彩膜片及其制作方法和彩膜基板与流程

本公开涉及显示领域。具体地，本公开涉及一种彩膜片、彩膜片的制作方法以及彩膜基板。

背景技术：

随着显示技术的不断发展，人们对于显示装置的画面质量的要求也越来越高。通常的显示装置需要通过彩膜来实现全彩显示。例如，液晶显示装置可包括背光模组、阵列基板、彩膜基板以及位于阵列基板和彩膜基板之间的液晶层。背光模组发出的白光通过彩膜基板上的彩色滤光片以显示出各种颜色。

通常的彩膜是将染料分散到负性光刻胶中，通过吸收掉其他波段的光，以显示纯色光(红光、绿光或蓝光)。然而，这种通过吸收其他波段的光来实现显示纯色光的彩膜大大地降低了对背光的利用率。量子点(Quantum Dots，QDs)是一种由II-VI族或III-V族元素组成的纳米颗粒。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，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制。通过改变量子点的尺寸和它的化学组成可以使其发射光谱覆盖整个可见光区。因此，可利用量子点的发光特性制作量子点彩膜。但是，量子点彩膜对激发光的吸收率和/或量子点彩膜的出光效率仍然需要提高。

技术实现要素：

因此，需要提供一种彩膜片，其可以提高激发光的吸收率，和/或进一步地，提高出光效率。

在一个方面，本公开提供一种彩膜片，包括：

第一量子点发光层，所述第一量子点发光层具有光入射表面和光出射表面，所述第一量子点发光层被配置为受到来自所述光入射面的第一波长的光激发后发出第二波长的光，

其中所述第一量子点发光层的所述光入射表面是凸形表面或所述第一量子点发光层的所述光出射表面是凸形表面。

根据本公开的一个实施方案，所述彩膜片还包括：

第二量子点发光层，所述第二量子点发光层具有光入射表面和光出射表面，所述第二量子点发光层被配置为受到来自所述光入射面的第一波长的光激发后发出第三波长的光，其中所述第三波长不同于所述第二波长，

其中在所述第一量子点发光层的所述光入射表面是凸形表面时，所述第二量子点发光层的所述光入射表面是凸形表面；并且在所述第一量子点发光层的所述光出射表面是凸形表面时，所述第二量子点发光层的所述光出射表面是凸形表面。

根据本公开的另一个实施方案，所述彩膜片还包括：

用于透射第一波长的光的透明层。

根据本公开的另一个实施方案，所述第一波长的光为蓝光，所述第二波长的光为红光或绿光，并且所述第三波长的光为绿光或红光。

根据本公开的另一个实施方案，所述第一量子点发光层位于像素限定层的第一开口中，所述第一量子点发光层的凸形表面的曲率半径在所述第一开口的长度的1至5倍的范围内。

根据本公开的另一个实施方案，所述第二量子点发光层位于像素限定层的第二开口中，所述第二量子点发光层的凸形表面的曲率半径在所述第二开口的长度的1至5倍的范围内。

在另一个方面，本公开提供一种彩膜基板，包括根据上面任一项所述的彩膜片。

根据本公开的另一个实施方案，所述彩膜基板还包括用于发射第一波长的光的光源和布拉格分布式反射镜层，所述布拉格分布式反射镜层位于所述光源和所述彩膜片之间，用于透射第一波长的光并且反射第二波长的光。

在又一个方面，本公开提供一种显示装置，包括根据上面任一项所述的彩膜片。

在再一个方面，本公开提供一种彩膜片的制作方法，所述方法包括：

提供包含第一量子点和第一树脂的第一量子点墨水，其中所述第一量子点被配置为受到来自所述光入射面的第一波长的光激发后发出第二波长的光；

将所述第一量子点墨水喷墨打印到像素限定层的第一开口中形成具有打印表面的所述第一量子点墨水层；

在将所述打印表面朝下的情况下将所述第一量子点墨水层旋转干燥，以形成所述打印表面是凸形表面的第一量子点发光层。

根据本公开的一个实施方案，所述方法还包括：

在形成所述第一量子点发光层的同时或之后，提供包含第二量子点和第二树脂的第二量子点墨水，其中所述第二量子点被配置为受到来自所述光入射面的第一波长的光激发后发出第三波长的光，其中所述第三波长不同于所述第二波长；

