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CN108538875B - 光路控制结构、像素结构及其制备方法、显示面板 - Google Patents

光路控制结构、像素结构及其制备方法、显示面板 Download PDF

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CN108538875B CN201810294500.9A CN201810294500A CN108538875B CN 108538875 B CN108538875 B CN 108538875B CN 201810294500 A CN201810294500 A CN 201810294500A CN 108538875 B CN108538875 B CN 108538875B
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Abstract

本公开提供一种光路控制结构、像素结构及其制备方法、以及显示面板，涉及显示技术领域。该光路控制结构包括像素界定层以及位于所述像素界定层所限定的区域内的多个光路控制单元，所述多个光路控制单元中的至少一个光路控制单元中设有散射单元；其中，所述散射单元包括一个或多个散射透镜，所述散射透镜用于对入射光线进行散射。本公开可在降低量子点层的厚度的同时保证光在量子点层中的光程。

Description

光路控制结构、像素结构及其制备方法、显示面板
技术领域
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种光路控制结构、像素结构及其制备方法、以及显示面板。
背景技术
量子点(Quantum Dot，QD)显示器件具有色域广的优点，因其可根据量子点材料的粒径大小来实现发光频谱的调制，因此色谱更具连续性。目前量子点技术在显示领域的应用主要包括以下两种：一种是在液晶显示器的背光源中采用量子点技术，但其没能很好的发挥量子点的优势，同时还带来了功耗高和成本高的缺点；另一种则是以量子点材料层替代彩膜层，并通过光色转化的方式实现彩色显示，但采用量子点材料层替代彩膜层时需要内置偏光片，其工艺难度大，因此实现比较困难。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种光路控制结构、像素结构及其制备方法、以及显示面板，以提供一种新型的量子点显示器件，可在降低量子点层的厚度的同时保证光在量子点层中的光程。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一个方面，提供一种光路控制结构，包括像素界定层以及位于所述像素界定层所限定的区域内的多个光路控制单元，所述多个光路控制单元中的至少一个光路控制单元中设有散射单元；其中，所述散射单元包括一个或多个散射透镜，所述散射透镜用于对入射光线进行散射。
本公开的一种示例性实施例中，所述散射透镜包括位于出光侧的凹陷部，所述凹陷部的形状包括半圆型棱柱和/或半球形棱镜。
本公开的一种示例性实施例中，所述散射透镜的凹陷面的最深距离在2～4微米之间。
根据本公开的一个方面，提供一种像素结构，包括上述的光路控制结构以及位于所述光路控制结构的出光侧的色彩调制层；所述色彩调制层包括多个色彩调制单元，所述多个色彩调制单元中的至少一个色彩调制单元为量子点材料层，且所述量子点材料层与所述光路控制结构中的散射单元对应设置。
本公开的一种示例性实施例中，所述像素结构还包括光源模块，所述光源模块包括多个发光单元，所述多个发光单元与所述光路控制结构中的多个光路控制单元一一对应设置。
本公开的一种示例性实施例中，所述像素结构包括多个不同颜色的子像素；所述光源模块所发的光的颜色与任一个子像素的颜色相同时，该与所述光源模块所发的光的颜色相同的子像素对应的所述色彩调制单元为透明单元，且与所述光源模块所发的光的颜色不同的子像素对应的所述色彩调制单元为量子点材料层；所述光源模块所发的光的颜色与所有子像素的颜色均不同时，各个子像素对应的所述色彩调制单元均为量子点材料层。
本公开的一种示例性实施例中，所述光源模块还包括位于所述发光单元靠近所述光路控制结构一侧的封装层。
本公开的一种示例性实施例中，所述像素结构还包括位于所述色彩调制层背离所述光路控制结构一侧的平坦层。
根据本公开的一个方面，提供一种显示面板，包括上述的像素结构。
根据本公开的一个方面，提供一种像素结构的制备方法，包括：在衬底基板上形成光路控制结构，所述光路控制结构包括像素界定层以及位于所述像素界定层所限定的区域内的多个光路控制单元，所述多个光路控制单元中的至少一个光路控制单元中设有散射单元，所述散射单元包括一个或多个散射透镜；在所述光路控制结构的出光侧形成色彩调制层，所述色彩调制层包括多个色彩调制单元，所述多个色彩调制单元中的至少一个色彩调制单元为量子点材料层，所述量子点材料层与所述散射单元对应设置。
