CN107861181A - 一种量子点彩色滤光片及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种量子点彩色滤光片及其制作方法，该量子点彩色滤光片包括由下向上依次设置的：基板层、阻隔层、量子点滤色膜层及封装层；该方法包括：在对基板进行预处理形成阻隔层，在基板上表面按照线型轨迹图形化形成黑矩阵框，将混合均匀的量子点浆料图形化在黑矩阵框内形成量子点滤色单元图案并固化形成滤色膜层；再在附有量子点滤色单元图案的基板上通过点对点图形化处理为一层透明阻隔材料并固化形成封装层。本发明提出的一种量子点彩色滤光片及其制作方法，解决了以离散像素点形式分布时的制备和量子点封装问题，且具有功能完整、工艺简化、成本降低和寿命延长的优势，可进一步推广应用于其他照明领域。

Description

一种量子点彩色滤光片及其制作方法
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，特别是一种量子点彩色滤光片及其制作方法。
背景技术
目前液晶显示器的色彩化是依靠彩色滤光片（Color filter）来实现的。传统的彩色滤光片中，常用的普通光刻胶采用颜料型光刻胶来吸收掉其他波长的光，从而得到需要颜色的光，如红色滤光片将白色背光中的蓝光成分和绿光成分吸收掉，只允许红色通过,从而得到红色。此种情况下，背光中有约2/3的光被滤光片吸收掉，光的利用率大幅下降，而且，颜料型的彩膜光刻胶其半峰宽有50nm以上，导致色纯度不高。
近年来，量子点半导体材料及其产品逐渐进入人们的视野。量子点又称为半导体纳米晶，尺寸一般在1-10nm之间，具有发光光谱可调、半波峰宽度窄、发光效率高、高稳定性的特点。利用蓝光发光二极管激发红绿量子点混合体可产生白光，量子点在电致发光器件、光致发光器件、显示器、固态照明、生物荧光标记等领域有着广泛应用。量子点光刻胶制备的量子点彩色滤光片可以将背光完全转换为所需颜色的光，相比传统的彩色滤光片，可以大大提高光的利用率和提高色域。由于量子点具有强烈的尺寸依赖性，所以，随着量子点尺寸的减小，颗粒的吸收和荧光光谱会发生相应的蓝移。量子点具有较高的比表面积，对其颗粒结构和光学性质有明显的影响，因此，许多量子点荧光体的化学稳定性低，尤其是-、III-V半导体量子点等，在水及氧存在的条件下使用，会引起发光效率低的问题。因此，新型量子点彩色滤光片的制备过程中，封装结构是不可或缺的，封装工艺也将直接影响滤光片的使用寿命。
当前制备量子点彩色滤光片的主要方法归纳如下：在CN105511155A中研究者提出一种转印的方法来制备量子点彩色滤光片，通过量子点自组装的方法在基板上形成一层量子点层，再通过转印模拾取量子点并转印至另一基板上的透明光阻层中。该专利目标是量子点层转印制作方法，然而工艺流程却较为复杂，且没有考虑量子点的封装问题，不能很好的保证量子点的发光效率和使用寿命。CN103605234A采用一层保护层保护量子点转换层材料，但在量子点转换层材料之上未进行封装，难以抵抗器件对水氧的隔绝，从而影响使用寿命。CN106773276A采用紫外曝光量子点的方式制备红绿蓝三个像素单元，紫外曝光对量子点会造成一定程度的破坏，影响量子点的发光效果。综上，有必要提出一种量子点彩色滤光片的制作方法及封装工艺，在结构布局合理的同时能有效的隔绝外界的水和/或氧气，避免量子点的发光效率受影响，解决量子点彩色滤光片的封装问题。
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作方法，以克服现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种量子点彩色滤光片，包括由下向上依次设置的：基板层、阻隔层、量子点滤色膜层及封装层；
所述基板层为采用高光线透过率材料且作为量子点滤色膜层的基底；
所述阻隔层采用第一透明阻隔材料且用于隔离空气中的水和/或氧气通过所述基板层进入所述量子点滤色膜层；
所述量子点滤色膜层包括依次间隔设置的量子点彩色滤色单元以及设置于所述量子点彩色滤色单元之间的黑矩阵框；
所述封装层采用第二透明阻隔材料且用于隔离空气中的水和/或氧气进入所述量子点滤色膜层，并与所述阻隔层密封连接，令所述量子点滤色膜层被封装于所述封装层与所述阻隔层之间。
