CN112634766B - 具量子点的画素基板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具量子点的画素基板及其制作方法，其中该具量子点的画素基板包含：一透明基板；一黑矩阵层，形成于该透明基板的表面，并定义数个像素空间；数个量子点胶层，个别形成于该数个像素空间中；及其中，该黑矩阵层由负型光阻材料硬化制作而成，且构成倒梯形或漏斗形结构，而使该些像素空间构成一正梯形或倒漏斗形的碗状结构。据此可简化量子点所构成的像素基板的制程与其结构。

Description

具量子点的画素基板及其制作方法

技术领域

本发明是关于一种量子点技术，特别是关于一种具量子点的画素基板及其制作方法。

背景技术

量子点(Quantum Dots)作为平面显示器技术的应用材料已经成为下一代显示技术的热点。量子点有以下的特色，其转换光谱可随尺寸调整(通过调整量子点的纳米晶体大小，尺寸在1～20 nm之间)、发光效率高、发光稳定性好等光学性能。并且，量子点大多为无机化合物，其性能稳定，具有耐久性佳的特色。使得量子点技术成为下一代显示技术的关注重点。

目前，已经有厂商发展出量子点发光二极管(Quantum Dots Light EmittingDiodes, QD-LEDs)、量子点有机发光二极管(Quantum Dots Organic Light EmittingDiodes, QD-LEDs)等显示技术。目前的发展，主要是利用发光二极管或有机发光二极管的发光来作为量子点的光源，让其转换到想要发光的频谱。无论是哪一种应用手段，由于量子点的制程技术与发光二极管或有机发光二极管的制程大不相同，因此，由量子点所构成的像素基板的制作，目前尚须与两者的制程分开。

因此，如何能够简化量子点所构成的像素基板的制程与其结构，成为目前量子点显示技术开发厂商所寻求的发展方向。

发明内容

为达上述目的，本发明提供一种具量子点的画素基板及其制作方法，可达到以最简易制程制作具量子点的画素基板，并让量子点灌注容易，生产良率提高，进一步可加速量子点运用于显示技术进程的特殊技术功效。

本发明的目的在于提供一种具量子点的画素基板，包含：一透明基板；一黑矩阵层，形成于该透明基板的表面，并定义数个像素空间；数个量子点胶层，个别形成于该数个像素空间中；及其中，该黑矩阵层由负型光阻材料硬化制作而成，且构成倒梯形或漏斗形结构，而使该数个像素空间分别构成一正梯形或倒漏斗形的碗状结构。

本发明又提供一种具量子点的画素基板的制作方法，包含：于透明基板的表面形成一光阻层；以一光罩对该光阻层进行曝光；移除未被曝光的该光阻层，并将已被曝光的该光阻层制作为梯形结构的一黑矩阵层，以定义数个像素空间，且该黑矩阵结构构成倒梯形或漏斗形结构，而定义该数个像素空间分别为一正梯形或倒漏斗形的碗状结构；固化该黑矩阵结构；及将该数个像素空间个别对应灌注相对应画素材料以分别形成一量子点胶层。

据此可简化量子点所构成的像素基板的制程与其结构。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下（实施方式）。

附图说明

图1为本发明所揭示的一种具量子点的画素基板的制作方法流程图。

图2A-2E为图4C所示的局部的剖面图的制作流程图。

图3A-3F为图4D所示的局部的剖面图的制作流程图。

图4A说明了本发明的具量子点的像素基板及其所对应的发光基板的示意图。

图4B为本发明的具量子点的像素基板及其所对应的局部的放大示意图。

图4C、4D为本发明的具量子点的像素基板的局部沿A-A剖面线的剖面示意图。

附图中的符号说明：

2、3：局部；10：具量子点的像素基板；11：透明基板；12：光阻层；12-1、12-2、12-3：黑矩阵层；20：发光层；30-1、30-2、30-3：量子点胶层；40：光罩；80：紫外光；90：光；91：目标光。

具体实施方式

根据本发明的实施例，本发明运用曝光显影制程来制作具量子点的画素基板，借以制作出高精度的黑矩阵层，让量子点可准确地灌注于由黑矩阵层所定义的像素空间中，进而达到制程简易，高分辨率的下一代显示技术所需的具量子点的画素基板，以作为量子点显示器使用。

