CN106707607A - 一种量子点彩色滤光片及其制造方法、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种量子点彩色滤光片及其制造方法、显示装置，涉及显示技术领域，为解决现有的显示装置的出光效率较低的问题。所述量子点彩色滤光片包括衬底基板、黑矩阵和量子点层，黑矩阵和量子点层均位于衬底基板上，黑矩阵呈网格状，量子点层位于黑矩阵所围成的网格内，其中，黑矩阵可反射量子点层中的量子点被激发后发出的光。设置有所述量子点彩色滤光片的显示装置工作时，背光入射至量子点彩色滤光片，激发量子点层中的量子点，量子点发光，量子点发出的光中部分光朝向黑矩阵射出，黑矩阵则将朝向黑矩阵射出的光反射，改变光的传播方向，使光由显示装置的出光面出射，提高显示装置的出光效率。所述量子点彩色滤光片应用于显示装置中。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种量子点彩色滤光片及其制造方法、显示装置。
背景技术
显示装置是一种用于显示文字、数字、符号、图片，或者由文字、数字、符号和图片中至少两种组合形成的图像等画面的装置。现有的一种显示装置包括薄膜晶体管阵列基板(Thin Film Transistor Array Substrate，TFT Array Substrate)、彩色滤光片基板(Color Filter Substrate，CF Substrate)以及填充在薄膜晶体管阵列基板和彩色滤光片基板之间的液晶分子，上述显示装置工作时，在薄膜晶体管阵列基板与彩色滤光片基板分别上施加驱动电压，控制两个基板之间的液晶分子的旋转方向，以将显示装置的背光模组提供的背光折射出来，从而显示画面。
上述显示装置的色彩通常是依靠彩色滤光片(color filter，CF)来实现的，传统的彩色滤光片包括有按一定顺序排列的红色光阻、绿色光阻及蓝色光阻，背光模组提供的背光经过红色光阻、绿色光阻和蓝色光阻时，只有对应的红色波段、绿色波段和蓝色波段的光可以透过，实现显示装置的色彩显示。
然而，传统的彩色滤光片存在对背光的利用率不佳，透过率低下，且传统色阻材料的透射峰较宽，色浓度受限，难以实现广色域的缺点，已不能满足用户对显示装置的画面显示质量的要求。目前，由于量子点的发光峰具有较小的半高宽且发光颜色可通过量子点的尺寸、结构或成分进行简易调节，因此，采用量子点制作的量子点彩色滤光片逐渐受到广泛的关注和研究，但是，背光模组提供的背光入射至量子点彩色滤光片时，量子点彩色滤光片中的量子点在背光的激发下发出相应颜色的光，但量子点发出的相应颜色的光中，部分光并不由显示装置的出光面出射，导致使用量子点彩色滤光片的显示装置的出光效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种量子点彩色滤光片及其制造方法、显示装置，用于解决现有的显示装置的出光效率较低的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的第一方面提供一种量子点彩色滤光片，包括衬底基板、黑矩阵和量子点层，所述黑矩阵和所述量子点层均位于所述衬底基板上，所述黑矩阵呈网格状，所述量子点层位于所述黑矩阵所围成的网格内，其中，所述黑矩阵可反射所述量子点层中的量子点被激发后发出的光。
本发明的第二方面提供一种显示装置，所述显示装置设置有如上述技术方案所述的量子点彩色滤光片。
本发明的第三方面提供一种量子点彩色滤光片的制造方法，用于制造如上述技术方案所述的量子点彩色滤光片，所述量子点彩色滤光片的制造方法包括：
提供一衬底基板；
在所述衬底基板上形成黑矩阵和量子点层，所述黑矩阵呈网格状，所述量子点层位于所述黑矩阵所围成的网格内，其中，所述黑矩阵可反射所述量子点层中的量子点被激发后发出的光。