将所述第二量子点墨水喷墨打印到所述像素限定层的第二开口中形成具有打印表面的所述第二量子点墨水层；

在将所述第二量子点墨水的所述打印表面朝下的情况下将所述第二量子点墨水层旋转干燥，以形成所述打印表面是凸形表面的第二量子点发光层。

根据本公开的另一个实施方案，所述方法还包括：

所述方法在形成所述第一量子点发光层和/或所述第二量子点发光层之前、同时或之后，在所述像素限定层的第三开口中形成用于透射第一波长的光的透明层。

根据本公开的另一个实施方案，所述第一量子点发光层的凸形表面的曲率半径在所述第一开口的长度的1至5倍的范围内。

根据本公开的另一个实施方案，所述第二量子点发光层的凸形表面的曲率半径在所述第二开口的长度的1至5倍的范围内。

根据本公开的另一个实施方案，所述第一量子点发光层的凸形表面是光入射表面或光出射表面。

根据本公开的另一个实施方案，所述第一量子点墨水的粘度为5-20cPs并且表面张力为20-40达因；并且所述第二发光量子点墨水的粘度为5-20cPs并且表面张力为20-40达因。

根据本公开，可以提供一种彩膜片、彩膜片的制作方法以及彩膜基板，所述彩膜片包括光入射表面或光出射表面是凸形表面的第一量子点发光层，在第一量子点发光层的入射表面是凸形表面时，可以提高第一波长的光的吸收率，从而提高效率；并且在第一量子点发光层的出射表面是凸形表面时，可以提高第一波长的光的吸收率，从而提高效率，并且可以提高出光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的示例性实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是示例性地显示量子点薄膜的出光行为的示意图。

图2是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的彩膜片的平面示意图。

图3A是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的一种彩膜基板的示意图。

图3B是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的另一种彩膜基板的示意图。

图4A是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的一种彩膜基板结构的示意图。

图4B是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的一种彩膜基板结构的示意图。

图5是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的制备彩膜片的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本公开的具体实施方案，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方案和/或实施例仅仅是本公开一部分实施方案和/或实施例，而不是全部的实施方案和/或实施例。基于本公开中的实施方案和/或实施例，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方案和/或所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在本公开中，如果没有具体指明，层和膜可以互换地使用。本公开中，所有数值特征都指在测量的误差范围之内，例如在所限定的数值的±10％之内，或±5％之内，或±1％之内。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”和“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本公开的一个方面，可以提供一种彩膜片，包括：

第一量子点发光层，所述第一量子点发光层具有光入射表面和光出射表面，所述第一量子点发光层被配置为受到来自所述光入射面的第一波长的光激发后发出第二波长的光，

其中所述第一量子点发光层的所述光入射表面是凸形表面或所述第一量子点发光层的所述光出射表面是凸形表面。

所述彩膜片还可以包括：

第二量子点发光层，所述第二量子点发光层具有光入射表面和光出射表面，所述第二量子点发光层被配置为受到来自所述光入射面的第一波长的光激发后发出第三波长的光，其中所述第三波长不同于所述第二波长，

其中在所述第一量子点发光层的所述光入射表面是凸形表面时，所述第二量子点发光层的所述光入射表面是凸形表面；并且在所述第一量子点发光层的所述光出射表面是凸形表面时，所述第二量子点发光层的所述光出射表面是凸形表面。

所述彩膜片还可以包括：

用于透射第一波长的光的第三透明层。

在下面的描述中，以第一波长的光为蓝光、第二波长的光为红光，且第三波长的光为绿光为例进行描述。但是，本公开不限于此，例如，第一波长的光的波长范围可以在小于460nm的范围内。此外，第二波长的光也可以是绿光，而第三波长的光为红光。另外，第一波长的光可由背光源提供。当然，第一波长的光还可为其他光，例如，紫光、紫外光等；和/或第二波长或第三波长的光还可为黄光等；本公开包括但不限于此。

因此，第一量子点发光层可以为发出红光的量子点发光层，第二量子点发光层可以为发出绿光的量子点发光层，而第三透明层是用于透射蓝光的透明层。在下面的描述中，有时可以将第一量子点发光层和/或第二量子点发光层称为量子点发光层。

在下面的描述中，以第一量子点发光层和第二量子点发光层两者的光入射表面或光射表面是凸形表面为例进行描述。但是，本公开不限于此，只要第一量子点发光层和第二量子点发光层中的至少一个的光入射表面或光射表面是凸形表面即可。

