CN112736212A - 一种纳米粒子图案化装置及纳米粒子图案化方法 - Google Patents

一种纳米粒子图案化装置及纳米粒子图案化方法 Download PDF

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Abstract

一种纳米粒子图案化装置及纳米粒子图案化方法，该装置包括相对设置的上绝缘基板和下绝缘基板，上绝缘基板靠近所述下绝缘基板一侧设有一图案化电极，下绝缘基板周围设有挡板以形成容置槽；通过图案化电极图案的设置，可以对同一种纳米材料形成的图案在交流电场的施加中一次成型，并且该图案化电极可根据实际需要设计并可重复利用，节约了制作成本，此外，本申请通过基于胶体纳米粒子分散体系中，纳米粒子在交流电场的作用下聚集在电极附近的方式，实现对特定图案一次成型的效果，并且，可以通过电极的二次对位，实现其它纳米粒子在同一基板上图案化，尤其是此种方式运用于量子点显示领域，非常适合量子点膜的大批量制作，也极大的降低了生产成本。

Description

一种纳米粒子图案化装置及纳米粒子图案化方法
技术领域
本申请涉及图案化工艺相关技术领域，尤其涉及一种纳米粒子图案化装置及纳米粒子图案化方法。
背景技术
随着显示技术的发展，图案化的制作技术越来越受到人们的关注，目前的图案化技术主要为黄光制程及喷墨打印技术，其中，黄光制程的工艺步骤多并且繁杂，而喷墨打印在量产时对喷头数量和多次对位均有较高的要求，这些技术在同一基板的多次图案化的过程中都具有一定的局限性，尤其是在量子点显示领域，需要使量子点这一类纳米粒子材料图案化，并应用于QDCF、QD LGP、QLED、QD-OLED等技术中量产，则需要一种成本低廉、高效的将不同纳米粒子在同一基板上图案化的技术。
发明内容
本申请实施例提供一种纳米粒子图案化装置及纳米粒子图案化方法，以解决如何高效将不同纳米粒子在同一基板上图案化的问题。
本申请实施例提供了一种纳米粒子图案化装置，包括相对设置的上绝缘基板和下绝缘基板，所述上绝缘基板靠近所述下绝缘基板一侧设有一图案化电极，所述下绝缘基板周围设有挡板以形成容置槽。
根据本发明一优选实施例，所述图案化电极包括若干呈矩阵排布的子电极。
根据本发明一优选实施例，所述图案化电极的材料为ITO、石墨烯、金属或过渡金属硫属化合物。
根据本发明的上述目的，本申请实施例还提供了一种纳米粒子图案化方法，采用如前所述的纳米粒子图案化装置，包括如下步骤：
在所述容置槽内添加含有第一胶体纳米粒子的溶液；
通过所述图案化电极对含有第一胶体纳米粒子的溶液施加交流电场，使所述第一胶体纳米粒子按所述图案化电极的图案进行排布，并使所述含有第一胶体纳米粒子的溶液中的溶剂挥发以形成图案化的第一胶体纳米粒子子层；
平移所述上绝缘基板，调整所述图案化电极与所述容置槽的对位位置；
在所述容置槽内添加含有第二胶体纳米粒子的溶液；
通过所述图案化电极对含有第二胶体纳米粒子的溶液施加交流电场，使所述第二胶体纳米粒子按所述图案化电极的图案进行排布，并使所述含有第二胶体纳米粒子的溶液中的溶剂挥发以形成图案化的第二胶体纳米粒子子层。
根据本发明一优选实施例，所述形成图案化的第二胶体纳米粒子子层之后，还包括一裁切步骤：将所述下绝缘基板周围挡板切除。
根据本发明一优选实施例，所述含有第一胶体纳米粒子的溶液及含有第二胶体纳米粒子的溶液的溶剂均为低沸点溶剂。
根据本发明一优选实施例，所述第一胶体纳米粒子为亲水性胶体纳米粒子，所述含有第一胶体纳米粒子的溶液的溶剂为水，所述第二胶体纳米粒子为亲油性胶体纳米粒子，所述含有第二胶体纳米粒子的溶液的溶剂为烷烃类溶剂；或
所述第二胶体纳米粒子为亲水性胶体纳米粒子，所述含有第二胶体纳米粒子的溶液的溶剂为水，所述第一胶体纳米粒子为亲油性胶体纳米粒子，所述含有第一胶体纳米粒子的溶液的溶剂为烷烃类溶剂。
