CN109927435A - 一种量子点薄膜的转印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种量子点薄膜的转印方法，包括步骤：提供初始***，所述初始***的印面设有若干个初始凸型图案和若干个初始凸型图案之间的初始凹型图案；对所述初始***的初始凹型图案进行表面处理；将经过表面处理的所述初始***变形处理为印面平整的形变***；在形变***的印面上制备量子点初始薄膜；将印面制备有量子点初始薄膜的形变***恢复成初始***，形成印面初始凸型图案和初始凹型图案上具有量子点图案化薄膜的初始***；将印面具有量子点图案化薄膜的初始***与目标基底接触，使所述初始凸型图案上的量子点图案化薄膜转印于目标基底上。本发明解决了现有的量子点薄膜转印方法易造成部分薄膜残留，导致转印图案有缺陷的问题。

Description

一种量子点薄膜的转印方法

技术领域

本发明涉及转印技术领域，尤其涉及一种量子点薄膜的转印方法。

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、高稳定性等诸多优点，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加工方式，但旋涂法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，常规的转印过程是利用粘弹性体***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***，第二步是将量子点图案从***转印到目标基底。因为***对薄膜的吸附属于物理吸附，其粘附能的大小与***表面有关，所以第一步转印过程的完成需要量子点薄膜与***的粘附能大于量子点薄膜与供体基底的粘附能，而第二步转印过程的完成需要量子点薄膜与***的粘附能小于量子点薄膜与目标基底的粘附能。

目前可使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）制作***实现转印，因为聚二甲基硅氧烷具有较低表面能，可利用动力学控制其粘着力实现转印，但是由于供体基底与薄膜间粘附能较大，往往需要严苛的动力学参数（高剥离速度、大负载应力）才能完整实现第一步转印；也有使用新兴材料形状记忆聚合物（SMP）作为***，虽然利用材料本身具有形变回复的特点，能避免第一步转印过程，直接在SMP***表面旋涂成膜，截取图案化薄膜转移到目标基底上，但是SMP材料表面能较大，在转印过程中，易造成部分薄膜残留，导致转印图案存在缺陷。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点薄膜的转印方法，旨在解决现有的量子点薄膜转印方法易造成部分薄膜残留，导致转印图案有缺陷的问题。

本发明的技术方案如下：

一种量子点薄膜的转印方法，其中，包括步骤：

提供初始***，所述初始***的印面设有若干个初始凸型图案和若干个初始凸型图案之间的初始凹型图案；

对所述初始***的初始凹型图案进行表面处理；

将经过表面处理的所述初始***进行变形处理，使所述初始***印面变形至平面，得到形变***；

在形变***的印面上制备量子点初始薄膜；

将印面制备有量子点初始薄膜的形变***恢复成初始***，形成印面初始凸型图案和初始凹型图案上具有量子点图案化薄膜的初始***；

将印面具有量子点图案化薄膜的初始***与目标基底接触，使所述初始凸型图案上的量子点图案化薄膜转印于目标基底上。

所述的量子点薄膜的转印方法，其中，所述表面处理为等离子体处理和/或UVO处理。

所述的量子点薄膜的转印方法，其中，所述初始***的制备方法包括：

提供形状记忆聚合物前体、改性剂、固化剂和促进剂；

将所述形状记忆聚合物前体、所述改性剂、所述固化剂和所述促进剂混合后，反应得到改性形状记忆聚合物；

将改性形状记忆聚合物加入到可形成所述初始***的第一模具中，进行固化处理，得所述初始***。

所述的量子点薄膜的转印方法，其中，所述形状记忆聚合物前体为环氧树脂；和/或

所述改性剂为聚二甲基硅氧烷；和/或

所述固化剂为聚氧化丙烯双胺；和/或

所述促进剂为癸胺。

所述的量子点薄膜的转印方法，其中，所述形状记忆聚合物、所述改性剂、所述固化剂和所述促进剂的摩尔比为：15~25:0.5~2:2~10:5~15。

所述的量子点薄膜的转印方法，其中，所述初始***的制备方法包括：

提供软段形状记忆聚合物前体、改性剂、硬段形状记忆聚合物前体、扩链剂；

将所述软段形状记忆聚合物前体、所述改性剂、所述硬段形状记忆聚合物前体、所述扩链剂混合后，反应得到改性形状记忆聚合物；

将改性形状记忆聚合物加入到可形成所述初始***的第一模具中，进行固化处理，得所述初始***。

所述的量子点薄膜的转印方法，其中，所述软段形状记忆聚合物前体为环氧树脂；和/或

所述改性剂为聚二甲基硅氧烷；和/或

所述硬段形状记忆聚合物前体为异氰酸酯；和/或

所述扩链剂为1,4-丁二醇。

所述的量子点薄膜的转印方法，其中，所述软段形状记忆聚合物前体、所述改性剂、所述硬段形状记忆聚合物前体、所述扩链剂的摩尔比为：5~15:0.5~2:10~20:1~10。