在本发明一实施例中，所述基板层的厚度为0.01mm到2mm，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%；所述基板层的材料为有机材料，包括：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯酸甲酯（PMA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、醋酸丁酸纤维素（CAB）、硅氧烷、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯醇（PVA）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、改性聚对苯二甲酸乙二酯（PETG）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）或环烯共聚物（COC）中的一种或几种；或无机材料，包括：玻璃、石英和透射陶瓷材料中的一种或几种。
在本发明一实施例中，所述阻隔层的第一透明阻隔材料对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%，水氧透过率小于等于10-2；所述第一透明阻隔材料为有机材料C型派瑞林；或无机材料，包括：二氧化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝；或聚合物材料，包括：聚基甲酸酯丙烯酸聚硅氧烷树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚甲基异戍二烯、透明聚酰胺。
在本发明一实施例中，所述黑矩阵框为厚度在15μm至30μm之间的像素外框；所述量子点彩色滤色单元厚度小于所述黑矩阵框的厚度，在10μm至20μm之间；所述量子点彩色滤色单元对光源光线进行光吸收和波长转换，所述黑矩阵用于防止光串扰和提升对比度，并在出光处混合为液晶图像显示需要的色彩化像素；所述黑矩阵框的材料为胶质石墨扩散液、树脂型胶水或金属类材料；所述金属类材料包括SiO、Cr、W、Fe、Ni；所述量子点彩色滤色单元的材料为量子点浆料，由中心波长在380nm至780nm之间的红色量子点材料、绿色量子点材料或蓝色量子点材料与透明导光材料经过超声震荡或机械搅拌2小时至5小时混合而成，所述量子点材料的量子点的颗粒尺寸为1nm到10nm；所述透明导光材料包括：聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯丙烯腈共聚体、聚甲基异戍二烯或透明聚酰胺。
在本发明一实施例中，所述量子点选自II-IV族化合物，包括：CdS, CdSe, ZnS,ZnSe, HgS, HgSe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe，ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSTe, CdZnS,CdZnTe, CdHgS, CdHgTe, HgZnSe, CdZnSeS, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe,HgZnSeS, HgZnSeTe， HgZnSTe的一种或几种；或选自III-V族化合物，包括：GaN, GaP,GaAs, AlAs, InN, InP, InGaP, GaNAs, GaPAs, A1NP, AINAs, AlPAs, InNP, InNAs,InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GalnNP, GalnNAs, GalnPAs, InAlNP, InAlNAs，InAlPAs，CuGaSe2，AgInS2，AgInSe2，AgGaS2 或AgGaSe2中一种或几种；或选自无机化合物；或选自有机化合物。
在本发明一实施例中，所述封装层的第二透明阻隔材料为有机材料C型派瑞林；或无机材料，包括：二氧化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝；或聚合物材料，包括：聚基甲酸酯丙烯酸聚硅氧烷树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚甲基异戍二烯、透明聚酰胺。
