CN114497410B - 一种图案化量子点膜、量子点发光器件及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图案化量子点膜、量子点发光器件及制作方法，以改善现有技术利用超声清洗去除部分量子点膜层以实现量子点膜层图案化时，存在会对量子点造成损伤，导致量子点器件效果不佳的问题。所述图案化量子点膜包括：衬底基板，位于所述衬底基板一侧具有多个图案部的量子点膜层；所述图案部包括量子点本体和保护结构，所述保护结构包括由至少两种不同聚合物在预设条件下各自交联形成聚合物网络，并由所述聚合物网络相互穿插形成的互穿网络结构。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种图案化量子点膜、量子点发光器件及制作方法。
背景技术
有机发光显示器件曾被公认为有希望成为取代液晶显示器件的下一代显示，但是随着消费者的消费水平的提升，高分辨率产品成为显示产品的重点发展方向，而高分辨的有机发光显示产品很难同液晶显示产品竞争，这是因为有机发光显示的有机层结构通常采用掩模蒸发的方法制备，但是掩模蒸发方法存在着对位困难，良品率低，无法实现更小面积发光的缺陷；这种精确控制蒸发区域能力不足的问题，无法满足目前迅速发展的对高分辨率显示的需求；而采用印刷和打印的方法，来取代掩模蒸发制备有机发光层的工艺，其得到的分辨率也是极其有限的。因而高分辨率的有机发光显示产品面临着技术难度高，产品良率低，而商品价格高的严重问题。
另一方面，随着量子点技术的深入发展，电致量子点发光二极管的研究日益深入，量子效率不断提升，已基本达到产业化的水平，进一步采用新的工艺和技术来实现其产业化已成为未来的趋势。运用量子点进行图案化达到制备高分辨率电致量子点发光显示产品已经成为一项重要的议题。在原有工艺中，为了剥离牺牲层及其上方的光刻胶和量子点膜层，必须使用在醇类溶剂中进行超声；而超声波造成的冲击能量对牺牲层下方的量子点膜层造成影响，诸如配体脱落，粒子缺失等，都会造成器件电流偏大。
发明内容
本发明提供一种图案化量子点膜、量子点发光器件及制作方法，以改善现有技术利用超声清洗去除部分量子点膜层以实现量子点膜层图案化时，存在会对量子点造成损伤，导致量子点器件效果不佳的问题。
本发明实施例提供一种图案化量子点膜，包括：衬底基板，位于所述衬底基板一侧具有多个图案部的量子点膜层；所述图案部包括量子点本体和保护结构，所述保护结构包括由至少两种不同聚合物在预设条件下各自交联形成聚合物网络，并由所述聚合物网络相互穿插形成的互穿网络结构。
在一种可能的实施方式中，所述图案部包括叠层设置的量子点部和保护部，所述保护部位于所述量子点部的背离所述衬底基板的一侧；所述量子点本体位于所述量子点部内，所述保护结构位于所述保护部内。
在一种可能的实施方式中，所述图案部为一体结构，所述量子点本体、所述保护结构混合于所述图案部中。
在一种可能的实施方式中，每一种所述聚合物中包括有光交联基团，所述聚合物在紫外光照射时通过所述光交联基团发生相互交联形成所述聚合物网络。
在一种可能的实施方式中，所述聚合物包括环氧基团，丙烯酸酯基团，或异戊二烯基团。
在一种可能的实施方式中，所述保护结构包括以下结构：
以及
本发明实施例还提供一种量子点发光器件，包括如本发明实施例提供的所述图案化量子点膜。
本发明实施例提供一种图案化量子点膜的制作方法，包括：
在衬底基板的一侧形成牺牲薄膜；
在所述牺牲薄膜背离所述衬底基板的一侧形成在第一区域以外具有光刻胶的图案化光刻胶层；
在图案化所述光刻胶层的遮挡下对所述牺牲薄膜刻蚀，形成在所述第一区域以外具有所述牺牲薄膜的牺牲层；
在所述光刻胶层的背离所述牺牲层的一侧形成包括量子点本体以及至少两种聚合物的量子点膜层，并通过预设条件对所述第一区域的所述量子点膜层进行处理，以使所述第一区域的至少两种所述聚合物各自交联形成聚合物网络，并由所述聚合物网络相互穿插形成互穿网络结构；
通过所述互穿网络结构对所述第一区域所述量子点本体保护，采用超声清洗，去除所述第一区域以外的所述牺牲薄膜，并去除附着于所述牺牲薄膜的所述光刻胶、所述量子点膜层，形成具有多个图案部的量子点膜层。
