CN109728203B - 量子点转印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于量子点技术领域，具体涉及一种量子点转印方法。该量子点转印方法包括如下步骤：提供形状记忆聚合物印章的初始印章，所述初始印章设有初始凸型图案，将所述初始印章进行变形处理，使所述初始凸型图案的印面面积增大并形成形变凸型图案，得到形变印章；提供设置在供体基底表面的量子点初始薄膜，将所述形变凸型图案的印面与所述量子点初始薄膜接触，提取所述量子点初始薄膜材料；将所述形变印章恢复成所述初始印章的形态，使提取的量子点初始薄膜材料与目标基底接触，在所述目标基底上形成量子点图案化膜层。本发明可提高量子点薄膜的密度，并解决量子点薄膜上的孔洞、裂纹缺陷，能进一步有效提高量子点薄膜的光电性能。
Description
技术领域
本发明属于量子点技术领域，具体涉及一种量子点转印方法。
背景技术
量子点具有发光颜色易调节、色彩饱和度高、可溶液加工、高稳定性等诸多优点，其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，然而旋涂法一般只能用于制备单色发光器件，而且使用旋涂法制备的量子点薄膜经常会存在在孔洞、裂纹之类的缺陷。
转印是一种制造全彩量子点发光器件的有效方法，在转印过程中可以利用动力学控制来调控弹性体印章与量子点薄膜间的粘附力，实现将量子点薄膜从供体基底到目标基底的转移。转印前，首先需要将量子点旋涂到供体基底上形成量子点薄膜，然后再通过印章将量子点薄膜转印到目标基底上。在转印过程中由于需要对印章加载压力，以增加印章与量子点薄膜之间的粘附力，因此，通常转印后的薄膜在垂直方向量子点紧密，然而在薄膜平面上由于旋涂法产生的孔洞、裂纹之类的缺陷仍然存在。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种量子点转印方法，旨在解决现有转印方法得到的量子点膜层表面存在孔洞、裂纹之类的缺陷的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种量子点转印方法，包括如下步骤：
提供形状记忆聚合物印章的初始印章，所述初始印章设有初始凸型图案，将所述初始印章进行变形处理，使所述初始凸型图案的印面面积增大并形成形变凸型图案，得到形变印章；
提供设置在供体基底表面的量子点初始薄膜，将所述形变凸型图案的印面与所述量子点初始薄膜接触，提取所述量子点初始薄膜材料；
将所述形变印章恢复成所述初始印章的形态，使提取的量子点初始薄膜材料与目标基底接触，在所述目标基底上形成量子点图案化膜层。
形状记忆聚合物(Shape Memory Polymers，简称SMP)又称为形状记忆高分子，是指具有初始形状的制品在一定的条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件(如热、电、光、化学感应等)的刺激又可恢复其初始形状的高分子材料。本发明提供的量子点转印方法中，利用含有形状记忆聚合物的材料制备的印章，经过一定条件处理(根据形状记忆聚合物的特性进行)可形成两种不同形态的印章：初始印章和形变印章，在本发明中，将供体基底上的量子点初始薄膜提取转印到形变印章上后，利用形状记忆聚合物的固有特性，使形变印章恢复到初始态的初始印章，这个恢复过程(即形变凸型图案的面积缩小形成初始凸型图案)可使印面上的量子点薄膜材料也受到平面方向作用力而面积变小，形成更致密的结构，如此再把致密的量子点薄膜材料转印于目标基底上形成致密的量子点图案化膜层。这样的转印方法可提高量子点薄膜的密度，并解决量子点薄膜上孔洞、裂纹等缺陷，能进一步有效提高量子点薄膜的光电性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明量子点转印方法中的初始印章形成图；
图2为本发明量子点转印方法中的形变印章形成图；
图3为本发明量子点转印方法中的形变印章的表面处理图；