进一步的，还提供一种量子点彩色滤光片的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1：对一基板进行预处理；清洗所述基板表面，在所述基板上表面对所述量子点彩色滤色单元的位置和所述黑矩阵框的位置进行对位符号标记，即在所述量子点彩色滤色单元的位置和所述黑矩阵框的位置对应的起始点和终点，对应图形化处理为十字叉或星号的图形记号；根据量子点彩色滤色单元的对位符号标记，将第一透明阻隔材料按照S型轨迹图形化至对应量子点彩色滤色单元位置，并进行固化，形成阻隔层；
步骤S2：根据所述黑矩阵框的对位符号标记，将含有黑色染料的固化材料按照所述黑矩阵框的线型轨迹图形化至所述基板的上表面，形成黑矩阵图案，并进行固化，进而形成所述黑矩阵框；
步骤S3：根据所述量子点彩色滤色单元的对位符号标记，将量子点溶液、透明导光材料、固化材料均匀混合成量子点浆料，按照线型或S型轨迹图形化至所述基板阻隔层的上表面，固化形成量子点滤色单元阵列图案；
步骤S4：根据对应的量子点彩色滤色单元的对位符号标记，再次通过点对点线型或S型轨迹喷墨打印的方法，将第二透明阻隔材料在已附有量子点滤色单元图案的基板上图形化，并通过尺寸控制使图形化界面大于对应的量子点彩色滤色单元，与所述阻隔层密封连接，使每个量子点滤色单元都形成独立完整的封装层，最后对所述基板进行固化使封装层成型。
在本发明一实施例中，在所述步骤S4中，对于一个量子点彩色滤色单元位置，以该量子点彩色滤色单元为中心，按照比当前量子点彩色滤色单元外形大5μm至10μm的范围进行封装，并逐个位置重复2次至5次堆叠完成。
在本发明一实施例中，在所述步骤S3中，所述量子点溶液包括红色量子点材料、、绿色量子点材料或蓝色量子点材料；通过重复所述步骤S3获得量子点红色滤色单元阵列图案、量子点绿色滤色单元阵列图案或量子点蓝色滤色单元阵列图案。
在本发明一实施例中，所述步骤S1至步骤S3中的图形化包括：全喷墨打印方法、点对点丝网印刷套印方法或光刻套印方法；所述步骤S4中的图形化包括：全喷墨打印方法、点对点丝网印刷套印方法、光刻套印方法、经提拉或旋涂一层透明阻隔材料，然后用掩膜版把量子点彩色滤色单元和黑矩阵框遮住，把没有量子点彩色滤色单元和黑矩阵框的部分光刻或用氢氟酸侵蚀掉。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供的量子点彩色滤光片结构中，阻隔层与封装层的周缘紧密贴合，保证了发光效率和光透过率，能有效隔绝水氧，解决了以离散像素点形式分布时的制备和量子点封装问题，兼具功能完整、工艺简化、成本降低和寿命延长的特点。本发明提供的制作方法得到了高度简化和统一，从制备到封装工艺流程完整。
附图说明
图1为本发明中一种量子点彩色滤光片的结构图。
图2为本发明一实施例中一种量子点彩色滤光片的流程图。
图3为本发明一实施例中制备预标记后通过增材制造阻隔层的结构图。
图4为本发明一实施例中制备滤色膜黑矩阵的结构图。
图5为本发明一实施例中制备红绿蓝滤色单元的结构图。
图6为本发明一实施例中制备封装层的结构图。
图7为本发明另一实施例中改用光刻的工艺方法进行量子点彩色滤光片的制备的量子点彩色滤光片封装结构示意图。
图8为本发明另一实施例中光刻或侵蚀后的量子点彩色滤光片封装结构示意图。
【标号说明】：100-基板；200-阻隔层；300-滤色膜层；310-红量子点滤色单元；320-绿量子点滤色单元；330-蓝量子点滤色单元；340-黑矩阵；400-封装层；500-彩色光阻层；600-掩膜版。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供一种量子点彩色滤光片，包括依次由下向上设置的基板层、阻隔层、量子点滤色膜层及封装层。
基板层由具有高光线透过率材料组成，作为量子点滤色膜层的基底；
阻隔层主要由透明阻隔材料构成，其主要功能是隔离空气中的水和/或氧气通过基板层进入量子点滤色膜层而影响量子点的发光效率；
量子点滤色膜层包括量子点彩色滤色单元和在每个单元周围的黑矩阵框，黑矩阵框组成具有一定厚度的像素外框，滤色单元的厚度低于黑矩阵框，其功能是使光源光线通过滤色单元发生光吸收和波长转换，而黑矩阵能够有效防止光串扰和提升对比度，最终在出光处混合为液晶图像显示需要的色彩化像素；
封装层与阻隔层的材料一致，其主要功能是隔离空气中的水和/或氧气进入量子点滤色膜层而影响量子点的发光效率，其与阻隔层紧密封接，使量子点滤色膜层被封装于其中。