本公开示例性实施方式所提供的光路控制结构、像素结构及其制备方法、以及显示面板，通过在像素界定层所限定的区域内设置散射透镜以作为散射单元，一方面可以实现对光束的发散效果，从而增大出射光的出射角度，以便于扩大量子点显示器件的视角，另一方面还可利用散射透镜的凹陷部作为量子点材料的填充空间，从而实现量子点材料层的厚度递减。具体而言，在量子点材料层的厚度最大的位置处对应的光线垂直出射，此时光线在量子点材料层中的光程即为该处量子点材料层的厚度，而在量子点材料层的厚度减小的位置处对应的光线因发生散射而斜向出射，且量子点材料层的厚度越小、出射光线的散射角度越大，此时光线在量子点材料层中的光程大于该处量子点材料层的厚度，因此根据光线的偏转程度设计其出射位置对应的量子点材料层的厚度，即设计散射透镜在该处的凹陷深度，便可保证光线在量子点材料层中的光程，从而满足量子点材料的效能需求，以便于实现相应色彩的显示。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示意性示出本公开示例性实施例中光路控制结构的示意图一；
图2示意性示出本公开示例性实施例中光路控制结构的示意图二；
图3示意性示出本公开示例性实施例中光路控制结构的示意图三；
图4示意性示出本公开示例性实施例中光线散射的原理图；
图5示意性示出本公开示例性实施例中量子点材料层中的光线路径图；
图6示意性示出本公开示例性实施例中光路控制结构的尺寸设计图；
图7示意性示出本公开示例性实施例中量子点材料的打印状态示意图；
图8示意性示出本公开示例性实施例中量子点材料层的结构示意图；
图9示意性示出本公开示例性实施例中像素结构的示意图一；
图10示意性示出本公开示例性实施例中像素结构的示意图二；
图11示意性示出本公开示例性实施例中量子点材料的发光原理图；
图12示意性示出本公开示例性实施例中像素结构的制备方法流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
本示例实施方式提供了一种光路控制结构，可应用于量子点发光器件。如图1至图3所示，该光路控制结构可以包括像素界定层10以及位于像素界定层10所限定的区域内的多个光路控制单元，该多个光路控制单元中的至少一个光路控制单元中设有散射单元20，例如图1所示的光路控制结构中仅一个光路控制单元中设有散射单元20，图2所示的光路控制结构中有两个光路控制单元中设有散射单元20，而图3所示的光路控制结构中所有光路控制单元中均设有散射单元20。其中，所述散射单元20可以包括一个或多个散射透镜200，该散射透镜200在出光侧具有凹陷部，其可用于对入射光线进行散射以得到发散的光束。
图4示意性示出了散射透镜200的工作原理图。由图可知，平行光束经过散射透镜200之后光路就会发生改变，从而形成出射角度增大的发散光束。
本公开示例性实施方式所提供的光路控制结构，通过在像素界定层10所限定的区域内设置散射透镜200以作为散射单元20，一方面可以实现对光束的发散效果，从而增大出射光的出射角度，以便于扩大量子点显示器件的视角，另一方面还可利用散射透镜200的凹陷部作为量子点材料的填充空间，从而实现量子点材料层的厚度递减。具体而言，如图5所示，在量子点材料层30的厚度最大的位置处对应的光线垂直出射，此时光线在量子点材料层30中的光程即为该处量子点材料层30的厚度，而在量子点材料层30的厚度减小的位置处对应的光线因发生散射而斜向出射，且量子点材料层30的厚度越小、出射光线的散射角度越大，此时光线在量子点材料层30中的光程大于该处量子点材料层30的厚度，因此根据光线的偏转程度设计其出射位置对应的量子点材料层30的厚度，即设计散射透镜200在该处的凹陷深度，便可保证光线在量子点材料层30中的光程，从而满足量子点材料的效能需求，以便于实现相应色彩的显示。
需要说明的是：本实施例对于散射单元20中的散射透镜200的数量不作具体限定，其可以是一个散射透镜200构成一个散射单元20，也可以是多个散射透镜200共同构成一个散射单元20，只要能够实现光线的散射效果，同时兼顾光线在量子点材料层30中的光程即可。
本示例实施方式中，为了实现量子点材料层30的厚度递减，所述散射透镜200选用半凹透镜结构，其例如可以包括半圆型棱柱、半球形棱镜、或者半圆型棱柱和半球形棱镜的组合等。其中，该散射透镜200可以采用玻璃材质的透镜或者树脂材质的透镜，只要是具有光线发散作用的透明透镜即可。
