量子点彩膜基板、其制造方法、以及量子点显示装置与流程

量子点彩膜基板、其制造方法、以及量子点显示装置
1.本发明涉及显示技术领域，尤其是涉及一种量子点彩膜基板及其制造方法、以及一种量子点显示装置。


背景技术：

2.量子点(quantum dots，qds)是一种奈米微晶体半导体材料，通常呈胶体状态，量子点的粒径一般介于1至20nm之间，常见的量子点由iv、ii
‑
vi、iv
‑
vi或iii
‑
v元素组成，例如硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点以及硒化镉量子点等。由于量子限域效应和表面效应，量子点具有激发光谱宽且连续分布、发射光谱窄且对称、发光颜色可随量子点的尺寸调整以及光化学的稳定性高等优越的发光特性，因此实现了更好的显色指数。量子点主要应用于电子、光电、光学、以及生命科学等领域。
3.量子点彩膜基板能通过蓝色背光源，例如蓝光有机发光二极管(blue organic light emitting diode，oled)、蓝光微型发光二极管(blue micro light emitting diode，micro
‑
led)、或蓝光亚毫米发光二极管(blue sub
‑
millimeter light emitting diode，mini
‑
led)激发由量子点所组成的色阻发光。这种包括量子点彩膜基板和发光二极管器件的量子点显示装置不仅具备发光二极管器件的自主发光、薄型化和柔性的特性而且还具备量子点高色域的优点。所述量子点显示装置利用量子点彩膜基板中的量子点的光致发光特性，把背光源发出的蓝光转换成红光和绿光，从而实现全彩化显示的目的。
4.量子点彩膜基板主要由滤色层(color filter)和量子点膜层组成，其中的量子点膜层可利用(inkjet printing，ijp)喷墨打印的方式来制作。ijp的技术优势在于能够控制滴下墨水的位置及体积大小，从而实现在像素尺寸级别的区域进行打印成膜。然而，由于量子点彩膜基板中的量子点材料是打印在基板中的黑色光阻层坝堤(bank)内部，因为黑色光阻层为黑色材料，当量子点材料受激发而发光时，部分光会被黑色光阻层材料吸收，从而导致量子点彩膜层出光较弱的问题。
5.因此，现有量子点彩膜技术中，因量子点材料受激发而发光时，部分光会被黑色光阻层材料吸收，从而导致的量子点彩膜层出光效率较低的问题需要解决。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明利用一种自然现象，即：当一带有颗粒溶质的液滴滴在一物体表面一处时，在几种作用力的相互较劲之下会形成一由中心流向边缘的液体流，造成所述液体流几乎可以把所有的颗粒溶质带到该处边缘的一种现象，这种自然现象名为咖啡环效应(coffee
‑
ring effect)，最早由芝加哥大学的研究团队于1997年在自然期刊(nature)发表。
7.本发明的具体做法为预先在阻隔层的表面打印散射墨水，利用所述散射墨水在所述阻隔层的表面上的咖啡环效应和所述散射墨水与所述第二黑色光阻层的材料亲和力更强的特性，使所述散射墨水中的颗粒溶质(散射粒子)在阻隔层与所述第二黑色光阻层底部交界处的边缘聚集并沿着一斜面或凹曲面爬坡，从而在所述第二黑色光阻层的侧表面生成
一散射膜层。通过此法，我们能够顺利的在第二黑色光阻层的边缘制作一散射层。当量子点彩膜层的量子点材料受激发而发光时，利用所述散射层的反射作用来反射原本应被第二黑色光阻层材料吸收的部分光線，从而达到提升量子点彩膜基板发光效率的目的。
8.本发明提供一种量子点彩膜基板，包括：一基板；一彩色滤光层，所述彩色滤光层设置在所述基板之上，所述彩色滤光层包括多个彩色光阻单元和第一黑色光阻层；一阻隔层，所述阻隔层设置在所述彩色滤光层之上；一量子点发光层，所述量子点发光层设置在所述阻隔层之上，所述量子点发光层包括多个量子点发光单元和第二黑色光阻层，每一个量子点发光单元之间通过所述第二黑色光阻层隔开；一散射层，所述散射层设置在所述第二黑色光阻层的与所述多个量子点发光单元相邻接的侧表面；以及一封裝层，所述封裝层设置在所述量子点发光层之上。
9.本发明一实施例所述的量子点彩膜基板，其中，所述第二黑色光阻层与所述多个量子点发光单元之任一相邻接的侧表面为一斜面。
