CN107065308B - 包含量子棒膜的基板及其制作方法、显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的包含量子棒膜的基板及其制作方法、显示面板，量子棒膜中包含的量子棒组装体在基板上有序排列，同时可以通过调整量子棒组装体的尺寸得到不同波长的光。本发明中的量子棒膜相当于现有技术中的偏光层和彩色滤光层结合，因而降低显示面板的厚度同时降低生产成本。另外由于量子棒对光的转换效率很高，因此可以提高光的利用率，使得显示面板具有高色域和高亮度。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种包含量子棒膜的基板及其制作方法、显示面板。
背景技术
随着显示技术的快速发展，液晶显示已经成为目前应用最广泛的显示技术之一，人们对显示技术的要求也越来越高。因此，轻薄、高色域和高亮度也成为目前显示技术重要的发展方向。
在现有技术中的显示面板，一般包括第一基板，与第一基板对应设置的第二基板，以及设置于第一基板和第二基板之间的液晶层，在第一基板和第二基板远离液晶层的面上一般还分别设置有第一偏光片和第二偏光片；在第一基板或者第二基板还包括有彩色滤光层。按照滤光层以及液晶的偏转结果从液晶面板中射出的光线的颜色，从而实现对于画面的显示作用。但是随着液晶显示技术的发展，对于显示面板的厚度、色域以及亮度的的要求越来越高。因此，相对于现有技术更加轻薄、色域高并且亮度高的显示面板成为众多生产者的研发方向。
量子点(Quantum Dots，QD)，又可以称为微米晶，由粒径介于1～20nm之间的微米颗粒组成。由于电子和空穴被量子限域效应的影响，量子点连续的能带结构被分立成独立能级结构，量子点在受到激发后可以发射荧光。量子点的发生光谱主要由量子点的粒径大小来控制，因此可以通过改变量子点的粒径来实现其发射光谱的调节。同时，量子点的光转换效率很高，可以提高光的利用率。量子棒QR(Quantum rob)是二维微米材料，具有量子点的调光效应，即通过调节量子棒的尺寸可以改变量子棒受到激发而得到的光谱。而且有序排列的量子棒还可以实现光的偏振。但如何实现QR的有序排列，利用QR实现光的偏振一直难以实现。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供的包含量子棒膜的基板及其制作方法、显示面板。
首先，本发明提供一种包含量子棒膜的基板的制作方法，包括以下步骤：
S10：在第一衬底上形成第一膜层；
S20：对步骤S10中的第一膜层进行处理形成多个间隔设置的第一区，所述第一区为宽度为微米级的条状结构，所述第一膜层上的其他区域为第二区，所述第一区和所述第二区对水的亲疏性相反；
S30：将包含量子棒组装体的溶液涂布到步骤S20中的第一膜层上，所述量子棒组装体与所述第一区对水的亲疏性相同，所述量子棒组装体的尺寸为微米级，所述量子棒组装体在所述第一区上有序排列，形成一层量子棒子膜；
S40：在所述量子棒子膜上涂布贴合胶，将第二衬底贴合到贴合胶上；
S50：将第一衬底剥离，将第一层量子棒子膜转到所述第二衬底上；
S60：在所述第一层量子棒子膜上，至少重复步骤S10至步骤S40一次，在第二衬底上形成至少两层量子棒子膜；
其中，所述量子棒膜包括所有所述的量子棒子膜，制作不同层量子棒子膜的第一区在所述第二衬底上的正投影不重合，所有所述第一区在所述第二衬底上的正投影覆盖整个第二衬底平面。
本发明通过将第一区设置为宽度微米级的条状结构，同时使得第一区与量子棒组装体对水具有相同的亲疏性，通过第一区的诱导效应使得量子棒组装体在第一区上有序排列，使得得到的量子棒膜同时具有了彩色滤光层和偏光层的效果，因此，可以使得应用该方法制作的基板更薄，使得包括所述基板的显示面板更加轻薄，色域高并且亮度高。
作为对上述制作方法的进一步改进，所述的第一膜层为亲水膜层，所述第一区为疏水区域，所述量子棒组装体具有疏水性，所述量子棒组装体的尺寸为0.5μm至20μm，所述第一区的宽度为1μm至20μm。