根据本发明一优选实施例，所述通过图案化电极对含有第一胶体纳米粒子的溶液施加交流电场和所述通过图案化电极对含有第二胶体纳米粒子的溶液施加交流电场中，施加在所述图案化电极的交流电压为100～200V，频率范围为20～8000Hz。
根据本发明一优选实施例，所述第一胶体纳米粒子和所述第二胶体纳米粒子的材料为量子点、贵金属纳米粒子、胶体纳米片或胶体纳米棒。
根据本发明一优选实施例，将所述纳米粒子图案化方法应用于量子点彩膜的制作。
本申请的有益效果为：通过图案化电极图案的设置，可以对同一种纳米材料形成的图案在交流电场的施加中一次成型，并且该图案化电极可根据实际需要设计并可重复利用，节约了制作成本，此外，本申请通过基于胶体纳米粒子分散体系中，纳米粒子在交流电场的作用下聚集在电极附近的方式，实现对特定图案一次成型的效果，并且，可以通过电极的二次对位，实现其它纳米粒子在同一基板上图案化，尤其是此种方式运用于量子点显示领域，非常适合量子点膜的大批量制作，也极大的降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例提供的一种纳米粒子图案化装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种纳米粒子图案化装置中图案化电极的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种纳米粒子图案化方法的流程示意框图；
图4-图8为本申请实施例提供的一种纳米粒子图案化方法制作过程的结构示意图。
具体实施方式
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，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。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步说明。
如图1至图2所示，本申请实施例提供了一种纳米粒子图案化装置，包括相对设置的上绝缘基10板和下绝缘基板20，所述上绝缘基10板靠近所述下绝缘基板20一侧设有一图案化电极30，所述下绝缘基板20周围设有挡板40以形成容置槽50。
可以理解的是，本申请纳米粒子图案化装置基于胶体纳米粒子分散体系中，纳米粒子在交流电场的作用下在电极附近聚集的方式，实现胶体纳米粒子图案化的制作，所述图案化电极30具体的图案可根据实际需要进行设置，从而实现纳米粒子不同的图案化制作，具体的，如图2所示，所述图案化电极30包括多个呈矩阵排布的子电极31，显然，所述图案化电极30可以是采用黄光制程、气相沉积或激光直写等方式制作而成，所述图案化电极30的材料为ITO、石墨烯、金属或过渡金属硫属化合物(如MoS2、MoSe2、WS2、WSe2等)，并且具体的子电极31形状也可以包括但不限于圆形、矩形、多边形等。
承上，所述上绝缘基10板和下绝缘基板20均为刚性基板，具体材料如玻璃、有机玻璃以及硬质绝缘膜材等，并且，所述下绝缘基板20周围设置挡板40可以是单独设在所述下绝缘基板20周围，也可以是采用与下绝缘基板20相同材料并与下绝缘基板20一体成型结构。
综上，本申请一种纳米粒子图案化装置中可以实现对同一种纳米材料形成的图案在交流电场的施加中一次成型，降低了现有图案化制程的复杂度，并且所述图案化电极30可以重复利用，节约制作成本。
根据本发明的上述目的，本申请实施例还提供了一种纳米粒子图案化方法，采用如前所述的纳米粒子图案化装置，如图3-8所示，包括如下步骤：
步骤S1：如图4所示，在容置槽50内添加含有第一胶体纳米粒子的溶液60；