10.本发明一实施例所述的量子点彩膜基板，其中，所述斜面朝着远离与其相邻接的所述量子点发光单元的方向倾斜。
11.本发明一实施例所述的量子点彩膜基板，其中，所述第二黑色光阻层与所述多个量子点发光单元之任一相邻接的侧表面为一凹曲面。
12.本发明一实施例所述的量子点彩膜基板，其中，所述散射层的材料包括一基质和一分散于所述基质中的散射粒子。
13.本发明一实施例所述的量子点彩膜基板，其中，所述基质包括热固性树脂，所述散射粒子选自二氧化钛、二氧化硅、有机硅化合物、以及聚苯乙烯之至少一种或其组合。
14.本发明提供另一种量子点显示装置，所述量子点显示装置包括：一量子点彩膜基板；以及一背光源基板，所述背光源基板与所述量子点彩膜基板相对设置；其中，所述背光源基板选自蓝光有机发光二极管基板、蓝光微型发光二极管基板、或蓝光亚毫米发光二极管基板之任一；以及其中，所述量子点彩膜基板包括：一基板；一彩色滤光层，所述彩色滤光层设置在所述基板之上，所述彩色滤光层包括多个彩色光阻单元和第一黑色光阻层；一阻隔层，所述阻隔层设置在所述彩色滤光层之上；一量子点发光层，所述量子点发光层设置在所述阻隔层之上，所述量子点发光层包括多个量子点发光单元和第二黑色光阻层，每一个量子点发光单元之间通过所述第二黑色光阻层隔开；一散射层，所述散射层设置在所述第二黑色光阻层的与所述多个量子点发光单元相邻接的侧表面；以及一封裝层，所述封裝层设置在所述量子点发光层之上。
15.本发明一实施例所述的量子点显示装置，其中，所述第二黑色光阻层与所述多个量子点发光单元之任一相邻接的侧表面为一凹曲面。
16.本发明一实施例所述的量子点显示装置，其中，所述散射层的材料包括一基质和一分散于所述基质中的散射粒子。
17.本发明一实施例所述的量子点显示装置，其中，所述基质包括热固性树脂，所述散射粒子选自二氧化钛、二氧化硅、有机硅化合物、以及聚苯乙烯之任一或其组合。.
18.本发明进一步提供一种量子点彩膜基板的制造方法，包括：
19.提供一基板，在所述基板上形成一彩色滤光层和一第一黑色光阻层；在所述彩色滤光层和所述第一黑色光阻层上形成一阻隔层；在所述阻隔层上形成一第二黑色光阻层，
所述第二黑色光阻层定义有多个凹槽；在所述多个凹槽的底面打印散射墨水；静置所述基板使所述散射墨水聚集在所述多个凹槽的侧表面；对聚集在所述多个凹槽的侧表面的所述散射墨水进行紫外光固化以形成一散射层；在所述多个凹槽的内部形成一量子点发光层；以及在所述量子点发光层上形成一封装层。
20.本发明提出的所述的量子点彩膜基板和所述量子点显示装置，通过精准的喷墨打印技术(inkjet printing，ijp)，在所述阻隔层的表面打印一种散射墨水，利用所述散射墨水在所述阻隔层的表面上发生的咖啡环效应和所述散射墨水与所述第二黑色光阻层的材料亲和力更强的特性，使所述散射墨水在阻隔层与所述第二黑色光阻层底部交界处的边缘聚集并沿着一凹曲面爬坡，从而在所述第二黑色光阻层的侧表面生成一散射膜层。通过此法，我们能够顺利的在第二黑色光阻层的边缘制作一散射层。当量子点彩膜层的量子点材料受激而发光时，利用所述散射层的反射作用来反射原本应被第二黑色光阻层材料吸收的部分光，从而最终达到提升量子点彩膜基板发光效率的目的。
附图说明
21.图1为本发明第一实施例的量子点彩膜基板的截面结构示意图；
22.图2为本发明第二实施例的量子点彩膜基板的截面结构示意图；
23.图3为本发明第二实施例的量子点彩膜基板的第二黑色光阻层在制作散射层前的截面结构的局部放大示意图；
24.图4为本发明第三实施例的量子点显示装置的截面结构示意图；以及
25.图5为本发明第一实施例中的第二黑色光阻层在制作散射层后的sem照片；以及
26.图6为本发明所述的量子点彩膜基板的制造方法的流程图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明实施例提供的量子点彩膜基板及其制造方法、以及量子点显示装置做详细说明。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本技术可用以实施的特定实施例。本技术所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本技术，而非用以限制本技术。在附图中，为了清晰理解和便于描述，夸大了一些层的厚度和一些元件的尺寸。即附图中示出的每个元件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本技术不限于此。