作为对上述制作方法的进一步改进，所述的第一膜层为疏水膜层，所述第一区为亲水区域，所述量子棒组装体具有亲水性，所述量子棒组装体的尺寸为0.5μm至20μm，所述第一区的宽度为1μm至20μm。
本发明中的第一区的宽度的范围为一个优选的范围，在此范围内的可以容纳不同尺寸的量子棒组装体，从而量子棒膜可以根据实际需要发出不同波长的光。
作为对上述制作方法的进一步改进，步骤S10中，所述第一膜层采用聚二甲基硅氧烷形成，步骤S20中，对所述第一膜层的局部区域进行紫外线照射，臭氧或者等离子体处理，使得被处理区烷基链生成羟基，形成所述第一区。采用聚二甲基硅氧烷作为形成第一膜层的材料，从而使得第一区的制作过程更加简单和方便，例如紫外照射，臭氧以及等离子体处理都是本领域常用的技术，因此，可以利用已有的设备达到本发明中的效果，降低了生产和研发的成本。
作为对上述制作方法的进一步改进，步骤S40中在进行贴合胶的涂布之前，用六甲基二硅氮烷对所述第一区进行钝化处理，使得所述第一区羟基被甲基取代。进行贴合胶的涂布之前对第一区进行钝化处理，降低了第一区的表面能，使得贴合胶与量子棒子膜的贴合效果更好。
作为对上述制作方法的进一步改进，所述多个第一区平行设置。第一区的平行设置，从而使得量子棒膜的偏光效果更好。
作为对上述制作方法的进一步改进，步骤S30中采用旋转涂布、狭缝式涂布或喷墨打印的方式进行包含量子棒组装体的溶液的涂布。
本发明还提供一种包含量子棒膜的基板，所述基板根据以上所述的制作方法进行制作。
优选的，所述基板为彩膜基板。将包含量子棒膜的基板作为彩膜基板的优势在于，相对于阵列基板，彩膜基板的结构相对简单，因此，将量子棒膜设置到彩膜基板上，使得工艺更加简单。
另外，本发明还提供一种显示面板，包括：
第一基板，
与第一基板相对设置的第二基板，以及
设置于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；
其中，所述第一基板为以上所述的包含量子棒膜的基板，在所述第二基板远离液晶层的一侧设置有偏光层。
本发明提供的包含量子棒膜的基板及其制作方法、显示面板，其中的包含的量子棒在基板上有序排列，同时可以通过调整量子棒组装体的尺寸得到不同波长的光。本发明中的量子棒膜相当于现有技术中的偏光层和彩色滤光层结合，因而降低显示面板的厚度同时降低生产成本。另外由于量子棒对光的转换效率很高，因此可以提高光的利用率，使得显示面板具有高色域和高亮度。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是本发明实施例中包含量子棒膜的基板的制作方法流程图；
图2是本发明实施例中形成第一膜层的结构示意图；
图3是本发明实施例中形成第一区的结构示意图；
图4是本发明实施例中形成一层量子棒子膜的结构示意图；
图5是图4的俯视方向的结构示意图；
图6是本发明实施例中量子棒子膜涂布贴合胶的结构示意图；
图7是本发明实施例中量子棒子膜转印到第二衬底上的结构示意图；
图8是本发明实施例中第二衬底上形成量子棒膜的结构示意图；
图9是现有技术中一种显示面板结构示意图；
图10是本发明实施例中的显示面板结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明，下文中的“上”“下”“左”“右”均为相对于图示方向，不应理解为对本发明的限制。本发明中出现的“μm”为长度单位微米，“nm”为长度单位纳米。
本发明的主要目的是对于对于量子棒在显示面板中的应用，提供一种在基板上将量子棒有序排列的方法。主要在底板形成一个膜层，在膜层上设置有亲疏水性差异的区域，膜层上与量子棒组装体的亲疏水性相同的区域设置为狭缝结构，利用膜面的亲疏水性差异和狭缝效应诱导经过表面修饰的量子棒组装体进行有序排列，在底板表面形成具有有序排列的量子棒组装体的量子棒膜，同时通过转印技术将有序排列量子棒膜转印到任意基板表面，形成包含量子棒膜的基板。由于有序排列的量子棒组装体在实现光的偏振，同时可以通过调整量子棒组装体的尺寸得到不同波长的光，因此包含量子棒膜的基板，实现了将现有技术中的偏光层和彩色滤光层结合，因而降低显示面板的厚度同时降低生产成本；另外由于量子棒对光的转换效率很高，因此可以提高光的利用率，使得显示面板具有高色域和高亮度。
