彩色化制作方法、彩色基板及显示装置与流程

本发明涉及半导体显示技术领域，具体为一种彩色化制作方法、彩色基板及显示装置。

背景技术：

micro/miniled技术，即led微缩化和矩阵化技术，指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的led，如led显示屏每一个像素可定址、单独驱动点亮，将像素等级由毫米级降低至微米级。micro/miniled不仅继承了传统led高效率、高亮度、高可靠性和反应时间快的优点，还具有节能、机构简单、体积小、薄型以及发光无需背光源的特点。

现有的micro/miniled芯片显示器件，因为红光/绿光micro/miniled芯片在良率和成本上劣于蓝光micro/miniled芯片，通常使用蓝光micro/miniled芯片作为激发光，增加使用量子点或者荧光粉进行色转换使得micro/miniled进行全彩显示。

但，目前使用量子点或者荧光粉进行色转换使得micro/miniled进行全彩显示的制作过程，通常包括1）将光转换材料融入到光刻胶中，通过曝光显影的方式制作色转换膜；缺点在于，材料利用率低，制作材料成本高；2）将光转换材料融入可打印的胶水中，通过喷墨打印的方式制作色转换膜；缺点在于，打印设备结构复杂，设备昂贵，且无法适应高像素密度的显示产品。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种彩色化制作方法、彩色基板及显示装置，克服现有的全彩显示的制作存在的制作成本高、无法适应高像素密度的显示产品等问题。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种基板的彩色化制作方法，所述彩色化制作方法包括：

提供所述基板，所述基板一侧的表面上设有隔离层，所述隔离层包括多个隔离槽，所述多个隔离槽包括第一隔离槽；

提供第一掩膜版组件，所述第一掩膜版组件包括层叠设置的第一掩膜版和第二掩膜版，所述第一掩膜版包括多个第一开口，所述第二掩膜版包括多个第二开口，每个第一开口和每个第二开口一一对应，每个第一开口的尺寸大于每个第二开口的尺寸，所述第二掩膜版夹设于所述第一掩膜版和所述基板之间；以及

喷涂第一色转换材料，所述第一色转换材料依次从所述第一开口、所述第二开口进入所述第一隔离槽中形成第一色转换层。

作为可选的技术方案，

所述多个隔离槽还包括第二隔离槽；

提供第二掩膜版组件，所述第二掩膜版组件包括层叠设置的第三掩膜版和第四掩膜版，所述第三掩膜版包括多个第三开口，所述第四掩膜版包括多个第四开口，每个第三开口和每个第四开口一一对应，每个第三开口的尺寸大于每个第四开口的尺寸，所述第四掩膜版夹设于所述第三掩膜版和所述基板之间；以及

喷涂第二色转换材料，所述第二色转换材料依次从所述第三开口、所述第四开口进入所述第二隔离槽中形成第二色转换层。

作为可选的技术方案，所述第一掩膜版和所述第二掩膜版之间具有第一间距，所述第三掩膜版和所述第四掩膜版之间具有第二间距，其中，所述第一间距和所述第二间距分别小于100μm。

作为可选的技术方案，所述第一开口的中心和所述第二开口的中心重叠，所述第三开口的中心和所述第四开口的中心重叠。

作为可选的技术方案，还包括：于所述第一隔离槽中形成第一滤光层，所述第一滤光层夹设于所述第一色转换层和所述基板之间；于所述第二隔离槽中形成第二滤光层，所述第二滤光层夹设于所述第二色转换层和所述基板之间。

