CN111983830A - 一种设备及量子点膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种设备及量子点膜的制备方法，所述设备用以制备量子点膜，所述包括：一容器，用以装载量子点溶液；升降装置，设于所述容器上方；夹持装置，安装至所述升降装置上，且朝向所述容器的一侧；以及控制器，连接至所述升降装置及所述夹持装置。本申请通过浸泡式的方式制备量子点膜，该方式有利于在较大尺寸的基板上成膜，且克服了因量子点溶液的浓度限制以及较难分散的问题，从而保证成膜的量子点膜的均一性、膜厚均一以及分散浓度的平衡。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种设备及量子点膜的制备方法。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，人们对于信息交流和传递等方面的依赖程度日益增加。而显示器件作为信息交换和传递的主要载体和物质基础，现已成为众多从事信息光电研究科学家争相抢占的热点和高地。
量子点(Quantum Dots，简称QD)是肉眼看不到的，极其微小的无机纳米晶体。每当受到光或电的刺激，量子点便会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，一般地，量子点的颗粒越小，其会吸收长波；量子点的颗粒越大，其会吸收短波。量子点可吸收短波的蓝色，激发出呈现出长波段光色。这一特性使得量子点能够改变光源发出的光线颜色。
量子点显示技术在色域覆盖率、色彩控制精确性、红绿蓝色彩纯净度等各个维度已全面升级，被视为全球显示技术的制高点，也被视为影响全球的显示技术革命。革命性的实现全色域显示，最真实还原图像色彩。三星、LG、苹果等企业均表示正在积极推进量子点显示技术研发，而亚马逊、华硕等企业也不同程度采用量子点技术来提高其产品画质。随着TCL率先发布量子点电视，国际量子点显示阵营已初具规模。
量子点的半径小于或接近于波尔半径的半导体纳米晶体，大部分由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的三个维度尺寸纳米材料。由于量子限域效应，其内部的电子和空穴的运输受到限制，使得连续的能带结构变成分离的能级结构。当量子点的尺寸不同时，电子与空穴的量子限域程度不一样，分立的能级结构不同。在受到外来能量激发后，不同尺寸的量子点即发出不同波长的光，也就是各种颜色的光。
量子点的优势在于：通过调控量子点的尺寸，可以实现发光波长范围覆盖到红外及整个可见光波段，且发射光波段窄，色彩饱和度高；量子点材料量子转换效率高；材料性能稳定；制备方法简单多样，可以从溶液中制备，资源丰富。
近几年来，由于具有低成本、载流子迁移率高、光吸收系数大等特点，有机-无机杂化钙钛矿(CH3NH3PbX3,X＝Cl,Br,I)材料，在太阳能电池领域有非常优异的表现。但是，由于大量的本征缺陷的存在，有机无机杂化钙钛矿薄膜的荧光量子效率通常很低(<20％)，限制了其在电致发光、激光、显示等领域中的应用。最近研究表明，随着钙钛矿尺寸的减小，可以有效地降低其内部缺陷的数目，减少非辐射跃迁，提高其荧光效率。然而，稳定性差这一问题一直制约着有机-无机杂化钙钛矿量子点的发展。
同时，钙钛矿相有机金属卤化物也是潜在的量子点应用材料之一，但其在溶液相时，较为不易分散，成膜存在一定困难。传统的Cd(镉)系或者ln(镧)系量子点材料，在溶液相时，进行旋涂成膜，也同样存在成膜均一性、膜厚和分散浓度的平衡问题，较高的浓度往往较难行程均匀的膜层，而较高的量子点浓度又是提高光致发光比重进而显示色域的关键。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种设备及量子点膜的制备方法，以解决现有有机-无机杂化钙钛矿量子点稳定性差、且该量子点在成膜过程存在均一性较差、膜厚不均、分散浓度不平衡的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种设备，用以制备量子点膜，所述包括：一容器，用以装载量子点溶液；升降装置，设于所述容器上方；夹持装置，安装至所述升降装置上，且朝向所述容器的一侧；以及控制器，连接至所述升降装置及所述夹持装置。
