CN114242924B - 一种量子点光转换器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种量子点光转换器件及其制备方法，涉及量子点领域。该制备方法包括：首先，提供一制备基底，并在制备基底上制备图案化的光刻胶印章，其中，图案化的光刻胶印章包括多个间隔设置的光刻胶柱；再者，在光刻胶柱表面制备金属薄膜，在金属薄膜上制备第一色彩聚合物薄膜；最后，提供一目标基底，将目标基底与光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜粘连，经过预设时间后，将光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜与金属薄膜剥离，以在目标基底的表面形成图案化的第一色彩量子点，形成单色量子点光转换器件。该方法不损害量子点材料的光学性能小，具有良好的适用性，可以根据需要制作微米级厚度的量子点，并且分辨率较高。
Description
技术领域
本发明涉及量子点领域，具体而言，涉及一种量子点光转换器件及其制备方法。
背景技术
量子点具有色纯度高、发射波长易调、量子产率高以及可溶液加工等优异特性，可广泛应用于显示、照明、生物标记等领域。
目前的量子点图案化的方法主要采用光刻法、转印法和喷墨打印法，但是，现有的方法往往存在诸多弊端。例如：光刻工艺一般包括曝光、显影、刻蚀和极性溶剂冲洗等步骤，对量子点材料的光学性能均存在较大损伤，因此该方法适用性较差；转印法得到的薄膜厚度太薄，无法实现有效的蓝光吸收，不适用于制备光转换的量子点薄膜；传统的喷墨打印法无法达到较高的分辨率，且可能存在咖啡环效应以及薄膜形貌不均匀的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种量子点光转换器件及其制备方法，其能够至少部分改善上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供了一种量子点光转换器件的制备方法，所述方法包括：
提供一制备基底；
在所述制备基底上制备图案化的光刻胶印章，其中，图案化的光刻胶印章包括多个间隔设置的光刻胶柱；
在所述光刻胶柱表面制备金属薄膜；
在所述金属薄膜上制备第一色彩聚合物薄膜；
提供一目标基底，将所述目标基底与所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜粘连，经过预设时间后，将所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜与所述金属薄膜剥离，以在所述目标基底的表面形成图案化的第一色彩量子点，形成单色量子点光转换器件。
可选的，所述方法还包括：
在所述金属薄膜上制备所述第二色彩聚合物薄膜；
将所述单色量子点光转换器件与所述光刻胶柱端部的第二色彩聚合物薄膜粘连，经过预设时间后，将所述光刻胶柱端部的第二色彩聚合物薄膜与所述金属薄膜剥离，以在所述单色量子点光转换器件的表面形成图案化的第二色彩量子点，其中，所述第一色彩量子点与所述第二色彩量子点间隔设置，形成多色量子点光转换器件。
可选的，将所述目标基底与所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜粘连的步骤包括：
在所述目标基底上设置有粘附层，所述目标基底通过所述粘附层与所述第一色彩聚合物薄膜粘连。
可选的，在所述金属薄膜上制备第一色彩聚合物薄膜的步骤之后，所述方法还包括：
提供一透明粘附层；
将所述透明粘附层的第一面与所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜粘连，经过预设时间后，将所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜与所述金属薄膜剥离，以在所述透明粘附层的第一面形成图案化的第一色彩量子点；
在将所述透明粘附层的第二面与所述目标基底结合，形成所述单色量子点光转换器件。
可选的，在所述将所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜与所述金属薄膜剥离，以在所述透明粘附层的第一面形成图案化的第一色彩量子点的步骤之后，所述方法还包括：