所述的量子点薄膜的转印方法，其中，所述改性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Tg≤150℃。

所述的量子点薄膜的转印方法，其中，所述将经过表面处理的所述初始***进行变形处理，使所述初始***印面变形至平面，得到形变***的步骤包括：

将所述初始***的印面朝下、且置入可形成所述形变***的第二模具中；

加热至温度大于所述玻璃化温度Tg，均匀施压使所述印面的初始凸型图案和初始凹型图案变形至平面；

冷却至温度小于所述玻璃化温度Tg，得所述形变***。

所述的量子点薄膜的转印方法，其中，所述将印面制备有量子点初始薄膜的形变***恢复成初始***的步骤包括：对所述形变***加热处理至温度大于所述玻璃化温度Tg，小于所述改性形状记忆聚合物的粘流温度。

有益效果：本发明所提供的量子点薄膜的转印方法，先通制作印面设有若干个初始凸型图案和若干个初始凸型图案之间的初始凹型图案的初始***，然后对所述初始***的初始凹型图案进行表面处理，再将经过表面处理的所述初始***进行变形处理至印面变形为平面的形变***，在形变***的印面上制备量子点初始薄膜，然后将形变***恢复成初始***，形成印面初始凸型图案和初始凹型图案上具有量子点图案化薄膜的初始***，再将该***与目标基底接触，即能将量子点图案化薄膜转印于目标基底上。因为初始凹型图案经过表面处理具有高表面能，对薄膜吸附力强，当薄膜在***回复变形时受到更大的剪切应力，产生锐利的图案边缘，提初始凸型图案上的量子点图案化薄膜的完整性，而初始凸型图案的表面能相对较低，对薄膜吸附力弱，可以更完整地完成量子点图案化薄膜从***转印到目标基底，解决了现有的量子点薄膜转印方法易造成部分薄膜残留，导致转印图案有缺陷的问题。

附图说明

图1为本发明所述量子点薄膜的转印方法较佳实施例流程图；

图2为本发明所述初始***的制备过程示意图；

图3为初始***的初始凹型图案进行表面处理的示意图；

图4为将***由初始***处理变形为形变***的示意图；

图5为将制备量子点初始薄膜的形变处理回复至初始***的示意图；

图6为将初始凸型图案上的量子点图案化薄膜转印于目标基底的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种量子点薄膜的转印方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。

本发明所述的一种量子点薄膜的转印方法，其中，包括步骤：

S1、提供初始***，所述初始***的印面设有若干个初始凸型图案和若干个初始凸型图案之间的初始凹型图案；

S2、对所述初始***的初始凹型图案进行表面处理；

S3、将经过表面处理的所述初始***进行变形处理，使所述初始***印面变形至平面，得到形变***；

S4、在形变***的印面上制备量子点初始薄膜；

S5、将印面制备有量子点初始薄膜的形变***恢复成初始***，形成印面初始凸型图案和初始凹型图案上具有量子点图案化薄膜的初始***；

S6、将印面具有量子点图案化薄膜的初始***与目标基底接触，使所述初始凸型图案上的量子点图案化薄膜转印于目标基底上。

本发明利用聚硅氧烷对环氧树脂进行共混改性，形成具有较环氧树脂低的表面能的形状记忆聚合物材料，利用该材料制成印面设有若干个初始凸型图案和若干个初始凸型图案之间的初始凹型图案的初始***，也即具有凹凸表面的***，凸起部分的图案为薄膜的目标图案，可通过使用不同的模具来制作不同的凹凸表面，也即形成不同的初始凸型图案及不同的初始凹型图案，并对凹陷部分进行表面活化处理，提高初始凹型图案的表面能，以增大对薄膜的吸附力，然后使所述初始***印面变形至平面，以便于进行量子点薄膜的快速涂覆，再通过加热的方式使平整印面恢复至凹凸印面，即在凸起部分形成了目标薄膜图案，将其转印至目标基底，完成薄膜的转印。

