CN110764175B - 一种彩色滤光片及制备方法、显示面板及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种彩色滤光片及制备方法、显示面板及显示装置，其中，所述方法包括：在衬底基板形成疏水材料层；在所述疏水材料层上形成间隔设置的各个量子点的第一量子点层；将像素界定层填充至各个量子点之间；形成所述像素界定层的开口区域；将第二量子点层填充至所述开口区域，在所述第一量子点层上形成所述第二量子点层，同一量子点的所述第一量子点层和所述第二量子点层共同构成所述彩色滤光片的色阻。用于提高彩色滤光片的稳定性，进而提高显示效果。

Description

一种彩色滤光片及制备方法、显示面板及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种彩色滤光片及制备方法、显示面板及显示装置。

背景技术

量子点(Quantum Dot，QD)又可以称为纳米晶，是一种由II-VI族或III-V族元素(含锌、镉、硒和硫原子)组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于1-20nm之间，由于电子和空穴被量子限域，量子限域效应特别显著，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受到激发后可以发射荧光，因此量子点颗粒受激后反射峰极窄，光谱纯度高。量子点的发射光谱可以通过改变量子的粒径和化学成分来控制，使其反射光谱覆盖整个可见区。以CdTe量子点为例，当它的粒径从2.5nm生长到4.0nm时，它们的发射波长可以从510nm红移到660nm。

目前，利用量子点的发光特性，可以将量子点作为分子探针应用于荧光标记，也可以应用于显示器件中。其中，电致发光量子点可以用于制备量子点显示，光致发光量子点可以用于制备彩膜(即彩色滤光片)。由于纳米级的量子点在有机溶剂中分散性不好，在之后制成图案(Pattern)时会出现量子点堆积产生淬灭现象，严重降低了量子产率。为了减少堆积产生的淬灭，量子点彩膜需要制备的厚度很厚，比如说厚度为5-15um。

在喷墨打印制备高厚度的量子点彩膜时，需要更厚的像素界定层材料用于限定量子点墨水的流动。在高厚度像素界定层制备工艺时，由于厚度过厚，会存在曝光不足，像素内有光刻胶残留的问题，从而影响量子点墨水在铺展，最终影响量子点成膜的稳定性。

发明内容

本发明提供了一种彩色滤光片及制备方法、显示面板及显示装置，用于提高彩色滤光片的稳定性，进而提高显示效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种彩色滤光片，包括：

衬底基板，设置在所述衬底基板上的疏水材料层，间隔设置在所述疏水材料层上的多个量子点，与每个量子点包括第一量子点层和设置在所述第一量子点层上的第二量子点层，所述第一量子点层与所述第二量子点层在所述衬底基板上的正投影至少部分重合；

其中，各个量子点之间设置有像素界定层，且同一量子点的所述第一量子点层和所述第二量子点层共同构成所述彩色滤光片的色阻。

可选地，所述第一量子点层在与所述衬底基板所在平面平行的第一平面上的截面面积，沿第一方向逐渐减小，其中，所述第一方向为垂直于所述衬底基板且所述第一量子点层背离所述衬底基板的方向。

可选地，所述第二量子点层沿与所述衬底基板所在平面平行的第二平面上的截面面积，沿第一方向逐渐增大，其中，所述第一方向为垂直于所述衬底基板且所述第一量子点层背离所述衬底基板的方向。

可选地，所述第二量子点层的厚度小于所述第一量子点层的厚度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括：如上面所述的彩色滤光片，以及和所述彩色滤光片相对设置的阵列基板，以及位于所述彩色滤光片和所述阵列基板之间的液晶层。