当将本发明提供的量子点彩色滤光片组装在显示装置中，显示装置工作时，背光入射至量子点彩色滤光片，并激发量子点层中的量子点，量子点在背光的激发下发光，量子点被背光激发后发出的光中，其中有部分光射向黑矩阵，黑矩阵则将该部分光反射，以改变该部分光的传播方向，使该部分光由显示装置的出光面出射至显示装置外，从而提高显示装置的出光效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的量子点彩色滤光片的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的量子点彩色滤光片的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的量子点彩色滤光片的制造方法的流程图一；
图4为本发明实施例提供的量子点彩色滤光片的制造方法的流程图二；
图5为本发明实施例提供的量子点彩色滤光片的制造方法的流程图三。
附图标记：
10-衬底基板， 20-黑矩阵，
21-第一黑矩阵层， 22-第二黑矩阵层，
30-量子点层， 31-量子点，
32-基体。
具体实施方式
为了进一步说明本发明实施例提供的量子点彩色滤光片及其制造方法、显示装置，下面结合说明书附图进行详细描述。
请参阅图1或图2，本发明实施例提供的量子点彩色滤光片包括衬底基板10、黑矩阵20和量子点层30，黑矩阵20和量子点层30均位于衬底基板10上，黑矩阵20呈网格状，量子点层30位于黑矩阵20所围成的网格内，其中，黑矩阵20可反射量子点层30中的量子点31发出的光。
举例来说，请继续参阅图1或图2，本发明实施例提供的量子点彩色滤光片包括衬底基板10、以及设置在衬底基板10上的黑矩阵20和量子点层30，黑矩阵20和量子点层30位于衬底基板10上的同一层面上，黑矩阵20呈网格状，即黑矩阵20围成多个网格，每个网格与一个像素对应，量子点层30位于黑矩阵20围成的网格内，量子点层30包括基体32和掺杂在基体32中的量子点31，基体32可以采用聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)，量子点31则根据所需要的发光颜色的不同来进行设定，黑矩阵20可反射量子点层30中的量子点31发出的光。
当将本发明实施例提供的量子点彩色滤光片组装在显示装置中，显示装置工作时，显示装置的液晶分子发生旋转，将显示装置的背光模组提供的背光折射出来，背光入射至量子点彩色滤光片，激发量子点层30中的量子点31，量子点31在背光的激发下发光，量子点31被背光激发后发出的光中，其中部分光射向黑矩阵20，黑矩阵20则将该部分光反射，以改变该部分光的传播方向，使该部分光由显示装置的出光面出射至显示装置外，从而提高显示装置的出光效率。
另外，由于本发明实施例提供的量子点彩色滤光片可以提高显示装置的出光效率，因而可以改善显示装置的能效等级，降低显示装置的能耗。
上述实施例中，黑矩阵20的设置方式可以为多种，下面示例性列举两种，但黑矩阵20的设置方式包括但不限于下列两种方式。
方式一，请继续参阅图1，黑矩阵20包括位于衬底基板10上的第一黑矩阵层21和第二黑矩阵层22，第二黑矩阵层22覆盖在第一黑矩阵层21上，第二黑矩阵层22的光反射率高于第一黑矩阵层21的光反射率，第一黑矩阵层21与衬底基板10之间的贴合力高于第二黑矩阵层22与衬底基板10之间的贴合力。如此设计，利用具有与衬底基板10之间较高的贴合力的第一黑矩阵层21来增加黑矩阵20与衬底基板10之间的紧密贴合程度，防止黑矩阵20与衬底基板10之间发生脱落的现象，同时利用具有较高光反射率的第二黑矩阵层22来增加对量子点发出的光的反射效果，以提高显示装置的出光效率，因此，将黑矩阵20设置为第一黑矩阵层21和第二黑矩阵层22，可以防止因具有高光反射率的第二黑矩阵层22与衬底基板10之间的贴合力较小而导致黑矩阵20的脱落，同时可以防止因第一黑矩阵层21的光反射率较低而造成黑矩阵20对量子点31发出的光的反射效果较差。
