CN102880002B - 一种黑色感光性树脂组合物、显示面板及液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种黑色感光性树脂组合物、显示面板及液晶显示器，涉及着色感光性树脂组合物技术领域，可以克服在用黑矩阵材料曝光形成隔垫物的过程中出现曝光不完全的情况，提高形成隔垫物图案的精细度，提高隔垫物的质量。包括：黑色颜料分散液，包括黑色颜料和分散剂，黑色颜料固形份占黑色感光性树脂组合物的5％-35％，分散剂固形份占黑色颜料固形份的20％-50％；碱可溶性树脂，其固形份占黑色感光性树脂组合物的5％-25％；感光聚合性树脂，其固形份占黑色感光性树脂组合物的8％-28％；光引发剂，其固形份占感光聚合性树脂固形份的10％-40％。

Description

一种黑色感光性树脂组合物、显示面板及液晶显示器

技术领域

本发明涉及着色感光性树脂组合物技术领域，尤其涉及一种黑色感光性树脂组合物、显示面板及液晶显示器。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器凭借其低功耗、低辐射及轻薄性等特点，逐渐成为平板显示的主流，并已广泛应用于各种显示元件。液晶显示面板通常包括相向设置的彩膜基板和阵列基板，两基板之间填充有液晶分子层，光线由阵列基板一侧照射显示面板，在电场作用下，液晶分子的排列将会发生变化，从而导致通过其的光线变化，这种光线的变化通过偏光片的作用可以表现为明暗的变化。这样，通过控制电场强度的变化进而控制了光线的明暗变化，从而能够达到显示图像的目的。

在液晶显示面板内部，彩膜基板和阵列基板之间通常需要隔出一定的距离以形成液晶分子层的厚度，这就要求在彩膜基板和阵列基板之间设置有隔垫物。液晶显示器的反应速度、对比度、视角等都与液晶层的厚度有密切的关系，而隔垫物作为液晶屏装配用的辅助材料，主要用于维持彩膜基板与阵列基板间的间距及间距的均匀性，因此提高隔垫物的质量就显得尤为重要。

为了提高显示器件的对比度，目前常采用黑矩阵材料制作隔垫物，同时为了保证产品质量，制作隔垫物的黑矩阵材料还应当绝缘且具有一定的弹性形变量。在现有的液晶显示器加工过程当中，隔垫物一般相对较厚，再加上黑矩阵材料的吸光度通常较高，从而使得曝光形成隔垫物的难度加大，容易出现曝光不完全的情况，这将导致形成隔垫物图案的精细度下降，严重影响隔垫物质量。

发明内容

本发明的实施例提供一种黑色感光性树脂组合物、显示面板及液晶显示器，可以克服在用黑矩阵材料曝光形成隔垫物的过程中出现曝光不完全的情况，提高形成隔垫物图案的精细度，提高隔垫物的质量。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例的一方面，提供一种黑色感光性树脂组合物，包括：

黑色颜料分散液，包括黑色颜料和分散剂，所述黑色颜料固形份占所述黑色感光性树脂组合物的5％-35％质量百分比，所述分散剂固形份占所述黑色颜料固形份的20％-50％质量百分比。

碱可溶性树脂，其固形份占所述黑色感光性树脂组合物的5％-25％质量百分比。

感光聚合性树脂，其固形份占所述黑色感光性树脂组合物的8％-28％质量百分比。

光引发剂，其固形份占所述感光聚合性树脂固形份的10％-40％质量百分比。

本发明实施例的另一方面，提供一种显示面板，包括彩膜基板和阵列基板。

所述彩膜基板和所述阵列基板上具有由上述的黑色感光性树脂组合物固化得到的隔垫物。

本发明实施例的又一方面，提供一种液晶显示器，包括如上所述的显示面板。

本发明实施例提供的黑色感光性树脂组合物、显示面板及液晶显示器，该黑色感光性树脂组合物中包括黑色颜料分散液、碱可溶性树脂、感光聚合性树脂、光引发剂及溶剂，这样一种黑色感光性树脂组合物的绝缘性能良好，且形成图案的精细度高、光密度大。采用这样一种黑色感光性树脂组合物可以克服在用黑矩阵材料曝光形成隔垫物的过程中出现曝光不完全的情况，从而提高了形成隔垫物图案的精细度，提高隔垫物的质量，进而提高了液晶显示器的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种黑色感光性树脂组合物，包括：

黑色颜料分散液，包括黑色颜料和分散剂，该黑色颜料固形份占黑色感光性树脂组合物的5％-35％质量百分比，该分散剂固形份占黑色颜料固形份的20％-50％质量百分比。

碱可溶性树脂，其固形份占黑色感光性树脂组合物的5％-25％质量百分比。

感光聚合性树脂，其固形份占黑色感光性树脂组合物的8％-28％质量百分比。

光引发剂，其固形份占感光聚合性树脂固形份的10％-40％质量百分比。

本发明实施例提供的黑色感光性树脂组合物，包括黑色颜料分散液、碱可溶性树脂、感光聚合性树脂、光引发剂及溶剂，这样一种黑色感光性树脂组合物的绝缘性能良好，且形成图案的精细度高、光密度大。采用这样一种黑色感光性树脂组合物可以克服在用黑矩阵材料曝光形成隔垫物的过程中出现曝光不完全的情况，从而提高了形成隔垫物图案的精细度，提高隔垫物的质量，进而提高了液晶显示器的质量。