第三方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括：如上面所述的显示面板。

第四方面，本发明实施例还提供了一种彩色滤光片的制备方法，包括：

在衬底基板形成疏水材料层；

在所述疏水材料层上形成间隔设置的各个量子点的第一量子点层；

将像素界定层填充至各个量子点之间；

形成所述像素界定层的开口区域；

将所述第二量子点层填充至所述开口区域，在所述第一量子点层上形成第二量子点层，同一量子点的所述第一量子点层和所述第二量子点层共同构成所述彩色滤光片的色阻。

可选地，所述形成所述像素界定层的开口区域，包括：

在所述像素界定层上涂布光刻胶；

对所述光刻胶进行图案化，形成所述光刻胶的图案；

根据所述光刻胶的图案，将与所述第一量子点层对应的位置的所述像素界定层刻蚀掉第一厚度；

去除所述光刻胶的图案，形成所述像素界定层的开口区域。

可选地，所述在所述疏水材料层上形成间隔设置的各个量子点的第一量子点层，包括：

利用喷墨打印，在所述疏水材料层上打印固含量为0.1％wt-50％wt的第一量子点墨水；

对所述第一量子点墨水进行固化，形成间隔设置的各个量子点的所述第一量子点层。

可选地，所述将所述第二量子点层填充至所述开口区域，在所述第一量子点层上形成第二量子点层，包括：

利用喷墨打印，在所述像素界定层的所述开口区域打印固含量为0.1％wt-50％wt的第二量子点墨水；

对所述第二量子点墨水进行固化，在所述第一量子点层上形成所述第二量子点层。

本发明的有益效果如下：

本发明实施例提供的一种彩色滤光片及制备方法、显示面板及显示装置，通过在衬底基板上设置疏水材料层，然后在疏水材料层上形成间隔设置的各个量子点的第一量子点层，然后将像素界定层填充至各个量子点之间；然后形成该像素界定层的开口区域，然后将第二量子点层填充至该开口区域，在第一量子点层上形成第二量子点层，其中，同一量子点的第一量子点层和第二量子点层共同构成彩色滤光片的色阻。由于在制备彩色滤光片的过程中，仅需对第一量子点层对应位置处像素界定层进行曝光，由于该位置处已经有一定厚度的第一量子点层，从而降低了该位置处像素界定层所需曝光的厚度，有效避免了光刻胶的残留，从而提高了彩色滤光片的稳定性，提高了显示效果。

附图说明

图1为现有喷墨打印彩色滤光片的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种彩色滤光片的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种彩色滤光片的制备方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种彩色滤光片的制备方法中步骤S104的方法流程图；

图7为本发明实施例提供的一种彩色滤光片的制备方法中步骤S201至步骤S204对应的工艺流程图；

图8为本发明实施例提供的一种彩色滤光片的制备方法中步骤S102的方法流程图；

图9为本发明实施例提供的一种彩色滤光片的制备方法中步骤S105的方法流程图。

具体实施方式

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

需要注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

量子点彩膜是用量子点替代传统颜料分散在光刻胶中制备的色彩转换膜。与传统彩色滤光片相比，量子点彩膜可有效提升亮度和拓宽色域范围。

如图1所示为现有喷墨打印彩色滤光片的结构示意图，其制备的具体过程为，首先，在基板1上涂布用于限定量子点墨水流动的高厚度的像素界定层2，然后对该像素界定层2预打印量子点的位置进行图案化，然后再将量子点墨水打印至相应位置。由于预打印位置处的像素界定层2的厚度较厚，会存在曝光不足，从而导致像素内残留光刻胶的问题，从而影响量子点成膜的稳定性，进而影响彩色滤光片的稳定性。其中，图1中标号3为红色量子点形成的红色色阻，标号4为绿色量子点形成的绿色色阻。

鉴于此，如图2所示，本发明实施例提供了一种彩色滤光片，包括：

衬底基板10，设置在衬底基板10上的疏水材料层20，间隔设置在疏水材料层20上的多个量子点，每个量子点包括第一量子点层301和设置在第一量子点层301上的第二量子点层302，与第一量子点层301和第二量子点层302在衬底基板10上的正投影至少部分重合；其中，各个量子点之间设置有像素界定层40，且同一量子点的第一量子点层301与第二量子点层302共同构成彩色滤光片的色阻30。

在具体实施过程中，疏水材料层20的材料可以包括四氟化碳、氟化硅烷和氯化硅烷中的至少一种，水在该疏水材料层20上的接触角大于90°，从而提高了衬底基板10表面的疏水性，保证了量子点墨水在疏水材料层20上的打印效率。此外，还可以根据实际应用需要，选择其它疏水材料来制备疏水材料层20，在此不做限定。