如图1所示为本实施例中的包含量子棒膜的基板的制作方法的流程图，所述的制作方法包括以下步骤：
S10：在第一衬底上形成第一膜层；
S20：对步骤S10中的第一膜层进行处理形成多个间隔设置的第一区，所述第一区为宽度为微米级的条状结构，所述第一膜层上的其他区域为第二区，所述第一区和所述第二区对水的亲疏性相反；
S30：将包含量子棒组装体的溶液涂布到步骤S20中的第一膜层上，所述量子棒组装体与所述第一区对水的亲疏性相同，所述量子棒组装体的尺寸为微米级，所述量子棒组装体在所述第一区中有序排列，形成一层量子棒子膜；
S40：在所述量子棒子膜上涂布贴合胶，将第二衬底贴合到贴合胶上；
S50：将第一衬底剥离，将第一层量子棒子膜转到所述第二衬底上；
S60：在所述第一层量子棒子膜上，至少重复步骤S10至步骤S40一次，在第二衬底上形成至少两层量子棒子膜；
其中，所述量子棒膜包括所有所述的量子棒子膜，制作不同层量子棒子膜的第一区在所述第二衬底上的正投影不重合，所有所述第一区在所述第二衬底上的正投影覆盖整个第二衬底平面。
下面结合具体的附图以及具体的例子，上述的步骤进行更为详细的阐述。
如图2所示，在步骤S10中，首先在第一衬底1上形成第一膜层11，在本实施例中的第一膜层11为疏水膜层，具体的疏水膜层是指该膜层局域疏水性质。疏水膜层是通过将疏水性材料采用涂布或者其他的成膜方式在第一衬底上成膜形成的。具体的例如可以采用PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)作为形成该疏水膜层的疏水性材料。当然，也可以采用亲水性材料将第一膜层制作成亲水膜层，该种情况下其他部分作相应的改变即可实现本发明的目的，例如在步骤S20中形成的第一区具有疏水性，量子棒组装体也应该选用具有疏水性的量子棒组装体，控制量子棒组装体的亲疏水性的方法现有技术中可以很容易地得到，在此不再赘述。
如图3所示，在步骤S20中对步骤S10中的第一膜层11进行处理形成多个间隔设置的第一区111，所述第一区111为宽度为微米级的条状结构，所述第一膜层11上的其他区域为第二区112，所述第一区111和所述第二区112对水的亲疏性相反。在本实施例中，如图2所示，使用掩膜板12与设置在第一衬底1上的第一膜层11对应设置，掩膜板上设置有非遮挡区121和遮挡区122，在采用紫外13照射的方法对第一膜层进行处理时，非遮挡区121允许紫外光通过，遮挡区122阻挡紫外光的通过；因此，第一膜层11上与非遮挡区121对对应的区域形成第一区111(即第一膜层11上与第一区111对应的位置在在紫外线的作用下转变为亲水区域，当然也可以采用其他的方式进行，例如第一膜层11上与第一区111对应的位置用臭氧或者等离子体进行轰击，使得第一区表面C-H基团被C-OH基团取代，使得第一区表面具有亲水性，即第一区转变为亲水区域)。第一膜层11上与遮挡区122对应的部分未收到紫外光的照射，未被照射的第二区112保持原有的疏水性能。优选的，第一区111的宽度为1μm至20μm。
如图4所示，在步骤S30中，将包含量子棒组装体的溶液涂布到步骤S20中的第一膜层11上，所述量子棒组装体与所述第一区111对水的亲疏性相同，形成一层量子棒子膜14，如图4中所示，量子棒子膜中的量子棒组装体141在于第一区111对应的位置上有序排列。由于量子棒组装体与第一区对水的亲疏性相同，当将包含量子棒组装体的溶液涂布到第一膜层11上时，量子棒组装体会聚集在第一区111的上侧；又由于第一区111的宽度为微米级，即第一区111相当于微米级的狭缝，狭缝的诱导效应会使得量子棒组装体在第一区上侧有序排列。从而得到如图4和图5所示的量子棒子膜。在一些实施例中，可以对涂布方式进行选择，例如可以采用旋转涂布、狭缝式涂布或喷墨打印等方式进行。其中优选的涂布方式为狭缝涂布。
