彩色濾光片及液晶面板、顯示裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種彩色濾光片及液晶面板、顯示裝置。所述彩色濾光片包括：基板，所述基板上包括多個像素對應(yīng)區(qū)域，每一像素對應(yīng)區(qū)域中分別包括三個子區(qū)域，其中第一子區(qū)域上設(shè)置能夠發(fā)出第一顏色光的量子點材料層，第二子區(qū)域上設(shè)置能夠發(fā)出與第一顏色光不同的第二顏色光的量子點材料層，第三子區(qū)域上設(shè)置透光層；用于透過第三顏色光、反射所述第一顏色光和所述第二顏色光的濾光層，其中所述第三顏色光的波長小于所述第一顏色光和所述第二顏色光的波長。本實用新型所述彩色濾光片采用量子點制成，能夠提高量子點發(fā)光的利用率，進而提升彩色濾光片和顯示裝置的亮度和色彩飽和度。
【專利說明】彩色濾光片及液晶面板、顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種彩色濾光片及液晶面板、顯示裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]液晶顯示器(LCD, Liquid Crystal Display)目前占據(jù)著電視及移動電子產(chǎn)品市場的主導(dǎo)地位，但是其色彩很難覆蓋完全的色域。近幾年興起的基于有機發(fā)光二極管(OLED, Organic Light-Emitting Diode)的顯示技術(shù)也日益成熟,其構(gòu)造簡單,厚度薄，響應(yīng)速度快，可以實現(xiàn)更加豐富的色彩。同時，隨著量子點材料的誕生，用量子點材料制作顯示器的想法也應(yīng)運而生，由于量子點(Quantum Dots)發(fā)光波長范圍極窄，顏色非常純粹，還可實現(xiàn)精細調(diào)節(jié)，與目前的顯示屏相比，新顯示屏在大大提高了亮度和畫面鮮艷度的同時，還減少了能耗。
[0003]量子點是一些肉眼無法看到的、極其微小的半導(dǎo)體納米晶體，由鋅、鎘、硒和硫原子組合而成，晶體中的顆粒直徑不足10納米。量子點有一個與眾不同的特性:當(dāng)受到電或光刺激時就會發(fā)光，產(chǎn)生亮光和純色，發(fā)出的光線顏色由量子點的組成材料和大小、形狀所決定。尺寸越小越偏向藍光、越大越偏向紅光，如果計算精確，就可發(fā)出鮮艷的紅綠藍光，因此可作為顯示器的RGB三原色光源。
[0004]現(xiàn)有顯示器，通常采用白光發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)背光源與普通彩色濾光片配合來形成彩色顯示，該種彩色顯示方式光源利用率低，并且顯示器的色域窄，若利用量子點的上述特性制成彩色濾光片，則能夠達到大大提高顯示器的亮度和色彩飽和度的目的，然而現(xiàn)有技術(shù)采用量子點制作彩色濾光片的顯示器時，由于量子點材料被激發(fā)所產(chǎn)生的光向四面八方發(fā)射，只有一小部分傳輸?shù)竭_人的眼中，因此使得量子點材料的利用率不高，造成材料的浪費。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型技術(shù)方案的目的是提供一種彩色濾光片及液晶面板、顯示裝置，所述彩色濾光片采用量子點制成，能夠提高量子點發(fā)光的利用率，進而提升彩色濾光片和顯示裝置的亮度和色彩飽和度。
[0006]本實用新型提供一種彩色濾光片，包括:
[0007]基板，所述基板上包括多個像素對應(yīng)區(qū)域，每一像素對應(yīng)區(qū)域中分別包括三個子區(qū)域，其中第一子區(qū)域上設(shè)置能夠發(fā)出第一顏色光的量子點材料層，第二子區(qū)域上設(shè)置能夠發(fā)出與第一顏色光不同的第二顏色光的量子點材料層，第三子區(qū)域上設(shè)置透光層；
[0008]用于透過第三顏色光、反射所述第一顏色光和所述第二顏色光的濾光層，其中所述第三顏色光的波長小于所述第一顏色光和所述第二顏色光的波長。
[0009]優(yōu)選地，上述所述的彩色濾光片，所述濾光層與所述基板之間設(shè)置有能夠透光的保護層。
[0010]優(yōu)選地，上述所述的彩色濾光片，所述第一子區(qū)域、所述第二子區(qū)域和所述第三子區(qū)域之間間隔設(shè)置黑色矩陣。
