CN109927431A - 量子点转印方法 - Google Patents

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，包括如下步骤：提供印章，所述印章的印面凸起部设置有形变嵌入体，所述形变嵌入体由含有形状记忆聚合物的材料制成的初始嵌入体经形变处理得到；提供设置在供体基底表面的量子点初始薄膜，将所述初始薄膜转印到设置有所述形变嵌入体的印章的印面上，形成量子点图案化膜层；将转印有所述量子点图案化薄层的印章与目标基底接触，且将所述形变嵌入体恢复成所述初始嵌入体，使所述量子点图案化膜层转印于目标基底上。本发明减少了最终由于恢复应变不均匀造成的部分图案残留，提高了量子点图案化膜层转印的完整性，减少了重复利用印章时所需要的外加应力。

Description

量子点转印方法

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于调节、色彩饱和度高、可溶液加工、稳定性高等诸多优点，因此，量子点发光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，图案化量子点的方法主要有喷墨打印、转印等方式。

常规的转印过程通常是利用粘弹性体印章作为转移载体，利用动力学控制实现转印。转印过程具体包括两步，第一步是将量子点图案从供体基底转印到印章，第二步是将量子点图案从印章转印到目标基底。通常第二步的转印过程完全依赖于量子点薄膜与印章的粘附能小于量子点薄膜与供体基底的粘附能，然而由于两种界面的粘附功相差不大，接触面积相同(等同于图案大小)，最后得到的图案经常会有缺损、不完整。因此，现有技术有待改进。

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，旨在解决现有量子点转印得到的量子点图案经常有缺损、不完整的技术问题。

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：

提供印章，所述印章的印面凸起部设置有形变嵌入体，所述形变嵌入体由含有形状记忆聚合物的材料制成的初始嵌入体经形变处理得到；

提供设置在供体基底表面的量子点初始薄膜，将所述初始薄膜转印到设置有所述形变嵌入体的印章的印面上，形成量子点图案化膜层；

将转印有所述量子点图案化薄层的印章与目标基底接触，且将所述形变嵌入体恢复成所述初始嵌入体，使所述量子点图案化膜层转印于目标基底上；

其中，所述初始嵌入体包括第一面板，且所述第一面板在靠近印章印面的一面设有中心台以及多个间隔设置且以所述中心台为中心而层层围绕所述中心台的围壁；

所述形变嵌入体包括第二面板，且所述第二面板在靠近印章印面的一面为平面。

本发明提供的量子点转印方法中，使用了一种含有形状记忆聚合物的材料制成的嵌入体置入在印章的印面凸起部内，该嵌入体根据形状记忆聚合物属性具有两种形态：初始嵌入体态和形变嵌入体，初始嵌入体有一面设有中心台以及多个间隔设置且以所述中心台为中心而层层围绕所述中心台的围壁，初始嵌入体经形变处理后设有围壁的一面变成平面即得到形变初始嵌入体；最初将形变嵌入体置入在印章内，等转印得到量子点图案化薄层、并与目标基底接触后，再将形变嵌入体恢复成初始嵌入体，在这个恢复过程中，形变嵌入体会慢慢恢复成很多规则的围壁，与此同时，印章也跟着发生弹性形变，如此，印章印面逐渐与转印的量子点图案化薄层的接触面积逐渐减少，而有规则的围壁使印章形变区域应变一致，这样提高了印章表面形变均匀性，减少了最终由于恢复应变不均匀造成的部分图案残留，提高了量子点图案化膜层转印的完整性，减少了重复利用印章时所需要的外加应力。