量子棒组装体141为棒状结构，其在一个维度上尺寸较大，另外两个维度上尺寸较小，本发明所指的量子棒组装体的尺寸以具有较小尺寸的维度上的尺寸为准。例如本发明实施例中的量子棒组装体141的尺寸为微米级，指的是量子棒组装体141具有较小尺寸的维度上的尺寸为微米级别。优选的，量子棒组装体的尺寸为0.5μm至20μm。
包含量子棒组装体的溶液可以在使用之前进行制备，在本实施例中的量子棒选用的为水溶性量子棒，量子棒的尺寸一般为纳米级，例如1nm至100nm。以下是本发明实施例中量子棒组装体的溶液的一种制备方法：
(1)对量子棒进行修饰，获得量子棒胶束；具体的，将量子棒溶解到乙二醇水溶液中，在所述溶液中加入辛胺和十八烷基膦酸，混合均匀，除去溶剂获得量子棒胶束。
(2)对量子棒胶束进行自组装，形成微米级的量子棒组装体；具体的，将量子棒胶束溶解到氯仿中，加入一定量的十二烷基三甲基溴化铵，通氩气蒸发除去氯仿，再将剩余物加入到乙二醇中，剧烈搅拌10分钟形成量子棒组装体，然后加入二硫醇官能化的Tween-20(吐温-20)稳定量子棒组装体。
(3)形成包含量子棒组装体的溶液；具体的，将形成的量子棒组装体进行分离和提纯，在将提纯得到的量子棒组装体分散到不同的极性溶剂中，所述极性溶剂可以为水、乙醇、乙二醇及其混合物，当然其他适用的极性溶剂还有很多，在此不再赘述。
本发明中的水溶性量子棒的材料可以选自CdX，PbX，ZnX，HgX，GaX，InX(以上分子式中的X可以为S，Se或Te)及以上任意材料的混合物，与上述材料反应的配体为常见的水溶性表面配体(所述配体可以为巯基乙酸，巯基丙酸，巯基丙氨酸或巯基十一酸及谷胱甘肽等)。当然其他可以可适用于本发明的量子棒材料以及表面配体在也可适用于本发明，在此不再赘述。
如图6所示，在步骤S40中，在量子棒子膜14上涂布贴合胶15，将第二衬底16贴合到贴合胶上；在进行贴合胶15的涂布之前，用HDMS(Hexamethyldisilazane，六甲基二硅氮烷)对第一膜层11的亲水区进行钝化处理，使得所述第一区羟基被甲基取代。钝化处理的结果是使得亲水区的表面能降低，从而有利于贴合胶的涂布。
本发明中的粘合胶15材料可以为：氨酯感压黏剂、丙烯酸感压黏剂、橡胶感压黏剂(如SBR，苯乙烯-丁二烯橡胶)、聚乙烯醚感压黏剂、聚异丁烯感压黏剂、环氧感压黏剂、酚类感压黏剂、硅感压黏剂、聚酯感压黏剂以及上述材料中任意材料的混合物。其他的贴合胶材料亦可适用于本发明，在此不再赘述。
如图7所示，在步骤S50中将第一衬底1剥离，将第一层量子棒子膜14转到所述第二衬底16上；
如图8所示，在步骤S60中在所述第一层量子14棒子膜上，至少重复步骤S10至步骤S40一次，在第二衬底16上形成第二层量子棒子膜15。量子棒膜包括所有第一层量子棒子膜14和第二层量子棒子膜15，用于制作不同层量子棒子膜的第一区在所述第二衬底16上的正投影不重合，所有所述第一区在所述第二衬底上的正投影覆盖整个第二衬底16平面。
本实施例中在第二衬底16上形成的两层量子棒子膜共同组成量子棒膜，该量子棒膜中的量子棒组装体有序排列。
如图9所示为为现有技术中一种显示面板的结构示意图，包括第一基板21，与第一基板21对应设置的第二基板22，以及设置在第一基板21和第二基板22之间的液晶层23，在第一基板21和第二基板22远离液晶层23的面上一般还分别设置有第一偏光片24和第二偏光片25；由图9中所示的显示面板结构中，第一基板21还包括衬底211和彩色滤光层212。本发明中的仅仅对于本发明的改进涉及的部分进行具体的描述，其他部份不做详述；显示面板当然还包括的其他部分，例如取向膜层、胶框以及TFT等，该部分内容作为本领域的公知常识本领域技术人员可以自行进行设置，在此不再赘述。
如图10所示，为本发明中的显示面板的一个实施例，该显示面用本发明实施例中的包含量子棒膜的基板的制备方法制备彩膜基板(相当于如图9中的第一基板21)，该实施例中其中的量子棒膜代替了彩膜基板中的彩色滤光层211和第一偏光片24。具体如图10所示，本实施例中的显示面板包括上基板31，与上基板31对应设置的下基板32，以及设置在上基板31和下基板32之间的液晶层33，在下基板32远离液晶层33的面上设置有下偏光片34。在本实施例中，上基板31包括衬底311和根据本发明制作在衬底上的量子棒膜312。
