CN114725252A - 量子点溶液注入方法、发光芯片及光色转换结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种量子点溶液注入方法，其首先对多孔结构进行预处理操作，去除多孔结构的水汽以及清理多孔结构的表面上和/或孔洞内的污渍，使得量子点溶液能够更好地注入孔洞中，然后，再将多孔结构浸入装有量子点溶液的容器中，并使容器离心转动产生朝向多孔结构的孔洞开口的离心力，借由离心力使量子点溶液朝孔洞流动注入孔洞中，利用离心力的作用不仅可以使得各个孔洞能够充分注入量子点溶液，避免漏光，获得良好的色转换效果，还提高了量子点溶液注入效率，与此同时，也可以一次将多片多孔结构浸入量子点溶液中，实现一次性对多片多孔结构进行量子点溶液注入。同时，本发明还提供一种采用该注入方法注入量子点溶液的发光芯片及光色转换结构。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种量子点溶液注入方法、发光芯片及光色转换结构。
背景技术
量子点(quantum dot，简称QD)材料由于其优异的光电特性，具有色纯度高、发光颜色可调和荧光量子产率高等特点，目前，量子点材料的显示应用主要是基于其色转换特性，通常，用紫外光或蓝光作为激发源，将绿光、红光量子点作为转换层材料获得所需的绿光或红光，从而可以实现全彩显示。
目前，将蓝光作为激发源实现发红(绿)光的方式之一是：将原来蓝光LED的蓝宝石衬底通过激光剥离(Laser Lift Off，简称LLO)技术去除，然后，将带有量子点的蓝宝石衬底与原来去除蓝宝石衬底后的蓝光LED键合，实现将蓝光转换成红(绿)光；方式之二是：在制作红(绿)光LED的过程中，在用于制作蓝光LED的外延层上形成孔洞，将量子点填充至孔洞中，实现发红(绿)光。
要实现光色转换功能，需要将量子点填充至蓝宝石衬底/LED外延层的孔洞中。现有技术中，一般是通过点、涂、喷墨打印等自然流平的方式将含有量子点的量子点溶液注入到孔洞中，量子点溶液注入效率低下，且存在孔洞中量子点溶液注入不充分，从而导致色转换不均匀、漏蓝光等现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使孔洞充分注入量子点溶液的量子点溶液注入方法、发光芯片及光色转换结构。
为实现上述目的，本发明提供了一种量子点溶液注入方法，包括：
提供含有量子点的量子点溶液和具有用于填充量子点溶液的孔洞的多孔结构；
对所述多孔结构进行预处理，所述预处理包括：对所述多孔结构进行干燥处理，和/或，清理所述多孔结构的表面上和/或所述孔洞内的污渍；
将经过所述预处理之后的多孔结构浸入装有量子点溶液的容器中，使所述容器离心转动产生朝向所述多孔结构的孔洞开口的离心力，借由所述离心力使量子点溶液朝所述孔洞流动注入所述孔洞中；
固化注入所述孔洞中的量子点溶液。
在一些实施例中，所述对所述多孔结构进行干燥处理包括：将所述多孔结构在真空环境下以第一温度烘烤第一时长，烘干所述多孔结构中的水汽。
在一些实施例中，所述清理所述多孔结构的表面上和/或所述孔洞内的污渍包括：将所述多孔结构置于等离子体环境中第二时长，通过等离子体清理所述多孔结构的表面上和所述孔洞内的污渍。
在一些实施例中，所述容器离心转动的转速为5000转/分钟-10000转/分钟，离心转动时间为15分钟-20分钟。
在一些实施例中，所述离心力的方向与所述孔洞的延伸方向的夹角为0-60°，所述孔洞的延伸方向为孔洞开口朝向孔洞底壁。
在一些实施例中，所述固化注入所述孔洞中的量子点溶液包括：将所述多孔结构在真空环境下以第二温度烘烤第三时长，烘干所述多孔结构中量子点溶液的溶剂。
在一些实施例中，在所述固化注入所述孔洞中的量子点溶液之后，还包括：使用清洁剂清洗所述多孔结构表面残留的量子点溶液。
在一些实施例中，所述多孔结构包括生长衬底和生长在所述生长衬底上的外延层，所述外延层具有所述孔洞。
为实现上述目的，本发明还提供了一种发光芯片，所述发光芯片采用如上所述的量子点溶液注入方法注入量子点溶液。
为实现上述目的，本发明还提供了一种光色转换结构，用于设置在发光芯片的出光面，以将所述发光芯片发出的光转换为目标光色，所述光色转换结构采用如上所述的量子点溶液注入方法注入量子点溶液。
与现有技术相比，本发明首先对多孔结构进行预处理操作，去除多孔结构的水汽以及清理多孔结构的表面上和/或孔洞内的污渍，使得量子点溶液能够更好地注入孔洞中，然后，再将多孔结构浸入装有量子点溶液的容器中，并使容器离心转动产生朝向多孔结构的孔洞开口的离心力，借由离心力使量子点溶液朝孔洞流动注入孔洞中，利用离心力的作用不仅可以使得各个孔洞能够充分注入量子点溶液，避免漏光，获得良好的色转换效果，还提高了量子点溶液注入效率，与此同时，也可以一次将多片多孔结构浸入量子点溶液中，实现一次性对多片多孔结构进行量子点溶液注入。