附图说明

图1为本发明实施例中初始嵌入体的结构示意图；

图2为本发明实施例中初始嵌入体形变处理得到形变嵌入体的过程示意图；

图3为本发明实施例中设置有形变嵌入体的PDMS印章制备过程示意图；

图4为本发明实施例中量子点转印的过程示意图；

图5为本发明实施例中形变嵌入体在PDMS印章中的位置关系示意图。

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。

本发明实施例提供了一种量子点转印方法，包括如下步骤：

S01：提供印章，所述印章的印面凸起部设置有形变嵌入体，所述形变嵌入体由含有形状记忆聚合物的材料制成的初始嵌入体经形变处理得到；

S02：提供设置在供体基底表面的量子点初始薄膜，将所述初始薄膜转印到设置有所述形变嵌入体的印章的印面上，形成量子点图案化膜层；

S03：将转印有所述量子点图案化薄层的印章与目标基底接触，且将所述形变嵌入体恢复成所述初始嵌入体，使所述量子点图案化膜层转印于目标基底上；

其中，所述初始嵌入体包括第一面板，且所述第一面板在靠近印章印面的一面设有中心台以及多个间隔设置且以所述中心台为中心而层层围绕所述中心台的围壁；

所述形变嵌入体包括第二面板，且所述第二面板在靠近印章印面的一面为平面。

本发明实施例提供的量子点转印方法中，使用了一种含有形状记忆聚合物的材料制成的嵌入体置入在印章的印面凸起部内，该嵌入体根据形状记忆聚合物属性具有两种形态：初始嵌入体态和形变嵌入体，初始嵌入体有一面设有中心台以及多个间隔设置且以所述中心台为中心而层层围绕所述中心台的围壁，初始嵌入体经形变处理后设有围壁的一面变成平面即得到形变初始嵌入体；最初将形变嵌入体置入在印章内，等转印得到量子点图案化薄层、并与目标基底接触后，再将形变嵌入体恢复成初始嵌入体，在这个恢复过程中，形变嵌入体会慢慢恢复成很多规则的围壁，与此同时，印章也跟着发生弹性形变，如此，印章印面逐渐与转印的量子点图案化薄层的接触面积逐渐减少，而有规则的围壁使印章形变区域应变一致，这样提高了印章表面形变均匀性，减少了最终由于恢复应变不均匀造成的部分图案残留，提高了量子点图案化膜层转印的完整性，减少了重复利用印章时所需要的外加应力。

具体地，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，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嵌入体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，且玻璃化温度T_g≤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选自环氧树脂、聚氨酯和苯乙烯-丁二烯共聚物中的至少一种，但不限于这几种。

进一步地，印章优选为PDMS印章，PDMS是一种弹性体聚合物，其弹性模量可以随着加入的固化剂的比例发生改变，由于PDMS材料的弹性模量较小，弹性形变量大，在整个转印过程中一直会处于弹性变形阶段，其形变量可由PDMS的成分与形状记忆聚合物的回复应力控制，在PDMS弹性形变过程中，其应力应变呈线性关系，满足胡克定律，而PDMS低表面能的特点作为印章表面容易与量子点图案化薄层脱落。在形状记忆聚合物嵌入体回复到具有平整表面的初始态时，PDMS印章也能由于弹性回复重新回复平整表面，因此重新得到可以重复使用的表面平整的印章，该印章在重复利用时只需加热到Tg以上，用恒定压力将印章压缩到初始态。

进一步地，在所述印章内，所述形变嵌入体的底面到所述印章的印面的距离d与所述印章的印面凸起部的宽度u的比例为：u:d＝(10-20)：1。如图5所示，形变嵌入体地面与PDMS印章底表面的距离为d：u/10≥d≥u/20。d取值过大，印章底面类似于一块厚板，减弱了由形状记忆聚合物嵌入体回复变形产生的尖端应力集中，致使印章底表面形变量小，影响转印图形的精度；d取值过小，印章底面类似于一块薄板，当嵌入体形变量超过印章材料(PDMS)的断裂伸长率时，致使印章底面产生裂纹甚至断裂。其实际最优取值与形状记忆聚合物嵌入体的回复形变率、PDMS的断裂伸长率、转印薄膜厚度有关。