步骤S2：如图5所示，通过图案化电极30对含有第一胶体纳米粒子的溶液60施加交流电场，使所述第一胶体纳米粒子按所述图案化电极30的图案进行排布，并使所述含有第一胶体纳米粒子的溶液60中的溶剂挥发以形成图案化的第一胶体纳米粒子子层70；
步骤S3：如图6所示，平移所述上绝缘基10板，调整所述图案化电极30与所述容置槽50的对位位置；
步骤S4：在容置槽50内添加含有第二胶体纳米粒子的溶液80；及
步骤S5：如图7所示，通过图案化电极30对含有第二胶体纳米粒子的溶液80施加交流电场，使所述第二胶体纳米粒子按所述图案化电极30的图案进行排布，并使所述含有第二胶体纳米粒子的溶液80中的溶剂挥发以形成图案化的第二胶体纳米粒子子层90。
本实施例中，所述形成图案化的第二胶体纳米粒子子层90之后，还包括一裁切步骤，如图8所示，步骤S6：将所述下绝缘基板20周围挡板40切除。
本实施例中，所述含有第一胶体纳米粒子的溶液60及含有第二胶体纳米粒子的溶液80的溶剂均为低沸点溶剂，显然，所述低沸点溶剂具备较低的沸点，以便于在施加交流电场的加热作用下挥发，最后留下图案化的第一胶体纳米粒子子层70或第二胶体纳米粒子子层90，具体的，所述低沸点溶剂为沸点在100°以下的溶剂，例如短链烷烃、醇、水等，所述第一胶体纳米粒子和第二胶体纳米粒子的材料为量子点、贵金属纳米粒子、胶体纳米片、胶体纳米棒等一些列表面包覆有机配体的纳米材料。
本实施例中，所述第一胶体纳米粒子为亲水性胶体纳米粒子，所述含有第一胶体纳米粒子的溶液60的溶剂为水，所述第二胶体纳米粒子为亲油性胶体纳米粒子，所述含有第二胶体纳米粒子的溶液80的溶剂为烷烃类溶剂；或
所述第二胶体纳米粒子为亲水性胶体纳米粒子，所述含有第二胶体纳米粒子的溶液80的溶剂为水，所述第一胶体纳米粒子为亲油性胶体纳米粒子，所述含有第一胶体纳米粒子的溶液60的溶剂为烷烃类溶剂。
显然，通过上述亲水性胶体纳米粒子和亲油性胶体纳米粒子的设置区分，以便于在图案化制作第二胶体纳米粒子子层90过程中，防止步骤S4在容置槽50内添加含有第二胶体纳米粒子的溶液80时，所述第一胶体纳米粒子子层70中的第一胶体纳米粒子溶于所述第二胶体纳米粒子的溶液，具体的，如所述第一胶体纳米粒子为亲水性胶体纳米粒子时，所述含有第一胶体纳米粒子的溶液60的低沸点溶剂为水；所述第二胶体纳米粒子为亲油性胶体纳米粒子，所述含有第二胶体纳米粒子的溶液80的低沸点溶剂为烷烃类溶剂；当然，基于上述目的，所述第一胶体纳米粒子和第二胶体纳米粒子也可以其它互斥形式以便于制作时不相互影响，在此不再赘述。
本实施例中，所述通过图案化电极30对含有第一胶体纳米粒子的溶液60施加交流电场和所述通过图案化电极30对含有第二胶体纳米粒子的溶液80施加交流电场中，显然，通过图案化电极30施加交流电场具体的方式可以是多样，在精细化控制制作中，可以采用如显示控制中TFT层的控制结构，并使所述图案化电极30与所述TFT层电连接，也可以是通过直接与外部电源连接实现，具体的，施加在所述图案化电极30的交流电压为100～200V，频率范围为20～8000Hz。
本实施例中，将所述纳米粒子图案化方法应用于量子点彩膜的制作，显然，在具体的应用过程中，如图4-图8，此时，所述下绝缘基板20为一透明绝缘基板，所述所述第一胶体纳米粒子、所述第二胶体纳米粒子为红色量子点和绿色量子点的任一种组合形式，可以理解的是，在一般的采用蓝光OLED发光器件的显示装置中，其量子点彩膜材料仅需红色量子点和绿色量子点材料，显然，相比于现有图案化量子点彩膜的制作方法，采用纳米粒子图案化方法制作量子点彩膜更便于批量化制作，并且减少材料的损耗，降低制作工艺的复杂度；值得注意的是，在一量子点彩膜基板的制作过程中，相比于现有先制作黑色挡墙后制作量子点彩膜的顺序，当采用本申请所述纳米粒子图案化方法制作量子点彩膜基板时，需要先完成量子点彩膜的制作然后再进行黑色挡墙的制作，并且，在进行黑色挡墙的制作之前还包括一将所述下绝缘基板20周围挡板40切除的步骤。