在下面的描述中，有时可以将发出红光的量子点发光层称为红色彩膜片。有时可以将发出绿光的量子点发光层称为绿色彩膜片。

在量子点彩膜中，量子点由于其光致发光、半峰宽窄等特点，可代替染料添加到负性光刻胶中。此外，量子点彩膜可以由光刻工艺形成或通过喷墨打印工艺使用量子点墨水形成。量子点墨水的溶剂体系一般为丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)。PGMEA是一种极性很强的有机溶剂，而一般的量子点材料的配体多为油酸等非极性配体。因此在这种量子点墨水中，需要将量子点的配体换成极性配体，但一般的极性配体链长都比较短，会存在量子点团聚、量子点掺杂浓度低等问题。另外，量子点还可能和量子点墨水内的添加剂产生反应。当量子点的浓度较高时，容易引起量子点的团聚和猝灭。因此，量子点墨水内的量子点浓度不会太高，而量子点浓度较低时，容易导致少量的激发光泄露，从而影响色纯度。

图1是示例性地显示量子点薄膜100的出光行为的示意图。

如图1中所示，在量子点薄膜100中包含量子点105。量子点105被配置为受到蓝光激发后发出红光或绿光。只有在与垂直于薄膜表面的轴偏离的角度θc以内的光可以使用，而在与垂直于薄膜表面的轴偏离的角度θc以外的光在量子点薄膜100中全反射，其中

θc＝arcsin(n2/n1)

其中

n2表示空气的折射率，其值为1，并且n1表示量子点薄膜100的折射率，其值为1.4-1.5。

此外，在与垂直于薄膜表面的轴偏离的角度θc以内的光在量子点薄膜100的表面发生折射。因此，只有在图中的圆弧范围内的光才能被使用。

因此，角度θc根据量子点薄膜100的材料而在41.8-45.5度的范围内。

因量子点彩膜发光行为为光激发光，在被蓝光激发量子点105后，形成点光源发射。但是，若将此量子点彩膜构成平面薄膜层，点发光会因折射率不匹配的问题而导致出光效率大幅降低。对于彩膜片，除了吸光度外，在作为出光层的情况下，因为一般的薄膜都为水平，即使膜厚度再厚，出光的时候也会受到介面折射率的影响，往往形成全反射而使得光取出效率低。根据本发明将彩膜片形成为凸型，可以大幅改善光取出效率。因此，根据公开的彩膜片相当于将平面型发光层跟微透镜层集成在一起得到的彩膜片。

激发光的吸收率可以根据下面的公式(1)计算：

A(λ)＝α(λ)ρL (1)

其中

A(λ)是波长为λ的激发光的吸收率；

α(λ)是量子点对波长为λ的激发光的衰减系数；

ρ是量子点的密度；并且

L是光程，其与量子点彩膜层的厚度成正比。

量子点的发光效率可以根据下面的公式(2)计算：

E＝A(λ)QL (2)

其中

E是量子点的发光效率，

A(λ)是激发光的吸收率，

Q为量子点的光致发光量子产率(PL-QY)，并且

L为光程。

量子点彩膜层可以包括量子点、树脂与散射添加剂。蓝光可透过散射添加剂进行膜内波导传播，使焦点正上方遮蔽处也可透过蓝光波导发光。此外，当量子点接受到蓝光激发，便会形成光致发光(Photo luminance)，由此彩膜内量子点采用点光源发射。背侧光源经过量子点彩膜层后被红光或绿光布拉格反射层全反射，使背向光源改变光路形成正向出光，并通过本公开的彩膜片的凸形膜面，提高光取出效率。

根据本公开的彩膜片可以包括光入射表面或光出射表面是凸形表面的第一量子点发光层和/或第二量子点发光层。在量子点发光层的入射表面是凸形表面时，根据上面的公式(1)，L增大，因此可以提高蓝光的吸收率，从而提高效率。在量子点发光层的出射表面是凸形表面时，根据上面的公式(1)，L增大，因此可以提高蓝光的吸收率，从而提高效率，并且根据上面的公式(2)，A(λ)和L都增大，因此可以提高出光效率。

图2是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的彩膜片的平面示意图。

如图2所示，彩膜片100可以包括红色彩膜片1001、绿色彩膜片1002和蓝色发光层或透明层1003。红色彩膜片1001可作为红色滤光片，并且绿色彩膜片1002可作为绿色滤光片。在红色彩膜片1001中，第一量子点可受激发射红光。在绿色彩膜片1002中，第二量子点可以受激发射绿光。如图2所示，彩膜基板还包括围绕彩膜片100的像素限定层200。