[0029]
请参照图1，图1示出本发明第一实施例的量子点彩膜基板10，所述量子点彩膜基板10包括：一基板100、一彩色滤光层110、一阻隔层120、一量子点发光层130、一散射层135以及一封裝层140。所述彩色滤光层110设置在所述基板100之上，所述彩色滤光层110包括彩色光阻单元111、彩色光阻单元112、彩色光阻单元113以及第一黑色光阻层114。具体地，所述彩色光阻单元111、所述彩色光阻单元112以及所述彩色光阻单元113可为红色光阻单元、绿色光阻单元以及蓝色光阻单元。所述阻隔层120设置在所述彩色滤光层110之上。所述阻隔层120较佳由二氧化硅(sio2)或硅氮化物(sin
x
)等透明度较佳的材料所组成。所述量子
点发光层130设置在所述阻隔层120之上，所述量子点发光层130由量子点材料所组成。所述量子点材料较佳可为例如硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点或硒化镉量子点等，本发明对此不作任何限制。所述量子点发光层130包括量子点发光单元131、量子点发光单元132、透光层133以及第二黑色光阻层134。具体地，所述量子点发光单元131、以及所述量子点发光单元132可为红色量子点发光单元、以及绿色量子点发光单元，每一个量子点发光单元之间通过所述第二黑色光阻层134隔开，用以避免不同颜色的量子点发光单元受激发后发出的光线相互串扰。在一具体实施例中，所述量子点发光单元131、所述量子点发光单元132以及所述透光层133皆为一梯形椎体形状。所述散射层135设置在所述第二黑色光阻层134的与所述多个量子点发光单元(131，132)及透光层133相邻接的侧表面。所述封装层140设置在所述量子点发光层130之上，以确保所述量子点发光层130不会受到水气或其它物质的侵入而被破坏。具体地，所述多个量子点发光单元(131，132)及透光层133在所述基板100上的投影与所述多个彩色光阻单元(111，112，113)在所述基板100上的投影一一对应。每一所述多个量子点发光单元(131，132)及透光层133的出光面的面积小于或等于每一所述多个彩色光阻单元(111，112，113)的光接受面的面积，以确保每一所述多个量子点发光单元受激发后发出的色光皆能通过彩色光阻单元。
[0030]
在一较佳实施例中，所述第二黑色光阻层134与所述多个量子点发光单元(131，132)及透光层133之任一相邻接的侧表面为一斜面。
[0031]
在一较佳实施例中，所述斜面朝着远离与其相邻接的量子点发光单元(131，132)或透光层133的方向倾斜。
[0032]
在一较佳实施例中，所述散射层135的材料主要包括一基质和一分散于所述基质中的散射粒子。
[0033]
在一较佳实施例中，所述基质可包括一热固性树脂，例如丙烯酸树脂，所述散射粒子可选自具有散射特性的粒子材料，例如：二氧化钛、二氧化硅、有机硅化合物、以及聚苯乙烯之至少一种或其组合。
[0034]
在上述实施例中，所述散射层135的具体设置方法为：
[0035]
在设置所述量子点发光层130之前，预先将散射墨水液滴打印在所述第二黑色光阻层134的凹槽中的所述阻隔层120的表面上。具体地，所述散射墨水的配方包括散射粒子、丙烯酸树脂、光引发剂以及溶剂等。如前述，所述散射粒子选自二氧化钛、二氧化硅、有机硅化合物、以及聚苯乙烯等具有散射作用的粒子之至少一种或其组合。具体地，所述散射粒子可选自二氧化钛和二氧化硅。混合的比例可以是：以重量计，二氧化钛占92％，二氧化硅占8％。由于二氧化钛具有很好的散射性，其作为散射粒子可以发挥很好的散射效果，同时二氧化硅除了亦具有很好的散射性之外，还具有抗结块的功效，因此所述二氧化硅在包括所述二氧化钛的散射墨水中可以作为抗结块剂，用以防止二氧化钛在所述散射墨水溶剂中结块而影响其散射性能的发挥。所述溶剂为高级烷烃(多于10个碳原子)。以重量计，所述溶剂占所述散射墨水液滴的10％或以上。此外，所述散射墨水必须包括光引发剂，用于后续以照射紫外光方式将散射墨水固化而形成散射层135。
[0036]
承上，当所述散射墨水液滴打印在所述第二黑色光阻层134的凹槽中的所述阻隔层120的表面上后，在咖啡环效应的作用下，所述散射墨水在所述凹槽中的所述阻隔层120的一处表面上会形成一由中心流向该处边缘的液体流，该液体流几乎可以把所有散射墨水