进一步地，所述夹持装置包括：至少一对夹具；以及至少一对吹气装置，分别连接至所述夹具。
进一步地，所述的设备还包括角度调节器，连接于所述夹具和所述升降装置之间；当所述夹具夹持基板时，所述角度调节器能够调节基板的角度，使得所述基板与所述量子点溶液的水平面形成的夹角大于5°且小于90°。
进一步地，所述容器的材质为玻璃、陶瓷、金属中的一种。
为实现上述目的，本发明还提供一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤：
提供一基板和前文所述的设备；
控制夹持装置夹持所述基板；
控制升降装置将所述基板未被夹持的部分浸泡于一量子点溶液中，其中，所述基板被所述量子点溶液浸泡的部分为有效区，所述基板未被所述量子点溶液浸泡的部分为无效区；
控制升降装置对所述基板进行匀速上拉处理，所述基板有效区的两侧表面形成未干燥的量子点膜；以及
将所述基板放置一载台上，并对其进行烘烤处理，所述基板有效区的两侧表面形成固化的量子点膜。
进一步地，在所述基板夹持的步骤中，所述夹持装置具有至少一对夹具和至少一对吹气装置，至少一对吹气装置分别设于所述夹具相对设置的一面；其中，利用所述吹气装置在所述基板的两侧形成气压以夹持所述基板。
进一步地，所述无效区位于所述基板的一边侧，所述无效区与所述有效区具有一分界线；在所述夹持所述基板的步骤中，夹持所述基板时，所述夹具夹持于所述无效区。
进一步地，所述无效区具有一宽度，该宽度小于50cm，在夹持时，所述夹具与所述分界线的距离大于50um。
进一步地，在所述基板上拉的步骤中，所述基板的均匀上拉速度为0.1um/s-10cm/s。
进一步地，在所述基板浸泡步骤与所述基板上拉步骤之间，还包括：
控制角度调节器调节基板的角度，对所述基板进行倾斜处理；使得所述基板与所述量子点溶液的水平面形成的夹角大于5°且小于90°。
本发明的技术效果在于，提供一种设备及量子点膜的制备方法，在制备量子点膜的过程中，通过浸泡式的方式制备量子点膜，该方式有利于在较大尺寸的基板上成膜，且克服了因量子点溶液的浓度限制以及较难分散的问题，从而保证成膜的量子点膜的均一性、膜厚均一以及分散浓度的平衡。
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为本申请实施例量子点膜的制备方法的流程图。
图2为本申请实施例所述量子点设备的正视图。
图3为本申请实施例所述量子点设备的后视图。
图4为本申请实施例所述量子点设备的侧视图。
图5为本申请实施例所述夹具夹持基板的结构示意图。
图6为本申请实施例所述量子点膜覆于所述基板两侧的结构示意图。
附图部件标识如下：
1容器； 2升降装置；
3夹持装置； 4控制器；
5吹气装置；
11有效区； 12无效区；
10基板； 20量子点膜；
30载台； 31夹具；
121夹持区； 122分界区
32角度调节器； 311第一夹具；
312第二夹具。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
如图1所示，本实施例提供一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤S1)-S6)。
S1)提供一基板及一设备。该基板优选为有机膜层，可以使得量子点溶液在其表面成膜。
S2)控制夹持装置夹持所述基板。在步骤S2)中，提供一夹持装置，具有至少一对夹具；其中，利用所述夹具的内外的气压差夹持所述基板。
具体的，如图2-4所示，在制备量子点膜的过程中，提供一量子点设备，其包括一夹持装置3，夹持装置包括第一夹具311和第二夹具312。本实施例中，第一夹具311和第二夹具312分别通过一管道连接至两个吹气装置5，该吹气装置为气缸，然后通过驱动两个吹气装置5使得第一夹具311和第二夹具312的内外形成气压差，并利用该气压差使基板10被夹持在夹具3中间，使其不会因为重力滑脱。
S3)控制升降装置将所述基板未被夹持的部分浸泡于一量子点溶液中，其中，所述基板被所述量子点溶液浸泡的部分为有效区，所述基板未被所述量子点溶液浸泡的部分为无效区。所述无效区具有一宽度，该宽度小于50cm，在夹持时，所述夹具与所述分界线的距离大于50um。
如图2-4所示，所述量子点设备还包括容器1和升降装置2。