[0011]優(yōu)選地，上述所述的彩色濾光片，所述第一顏色光為紅光，所述第二顏色光為綠光，所述第三顏色光為藍光。
[0012]優(yōu)選地，上述所述的彩色濾光片，形成所述濾光層的材料包括鍺、氧化硅、硫化鋅、硒化鋅、締化鉛、二氧化鈦和二氧化娃中的其中一種。
[0013]優(yōu)選地，上述所述的彩色濾光片，所述第一子區(qū)域和所述第二子區(qū)域上的量子點材料為硫化鋅、氧化鋅、氮化鎵、硒化鋅、硫化鎘、硒化鎵、硒化鎘、締化鋅、締化鎘、砷化鎵、磷化銦和碲化鉛中的至少一種。
[0014]優(yōu)選地，上述所述的彩色濾光片，還包括公共電極層，與所述濾光層貼合。
[0015]本實用新型還提供一種液晶面板，包括陣列基板和液晶層，其中，所述液晶面板還包括如上所述的彩色濾光片。
[0016]本實用新型還提供一種顯示裝置，包括背光源，其中，還包括如上所述的液晶面板。
[0017]優(yōu)選地，上述所述的顯示裝置，所述背光源發(fā)出光與所述第三顏色光對應(yīng)。
[0018]本實用新型具體實施例上述技術(shù)方案中的至少一個具有以下有益效果:
[0019]彩色濾光片接收第三顏色光時，第一子區(qū)域和第二子區(qū)域上的量子點材料被激發(fā)而發(fā)光，形成第一顏色光和第二顏色光，第三顏色光從所述第三子區(qū)域透過，從而形成三種顏色的出光光線；而且通過濾光層的設(shè)置，被激發(fā)生成的第一顏色光和第二顏色光向上傳輸可以進入入眼，向下傳輸時可以被濾光層所反射而改為向上傳輸，因此能夠提高量子點材料的發(fā)光的利用率，以及提高彩色濾光片和顯示裝置的亮度和色彩飽和度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型實施例所述彩色濾光片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為采用本實用新型實施例所述彩色濾光片的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為量子點材料被激發(fā)所發(fā)出光的示意圖。
[0023]其中:1-基板；2_保護層；3_濾光層；5_液晶層；6_公共電極層；7_陣列基板；
8-背光源；11_第一子區(qū)域；12_第二子區(qū)域；13_第三子區(qū)域；14_黑色矩陣。
【具體實施方式】
[0024]為使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0025]本實用新型第一實施例所述彩色濾光片，包括:
[0026]基板，所述基板上包括多個像素對應(yīng)區(qū)域，每一像素對應(yīng)區(qū)域中分別包括三個子區(qū)域，其中第一子區(qū)域上設(shè)置能夠發(fā)出第一顏色光的量子點材料層，第二子區(qū)域上設(shè)置能夠發(fā)出與第一顏色光不同的第二顏色光的量子點材料層，第三子區(qū)域上設(shè)置透光層；
[0027]用于透過第三顏色光、反射所述第一顏色光和所述第二顏色光的濾光層，其中所述第三顏色光的波長小于所述第一顏色光和所述第二顏色光的波長。
[0028]采用上述實施例結(jié)構(gòu)的彩色濾光片，彩色濾光片接收第三顏色光時，第一子區(qū)域和第二子區(qū)域上的量子點材料被激發(fā)而發(fā)光，形成第一顏色光和第二顏色光，第三顏色光從所述第三子區(qū)域透過，從而形成三種顏色的出光光線；而且通過濾光層的設(shè)置，被激發(fā)生成的第一顏色光和第二顏色光向第一方向(也即為朝濾光層設(shè)置的相反方向)傳輸進入人目艮，向第二方向(朝濾光層設(shè)置的方向)傳輸時可以被濾光層所反射而改為向第一方向傳輸，進入人眼，用于圖像顯示，因此能夠提高量子點材料的發(fā)光的利用率，以及提高彩色濾光片和顯示裝置的亮度和色彩飽和度。
[0029]第一實施例中，具體地，所述第一顏色光可以為紅光，所述第二顏色光可以為綠光，所述第三顏色光可以為藍光；且所述第一子區(qū)域、所述第二子區(qū)域和所述第三子區(qū)域之間間隔設(shè)置黑色矩陣。
[0030]此外，本實用新型還提供還更加詳細的彩色濾光片的實施結(jié)構(gòu)。如圖1所示為第二實施例所述彩色濾光片的結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖1所示，本實用新型第二實施例所述彩色濾光片包括基板1、保護層2和濾光層3，其中:
[0031]所述基板I通常為一玻璃基板；在該基板I上形成有多個像素對應(yīng)區(qū)域，每一像素對應(yīng)區(qū)域中分別包括三個子區(qū)域，其中第一子區(qū)域11中設(shè)置能夠被激發(fā)發(fā)出第一顏色光的量子點材料層，第二子區(qū)域12上設(shè)置能夠發(fā)出與第一顏色光不同的第二顏色光的量子點材料層，第三子區(qū)域13上設(shè)置透光層；該透光層可以由透明保護絕緣材料填充形成。
[0032]通過在基板I上設(shè)置上述結(jié)構(gòu)的像素對應(yīng)區(qū)域，當(dāng)接收第三顏色光時，第一子區(qū)域和第二子區(qū)域上的量子點材料被激發(fā)而發(fā)光，形成第一顏色光和第二顏色光，第三顏色光從所述第三子區(qū)域透過，從而形成三種顏色的出光光線。
[0033]由于短波長的光能量高，只有高能量激發(fā)低能量，因此第三顏色光的波長應(yīng)該小于第一顏色光和第二顏色光的波長。
[0034]具體地，由于通常顯示器的RGB三原色中，藍光波長450?480nm，紅光波長620?760nm,綠光波長500nm?560nm,因此該第一顏色光可以為紅光、第二顏色光可以為綠光、第三顏色光可以為藍光，從而形成彩色濾光片的RGB三色透光。但所形成的三種顏色的出光光線并不限于以上的三種，只要第三顏色光的波長小于第一顏色光和第二顏色光，能夠激發(fā)第一子區(qū)域11和第二子區(qū)域12上的量子點材料發(fā)光即可。例如，由于青光的波長為480?490nm，同樣小于紅光波長和綠光波長，因此第三顏色光為青光時同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案。
[0035]所述第一子區(qū)域11和所述第二子區(qū)域12上的量子點材料可以為硫化鋅、氧化鋅、氮化鎵、硒化鋅、硫化鎘、硒化鎵、硒化鎘、碲化鋅、碲化鎘、砷化鎵、磷化銦和碲化鉛其中一種或者上述材料的混合物。其中，根據(jù)量子點材料直徑的不同，可以使量子點材料被激發(fā)形成不同顏色的光，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該會理解第一子區(qū)域11和第二子區(qū)域12分別激發(fā)形成紅光和綠光時，所設(shè)置量子點材料的材料和尺寸結(jié)構(gòu)，在此不詳細描述。
[0036]此外，參閱圖1所示，第一子區(qū)域11、第二子區(qū)域12和第三子區(qū)域13之間以黑色矩陣14間隔設(shè)置。
[0037]所述濾光層3，能夠透過第三顏色光、反射第一顏色光和第二顏色光，例如顯示器利用RGB三基色顯示顏色時，采用該濾光層3，使藍光透過，紅光和綠光被反射。具體地，形成所述濾光層3的材料包括鍺、氧化硅、硫化鋅、硒化鋅、碲化鉛、二氧化鈦和二氧化硅中的其中一種。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解能夠達到上述效果的濾光層3的結(jié)構(gòu)，在此不詳細描述。[0038]進一步地，具有上述結(jié)構(gòu)的基板I與濾光層3之間設(shè)置保護層2，該保護層2可以為一透明有機保護膜，且具體地，該保護層2與第三子區(qū)域13的透光層由相同材料制成。
[0039]此外，本實用新型還提供第三實施例的彩色濾光片，除包括與第二實施例相同的上述結(jié)構(gòu)之外，還包括公共電極層，具體可以參閱圖2所示，公共電極層6隨彩色濾光片的制備工藝一起形成，與濾光層3貼合連接。
[0040]本實用新型具體實施例另一方面還提供一種液晶面板，參閱圖2所示，包括公共電極層6、陣列基板7、液晶層5和上述結(jié)構(gòu)的彩色濾光片。其中，公共電極層6與濾光層3貼合連接，上述結(jié)構(gòu)的彩色濾光片設(shè)置于液晶面板上時，所述液晶層5設(shè)置于所述陣列基板7和所述公共電極層6之間，所述公共電極層6設(shè)置于所述液晶層5和所述彩色濾光片之間。
[0041]此外，所述公共電極層6也可以設(shè)置于彩色濾光片上，隨彩色濾光片的制備工藝一起形成。
[0042]本實用新型上述結(jié)構(gòu)的彩色濾光片的制備過程可以包括如下的幾個步驟:
[0043]S310，在基板I上通過構(gòu)圖工藝形成包括間隔設(shè)置的黑色矩陣14的圖形；具體的該黑色矩陣14的制備工藝可以采用本領(lǐng)域熟知的方式，如采用在基板I上涂覆一層形成黑色矩陣所用光阻劑，并通過刻有圖形的掩模板曝光并顯影的方式，形成間隔設(shè)置的黑色矩陣14 ;黑色矩陣14中間所間隔的區(qū)域即形成為像素對應(yīng)區(qū)域的子區(qū)域，三個相鄰的子區(qū)域構(gòu)成為一像素對應(yīng)區(qū)域。
[0044]S320，在上述步驟S310所形成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上通過構(gòu)圖工藝形成包括第一子區(qū)域11和第二子區(qū)域12的圖形；具體方式可以為，將紅色量子點材料通過轉(zhuǎn)印或打印的方法印到第一子區(qū)域11 ;將能夠綠色量子點材料通過轉(zhuǎn)印或打印的方法印到第二子區(qū)域12 ;本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠了解在基板I上制備量子點材料的方法，該制備方法并非為本實用新型的技術(shù)重點，在此不作詳細描述。
[0045]本實用新型中，可以理解，上述所述的“紅色量子點材料”也即為在特定波長的光線激發(fā)下可以發(fā)出紅光的量子點材料；“綠色量子點材料”也即為在特定波長的光線激發(fā)下可以發(fā)出綠光的量子點材料。
[0046]S330，在完成上述步驟S320的基板I上涂覆透明有機保護材料，使該透明有機保護材料在第三子區(qū)域13內(nèi)填充，且在填充有量子點材料的第一子區(qū)域11和第二子區(qū)域12的上方通過構(gòu)圖工藝形成保護層2。
[0047]S340，在完成上述步驟S330的基板I上形成濾光層3，用于透過第三顏色光，反射第一顏色光和第二顏色光。其中，形成所述濾光層3的材料包括鍺、氧化硅、硫化鋅、硒化鋅、碲化鉛、二氧化鈦和二氧化硅中的其中一種。該濾光層3的制備方法可以為離子源輔助沉積法，在熱蒸發(fā)的同時，用離子束輔助轟擊成膜，使膜層致密、均勻，提高薄膜的穩(wěn)定性。
[0048]具體方式可以為:首先使用離子源對完成步驟S330的基板I進行活化轟擊，當(dāng)真空鍍膜機的真空度達到I X IO-3Pa時，打開離子源對完成步驟S330的基板I表面進行離子清洗，以有助于增加濾光層3的附著力。如濾光層3選用高折射率材料碲化鉛PbTe和低折射率材料硫化鋅ZnS的混合材料時，開始先沉積一定厚度的碲化鉛PbTe，再按照所設(shè)計濾光層3的膜系結(jié)構(gòu)進行膜層沉積，如設(shè)計膜系結(jié)構(gòu)為HL2HLH(其中H表示高折射率材料碲化鉛PbTe的布置層次和L表示低折射率材料硫化鋅ZnS的布置層次)，濾光層3的中心波長λ為450nm，每層的膜厚為λ /4，則PbTe的沉積速率為0.3nm/s?0.5nm/s,ZnS的沉積速率為0.8?lnm/s，膜層厚度以及沉積速率可以由膜厚儀控制。
[0049]S350，在完成上述步驟S340的基板I上通過構(gòu)圖工藝形成公共電極(ITO)層6，使液晶面板的公共電極層6隨彩色濾光片的制備工藝一起形成。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠了解公共電極層6的制備方式，在此不詳細描述。
[0050]采用上述制備方法形成的彩色濾光片，如圖2所示，以基板I遠離液晶層，公共電極層6靠近液晶層的方式，與陣列基板7相對設(shè)置，使背光源8所發(fā)出的光經(jīng)過濾光層3后，激發(fā)第一子區(qū)域11和第二子區(qū)域12上的量子點材料分別發(fā)光，由于第三子區(qū)域13為透光層，因此通過第三子區(qū)域13的光直接通過像素區(qū)域進入人眼。具體地，背光源8所發(fā)出光與第三顏色光對應(yīng)。如當(dāng)?shù)谌伾鉃樗{光時，背光源8可以為一藍色光源，具體的可以是發(fā)藍色光的LED光源。
[0051]這樣，背光源8所發(fā)出光能夠透過濾光層3到達基板I的第一子區(qū)域11、第二子區(qū)域12和第三子區(qū)域13，能夠激發(fā)第一子區(qū)域11和第二子區(qū)域12的量子點材料發(fā)光，如獲得紅光和綠光，通過第三子區(qū)域13后直接透過得到藍光，因此得到顯示裝置的RGB三原色光。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，背光源8所發(fā)出光經(jīng)過液晶層5時，能夠通過陣列基板7上的薄膜晶體管陣列開關(guān)來控制液晶翻轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)各個子像素區(qū)域不同灰度的呈現(xiàn)，該部分技術(shù)并非為本實用新型的研究重點，在此不作詳細描述。
