CN203241664U - 液晶显示屏及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液晶显示屏及显示装置，在液晶面板内设置有多个像素单元，每个像素单元均具有多个显示不同颜色的亚像素单元，在各像素单元的至少一个颜色的亚像素单元对应的位置设置有单色量子点层。本实用新型实施例采用量子点层代替现有的彩色树脂作为彩色滤光片将背景光转化成单色光，由于量子点发射光谱窄并且发光效率高，可以将背景光高效地转化为单色光，能提高液晶显示屏的色域，增强色彩饱和度，提高了显示屏的显示品质。并且，采用高分子聚合物网络分散单色量子点，可以防止量子点的堆积，增加量子产率，以提高量子激发光效；还可以避免单色量子点与氧气接触，增加了量子点的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种液晶显示屏及显示装置。
背景技术
量子点(Quantum Dots，QDs)，又可以称纳米晶，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。以CdTe量子点为例，当它的粒径从2.5nm生长到4.0nm时，它们的发射波长可以从510nm红移到660nm。
目前，利用量子点的发光特性，可以将量子点作为分子探针应用于荧光标记，也可以应用于显示器件中，将单色量子点作为液晶显示屏的背光模组的发光源，单色量子点在受到蓝光LED激发后发出单色光与蓝光混合形成白色背景光，具有较大的色域，能提高画面品质。而现有技术中还没有将量子点应用于液晶显示屏内部的设计。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种液晶显示屏及显示装置，用以提高显示屏的色域，进而提高画面品质。
本实用新型实施例提供了一种液晶显示屏，包括：对向基板，阵列基板， 以及位于所述对向基板和所述阵列基板之间的液晶层，所述阵列基板上设置有多个像素单元，每个所述像素单元具有多个显示不同颜色的亚像素单元，
在各像素单元的至少一个颜色的亚像素单元对应的对向基板或阵列基板位置，设置有单色量子点层，所述单色量子点层在受背景光激发后发出对应所述亚像素单元颜色的单色光。
具体的，所述单色量子点层为由高分子聚合物网络以及均匀分散于所述高分子聚合物网络内的单色量子点组成；所述高分子聚合物网络是由酚醛树脂衍生物和重氮萘酚衍生物的混合物在光引发剂的作用下，通过紫外光照射聚合生成的。
本实用新型实施例提供的一种显示装置，包括本实用新型实施例提供的液晶显示屏。
本实用新型实施例的有益效果包括：
本实用新型实施例提供的一种液晶显示屏及显示装置，在液晶面板内设置有多个像素单元，每个像素单元均具有多个显示不同颜色的亚像素单元，在各像素单元的至少一个颜色的亚像素单元对应的位置设置有单色量子点层，该单色量子点层在受背景光激发后发出对应该亚像素单元颜色的单色光。本实用新型实施例采用量子点层代替现有的彩色树脂作为彩色滤光片将背景光转化成单色光，由于量子点发射光谱窄并且发光效率高，可以将背景光高效地转化为单色光，能提高液晶显示屏的色域，增强了色彩饱和度，提高了显示屏的显示品质。并且，采用紫外光照射酚醛树脂衍生物和重氮萘酚衍生物混合物的方式生成高分子聚合物网络，使单色量子点均匀分散于高分子聚合物网络中，可以图形化量子点层，防止量子点的堆积，增加量子点的量子产率，以提高量子激发光效。另外，高分子聚合物网络可以隔绝空气与单色量子点，避免单色量子点与氧气接触，增加了量子点的使用寿命。
附图说明
图1a和图1b分别为本实用新型实施例提供的液晶显示屏的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的液晶显示屏和现有的液晶显示屏的色域模拟图；
图3a-图3d为本实用新型实施例提供的像素单元中各亚像素单元的排列示意图；
图4a-图4k为本实用新型实施例提供的制备阵列基板的各步骤的示意图；
图5a-图5e为本实用新型实施例提供的制备对向基板各步骤的示意图；
图6为本实用新型实施例提供的单色量子点层图形化的方法的流程示意图；