作为可选的技术方案，所述多个隔离槽还包括第三隔离槽，于所述第三隔离槽中形成第三滤光层。

作为可选的技术方案，每个隔离槽中设有一个发光单元，所述第一色转换层和所述第二色转换层分别覆盖于对应的发光单元远离所述基板的一侧。

作为可选的技术方案，还包括：于所述第一隔离槽和所述第二隔离槽中分别形成阻隔层；

其中，所述阻隔层位于对应的所述发光单元和所述第一色转换层之间，以及对应的所述发光单元和所述第二色转换层之间。

作为可选的技术方案，所述隔离层为黑色遮光隔离层。

本发明还提供一种彩色基板，所述彩色基板为采用如上所述的彩色化制作方法制作。

本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括如上所述的彩色基板。

与现有技术相比，本发明提供一种彩色化制作方法、彩色基板及显示装置，采用层叠设计的双层掩膜版组件制作色转换层，双层掩膜版组件的第一、第二掩膜版上的开口分别为大开口、小开口的设计，大开口层叠于小开口的上方，其可减少小开口设计的第二掩膜版因为多次喷涂色转换材料后，色转换材料在小开口的边缘附着沉积的问题，避免后续需要频繁清洗小开口的第二掩膜版问题，增加小开口的掩膜版的寿命。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明一实施例中提供的基板的彩色化制作方法的流程图。

图2为本发明一实施例中提供基板的剖面示意图。

图3为制作图2中显示面板的第一色转换层的示意图。

图4为制作图2中显示面板的第二色转换层的示意图。

图5为图3中第一掩膜版的俯视示意图。

图6为图3中第二掩膜版的俯视示意图。

图7为图3中第一掩膜版组件的俯视示意图。

图8为本发明另一实施例中提供的显示面板的剖面示意图。

图9为制作图8中显示面板的阻隔层的剖面示意图。

图10为本发明又一实施例中提供的彩色基板的剖面示意图。

图11为制作彩色基板的第一滤光层的剖面示意图。

图12为制作彩色基板的第二滤光层的剖面示意图。

图13为制作彩色基板的第三滤光层的剖面示意图。

图14为制作彩色基板的第一色转换层的剖面示意图。

图15为制作彩色基板的第二色转换层的剖面示意图。

图16为本发明另一实施例中提供的显示装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

目前，micro/miniled全彩显示的制作还包括，利用喷涂工艺和掩膜版结合的方式将红、绿量子点材料(r-qd、g-qd)分别覆盖到基板上对应的隔离槽中，在基板上形成色转换层的制作方法。具体的，使用精度较高的喷涂设备在掩膜版开窗位置喷涂包含红色量子点的材料，从而在每个对应隔离槽处涂覆上红色量子点材料(r-qd)；喷涂过程中，量子点材料中的液体溶剂部分会在空气中挥发，留下覆盖在对应的隔离槽中的红色量子点层；然后，更换一块全新的掩膜版，在该掩膜版的开窗位置对应的隔离槽上方使用精度较高的喷涂设备朝该掩膜版开窗位置喷涂包含绿色量子点的量子点材料，从而在每个对应的隔离槽处涂覆上绿色量子点材料(g-qd)，喷涂过程中，量子点材料中的液体溶剂部分会在空气中挥发，留下覆盖在对应的隔离槽中的绿色量子点层。

这种喷涂设备结合掩膜版制作量子点层的方式，具有如下优势：

1）采用喷涂工艺制作的量子点层的色转换性能可显著提升。主要原因在于，喷涂设备对喷涂材料的粘度和固含量兼容性更为宽泛，而打印设备对打印墨水的粘度需要控制是10~15cp左右，因此，打印墨水中的量子点的和散射粒子的含量都比较低，因此，喷涂工艺最终形成量子点层中的量子点和散射粒子含量比采用打印工艺制作的量子点层中量子点和散射粒子含量高，进而，喷涂工艺制的量子点层的蓝光吸收率和eqe会显著提升。

2）掩膜版的图案密度与像素密度相一致，可以制作200ppi以上的图案，例如finemetalmask（ffm）的图案密度就足以满足高像素密度的显示产品的需求，进而大大减少了设备投入的成本。

但，喷涂工艺和掩膜版结合的制作方式，由于高像素密度的显示产品对应的掩膜版上的开口越来越小，喷涂材料经过对应的开口时容易堵塞对应的开口，导致量子点材料部分被阻挡不会进入基板上的隔离槽中，后续形成的量子点层不能完全覆盖隔离槽或者隔离槽中的发光芯片。