具体的，用一容器1盛放所述量子点溶液，该容器的材质可以确保所述量子点溶液不会被污染，且又可以耐受所述量子点溶液腐蚀的材质器具，该容器的材质优选为玻璃、陶瓷、金属中的一种。采用一升降装置2对基板10进行升降处理，使得基板10浸泡于所述量子点溶液中。
如图5所示，基板10包括有效区11和无效区12，其中，被所述量子点溶液浸泡的部分为有效区11，基板10未被所述量子点溶液浸泡的部分为无效区12。无效区12位于基板10的一边侧，即位于基板10的上端，无效区12和有效区11之间具有一分界线L，用以分隔无效区12和有效区11。无效区12具有一宽度，该宽度小于50cm，在夹持时，夹具31与分界线的距离L大于50um，可以使得基板10在被夹持牢固的同时，夹具31与基板的有效区11保持一定的间距，防止夹具31不会因所述量子点溶液而被污染或者腐蚀。
具体的，无效区12包括夹持区121和分界区122，可见，在步骤S2)中，夹具31夹持于基板10区域为部分无效区。夹持区121为第一夹具311和第二夹具312共同夹持基板10的区域，分界区122为夹持区121与有效区12之间的区域。无效区12的宽度为夹持区121与分界区122的宽度之和，其中，分界区122的宽度为d，d＞50um，夹持区121的宽度为D，d<D<50cm，也就相当于无效区12的宽度小于50cm，在夹持时，夹具31与分界线的距离L大于50um。
S4)控制角度调节器对所述基板进行倾斜处理。
如图2所示，夹持装置3还包括一角度调节器32，连接至夹具31，采用角度调节器32对基板10进行倾斜处理，使得基板10与所述量子点溶液的水平面形成的夹角θ大于5°且小于90°。优选地，夹角θ为15°、18°、20°、25°、28°、30°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、88°，但不限于此。
S5)控制升降装置对所述基板进行匀速上拉处理，所述基板有效区的两侧表面形成未干燥的量子点膜。
具体的，基板的有效区11在浸润在所述量子点溶液中，其表面具有一定的粗糙度。通过一控制器4控制调整角度调节器32使得基板10与所述量子点溶液的表面具有一定的角度，以及通过控制器4控制升降装置2使得基板10向上运动。当夹角5°<θ<90°时，基板10的匀速上拉速度为0.1um/s-10cm/s，所述量子点溶液在有效区11的两侧表面均匀成膜，形成未干燥的量子点膜20。本实施例为制备较薄的量子点膜层，故所述量子点溶液的的粘度大于800cps，基板10的匀速上拉速度优选为0.5um/s、0.52um/s、0.56um/s、0.58um/s、0.6um/s但不限于此，只要可以使得基板10在上拉的过程中具有匀速上拉速度即可，并能使得所述量子点溶液在有效区11的两侧表面均匀成膜即可。当然，在实际工作中，也要考虑量子点溶液的材料、浓度等，根据所述量子点溶液的材料、浓度等条件，选择合适的基板上拉速度。
S6)将所述基板放置一载台上，并对其进行烘烤处理，所述基板有效区的两侧表面形成固化的量子点膜。
如图6所示，将基板10放置一载台30上，且将该基板10送进烘烤装置中对其进行烘烤处理，使得基板有效区11的两侧表面形成固化的量子点膜20。
现有技术中，在制备大尺寸的量子点膜，特别是内嵌式的量子点膜(in cell QDFlim),例如在液晶显示面板(Liquid Crystal Display，LCD)或有机发光二极管显示面板(Organic Light Emitting Diode，OLED)中，出射光经过红绿蓝(RGB)色阻前先制备一层量子点膜，这一层膜的均匀性和发光特性至关重要。然而，现有的量子点膜制备工艺，量子点膜通常采用旋涂或者狭缝涂布(slit coating)制备，但是在相当多的情况下，量子点纳米颗粒分散于溶剂中，存在浓度限制以及较难分散的问题，从而导致量子点膜的均一性较差、膜厚不均、分散浓度不平衡。
本实施例提供一种量子点膜的制备方法，在制备量子点膜的过程中，通过浸泡式的方式制备量子点膜，该方式有利于在较大尺寸的基板上成膜，且克服了因量子点溶液的浓度限制以及较难分散的问题，从而保证成膜的量子点膜的均一性、膜厚均一以及分散浓度的平衡。
如图2-4所示，本实施例还提供一种采用前文所述制备方法的量子点设备，包括容器1、升降装置2、夹持装置3、控制器4以及吹气装置5。