图3A是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的一种彩膜基板的示意图。

如图3A所示，彩膜基板可以包括基板60如玻璃基板或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板、在PET 60上的具有开口122的像素定义层120和形成在像素定义层120的开口122中的具有量子点105的量子点发光层100A。量子点发光层100A的光入射表面107A是凸形表面。箭头表示光的出射方向。在此情况下，根据上面的公式(1)，L增大，因此可以提高蓝光的吸收率，从而提高效率。

图3B是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的另一种彩膜基板的示意图。

如图3B所示，彩膜基板可以包括基板60如玻璃基板或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板、在基板60上的具有开口122的像素定义层120和形成在像素定义层120的开口122中的具有量子点105的量子点发光层100A。量子点发光层100A的光出射表面107B是凸形表面。箭头表示光的出射方向。在此情况下，根据上面的公式(1)，L增大，因此可以提高蓝光的吸收率，从而提高效率，并且根据上面的公式(2)，A(λ)和L都增大，因此可以提高出光效率。

图4A是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的一种彩膜基板结构的示意图。

如图4A中所示，彩膜基板可以是TFT阵列彩膜基板(color filter on array)。阵列彩膜基板可以包括蓝光源50、在蓝光源20上的DBR反射镜层110，形成在DBR反射镜层110上的具有开口122的像素定义层120和形成在像素定义层120的开口122中的具有量子点105的量子点发光层100A。量子点发光层100A的上表面107是凸形表面。由蓝光源20发出的蓝光通过DBR反射镜层110到达量子点发光层100A而产生红光或绿光，而由量子点发光层100A产生的红光和绿光不能透射通过DBR反射镜层110，而是被DBR反射镜层110反射。

图4B是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的一种彩膜基板结构的示意图。

如图4B所示，彩膜基板可以是一般的彩膜基板。一般的彩膜基板可以包括基板60如玻璃基板或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板、在基板60上的DBR反射镜层110，形成在DBR反射镜层110上的具有开口122的像素定义层120和形成在像素定义层120的开口122中的具有量子点105的量子点发光层。量子点发光层100A的上表面107是凸形表面。由蓝光源发出的蓝光通过DBR反射镜层110到达量子点发光层100A而产生红光或绿光，而由量子点发光层100A产生的红光和绿光不能透射通过DBR反射镜层110，而是被DBR反射镜层110反射。

在图2、图3A、图3B、图4A和图4B中，量子点发光层位于像素限定层的开口122中，量子点发光层的凸形表面的曲率半径在开口122的长度的1至5倍的范围内。量子点发光层的凸形表面是一种中间高、四周低的凸形表面。量子点发光层的凸型表面的顶点到量子点发光层的底部的距离与量子点发光层的凸型表面的四周到量子点发光层的底部的距离之比为5以下，或者4以下，或者3以下，或者2以下。量子点发光层的凸型表面的顶点到量子点发光层的底部的距离与量子点发光层的凸型表面的四周到量子点发光层的底部的距离之比大于1，或者大于或等于1.1，或者大于或等于1.2，或者大于或等于1.5。

图5是示例性地显示根据本公开的一个实施方案的制备彩膜片的工艺流程图。

如图5中所示，制备彩膜片的方法可以包括以下步骤：

S10：提供包含第一量子点和第一树脂的第一量子点墨水，其中第一量子点被配置为受到来自光入射面的第一波长的光激发后发出第二波长的光；

S20：将第一量子点墨水喷墨打印到像素限定层的第一开口中形成具有打印表面的第一量子点墨水层；和

S30：在将打印表面朝下的情况下将第一量子点墨水层旋转干燥，以形成打印表面是凸形表面的第一量子点发光层。

制备彩膜片的方法还可以包括以下步骤：

S40：在形成第一量子点发光层后，提供包含第二量子点和第二树脂的第二量子点墨水，其中第二量子点被配置为受到来自光入射面的第一波长的光激发后发出第三波长的光，其中第三波长不同于第二波长；和

S50：将第二量子点墨水喷墨打印到像素限定层的第二开口中形成具有打印表面的第二量子点墨水层；和

S60：在将第二量子点墨水的打印表面朝下的情况下将第二量子点墨水层旋转干燥，以形成打印表面是凸形表面的第二量子点发光层。

制备彩膜片的方法还可以包括以下步骤：

S70：方法在形成第一量子点发光层和/或第二量子点发光层之前或之后，在像素限定层的第三开口中形成用于透射第一波长的光的第三透明层。

另外，根据需要，也可以同时进行第一和第二量子点墨水的喷墨打印，然后旋转干燥。这可以使方法更加简单。

此外，第三透明层也可以采用喷墨打印工艺用第三墨水形成。因此，根据需要，也可以同时进行第一和第二量子点墨水和第三墨水的喷墨打印，然后旋转干燥。这可以使方法更加简单。