请参考图1所示，本发明所揭示的一种具量子点的画素基板的制作方法流程图，请同时参考图2A-2E(图4C的局部2的剖面图的制作流程)，包含：

步骤S101：于透明基板的表面形成一光阻层；例如，运用喷涂法，渐次形成厚度介于1.5um至20um的光阻；或者，形成厚度介于15um至20um的光阻。由于此光阻层后续会制作为永久材料层，因此，选用负型光阻来制作。此外，此光阻层将制作为黑矩阵结构，因此，可选用掺杂黑色颜料的负型光阻材料。如图2A、2B所示，在放大的局部2的范围中，将透明基板11上以喷涂法制作出膜厚介于1.5um-20um之间的光阻层12。

步骤S102：以一光罩对该光阻层进行曝光；此光罩即为相对应于黑矩阵结构的光罩图案，可以紫外光进行曝光。如图2C所示，以光罩40在紫外光80的曝光下，即可对光阻层12进行曝光。

步骤S103：移除未被曝光的该光阻层，并将已被曝光的该光阻层制作为梯形结构的一黑矩阵结构，以定义数个像素空间，且该黑矩阵结构为倒梯形结构，其与该透明基板形成小于90度的一夹角；像素空间则构成正梯形结构；由于所选用的光阻材料为负型光阻，因此，未被曝光的部分，将可被显影剂清除掉。而被曝光的部分会留下来成为本发明所预留下来的黑矩阵结构。此外，由于所欲形成的黑矩阵结构与透明基板之间的夹角小于90度，且为倒梯形结构，可于显影的过程选择适当的显影剂与显影的时间来制作此倒梯形结构。该夹角的角度介于45至90度之间，或者，该夹角的角度介于60至85度之间。请参考图2D所示，被曝光的部分，即构成黑矩阵层12-1。

步骤S104：固化该黑矩阵结构；例如，通过热固化或光固化的方式来进一步让黑矩阵结构固化为永久材料层。

步骤S105：将该些像素空间个别对应灌注相对应画素材料以分别形成一量子点胶层。可采用例如喷墨涂布法(Inkjet printing)，准确地将相同光源转换为不同颜色的量子点胶喷墨涂布于对应的像素空间当中。其中，量子点胶层的厚度小于黑矩阵层的厚度，且介于1um~15um之间，或者介于1um~9um之间，或者，介于1um~5um之间。请参考图2E所示，量子点胶层30-1、30-2、30-3分别独立形成于黑矩阵层12-1所形成的像素空间中，并且，可个别依据不同的光转换效率来调整量子点胶层30-1、30-2、30-3的厚度，可通过控制喷墨涂布的时间长短来达成。具有较高光转换效率的该量子点胶层的厚度，小于具有较低光转换效率的该量子点胶层的厚度，此一技术特征，可解决不同的量子点胶的配方的转换率不一的问题，而使得不同颜色的量子点胶可达到相同的发光度，进而达到解决因量子点胶的转换效率不同而产生的色偏问题的特殊技术功效。举例而言，量子点胶层30-1当中的量子点胶的光转换效率为95%，而量子点胶层30-2当中的量子点胶的光转换效率为85%，量子点胶层30-3当中的量子点胶的光转换效率为70%，本发明即将量子点胶层30-1、30-2、30-3的厚度，对应为基本厚度/95%、基本厚度/85%、基本厚度/70%。如此，即形成了如图2E所示的量子点胶层30-1、30-2、30-3的厚度不相同的状况。当然，如果不同颜色，例如红、蓝、绿的量子点胶的转换效率相同，则可采用三者对应的量子点胶层厚度相同的做法。其中，量子点胶层的基本厚度同样小于黑矩阵层的厚度，换算转换效率后的量子点胶层的厚度，同样都必须小于黑矩阵层的厚度。

其中，透明基板11可以是PET基板(聚对苯二甲酸乙二酯，Polyethyleneterephthalate，简称PET）、COP基板、PC基板、CPI基板、玻璃基板，聚乙烯醇缩丁醛树脂(Polyvinyl Butyral Resin 简称PVB)基板等。透明基板10在可见光波段的光透度大于80%以上。