在一种可能的实施方式中，所述在所述光刻胶层的背离所述牺牲层的一侧形成包括量子点本体以及至少两种聚合物的量子点膜层，并通过预设条件对所述第一区域的所述量子点膜层进行处理，包括：
在所述光刻胶层的背离所述牺牲层的一侧形成包括量子点本体的量子点薄膜；
将包括有一种所述聚合物的第一溶液形成在所述量子点薄膜的背离所述光刻胶层的一侧，并通过紫外光对所述第一区域照射；
将包括有另一种所述聚合物的第二溶液形成在所述量子点薄膜的背离所述光刻胶层的一侧，并通过紫外光对所述第一区域照射。
在一种可能的实施方式中，所述在所述光刻胶层的背离所述牺牲层的一侧形成包括量子点本体以及至少两种聚合物的量子点膜层，并通过预设条件对所述第一区域的所述量子点膜层进行处理，包括：
将两种不同所述聚合物以及所述量子点本体一起溶于溶剂中，形成混合液；
将所述混合液旋涂于所述光刻胶层的背离所述牺牲层的一侧，并通过紫外光对所述第一区域进行照射。
本发明实施例有益效果如下：本发明实施例中，量子点膜层的图案部包括量子点本体和保护结构，其中，保护结构由至少两种不同聚合物在预设条件下各自交联形成聚合物网络，并由聚合物网络相互穿插形成致密的互穿网络结构，进而在对量子点膜层通过超声清洗去除部分量子点膜层以进行图案化时，致密的互穿网络结构可以对超声波能量在图案部处进行衰减，进而可以对图案部的量子点本体进行保护，实现改善现有技术利用超声清洗去除部分量子点膜层以实现量子点膜层图案化时，存在会对量子点造成损伤，导致量子点器件效果不佳的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种图案化量子点膜的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种互穿网络结构的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种含有图案化量子点膜的量子点发光器件的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种图案部的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种图案部的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种图案化量子点膜的制作流程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种具体的图案化量子点膜的制作流程示意图；
图8为本发明实施例提供的一种聚合物的形成示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种具体的图案化量子点膜的制作流程示意图。
具体实施方式
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种图案化量子点膜，包括：衬底基板1，位于衬底基板1一侧具有多个图案部20的量子点膜层2；图案部20包括量子点本体QD和保护结构S，结合图2所示，保护结构S包括由至少两种不同聚合物在预设条件下各自交联形成聚合物网络，并由聚合物网络相互穿插形成的互穿网络结构。例如，第一种聚合物在预设条件下通过内部交联基团形成第一聚合物网络，第二种聚合物通过内部交联基团形成第二聚合物网络，第一聚合物网络和第二聚合物网络在形成过程中相互穿插，形成互穿网络结构。
本发明实施例中，量子点膜层的图案部包括量子点本体和保护结构，其中，保护结构由至少两种不同聚合物在预设条件下各自交联形成聚合物网络，并由聚合物网络相互穿插形成致密的互穿网络结构，进而在对量子点膜层通过超声清洗去除部分量子点膜层以进行图案化时，致密的互穿网络结构可以对超声波能量在图案部处进行衰减，进而可以对图案部的量子点本体进行保护，实现改善现有技术通过超声对量子点膜层进行图案化时，存在会对量子点造成损伤，导致量子点器件效果不佳的问题。