图4为本发明量子点转印方法的转印流程图；其中，a)为设置在供体基底表面的量子点初始薄膜的示意图；b)为形变印章提取量子点初始薄膜材料示意图；c)为提取量子点初始薄膜材料后的形变印章恢复为初始印章的示意图；d)量子点图案化膜层转印于目标基底上的示意图；
其中，图中各附图标记为：
11：初始印章；111：初始凸型图案；
12：形变印章；121：形变凸型图案；
21：量子点初始薄膜；22：量子点图案化膜层；
3：供体基底；
4：抗粘膜；
5：目标基底；
6：掩膜板；
7：第一模具；71：第一凹型模底；
8：第二模具；81：第二凹型模底。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，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。
需要说明的是，当元件被称为“设置在”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本发明实施例提供了一种量子点薄膜的转印方法，包括如下步骤：
S01：提供形状记忆聚合物印章的初始印章，所述初始印章设有初始凸型图案，将所述初始印章进行变形处理，使所述初始凸型图案的印面面积增大并形成形变凸型图案，得到形变印章；
S02：提供设置在供体基底表面的量子点初始薄膜，将所述形变凸型图案的印面与所述量子点初始薄膜接触，提取所述量子点初始薄膜材料；
S03：将所述形变印章恢复成所述初始印章的形态，使提取的量子点初始薄膜材料与目标基底接触，在所述目标基底上形成量子点图案化膜层。
本发明实施例提供的量子点转印方法，采用含有形状记忆聚合物的材料制备的印章，这样的印章经过一定条件处理可形成两种不同形态的印章：初始印章和形变印章，在本发明实施例中，将供体基底上的量子点初始薄膜材料提取转印到形变印章上(即使初始薄膜材料先吸附到形变印章的形变凸型图案的印面上)后，利用形状记忆聚合物的固有特性，使形变印章恢复到初始态的初始印章，这个恢复过程可使形变印章印面上的膜层收缩：即形变凸型图案的印面面积缩小恢复形成初始凸型图案，印面上的量子点薄膜材料也受到平面方向作用力而面积变小，形成更致密的结构，如此再把致密的量子点薄膜材料转印于目标基底上形成致密的量子点图案化膜层；优选的，为使形成均匀的图案化膜层，使形变凸型图案的印面面积均匀缩小恢复形成初始凸型图案。这样的转印方法可提高量子点薄膜的密度，并解决量子点薄膜上孔洞、裂纹等缺陷，能进一步有效提高量子点薄膜的光电性能。
形状记忆聚合物是指有初始形状的制品在一定的条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件(如热、电、光、化学感应等)的刺激又可恢复其初始形状的高分子材料，根据其恢复原理可分为：热致型SMP、电致型SMP、光致型SMP、化学感应型SMP等。在本发明实施例中，含有各种类型的形状记忆聚合物的原料制成的形状记忆聚合物印章都可以实现本发明的目的，都在本发明的保护范围内；而一优选实施例中，形状记忆聚合物为热致型形状记忆聚合物，且其玻璃化温度Tg为25-150℃。通常量子点不能加热到150℃以上，因此该玻璃化温度Tg范围内最佳转印效果最佳。而优选地，热致型形状记忆聚合物包括环氧树脂和/或聚氨酯等材料。
进一步地，在一种具体的实施方式中，如图1和图2所示，上述步骤S01中，初始印章的制备过程为：将制备原料混合加热溶解后，倒入第一模具7中冷却形成初始印章11；所述第一模具7内有形成所述初始凸型图案111的第一凹型模底71。形变印章的制备过程为：将该初始印章11取出放入第二模具8中，加热至温度大于所述热致型形状记忆聚合物的Tg、并均匀施压得形变印章12；其中，第二模具8内有形成形变凸型图案121的第二凹型模底81。即初始凸型图案111和第一凹型模底71完全吻合，形变凸型图案121和第二凹型模底81完全吻合；这样，通过调节第二凹型模底81中的凹型面积相对第一凹型模底71中的凹型面积的变化，就可以调节形变凸型图案121和初始凸型图案111之间的凸台面积变化，本发明一实施例中，第二凹型模底81中的凹型面积相对第一凹型模底71中的凹型面积均匀增大，如此得到带有形变凸型图案121的形变印章12。本发明一优选实施例中，形变凸型图案121的面积比初始凸型图案111的面积大2-10％；如在2％以下，这样形成的量子点薄膜在平面上收缩量较小，致密化效果不理想，如在10％以上，超过了旋涂法本身制备量子点薄膜中存在的孔洞和孔隙，会造成表面形貌发生变化如褶皱等。