图7为本实用新型实施例提供的量子点分散于高分子聚合物网络的示意图；
图8a-图8f为本实用新型实施例提供的量子点层图形化的方法的各步骤的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型实施例提供的液晶显示屏及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
其中，附图中各层薄膜厚度和区域形状不反映阵列基板或对向基板的真实比例，目的只是示意说明本实用新型内容。
本实用新型实施例提供的一种液晶显示屏，如图1a和图1b所示，包括：对向基板1，阵列基板2，以及位于对向基板1和阵列基板2之间的液晶层3，阵列基板上设置有多个像素单元，每个像素单元具有多个显示不同颜色的亚像素单元（图中虚线框所示）；
在各像素单元的至少一个颜色的亚像素单元对应的对向基板或阵列基板的位置，分别设置有单色量子点层01，该单色量子点层01在受背景光激发后发出对应该亚像素单元颜色的单色光。
具体的，所述单色量子点层为由高分子聚合物网络以及均匀分散于所述高分子聚合物网络内的单色量子点组成；所述高分子聚合物网络是由酚醛树脂衍生物和重氮萘酚衍生物的混合物在光引发剂的作用下，通过紫外光照射聚合生成的。
本实用新型实施例提供的液晶显示屏中，采用单色量子点层代替现有的彩色树脂作为彩色滤光片将背景光转化成单色光；通过亚像素单元的像素电极和公共电极之间产生的电场控制液晶层中的液晶分子偏转，调节通过亚像素单元的光强，实现彩色液晶显示。由于量子点发射光谱窄并且发光效率高，可以将背景光高效地转化为单色光，并且，如图2所示的色域模拟图，由于各单色量子点层发出不同颜色的单色光，诸如红光、黄光、绿光、青光和蓝光的组合，组成的色域曲线可以达到色域边界（图中虚线所示），相对于由传统的红绿蓝三原色组成的色域曲线（图中实线所示），可以提高液晶显示屏的色域，增强色彩饱和度，提高了显示屏的显示品质。
并且，采用紫外光照射酚醛树脂衍生物和重氮萘酚衍生物混合物的方式生成高分子聚合物网络，使单色量子点均匀分散于高分子聚合物网络中，可以图形化量子点层，防止量子点的堆积，增加量子点的量子产率，以提高量子激发光效。另外，高分子聚合物网络可以隔绝空气与单色量子点，避免单色量子点与氧气接触，增加了量子点的使用寿命。
具体地，本实用新型实施例提供的上述液晶显示屏可以适用于各种模式，例如可以适用于能够实现宽视角的平面内开关（IPS，In-Plane Switch）和高级超维场开关（ADS，Advanced Super Dimension Switch）型液晶显示屏，也可以适用于传统的扭曲向列（TN，Twisted Nematic）型液晶显示屏，在此不做限定。
在本实用新型实施例提供的下述液晶显示屏中都是以ADS型液晶显示屏为例进行说明。
在具体实施时，在各亚像素单元内设置的单色量子点层01，具体地，可以设置在阵列基板2面向液晶层3的一侧。例如图1a所示的阵列基板2面向液 晶层的一侧还具有公共电极02和像素电极，且该公共电极02在具体实施时，可以如图1a所示位于阵列基板2的像素电极之上，也可以位于像素电极之下，或者公共电极与像素电极同层设置，可以将单色量子点层01设置在阵列基板2的公共电极02和像素电极之上，且单色量子点层01与公共电极02和像素电极绝缘。当然，在具体实施时，根据制备工艺的需要，也可以将各单色量子点层01设置在阵列基板2背离液晶层3的一侧，或者，将各单色量子点层01设置在阵列基板2中的其他膜层之间，在此不做限定。背景光先照射到位于亚像素单元的各单色量子点层01，各单色量子点层01中的量子点受到背景光激发生成对应的单色光，然后各单色光受到公共电极与像素电极之间产生的电场控制的液晶层的调节，各单色光的光强发生变化，实现彩色液晶显示。
并且，在各单色量子点层01设置在阵列基板2上时，可以将黑矩阵03与各单色量子点层01同层设置，如图1a所示，均设置阵列基板2上；当然，也可将黑矩阵03设置在对向基板1面向液晶层3的一侧，在此不做限定。