有鉴于此，本发明提供一种彩色化制作方法、彩色基板及显示装置，用于克服喷涂的量子点材料在掩膜版的开口处形成阻塞的问题。

如图1所示，本发明一实施例中提供一种基板的彩色化制作方法，其包括：

提供所述基板，基板一侧的表面上设有隔离层，隔离层包括多个隔离槽，多个隔离槽包括第一隔离槽；

提供第一掩膜版组件，第一掩膜版组件包括层叠设置的第一掩膜版和第二掩膜版，第一掩膜版包括多个第一开口，第二掩膜版包括多个第二开口，每个第一开口和每个第二开口一一对应，每个第一开口的尺寸大于每个第二开口的尺寸，第二掩膜版夹设于第一掩膜版和所述基板之间；以及

喷涂第一色转换材料，第一色转换材料依次从第一开口、第二开口进入第一隔离槽中形成第一色转换层。

本发明中采用层叠设置的第一掩膜版和第二掩膜版，且第一掩膜版上的第一开口的尺寸大于第二掩膜上的第二开口尺寸，喷涂的第一色转换材料落入第一开口进入第二开口时，部分第一色转换材料被第二掩膜版上桥接部遮挡，不会附着于第二开口的边缘位置，造成第二开口的阻塞。即，层叠设计的双层掩膜版组件，且双层掩膜版组件的第一、第二掩膜版上的开口分别为大开口、小开口的设计，大开口层叠于小开口的上方，其可减少小开口设计的第二掩膜版因为多次喷涂色转换材料后，色转换材料在小开口的边缘附着沉积的问题，避免后续需要频繁清洗小开口的第二掩膜版的问题，增加小开口的掩膜版的寿命。

如图2和图3所示，详细说明图1中所示的彩色化制作方法的在基板上形成第一色转换层的过程。

提供基板10，基板10上设有隔离层20，隔离层20包括多个隔离槽22和多个隔离单元21，隔离槽22和隔离单元21交替布置在基板10一侧的表面上。

如图3所示，提供第一掩膜版组件，其层叠于基板10的上方，第一掩膜版组件包括层叠设置的第一掩膜版110和第二掩膜版100，第一掩膜版110具有第一开口111，第二掩膜版100具有第二开口101，第一开口111和第二开口101相对应，第一开口111的尺寸大于第二开口101的尺寸。

第一喷嘴300喷涂第一色转换材料41，第一色转换材料41自第一开口111、第二开口101进入多个隔离槽22的第一隔离槽中，第一色转换材料41中的溶剂挥发后形成覆盖于第一隔离槽中的第一色转换层40。

如图5至图7所示，第一开口111的尺寸大于第二开口101的尺寸是指，第一开口111的面积大于第二开口101的面积，使得第二开口101从第一开口111中露出，且，位于第二开口101边缘的部分第二桥接部102从第一开口111中露出，用于阻挡喷涂的第一色转换材料41（如图3所示）附着于第二开口101的边缘处。

在一较佳的实施例中，第一掩膜版110和第二掩膜版100之间具有第一间距d1（如图3所示），第一间距d1小于100μm；第一开口111的面积和第二开口101的面积的比值为4：1-16:1。

经验证，当第一间距d1小于100μm，第一开口111的面积和第二开口101的面积的比值为4：1-16:1之间时，可有效利用第二掩膜版100的第二桥接部102遮挡第一色转换材料41附着、沉积在第二开口101的边缘处。

另外，第一开口111的尺寸大于第二开口101的尺寸，通过提供一个较大的第一开口111可避免第一喷嘴300喷出的第一色转换材料41在喷涂时飞溅到第一掩膜版110的第一桥接部112上，约束第一色转换材料41的喷涂路径，提高第一喷嘴300的材料利用率。