根据本公开的一个实施方案，旋转干燥的旋转速度可以为：10rpm至1000rpm，并且干燥温度可以是常温至低于160℃。另外，旋转干燥进行1分钟至60分钟。

根据本公开，通过使量子点墨水的打印表面朝下的情况下将量子点墨水层旋转干燥，使其受到重力产生蠕动形成特定的曲率。曲率半径大小与开口面积/体积以及量子点墨水的粘度和表面张力等相关。红色彩膜片和绿色彩膜片都使用此法形成特定曲率。

第一量子点墨水的粘度可以为5-20cPs并且表面张力可以为20-40达因。

第二发光量子点墨水的粘度可以为5-20cPs并且表面张力可以为20-40达因。

第一量子点墨水和第二发光量子点墨水中的树脂可以包括亚克力树脂、硅氧烷树脂和丙烯酸类树脂。

量子点墨水还可以包括溶剂如有机溶剂。有机溶剂可以为丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)。

例如，在一些示例中，量子点在量子点墨水中的质量百分数可以为5％-10％，而树脂在量子点墨水中的质量百分数可以为5％-25％。从而一方面可防止量子点产生团聚等现象，另一方面可获得较高的对蓝光的转化效率。另外，还可使得该量子点墨水适于喷墨打印工艺。

例如，在一些示例中，量子点在量子点墨水中的质量百分数可以为5％，树脂在量子点墨水中的质量百分数可以为10％。从而一方面可防止量子点产生团聚等现象，另一方面可获得较高的对蓝光的转化效率。另外，还可使得该量子点墨水适于喷墨打印工艺。

可通过调整打印次数，打印滴数和液滴大小来调整膜层厚度，并且可以通过调整量子点墨水的粘度和表面张力来调整量子点发光层表面的曲率。

例如，第一量子点和/或第一量子点的材料可以选用II-VI族的CdS、CdSe、CdTe、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe和III-V族GaAs、GaP、GaAs、GaSb、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlSb等材料。

例如，在本公开的一个实施方案中，可通过控制量子点的粒径来控制量子点的发光波长或波段。以ZnS量子点为例，量子点的尺寸主要在9-10nm时，可发射红光，量子点的尺寸主要在7nm时，可发射绿光。

在本公开的一个实施方案中，出光效率使用积分球进行开角170度的收光测量。吸收率使用UV-Visible(商用仪器)进行不同波长的穿透与吸收测定。

在另一个方面，本公开还可以提供一种显示面板，包括上述任一项所描述的彩膜基板。由此，可以提高激发光的吸收率，和/或进一步地，提高出光效率。

例如，该显示面板还包括阵列基板，与彩膜基板对盒设置；以及设置在阵列基板和彩膜基板之间的液晶层。

在另一个方面，本公开还可以提供一种显示装置，包括上述任一项所描述的彩膜片。由此，可以提高激发光的吸收率，和/或进一步地，提高出光效率。

例如，显示装置可为手机、电脑、电视、笔记本电脑、导航仪、可穿戴式显示装置等任意具有显示功能的电子产品。

需要说明的是，显示装置可为液晶显示装置，也可为有机发光二极管显示装置；本公开在此不作限制。

根据本公开，可以提供一种彩膜片、彩膜片的制作方法以及彩膜基板，所述彩膜片包括光入射表面或光出射表面是凸形表面的第一量子点发光层，在第一量子点发光层的入射表面是凸形表面时，可以提高第一波长的光的吸收率，例如可以将第一波长的光的吸收率提高10％以上，从而提高效率；并且在第一量子点发光层的出射表面是凸形表面时，可以提高第一波长的光的吸收率，例如可以将第一波长的光的吸收率提高10％以上，从而提高效率，并且可以提高出光效率，例如可以将出光效率提高25％以上。

在彩膜片还包括光入射表面或光出射表面是凸形表面的第二量子点发光层的情况下，在第二量子点发光层的入射表面是凸形表面时，可以提高第二波长的光的吸收率，例如可以将第二波长的光的吸收率提高10％以上，从而提高效率；并且在第二量子点发光层的出射表面是凸形表面时，可以提高第二波长的光的吸收率，例如可以将第二波长的光的吸收率提高10％以上，从而提高效率，并且可以提高出光效率，例如可以将出光效率提高25％以上。

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