在具体实施时，在各亚像素单元内设置的单色量子点层01，具体地，也可以设置在对向基板1面向液晶层3的一侧，如图1b所示。背景光先受到公共电极与像素电极之间产生的电场控制的液晶层的调节，背景光的光强发生变化，然后照射到位于亚像素单元的各单色量子点层01，各单色量子点层01中的量子点受到背景光激发生成对应的单色光，实现彩色液晶显示。
本实用新型实施例提供的液晶显示屏中，在位于阵列基板背离液晶层一侧还具有背光模组，较佳地，该背光模组发射的背景光为蓝光，蓝光的中心波长为450nm为佳，以便各单色量子点层中的单色量子点被激发后发出对应的单色光。当然，根据实际选用的量子点的激发波长，也可以选用近紫外光作为激发量子点的背景光，在此不做限定。
在选用蓝光作为背景光激发各单色量子点层时，为了避免被各单色量子点层吸收后还有蓝色的背景光透过亚像素单元，造成从亚像素单元出射的单色光不纯，可以在对应各设置有单色量子点层01的亚像素单元的位置，在单色量 子点层01之上，设置具有吸收蓝光的吸收层04，例如，如图1a和图1b所示，可以将吸收层04设置在对向基板1面向液晶层3的一侧。另外，设置的吸收层04还可以遮挡从对向基板1背离液晶层3一侧照射进入液晶显示屏的外部蓝光，避免外部蓝光激发单色量子点层中的量子点，使亚像素单元出射的单色光的光强不可控，影响液晶显示品质。
在具体实施时，吸收层04的材料可以采用5-(1-甲基-2-吡咯次甲基)若丹宁或其衍生物。
较佳地，如图1a和图1b所示，在选用蓝光作为背景光激发各单色量子点层01时，还可以直接利用蓝光作为组成像素单元的原色之一，即若每个像素单元均具有显示N个不同颜色的亚像素单元，其中N-1个颜色的亚像素单元分别设置有单色量子点层，1个亚像素单元不设置单色量子点层，作为背景光的蓝光直接通过该亚像素单元，射出经过液晶层调制光强的蓝光，N为大于等于2的正整数。当N等于2时，组成一个像素单元的两个亚像素单元的显示颜色互为补色，如可以分别为橙色和蓝色。
在具体实施时，可以由4色、5色或6色组成一个像素单元，在此不做限定。例如：在由蓝、红、绿和黄4种颜色组成一个像素单元时，一个像素单元有4个亚像素单元，这4个亚像素单元可以如图3a所示排列组合，也可以如图3b所示排列组合，在此不做限定。其中一个亚像素单元处没有设置单色量子点层，背景蓝光直接通过，即为过孔结构，另外3个亚像素单元处分别设置有发红光的单色量子点层、发绿光的单色量子点层以及发黄光的单色量子点层。又如：在由蓝、红、绿、黄和橙5种颜色组成一个像素单元时，一个像素单元有5个亚像素单元，这5个亚像素单元可以如图3c所示排列组合，其中一个亚像素单元处没有设置单色量子点层，即为过孔结构，背景蓝光直接通过，另外4个亚像素单元处分别设置有发红光的单色量子点层、发绿光的单色量子点层、发黄光的单色量子点层以及发橙光的单色量子点层。在如：在由蓝、红、绿、黄、橙和青5种颜色组成一个像素单元时，一个像素单元有6个亚像素单 元，这6个亚像素单元可以如图3d所示排列组合，其中一个亚像素单元处没有设置单色量子点层，即为过孔结构，背景蓝光直接通过，另外5个亚像素单元处分别设置有发红光的单色量子点层、发绿光的单色量子点层、发黄光的单色量子点层、发橙光的单色量子点层以及发青光的单色量子点层。
总结之，可以选用在受背景光激发后发出红光、绿光、黄光、橙光或青光等的单色量子点层，通过控制量子点的粒径来控制量子点的发光波段，例如以ZnS为例，发射红光的量子点尺寸主要在9～10nm，发射黄光量子点尺寸8nm，发射绿光的量子点尺寸在7nm。
需要说明的是，本实用新型实施例所述的单色量子点层是指在同种颜色的亚像素单元对应的阵列基板或对向基板的位置设置的量子点是相同的，不同颜色的亚像素单元对应的阵列基板或对向基板的位置设置的量子点是不同的，此处不同可以是量子点尺寸或者材料等的不同，只要保证对应各个颜色的亚像素单元处的量子点受激发后仅发出对应该亚像素单元颜色的单色光即可。也就是说，所述单色量子点层各个区域的量子点受激发后都仅能发出单色光，但对应不同颜色的亚像素单元的区域其发出的单色光是不同的。
具体地，以上述各单色量子点层设置在阵列基板之上的液晶显示屏为例，所述阵列基板的制作工艺，如图4a-图4k所示，包括以下几个步骤：
（1）在阵列基板2之上形成栅极05，如图4a所示；