如图5至图7所示，第一掩膜版组件中，第一开口111的中心113和第二开口101的中心103相互重合，但不以此为限。在本发明其他实施例中，第一开口的中心和第二开口的中心可以是不重合，第一开口的中心和第二开口的中心重叠后之间的偏差介于10-30μm。

如图5至图7所示，第一开口111和第二开口101分别为矩形形状，但不以此为限。另外，第一开口111的形状和第二开口101的形状可以相同或者不同，优选的第一开口111、第二开口101的形状可以选自平行四边形、梯形、棱形、圆形、椭圆等。其中，第二开口101的形状和对应的隔离槽22的形状相适配，对应于像素结构的形状。

需要说明的是，图5至图7中绘示的第一开口111和第二开口101的尺寸仅是作为示意说明，并不能以绘示的尺寸限制本发明实际实施过程中第一开口和第二开口的实际尺寸。

在一较佳的实施方式中，第一掩膜版组件中第一掩膜版110和第二掩膜版100上分别设有对位标记，基板10朝向第一掩膜版组件一侧的表面上设有对应的对位标记，通过将对位标记对齐，以使第一开口111、第二开口101以及对应的第一隔离槽相互对准。

在一较佳的实施方式中，基板10例如放置加热载台上，加热载台提供的加热温度范围从室温至200℃，第一色转换材料41进入第一隔离槽中后，加热载台加热加速第一色转换材料41中的溶剂挥发，加速第一色转换层40的成膜速率。

在一较佳的实施方式中，第一色转换材料41的粘度在1~500cp，固含量在1~80%，使得形成第一色转换层40的蓝光吸收率和eqe（外部量子效率）较高。优选的，第一色转换材料41例如是红色量子点材料。

如图4所示，提供第二掩膜版组件，于基板10一侧的多个隔离槽22中的第二隔离槽中制作第二色转换层50。

具体的，第二掩膜版组件包括层叠设置的第三掩膜版210和第四掩膜版200，第三掩膜版210包括多个第三开口211，第四掩膜版200包括多个第四开口201，每个第三开口211和每个第四开口201一一对应，每个第三开口211的尺寸大于每个第四开口201的尺寸，第四掩膜版200夹设于第三掩膜版210和基板10之间；第二喷嘴600喷涂第二色转换材料51，第二色转换材料51依次从第三开口211、第四开口201进入第二隔离槽中形成第二色转换层50。

需要说明的是，第二掩膜版组件具有与第一掩膜版组件相似的结构设计。

如图4所示，第三掩膜版210和第四掩膜版200之间具有第二间距d2，第二间距d2小于100μm；第三开口211的面积和第四开口201的面积的比值为4：1-16:1之间，即，第三开口211的面积约为第四开口201的面积的4-16倍。

经验证，当第二间距d2小于100μm，第三开口211的面积和第四开口201的面积的比值为4：1-16:1之间时，可有效利用第四掩膜版200的第四桥接部202遮挡第二色转换材料51附着、沉积在第四开口201的边缘处，提高第四掩膜版200的使用寿命。

另外，第三开口211的尺寸大于第四开口201的尺寸，通过提供一个较大的第三开口211可避免第二喷嘴600喷出的第二色转换材料51在喷涂时飞溅到第三掩膜版210的桥接部上，约束第二色转换材料51的喷涂路径，提高第二喷嘴600的材料利用率。

在一较佳的实施方式中，第二色转换材料51的粘度在1~500cp，固含量在1~80%，使得形成第二色转换层50的蓝光吸收率和eqe（外部量子效率）较高。优选的，第二色转换材料51例如是绿色量子点材料。

如图2至图4所示，基板10还包括驱动阵列11，驱动阵列11设置于隔离层20和基板10之间，驱动阵列11例如是tft驱动阵列；每一隔离槽22中设有发光单元30，例如蓝光微led芯片，其中，tft驱动阵列用于驱动每个隔离槽22中的蓝光微led芯片发光。