上述实施例中，第一黑矩阵层21的材料和第二黑矩阵层22的材料可以根据需要进行选定，例如，第一黑矩阵层21的材料可以选用为铬(光反射率为15％～30％)，第二黑矩阵层22的材料可以选用为铝(光反射率为90％)、银(光反射率为95％～99％)或铝银合金，其中，第二黑矩阵层22的材料选用铝银合金时，铝和银的质量比可以为90:10～95:5，例如铝和银的质量比可以为90:10、93:7、95:5等，在提高第二黑矩阵层22对量子点发出的光的反射率的同时，降低量子点彩色滤光片的成本。
在方式一中，第一黑矩阵层21的厚度可以为5μm～100μm，例如，第一黑矩阵层21的厚度可以为5μm、50μm、100μm等，其中，第一黑矩阵层21的厚度可以理解为图1中第一黑矩阵层21的上表面与衬底基板10的上表面之间的距离；第二黑矩阵层22的厚度可以为2nm～20nm，例如，第二黑矩阵层22的厚度可以为2nm、10nm、20nm等，其中，第二黑矩阵层22的厚度可以理解为第二黑矩阵层22覆盖第一黑矩阵层21的覆盖厚度，即，图1中第二黑矩阵层22的上表面与第一黑矩阵层21的上表面之间的距离，或者，图1中第二黑矩阵层22的左表面与第一黑矩阵层21的左表面之间的距离，或者，图1中第二黑矩阵层22的右表面与第一黑矩阵层21的右表面之间的距离。如此设计，可以将量子点层30的厚度也设定为5μm～100μm，例如可以将量子点层30的厚度设定为5μm、50μm、100μm等，以防止量子点层30的厚度太薄而造成光转化率降低，同时，还可以防止像素串扰的发生。
方式二，请继续参阅图2，黑矩阵20可以设置为一层，黑矩阵20的材料可以选用铝、银或铝银合金，黑矩阵20的材料选用铝银合金时，铝和银的质量比可以为90:10～95:5，例如铝和银的质量比可以为90:10、93:7、95:5等，黑矩阵20的厚度可以为5μm～100μm，例如，黑矩阵20的厚度可以为5μm、50μm、100μm等。如此设计，可以一次形成黑矩阵20，减少形成黑矩阵20的步骤，降低制造显示装置的成本。
本发明实施例还提供一种显示装置，所述显示装置设置有如上述实施例所述的量子点彩色滤光片。
所述显示装置与上述量子点彩色滤光片相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
请参阅图3，本发明实施例还提供一种量子点彩色滤光片的制造方法，用于制造如上述实施例所述的量子点彩色滤光片，所述量子点彩色滤光片的制造方法包括：
步骤S100、提供一衬底基板。
步骤S200、在衬底基板上形成黑矩阵和量子点层，黑矩阵呈网格状，量子点层位于黑矩阵所围成的网格内，其中，黑矩阵可反射量子点层中的量子点发出的光。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于产品实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见产品实施例的部分说明即可。
值得指出的是，步骤S200、在衬底基板上形成黑矩阵和量子点层中，可以先在衬底基板上形成黑矩阵，再在衬底基板上形成量子点层，以防止在形成黑矩阵时对黑矩阵的材料进行刻蚀时所采用的刻蚀液对量子点层产生不良影响。
上述实施例中，黑矩阵可以包括第一黑矩阵层和覆盖在第一黑矩阵层上的第二黑矩阵层，第一黑矩阵层可以采用铬，第二黑矩阵层可以采用铝、银或铝银合金，此时，请参阅图4，步骤S200可以包括：
步骤S210、采用液相沉积法在衬底基板上沉积铬金属层。
步骤S220、在铬金属层上涂覆光刻胶。
步骤S230、对涂覆在所述铬金属层上的光刻胶进行曝光和显影。
步骤S240、对铬金属层进行湿刻，其中，对铬金属层进行湿刻时所使用的刻蚀液为硝酸铈铵与高氯酸的混合溶液，硝酸铈铵的质量百分数为5％～20％，高氯酸的体积百分数为1.5％～8％。