进一步地，所述由含有形状记忆聚合物的材料制成的初始嵌入体的结构如图1所示：所述初始嵌入体包括第一面板，且所述第一面板靠近印章印面的一面设有中心台以及多个间隔设置且以所述中心台为中心而层层围绕所述中心台的围壁。本发明实施例中，所述围壁的形状优选为圆形或正多边形：图1a为第一面板上设有中心台以及三个围绕该中心台的圆形围壁。图1b为第一面板上设有中心台以及三个围绕该中心台的正四边形围壁。图1c为第一面板上设有中心台以及三个围绕该中心台的正六边形围壁。

进一步地，所示初始嵌入体的制备方法包括：提供形状记忆聚合物、固化剂和促进剂；将所述形状记忆聚合物、所述固化剂和所述促进剂混合后，加入到可形成所述初始嵌入体的第一模具中，进行固化处理，得所示初始嵌入体。所述固化剂选自甲基四氢邻苯二甲酸酐和/或聚氧化丙烯双胺，但不限于这几种；所述促进剂选自癸胺和/或2-乙基-4-甲基咪唑，但不限于这几种。在一具体优选实施例中，所述形状记忆聚合物、所述固化剂和所述促进剂的摩尔比为4:1:2，该摩尔比条件下制得的嵌入体性能最佳。在另一优选实施例中，所述固化处理的步骤包括：先100℃加热1.5h，再130℃加热1h，该条件下的固化效果最佳。

进一步地，如图2所示，所述形变嵌入体由含有形状记忆聚合物的材料制成的初始嵌入体经形变处理得到的步骤包括：

T01：将所述初始嵌入体设有围壁的一面朝下、且置入可形成所述形变嵌入体的第二模具中；

T02：加热至温度大于所述玻璃化温度T_g、且小于所述形状记忆聚合物的粘流温度，均匀施压使所述初始嵌入体设有围壁的一面变形至平面；

T03：冷却至温度小于所述玻璃化温度T_g，得所述形变嵌入体。

进一步地，利用浇模法制备图案化的凹形PDMS印章底部，其中预聚体和固化剂的质量比为(5～20):1，脱泡后固化，再将形变嵌入体嵌入模具凹形坑中，然后再加入适量的PDMS预聚体与固化剂，固化，得到的设有形变嵌入体的PDMS印章，如图3所示。

利用设有形变嵌入体的PDMS印章进行量子点转印的过程如图4所示。其中，将所述形变嵌入体恢复成所述初始嵌入体的步骤包括：对所述形变嵌入体加热处理至温度大于所述玻璃化温度T_g、且小于所述形状记忆聚合物的粘流温度。

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

1.形状记忆聚合物的形变嵌入体的制备：

利用模具制备如图1a结构的初始嵌入体：将环氧树脂EP826加热至70摄氏度后融化，加入聚氧化丙烯双胺环氧固化剂与癸胺促进剂混合，其中环氧树脂、固化剂、癸胺的摩尔比为4:1:2，震荡均匀后注入模具中，在100摄氏度加热1.5小时固化，再在130摄氏度加热1小时使其后固化。将形状记忆聚合物与模具分离，得到的形状记忆聚合物的初始嵌入体，其玻璃化温度为50～70摄氏度；将形状记忆聚合物初始嵌入体导设有围壁的一面朝下，放入平整的模具中，如图2所示，加热至80摄氏度，然后施加均匀的压力，使设有围壁的一面变形至表面平整，在保持压力的情况下，冷却至40摄氏度，得到形变嵌入体。

2.设有形变嵌入体的PDMS印章的制备

利用浇模法制备图案化的凹形PDMS印章底部，其中预聚体和固化剂的质量比为(5～20):1，脱泡后固化，再将形变嵌入体嵌入模具凹形坑中，然后再加入适量的PDMS预聚体与固化剂，固化，得到的设有形变嵌入体的PDMS印章如图3所示。