在具体实施时，本发明实施例中的图案化量子点膜，可以作为量子点发光层，应用于量子点发光器件中，图案化量子点膜可以包括多种出光颜色的不同的图案部，例如，可以包括出射红光的第一图案部，出射绿光的第二图案部，出射蓝光的第三图案部，以对应形成出射不同颜色的像素，具体的，图案化量子点膜作为量子点发光器件的发光层时，如图3所示，衬底基板1与量子点膜层2之间还可以设置有第一电极层31(第一电极层31具体可以为阴极层)，第一电极层31与量子点膜层2之间还可以设置有功能层4(功能层4具体可以为电子传输层，材料具体可以为氧化锌)，量子点膜层2的背离衬底基板1的一侧还可以设置有第二电极层32(第二电极层32可以作为阳极层)。在具体实施时，本发明实施例中的图案化量子点膜，也可以作为量子点彩膜层，可以应用于液晶显示面板中的彩膜。本发明实施例中的图案化量子点膜，也可以应用于其它需要图案化量子点膜的结构中。
在具体实施时，参见图4所示，图案部20包括叠层设置的量子点部201和保护部202，保护部202位于量子点部201的背离衬底基板1的一侧；量子点本体QD位于量子点部201内，保护结构S位于保护部202内。本发明实施例中，量子点本体QD与保护结构S分层设置，可以降低保护结构S对量子点本体QD发光特性的影响。
在具体实施时，参见图5所示，图案部20为一体结构，量子点本体QD和保护结构S混合于图案部20中，二者混合于一体。本公开实施例中，量子点本体QD与保护结构S混合于一体，在具体制作时，可以将量子点本体以及至少两种聚合物溶于一种溶剂中，在形成量子点时，同步形成聚合物，可以降低量子点图案化的制作工艺。
在具体实施时，每一种聚合物中包括有光交联基团，聚合物在紫外光照射时通过光交联基团发生相互交联形成聚合物网络。具体的，聚合物包括环氧基团，丙烯酸酯基团，或异戊二烯基团。
具体的，本发明实施例中可以包括两种聚合物，两种聚合物可以分别为环氧树脂体系和聚氨酯体系；或者，两种聚合物也可以分别为环氧树脂体系和聚丙烯酸酯体系；或者，两种聚合物也可以分别为聚苯乙烯体系和聚异戊二烯体系。
在具体实施时，保护结构S包括以下结构：
以及/>
在具体实施时，考虑到插入新膜层对量子点发光器件的效率影响，本发明实施例中，图案化量子点膜作为量子点发光层时，且量子点本体QD与保护结构S分层设置时，保护部202在垂直于衬底基板1方向上的膜层厚度控制在1nm～10nm；具体的，对于完成交联的一层聚合物厚度大约为0.2nm～0.3nm，形成聚合物网络时一层厚度大约为0.4nm～0.6nm，因此两种交联的聚合物互穿后一层网络大约为0.8nm～1.2nm。具体的，至少形成4～5层网络结构消减超声波能量的效果较佳。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种量子点发光器件，包括如本发明实施例提供的图案化量子点膜。具体的，图案化量子点膜可以作为量子点发光器件中的量子点发光层。
基于同一发明构思，参见图6所示，本发明实施例提供一种图案化量子点膜的制作方法，包括：
步骤S100、在衬底基板的一侧形成牺牲薄膜；
步骤S200、在牺牲薄膜背离衬底基板的一侧形成在第一区域以外具有光刻胶的图案化光刻胶层；
步骤S300、在图案化光刻胶层的遮挡下对牺牲薄膜刻蚀，形成在第一区域以外具有牺牲薄膜的牺牲层；
步骤S400、在光刻胶层的背离牺牲层的一侧形成包括量子点本体以及至少两种聚合物的量子点膜层，并通过预设条件对第一区域的量子点膜层进行处理，以使第一区域的至少两种聚合物各自交联形成聚合物网络，并由聚合物网络相互穿插形成互穿网络结构；
步骤S500、通过互穿网络结构对第一区域量子点本体保护，采用超声清洗，去除第一区域以外的牺牲薄膜，并去除附着于牺牲薄膜的光刻胶、量子点膜层，形成具有多个图案部的量子点膜层。
在具体实施时，可以通过不同的方式制作步骤S400，例如，在光刻胶层的背离牺牲层的一侧形成包括量子点本体以及至少两种聚合物的量子点膜层，并通过预设条件对第一区域的量子点膜层进行处理，包括：
步骤S401、在光刻胶层的背离牺牲层的一侧形成包括量子点本体的量子点薄膜；
步骤S402、将包括有一种聚合物的第一溶液形成在量子点薄膜的背离光刻胶层的一侧，并通过紫外光对第一区域照射；
步骤S403、将包括有另一种聚合物的第二溶液形成在量子点薄膜的背离光刻胶层的一侧，并通过紫外光对第一区域照射。
本发明实施例中，量子点本体与保护结构分步制作，可以通过分别制作每一种聚合物溶液，并分步形成在量子点本体的一侧，可以降低增加的保护结构对量子点本体发光性能的影响。