由于在本发明实施例中，是通过在衬底基板10上设置疏水材料层20，然后在疏水材料层20上形成间隔设置的各个量子点的第一量子点层301，然后将像素界定层40填充至各个量子点之间；然后形成该像素界定层40的开口区域，然后将第二量子点层302填充至该开口区域，在第一量子点层301上形成第二量子点层302，其中，同一量子点的第一量子点层301和第二量子点302共同构成彩色滤光片的色阻。其中，开口区域为位于相邻两色阻之间的区域。由于在制备彩色滤光片的过程中，仅需对第一量子点层301对应位置处像素界定层40进行曝光，由于该位置处已经有一定厚度的第一量子点层301，从而降低了该位置处像素界定层40所需曝光的厚度，有效避免了光刻胶的残留，从而提高了彩色滤光片的稳定性，提高了显示效果。

在具体实施过程中，色阻30可以是红色量子点形成的红色色阻3001，还可以是绿色量子点形成的绿色色阻3002。红色色阻3001和绿色色阻3002的排布方式可以是如图2所示，还可以是其它方式，在此不做限定。每种色阻显示出一种色彩，从而保证了显示效果。

在本发明实施例中，第一量子点层301和第二量子点层302是通过喷墨打印量子点墨水形成的，其中，量子点墨水包括量子点、树脂和散射粒子。第一量子点层301和第二量子点层302中量子点的固含量为0.1％wt-50％wt。量子点可以是红色量子点，还可以是绿色量子点。散射粒子可以是TiO₂，SiO₂，Al₂O₃等提高光转换效率的无机化合物。

在本发明实施例中，第一量子点层301在与衬底基板10所在平面平行的第一平面上的截面面积，沿第一方向逐渐减小，其中，该第一方向为垂直于衬底基板10且第一量子点层301背离衬底基板10的方向。如图2所示，第一方向为箭头X所示的方向。具体来讲，若第一量子点层301靠近衬底基板10一侧的截面面积为a，第一量子点层301远离衬底基板10一侧的截面面积为b，则a>b，所形成的第一量子点层301的结构更稳定。

在本发明实施例中，第二量子点层302在与衬底基板10所在平面平行的第一平面上的截面面积，沿第一方向逐渐增大。具体来讲，若第二量子点层302靠近衬底基板10一侧的截面面积为c，第二量子点层302远离衬底基板10一侧的截面面积为d，则c<d，这样的话，第一量子点层301和第二量子点层302之间接触的更加紧密，从而提高了彩色滤光片的稳定性，进而保证了显示效果。

在本发明实施例中，第二量子点层302的厚度小于第一量子点层301的厚度，这样的话，在彩色滤光片所需量子点彩膜的厚度一定时，通过限定第一量子点层301的厚度大于第二量子点层302的厚度，如此一来，仅需对第二量子点层302预打印位置处的像素界定层40进行较薄厚度的曝光、显影，从而减少了光刻胶的残留，提高了彩色滤光片的稳定性。比如，彩色滤光片所需的量子点彩膜厚度为15μm，第一量子点层301的厚度为10μm，第二量子点层302的厚度为5μm。当然，在实际应用中，还可以根据实际需要来设置，第一量子点层301与第二量子点层302的厚度值范围，在此不做限定。

基于同一发明构思，如图3所示，本发明实施例还提供了一种显示面板100，包括：该显示面板包括如上面所述的彩色滤光片200，以及和彩色滤光片200相对设置的阵列基板300，以及位于彩色滤光片200和阵列基板300之间的液晶层400。由于该显示面板解决问题的原理与前述彩色滤光片相似，因此该显示面板的实施可以参见前述彩色滤光片的实施。

基于同一发明构思，如图4所示，本发明实施例还提供了一种显示装置500，该显示装置包括如本发明实施例提供的上述显示面板100。由于该显示装置500解决问题的原理与前述彩色滤光片相似，因此该显示装置500的实施可以参见前述彩色滤光片的实施，重复之处在此不再赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的显示装置500可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。对于该显示装置500的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。

基于同一发明构思，如图5所示，本发明实施例提供了一种彩色滤光片的制备方法，包括：

S101：在衬底基板形成疏水材料层；

在具体实施过程中，首先，在衬底基板10上形成疏水材料层20。具体来讲，对衬底基板10进行表面处理，具体用四氟化碳、氟化硅烷和氯化硅烷中的至少一种材料涂布衬底基板10的表面，从而实现了对衬底基板10的表面进行疏水处理，进而使得处理后的水在衬底基板10表面的接触角大于90°，从而保证了量子点彩膜打印成膜的效率。然后在疏水材料层20上形成第一量子点层301。

