用于量子点无损光刻图案化的方法及其荧光色转换层和Micro-LED全彩化器件技术

本发明专利技术公开了一种用于量子点无损光刻图案化的方法及其荧光色转换层和Micro

【技术实现步骤摘要】
用于量子点无损光刻图案化的方法及其荧光色转换层和Micro
‑
LED全彩化器件


[0001]本专利技术属于量子点光刻图案化
，具体涉及一种用于量子点无损光刻图案化的方法及其荧光色转换层和Micro
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LED全彩化器件。

技术介绍

[0002]相较于LCD、OLED等传统显示技术，Micro
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LED因其具有高对比度、高亮度、高可靠性、宽发光视角、低功耗、长寿命等诸多优势，被称之为“次时代显示技术”和“终极显示技术”。自其诞生起，便吸引了学术界和商业界的广泛关注。由于人工智能和虚拟/增强现实的不断发展，人们对高质量显示技术的需求不断增大，越来越多的高校和科技公司投入到Micro
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LED的研究中。
[0003]在Micro
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LED的全彩化技术方案中，荧光色转换层法，即利用荧光材料的光致发光特性，通过短波长的蓝紫光激发荧光材料发射相应颜色的光，进而实现全彩化，是一种低成本、操作简单、可实现大面积显示和量产的可靠方法。目前，实现荧光色转化层的方法有纳米压印技术、微接触印刷技术、喷墨打印技术和光刻技术等。但是，纳米压印技术和微接触印刷技术存在加工效率低、精度低、转印过程不可控、易污染等缺点；喷墨打印技术存在打印效率低、针尖易抖动和易堵塞，从而影响打印的分辨率。目前，光刻技术被认为是实现大面积、高效率、高精度Micro
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LED全彩化的解决方案，被广泛研究并用于Micro
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LED的量产。
[0004]量子点具有色纯度高、发光颜色可调和荧光量子产率高等诸多优良的发光特性，已成为一类非常重要的荧光材料，在显示及照明领域都受到了广泛的关注。由于量子点表面吸附着大量的有机配体，利用光刻技术制备荧光色转换层时，量子点易遭受光刻胶的侵蚀；其次，量子点具有高表面体积比和离子特性，使其表面存在大量缺陷，经UV光照射和烘烤等过程，容易造成量子点荧光猝灭现象。这些现象严重影响了利用光刻技术制备荧光色转换层实现Micro
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LED全彩化，大大限制了Micro
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LED的商业化进程。
[0005]原子层沉积技术是一种原子尺度上的薄膜制备技术，通过将气相前驱体交替泵入反应仓内，在沉积基板表面发生气固相化学吸附反应，形成致密性高、均匀一致、厚度可控、成分可调的超薄薄膜。该技术适用于在不同基板表面生长高质量的电介质和半导体材料，可对纳米级结构进行高深宽比填充，并已成功用于Micro
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LED发光芯片的改性。
[0006]光刻技术被认为是实现大面积、高效率、高精度Micro
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LED全彩化的解决方案，被广泛研究并用于Micro
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LED的量产。但是，该技术受到量子点稳定性的限制。由于量子点表面具有大量有机配体以及本身具有高表面体积比和离子特性，使其易受到光刻胶的侵蚀，经UV光照射、烘烤和显影等易分解。这些现象严重影响了利用光刻技术制备荧光色转换层实现Micro
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LED全彩化。离子掺杂、表面包覆、表面钝化等技术用以提高量子点的性能，避免在光刻印刷法中造成荧光猝灭现象，然而这些技术对实验条件要求高、技术难度大、成本高，不利于大规模生产。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种用于量子点无损光刻图案化的方法及其荧光色转换层和Micro
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LED全彩化器件，解决了上述
技术介绍
中利用光刻技术制备荧光色转换层的过程中，由于光刻胶、UV光、烘烤和显影等因素造成量子点的荧光猝灭现象问题。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供了一种用于量子点无损光刻图案化的方法，包括如下步骤：
[0009]1)表面改性层的制备：利用原子层沉积技术，在基板表面沉积一层透明的介质薄膜，作为表面改性层，所述表面改性层为金属氧化物或金属氮化物；
[0010]2)单色量子点发光层的制备：在表面均匀涂覆一种颜色的量子点溶液，干燥后在表面上形成一种颜色的量子点发光薄膜，作为单色量子点发光层；