（2）在栅极05上形成栅绝缘层06，如图4b所示；
（3）在栅绝缘层06上形成有源层07，如图4c所示；
（4）在有源层07和栅绝缘层06上形成一层像素电极08，如图4d所示；
（5）分别在像素电极08和有源层07之上形成源漏极09，如图4e所示；
（6）在源漏极09和像素电极08之上沉积第一绝缘（PVX）层10，如图4f所示；
（7）在第一绝缘（PVX）层10之上形成条状公共电极02，如图4g所示；
（8）在公共电极02上形成第二绝缘（PVX）层11，如图4h所示；
（9）在第二绝缘（PVX）层11上形成黑矩阵03，如图4i所示；
（10）在黑矩阵03和第二绝缘（PVX）层11上制备单色量子点层01，如图4j所示；
（11）在黑矩阵03和单色量子点层01上形成第一保护层12，如图4k所示。
对应地，以上述各单色量子点层设置在对向基板之上的液晶显示屏为例，所述对向基板的制作工艺，如图5a-图5e所示，包括以下几个步骤：
（1）在对向基板1上形成黑矩阵03（BM）的区域，如图5a所示；
（2）在黑矩阵（BM）03上形成吸收层04，如图5b所示；
（3）在吸收层04上制备单色量子点层01，如图5c所示；
（4）在单色量子点层01上形成第二保护层13，如图5d所示；
（5）在第二保护层13上形成隔垫物（PS）层14，如图5e所示。
在上述制备工艺中制备单色量子点层时，为了避免由于单色量子点堆积会产生的淬灭现象，导致量子产率降低的问题。本实用新型实施例提供的液晶显示屏中的各单色量子点层为由高分子聚合物网络以及均匀分散于高分子聚合物网络内的单色量子点组成，以解决量子点堆积的问题。其中，高分子聚合物网络是由酚醛树脂衍生物和重氮萘酚衍生物的混合物在光引发剂的作用下，通过紫外光照射聚合生成的。
具体地，本实用新型实施例还提供了一种量子点层图形化的方法，如图6所示，包括以下几个步骤：
S601、将包括单色量子点、酚醛树脂衍生物、重氮萘酚衍生物以及光引发剂的混合物涂覆到基板上；
具体地，步骤S601在具体实施时通过如下方式实现：
（1）将单色量子点（图7中1所示）、酚醛树脂衍生物、重氮萘酚衍生物、诸如丙二醇甲醚醋酸酯的有机溶剂以及光引发剂进行混合，得到混合溶液；具体地，可以将单色量子点、酚醛树脂衍生物、重氮萘酚衍生物、丙二醇甲醚醋 酸酯以及光引发剂进行混合，机械搅拌1小时，完后进行超声波分散，分散后如图7中2所示；
（2）将混合溶液旋涂到基板上，如图8a所示；
（3）采用抽真空方式，去除混合溶液中的有机溶剂丙二醇甲醚醋酸酯（如图7中3所示），得到涂敷在基板上的包括单色量子点、酚醛树脂衍生物、重氮萘酚衍生物以及光引发剂的混合物，如图8b所示。
其中，单色量子点所占质量比小于1%，酚醛树脂衍生物所占质量比在15%-30%，有机溶剂丙二醇甲醚醋酸酯所占质量比在50%-70%，光引发剂所占质量比在2%-10%。
具体地，单色量子点的材料可以选用II-VI族的CdS、CdSe、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnTe和III-V族GaAs、GaP、GaAs、GaSb、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlSb等材料。
具体地，光引发剂包括过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环己酯中之一或组合。
具体地，酚醛树脂衍生物的分子结构式分别如下：
其中，a=1-100，b=1-100，c=1-30，n=10-300。
具体地，重氮萘酚衍生物的分子结构式如下：
其中，R=-CnH2n+1，n=1-10。
S602、紫外光透过掩膜板的透光区域照射基板，如图8c所示，使酚醛树脂衍生物和重氮萘酚衍生物在光引发剂的作用下聚合，生成高分子聚合物网络，量子点均匀分散于高分子聚合物网络内（如图7中4所示）。
其中，酚醛树脂衍生物和重氮萘酚衍生物中的环氧树脂发生聚合的过程如下：
进一步地，在生成高分子聚合物网络之后，还包括以下步骤：