当然本发明中的量子棒膜也可以适用于其他情况的显示面板，例如COA型显示面板(COA，全称为color filter on array)，在该种类型的显示面板中彩色滤光片层设置在阵列基板上，因此，本发明中的量子棒膜可以代替阵列基板上的彩色滤光片层，同时也可以省去阵列基板侧的偏光片。本领域技术人员可以根据需要进行设置，在此无需赘述。
量子棒与量子点一样具有受到光照射而发光的特性，且发射光谱半波宽很窄，温度稳定性好。在实际使用时可以通过调整量子棒组装体的尺寸使其发出不同波长的光。因此，将量子棒膜作为彩色滤光层使用时，可以根据需要显示面板的不同区域对应与不同尺寸的量子棒组装体，从而起到彩色滤光层的效果。本发明中的量子棒组装体不同尺寸即实现了对于量子棒的尺寸的调整，从而当光照射到不同尺寸的量子棒组装体时，从量子棒组装体发射出不同波长的光。有研究显示，量子点作为发光材料与颜料或者荧光粉比较，其色域(NTSC，NationalTelevision Standard Committee)可大于100％。目前市场上液晶显示面板色域一般为70％，因此，本发明实施中的液晶显示面板比液晶显示面板色域高出30％。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (6)
1.一种包含量子棒膜的基板的制作方法，包括以下步骤：
S10：在第一衬底上形成第一膜层；
S20：对步骤S10中的第一膜层进行处理，在所述第一膜层上形成多个间隔设置的第一区，所述第一区为宽度为微米级的条状结构，所述第一膜层上的其他区域为第二区，所述第一区和所述第二区表面平齐且对水的亲疏性相反；
S30：将包含量子棒组装体的溶液涂布到步骤S20中的第一膜层上，所述量子棒组装体与所述第一区对水的亲疏性相同，所述量子棒组装体的尺寸为微米级，所述量子棒组装体在所述第一区上有序排列，形成一层量子棒子膜；
S40：在所述量子棒子膜上涂布贴合胶，将第二衬底贴合到贴合胶上；
S50：将第一衬底剥离，将第一层量子棒子膜转到所述第二衬底上；
S60：在所述第一层量子棒子膜上，至少重复步骤S10至步骤S40一次，在第二衬底上形成至少两层量子棒子膜；
其中，所述量子棒膜包括所有所述的量子棒子膜，制作不同层量子棒子膜的第一区在所述第二衬底上的正投影不重合，所有所述第一区在所述第二衬底上的正投影覆盖整个第二衬底平面；
所述的第一膜层为疏水膜层，所述第一区为亲水区域，所述量子棒组装体具有亲水性，所述量子棒组装体在较小尺寸的维度上的尺寸为0.5μm至20μm，所述第一区的宽度为1μm至20μm；步骤S10中，所述第一膜层采用聚二甲基硅氧烷形成，步骤S20中，对所述第一膜层的局部区域进行紫外线照射，臭氧或者等离子体处理，使得被处理区烷基链生成羟基，形成所述第一区；步骤S40中在进行贴合胶的涂布之前，用六甲基二硅氮烷对所述第一区进行钝化处理，使得所述第一区羟基被甲基取代。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述多个第一区平行设置。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，步骤S30中采用旋转涂布、狭缝式涂布或喷墨打印的方式进行包含量子棒组装体的溶液的涂布。
4.一种包含量子棒膜的基板，其特征在于，所述基板根据权利要求1至3中任一项所述的方法进行制作。
5.根据权利要求4所述的基板，其特征在于，所述基板为彩膜基板。
6.一种显示面板，包括：
第一基板，
与第一基板相对设置的第二基板，以及
设置于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；
其中，所述第一基板为权利要求4或5中所述的包含量子棒膜的基板，在所述第二基板远离液晶层的一侧设置有偏光层。
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