进一步的，第一隔离槽中蓝光微led芯片远离基板10一侧覆盖第一色转换层40，第二隔离槽中蓝光微led芯片远离基板10一侧覆盖第二色转换层50，其中，第一色转换层40为红色量子点层，第二色转换层50为绿色量子点层。此时，基板10在驱动阵列11的作用下可作为进行彩色显示的显示装置使用。

优选的，隔离层20例如黑色遮光隔离层（类似黑色矩阵），其中，多个黑色遮光的隔离单元21用于克服相邻发光单元之间的光串扰，提高显示对比度。

如图8所示，在本发明另一实施例中提供一种显示面板，其与图4中所示的显示面板的区别在于，图8中所示的显示面板还包括阻隔层60，阻隔层60位于第一色转换层40和对应的发光单元30，以及第二色转换层50和对应的发光单元30之间。

阻隔层60例如为选自透明的隔热材料，避免发光单元30因发光产生的热量朝向第一色转换层40、第二色转换层50扩散，影响第一色转换层40、第二色转换层50的使用寿命。

如图9所示，阻隔层60的制作例如是通过喷涂工艺和掩膜版结合的方式进行。

具体的，提供掩膜版1000，其具有多个第五开口1001和多个第六开口1002，每个第五开口1001对应每个第一隔离槽，每个第六开口1002对应每个第二隔离槽；喷嘴喷涂阻隔材料自第五开口1001中进入第一隔离槽中以及自第六开口1002中进入第二隔离槽中；经加热制程，第一隔离槽和第二隔离槽中的阻隔材料覆盖对应的发光单元30远离基板10一侧的阻隔层60。

如图10所示，本发明又一实施例中提供一种彩色基板4000，其包括玻璃基板10’；隔离层20’，其设置在玻璃基板10’一侧的表面上，隔离层20’具有多个隔离槽22’和多个隔离单元21’，隔离槽22’和隔离单元21’交替设置，多个隔离槽22’包括第一隔离槽、第二隔离槽、第三隔离槽；彩色滤光层，其包括第一滤光层3001、第二滤光层3002和第三滤光层3003，第一滤光层3001设置于第一隔离槽中，第二滤光层3002设置于第二隔离槽中，第三滤光层3003设置于第三隔离槽中；第一色转换层40设置于第一隔离槽中，且位于第一滤光层3001远离玻璃基板10’一侧的表面上，第二色转换层50设置于第二隔离槽中，且位于第二滤光层3002远离玻璃基板10’一侧的表面上。

隔离层20’例如黑色遮光隔离层（类似黑色矩阵），其中，多个黑色遮光的隔离单元21’用于克服相邻发光单元之间的光串扰，提高显示对比度。

图2、图4、图10至图15中相同的标号代表相似膜层结构，具有相似的功能和制作工艺。

以下结合图11至图15详细说明图10中彩色基板4000的制作过程。

如图11所示，提供制作第一滤光层3001的掩膜版2000，其包括多个第七开口2001，每个第七开口2001与每个第一隔离槽对应；利用喷嘴喷涂第一滤光材料，第一滤光层材料从第七开口2001中进入第一隔离槽中；经玻璃基板10’下方的加热载台加热，固化后形成第一滤光层3001。

本实施例中，第一滤光层3001例如是红色滤光层。

如图12所示，提供制作第二滤光层3002的掩膜版2100，其包括多个第八开口2101，每个第八开口2101与每个第二隔离槽对应；利用喷嘴喷涂第二滤光材料，第二滤光层材料从第八开口2101中进入第二隔离槽中；经玻璃基板10’下方的加热载台加热，固化后形成第二滤光层3002。

本实施例中，第二滤光层3002例如是绿色滤光层。

如图13所示，提供制作第三滤光层3003的掩膜版2200，其包括多个第九开口2201，每个第九开口2201与每个第三隔离槽对应；利用喷嘴喷涂第三滤光材料，第三滤光层材料从第九开口2201中进入第三隔离槽中；经玻璃基板10’下方的加热载台加热，固化后形成第三滤光层3003。