综上所述，通过图案化电极30图案的设置，可以对同一种纳米材料形成的图案在交流电场的施加中一次成型，并且该图案化电极30可根据实际需要设计并可重复利用，节约了制作成本，此外，本申请通过基于胶体纳米粒子分散体系中，纳米粒子在交流电场的作用下聚集在电极附近的方式，实现对特定图案一次成型的效果，并且，可以通过电极的二次对位，实现其它纳米粒子在同一基板上图案化，尤其是此种方式运用于量子点显示领域，非常适合量子点膜的大批量制作，也极大的降低了生产成本。
综上所述，虽然本申请已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本申请，本领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种纳米粒子图案化装置，其特征在于，包括相对设置的上绝缘基板和下绝缘基板，所述上绝缘基板靠近所述下绝缘基板一侧设有一图案化电极，所述下绝缘基板周围设有挡板以形成容置槽。
2.如权利要求1所述的纳米粒子图案化装置，其特征在于，所述图案化电极包括若干呈矩阵排布的子电极。
3.如权利要求1所述的纳米粒子图案化装置，其特征在于，所述图案化电极的材料为ITO、石墨烯、金属或过渡金属硫属化合物。
4.一种纳米粒子图案化方法，其特征在于，采用如权利要求1-3中任意一项所述的纳米粒子图案化装置，包括如下步骤：
在所述容置槽内添加含有第一胶体纳米粒子的溶液；
通过所述图案化电极对含有第一胶体纳米粒子的溶液施加交流电场，使所述第一胶体纳米粒子按所述图案化电极的图案进行排布，并使所述含有第一胶体纳米粒子的溶液中的溶剂挥发以形成图案化的第一胶体纳米粒子子层；
平移所述上绝缘基板，调整所述图案化电极与所述容置槽的对位位置；
在容置槽内添加含有第二胶体纳米粒子的溶液；及
通过所述图案化电极对含有第二胶体纳米粒子的溶液施加交流电场，使所述第二胶体纳米粒子按所述图案化电极的图案进行排布，并使所述含有第二胶体纳米粒子的溶液中的溶剂挥发以形成图案化的第二胶体纳米粒子子层。
5.如权利要求4所述的纳米粒子图案化方法，其特征在于，所述形成图案化的第二胶体纳米粒子子层之后，还包括一裁切步骤：将所述下绝缘基板周围挡板切除。
6.如权利要求4所述的纳米粒子图案化方法，其特征在于，所述含有第一胶体纳米粒子的溶液及含有第二胶体纳米粒子的溶液的溶剂均为低沸点溶剂。
7.如权利要求6所述的纳米粒子图案化方法，其特征在于，所述第一胶体纳米粒子为亲水性胶体纳米粒子，所述含有第一胶体纳米粒子的溶液的溶剂为水，所述第二胶体纳米粒子为亲油性胶体纳米粒子，所述含有第二胶体纳米粒子的溶液的溶剂为烷烃类溶剂；或
所述第二胶体纳米粒子为亲水性胶体纳米粒子，所述含有第二胶体纳米粒子的溶液的溶剂为水，所述第一胶体纳米粒子为亲油性胶体纳米粒子，所述含有第一胶体纳米粒子的溶液的溶剂为烷烃类溶剂。
8.如权利要求4所述的纳米粒子图案化方法，其特征在于，所述通过图案化电极对含有第一胶体纳米粒子的溶液施加交流电场和所述通过图案化电极对含有第二胶体纳米粒子的溶液施加交流电场中，施加在所述图案化电极的交流电压为100～200V，频率范围为20～8000Hz。
9.如权利要求4所述的纳米粒子图案化方法，其特征在于，所述第一胶体纳米粒子和所述第二胶体纳米粒子的材料为量子点、贵金属纳米粒子、胶体纳米片或胶体纳米棒。
10.如权利要求4所述的纳米粒子图案化方法，其特征在于，应用于量子点彩膜的制作。
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