本发明中的光阻使用负光阻，但较佳地，本发明的光阻层是使用高分辨率负型光阻剂。光阻层的材料主要由高分子树脂（Resin)、感光起始剂(Photo initiator)、单体(Monomer)、溶剂(Solvent)，以及添加剂(Additives)所组成。

其中在光阻层的材料中，高分子树脂（Resin)的功能在于附着性、显影性、颜料分散性、流动性、耐热性、耐化性、解析能力；感光起始剂(Photo initiator)的功能在于感光特性、解析能力；单体（Monomer)的功能在于附着性、显影性、解析能力；溶剂（Solvent)的功能在于粘度与涂布性质；添加剂(Additives)的功能则在于涂布性、流平性及起泡性。

高分子树脂（Resin）可以为含羧酸基（COOH）的聚合物或共聚物，如亚克力(Acrylic)树脂、亚克力-环氧（Epoxy）树脂、亚克力_美耐皿（Melamine）树脂、亚克力-苯乙烯（Styrene）树脂、苯酚-酚醛（PhenolicAldehyde）树脂等树脂，或以上树脂的任意混合，但不以此为限。树脂在光阻中的重量百分比范围可以是0.1%至99%。

单体可分非水溶性及水溶性单体，其中，非水溶性单体(water-insolubleMonomer)可以为戊赤藻糖醇三丙烯酸酯、三甲基醚丙烷三丙烯酸酯、三甲基醚丙烷三甲基丙烯酸酯、三，二-乙醇异氰酸酯三丙烯酸酯，二，三甲醇丙烷四丙烯酸酯、二异戊四醇五丙烯酸酯、五丙烯酸酯、四乙酸异戊四醇；六乙酸二己四醇、六乙酸二异戊四醇，或为多官能基单体、树状/多丛族丙烯酸酯寡体、多丛蔟聚醚丙烯酸酯、氨甲酸乙酯。水溶性单体(water-soluble monomer)则可为Ethoxylated (聚氧乙烯)（简称EO）base和Propoxylated(聚氧丙烯)（简称PO)的单体(monomer)；例如为：二- (二-氧乙烯氧乙烯)乙烯基丙烯酸酯、十五聚氧乙烯三甲醇丙烷三丙烯酸酯、三十氧乙烯二，二-双对酚甲烷二丙烯酸酯、三十个氧乙烯二，二-双对酚甲烷二甲基丙烯酸酉旨、二十氧乙烯三甲醇丙烷三丙烯酸酯、十五氧乙烯三甲醇丙烷三丙烯酸酯、甲基氧五百五十个氧乙烯单甲基丙烯酸酯、二百氧乙烯二丙烯酸酯、四百氧乙烯二丙烯酸酉旨、四百氧乙烯二甲基丙烯酸酯、六百氧乙烯二丙烯酸酯、六百氧乙烯二甲基丙烯酸酯、聚氧丙烯单甲基丙烯酸酯。当然也可添加两种以上单体(monomer)混合成共单体(co-monomer)。单体或共单体在光阻中的重量百分比范围可以是0.1%至99%。

光起始剂(Photo initiator)，可以选自苯乙酮系化合物(acetophenone)、二苯甲酮(Benzophenone)系化合物或二咪唑系化合物(bis_imidazole)、苯偶姻系化合物(Benzoin)，苯偶酰系化合物(Benzil)、α-氨基酮系化合物(α-amino ketone)、酰基膦氧化物系化合物(Acyl phosphine oxide)或苯甲酰甲酸酯系化合物，及以上光起始剂任意的混合，但不以此为限。光起始剂在光阻中的重量百分比范围可以是至0.1至10%。