[0011]3)抗蚀保护层的制备：利用原子层沉积技术，在量子点发光层表面沉积一层透明的介质薄膜，作为抗蚀保护层，所述抗蚀保护层为金属氧化物或金属氮化物；
[0012]4)单色量子点发光层的图案化制备：利用光刻技术和刻蚀技术，得到量子点溶液对应颜色的子像素发光单元，子像素发光单元呈图案化分布构成图案化的所述单色量子点发光层；
[0013]5)重复步骤2)
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4)得到图案化的多色量子点发光层；所述图案化的多色量子点发光层上布置有图案化的红、绿、蓝三色量子点的子像素发光单元，且多色量子点发光层的表面覆盖有所述抗蚀保护层。
[0014]在本专利技术一较佳实施例中，所述抗蚀保护层分别覆盖于每个子像素发光单元表面。
[0015]在本专利技术一较佳实施例中，所述量子点溶液的首次涂覆为在表面改性层上，再次涂覆为在表面改性层和已形成的子像素发光单元上的光刻胶表面。
[0016]在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤1)中的基板经清洗和等离子处理后进行表面改性。
[0017]在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤1)和3)中，所述金属氧化物或金属氮化物包括氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化铪、氧化钛、氧化锑、氮化硅、氮化锑或氮化铝等其中的一种或多种。
[0018]在本专利技术一较佳实施例中，所述原子层沉积技术，包括如下步骤：
[0019]将待沉积的基板放入原子层沉积系统中的真空反应仓内，设置真空反应仓内压强范围为0.1
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0.2Torr，生长温度范围为40～450℃，生长厚度范围为10
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150nm，通过原子层沉积系统向真空反应仓内交替泵入反应源，在基板表面沉积一层透明的介质薄膜。
[0020]在本专利技术一较佳实施例中，所述光刻技术和刻蚀技术，包括光刻胶涂覆、软烘、曝光、硬烘、显影和刻蚀。
[0021]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之二是：提供了一种荧光色转换层，采用上述方法制备而成。
[0022]在本专利技术一较佳实施例中，所述多色量子点发光层的厚度为1
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15μm。
[0023]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之三是：提供了一种Micro
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LED全彩化器件，包括依次设置的芯片激发层和荧光色转换层；所述荧光色转换层包括依次设置的基
板、表面改性层、量子点发光层和抗蚀保护层；所述量子点发光层上布置有图案化的红、绿、蓝三色量子点的子像素发光单元，所述抗蚀保护层覆盖于每个子像素发光单元表面；所述表面改性层和抗蚀保护层为透明的金属氧化物或金属氮化物。
[0024]在本专利技术一较佳实施例中，所述荧光色转换层的所有子像素发光单元位于同一平面内且不重叠。
[0025]在本专利技术一较佳实施例中，所述基板包括玻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于量子点无损光刻图案化的方法，其特征在于：包括如下步骤：1)表面改性层的制备：利用原子层沉积技术，在基板表面沉积一层透明的表面改性层，所述表面改性层为金属氧化物或金属氮化物；2)单色量子点发光层的制备：在表面均匀涂覆一种颜色的量子点溶液，干燥后在表面上形成一种颜色的量子点发光薄膜，作为单色量子点发光层；3)抗蚀保护层的制备：利用原子层沉积技术，在单色量子点发光层表面沉积一层透明的抗蚀保护层，所述抗蚀保护层为金属氧化物或金属氮化物；4)量子点发光层的图案化制备：利用光刻技术和刻蚀技术，得到量子点溶液对应颜色的子像素发光单元，子像素发光单元呈图案化分布构成图案化的所述单色量子点发光层；5)多色量子点发光层的制备：重复步骤2)
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4)得到图案化的多色量子点发光层；所述多色量子点发光层上布置有图案化的红、绿、蓝三色量子点子像素发光单元，且多色量子点发光层表面覆盖有所述抗蚀保护层。2.根据权利要求1所述的一种用于量子点无损光刻图案化的方法，其特征在于：所述抗蚀保护层分别覆盖于每个子像素发光单元的表面。3.根据权利要求1所述的一种用于量子点无损光刻图案化的方法，其特征在于：所述量子点溶液的首次涂覆为在表面改性层上，再次涂覆为在表面改性层和已形成的子像素发光单元上的光刻胶表面。4.根据权利要求1所述的一种用于量子点无损光刻图案化的方法，其特征在于：所述步骤1)中的基板经清洗和等离子处理后进行表面改性。5.根据权利要求1所述的一种用于量子点无损光刻图案化的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴挺竹，严梓峻，林岳，王树立，刘时彪，赖寿强，杨晓，吕毅军，陈忠，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：