图6示意性示出了光路控制结构的尺寸设计图。通常情况下，若要量子点材料满足性能需求，其膜厚很难低于5μm，而像素界定层10的高度又要高于量子点材料层30的高度，因此像素界定层10的高度需要不低于6μm。在此基础上，所述散射透镜200的凹陷面的最深距离可以设置在2～4μm之间例如4μm，此时光路中的量子点材料层30也会占用像素界定层10中4μm一半的体积。
基于此，图7示出了在像素界定层10与散射单元20所限定的区域内打印量子点墨水300即量子点材料溶液的状态示意图。根据工艺要求，量子点墨水300与像素界定层10的接触角需要大于120°，这样才能容纳更多的墨水。以80ppi(pixels per inch，每英寸像素数量)样品为例，图7为样品短边的截面示意图，通过近似计算可知整个墨滴的高度约为8μm，墨水浓度通常不会超过5％，在此情况下干膜的厚度约为3～4μm。考虑到散射透镜200中凹陷部分，因此干膜厚度还要略小于3～4μm例如为2μm。在此基础上，如图8所示，由于在散射透镜200中凹陷区域的最深处可达4μm，因此实际的量子点材料层30干膜厚度在最厚处可达6μm，而在较薄处约为2μm。
本示例实施方式还提供了一种像素结构，如图9和图10所示，该像素结构可以包括上述的光路控制结构，位于光路控制结构的出光侧的色彩调制层，位于色彩调制层背离光路控制结构一侧的平坦层60，以及用于提供背光源的光源模块50。
所述光路控制结构可以包括多个光路控制单元，该多个光路控制单元中的至少一个光路控制单元中设有散射单元20；所述色彩调制层可以包括多个色彩调制单元，该多个色彩调制单元中的至少一个色彩调制单元为量子点材料层30，且该量子点材料层30与散射单元20的数量相同且一一对应设置；所述光源模块50可以包括多个发光单元500以及位于发光单元500靠近光路控制结构一侧的封装层70，该多个发光单元500与光路控制结构中的多个光路控制单元一一对应设置。
其中，所述光源模块50的各个发光单元500可以采用OLED(Organic LightEmitting Diode，有机发光二极管)或者mic LED(micro Light Emitting Diode，微型发光二极管)等发光技术，本实施例对此不作限定。
这样一来，本公开示例性实施方式所提供的像素结构，一方面可以增大出射光的出射角度，从而扩大量子点显示器件的视角，另一方面还可以在减小量子点材料层30的厚度的同时保证光线在量子点材料层30中的光程，从而满足量子点材料的效能需求。
本示例实施方式中，所述像素结构可以包括多个不同颜色的子像素，例如红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。
可选的，参考图9所示，在光源模块50所发的光的颜色与任一个子像素的颜色相同时，例如光源模块50的各个发光单元500均发射蓝光时，与光源模块50所发的光的颜色相同的子像素例如蓝色子像素对应的色彩调制单元可以为透明单元40，而与光源模块50所发的光的颜色不同的子像素例如红色子像素和绿色子像素对应的色彩调制单元则可以为量子点材料层30。
可选的，参考图10所示，在光源模块50所发的光的颜色与所有子像素的颜色均不同时，例如光源模块50的各个发光单元500均发射白光时，各个子像素对应的色彩调制单元均可以为量子点材料层30。
图11示出了量子点材料的发光原理图。以发光单元500为蓝光OLED为例，通过蓝光照射量子点材料层30，例如材料粒径不同的红色量子点材料层301和绿色量子点材料层302，即可将蓝光相应的转换为红光和绿光，而需要发射蓝光的部分无需设置量子点材料，例如设置一透明单元40即可，这样便能实现RGB三色显示。
基于上述的像素结构，本示例实施方式还提供了一种像素结构的制备方法，如图12所示，该制备方法可以包括：
S1、在衬底基板上形成光路控制结构，所述光路控制结构包括像素界定层10以及位于像素界定层10所限定的区域内的多个光路控制单元，所述多个光路控制单元中的至少一个光路控制单元中设有散射单元20，该散射单元20包括一个或多个散射透镜200；
S2、在光路控制结构的出光侧形成色彩调制层，所述色彩调制层包括多个色彩调制单元，所述多个色彩调制单元中的至少一个色彩调制单元为量子点材料层30，且该量子点材料层30与散射单元20对应设置。
其中，所述衬底基板例如可以为独立设置的衬底基板，或者也可以为光源模块50的封装层70。
基于此，本公开示例性实施方式所提供的像素结构的制备方法，通过制备散射透镜200，并在散射透镜200中形成量子点材料层30，不仅可以打破由量子点材料的特性所决定的量子点材料厚度大的局限，而且还能保证光线在量子点材料层30中的光程，以满足量子点材料的效能需求。
本示例实施方式还提供了一种显示面板，包括如上的像素结构。其中，该显示面板可在降低量子点层的厚度的同时保证光在量子点层中的光程，从而实现全色彩显示。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。