本实施例中，第三滤光层3003例如是蓝色滤光层。

如图14所示，提供第一掩膜版组件，于第一滤光层3001远离玻璃基板10’一侧的表面上制作第一色转换层40。

第一色转换层40的制作过程包括：提供第一掩膜版组件，其层叠于基板10’的上方，第一掩膜版组件包括层叠设置的第一掩膜版110和第二掩膜版100，第一掩膜版110具有第一开口111，第二掩膜版100具有第二开口101，第一开口111和第二开口101相对应，第一开口111的尺寸大于第二开口101的尺寸；第一喷嘴300喷涂第一色转换材料41，第一色转换材料41自第一开口111、第二开口101进入多个隔离槽22’的第一隔离槽中，第一色转换材料41中的溶剂挥发后形成覆盖于第一隔离槽中的第一色转换层40。

其中，第一色转换层40例如是红色量子点层。

如图15所示，提供第二掩膜版组件，于第二滤光层3002远离玻璃基板10’一侧的表面上制作第二色转换层50。

第二色转换层50的制作过程包括：提供第二掩膜版组件，包括层叠设置的第三掩膜版210和第四掩膜版200，第三掩膜版210包括多个第三开口211，第四掩膜版200包括多个第四开口201，每个第三开口211和每个第四开口201一一对应，每个第三开口211的尺寸大于每个第四开口201的尺寸，第四掩膜版200夹设于第三掩膜版210和基板10之间；第二喷嘴600喷涂第二色转换材料51，第二色转换材料51依次从第三开口211、第四开口201进入第二隔离槽中形成第二色转换层50。

其中，第二色转换层50例如是绿色量子点层。

本实施例中，通过在玻璃基板上直接形成滤光层和色转换层，使得玻璃基板彩色化，此彩色化的玻璃基板后续可应用至显示装置中，使得显示装置中的蓝光led芯片进行彩色化显示。

这种在玻璃基板上直接形成滤光层和色转换层，使得玻璃基板彩色化的方案，由于色转换层在玻璃基板上直接制作，因此色转换层图案精度、膜层稳定性显著提升。另外，后续用于显示装置中，色转换层不直接接触发光单元，受到发光单元的热辐射降低，有助于提升色转换层的使用寿命。

如图16所示，本发明还提供一种显示装置5000，包括显示基板、彩色基板和密封层5100，显示基板包括基板10、驱动阵列11、隔离层20和发光单元30，发光单元30位于隔离层20的隔离槽22中；彩色基板包括玻璃基板10’、隔离层20’、色转换层、以及滤光层，色转换层和滤光层分别设置于隔离层20’的隔离槽22’中，色转换层包括第一色转换层40和第二色转换层50；滤光层包括第一滤光层3001、第二滤光层3002以及第三滤光层3003；第一色转换层40和第一滤光层3001层叠设置，第二色转换层50和第二滤光层3002层叠设置；密封层5100连接显示基板和彩色基板的周边。

显示装置5000中，色转换层和发光单元30之间存在间隙，因此，色转换层不直接接触发光单元，受到发光单元的热辐射降低，有助于提升色转换层的使用寿命。

另外，隔离单元21和隔离单元21’相对的空隙之间设置遮光结构，遮光结构用于克服相邻发光单元之间的光串扰，以及提高显示装置的强度。

综上，本发明提供一种彩色化制作方法、彩色基板及显示装置，采用层叠设计的双层掩膜版组件制作色转换层，双层掩膜版组件的第一、第二掩膜版上的开口分别为大开口、小开口的设计，大开口层叠于小开口的上方，其可减少小开口设计的第二掩膜版因为多次喷涂色转换材料后，色转换材料在小开口的边缘附着沉积的问题，避免后续需要频繁清洗小开口的第二掩膜版的问题，增加小开口的掩膜版的寿命。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。必须指出的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。