将该滤色膜上的单元与液晶像素一一对应贴合，可实现高效的色彩化像素阵列图案。
进一步的，在本实施例中，还提供一种量子点彩色滤光片的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1：对一基板进行预处理；清洗基板表面，在基板上表面对量子点彩色滤色单元的位置和黑矩阵框的位置进行对位符号标记，即在量子点彩色滤色单元的位置和黑矩阵框的位置对应的起始点和终点，对应图形化处理为十字叉或星号的图形记号；根据量子点彩色滤色单元的对位符号标记，将第一透明阻隔材料按照S型轨迹图形化至对应量子点彩色滤色单元位置，并进行固化，形成阻隔层；
步骤S2：根据黑矩阵框的对位符号标记，将含有黑色染料的固化材料按照黑矩阵框的线型轨迹图形化至基板的上表面，形成黑矩阵图案，并进行固化，进而形成黑矩阵框；
步骤S3：根据量子点彩色滤色单元的对位符号标记，将量子点溶液、透明导光材料、固化材料均匀混合成量子点浆料，按照线型或S型轨迹图形化至基板阻隔层的上表面，固化形成量子点滤色单元阵列图案；
步骤S4：根据对应的量子点彩色滤色单元的对位符号标记，再次通过点对点线型或S型轨迹喷墨打印的方法，将第二透明阻隔材料在已附有量子点滤色单元图案的基板上图形化，并通过尺寸控制使图形化界面大于对应的量子点彩色滤色单元，与阻隔层密封连接，使每个量子点滤色单元都形成独立完整的封装层，最后对基板进行固化使封装层成型。
进一步的，在本实施例中，在步骤S3中，所述量子点溶液包括红色量子点材料、、绿色量子点材料或蓝色量子点材料；通过重复所述步骤S3获得量子点红色滤色单元阵列图案、量子点绿色滤色单元阵列图案或量子点蓝色滤色单元阵列图案。
进一步的，在本实施例中，在步骤S4中，对于一个量子点彩色滤色单元位置，以该量子点彩色滤色单元为中心，按照比当前量子点彩色滤色单元外形大5μm至10μm的范围进行封装，较佳的，在本实施例中，采用比当前量子点彩色滤色单元外形大5μm；并逐个位置重复2次至5次堆叠完成。
进一步的，在本实施例中，步骤S1至步骤S3中的图形化包括：全喷墨打印方法、点对点丝网印刷套印方法或光刻套印方法；步骤S4中的图形化包括：全喷墨打印方法、点对点丝网印刷套印方法、光刻套印方法、经提拉或旋涂一层透明阻隔材料，然后用掩膜版把量子点彩色滤色单元和黑矩阵框遮住，把没有量子点彩色滤色单元和黑矩阵框的部分光刻或用氢氟酸侵蚀掉，完成量子点滤色单元的图形化，但不仅限于使用上述方法。
进一步的，采用全喷墨打印型制作工艺流程时，以量子点滤色膜层滤色单元图案阵列排布和黑矩阵位置作为全流程中依据的喷墨打印图形，该图形应包括有红、绿、蓝三基色滤色单元阵列图形及对位标记符号。为保证封装效果，阻隔层和封装层图形化后的每个微结构尺寸可略大于滤色膜层每个滤色单元尺寸，可通过在同一个滤色单元位置及以其为中心、比滤色单元外形大5-10μm的范围内逐个位置重复喷墨打印2-5次堆叠完成，较佳的，在本实施例中，采用比当前量子点彩色滤色单元外形大5μm，但不仅限于该方法。
进一步的，全喷墨打印型制作工艺流程至少包括3个并行排布的喷嘴，分别装有阻隔层、滤色膜层、封装层相应的喷墨打印浆料。在进行喷墨打印时，首先，进行阻隔层喷嘴复位和标记的对准，执行阻隔层打印和固化，完成后阻隔层喷嘴复位；其次，切换到滤色膜层打印喷嘴，再执行喷嘴复位和标记的对准，在重复位置进行打印后固化，以及打印喷嘴的复位；最后，切换至封装层喷嘴，执行喷嘴复位、标记对准、打印、固化等流程，直至封装层打印工序完成后所有喷嘴复位。为达成必要的微结构尺寸，需要在某一个位置反复打印多次，或以某一个位置为中心，在前后左右一定的范围扫描打印数次，以满足要求。当滤色膜层浆料具有不同量子点特性属性，应增加喷嘴，并在相应流程中增加该打印步骤，如，当分别打印红、绿、蓝量子点浆料时，应分别设置红、绿、蓝喷嘴。
进一步的，全喷墨打印型制作工艺采用的喷墨打印脉冲频率为1000Hz到2000Hz之间，喷嘴内径为30um到80um之间，喷嘴距离基板的高度为0.5mm到2.5mm之间，打印浆料粘度在为0.5cp到20cp之间，表面张力在26mN/m到40mN/m之间，PH值范围控制在4.5到9之间。若采用光固化形式需在紫外光下固化60s到120s；若采用热固化，固化温度控制于40℃-100℃左右。 较佳的，在本实施例中，喷墨打印脉冲频率为2000Hz，喷嘴内径为50μm，喷嘴距离基板的高度为1mm，打印浆料粘度为5cp，表面张力为30mN/m，PH值范围控制在7左右。若采用光固化形式需在紫外光下固化60s；若采用热固化，固化温度控制于60℃左右。