进一步地，黑色颜料分散液还可以包括：

混色颜料，该混色颜料可以包括红色颜料、黄色颜料、蓝色颜料、紫色颜料中的至少一种，其固形份占黑色颜料固形份的2％-8％质量百分比。

碱可溶性树脂可以包括不饱和酸酐，或不饱和羧酸与苯乙烯的共聚物及其衍生化合物，也可以为含光敏结构的高支化碱溶性丙烯酸聚酯。例如，碱可溶性树脂可以以醇为中心，通过与酸酐、环氧烷烃反应合成超支化聚酯，利用合成聚合物分子外围的羧基与光敏性物质反应合成分子末端含光敏剂结构的丙烯酸酯。

采用这样一种碱可溶性树脂，可以提高总体黑色感光树脂组合物的光敏性，实现黑色感光树脂组合物在厚膜情况下的完全曝光。其中，参加反应的光敏性物质为α-羟烷基苯酮类带有羟基的引发物质，形成的该碱可溶性树脂的酸值需控制在60-180之间，优选为90-130，聚酯化程度体现在分子量的控制上，该碱可溶性树脂的分子量为4000-15000，优选为6000-10000。

进一步地，感光聚合性树脂可以包括至少一种有机酯类单体，和/或含有两个或两个以上可聚合不饱和键的低聚物。

光引发剂可以包括自由基型光引发剂，或阳离子型光引发剂，或一种或一种以上自由基型光引发剂与一种或一种以上阳离子型光引发剂的组合。

黑色颜料固形份占黑色感光性树脂组合物的质量百分比可以优选为15％-30％。

光引发剂固形份占感光聚合性树脂固形份的质量百分比可以优选为15％-30％。

进一步地，黑色感光性树脂组合物还可以包括：

添加剂，其固形份占黑色感光性树脂组合物的0％-1％。

其中，该添加剂具体可以包括固着促进剂、流平剂、润湿剂、紫外线吸收剂中的至少一种。

需要说明的是，在本发明实施例中，黑色颜料、分散剂、感光聚合性树脂、光引发剂、溶剂等也可选用其它已知的原料。

黑色颜料可以为公知的具有绝缘性的有机颜料，如二苯嵌奈黑等。红色颜料以苝系、喹吖啶酮、吡咯并吡咯类为主，如P.R.224、P.R.254、P.R.255、P.R.264、P.R.122、P.R.123、P.R.177、P.R.179、P.R.190、P.R.202、P.R.210、P.R.270、P.R.272、P.R.122等。蓝色颜料如P.B.1、P.B.2、P.B.15、P.B.15:3、P.B.15:4、P.B.15:6、P.B.16、P.B.22、P.B.60、P.B.66等。紫色颜料如P.V.32、P.V.36、P.V.38、P.V.39、P.V.23、P.V.9、P.V.1等。黄色颜料可以包括偶氮类以及杂环类，如P.Y.1、P.Y.12、P.Y.3、P.Y.13、P.Y.83、P.Y.93、P.Y.94、P.Y.95、P.Y.109、P.Y.126、P.Y.127、P.Y.138、P.Y.139、P.Y.147、P.Y.150、P.Y.174等。

感光聚合性树脂可以是乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、二(甲基)丙烯酸3-甲基戊二醇酯、三(羟甲基)丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰酸酯二(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰酸酯三(甲基)丙烯酸酯、已内酯改性的三(2-羟乙基)异氰酸酯三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙酯、环氧乙烷改性三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙酯、环氧丙烷改性的三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性的二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、已内酯改性的二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸二三羟甲基丙酯、环氧乙烷改性的双酚A二(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷改性的双酚A二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性的氢化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷改性的氢化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、双酚A的二(丙烯酰氧乙基)醚、环氧丙烷改性的甘油三丙酸酯、环氧乙烷改性的双酚F二(甲基)丙烯酸酯、酚醛聚缩水甘油醚(甲基)丙烯酸酯、壬基苯基卡必醇丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙烯酸丙酯、2-乙基己基卡必醇丙烯酸酯、2-羟基丙烯酸乙酯等等。也可以含有两个或两个以上可聚合不饱和键的低聚物，例如聚氨酯丙烯酸酯齐聚体、不饱和聚酯、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂等。需要说明的是，在上述化合物中，含有(甲基)的化合物均表示该种化合物添加甲基后的另一种化合物，例如，乙二醇二(甲基)丙烯酸酯指的是乙二醇二丙烯酸酯以及乙二醇二甲基丙烯酸酯两种化合物。以上列举可单独使用，也可以两种或者两种以上并用。