Claims (8)

1.一种光路控制结构，其特征在于，包括像素界定层以及位于所述像素界定层所限定的区域内的多个光路控制单元，所述多个光路控制单元中的至少一个光路控制单元中设有散射单元；
其中，所述散射单元包括一个或多个散射透镜，所述散射透镜用于对入射光线进行散射，所述散射透镜为透明透镜；所述散射透镜包括位于出光侧的凹陷部，所述凹陷部的形状包括半圆型棱柱和/或半球形棱镜，所述散射透镜的凹陷面的最深距离在2～4微米之间。
2.一种像素结构，其特征在于，包括权利要求1所述的光路控制结构以及位于所述光路控制结构的出光侧的色彩调制层；
所述色彩调制层包括多个色彩调制单元，所述多个色彩调制单元中的至少一个色彩调制单元为量子点材料层，且所述量子点材料层与所述光路控制结构中的散射单元对应设置。
3.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括光源模块，所述光源模块包括多个发光单元，所述多个发光单元与所述光路控制结构中的多个光路控制单元一一对应设置。
4.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构包括多个不同颜色的子像素；
所述光源模块所发的光的颜色与任一个子像素的颜色相同时，该与所述光源模块所发的光的颜色相同的子像素对应的所述色彩调制单元为透明单元，且与所述光源模块所发的光的颜色不同的子像素对应的所述色彩调制单元为量子点材料层；
所述光源模块所发的光的颜色与所有子像素的颜色均不同时，各个子像素对应的所述色彩调制单元均为量子点材料层。
5.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述光源模块还包括位于所述发光单元靠近所述光路控制结构一侧的封装层。
6.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括位于所述色彩调制层背离所述光路控制结构一侧的平坦层。
7.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求2-6任一项所述的像素结构。
8.一种像素结构的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上形成光路控制结构，所述光路控制结构包括像素界定层以及位于所述像素界定层所限定的区域内的多个光路控制单元，所述多个光路控制单元中的至少一个光路控制单元中设有散射单元，所述散射单元包括一个或多个散射透镜，所述散射透镜为透明透镜；
在所述光路控制结构的出光侧形成色彩调制层，所述色彩调制层包括多个色彩调制单元，所述多个色彩调制单元中的至少一个色彩调制单元为量子点材料层，所述量子点材料层与所述散射单元对应设置；所述散射透镜包括位于出光侧的凹陷部，所述凹陷部的形状包括半圆型棱柱和/或半球形棱镜，所述散射透镜的凹陷面的最深距离在2～4微米之间。
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