3.量子点的转印

如图4所示，利用动力学控制，将量子点初始薄膜从供体基底转移到设有形变嵌入体的PDMS印章上，得到量子点图案化膜层，再将带有量子点图案化膜层的PDMS印章与目标基底接触，然后将PDMS印章逐渐加热至80摄氏度，由于形状记忆聚合物恢复初始态，形变嵌入体恢复成初始嵌入体，使PDMS印章表面也发生变形，PDMS印章与量子点图案化膜层的接触面积逐渐减小，量子点图案化膜层与PDMS印章间的粘附力也逐渐减小，最后将PDMS印章与量子点图案化膜层彻底剥离，在目标基底上得到量子点图案化膜层。

实施例2

1.形状记忆聚合物的形变嵌入体的制备：

利用模具制备如图1b结构的初始嵌入体：将环氧树脂EP826加热至70摄氏度后融化，加入聚氧化丙烯双胺环氧固化剂与癸胺促进剂混合，其中环氧树脂、固化剂、癸胺的摩尔比为4:1:2，震荡均匀后注入模具中，在100摄氏度加热1.5小时固化，再在130摄氏度加热1小时使其后固化。将形状记忆聚合物与模具分离，得到的形状记忆聚合物的初始嵌入体，其玻璃化温度为50～70摄氏度；将形状记忆聚合物初始嵌入体导设有围壁的一面朝下，放入平整的模具中，如图2所示，加热至80摄氏度，然后施加均匀的压力，使设有围壁的一面变形至表面平整，在保持压力的情况下，冷却至40摄氏度，得到形变嵌入体。

2.设有形变嵌入体的PDMS印章的制备

利用浇模法制备图案化的凹形PDMS印章底部，其中预聚体和固化剂的质量比为(5～20):1，脱泡后固化，再将形变嵌入体嵌入模具凹形坑中，然后再加入适量的PDMS预聚体与固化剂，固化，得到的设有形变嵌入体的PDMS印章如图3所示。

3.量子点的转印

如图4所示，利用动力学控制，将量子点初始薄膜从供体基底转移到设有形变嵌入体的PDMS印章上，得到量子点图案化膜层，再将带有量子点图案化膜层的PDMS印章与目标基底接触，然后将PDMS印章逐渐加热至80摄氏度，由于形状记忆聚合物恢复初始态，形变嵌入体恢复成初始嵌入体，使PDMS印章表面也发生变形，PDMS印章与量子点图案化膜层的接触面积逐渐减小，量子点图案化膜层与PDMS印章间的粘附力也逐渐减小，最后将PDMS印章与量子点图案化膜层彻底剥离，在目标基底上得到量子点图案化膜层。

实施例3

1.形状记忆聚合物的形变嵌入体的制备：

利用模具制备如图1c结构的初始嵌入体：将环氧树脂EP826加热至70摄氏度后融化，加入聚氧化丙烯双胺环氧固化剂与癸胺促进剂混合，其中环氧树脂、固化剂、癸胺的摩尔比为4:1:2，震荡均匀后注入模具中，在100摄氏度加热1.5小时固化，再在130摄氏度加热1小时使其后固化。将形状记忆聚合物与模具分离，得到的形状记忆聚合物的初始嵌入体，其玻璃化温度为50～70摄氏度；将形状记忆聚合物初始嵌入体导设有围壁的一面朝下，放入平整的模具中，如图2所示，加热至80摄氏度，然后施加均匀的压力，使设有围壁的一面变形至表面平整，在保持压力的情况下，冷却至40摄氏度，得到形变嵌入体。

2.设有形变嵌入体的PDMS印章的制备

利用浇模法制备图案化的凹形PDMS印章底部，其中预聚体和固化剂的质量比为(5～20):1，脱泡后固化，再将形变嵌入体嵌入模具凹形坑中，然后再加入适量的PDMS预聚体与固化剂，固化，得到的设有形变嵌入体的PDMS印章如图3所示。