S102：在所述疏水材料层上形成间隔设置的各个量子点的第一量子点层；

在具体实施过程中，第一量子点层301的具体形成过程可以是，首先，在衬底基板10预打印量子点的位置，喷墨打印量子点墨水，然后，对量子点墨水进行固化处理，从而在疏水材料层20上形成第一量子点层301。其中，每个量子点可以是红色量子点，还可以是绿色量子点。

S103：将像素界定层填充至各个量子点之间；

S104：形成所述像素界定层的开口区域；

在具体实施过层中，可以第一量子点层301上涂布像素界定层40，然后对像素界定层40进行图案化处理，从而形成像素界定层40的开口区域。

S105：将第二量子点层填充至所述开口区域，在所述第一量子点层上形成所述第二量子点层，同一量子点的所述第一量子点层和所述第二量子点层共同构成所述彩色滤光片的色阻。

在具体实施过程中，在形成像素界定层40的开口区域后，在像素界定层40的开口区域喷墨打印形成第二量子点层302，同一量子点的第一量子点层301和第二量子点层302共同构成彩色滤光片的色阻。该色阻可以是红色色阻，还可以是绿色色阻。

由于在本发明实施例中，是通过在衬底基板10上设置疏水材料层20，然后在疏水材料层20上形成间隔设置的各个量子点的第一量子点层301，然后将像素界定层填充至各个量子点之间；然后形成该像素界定层的开口区域，然后将第二量子点层302填充至该开口区域，在第一量子点层上形成第二量子点层，其中，同一量子点的第一量子点层301和第二量子点层302共同构成彩色滤光片的色阻。由于在制备彩色滤光片的过程中，仅需对第一量子点层301对应位置处像素界定层40进行曝光，由于该位置处已经有一定厚度的第一量子点层301，从而降低了该位置处像素界定层40所需曝光的厚度，有效避免了光刻胶的残留，从而提高了彩色滤光片的稳定性，提高了显示效果。

在本发明实施例中，如图6所示，步骤S104：形成所述像素界定层的开口区域，包括：

S201：在所述像素界定层上涂布光刻胶；

S202：对所述光刻胶进行图案化，形成所述光刻胶的图案；

S203：根据所述光刻胶的图案，将与所述第一量子点层对应的位置的所述像素界定层刻蚀掉第一厚度；

S204：去除所述光刻胶的图案，形成所述像素界定层的开口区域。

在本发明实施例中，步骤S201至步骤S204的具体实现过程如下：

首先，在像素界定层40上涂布光刻胶(Photo Resist，即PR)50，该光刻胶50可以是正性光刻胶，还可以是负性光刻胶。然后，对光刻胶50进行图案化，形成光刻胶50的图案；比如，可以是紫外线(Ultraviolet)通过掩膜版(Mask)照射光刻胶50，若光刻胶50为负性光刻胶，则掩膜版上透光区的图形转印到光刻胶50上，若光刻胶50为正性光刻胶，则掩膜版上不透光区的图形转印到光刻胶50上，从而形成光刻胶50的图案。然后，根据光刻胶50的图案，将与第一量子点层301对应的位置的像素界定层40刻蚀掉第一厚度，该第一厚度可以是预打印第二量子点层的厚度。然后，去除该光刻胶50的图案，从而形成像素界定层40的开口区域。如图7所示为步骤S201至步骤S204对应的工艺流程图。