附图说明
图1是本发明一实施例多孔结构的俯视图；
图2是本发明一实施例多孔结构的侧视图；
图3是本发明一实施例多孔结构浸入装有量子点溶液的容器中的示意图；
图4是本发明一实施例离心注入方向的示意图；
图5是本发明一实施例多孔结构注入量子点溶液前后的示意图；
图6是本发明一实施例多孔结构注入量子点溶液后的俯视图；
图7是本发明一实施例多孔结构注入量子点溶液后的侧视图；
图8是本发明另一实施例多孔结构注入量子点溶液后的侧视图。
具体实施方式
为详细说明本发明的内容、构造特征、所实现目的及效果，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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
在本发明的描述中，需要理解的是，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，仅是为便于描述本发明和简化描述，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
以下，结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明：
实施例一
本实施例提供了一种量子点溶液注入方法，用于光色转换结构中的量子点注入，以实现可以将LED芯片发出的光转换成目标光色，例如，采用蓝光LED芯片，在蓝光LED芯片的出光面设置光色转换结构，实现采用蓝光LED芯片发出红光，绿光等。
请参阅图1至图7，本实施例提供的量子点溶液注入方法，包括以下步骤S1至步骤S7。
S1，提供含有量子点的量子点溶液和具有用于填充量子点溶液的孔洞1的多孔结构2。
其中，多孔结构2如图1、图2所示，多孔结构2可以为具有多个孔洞1的片状结构件，例如具有多个孔洞的蓝宝石衬底，在多孔结构2的孔洞1中注入量子点溶液后，可以设置在LED芯片的出光面上，实现将LED芯片发出的光转换为目标光色，例如，将LED芯片发出的蓝光转换为红光，量子点为被蓝光激发后可以转换为红光发出的量子点。
S2，将多孔结构2在真空环境下以第一温度烘烤第一时长，烘干多孔结构2中的水汽。通过烘烤，确保孔洞1中无残留水汽。由于孔洞1尺寸极小，通常为几百纳米到几微米，若孔洞1中存在气体，会阻碍量子点溶液注入孔洞1中，导致量子点溶液注入不充分，通过在真空环境下烘烤多孔结构2可以抽走孔洞1中的气体，有助于后续步骤中量子点溶液注入孔洞1。
其中，第一温度可以为80℃-100℃，第一时长可以为13分钟-17分钟，以确保能够烘干多孔结构2中的水汽，又不会破坏多孔结构2。
S3，将多孔结构2置于等离子体环境中第二时长，通过等离子体清理多孔结构2的表面上和孔洞1内的污渍，使得后续步骤中量子点溶液能够更好地注入孔洞1中。
其中，等离子体可以为通过氩气和氧气产生，氩气和氧气的体积比例可以为Ar:O2＝50:10-10:10，在多孔结构2采用相对惰性的材料时，例如，氮化镓，采用Ar/O2可以对多孔结构2的表面进行活化。在一些实施例中，等离子体还可以为通过氩气和氢气产生。第二时长可以为10分钟-15分钟，在一些实施例中，若仅为了实现污渍清洗，第二时长具体可以是6-7分钟，若还需实现多孔结构2表面活化，则需进一步增大第二时长，例如12分钟。
S4，将多孔结构2浸入装有量子点溶液3的容器4中，使多孔结构2中的孔洞1全部浸没在量子点溶液3中，如图3所示。可以是在同一容器4中浸入多片多孔结构2，例如10-15片；也可以是仅浸入一片多孔结构2。
S5，使容器4离心转动产生朝向多孔结构2的孔洞开口的离心力，借由离心力使容器4中的量子点溶液朝孔洞1流动注入孔洞1中。
具体的，可以是通过使容器4围绕容器4以外的中心点作离心旋转产生离心力，也可以是通过使容器4自转产生离心力。其中，容器4离心转动的转速可以为5000转/分钟-10000转/分钟，离心转动时间可以为15分钟-20分钟。当然，容器4离心转动的转速、离心转动时间也可以为其它数值，具体以量子点溶液能够充分注入孔洞1中为止。
在该实施例中，离心力的方向F1与孔洞1的延伸方向F2的夹角Ф为0-60°，如图4所示，其中，孔洞1的延伸方向F2为孔洞开口朝向孔洞底壁。通过将夹角Ф设为0-60°，离心力垂直指向孔洞1的分力较大，量子点溶液注入效率更高，注入效果更好。
S6，将多孔结构2在真空环境下以第二温度烘烤第三时长，烘干多孔结构2中量子点溶液的溶剂。
其中，第二温度可以为80℃-100℃，可以在实现烘干量子点溶液的溶剂的同时，避免温度太高导致量子点失效。第三时长可以为10分钟-15分钟，避免烘烤时间太短量子点溶液的溶剂可能未完全挥发，又确保不会因为烘烤时间太长导致量子点失效。