[0052]此外，當(dāng)背光源8所發(fā)出光線到達第一子區(qū)域11和第二子區(qū)域12，使該兩個區(qū)域的量子點材料激發(fā)而發(fā)光時，被激發(fā)所發(fā)出的光線是呈四面八方的，如圖3所示，向上的傳輸?shù)墓饩€可以到達人眼被人眼所接收，向下傳輸?shù)墓饩€則可以到達濾光層3，利用濾光層3的特性(最佳地，使藍光的透光率可以達到99%以上，對紅光和綠光的反射率則可以達到90%以上)而被反射向上進入人眼，從而提高量子點發(fā)光的利用率，以提高彩色濾光片和液晶顯示裝置的亮度和色彩飽和度。
[0053]本實用新型具體實施例還提供一種具有如上彩色濾光片的顯示裝置，如圖2所示，包括背光源8和包括如上結(jié)構(gòu)彩色濾光片的液晶面板。優(yōu)選地，所述背光源8所發(fā)出光與第三顏色光對應(yīng)，如為一 LED藍光光源。
[0054]本實用新型具體實施例所述彩色濾光片、液晶面板和顯示裝置，使所述彩色濾光片采用量子點制成，通過濾光層的設(shè)置能夠提高量子點發(fā)光的利用率，進而提升彩色濾光片和顯示裝置的亮度和色彩飽和度。
[0055]以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種彩色濾光片,其特征在于,包括: 基板，所述基板上包括多個像素對應(yīng)區(qū)域，每一像素對應(yīng)區(qū)域中分別包括三個子區(qū)域，其中第一子區(qū)域上設(shè)置能夠發(fā)出第一顏色光的量子點材料層，第二子區(qū)域上設(shè)置能夠發(fā)出與第一顏色光不同的第二顏色光的量子點材料層，第三子區(qū)域上設(shè)置透光層； 用于透過第三顏色光、反射所述第一顏色光和所述第二顏色光的濾光層，其中所述第三顏色光的波長小于所述第一顏色光和所述第二顏色光的波長。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于，所述濾光層與所述基板之間設(shè)置有能夠透光的保護層。
3.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于，所述第一子區(qū)域、所述第二子區(qū)域和所述第三子區(qū)域之間間隔設(shè)置黑色矩陣。
4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的彩色濾光片，其特征在于，所述第一顏色光為紅光，所述第二顏色光為綠光，所述第三顏色光為藍光。
5.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于，形成所述濾光層的材料包括鍺、氧化硅、硫化鋅、硒化鋅、碲化鉛、二氧化鈦和二氧化硅中的其中一種。
6.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于，所述第一子區(qū)域和所述第二子區(qū)域上的量子點材料為硫化鋅、氧化鋅、氮化鎵、硒化鋅、硫化鎘、硒化鎵、硒化鎘、締化鋅、締化鎘、砷化鎵、磷化銦和碲化鉛中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于，所述彩色濾光片還包括公共電極層，與所述濾光層貼合。
8.一種液晶面板，包括陣列基板和液晶層，其特征在于，所述液晶面板還包括如上權(quán)利要求I至7任一項所述的彩色濾光片。
9.一種顯示裝置，包括背光源，其特征在于，還包括如權(quán)利要求8所述的液晶面板。
10.如權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于，所述背光源發(fā)出光與所述第三顏色光對應(yīng)。
【文檔編號】G02F1/1335GK203465442SQ201320441252
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】劉宸, 倫建超 申請人:京東方科技集團股份有限公司