溶剂(Solvent)可以为乙二醇丙醚(ethylene glycol monopropylether）、二甘醇二甲醚(di-ethylene glycol dimethyl ether)、四氢呋喃、乙二醇甲醚(ethylene glycolmonomethyl ether)、乙二醇乙醚(ethyleneglycol monoethyl ether)、二甘醇一甲醚(di-ethylene glycol mono—methylether)、二甘醇一乙醚(di-ethylene glycol mono-ethylether)、二甘醇一丁醚(di-ethylene glycol mono-butyl ether)、丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol mono-methyl ether acetate)、丙二醇乙醚醋酸酯(propyleneglycol mono—ethyl ether acetate)、丙二醇丙醚醋酸酯(propylene glycol mono-propyl ether acetate)、3-乙氧基丙酸乙酯(ethyl3_ethoxy propionate)等，或以上溶剂任意的混合，但不限于此。溶剂在光阻中的重量百分比范围可以是0.1%至99%。

添加剂一般为颜料分散剂，此为含有颜料的光阻所必需加入的成份，一般为非离子型接口活性剂，举例如：Solsperse39000，Solsperse21000，此分散剂在光阻中的重量百分比范围可以是至0.1至5%。

在本发明的步骤S102进行曝光时，还包含：(1)基板洗净(Substrate Clean)；(2)涂布(Coating)；(3)软烤(pre-baking)；(4)曝光(exposure)；(5)显影(Developing)等加工步骤。

接着，请参考图3A-3F所示，其为本发明的漏斗形结构黑矩阵层的制作流程。图3A-3B所示的流程，同图2A-2C所示的流程，不再赘述，差别在于图3C所示的流程，即步骤S103的部分。在此实施例中，步骤S103将调整为：于显影的过程选择适当的显影剂与显影的时间来制作此准直的结构。结果，在局部3的剖面图中，即可产生图3D所示的准直形黑矩阵层12-2。接着，再重复图3B、3C所述的光阻涂布、曝光显影步骤，于准直形黑矩阵层12-2上方再制作出倒梯形黑矩阵层12-3的结构，即可构成图3E所示的漏斗形黑矩阵层的结构。而像素空间则成为倒漏斗形。

接着，再通过步骤S105的步骤：将该些像素空间个别对应灌注相对应画素材料以分别形成一量子点胶层；即可制作出图3F所示的具量子点的画素基板。采用例如喷墨涂布法(Inkjet printing)，准确地将相同光源转换为不同颜色的量子点胶喷墨涂布于对应的像素空间当中。同样地，可个别依据不同的光转换效率来调整量子点胶层30-1、30-2、30-3的厚度，可通过控制喷墨涂布的时间长短来达成。

接着，请参考图4A所示，其说明了本发明的具量子点的像素基板10及其所对应的发光基板20的示意图；图4B为本发明的具量子点的像素基板10及其所对应的局部2的放大示意图；图4C、4D为本发明的具量子点的像素基板10的局部2、局部3沿A-A剖面线的剖面示意图。

图4A-4D揭露了本发明的具量子点的像素基板10，其包含了：透明基板11、黑矩阵层12-1与数个量子点胶层30-1、30-2、30-3。其中，黑矩阵层12-1形成于透明基板11的表面，并定义数个像素空间；数个量子点胶层30-1、30-2、30-3则个别形成于像素空间中，并且，可具有相同厚度或不同厚度。其中，黑矩阵层由负型光阻材料硬化制作而成，且构成倒梯形或漏斗形结构，而使该些像素空间构成一正梯形或倒漏斗形的碗状结构，如图4C、4D所示。

在图4A中，其为运用了发光层20的实施例。发光层20可以是LED发光层或者OLED发光层。控制发光层20所发出的光90，经由具量子点的像素基板10转换后，可转换为目标光91。

其中，黑矩阵层12-1的厚度介于1.5um至40um之间；就本发明的另一实施例而言，黑矩阵层的厚度介于3um至40um之间；就本发明的另一实施例而言，黑矩阵层的厚度介于5um至20um之间；就本发明的另一实施例而言，黑矩阵层的厚度介于5um至30um之间。其中，黑矩阵层所构成倒梯形或漏斗形结构，其夹角的角度介于45至90度之间；就本发明的另一实施例而言，黑矩阵层所构成倒梯形或漏斗形结构，其夹角的角度介于60至85度之间。其中，数个量子点胶层30-1、30-2、30-3的厚度小于黑矩阵层12-1的厚度，且介于1um至15um之间，或1um-9um之间。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定的为准。

Claims (22)