进一步的，在本实施例中，基板层中的基板的厚度为0.01mm到2mm，较佳的，在本实施例中，采用2mm，并采用柔性或硬质基材。对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%；基板层的材料可以采用有机材料，包括：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯酸甲酯（PMA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、醋酸丁酸纤维素（CAB）、硅氧烷、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯醇（PVA）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、改性聚对苯二甲酸乙二酯（PETG）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）或环烯共聚物（COC）中的一种或几种；也可以采用无机材料，包括：玻璃、石英和透射陶瓷材料中的一种或几种。
进一步的，在本实施例中，阻隔层通过如下方式制备：在基板上表面对量子点滤色膜层滤色单元图案位置和黑矩阵位置进行对位符号的预标记，再通过喷墨打印增材制造的工艺方法，按照量子点滤色单元图案对位符号标记，将亲水性好、隔水隔氧性能好的第一透明阻隔材料图形化至量子点滤色单元图案位置。第一透明阻隔材料对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%，水氧透过率小于等于10-2；第一透明阻隔材料可采用有机材料C型派瑞林；也可以采用无机材料，包括：二氧化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝；也可以采用聚合物材料，包括：聚基甲酸酯丙烯酸聚硅氧烷树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚甲基异戍二烯、透明聚酰胺等，但不仅限于此。
进一步的，在本实施例中，黑矩阵框为厚度在15μm至30μm之间的像素外框，较佳的，黑矩阵框为厚度采用30μm。黑矩阵框厚度影响像素单元间串扰和图像对比度，厚度越大，串扰越小，对比度越高；量子点彩色滤色单元厚度小于所述黑矩阵框的厚度，在10μm至20μm之间，较佳的，为15μm左右，量子点滤色单元厚度影响光吸收和转换效率，厚度越大，波长转换能力越强，转换光颜色。量子点彩色滤色单元对光源光线进行光吸收和波长转换，黑矩阵用于防止光串扰和提升对比度，并在出光处混合为液晶图像显示需要的色彩化像素；黑矩阵框的材料为胶质石墨扩散液、树脂型胶水或金属类材料；金属类材料包括SiO、Cr、W、Fe、Ni等，但不限于此。量子点彩色滤色单元的材料为量子点浆料，由中心波长在380nm至780nm之间的红色量子点材料、绿色量子点材料或蓝色量子点材料与透明导光材料经过超声震荡或机械搅拌2小时至5小时混合而成，量子点材料的量子点的颗粒尺寸为1nm到10nm；透明导光材料包括：聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯丙烯腈共聚体、聚甲基异戍二烯或透明聚酰胺等，但不仅限于此。
进一步的，在本实施例中，量子点选自II-IV族化合物，包括：CdS, CdSe, ZnS,ZnSe, HgS, HgSe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe，ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSTe, CdZnS,CdZnTe, CdHgS, CdHgTe, HgZnSe, CdZnSeS, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe,HgZnSeS, HgZnSeTe， HgZnSTe的一种或几种；或选自III-V族化合物，包括：GaN, GaP,GaAs, AlAs, InN, InP, InGaP, GaNAs, GaPAs, A1NP, AINAs, AlPAs, InNP, InNAs,InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GalnNP, GalnNAs, GalnPAs, InAlNP, InAlNAs，InAlPAs，CuGaSe2，AgInS2，AgInSe2，AgGaS2 或AgGaSe2中一种或几种；或选自无机化合物，或选自有机化合物。
