理的方法包括如下步骤：
将所述弹性体印章置于淬冷剂中淬冷；
将淬冷后的所述弹性体印章在真空环境或惰性氛围中常温静置。
9.如权利要求1或2所述的转印方法，其特征在于，将静置处理后的所述弹性体印章与所述目标基底共形接触后剥离处理的剥离速度≤5mm/s。
10.如权利要求1或2所述的转印方法，其特征在于，所述弹性体印章材料为聚二甲基硅氧烷。
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