一种量子点薄膜阵列制备方法
【专利说明】_种量子点薄膜阵列制备方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明属于纳米材料与纳米结构以及显示应用技术领域，尤其涉及一种量子点薄膜阵列制备方法。
【背景技术】
[0003]目前人类用于各种信息显示领域的能源已经在全球能耗中占了很大比例。在众多显示器件中，液晶显示器由于在尺寸、画面及工艺成熟等方面的优势成为了目前各种显示技术中最成熟、市场占有率最高的一种。但是，由于液晶材料本身不是发光材料，因此在液晶显示器中就需要加入一个背光源，而背光源能耗占显示模块总能耗的75%。显示能耗在工业能耗中占据很大比例，譬如在显示器、平板电脑、智能手机等设备中，显示能耗超过50%。在液晶显示技术中，传统技术是首先将白光背光源通过吸收型滤色片阵列在空间上分离成红绿蓝三基色，然后通过液晶面板调节其各自的光强比例实现彩色输出，背光源利用率不足10%。因此，如何提高液晶显示器中背光源的光能利用效率，降低液晶显示器的能耗，实现节能显示，已经成为了当今显示技术研宄方面的热点。
[0004]在显示领域，量子点材料最早用于量子点LED显示。目前量子点薄膜技术在液晶显示器上的应用已经成功提高显示器色域，但是显示节能效果不明显。主要原因是目前量子点材料在薄膜上仍然是以随机的方式排布，也就是说红绿蓝三基色光在空间上也是随机发出，在这种情况下，为了能准确地利用液晶的像素对红绿蓝三基色光的强度进行调制，仍然需要利用滤色片阵列进行三基色的空间分离。这样就使得许多位置与滤色片像素不匹配的量子点发出的光被浪费掉。例如发出红光的量子点，如果其恰好处于蓝色滤色片的位置上，那么其发出的光就会被吸收，从而没能利用在显示中。倘若能将发出不同颜色光的量子点规则地排列起来，制备一种量子点薄膜阵列器件，并与显示器中不同颜色的像素在空间上对应起来，这样从量子点薄膜发出的三基色光就可以直接受到液晶材料的调制，不需要再经过滤色片阵列，从而可避免光能的浪费。而现有技术中的量子点阵列方法通常使用电激发的方法实现量子点发光以及量子点显示技术，量子点薄膜厚度在10nm以下，量子点光致转换效率较低，并不适用于用于液晶显示的光激发量子点阵列。
【发明内容】
[0005]本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种量子点薄膜阵列制备方法。
[0006]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
一种量子点薄膜阵列制备方法，包含以下步骤:
a.将衬底清洗干净； b.在衬底上均匀涂光刻胶；对光刻胶进行光刻处理，在衬底上形成光栅图案；
C.在衬底上沉积第一种量子点；
d.在第一种量子点上镀保护层；
e.清除光刻胶；
f.再次在衬底上均匀涂光刻胶；对光刻胶进行套刻处理，在衬底上形成光栅图案；
g.在衬底上沉积第二种量子点；
h.在第二种量子点上镀保护层；
1.清除光刻胶。
[0008]进一步的，所述第一种量子点为红色量子点、第二种量子点为绿色量子点；或者第一种量子点为绿色量子点、第二种量子点为红色量子点。
[0009]进一步的，所述步骤a中衬底为ITO玻璃，所述清洗方式为将ITO玻璃依次经过丙酮超声振荡清洗、异丙醇超声振荡清洗、去离子水超声振荡清洗和热板烘干处理。
[0010]进一步的，所述步骤b中涂光刻胶的方式为:在衬底上先后分别以不同的速度均匀旋涂光刻胶。
[0011]进一步的，所述步骤b中的光刻方法为:(a)前烘，将涂完光刻胶的衬底放在热板上进行烘烤；(b )曝光，将烘烤后的衬底放在无掩膜曝光机下曝光；(c )后烘，将曝光后的衬底放在热板上进行烘烤；(d)显影，把后烘完成的衬底浸泡在显影液中显影。
[0012]进一步的，所述保护层为二氧化硅保护层。
[0013]进一步的，清除光刻胶的方式为将衬底浸泡在丙酮溶液中以清除光刻胶。
[0014]与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是:
本发明提出了一种量子点薄膜阵列排布。将具有不同发光波长的两种量子点规则排列起来，当背光源中LED发出的蓝光照射到量子点阵列上时，其能量将会被不同阵列上的量子点吸收，然后分别发出绿光和红光。由于量子点材料具有高荧光转换效率特性，这种阵列式显示方法就可以在空间上获得高效分离的三基色光(其中蓝光部分由背光源直接获得)，从而实现三基色光的高效输出显示器。与当前市场上的量子点随机分布型显示屏相比，量子点阵列型显示屏可以将量子点发出的光能量全部用于显示，最大限度地减少了三基色分离过程中的能量损耗。
[0015]另外，本发明发展了一种利用lift-off工艺制备阵列式量子点的技术。首先排布第一种量子点，将光刻胶均匀覆盖于透明基底ITO玻璃上，随后利用无掩膜光刻技术制备目标图案；接着旋涂一层量子点；然后在量子点层上利用磁控溅射法生长一层大约70nm的二氧化硅薄层作为在后续工序和日后使用中的一层量子点保护层，保证量子点屏幕的稳定工作；最后通过去胶液去除光刻胶，达到去除与液晶显示像素不对应位置量子点材料，实现单一量子点的阵列分布的目的。接着排布第二种量子点，通过微纳套刻工艺，在完成第一种量子点排布的衬底上采用相同步骤实现第二种量子点的阵列分布。
【附图说明】
[0016]图1是量子点阵列制作工艺技术路线图。
[0017]图2是本发明的光刻胶旋涂示意图。
[0018]图3是本发明的光刻图形化衬底制作示意图。
[0019]图4是本发明的红色量子点沉积制作示意图。
[0020]图5是本发明的第一次二氧化硅沉积制作示意图。
[0021]图6是本发明的第一次去胶制作示意图。
[0022]图7是本发明的第二次光刻胶旋涂示意图。
[0023]图8是本发明的套刻图形化衬底制作示意图。
[0024]图9是本发明的绿色量子点沉积制作示意图。
[0025]图10是本发明的第二次二氧化硅沉积制作示意图。
[0026]图11是本发明的第二次去胶制作示意图。
[0027]图12是本发明使用的光刻图案(其中黑色条纹为曝光区域，宽度为50微米，白色条纹为非曝光区域，宽度为25微米；图案的四个角上的十字交叉为套刻标记)。
[0028]图13是本发明第一次光刻后光刻胶的SEM截面图，光刻胶截面呈倒梯形形状