1.一种具量子点的画素基板，其特征在于，包含：

一透明基板；

一黑矩阵层，形成于该透明基板的表面，并定义数个像素空间；

数个量子点胶层，个别形成于该数个像素空间中；及

其中，该黑矩阵层由负型光阻材料硬化制作而成，且构成下部为准直形结构及上部为倒梯形结构的漏斗形结构，而使该数个像素空间分别构成一倒漏斗形的碗状结构，且该量子点胶层的厚度小于或等于该准直形结构的厚度。

2.如权利要求1所述的具量子点的画素基板，其特征在于，该黑矩阵层的厚度介于3um至40um之间。

3.如权利要求1所述的具量子点的画素基板，其特征在于，该黑矩阵层的厚度介于3um至30um之间。

4.如权利要求1所述的具量子点的画素基板，其特征在于，该黑矩阵层的厚度介于3um至20um之间。

5.如权利要求1所述的具量子点的画素基板，其特征在于，该黑矩阵层的倒梯形结构与该透明基板的一夹角的角度介于45至90度之间。

6.如权利要求1所述的具量子点的画素基板，其特征在于，该黑矩阵层的倒梯形结构与该透明基板的一夹角的角度介于60至85度之间。

7.如权利要求2或3所述的具量子点的画素基板，其特征在于，该数个量子点胶层的厚度介于1um~15um之间。

8.如权利要求2或3所述的具量子点的画素基板，其特征在于，该数个量子点胶层的厚度介于1um~9um之间。

9.如权利要求1所述的具量子点的画素基板，其特征在于，该数个量子点胶层包含了数组量子点胶，且其中具有相同光转换率的量子点胶的量子点胶层厚度相同，具有不同光转换效率的量子点胶的量子点胶层厚度不同。

10.如权利要求9所述的具量子点的画素基板，其特征在于，该数个量子点胶层中，具有高光转换效率的该量子点胶层的厚度小于具有低光转换效率的该量子点胶层的厚度。

11.一种具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，包含：

于透明基板的表面形成一光阻层；

以一光罩对该光阻层进行曝光；

移除未被曝光的该光阻层，并将已被曝光的该光阻层制作为准直形结构；

再于透明基板的表面及已被曝光的该光阻层形成另一光阻层；

以另一光罩对该另一光阻层进行曝光；

移除未被曝光的该另一光阻层，并将已被曝光的该另一光阻层制作为倒梯形结构，以使下部为准直形结构的该光阻层及上部为倒梯形结构的该另一光阻层构成一呈漏斗形结构的黑矩阵层，以定义数个像素空间分别为一倒漏斗形的碗状结构；

固化该黑矩阵层；及

将该数个像素空间个别对应灌注相对应画素材料以分别形成一量子点胶层，且该量子点胶层的厚度小于或等于该准直形结构的该光阻层的厚度。

12.如权利要求11所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，于该透明基板的表面形成该光阻层的步骤，是运用喷涂法。

13.如权利要求11所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，将该数个像素空间个别对应灌注相对应画素材料以形成该数个量子点胶层的步骤，是运用喷墨涂布法。

14.如权利要求11所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，该黑矩阵层的厚度介于3um至40um之间。

15.如权利要求11所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，该黑矩阵层的厚度介于3um至30um之间。

16.如权利要求11所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，该黑矩阵层的厚度介于3um至20um之间。

17.如权利要求11所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，该倒梯形结构与该透明基板的一夹角的角度介于45至90度之间。

18.如权利要求11所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，该倒梯形结构与该透明基板的一夹角的角度介于60至85度之间。

19.如权利要求13、14或15所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，该数个量子点胶层的厚度介于1um~15um之间。

20.如权利要求13、14或15所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，该数个量子点胶层的厚度介于1um~9um之间。

21.如权利要求11所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，该数个量子点胶层包含了数组量子点胶，且其中具有相同光转换率的量子点胶的量子点胶层厚度相同，具有不同光转换效率的量子点胶的量子点胶层厚度不同。

22.如权利要求21所述的具量子点的画素基板的制作方法，其特征在于，该数个量子点胶层中，具有高光转换效率的该量子点胶层的厚度小于具有低光转换效率的该量子点胶层的厚度。

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