量子点水凝胶、量子点图案化及转印方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种量子点水凝胶、量子点图案化及转印方法。

背景技术

量子点是一种直接带隙跃迁发光的超小尺寸半导体材料，具有量子尺寸效应。比较常见的量子点主要有ii-vi族、ii-v族、iii-v族以及i-iii-vi族等二元、多元、掺杂、核壳纳米粒子，其荧光发射峰窄、色度纯，亮度高，稳定性好。因此，半导体量子点在照明、显示器、激光器以及生物荧光标记等领域都有着十分重要的应用。

量子点(qds)在显示技术领域的研究是近十年的热点，目前量子点已经用于量子点薄膜(qdfilm)、量子点光刻胶(qdpr)、量子点墨水(qdink)等项目的开发，其目的是利用量子点的高荧光效率、窄发射光谱的优点，改善显示器件的光学性质，提高亮度和色域，降低能耗等。

将量子点应用于彩色滤光片(cf)基板，主要是采用量子点光阻黄光制程或量子点墨水的喷墨打印(ijp)技术使其图案化。由于量子点在黄光制程的过程中需要经过紫外线(uv)固化，且光阻固化所需引发剂等均会增加量子点的表面缺陷，对荧光效率造成影响；而量子点墨水在调节粘度时也会引入一些量子点的不良溶剂，造成量子点聚集或阻塞喷头的现象。因此，量子点彩色滤光片的应用性受到了限制。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种量子点水凝胶、量子点图案化及转印方法，将量子点包裹在水凝胶孔道内，保护量子点表面配体，提高量子点光学稳定性，适合工业生产。

为实现上述目的，本发明提供了一种量子点图案化方法，包括：

步骤10、以耐高温水凝胶材料装载量子点材料，形成量子点水凝胶；

步骤20、在金属基板上形成量子点水凝胶薄膜；

步骤30、将图案化模具覆盖在量子点水凝胶薄膜表面，进行纳米压印图案化制程，得到图案化量子点水凝胶薄膜。

其中，所述水凝胶材料包括聚丙烯酰胺及其衍生物类中的一种或多种。

其中，所述水凝胶材料为聚p(am-sss-nvp)。

其中，所述量子点材料包括发光核及无机保护壳层；所述发光核包括绿光材料zncdse2，inp，及cd2sse中的一种或多种，或者所述发光核包括红光材料cdse，cd2sete，及inas中的一种或多种；所述无机保护壳层包括cds，znse，zncds2，zns，及zno中的一种或多种。

其中，步骤10包括：

将水凝胶材料除水；

将量子点材料装载于水凝胶材料中；

将量子点水凝胶提纯。

本发明还提供了一种量子点转印方法，包括：

将设有图案化量子点水凝胶薄膜的上基板与彩色滤光片基板对位贴合；

对上基板进行瞬间高温加热，使量子点水凝胶薄膜与上基板分离。

其中，预先采用黄光制程在所述彩色滤光片基板上制备好堤岸。

其中，对彩色滤光片基板进行平坦化处理。

其中，所述量子点水凝胶薄膜为红色量子点水凝胶薄膜或者绿色量子点水凝胶薄膜。

本发明还提供了一种量子点水凝胶，包括：耐高温水凝胶材料，以及由所述耐高温水凝胶材料所装载的量子点。

综上，本发明的量子点水凝胶、量子点图案化及转印方法所用水凝胶材料价格低廉，利用率高，适合工业生产；本发明中量子点水凝胶结构最大限度保持量子点表面配体覆盖率，降低量子点在制程过程中的荧光损失，用于量子点彩色滤光片可提高光学器件荧光效率。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

附图中，

图1为本发明水凝胶装载量子点机制图；

图2为本发明量子点图案化方法的流程图；

图3为本发明量子点图案化方法一较佳实施例的实施过程示意图；

图4为本发明量子点转印方法一较佳实施例的转印制程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种量子点水凝胶，主要包括耐高温水凝胶材料，以及由所述耐高温水凝胶材料所装载的量子点。本发明所涉及的水凝胶材料包括聚丙烯酰胺及其衍生物类水凝胶微球、薄膜等，通过在温度敏感的水凝胶分子中引入庞大侧基、带电基团、含磺酸基单体和疏水单体等改性方法可以提高其耐温能力。本发明所涉及的此类水凝胶分解温度优选高于300℃。在悬浮聚合过程中，在油相中加入适量甲苯与石油醚，以达到制备多孔结构高分子聚合物微球的目的。

在本发明一实施例中，以耐高温水凝胶p(am-sss-nvp)为水凝胶材料装载量子点材料，该水凝胶微球以丙烯酰胺(am)、对苯乙烯磺酸钠(sss)和n-乙烯基吡咯烷酮(nvp)为原料，可以用悬浮聚合的方式制备，水凝胶分子式如下：

本发明涉及的量子点材料可以包括发光核，绿光材料可以包括zncdse2，inp，cd2sse中一种或多种，红光材料包括cdse，cd2sete，inas中一种或多种；无机保护壳层，可以包括cds，znse，zncds2，zns，zno等材料的一种或多种组合。

参见图1，其为本发明水凝胶装载量子点机制图。本发明提供了量子点水凝胶的制备方法，本发明采用水凝胶装载量子点，主要利用量子点材料的光致发光与水凝胶材料，具体如p(am-sss-nvp)的填充性、耐高温以及耐药特性，达到提高量子点光学稳定性的目的。