S603、采用显影液氢氧化四甲基氨（CH3）4NOH）和水溶液对经过紫外光照射的基板进行显影，洗掉未经紫外光照射处的混合物，如图8d所示。
具体地，显影的化学过程如下：
在通过上述步骤S601～S603亚像素单元制备出单色量子点层的图形后，可以重复步骤S601～S603的步骤，如图8e和图8f所示，在其他亚像素单元制备出单色量子点层，具体过程在此不做详述。
通过本实用新型实施例提供的上述量子点层的制备工艺，可以在基板上图形化量子点层，采用高分子聚合物网络分散单色量子点，能防止量子点堆积，增加量子点的量子产率，以提高量子激发光效。并且，高分子聚合物网络可以 隔绝空气与单色量子点，避免单色量子点与氧气接触，增加了量子点的使用寿命。
基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种显示装置，包括本实用新型实施例提供的上述液晶显示屏，由于该装置解决问题的原理与前述一种液晶显示屏相似，因此该装置的实施可以参见其的实施，重复之处不再赘述。
本实用新型实施例提供的一种液晶显示屏及显示装置，在液晶面板内设置有多个像素单元，每个像素单元均具有多个显示不同颜色的亚像素单元，在各像素单元的至少一个颜色的亚像素单元对应的位置设置有单色量子点层，各单色量子点层在受背景光激发后发出对应该亚像素单元颜色的单色光。本实用新型实施例采用量子点层代替现有的彩色树脂作为彩色滤光片将背景光转化成单色光，由于量子点发射光谱窄并且发光效率高，可以将背景光高效地转化为单色光，能提高液晶显示屏的色域，增强了色彩饱和度，提高了显示屏的显示品质。并且，采用紫外光照射酚醛树脂衍生物和重氮萘酚衍生物混合物的方式生成高分子聚合物网络，使单色量子点均匀分散于高分子聚合物网络中，图形化量子点层，可以防止量子点的堆积，增加量子点的量子产率，以提高量子激发光效。另外，高分子聚合物网络可以隔绝空气与单色量子点，避免单色量子点与氧气接触，增加了量子点的使用寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种液晶显示屏，包括：对向基板，阵列基板，以及位于所述对向基板和所述阵列基板之间的液晶层，所述阵列基板上设置有多个像素单元，每个所述像素单元具有多个显示不同颜色的亚像素单元，其特征在于，
在各像素单元的至少一个颜色的亚像素单元对应的对向基板或者阵列基板的位置，设置有单色量子点层，所述单色量子点层在受背景光激发后发出对应所述亚像素单元颜色的单色光。
2.如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，
所述单色量子点层为由高分子聚合物网络以及均匀分散于所述高分子聚合物网络内的单色量子点组成。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示屏，其特征在于，所述单色量子点层位于所述阵列基板面向所述液晶层的一侧，或位于所述对向基板面向所述液晶层的一侧。
4.如权利要求3所述的液晶显示屏，其特征在于，所述阵列基板面向所述液晶层的一侧还具有公共电极和像素电极，所述单色量子点层位于所述阵列基板的像素电极和公共电极之上，且所述单色量子点层与所述公共电极和像素电极绝缘。
5.如权利要求1或2所述的液晶显示屏，其特征在于，还包括：位于所述阵列基板背离所述液晶层一侧的发射背景光为蓝光的背光模组。
6.如权利要求5所述的液晶显示屏，其特征在于，每个所述像素单元均具有显示N个不同颜色的亚像素单元，其中N-1个颜色的亚像素单元分别设置有所述单色量子点层，N为大于等于2的正整数。
7.如权利要求5所述的液晶显示屏，其特征在于，在所述单色量子点层之上，对应各设置有单色量子点层的亚像素单元的位置，还具有吸收蓝光的吸收层。
8.如权利要求1或2所述的液晶显示屏，其特征在于，所述单色量子点 层在受背景光激发后发出红光、绿光、黄光、橙光或青光。
9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1～8中任一项所述的液晶显示屏。
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