S7，使用清洁剂，如甲苯或辛烷清洗多孔结构2表面残留的量子点溶液。
此外，在一些实施例中，在步骤S7之后，还可以进一步在多孔结构2暴露出孔洞1的表面形成遮覆孔洞1的保护层，如进行ALD(Atomic layer deposition)沉积氧化铝保护层，以保护孔洞1中的量子点。
实施例二
本实施例提供的量子点溶液注入方法，是作为发光芯片制作过程的一部分，用于发光芯片中的量子点填充，以利用量子点使发光芯片能够发出目标光色，从而可以实现在例如氮化镓外延层的基础上制造出红光LED芯片。
与上述实施例一不同的是，在该实施例中，多孔结构2包括生长衬底21和生长在生长衬底21上制作发光芯片的部分外延层，该部分外延层具有孔洞1，如图8所示。通过在部分外延层的孔洞1注入量子点溶液，然后再进一步制作发光芯片的其它组成结构，从而获得能够发出目标光色的发光芯片。
其中，生长衬底21可以为蓝宝石衬底等，部分外延层包括缓冲层22、本征半导体层23、N型外延层24、发光层25和P型外延层26，在P型外延层26、发光层25甚至N型外延层24中形成有孔洞1，在孔洞1中注入量子点溶液，然后再进一步制作P型电极27以及N型电极28，如图8所示，形成完整的发光芯片。图中的发光芯片以正装结构为示例，在实际应用过程中也可以是倒装结构、垂直结构的发光芯片。
同上述实施例一中，量子点溶液的具体注入过程可以参照上述实施例一中的描述，在此不再赘述。
综上，本发明首先对多孔结构2进行预处理操作，去除多孔结构2的水汽以及清理多孔结构2的表面上和孔洞1内的污渍，使得量子点溶液能够更好地注入孔洞1中，然后，再将多孔结构2浸入装有量子点溶液3的容器4中，并使容器4离心转动产生朝向多孔结构2的孔洞开口的离心力，借由离心力使量子点溶液3朝孔洞1流动注入孔洞1中，利用离心力的作用不仅可以使得各个孔洞1能够充分注入量子点溶液，避免漏光，获得良好的色转换效果，还提高了量子点溶液注入效率，与此同时，也可以一次将多片多孔结构2浸入量子点溶液3中，实现一次性对多片多孔结构2进行量子点溶液注入。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，均属于本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种量子点溶液注入方法，其特征在于，包括：
提供含有量子点的量子点溶液和具有用于填充量子点溶液的孔洞的多孔结构；
对所述多孔结构进行预处理，所述预处理包括：对所述多孔结构进行干燥处理，和/或，清理所述多孔结构的表面上和/或所述孔洞内的污渍；
将经过所述预处理之后的多孔结构浸入装有量子点溶液的容器中，使所述容器离心转动产生朝向所述多孔结构的孔洞开口的离心力，借由所述离心力使量子点溶液朝所述孔洞流动注入所述孔洞中；
固化注入所述孔洞中的量子点溶液。
2.如权利要求1所述的量子点溶液注入方法，其特征在于，所述对所述多孔结构进行干燥处理包括：
将所述多孔结构在真空环境下以第一温度烘烤第一时长，烘干所述多孔结构中的水汽。
3.如权利要求1所述的量子点溶液注入方法，其特征在于，所述清理所述多孔结构的表面上和/或所述孔洞内的污渍包括：
将所述多孔结构置于等离子体环境中第二时长，通过等离子体清理所述多孔结构的表面上和所述孔洞内的污渍。
4.如权利要求1所述的量子点溶液注入方法，其特征在于，所述容器离心转动的转速为5000转/分钟-10000转/分钟，离心转动时间为15分钟-20分钟。
5.如权利要求1所述的量子点溶液注入方法，其特征在于，所述离心力的方向与所述孔洞的延伸方向的夹角为0-60°，所述孔洞的延伸方向为孔洞开口朝向孔洞底壁。
6.如权利要求1所述的量子点溶液注入方法，其特征在于，所述固化注入所述孔洞中的量子点溶液包括：
将所述多孔结构在真空环境下以第二温度烘烤第三时长，烘干所述多孔结构中量子点溶液的溶剂。
7.如权利要求1所述的量子点溶液注入方法，其特征在于，在所述固化注入所述孔洞中的量子点溶液之后，还包括：
使用清洁剂清洗所述多孔结构表面残留的量子点溶液。
8.如权利要求1至7任一项所述的量子点溶液注入方法，其特征在于，所述多孔结构包括生长衬底和生长在所述生长衬底上的外延层，所述外延层具有所述孔洞。
9.一种发光芯片，其特征在于，所述发光芯片采用如权利要求8所述的量子点溶液注入方法注入量子点溶液。
10.一种光色转换结构，用于设置在发光芯片的出光面，以将所述发光芯片发出的光转换为目标光色，其特征在于，所述光色转换结构采用如权利要求1至8任一项所述的量子点溶液注入方法注入量子点溶液。
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