中的颗粒溶质(散射粒子)带到该处的所述第二黑色光阻层134的边缘。在此状况下，由于在所述阻隔层120表面上的所述第二黑色光阻层134具有倾斜方向相同于液体流流动方向的斜面，而有助于所述散射墨水可以较容易爬坡而附着于所述第二黑色光阻层134的侧表面。
[0037]
请参照图2，图2示出本发明第二实施例的量子点彩膜基板10’。类似前述的第一实施例，所述量子点彩膜基板10’包括：一基板100、一彩色滤光层110、一阻隔层120、一量子点发光层130’、一散射层135’以及一封裝层140。所述彩色滤光层110设置在所述基板100之上，所述彩色滤光层110包括彩色光阻单元111、彩色光阻单元112、彩色光阻单元113以及第一黑色光阻层114。具体地，所述彩色光阻单元111、所述彩色光阻单元112以及所述彩色光阻单元113可为红色光阻单元、绿色光阻单元以及蓝色光阻单元。所述阻隔层120设置在所述彩色滤光层110之上。所述阻隔层120较佳由二氧化硅(sio2)或硅氮化物(sin
x
)等透明度较佳的材料所组成。所述量子点发光层130’设置在所述阻隔层120之上，所述量子点发光层130’由量子点材料所组成。所述量子点材料较佳可为例如硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点或硒化镉量子点等，本发明对此不作任何限制。所述量子点发光层130’包括量子点发光单元131、量子点发光单元132、透光层133以及第二黑色光阻层134’。具体地，所述量子点发光单元131、以及所述量子点发光单元132133可为红色量子点发光单元、以及绿色量子点发光单元，每一个量子点发光单元及透光层133之间通过所述第二黑色光阻层134隔开，用以避免不同颜色的量子点发光单元受激发后发出的光线相互串扰。在一具体实施例中，所述量子点发光单元131、所述量子点发光单元132以及透光层133皆为一梯形四面椎体形状。
[0038]
在一较佳实施例中，所述第二黑色光阻层134’与所述量子点发光单元(131，132)及透光层133相邻接的侧表面为一凹曲面。请一并参照图3，图3示出本发明第二实施例的量子点彩膜基板10’的第二黑色光阻层134’在制作散射层135’前的截面结构的局部放大示意图。从图3可以清楚看出所述第二黑色光阻层134’的侧面为一凹曲面。具体地，在所述第二黑色光阻层134’的凹曲面上的中点上的一切线与所述阻隔层120的水平面的夹角θ介于45至60度之间。所述凹曲面的坡度比，即：坡面垂直高度和水平宽度的比介于1：1至1.73：1之间。相较于第一实施例中的所述第二黑色光阻层134的侧面为一平直斜面，本实施例中的所述第二黑色光阻层134’的侧面为一凹曲面，更加有利于散射层135’的形成。
[0039]
在本实施例中，此种设计下的第二黑色光阻层134’的侧面，由于其坡度较为平缓，当一所述散射墨水液滴打印在所述第二黑色光阻层134’的凹槽中的所述阻隔层120表面上一处的表面后，在咖啡环效应的作用下，所述散射墨水液滴在所述第二黑色光阻层134’的凹槽中的该处表面上会形成一由中心流向该处边缘的液体流，该液体流几乎可以把所有散射墨水液滴中的散射颗粒溶质带到该处的第二黑色光阻层134’的边缘。在此状况下，由于在所述阻隔层120表面上的所述第二黑色光阻层134’的侧面为一坡度较为平缓的凹曲面，更有利于所述散射墨水液滴中的散射颗粒溶质可以爬坡而附着于所述第二黑色光阻层134’的侧表面。
[0040]
请参照图4，图4示出本发明第三实施例的量子点显示装置1。所述量子点显示装置1包括：一量子点彩膜基板10’和一背光源基板200。请一并参照图2和图4，所述量子点彩膜基板10’包括：一基板100、一彩色滤光层110、一阻隔层120、一量子点发光层130’、一散射层135’以及一封装层140。所述背光源基板200与所述量子点彩膜基板10’相对设置。具体地，所述背光源基板200包括一玻璃基板220和一有机发光二极体器件层210。在本实施例中，所
述有机发光二极体器件层210包括一蓝光有机发光二极管器件。具体地，所述有机发光二极体器件层210包括：一阳极层、一空穴注入层、一空穴传输层、一有机电致发光层、一电子传输层以及一阴极层(图中未示出个层别)。
[0041]