装载过程主要包括三步：将水凝胶材料除水；将量子点材料装载于水凝胶材料中；将量子点水凝胶提纯。

在一实施例中，以p(am-sss-nvp)作为水凝胶材料装载量子点，具体可以包括：

首先，将水凝胶微球浸泡于四氢呋喃，并搅拌1小时，离心后弃去上清液，再次分散于四氢呋喃(thf)中，如此洗涤三次以上，浸入thf放置过夜，以保证除水完全；

然后，通过离心机离心，将干燥的水凝胶微球用少量thf润湿，加入量子点材料，分散于氯仿中，搅拌24小时，此时量子点材料已被装载在水凝胶微球中；

最后，在4000r/min的离心机中离心10分钟，弃去上清液，将装载量子点的纳米微球提纯。

本发明的量子点水凝胶将量子点填充于水凝胶微球，既可以保持量子点表面有机配体的稳定性，又可以提高其酸碱稳定性，保持原有的优异的光学性质。本发明将量子点包裹在水凝胶孔道内，可以保护量子点表面配体，最大限度保持量子点表面配体覆盖率，降低量子点在制程过程中的荧光损失。

参见图2及图3，图2为本发明量子点图案化方法的流程图，图3为该方法一较佳实施例的实施过程示意图，主要包括：

步骤10、以耐高温水凝胶材料装载量子点材料，形成量子点水凝胶；

具体过程可参照前述量子点水凝胶的制备方法。

步骤20、在金属基板上形成量子点水凝胶薄膜；

用于量子点水凝胶薄膜图案化的模板结构如图2所示，模具基板1为金属材质，主要用以剥离基板1上的量子点水凝胶薄膜2时的加热制程。成膜过程具体可以为：在金属基板1上旋涂量子点水凝胶微球分散液，在100℃下挥发溶剂形成量子点水凝胶薄膜2。

步骤30、将图案化模具覆盖在量子点水凝胶薄膜表面，进行纳米压印图案化制程，得到图案化量子点水凝胶薄膜；

具体可以为将图案化模具(上基板)3覆盖在量子点水凝胶薄膜2表面，进行纳米压印图案化制程。

根据上述实施例得到的图案化量子点水凝胶薄膜，本发明还提供了量子点转印方法的实施例，该方法主要包括：将设有图案化量子点水凝胶薄膜的上基板与彩色滤光片基板对位贴合；对上基板进行瞬间高温加热，使量子点水凝胶薄膜与上基板分离。图案化量子点水凝胶薄膜可以为红色量子点水凝胶薄膜或者绿色量子点水凝胶薄膜，或者其他量子点水凝胶薄膜。

参见图4，其为本发明量子点转印方法一较佳实施例的转印制程示意图。在图4所示具体实施例中，量子点水凝胶转印主要可以包括四步制程：

首先将设有图案化的红色量子点(qd-r)水凝胶薄膜101的上基板100与彩色滤光片(cf)基板200对位贴合；预先采用黄光制程在所述彩色滤光片基板200上制备好堤岸(bank)201；

对上基板(金属材质)100进行瞬间高温加热至250℃以上，红色量子点水凝胶薄膜101与上基板100分离，转印至彩色滤光片基板200；

通过将设有图案化的绿色量子点(qd-g)水凝胶薄膜102的上基板103与彩色滤光片(cf)基板200对位贴合，以同样的制程将绿色量子点水凝胶薄膜102转印至彩色滤光片基板200上；

最后对彩色滤光片基板200进行平坦化处理，形成平坦层202。

本发明量子点水凝胶、量子点图案化及转印方法中，利用纳米压印技术对水凝胶进行图案化处理；利用微孔水凝胶对量子点的“装载”性对量子点进行图案化转印；本发明所用水凝胶材料价格低廉，利用率高，适合工业生产；本发明中量子点水凝胶结构最大限度保持量子点表面配体覆盖率，降低量子点在制程过程中的荧光损失，用于量子点彩色滤光片可提高光学器件荧光效率。

本发明的量子点水凝胶、量子点图案化及转印方法，涉及了一种用于量子点装载及转印的微孔水凝胶材料，首先利用水凝胶材料对量子点的装载特性制备高稳定性的量子点水凝胶复合材料，然后利用纳米压印技术将涂布在基板表面的量子点水凝胶薄膜图案化处理，将图案化的量子点水凝胶基板与彩色滤光片基板对位，剥离水凝胶侧基板，从而达到转印图案化量子点水凝胶的目的。

本发明前述实施例中所涉及的量子点水凝胶及其制备方法、量子点图案化及转印方法不仅适用于量子点材料，还适用于其他胶体纳米材料(au、ag、cu、或其他氧化物、半导体胶体纳米材料)。根据前述实施例，本领域技术人员可以理解，通过以其他胶体纳米材料如au、ag、cu等金属纳米粒子、或其他氧化物纳米粒子、半导体胶体纳米粒子等来代替本发明前述实施例中的量子点材料，本发明同样提供了胶体纳米材料水凝胶及其制备方法、图案化及转印方法的实施例，相应的胶体纳米材料水凝胶主要包括：耐高温水凝胶材料，以及由所述耐高温水凝胶材料所装载的胶体纳米材料，并且该胶体纳米材料水凝胶也可如本发明的量子点水凝胶一样进行图案化及转印。

综上，本发明的量子点水凝胶、量子点图案化及转印方法所用水凝胶材料价格低廉，利用率高，适合工业生产；本发明中量子点水凝胶结构最大限度保持量子点表面配体覆盖率，降低量子点在制程过程中的荧光损失，用于量子点彩色滤光片可提高光学器件荧光效率。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。