进一步地，上述制备过程中：制备原料包括热致型形状记忆聚合物、固化剂和促进剂；热致型形状记忆聚合物包括环氧树脂和/或聚氨酯等，固化剂可以为甲基四氢邻苯二甲酸酐等，促进剂可以为2-乙基-4-甲基咪唑等。进一步优选地，在制备原料倒入第一模具7之前，可在第一模具7内涂覆一层脱模剂，如甲基硅油，以方便将注型后的初始印章11从模具中取出。
进一步地，如图3和图4所示，上述步骤S01中，在将所述形变印章11的印面与所述量子点初始薄膜21接触之前，还包括对所述形变印章11的形变凸型图案111的印面边缘进行等离子体处理的步骤，以提高形变印章11对量子点初始薄膜21的粘附力，这样更有效地提取量子点初始薄膜21。优选地，等离子体处理的过程为：将带有孔隙的掩模板6覆盖在形变凸型图案121的印面上，使掩膜板6上的空隙对应形变凸型图案121的印面边缘位置，即通过掩膜板6将凸型图案121进行覆盖后，通过掩膜板6的孔隙使凸型图案121的印面边缘暴露在等离子体中。更优选的，等离子体处理的形变凸型图案121的印面边缘面积为整体形变凸型图案121印面面积的5-10％；如等离子体处理面积太大，这样会减少对量子点薄膜21的收缩比例，如等离子体处理的面积太小，由于总粘附力＝单位面积粘附力×接触面积，边缘部分印章与薄膜的粘附力会较弱。而等离子体包括O2等离子体、N2等离子体、Ar2等离子体中的至少一种，对凸型图案121的印面边缘进行等离子体处理的时间为10-30min。
通过等离子体进行表面处理引入极性基团，提高图案边缘部分的表面能，进而提高形变凸型图案121印面边缘对量子点初始薄膜21的粘附力，然后将量子点初始薄膜21从供体基底3转移到形变印章12上，而且，由于形变凸型图案121印面边缘的离子体表面处理产生的强粘附力，在边缘产生了类似“钉扎”的效果。如此，提高了量子点初始薄膜21边缘部分和印章印面的韧性(因为边缘部分的回复变形量最大，界面裂纹最容易先在边缘产生，当提高边缘部分界面韧性后，避免裂纹先在边缘产生，得到边缘部分薄膜钉扎在印章表面的效果)，后续加热将形变印章12恢复到初始印章11后，因印面向中间收缩，最后得到沿平面方向更致密的量子点图案化膜层22。
具体的，上述转印流程如图4所示。首先，量子点初始薄膜21设置在供体基底3上(图4a)；然后，利用形变印章12提取量子点初始薄膜21，将量子点薄膜材料转印在形变印章12的印面上，再将形变印章12恢复到初始印章11，这样形变印章12上的形变凸型图案121的面积缩小形成初始态凸型图案111，从而形成致密的量子点图案化膜层22(图4b和4c)(形变印章12恢复到初始印章11的方法为：加热至温度大于Tg，该恢复过程中形变印章12的形变凸型图案121表面收缩，从而使粘附在形变凸型图案121表面的量子点图案化膜层22收缩；最后，将量子点图案化膜层22转印于目标基底5上(图4d)。
进一步地，如图4a，在上述步骤S02中，量子点初始薄膜21和供体基底3之间还设置有一层抗粘膜4，该抗粘膜4由十八烷基三氯硅烷、聚二甲基硅氧烷、全氟烷(C原子≥8)中的至少一种制成。抗粘膜可降低表面能，用于减少量子点初始薄膜21与供体基底3之间的粘附力，以便更好地提取量子点初始薄膜21。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种量子点转印方法，包括如下步骤：
1.制备初始印章，该印章的凸型图案中凸起部分横截面为梯形。