容器1用以装载量子点溶液。该容器的材质可以确保所述量子点溶液不会被污染，且又可以耐受所述量子点溶液腐蚀的材质器具，该容器的材质优选为玻璃、陶瓷、金属中的一种。升降装置2设于容器1上方。夹持装置3安装至所述升降装置上，且朝向容器1的一侧。控制器4连接至升降装置2及夹持装置3。吹气装置5分别连接至夹持装置3。
其中，夹持装置3包括至少一对夹具31以及角度调节器32，角度调节器32连接至夹具31。夹持装置包括第一夹具311和第二夹具312。本实施例中，第一夹具311和第二夹具312分别通过一管道连接至两个吹气装置5，吹气装置5为气缸。然后通过驱动所述吹气装置5使得第一夹具311和第二夹具312的内外形成气压差，并利用该气压差使基板10被夹持在夹具3中间，使其不会因为重力滑脱。采用角度调节器32对基板10进行倾斜处理，使得基板10与所述量子点溶液的水平面形成的夹角θ大于5°且小于90°。优选地，夹角θ为15°、18°、20°、25°、28°、30°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、88°，但不限于此。
本实施例提供一种量子点设备，使用该设备通过浸泡式的方式制备量子点膜，有利于量子点溶液在较大尺寸的基板上成膜，且克服了因量子点溶液的浓度限制以及较难分散的问题，从而保证成膜的量子点膜的均一性、膜厚均一以及分散浓度的平衡。
以上对本申请实施例所提供的一种设备及量子点膜的制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种设备，用以制备量子点膜，其特征在于，包括：
一容器，用以装载量子点溶液；
升降装置，设于所述容器上方；
夹持装置，安装至所述升降装置上，且朝向所述容器的一侧；以及
控制器，连接至所述升降装置及所述夹持装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述夹持装置包括：
至少一对夹具；以及
至少一对吹气装置，分别连接至所述夹具。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括角度调节器，连接于所述夹具和所述升降装置之间；
当所述夹具夹持基板时，所述角度调节器能够调节基板的角度，使得所述基板与所述量子点溶液的水平面形成的夹角大于5°且小于90°。
4.根据权利要求1所述设备，其特征在于，
所述容器的材质为玻璃、陶瓷、金属中的一种。
5.一种量子点膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一基板和如权利要求1所述的设备；
控制夹持装置夹持所述基板；
控制升降装置将所述基板未被夹持的部分浸泡于一量子点溶液中，其中，所述基板被所述量子点溶液浸泡的部分为有效区，所述基板未被所述量子点溶液浸泡的部分为无效区；
控制升降装置对所述基板进行匀速上拉处理，所述基板有效区的两侧表面形成未干燥的量子点膜；以及
将所述基板放置一载台上，并对其进行烘烤处理，所述基板有效区的两侧表面形成固化的量子点膜。
6.根据权利要求1所述的量子点膜的制备方法，其特征在于，
在所述基板夹持的步骤中，所述夹持装置具有至少一对夹具和至少一对吹气装置，至少一对吹气装置分别设于所述夹具相对设置的一面；其中，利用所述吹气装置在所述基板的两侧形成气压以夹持所述基板。
7.根据权利要求2所述的量子点膜的制备方法，其特征在于，所述无效区位于所述基板的一边侧，所述无效区与所述有效区具有一分界线；
在所述夹持所述基板的步骤中，
夹持所述基板时，所述夹具夹持于所述无效区。
8.根据权利要求3所述的量子点膜的制备方法，其特征在于，
所述无效区具有一宽度，该宽度小于50cm，在夹持时，所述夹具与所述分界线的距离大于50um。
9.根据权利要求1所述的量子点膜的制备方法，其特征在于，
在所述基板上拉的步骤中，
所述基板的均匀上拉速度为0.1um/s-10cm/s。
10.根据权利要求2所述的量子点膜的制备方法，其特征在于，
在所述基板浸泡步骤与所述基板上拉步骤之间，还包括：
控制角度调节器调节基板的角度，对所述基板进行倾斜处理；使得所述基板与所述量子点溶液的水平面形成的夹角大于5°且小于90°。
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