所述步骤S1中，将聚硅氧烷与环氧树脂进行共混以对环氧树脂进行改性，同时加入固化剂及促进剂将环氧树脂与聚硅氧烷均匀且牢牢固定在一起，从而形成具有较环氧树脂更低的表面能的环氧树脂基形状记忆聚合物。较佳地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷；尤佳地，所述聚硅氧烷为端羟基聚二甲基硅氧烷，对环氧树脂的表面能降低效果显著，且形成的形状记忆聚合物的形状记忆性能尤佳。

所述环氧树脂基形状记忆聚合物为热致型形状记忆聚合物，以便于通过加热结合加压的方式实现形状的变换及恢复，同时因为温度超过150℃会对量子点薄膜的性能造成影响，所述热致型形状记忆聚合物的玻璃化温度Tg≤150℃，以避免形变过程中所需温度过高对量子点膜的性能造成破坏。

较佳地，所述步骤S1中，所述固化剂为聚氧化丙烯双胺环氧固化剂，所述促进剂为癸胺。先将环氧树脂加热至完全熔融，然后加入作为改性剂的端羟基聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯双胺环氧固化剂及葵胺，搅拌混合均匀后倒入具有凹凸结构的模具里，如图2所示，分段加热固化，即形成具有凹凸表面且具有形状记忆功能的***，因为一次固化容易造成材料内应力、材料内部气泡的问题，进而影响材料质量及性能；再将***与模具分离，即得到印面设有若干个初始凸型图案和若干个初始凸型图案之间的初始凹型图案的初始***。进一步地，所述环氧树脂、聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯双胺环氧固化剂和癸胺的摩尔比为15~25:0.5~2:2~10:5~15。尤佳地，所述环氧树脂、聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯双胺环氧固化剂和癸胺的摩尔比为20:1:5:10，得到的环氧树脂基形状记忆聚合物性能尤佳。

较佳地，所述步骤S1中，以环氧树脂为软段，以二苯基甲烷二异氰酸酯为硬段，以1,4-丁二醇为扩链剂，制备聚氨酯基形状记忆聚合物。先将环氧树脂加热至完全熔融，然后加入作为改性剂的端羟基聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯及适量溶剂，加热混匀后再加入1,4-丁二醇，搅拌混合均匀后倒入如图2所示的具有凹凸结构的模具10里，分段加热固化，即形成具凹凸印面且具有形状记忆功能的初始态***201，因为一次固化容易造成材料内应力、材料内部气泡的问题，进而影响材料质量及性能；再将***与模具分离，即得到印面设有若干个初始凸型图案和若干个初始凸型图案之间的初始凹型图案的初始***。进一步地，所述环氧树脂、聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇的摩尔比为5~15:0.5~2:10~20:1~10，所述溶剂为甲苯。尤佳地，所述环氧树脂、聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇的摩尔比为10:1:15:5，得到的环氧树脂基形状记忆聚合物性能尤佳。

所述步骤S2中，如图3所示，先利用掩膜板30掩盖初始***的初始凸型图案，然后对初始凹形图案进行表面处理，去除表面吸附的有机分子，使更多的硅羟基暴露出来，提高凹陷部分的表面能，使得初始***201的凸起部分具有相对低表面能，其对薄膜吸附力弱，可以更完整地完成薄膜图案从***转印到目标基底，而凹陷部分具有相对高表面能，其对薄膜吸附力强，这样在***回复变形时，薄膜能受到更大的剪切应力，产生锐利的图案边缘，提高凸起部分薄膜图案的完整性。

较佳地，所述表面处理为等离子体处理和/或UVO处理。进一步地，所述等离子体处理为氧等离子体处理或Ar等离子体处理。

所述步骤S3中，如图4所示，对经表面处理的具有凹凸印面的初始***201，导入平整的模具40中，并使初始***201的凹凸印面与模具接触，进行加热至大于环氧树脂基形状记忆聚合物的Tg温度，并施加均匀的压力F，使***的凹凸印面变形为平整印面，在保持压力的情况下冷却，即得到印面平整的形变***202。当然，步骤S3中的加热温度不宜过高，否则会熔化***造成不可逆形变。

所述步骤S4中，如图5在形变***202的平整印面上涂覆量子点薄膜，然后加热至温度大于环氧树脂基形状记忆聚合物的Tg温度，此时不施加压力，则形变***202恢复为初始***201，其平整印面回复至凹凸印面，因为凸起部分与凹陷部分对薄膜的吸附力不同，随着凹凸印面的恢复，高表面能的凹陷部分对薄膜吸附力强，在***回复变形时可对薄膜形成更大的剪切应力，产生锐利的图案边缘，相应地在凸起部分形成了完整的目标薄膜图案。