又例如，可以通过以下方式制作步骤S400，即，在光刻胶层的背离牺牲层的一侧形成包括量子点本体以及至少两种聚合物的量子点膜层，并通过预设条件对第一区域的量子点膜层进行处理，包括：
步骤S404、将两种不同聚合物以及量子点本体一起溶于溶剂中，形成混合液；
步骤S405、将混合液旋涂于光刻胶层的背离牺牲层的一侧，并通过紫外光对第一区域进行照射。
本发明实施例中，将量子点本体与保护结构混合于一体，通过一步形成量子点本体以及两种聚合物，可以降低图案化量子点膜的制作工序。
为了更清楚地理解本发明实施例提供的图案化量子点膜的制作过程，以下以图案化量子点膜作为量子点发光器件的发光层为例，进行详细说明：
在一种可能的实施方式中，结合图7所示，通过分步制作量子点本体QD和聚合物：
量子点本体QD为CdSe/ZnS红色量子点，具体的，量子点本体QD还可以具有量子点配体，量子点配体可以为辛硫醇，牺牲层材料为聚乙烯基吡咯烷酮(PVP-30)，形成互穿聚合物网络的两种聚合物，第一种为环氧型聚合物，由环氧二氯丙烷和双酚A聚合得到(可以根据如图8所示的反应式制备)，另一种聚合物为聚异戊二烯。两种聚合物分别溶解于氯苯溶液中形成5mg/ml的溶液，溶液中均掺有2.5％的PAG(三乙基硅基巯基乙醚)；
在形成有氧化铟锡(ITO，可以作为阴极层)的衬底基板1上旋涂一层致密的氧化锌纳米粒子膜(30mg/ml乙醇溶液，1500rpm)，作为电子传输层ETL，于120度退火20分钟；旋涂10mg/ml的PVP-30乙醇溶液(1500rpm)，作为牺牲层SL，空气中放置5分钟后以4000rpm的转速旋涂负性光刻胶PRL，以35mJ/cm2的能量进行曝光，之后使用对二甲苯进行显影90s，完成图形化PRL的制备；之后，使用ICP氧气进行刻蚀，刻蚀时间为30，形成牺牲层SL的图案，完成后，旋涂红色量子点QDL(2500rpm)，接着旋涂(4000rpm)环氧聚合物(第一种聚合物)的氯苯溶液，使用365nm的紫外光曝光(曝光量为200mj)；完成后在环氧聚合物上方滴入聚异戊二烯氯苯(第二种聚合物)溶液，静置10min后使用365nm的紫外光曝光(曝光量为200mj)，完成互穿网络聚合物的制备，将基板放入超干乙醇中以30W的功率超声90s，剥去绿色和蓝色pixel内的PVP-30和光刻胶，再退火120度20分钟，完成图形化红色量子点的制备；可以理解的是，本发明实施例中，仅在需要保留量子点薄膜的区域(也即第一区域)对两种聚合物进行紫外光照，可以仅使需要保留量子点薄膜的区域形成互穿网络结构，而在其它区域，两种聚合物没有形成互穿网络结构，进而可以降低后续剥离其它区域膜层时的难度；
重复此工艺，完成图形化绿色和蓝色量子点的制备；之后，通过蒸镀的方法制备空穴传输层，空穴注入层和阳极金属，完成全彩量子点发光器件的制备。
在一种可能的实施方式中，结合图9所示，通过一步制作量子点本体QD和聚合物：
量子点本体QD为CdSe/ZnS红色量子点，具体的，量子点本体QD还可以具有量子点配体，量子点配体可以为辛硫醇，牺牲层材料为聚乙烯基吡咯烷酮(PVP-30)，形成互穿聚合物网络的两种聚合物，第一种为环氧型聚合物，由环氧二氯丙烷和双酚A聚合得到，另一种聚合物为聚异戊二烯，两种聚合物和量子点本体QD一起溶解于氯苯溶液中形成溶液，两种聚合物的浓度分别为5mg/ml，量子点的浓度为15mg/ml，溶液中均掺有2.5％的PAG(三乙基硅基巯基乙醚)；
在形成有氧化铟锡(ITO，可以作为阴极层)的衬底基板1上旋涂一层致密的氧化锌纳米粒子膜(30mg/ml乙醇溶液，1500rpm)，作为电子传输层ETL，于120度退火20分钟。旋涂10mg/ml的PVP-30乙醇溶液(1500rpm)，作为牺牲层SL，空气中放置5分钟后以4000rpm的转速旋涂负性光刻胶，以35mJ/cm2的能量进行曝光，之后，使用对二甲苯进行显影90s，完成图形化PR的制备；之后，使用ICP氧气进行刻蚀，刻蚀时间为30s，形成牺牲层SL的图案。完成后旋涂含有两种聚合物的红色量子点氯苯溶液(2500rpm)，使用365nm的紫外光曝光(曝光量为200mj)；完成互穿网络聚合物的制备，将基板放入超干乙醇中以30W的功率超声90s，剥去绿色和蓝色像素内的PVP-30和光刻胶，再退火120度20分钟，完成图形化红色量子点的制备；