3.量子点的转印

如图4所示，利用动力学控制，将量子点初始薄膜从供体基底转移到设有形变嵌入体的PDMS印章上，得到量子点图案化膜层，再将带有量子点图案化膜层的PDMS印章与目标基底接触，然后将PDMS印章逐渐加热至80摄氏度，由于形状记忆聚合物恢复初始态，形变嵌入体恢复成初始嵌入体，使PDMS印章表面也发生变形，PDMS印章与量子点图案化膜层的接触面积逐渐减小，量子点图案化膜层与PDMS印章间的粘附力也逐渐减小，最后将PDMS印章与量子点图案化膜层彻底剥离，在目标基底上得到量子点图案化膜层。

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：

提供印章，所述印章的印面凸起部设置有形变嵌入体，所述形变嵌入体由含有形状记忆聚合物的材料制成的初始嵌入体经形变处理得到；

提供设置在供体基底表面的量子点初始薄膜，将所述初始薄膜转印到设置有所述形变嵌入体的印章的印面上，形成量子点图案化膜层；

将转印有所述量子点图案化薄层的印章与目标基底接触，且将所述形变嵌入体恢复成所述初始嵌入体，使所述量子点图案化膜层转印于目标基底上；

其中，所述初始嵌入体包括第一面板，且所述第一面板在靠近印章印面的一面设有中心台以及多个间隔设置且以所述中心台为中心而层层围绕所述中心台的围壁；

所述形变嵌入体包括第二面板，且所述第二面板在靠近印章印面的一面为平面。

2.如权利要求1所述的量子点转印方法，其特征在于，在所述印章内，所述形变嵌入体的底面到所述印章的印面的距离d与所述印章的印面凸起部的宽度u的比例为：u:d＝(10-20)：1。

3.如权利要求1所述的量子点转印方法，其特征在于，所述初始嵌入体的制备方法包括：

提供形状记忆聚合物、固化剂和促进剂；

将所述形状记忆聚合物、所述固化剂和所述促进剂混合后，加入到可形成所述初始嵌入体的第一模具中，进行固化处理，得所示初始嵌入体。

4.如权利要求3所述的量子点转印方法，其特征在于，所述固化剂选自甲基四氢邻苯二甲酸酐和/或聚氧化丙烯双胺；和/或

所述促进剂选自癸胺和/或2-乙基-4-甲基咪唑。

5.如权利要求3所述的量子点转印方法，其特征在于，所述形状记忆聚合物、所述固化剂和所述促进剂的摩尔比为4:1:2。

6.如权利要求1所述的量子点转印方法，其特征在于，所述围壁的形状为圆形或正多边形。

7.如权利要求1-6任一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T_g≤150℃。

8.如权利要求7所述的量子点转印方法，其特征在于，所述热致型形状记忆聚合物选自环氧树脂、聚氨酯和苯乙烯-丁二烯共聚物中的至少一种。

9.如权利要求7所述的量子点转印方法，其特征在于，所述形变嵌入体由含有形状记忆聚合物的材料制成的初始嵌入体经形变处理得到的步骤包括：

将所述初始嵌入体设有围壁的一面朝下、且置入可形成所述形变嵌入体的第二模具中；

加热至温度大于所述玻璃化温度T_g、且小于所述形状记忆聚合物的粘流温度，均匀施压使所述初始嵌入体设有围壁的一面变形至平面；

冷却至温度小于所述玻璃化温度T_g，得所述形变嵌入体。

10.如权利要求7所述的量子点转印方法，其特征在于，将所述形变嵌入体恢复成所述初始嵌入体的步骤包括：对所述形变嵌入体加热处理至温度大于所述玻璃化温度T_g、且小于所述形状记忆聚合物的粘流温度。