将环氧树脂E-51与固化剂(甲基四氢邻苯二甲酸酐)分别预热至60℃，度，混合搅拌均匀后加入促进剂(2-乙基-4-甲基咪唑)，其中环氧树脂、固化剂、促进剂的质量比为100：60：1，混合搅拌均匀后，将树脂体系置于烘箱中80℃下静置，待脱除气泡。
使用如图1的凹陷部分横截面为梯形的第一模具，在第一模具上涂上甲基硅油脱模剂，并在80℃预热。将上述制备的树脂体系注入到第一模具中，放入烘箱，然后分阶段升温固化，分别在80-90℃加热2～3小时、100℃加热2h、150℃加热2h，然后冷却到室温，脱模后得到形状记忆聚合物的初始印章，其玻璃转化温度为70～90℃。
2.制备形状记忆聚合物的形变印章。
将上述初始印章置于第二模具2中(如图2，第二凹型模底相对第一凹型模底内的凹型面积增大)；然后加热到90-100℃，保持施加均匀的压力，逐渐冷却到室温，得到表面扩展的形变印章，其中形变凸型图案相对初始凸型图案的表面积扩张2～10％。将带有孔隙的掩模板覆盖在形变印章的印面上，然后置于等离子体中10-30min，提高形变凸型图案边缘的表面能，掩模板的孔隙面积不超过形变凸型图案表面积的5％～10％，如图3。
3.在供体基底上旋涂一层十八烷基三氯硅烷作为抗粘膜，然后再旋涂上量子点薄初始膜。
4.用形变印章提取上述量子点初始薄膜得量子点图案化膜层。
5.将形变印章加热到90-100℃，使其恢复到初始印章，由于初始印章的印面收缩，量子点图案化膜层也受到平面方向作用力形成更致密的结构。
6.将上述位于初始印章位上的量子点图案化膜层转印到目标基底上。
实施例2
一种量子点转印方法，包括看如下步骤：
1.制备初始印章，该印章的凸型图案中凸起部分横截面为梯形。
将环氧树脂E-51与固化剂(甲基四氢邻苯二甲酸酐)分别预热至60℃，混合搅拌均匀后加入促进剂(2-乙基-4-甲基咪唑)，其中环氧树脂、固化剂、促进剂的质量比为100：60：1，混合搅拌均匀后，将树脂体系置于烘箱中80℃下静置，待脱除气泡。
使用如图1的凹陷部分横截面为梯形的第一模具，在第一模具上涂上甲基硅油脱模剂，并在80℃预热。将上述制备的树脂体系注入到第一模具中，放入烘箱，然后分阶段升温固化，分别在80℃加热2小时、100℃加热2h、150℃加热2h。然后冷却到室温，脱模后得到形状记忆聚合物的初始印章，其玻璃转化温度为70～90℃。
2.制备形状记忆聚合物的形变印章。
将上述初始印章置于第二模具2中(如图2，第二凹型模底相对第一凹型模底内的凹型面积增大)；然后加热到90℃，保持施加均匀的压力，逐渐冷却到室温，得到表面扩展的形变印章，其中形变凸型图案相对初始凸型图案的表面积扩张2～10％。将带有孔隙的掩模板覆盖在形变印章的印面上，然后置于等离子体中10-30min，提高形变凸型图案边缘的表面能，掩模板的孔隙面积不超过形变凸型图案表面积的10％，如图3。
3.在供体基底上旋涂一层十八烷基三氯硅烷作为抗粘膜，然后再旋涂上量子点初始薄膜。
4.用形变印章提取上述量子点初始薄膜得量子点图案化膜层。
5.将形变印章加热到90℃，使其恢复到初始印章，由于初始印章的印面收缩，量子点图案化膜层也受到平面方向作用力形成更致密的结构。
6.将上述位于初始印章位上的量子点图案化膜层转印到目标基底上。
实施例3
一种量子点转印方法，包括看如下步骤：
1.制备初始印章，该印章的凸型图案中凸起部分横截面为梯形。
采用聚已二酸己二醇脂二醇(PEA)为软段，4,4-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、扩链剂1，4-丁二醇(BD)和二苯胺(DPA)扩链剂组成硬段，制备形状记忆聚氨酯。将PEA、BD、DPA按质量比5:4:3混合后加热至100～120℃，真空下脱水至水含量低于0.02％。在室温氮气环境下，加入计量的MDI，该MDI与之前加入的BD质量比为2:1，快速搅拌均匀得聚氨酯。
使用如图1的凹陷部分横截面为梯形的第一模具，在第一模具上涂上脱模剂，将上述制备的聚氨酯注入到第一模具中，在室温下固化3小时，放入烘箱内80℃熟化24小时，脱模，得到形状记忆聚合物的初始印章，其玻璃转化温度为60～70℃。
2.制备形状记忆聚合物的形变印章。