步骤S250、去除铬金属层上未被曝光的光刻胶。
步骤S260、采用电化学沉积法形成覆盖铬的铝、银或铝银合金；
步骤S270、在衬底基板上形成量子点层。
具体地，在步骤S200中，在衬底基板上形成黑矩阵的步骤可以为：先采用液相沉积法在衬底基板上沉积5μm～100μm的铬金属层；然后在铬金属层上涂覆光刻胶，并对铬金属层上的光刻胶进行曝光和显影，以将铬金属层与黑矩阵对应的区域以外的区域暴露出来；然后对铬金属层进行湿刻，将暴露出来的铬金属刻蚀掉，其中，对铬金属层进行湿刻时所使用的刻蚀液可以为硝酸铈铵((NH4)2Ce(NO3)6)和高氯酸的混合溶液，该混合溶液中，硝酸铈铵的质量百分数为5％～20％，高氯酸的体积百分数为1.5％～8％，例如，硝酸铈铵的质量百分数可以为5％、10％、20％等，高氯酸的体积百分数可以为5％、10％、20％等；完成对铬金属层的刻蚀后，去除铬金属层上未被曝光的光刻胶，完成材料为铬的第一黑矩阵层的形成；然后采用电化学沉积法在铬上覆盖一层铝、银或铝银合金，完成材料为铝、银或铝银合金的第二黑矩阵层的形成，例如，在铬上覆盖一层铝时，可以将衬底基板上的铬作为阴极，将铝片作为阳极，进行电化学沉积，通过控制电流和电压来控制铝的沉积速率和沉积厚度。采用电化学沉积法在铬上覆盖铝、银或铝银合金，铝、银或铝银合金可以完全将铬覆盖，即铝、银或铝银合金将铬的侧面、背向衬底基板的表面覆盖，从而可以改善黑矩阵对量子点发出的光的反射效果。
上述实施例中，黑矩阵也可以只包括一层结构，该层结构可以采用铝、银或铝银合金，此时，请参阅图5，步骤S200可以包括：
步骤S210’、采用液相沉积法在衬底基板上沉积铝金属层、银金属层或铝银合金层。
步骤S220’、在铝金属层、银金属层或铝银合金层上涂覆光刻胶。
步骤S230’、对涂覆在铝金属层、银金属层或铝银合金层上的光刻胶进行曝光和显影。
步骤S240’、对铝金属层、银金属层或铝银合金层进行刻蚀。
步骤S250’、去除铝金属层、银金属层或铝银合金层上未被曝光的光刻胶。
步骤S260’、在衬底基板上形成量子点层。
具体地，在步骤S200中，在衬底基板上形成黑矩阵的步骤可以为：先采用液相沉积法在衬底基板上沉积5μm～100μm的铝金属层、银金属层或铝银合金层；然后在铝金属层、银金属层或铝银合金层上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行曝光和显影，以将铝金属层、银金属层或铝银合金层与黑矩阵对应的区域以外的区域暴露出来；然后对铝金属层、银金属层或铝银合金层进行刻蚀，将暴露出来的铝金属、银金属或铝银合金刻蚀掉；然后去除铝金属层、银金属层或铝银合金层上未被曝光的光刻胶，完成材料为铝、银或铝银合金的黑矩阵的形成。
其中，当黑矩阵的材料选用铝时，在对铝金属层进行刻蚀时，可以利用氯化硼(BCl3)刻蚀剂对铝金属层进行刻蚀，铝与氯化硼发生化学反应，生成氯化铝(AlCl3)，氯化铝升华为气态；在利用氯化硼(BCl3)刻蚀剂对铝金属层进行刻蚀时，利用钝化气体对铝金属层进行钝化和冲洗，钝化气体可以包括氮气(N2)、三氟甲烷(CHF3)和乙烯(C2H4)，其中，氮气与铝发生化学反应生成钝化层氮铝化合物(AlxNy)，以防止氯化硼刻蚀剂对铝金属层进行过度刻蚀，同时三氟甲烷和乙烯同铝金属层上未曝光的光刻胶反应生成聚合物，该聚合物附着在铝金属层被氯化硼刻蚀剂刻蚀后的侧壁上，形成钝化层，进一步对铝金属层进行保护，防止氯化硼刻蚀剂对铝金属层进行过度刻蚀；另外，钝化气体还可以将呈气态的氯化铝带走，以对铝金属层进行冲洗。利用钝化气体对铝金属层进行钝化和冲洗时，钝化气体中，氮气、三氟甲烷和乙烯的体积比可以为3:1:2～5:3:3，例如，氮气、三氟甲烷和乙烯的体积比可以为3:1:2、4:2:3、5:3:3等。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种量子点彩色滤光片，其特征在于，包括衬底基板、黑矩阵和量子点层，所述黑矩阵和所述量子点层均位于所述衬底基板上，所述黑矩阵呈网格状，所述量子点层位于所述黑矩阵所围成的网格内，其中，所述黑矩阵可反射所述量子点层中的量子点被激发后发出的光。