在所述金属薄膜上制备第二色彩聚合物薄膜；
将所述透明粘附层的第一面与所述光刻胶柱端部的第二色彩聚合物薄膜粘连，经过预设时间后，将所述光刻胶柱端部的第二色彩聚合物薄膜与所述金属薄膜剥离，以在所述透明粘附层的第一面形成图案化的第二色彩量子点，其中，所述第一色彩量子点与所述第二色彩量子点间隔设置；
在将所述透明粘附层的第二面与所述目标基底结合，形成多色量子点光转换器件。
可选的，在所述制备基底上制备图案化的光刻胶印章的步骤包括：
在所述制备基地上设置一层光刻胶；
利用光刻法在所述制备基底上制备图案化的光刻胶印章，其中，图案化的光刻胶印章包括多个间隔设置的光刻胶柱。
可选的，在所述金属薄膜上制备第一色彩聚合物薄膜的步骤包括：
在所述金属薄膜上制备第一色彩钙钛矿聚合物薄膜。
可选的，提供一目标基底的步骤包括：
提供一玻璃目标基底。
可选的，提供一目标基底的步骤还包括：
提供一透明柔性目标基底。
第二方面，本申请提供了一种量子点光转换器件，所述量子点光转换器件根据所述量子点光转换器件的制备方法制备而成。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本申请提供了一种量子点光转换器件及其制备方法，该制备方法包括：首先，提供一制备基底，并在制备基底上制备图案化的光刻胶印章，其中，图案化的光刻胶印章包括多个间隔设置的光刻胶柱；再者，在光刻胶柱表面制备金属薄膜，在金属薄膜上制备第一色彩聚合物薄膜；最后，提供一目标基底，将目标基底与光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜粘连，经过预设时间后，将光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜与金属薄膜剥离，以在目标基底的表面形成图案化的第一色彩量子点，形成单色量子点光转换器件。该方法不损害量子点材料的光学性能小，具有良好的适用性，可以根据需要制作微米级厚度的量子点，并且分辨率高还不会出现咖啡环效应以及形貌不均匀的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的量子点光转换器件制备方法的方法流程图；
图2为本申请实施例提供的步骤202对应的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的步骤203对应的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的步骤204对应的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的步骤205对应的结构示意图之一；
图6为本申请实施例提供的步骤205对应的结构示意图之二；
图7为本申请实施例提供的步骤205对应的结构示意图之三；
图8为本申请实施例提供的步骤207对应的结构示意图之一；
图9为本申请实施例提供的步骤207对应的结构示意图之二；
图10为本申请实施例提供的步骤207对应的结构示意图之三。
图标：10-制备基底；20-光刻胶柱；30-金属薄膜；40-第一色彩聚合物薄膜；50-目标基底；60-第二色彩聚合物薄膜。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
目前，量子点的应用越来越广泛，量子点具有色纯度高、发射波长易调、量子产率高以及可溶液加工等优异特性，可广泛应用于显示、照明、生物标记等领域。其中，量子点不仅可作为光致发光材料用于提高液晶显示(LCD)的色域，还可以应用于蓝光有机发光二极管(OLED)和微米发光二极管(mini/micro-LED)等主动式发光器件中实现其全彩化显示，有效解决OLED显示技术中因像素寿命差异而导致的“烧屏”现象并降低其制造成本，以及减少mini/micro-LED显示技术中巨量转移和驱动电路设计方面的技术难度，从而可保证更高的良率。此外，量子点还可直接用于制造电致发光器件—量子点发光二极管(QLED)。