在本发明实施例中，如图8所示，步骤S102：在所述疏水材料层上形成间隔设置的各个量子点的第一量子点层，包括：

S301：利用喷墨打印，在所述疏水材料层上打印固含量为0.1％wt-50％wt的第一量子点墨水；

S302：对所述第一量子点墨水进行固化，形成间隔设置的各个量子点的所述第一量子点层。

在具体实施过程中，首先，利用喷墨打印，在疏水材料层20上打印固含量为0.1％wt-50％wt的第一量子点墨水。然后对打印位置处的第一量子点墨水进行真空减压干燥，比如，抽气到10pa，并维持10min-60min。然后，对相应的第一量子点墨水进行固化处理。可以是热固化处理，比如，以200℃-250℃温度对第一量子点墨水加热30min，当然，还可以根据实际应用需求，来对第一量子点墨水进行其它条件下热固化处理，在此不做限定。还可以是紫外线固化，比如，以能量密度为10mJ/cm2-150mJ/cm²的紫外线照射第一量子点墨水1min-60min，当然，还可以根据实际应用需求，来对第一量子点墨水进行其它条件下的光固化，在此不做限定。如此一来，在对第一量子点墨水进行固化处理之后，在疏水材料层20上形成了间隔设置的各个量子点的第一量子点层301。

在本发明实施例中，如图9所示，步骤S105：将第二量子点层填充至所述开口区域，在所述第一量子点层上形成所述第二量子点层，包括：

S401：利用喷墨打印，在所述像素界定层的所述开口区域打印固含量为0.1％wt-50％wt的第二量子点墨水；

S402：对所述第二量子点墨水进行固化，在所述第一量子点层上形成所述第二量子点层。

在具体实施过程中，第二量子点层302的形成过程和第一量子点层301的形成过程可以是相同的过程，在此不再赘述。

在本发明实施例中，根据彩色滤光片的制备方法所制备的彩色滤光片的相关结构在前述已经进行了详述，在此不再赘述了。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种彩色滤光片，其特征在于，包括：

衬底基板，设置在所述衬底基板上的疏水材料层，间隔设置在所述疏水材料层上的多个量子点，每个量子点包括第一量子点层和设置在所述第一量子点层上的第二量子点层，所述第一量子点层与所述第二量子点层在所述衬底基板上的正投影至少部分重合；

其中，各个量子点之间设置有包括开口区域的像素界定层，所述开口区域内填充有所述第二量子点层，且同一量子点的所述第一量子点层和所述第二量子点层共同构成所述彩色滤光片的色阻，所述开口区域是对所述第一量子点层对应位置处的所述像素界定层进行曝光所形成的；

所述第一量子点层在与所述衬底基板所在平面平行的第一平面上的截面面积，沿第一方向逐渐减小，其中，所述第一方向为垂直于所述衬底基板且所述第一量子点层背离所述衬底基板的方向；

所述第二量子点层沿与所述衬底基板所在平面平行的第二平面上的截面面积，沿所述第一方向逐渐增大。

2.如权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述第二量子点层的厚度小于所述第一量子点层的厚度。

3.一种显示面板，其特征在于，包括：如权利要求1或2所述的彩色滤光片，以及和所述彩色滤光片相对设置的阵列基板，以及位于所述彩色滤光片和所述阵列基板之间的液晶层。

4.一种显示装置，其特征在于，包括：如权利要求3所述的显示面板。

5.一种彩色滤光片的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底基板形成疏水材料层；

在所述疏水材料层上形成间隔设置的各个量子点的第一量子点层；

将像素界定层填充至各个量子点之间；

形成所述像素界定层的开口区域；

将第二量子点层填充至所述开口区域，在所述第一量子点层上形成所述第二量子点层，同一量子点的所述第一量子点层和所述第二量子点层共同构成所述彩色滤光片的色阻。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述形成所述像素界定层的开口区域，包括：

在所述像素界定层上涂布光刻胶；

对所述光刻胶进行图案化，形成所述光刻胶的图案；

根据所述光刻胶的图案，将与所述第一量子点层对应的位置的所述像素界定层刻蚀掉第一厚度；

去除所述光刻胶的图案，形成所述像素界定层的开口区域。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述疏水材料层上形成间隔设置的各个量子点的第一量子点层，包括：

利用喷墨打印，在所述疏水材料层上打印固含量为0.1％wt-50％wt的第一量子点墨水；

对所述第一量子点墨水进行固化，形成间隔设置的各个量子点的所述第一量子点层。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述第二量子点层填充至所述开口区域，在所述第一量子点层上形成第二量子点层，包括：

利用喷墨打印，在所述像素界定层的所述开口区域打印固含量为0.1％wt-50％wt的第二量子点墨水；

对所述第二量子点墨水进行固化，在所述第一量子点层上形成所述第二量子点层。

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