所述步骤S5中，如图6所示，因为凸起部分材料未经表面处理，其对薄膜的吸附力较小，可轻松将初始凸型图案上的量子点图案化薄膜（也即目标薄膜图案）完整转印至目标基底50上，而不会出现残留导致薄膜破坏，也即完成步骤S6，实现量子点薄膜的成功转印。

下面通过实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

将环氧树脂EPON826加入到烧瓶中，加热至70摄氏度，完全熔融后，在烧瓶中加入端羟基聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯双胺环氧固化剂 （JEFFAMINE D-230）与癸胺，其中环氧树脂、端羟基聚二甲基硅氧烷、固化剂、癸胺的摩尔比为100:5:25:50，搅拌混合均匀，即得到形状记忆聚合物，将聚合物倒进具有凹凸微结构的模具里，在100摄氏度加热1.5小时后固化，再在130摄氏度加热1小时再使其固化，然后将固化后的形状记忆聚合物与模具分离，得到具有形状记忆功能的初始***，其玻璃转化温度为40~60摄氏度；

利用掩膜板掩盖凸起部分，再对凹凸印面的凹陷部分进行氧等离子处理，提高凹陷部分的表面能；

将初始***导入平整的模具中，加热至80~90摄氏度，然后施加均匀的压力，使其凹凸印面变形至平整印面，在保持压力的情况下，冷却至30摄氏度，得到印面平整的形变***；

在平整印面旋涂量子点薄膜，再将***加热到80~90摄氏度，使其从变形态回复到初始态；

将凹凸印面的凸起部分上的量子点薄膜转印至目标基底，完成量子点薄膜的转印。

实施例2

将环氧树脂E20加入到烧瓶中，加热至90摄氏度，完全熔融后，搅拌抽真空，脱水1.5h，在烧瓶中加入聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯和及适量作为溶剂的甲苯，80摄氏度加热2h后，将1,4-丁二醇加入到烧瓶中，其中环氧树脂、聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇的摩尔比为10:1:15:5，反应0.5h后，将烧瓶放入烘箱中80摄氏度烘干，得到形状记忆聚合物；然后将形状记忆聚合物倒进具有凹凸微结构的模具里，在200摄氏度加热1.5小时后固化，再将固化后的形状记忆聚合物与模具分离，得到具有形状记忆功能的初始***，其玻璃转化温度为60~80摄氏度；

利用掩膜板掩盖凸起部分，再对凹凸印面的凹陷部分进行Ar等离子处理，提高凹陷部分的表面能；

将初始***导入平整的模具中，加热至90~100摄氏度，然后施加均匀的压力，使其凹凸印面变形至平整印面，在保持压力的情况下，冷却至30摄氏度，得到印面平整的形变***；

在平整表面旋涂量子点薄膜，再将***加热到90~100摄氏度，使其从变形态回复到初始态；

将凹凸印面的凸起部分上的量子点薄膜转印至目标基底，完成量子点薄膜的转印。

实施例3

将环氧树脂E20加入到烧瓶中，加热至90摄氏度，完全熔融后，搅拌抽真空，脱水1.5h，在烧瓶中加入聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯和及适量作为溶剂的甲苯，80摄氏度加热2h后，将1,4-丁二醇加入到烧瓶中，其中环氧树脂、聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇的摩尔比为10:1:15:5，反应0.5h后，将烧瓶放入烘箱中80摄氏度烘干，得到形状记忆聚合物；然后将形状记忆聚合物倒进具有凹凸微结构的模具里，在200摄氏度加热1.5小时后固化，再将固化后的形状记忆聚合物与模具分离，得到具有形状记忆功能的初始***，其玻璃转化温度为60~80摄氏度

利用掩膜板掩盖凸起部分，再对凹凸印面的凹陷部分进行UVO处理，提高凹陷部分的表面能；

将初始***导入平整的模具中，加热至90~100摄氏度，然后施加均匀的压力，使其凹凸印面变形至平整印面，在保持压力的情况下，冷却至30摄氏度，得到印面平整的形变***；