而为了实现量子点在各种显示技术中的实际应用，一方面需考虑材料本身的稳定性、毒性、合成规模和成本等问题，另一方面还需发展合适的微纳加工技术对其进行图案化集成，制备得到高分辨率图案化的量子点器件。
目前量子点图案化的方法主要包括光刻法、转印法和喷墨打印法，其中光刻法对量子点材料的光学性能存在较大损伤，转印法得到的薄膜厚度太薄，传统的喷墨打印法无法达到较高的分辨率，因此，发展合适的图案化集成技术对于推动各种新型显示技术的发展具有重要意义。
有鉴于此，本申请提供了一种量子点光转换器件的制备方法，有至少部分地改进上述问题。
请参阅图1，该量子点光转换器件的制备方法包括：
步骤201：提供一制备基底10。
在本实施例中，优选采用硅基作为制备基底10，用于固定后续的材料。
请结合参阅图2，步骤202：在制备基底10上制备图案化的光刻胶印章，其中，图案化的光刻胶印章包括多个间隔设置的光刻胶柱20。
在本实施例中，首先在制备基底10上旋涂光刻胶，并采用光刻法对光刻胶进行刻蚀，在制备基底10上形成图案化的光刻胶印章，具体来讲，图案化的光刻胶印章包括多个光刻胶柱20，多个光刻胶柱20构成对应的光刻胶印章图案。
通过光刻法在制备基底10表面制备的光刻胶印章，其制备的印章图案分辨率高并且相对于传统的转印法，还减少了PDMS套印的步骤，有效简化了制备工艺，节约了制备成本。
请结合参阅图3，步骤203：在光刻胶柱20表面制备金属薄膜30。
在本实施例中，在光刻胶柱20表面制备一层金属薄膜30，需要说明的是，在实际的制备过程中，可以采用电镀或其他方式制备金属薄膜30，制备完成后，金属薄膜30不仅仅会覆盖于光刻胶柱20的表面，同时也会覆盖于部分制备基底10的表面，由于金属薄膜30即使覆盖于部分制备基底10的表面也不影响本实施例的实现，所以为了简化制备过程，不用特地的将覆盖于制备基底10表面的金属薄膜30进行除去。
本实施例中通过制备一层金属薄膜30，从而可以将聚合物薄膜与光刻胶柱20端面进行隔离，减少聚合物薄膜与光刻胶柱20端面间的相互作用力(即二者粘连结合的程度)。在后续步骤中，目标基底与聚合物薄膜接触，由于金属薄膜30表面十分光滑，金属薄膜30与聚合物薄膜之间的结合程度远远小于聚合物薄膜与目标基底之间的结合程度，当目标基底向远离制备基底10的方向垂直移动时，可以使得部分聚合物薄膜与金属薄膜30进行剥离，部分聚合物薄膜跟随目标基底进行移动，粘附于目标基底的表面，形成多个量子点。
需要说明的是，在本实施例中并没限定金属的具体材料，具体的金属材料可以根据实际应用进行选择。
请结合参阅图4，步骤204：在金属薄膜30上制备第一色彩聚合物薄膜40。
为了便于更好地理解本申请的技术方案，下面对钙钛矿量子点进行介绍。
近年来钙钛矿量子点由于其独特的优势而备受关注，有望成为下一代显示材料。由于钙钛矿量子点不含剧毒重金属铬，相比于CdSe基量子点对环境和人类健康更友好，此外，钙钛矿结构本身的缺陷耐受性和多样性使其具有简单的合成工艺和优异的光学性能，例如不需要生长壳层结构即可得到＞90％的荧光量子效率、极窄的半峰宽、发射波长易调等，相比于InP基量子点昂贵的原料和复杂耗时的合成工艺，将带来更低的成本优势，但是，钙钛矿结构的不稳定性始终阻碍着其走向实际应用。
由于第一色彩聚合物薄膜40的材料就是量子点的材料，有鉴于此，本实施例中的第一色彩聚合物薄膜40优选特定色彩的钙钛矿聚合物的复合材料，复合材料的选择可以增加钙钛矿量子点的稳定性。其颜色可以是红色也可以是绿色或者其他颜色，并且通过旋涂的方式设置于金属薄膜30的表面，由于第一色彩聚合物薄膜40的厚度将直接影响最终生成的量子点的厚度，所以，在本实施例中，第一色彩聚合物薄膜40的厚度可以是微米级的，从而有利于量子点对蓝光的有效吸收与转化。
需要说明的是，本实施例中的第一色彩聚合物薄膜40也可以是其他的量子点材料。
请参阅图5、图6和图7，步骤205：提供一目标基底50，将目标基底50与光刻胶柱20端部的第一色彩聚合物薄膜40粘连，经过预设时间后，将光刻胶柱20端部的第一色彩聚合物薄膜40与金属薄膜30剥离，以在目标基底50的表面形成图案化的第一色彩量子点，形成单色量子点光转换器件。
需要说明的是，在本实施例中,第一色彩聚合物薄膜40设置于金属薄膜30上，光刻胶柱20端部的第一色彩聚合物薄膜40是指光刻胶柱20端部垂直方向的第一色彩聚合物薄膜40，并不是说第一色彩聚合物薄膜40与光刻胶柱20端部直接连接。