进一步的，在本实施例中，封装层的第二透明阻隔材料可采用有机材料C型派瑞林；也可采用无机材料，包括：二氧化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝；或聚合物材料，包括：聚基甲酸酯丙烯酸聚硅氧烷树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚甲基异戍二烯、透明聚酰胺等，但不仅限于此。
进一步的，在本实施例中，对位符号标记包括：黑矩阵对位符号标记和滤色膜像素对位符号标记，点对点喷墨打印对准精度可以使用放大镜、显微镜或CCD依照对位符号标记精确对准，但不仅限于这些方法。量子点滤色单元图案外形应符合液晶面板上像素尺寸，滤色膜黑矩阵的图案外形尺寸也应符合液晶像素之间的黑矩阵尺寸。
进一步的，在本实施例中，实现光效率和色纯度提升等性能优化的方法包括但不限于：制备的量子点滤色膜层与普通的彩色滤光片、分布式布拉格反射器中的一种或多种相结合装配，即将量子点滤色单元与滤光片单元或分布式布拉格反射器单元对准，再与液晶显示像素一一对齐贴合。也可根据不同波段的光源，将滤色单元进行简化，从而简化工艺流程，例如，采用蓝光波段光源，蓝光滤色单元则可省略。
为了让本领域技术人员进一步了解本发明所提出的方法，下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
在本实施例中，如图1所示，为量子点彩色滤光片及其封装的结构图，包括：基板100、阻隔层200、量子点滤色膜层300和封装层400。310、320和330分别为滤色膜层红、绿、蓝三种颜色的量子点滤色单元图案，通过不同比例的混色可以实现彩色显示。340为黑矩阵框。滤色单元的主要材料为量子点浆料，由中心波长在380nm-780nm之间的红色、绿色和蓝色量子点材料以及透明导光材料经过超声震荡或机械搅拌2~5小时混合而成，其比例可以根据需要而定。量子点的颗粒尺寸为1nm到10nm，较佳的，量子点的颗粒尺寸为5nm。滤色单元图案在黑矩阵框之内，通过喷墨打印增材制造的工艺方法进行图案化制作，厚度在10μm至20μm之间，较佳的，厚度在15μm左右；黑矩阵框的厚度在15μm至30μm之间，较佳的，厚度在30μm左右。封装层400通过喷墨打印工艺方法完成量子点滤色单元的封装。封装层材料可以是有机材料C型派瑞林，也可以是无机材料如二氧化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝和其他混合氧化物等，还可以是聚合物材料如聚基甲酸酯丙烯酸聚硅氧烷树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚甲基异戍二烯、透明聚酰胺等，但不仅限于此。
具体实施步骤如图2至图6所示：
步骤1：对基板进行预处理，清洗基板表面，在基板上表面对量子点滤色单元图案位置和黑矩阵位置进行对位符号的预标记，即在滤色单元图案位置和黑矩阵位置的起始点和终点通过喷墨打印标记上十字叉图形记号，再通过喷墨打印增材制造的工艺方法，按照量子点滤色单元图案对位符号标记，将亲水性好、隔水隔氧性能好的透明阻隔材料按照S型轨迹图形化至量子点滤色单元图案位置并进行固化，形成阻隔层。
步骤2：将含有黑色染料的固化材料，依照黑矩阵对位符号标记，通过喷墨打印增材制造的工艺方法，将混合材料按照黑矩阵框的线型轨迹打印在基板的上表面，形成黑矩阵图案并进行固化，形成量子点滤色单元外的黑矩阵框。
步骤3：将红色量子点溶液、透明导光材料、固化材料均匀混合成红色量子点浆料，再依照量子点滤色单元图案对位符号标记，通过扫描型喷墨打印增材制造的工艺方法，将红色量子点浆料通过线型轨迹打印在基板阻隔层的上表面，并固化形成量子点红色滤色单元阵列图案。
步骤4：将绿色量子点溶液、透明导光材料、固化材料均匀混合成绿色量子点浆料，再依照量子点滤色单元图案对位符号标记，通过扫描型喷墨打印增材制造的工艺方法，将绿色量子点浆料通过线型轨迹打印在基板阻隔层的上表面，并固化形成量子点绿色滤色单元阵列图案。