将上述初始印章置于第二模具2中(如图2，第二凹型模底相对第一凹型模底内的凹型面积增大)；然后加热到80～90℃，保持施加均匀的压力，使材料各部分均匀变形，达到相同的形变量，逐渐冷却到室温，得到表面扩展的形变印章物，其中形变凸型图案相对初始凸型图案的表面积扩张2～10％。将带有孔隙的掩模板覆盖在形变印章的印面上，然后置于等离子体中10-30min，在表面引入极性基团，提高形变凸型图案边缘的表面能，掩模板的孔隙面积不超过形变凸型图案表面积的5％～10％，如图3。
3.在供体基底上旋涂一层十八烷基三氯硅烷作为抗粘膜，然后再旋涂上量子点初始薄膜。
4.用形变印章提取上述量子点初始薄膜得量子点图案化膜层。
5.将形变印章加热到80-90℃，使其恢复到初始印章，由于初始印章的印面收缩，量子点图案化膜层也受到平面方向作用力形成更致密的结构。
6.将上述位于初始印章位上的量子点图案化膜层转印到目标基底上。
本发明上述实施例提供的量子点转印方法，利用形状记忆聚合物作为转印印章，转印方法操作简单，转印后的量子点薄膜提高了密度，并解决量子点薄膜上的孔洞、裂纹缺陷，能有效提高量子点薄膜的光电性能。
以上所述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)
1.一种量子点转印方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供形状记忆聚合物印章的初始印章，所述初始印章设有初始凸型图案，将所述初始印章进行变形处理，使所述初始凸型图案的印面面积增大并形成形变凸型图案，得到形变印章；
提供设置在供体基底表面的量子点初始薄膜，将所述形变凸型图案的印面与所述量子点初始薄膜接触，提取所述量子点初始薄膜材料；
将所述形变印章恢复成所述初始印章的形态，使提取的量子点初始薄膜材料与目标基底接触，在所述目标基底上形成量子点图案化膜层。
2.如权利要求1所述的量子点转印方法，其特征在于，在将所述形变凸型图案的印面与所述量子点初始薄膜接触之前，还包括对所述形变凸型图案的印面边缘进行等离子体处理的步骤，所述等离子处理提高所述形变印章对所述量子点初始薄膜的粘附力。
3.如权利要求2所述的量子点转印方法，其特征在于，所述等离子体包括O2等离子体、N2等离子体、Ar2等离子体中的至少一种；和/或
所述等离子体处理的形变凸型图案的印面边缘面积占所述形变凸型图案的印面面积的5-10％；和/或
所述等离子体处理的时间为10-30min。
4.如权利要求1所述的量子点转印方法，其特征在于，所述量子点初始薄膜和所述供体基底之间还设置有一层抗粘膜。
5.如权利要求1所述的量子点转印方法，其特征在于，将所述初始印章进行变形处理，使所述形变凸型图案的印面面积比所述初始凸型图案的印面面积大2-10％。
6.如权利要求1-5任一项所述的量子点转印方法，其特征在于，所述形状记忆聚合物为热致型形状记忆聚合物，所述热致型形状记忆聚合物的玻璃化温度Tg为25-150℃。
7.如权利要求6所述的量子点转印方法，其特征在于，热致型形状记忆聚合物为环氧树脂和/或聚氨酯。
8.如权利要求6所述的量子点转印方法，其特征在于，所述初始印章的制备过程包括：将制备原料混合加热溶解后，倒入第一模具中冷却形成所述初始印章；其中，
所述制备原料包括所述热致型形状记忆聚合物、固化剂和促进剂；所述第一模具内有形成所述初始凸型图案的第一凹型模底。
9.如权利要求8所述的量子点转印方法，其特征在于，将所述初始印章进行变形处理，使所述初始凸型图案的面积增大，得到形变印章的步骤包括：
将所述初始印章放入第二模具中，加热至温度大于所述热致型形状记忆聚合物的Tg、并均匀施压得所述形变印章；
其中，所述第二模具内有形成所述形变凸型图案的第二凹型模底。
10.如权利要求8所述的量子点转印方法，其特征在于，在将所述制备原料倒入所述第一模具之前，还包括在所述第一模具内涂覆一层脱模剂。
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