同样的，本实施例中的目标基底50应当选择透明的或其他不影响光传输的基底材料。
在本实施例中，通过将目标基底50与光刻胶柱20端部的第一色彩聚合物薄膜40进行粘连，经过预设时间后，即目标基底50与第一色彩聚合物薄膜40粘连稳固后，沿远离制备基底10的方向垂直移动目标基底50，部分第一色彩聚合物薄膜40跟随目标基底50移动，与金属薄膜30剥离，从而粘附于目标基底50的表面，形成多个量子点，且量子点在目标基底50上形成的图案与光刻胶印章的图案相同，从而形成单色量子点光转换器件。
通过上述步骤201-步骤205的制备方法，其制备的量子点光转换器件不会影响量子点材料本身的光学性能，尤其是钙钛矿量子点的光学性能，具有良好的适用性，并且可以实现微米级厚的、高分辨率的图案化量子点的制备，还不会出现咖啡环效应以及形貌不均匀的情况。
在实际应用中，量子点光转换材料往往需要应用于全彩化的显示领域，这时候就需要多色的量子点光转换器件，有鉴于此，请结合参阅图8、图9和图10，本申请提供的量子点光转换器件的制备方法还包括：
步骤206：在金属薄膜30上制备第二色彩聚合物薄膜60。
步骤207：将单色量子点光转换器件与光刻胶柱20端部的第二色彩聚合物薄膜60粘连，经过预设时间后，将光刻胶柱20端部的第二色彩聚合物薄膜60与金属薄膜30剥离，以在单色量子点光转换器件的表面形成图案化的第二色彩量子点，其中，第一色彩量子点与第二色彩量子点间隔设置，形成多色量子点光转换器件。
在本实施例中，在金属薄膜30上制备第二色彩聚合物薄膜60，在单色量子点光转换器件的表面形成图案化的第二色彩量子点，可以实现多色彩的量子点光转换器件的制备。
需要说明的是，在实际应用中，可以重复执行上述步骤206和步骤207，从而制备更多色彩的量子点光转换器件。
在另外一种可选的实施方式中，所述步骤205包括：
在目标基底50上设置有粘附层，目标基底50通过粘附层与第一色彩聚合物薄膜40粘连，经过预设时间后，将光刻胶柱20端部的第一色彩聚合物薄膜40与金属薄膜30剥离，以在目标基底50的表面形成图案化的第一色彩量子点，形成单色量子点光转换器件。
在本实施例中，目标基底50表面设置有粘附层用于粘附第一色彩聚合物薄膜40，从而在目标基底50表面形成图案化的第一色彩量子点。
在另外一种可选的实施方式中，在所述步骤204之后，方法还包括：
步骤301：提供一透明粘附层；
步骤302：将透明粘附层的第一面与光刻胶柱20端部的第一色彩聚合物薄膜40粘连，经过预设时间后，将光刻胶柱20端部的第一色彩聚合物薄膜40与金属薄膜30剥离，以在透明粘附层的第一面形成图案化的第一色彩量子点；
步骤303：在将透明粘附层的第二面与目标基底50结合，形成单色量子点光转换器件。
在本实施例中，通过透明粘附层对第一色彩聚合物薄膜40进行粘连，从而在透明粘附层表面形成图案化的量子点，并将透明粘附层与目标基底50结合，形成单色量子点光转换器件，可以在不移动目标基底50的前提下，将量子点与各种类型的目标基底50进行结合，从而提高了制备的适应性，可以适用于各种目标基底50。
在另外一种可能的实施方式中，在上述步骤302之后，所述方法还包括：
步骤401：在金属薄膜30上制备第二色彩聚合物薄膜60；
步骤402：将透明粘附层的第一面与光刻胶柱20端部的第二色彩聚合物薄膜60粘连，经过预设时间后，将光刻胶柱20端部的第二色彩聚合物薄膜60与金属薄膜30剥离，以在透明粘附层的第一面形成图案化的第二色彩量子点，其中，第一色彩量子点与第二色彩量子点间隔设置；
步骤403：在将透明粘附层的第二面与目标基底50结合，形成多色量子点光转换器件。
在另外一种可能的实施方式中，上述步骤202包括：
在制备基地上设置一层光刻胶，利用光刻法在制备基底10上制备图案化的光刻胶印章，其中，图案化的光刻胶印章包括多个间隔设置的光刻胶柱20。
需要说明的是，在本实施例中，优选BCB光刻胶。
可选的，上述步骤204包括：
在金属薄膜30上制备第一色彩钙钛矿聚合物薄膜。
可选的，上述步骤201包括：
提供一玻璃目标基底。
可选的，上述步骤201包括：
提供一透明柔性目标基底。