在平整印面旋涂量子点薄膜，再将***加热到90~100摄氏度，使其从变形态回复到初始态；

将凹凸印面的凸起部分上的量子点薄膜转印至目标基底，完成量子点薄膜的转印。

综上所述，本发明提供的一种量子点薄膜转印方法，通过聚硅氧烷对环氧树脂进行改性，降低环氧树脂的表面能，然后制作成初始态下具有凹凸印面的***，然后对***的凹陷部分进行表面处理以提高其表面能，使得初始***的凸起部分具有相对低表面能，凹陷部分具有相对高表面能，然后对初始的***进行加热并加压，使其转为具有平整印面的变形态以进行量子点薄膜涂覆，再加热，***从变形态恢复至初始态，因为凹陷部分具有高表面能，对薄膜吸附力强，当薄膜在***回复变形时受到更大的剪切应力，产生锐利的图案边缘，提高凸起部分薄膜图案的完整性，而凸起部分的表面能相对较低，对薄膜吸附力弱，可以更完整地完成薄膜图案从***转印到目标基底，解决了现有的量子点薄膜转印方法易造成部分薄膜残留，导致转印图案有缺陷的问题。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种量子点薄膜的转印方法，其特征在于，包括步骤：

提供初始***，所述初始***的印面设有若干个初始凸型图案和若干个初始凸型图案之间的初始凹型图案；

对所述初始***的初始凹型图案进行表面处理；

将经过表面处理的所述初始***进行变形处理，使所述初始***印面变形至平面，得到形变***；

在形变***的印面上制备量子点初始薄膜；

将印面制备有量子点初始薄膜的形变***恢复成初始***，形成印面初始凸型图案和初始凹型图案上具有量子点图案化薄膜的初始***；

将印面具有量子点图案化薄膜的初始***与目标基底接触，使所述初始凸型图案上的量子点图案化薄膜转印于目标基底上。

2.根据权利要求1所述的量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述表面处理为等离子体处理和/或UVO处理。

3.根据权利要求1所述的量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述初始***的制备方法包括：

提供形状记忆聚合物前体、改性剂、固化剂和促进剂；

将所述形状记忆聚合物前体、所述改性剂、所述固化剂和所述促进剂混合后，反应得到改性形状记忆聚合物；

将改性形状记忆聚合物加入到可形成所述初始***的第一模具中，进行固化处理，得所述初始***。

4.根据权利要求3所述的量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述形状记忆聚合物前体为环氧树脂；和/或

所述改性剂为聚二甲基硅氧烷；和/或

所述固化剂为聚氧化丙烯双胺；和/或

所述促进剂为癸胺。

5.根据权利要求4所述的量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述形状记忆聚合物前体、所述改性剂、所述固化剂和所述促进剂的摩尔比为：15~25:0.5~2:2~10:5~15。

6.根据权利要求1所述的量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述初始***的制备方法包括：

提供软段形状记忆聚合物前体、改性剂、硬段形状记忆聚合物前体、扩链剂；

将所述软段形状记忆聚合物前体、所述改性剂、所述硬段形状记忆聚合物前体、所述扩链剂混合后，反应得到改性形状记忆聚合物；

将改性形状记忆聚合物加入到可形成所述初始***的第一模具中，进行固化处理，得所述初始***。

7.根据权利要求6所述的量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述软段形状记忆聚合物前体为环氧树脂；和/或

所述改性剂为聚二甲基硅氧烷；和/或

所述硬段形状记忆聚合物前体为异氰酸酯；和/或

所述扩链剂为1,4-丁二醇。

8.根据权利要求7所述的量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述软段形状记忆聚合物前体、所述改性剂、所述硬段形状记忆聚合物前体、所述扩链剂的摩尔比为：5~15:0.5~2:10~20:1~10。

9.根据权利要求3-8任一所述的量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述改性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Tg≤150℃。

10.根据权利要求9所述的量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述将经过表面处理的所述初始***进行变形处理，使所述初始***印面变形至平面，得到形变***的步骤包括：

将所述初始***的印面朝下、且置入可形成所述形变***的第二模具中；

加热至温度大于所述玻璃化温度Tg，均匀施压使所述印面的初始凸型图案和初始凹型图案变形至平面；

冷却至温度小于所述玻璃化温度Tg，得所述形变***。

11.根据权利要求9所述的量子点薄膜的转印方法，其特征在于，所述将印面制备有量子点初始薄膜的形变***恢复成初始***的步骤包括：对所述形变***加热处理至温度大于所述玻璃化温度Tg，小于所述改性形状记忆聚合物的粘流温度。