步骤5：将蓝色量子点溶液、透明导光材料、固化材料均匀混合成蓝色量子点浆料，再依照量子点滤色单元图案对位符号标记，通过扫描型喷墨打印增材制造的工艺方法，将蓝色量子点浆料通过线型轨迹打印在基板阻隔层的上表面，并固化形成量子点蓝色滤色单元阵列图案。
步骤6：依照量子点滤色单元图案对位符号标记，选取与阻隔层材料一致的透明阻隔材料在附有量子点滤色单元图案的基板上再次通过点对点线型轨迹喷墨打印的工艺方法图形化，并通过尺寸控制使图形化界面略大于量子点滤色单元，并形成与阻隔层的密接，使每个量子点滤色单元都形成独立完整的封装层，最后对基板进行固化使封装层成型。
实施例2
在本实施例中，如图7所示，提供了另一量子点彩色滤光片的封装结构，其中包括了玻璃基板100、阻隔层200、量子点滤色膜层300、封装层400。该结构与实施例1不同是增加了一层彩色光阻层500，厚度为3μm至5μm之间，较佳的，厚度为5μm。其制作在相应的滤色单元上可以更好的阻隔背光中的其他颜色的光，提高每个滤色单元的出光纯度。600是掩膜版，将其放在量子点滤色膜层上方，对封装层进行曝光，或用氢氟酸涂布于封装层裸露的表面，把不需要的部分光刻掉或侵蚀掉，图8是光刻或侵蚀之后的量子点彩色滤光片的封装结构示意图。具体实施步骤如下：
步骤1：对基板进行预处理，清洗基板表面，在基板上表面对量子点滤色单元图案位置和黑矩阵位置进行对位符号的预标记，即在滤色单元图案位置和黑矩阵位置的起始点和终点通过喷墨打印标记上十字叉图形记号，再通过喷墨打印增材制造的工艺方法，按照量子点滤色单元图案对位符号标记，将亲水性好、隔水隔氧性能好的透明阻隔材料按照S型轨迹图形化至量子点滤色单元图案位置并进行固化，形成阻隔层。
步骤2：将含有黑色染料的固化材料，依照黑矩阵对位符号标记，通过喷墨打印增材制造的工艺方法，将混合材料按照黑矩阵框的线型轨迹打印在基板的上表面，形成黑矩阵图案并进行固化，形成量子点滤色单元外的黑矩阵框。
步骤3：将红色量子点溶液、透明导光材料、固化材料均匀混合成红色量子点浆料，再依照量子点滤色单元图案对位符号标记，通过扫描型喷墨打印增材制造的工艺方法，将红色量子点浆料通过线型轨迹打印在基板阻隔层的上表面，并固化形成量子点红色滤色单元阵列图案。
步骤4：将绿色量子点溶液、透明导光材料、固化材料均匀混合成绿色量子点浆料，再依照量子点滤色单元图案对位符号标记，通过扫描型喷墨打印增材制造的工艺方法，将绿色量子点浆料通过线型轨迹打印在基板阻隔层的上表面，并固化形成量子点绿色滤色单元阵列图案。
步骤5：将蓝色量子点溶液、透明导光材料、固化材料均匀混合成蓝色量子点浆料，再依照量子点滤色单元图案对位符号标记，通过扫描型喷墨打印增材制造的工艺方法，将蓝色量子点浆料通过线型轨迹打印在基板阻隔层的上表面，并固化形成量子点蓝色滤色单元阵列图案。
步骤6：依照量子点滤色单元图案对位符号标记，将彩色光阻材料通过扫描型喷墨打印增材制造的工艺方法打印在各个滤色单元图案上。
步骤7：依照量子点滤色单元图案对位符号标记，选取与阻隔层材料一致的透明阻隔材料在附有量子点滤色单元图案的基板上通过提拉或旋涂等工艺方法将透明阻隔材料形成一层封装层，与阻隔层密接，并进行固化。
步骤8：用掩膜版将有量子点滤色单元图案和黑矩阵的部分遮住，把不需要的部分用光刻法或用氢氟酸侵蚀掉。
步骤9：移去掩膜版。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种量子点彩色滤光片，其特征在于，包括由下向上依次设置的：基板层、阻隔层、量子点滤色膜层及封装层；
所述基板层为采用高光线透过率材料且作为量子点滤色膜层的基底；
所述阻隔层采用第一透明阻隔材料且用于隔离空气中的水和/或氧气通过所述基板层进入所述量子点滤色膜层；
所述量子点滤色膜层包括依次间隔设置的量子点彩色滤色单元以及设置于所述量子点彩色滤色单元之间的黑矩阵框；
所述封装层采用第二透明阻隔材料且用于隔离空气中的水和/或氧气进入所述量子点滤色膜层，并与所述阻隔层密封连接，令所述量子点滤色膜层被封装于所述封装层与所述阻隔层之间。
2.根据权利要求1所述的一种量子点彩色滤光片，其特征在于，所述基板层的厚度为0.01mm到2mm，对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%；所述基板层的材料为有机材料或无机材料。