本申请实施例还提供了一种量子点光转换器件，该量子点光转换器件根据上述量子点光转换器件的制备方法制备而成。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种量子点光转换器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一制备基底；
在所述制备基底上制备图案化的光刻胶印章，其中，图案化的光刻胶印章包括多个间隔设置的光刻胶柱；
在所述光刻胶柱表面制备金属薄膜；
在所述金属薄膜上制备第一色彩聚合物薄膜；
提供一目标基底，将所述目标基底与所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜粘连，经过预设时间后，将所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜与所述金属薄膜剥离，以在所述目标基底的表面形成图案化的第一色彩量子点，形成单色量子点光转换器件。
2.根据权利要求1所述的量子点光转换器件的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述金属薄膜上制备第二色彩聚合物薄膜；
将所述单色量子点光转换器件与所述光刻胶柱端部的第二色彩聚合物薄膜粘连，经过预设时间后，将所述光刻胶柱端部的第二色彩聚合物薄膜与所述金属薄膜剥离，以在所述单色量子点光转换器件的表面形成图案化的第二色彩量子点，其中，所述第一色彩量子点与所述第二色彩量子点间隔设置，形成多色量子点光转换器件。
3.根据权利要求1所述的量子点光转换器件的制备方法，其特征在于，将所述目标基底与所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜粘连的步骤包括：
在所述目标基底上设置有粘附层，所述目标基底通过所述粘附层与所述第一色彩聚合物薄膜粘连。
4.根据权利要求1所述的量子点光转换器件的制备方法，其特征在于，在所述金属薄膜上制备第一色彩聚合物薄膜的步骤之后，所述方法还包括：
提供一透明粘附层；
将所述透明粘附层的第一面与所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜粘连，经过预设时间后，将所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜与所述金属薄膜剥离，以在所述透明粘附层的第一面形成图案化的第一色彩量子点；
在将所述透明粘附层的第二面与所述目标基底结合，形成所述单色量子点光转换器件。
5.根据权利要求4所述的量子点光转换器件的制备方法，其特征在于，在所述将所述光刻胶柱端部的第一色彩聚合物薄膜与所述金属薄膜剥离，以在所述透明粘附层的第一面形成图案化的第一色彩量子点的步骤之后，所述方法还包括：
在所述金属薄膜上制备第二色彩聚合物薄膜；
将所述透明粘附层的第一面与所述光刻胶柱端部的第二色彩聚合物薄膜粘连，经过预设时间后，将所述光刻胶柱端部的第二色彩聚合物薄膜与所述金属薄膜剥离，以在所述透明粘附层的第一面形成图案化的第二色彩量子点，其中，所述第一色彩量子点与所述第二色彩量子点间隔设置；
在将所述透明粘附层的第二面与所述目标基底结合，形成多色量子点光转换器件。
6.根据权利要求1所述的量子点光转换器件的制备方法，其特征在于，在所述制备基底上制备图案化的光刻胶印章的步骤包括：
在所述制备基底上设置一层光刻胶；
利用光刻法在所述制备基底上制备图案化的光刻胶印章，其中，图案化的光刻胶印章包括多个间隔设置的光刻胶柱。
7.根据权利要求1所述的量子点光转换器件的制备方法，其特征在于，在所述金属薄膜上制备第一色彩聚合物薄膜的步骤包括：
在所述金属薄膜上制备第一色彩钙钛矿聚合物薄膜。
8.根据权利要求1所述的量子点光转换器件的制备方法，其特征在于，提供一目标基底的步骤包括：
提供一玻璃目标基底。
9.根据权利要求1所述的量子点光转换器件的制备方法，其特征在于，提供一目标基底的步骤包括：
提供一透明柔性目标基底。
10.一种量子点光转换器件，其特征在于，所述量子点光转换器件根据上述权利要求1-9任一项所述量子点光转换器件的制备方法制备而成。
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