2.根据权利要求1所述的量子点彩色滤光片，其特征在于，所述黑矩阵包括位于所述衬底基板上的第一黑矩阵层和覆盖在所述第一黑矩阵层上的第二黑矩阵层，所述第二黑矩阵层的光反射率高于所述第一黑矩阵层的光反射率，所述第一黑矩阵层与所述衬底基板之间的贴合力高于所述第二黑矩阵层与所述衬底基板之间的贴合力。
3.根据权利要求2所述的量子点彩色滤光片，其特征在于，所述第一黑矩阵层的材料为铬，所述第二黑矩阵层的材料为铝、银或铝银合金。
4.根据权利要求2所述的量子点彩色滤光片，其特征在于，所述第一黑矩阵层的厚度为5μm～100μm，所述第二黑矩阵层的厚度为2nm～20nm。
5.根据权利要求1所述的量子点彩色滤光片，其特征在于，所述黑矩阵的材料为铝、银或铝银合金。
6.根据权利要求3或5所述的量子点彩色滤光片，其特征在于，所述铝银合金中，铝和银的质量比为90:10～95:5。
7.根据权利要求5所述的量子点彩色滤光片，其特征在于，所述黑矩阵的厚度为5μm～100μm。
8.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置设置有如权利要求1～7任一所述的量子点彩色滤光片。
9.一种量子点彩色滤光片的制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求1～7任一所述的量子点彩色滤光片，所述量子点彩色滤光片的制造方法包括：
提供一衬底基板；
在所述衬底基板上形成黑矩阵和量子点层，所述黑矩阵呈网格状，所述量子点层位于所述黑矩阵所围成的网格内，其中，所述黑矩阵可反射所述量子点层中的量子点被激发后发出的光。
10.根据权利要求9所述的量子点彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述在所述衬底基板上形成黑矩阵和量子转换层的步骤包括：
采用液相沉积法在所述衬底基板上沉积铬金属层；
在所述铬金属层上涂覆光刻胶；
对涂覆在所述铬金属层上的光刻胶进行曝光和显影；
对所述铬金属层进行湿刻，其中，对所述铬金属层进行湿刻时所使用的刻蚀液为硝酸铈铵与高氯酸的混合溶液，硝酸铈铵的质量百分数为5％～20％，高氯酸的体积百分数为1.5％～8％；
去除所述铬金属层上未被曝光的光刻胶；
采用电化学沉积法形成覆盖铬的铝、银或铝银合金；
在所述衬底基板上形成所述量子点层。
11.根据权利要求9所述的量子点彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述在所述衬底基板上形成黑矩阵和量子转换层的步骤包括：
采用液相沉积法在所述衬底基板上沉积铝金属层、银金属层或铝银合金层；
在所述铝金属层、所述银金属层或所述铝银合金层上涂覆光刻胶；
对涂覆在所述铝金属层、所述银金属层或所述铝银合金层上的光刻胶进行曝光和显影；
对所述铝金属层、所述银金属层或所述铝银合金层进行刻蚀；
去除所述铝金属层、所述银金属层或所述铝银合金层上未被曝光的光刻胶；
在所述衬底基板上形成所述量子点层。
12.根据权利要求11所述的量子点彩色滤光片的制造方法，其特征在于，对所述铝金属层进行刻蚀时，利用氯化硼刻蚀剂对所述铝金属层进行刻蚀，并利用钝化气体对所述铝金属层进行钝化和冲洗，所述钝化气体包括氮气、三氟甲烷和乙烯，所述钝化气体中，氮气、三氟甲烷和乙烯的体积比为3:1:2～5:3:3。
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