3.根据权利要求1所述的一种量子点彩色滤光片，其特征在于，所述阻隔层的第一透明阻隔材料对波长在380nm至780nm之间的光线透过率大于等于90%，水氧透过率小于等于10-2；所述第一透明阻隔材料为有机材料C型派瑞林、无机材料或聚合物材料。
4.根据权利要求1所述的一种量子点彩色滤光片，其特征在于，所述黑矩阵框为厚度在15μm至30μm之间的像素外框；所述量子点彩色滤色单元厚度小于所述黑矩阵框的厚度，在10μm至20μm之间；所述量子点彩色滤色单元对光源光线进行光吸收和波长转换，所述黑矩阵用于防止光串扰和提升对比度，并在出光处混合为液晶图像显示需要的色彩化像素；所述黑矩阵框的材料为胶质石墨扩散液、树脂型胶水或金属类材料；所述金属类材料包括SiO、Cr、W、Fe、Ni；所述量子点彩色滤色单元的材料为量子点浆料，由中心波长在380nm至780nm之间的红色量子点材料、绿色量子点材料或蓝色量子点材料与透明导光材料经过超声震荡或机械搅拌2小时至5小时混合而成，所述量子点材料的量子点的颗粒尺寸为1nm到10nm；所述透明导光材料包括：聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯丙烯腈共聚体、聚甲基异戍二烯或透明聚酰胺。
5.根据权利要求4所述的一种量子点彩色滤光片，其特征在于，所述量子点采用II-IV族化合物、III-V族化合物、无机化合物或有机化合物。
6.根据权利要求1所述的一种量子点彩色滤光片，其特征在于，所述封装层的第二透明阻隔材料为有机材料C型派瑞林、无机材料或聚合物材料。
7.一种基于权利要求1所述的一种量子点彩色滤光片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：对一基板进行预处理；清洗所述基板表面，在所述基板上表面对所述量子点彩色滤色单元的位置和所述黑矩阵框的位置进行对位符号标记，即在所述量子点彩色滤色单元的位置和所述黑矩阵框的位置对应的起始点和终点，对应图形化处理为十字叉或星号的图形记号；根据量子点彩色滤色单元的对位符号标记，将第一透明阻隔材料按照S型轨迹图形化至对应量子点彩色滤色单元位置，并进行固化，形成阻隔层；
步骤S2：根据所述黑矩阵框的对位符号标记，将含有黑色染料的固化材料按照所述黑矩阵框的线型轨迹图形化至所述基板的上表面，形成黑矩阵图案，并进行固化，进而形成所述黑矩阵框；
步骤S3：根据所述量子点彩色滤色单元的对位符号标记，将量子点溶液、透明导光材料、固化材料均匀混合成量子点浆料，按照线型或S型轨迹图形化至所述基板阻隔层的上表面，固化形成量子点滤色单元阵列图案；
步骤S4：根据对应的量子点彩色滤色单元的对位符号标记，再次通过点对点线型或S型轨迹喷墨打印的方法，将第二透明阻隔材料在已附有量子点滤色单元图案的基板上图形化，并通过尺寸控制使图形化界面大于对应的量子点彩色滤色单元，与所述阻隔层密封连接，使每个量子点滤色单元都形成独立完整的封装层，最后对所述基板进行固化使封装层成型。
8.根据权利要求7所述的一种量子点彩色滤光片的制作方法，其特征在于，在所述步骤S4中，对于一个量子点彩色滤色单元位置，以该量子点彩色滤色单元为中心，按照比当前量子点彩色滤色单元外形大5μm至10μm的范围进行封装，并逐个位置重复2次至5次堆叠完成。
9.根据权利要求7所述的一种量子点彩色滤光片的制作方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述量子点溶液包括红色量子点材料、绿色量子点材料或蓝色量子点材料；通过重复所述步骤S3获得量子点红色滤色单元阵列图案、量子点绿色滤色单元阵列图案或量子点蓝色滤色单元阵列图案。
10.根据权利要求7所述的一种量子点彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述步骤S1至步骤S3中的图形化包括：全喷墨打印方法、点对点丝网印刷套印方法或光刻套印方法；所述步骤S4中的图形化包括：全喷墨打印方法、点对点丝网印刷套印方法、光刻套印方法、经提拉或旋涂一层透明阻隔材料，然后用掩膜版把量子点彩色滤色单元和黑矩阵框遮住，把没有量子点彩色滤色单元和黑矩阵框的部分光刻或用氢氟酸侵蚀掉。
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Application publication date: 20180330

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