重复此工艺，完成图形化绿色和蓝色量子点的制备；之后，通过蒸镀的方法制备空穴传输层，空穴注入层和阳极金属，完成全彩量子点发光器件的制备。
本发明实施例有益效果如下：本发明实施例中，量子点膜层的图案部包括量子点本体和保护结构，其中，保护结构由至少两种不同聚合物在预设条件下各自交联形成聚合物网络，并由聚合物网络相互穿插形成致密的互穿网络结构，进而在对量子点膜层通过超声清洗去除部分量子点膜层以进行图案化时，致密的互穿网络结构可以对超声波能量在图案部处进行衰减，进而可以对图案部的量子点本体进行保护，实现改善现有技术通过超声对量子点膜层进行图案化时，存在会对量子点造成损伤，导致量子点器件效果不佳的问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种图案化量子点膜，其特征在于，包括：衬底基板，位于所述衬底基板一侧具有多个图案部的量子点膜层；所述图案部包括量子点本体和保护结构，所述保护结构包括由至少两种不同聚合物在预设条件下各自交联形成聚合物网络，并由所述聚合物网络相互穿插形成的互穿网络结构；
所述保护结构包括以下结构：
以及
2.如权利要求1所述的图案化量子点膜，其特征在于，所述图案部包括叠层设置的量子点部和保护部，所述保护部位于所述量子点部的背离所述衬底基板的一侧；所述量子点本体位于所述量子点部内，所述保护结构位于所述保护部内。
3.如权利要求1所述的图案化量子点膜，其特征在于，所述图案部为一体结构，所述量子点本体、所述保护结构混合于所述图案部中。
4.如权利要求2或3所述的图案化量子点膜，其特征在于，每一种所述聚合物中包括有光交联基团，所述聚合物在紫外光照射时通过所述光交联基团发生相互交联形成所述聚合物网络。
5.如权利要求4所述的图案化量子点膜，其特征在于，所述聚合物包括环氧基团，丙烯酸酯基团，或异戊二烯基团。
6.一种量子点发光器件，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的图案化量子点膜。
7.一种权利要求1-5中任一项所述图案化量子点膜的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底基板的一侧形成牺牲薄膜；
在所述牺牲薄膜背离所述衬底基板的一侧形成在第一区域以外具有光刻胶的图案化光刻胶层；
在图案化所述光刻胶层的遮挡下对所述牺牲薄膜刻蚀，形成在所述第一区域以外具有所述牺牲薄膜的牺牲层；
在所述光刻胶层的背离所述牺牲层的一侧形成包括量子点本体以及至少两种聚合物的量子点膜层，并通过预设条件对所述第一区域的所述量子点膜层进行处理，以使所述第一区域的至少两种所述聚合物各自交联形成聚合物网络，并由所述聚合物网络相互穿插形成互穿网络结构；
通过所述互穿网络结构对所述第一区域所述量子点本体保护，采用超声清洗，去除所述第一区域以外的所述牺牲薄膜，并去除附着于所述牺牲薄膜的所述光刻胶、所述量子点膜层，形成具有多个图案部的量子点膜层。
8.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述在所述光刻胶层的背离所述牺牲层的一侧形成包括量子点本体以及至少两种聚合物的量子点膜层，并通过预设条件对所述第一区域的所述量子点膜层进行处理，包括：
在所述光刻胶层的背离所述牺牲层的一侧形成包括量子点本体的量子点薄膜；
将包括有一种所述聚合物的第一溶液形成在所述量子点薄膜的背离所述光刻胶层的一侧，并通过紫外光对所述第一区域照射；
将包括有另一种所述聚合物的第二溶液形成在所述量子点薄膜的背离所述光刻胶层的一侧，并通过紫外光对所述第一区域照射。
9.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述在所述光刻胶层的背离所述牺牲层的一侧形成包括量子点本体以及至少两种聚合物的量子点膜层，并通过预设条件对所述第一区域的所述量子点膜层进行处理，包括：
将两种不同所述聚合物以及所述量子点本体一起溶于溶剂中，形成混合液；
将所述混合液旋涂于所述光刻胶层的背离所述牺牲层的一侧，并通过紫外光对所述第一区域进行照射。
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