请一并参照图2和图4，在一较佳实施例中，所述第二黑色光阻层134’与所述多个量子点发光单元(131，132)及透光层133相邻接的侧表面为一凹曲面。
[0042]
在一较佳实施例中，所述散射层135’的材料包括一基质和一分散于所述基质中的散射粒子。
[0043]
在一较佳实施例中，所述基质包括一热固性树脂，例如丙烯酸树脂，所述散射粒子选自二氧化钛、二氧化硅、有机硅化合物、以及聚苯乙烯之任一或其组合。
[0044]
在本实施例中，所述背光源基板200提供一蓝色光源至所述量子点彩膜基板10’，所述蓝色光源激发所述量子点发光单元(131，132)，使其分别发出红光、以及绿光，透光层133则用以透过蓝光。由于所述第二黑色光阻层134’的侧面形成有散射层135’。利用所述散射层135’的反射作用来反射原本应被第二黑色光阻层134’材料吸收的部分光线，从而最终达到提升所述量子点显示装置1的发光效率的目的。
[0045]
请参照图5，图5为一扫描式电子显微镜(scanning electron microscope，sem)拍摄的照片。该sem照片示出利用前述的咖啡环效应以打印散射墨水的方法在第二黑色光阻层的侧面形成一散射层。本发明利用所述散射层反射量子点材料激发后而发出的光线，可以有效地减少被第二黑色光阻层材料吸收的激发光，从而提高量子点彩膜基板的出光效率。
[0046]
请参照图6，图6示出本发明所述的量子点彩膜基板的制造方法的流程图，包括：提供一基板，在所述基板上形成一彩色滤光层和一第一黑色光阻层；在所述彩色滤光层和所述第一黑色光阻层上形成一阻隔层；在所述阻隔层上形成一第二黑色光阻层，所述第二黑色光阻层定义有多个凹槽；在所述多个凹槽的底面打印散射墨水；静置所述基板使所述散射墨水聚集在所述多个凹槽的侧表面；对聚集在所述多个凹槽的侧表面的所述散射墨水进行紫外光固化以形成一散射层；在所述多个凹槽的内部形成一量子点发光层；以及在所述量子点发光层上形成一封装层。具体地，所述基板可为一玻璃基板，所述彩色滤光层和所述第一黑色光阻层以常规流程形成。所述阻隔层具体可通过物理或化学气相沉积方式形成。所述第二黑色光阻层可通过光阻涂布、曝光、及显影的方式形成，所述第二黑色光阻层定义有多个凹槽，所述多个凹槽内部的侧面较佳为一凹曲面。所述散射墨水的配方包括散射粒子、丙烯酸树脂、光引发剂以及溶剂等。如前述，所述散射粒子选自二氧化钛、二氧化硅、有机硅化合物、以及聚苯乙烯等具有散射作用的粒子之一种或其组合。所述溶剂为高级烷烃(多于10个碳原子)。以重量计，所述溶剂占所述散射墨水液滴的10％或以上。
[0047]
如前所述，如本发明图1及图2所示，本发明第一实施例将所述第二黑色光阻层134的侧面设计为一斜面，所述斜面朝着远离与其相邻接的量子点发光单元(131，132)或透光层133的方向倾斜。亦即，所述量子点发光单元132以及所述透光层133的截面为一倒梯形形状。
[0048]
更进一步，本发明第二实施例将所述第二黑色光阻层134’的侧面设计为一凹曲面。这两种设计皆有利于散射层135(135’)的形成。其中，相较于第一实施例中的所述第二黑色光阻层134的侧面为一斜面，第二实施例中的所述第二黑色光阻层134’的侧面为一凹
曲面，更加有利于散射层135’的形成。因为在此种设计下的第二黑色光阻层134’的侧面，由于其坡度较为平缓，当所述散射墨水液滴打印在所述第二黑色光阻层134’的凹槽中的所述阻隔层120的表面上后，在咖啡环效应的作用下，所述散射墨水液滴在所述凹槽中的阻隔层120的表面上会形成一由中心流向该处边缘的液体流，该液体流几乎可以把散射墨水液滴中的所有散射颗粒溶质带到该处的第二黑色光阻层的边缘。在此状况下，由于设置在所述阻隔层120表面上的所述第二黑色光阻层134’具有坡度较为平缓的凹曲面，特别有助于所述散射墨水可以更容易爬坡而附着于所述第二黑色光阻层134’的侧表面而形成所述散射层135’。
[0049]
本发明利用咖啡环效应，通过在第二黑色光阻层与所述多个量子点发光单元相邻接的侧表面设置散射层，当量子点彩膜层的量子点材料受激发而发光时，借助所述散射层的反射作用来反射原本应被第二黑色光阻层材料吸收的部分光线，从而最终达到提升量子点彩膜基板发光效率的目的。
[0050]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。