光引发剂可以是自由基型光引发剂，也可以是阳离子型光引发剂，也可以是自由基型光引发剂一种或一种以上与一种或一种以上阳离子型光引发剂组合使用。本发明实施例中的光引发剂可以是二咪唑系化合物、安息香系化合物、二苯甲酮系化合物、苯乙酮系化合物、三嗪系化合物、重氮系化合物、咕吨酮系化合物、肟酯类化合物等的一种或几种的组合。

分散剂可以为BYK、solsperse、EFKA、味之素等等公知的颜料润湿分散剂。

溶剂可以为甲酸、乙酸、丙酮，丁酮，脂肪醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚、乙二醇单甲基醚醋酸酯、二乙二醇单甲基醚醋酸酯、二乙二醇二乙醚甲酸戊酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸异戊酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸异丙酯、烷基酯类、乳酸甲酯、乳酸乙酯、羟基乙酸甲酯、羟基乙酸乙酯、羟基乙酸丁酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、3-羟基丙酸甲酯、3-羟基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2甲基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四氢呋喃、四氢吡喃、1，4-二恶烷、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、单甲基醚乙二醇酯、γ-丁内酯、丙酸-3-乙醚乙酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇单甲基醚、二丙二醇单甲基醚、三丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、二丙二醇单甲基醚醋酸酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸异丙酯、环己烷、二甲苯、异丙醇。其中优选为丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯和γ-丁内酯其中之一或者两种以上的组合。

显然，上述列举的黑色颜料、红色颜料、蓝色颜料、紫色颜料、黄色颜料、感光聚合性树脂、光引发剂、分散剂、溶剂等仍只是可选原料的部分例子，而不是对本发明的限制，本领域技术人员还可选用其它公知的原料用于本实施例的黑色感光性树脂组合物中。

本发明实施例提供的黑色感光性树脂组合物，包括黑色颜料分散液、碱可溶性树脂、感光聚合性树脂、光引发剂及溶剂，这样一种黑色感光性树脂组合物的绝缘性能良好，且形成图案的精细度高、光密度大。采用这样一种黑色感光性树脂组合物可以克服在用黑矩阵材料曝光形成隔垫物的过程中出现曝光不完全的情况，从而提高了形成隔垫物图案的精细度，提高隔垫物的质量，进而提高了液晶显示器的质量。

在本发明实施例提供的黑色感光性树脂组合物中，其主要功能组分为具有光敏性的碱可溶性树脂。例如，可以采用如下方法制备出这样一种光敏性碱可溶性树脂：首先在装有搅拌器、冷凝管、滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中按比例加入环氧氯丁烷、偏苯三酸酐、α-羟烷基苯酮类光引发剂以及溶剂聚甲基丙烯酸(PMA)；再将该混合物至于90℃的环境下持续反应五个小时；将偶氮二异丁腈用PMA溶解20min之后均匀添加至反应物容器内；再将温度降至90℃，加入丙烯酸缩水甘油酯及阻聚剂反应至酸值恒定；利用甲醇提纯得到具有光敏性的碱可溶性树脂聚合物。

将制备的光敏性碱可溶性树脂与黑色颜料分散液、感光聚合性树脂、光引发剂、溶剂以及其他助剂添加到一起，经过搅拌混合均匀后可以形成黑色感光性树脂组合物。

以下分别展示了三种黑色感光性树脂组合物，其中，样品1与样品2均为本发明所提供的黑色感光性树脂组合物，对比例展示的是现有的一种黑色感光性树脂组合物，样品1、样品2与对比例的具体配方组分不同，如下表1所示。

表1

需要说明的是，表1中所提供的三种黑色感光性树脂组合物中的各个组分均可以为包含该组分的溶液，这些溶液的质量均以g为单位进行测量。对于每一种组分溶液而言，其所包含的该组分固体的含量即为该组分的固形份。

在表1所示的三种黑色感光性树脂组合物中，样品1所含碱可溶性树脂固形份约占样品1的18％质量百分比，感光聚合性树脂固形份约占样品1的19％质量百分比，光引发剂固形份约占感光聚合性树脂固形份的31％质量百分比，颜料液中黑色颜料固形份约占样品1的31％质量百分比；样品2所含碱可溶性树脂固形份约占样品2的21.5％质量百分比，感光聚合性树脂固形份约占样品2的20.5％质量百分比，光引发剂固形份约占感光聚合性树脂固形份的18.8％质量百分比，颜料液中黑色颜料固形份约占样品2的27％质量百分比；对比例所含碱可溶性树脂固形份约占对比例的13.2％质量百分比，感光聚合性树脂固形份约占对比例的22％质量百分比，光引发剂固形份约占感光聚合性树脂固形份的18.7％质量百分比，颜料液中黑色颜料固形份约占对比例的30.9％质量百分比。

将上述三种黑色感光性树脂组合物分别用旋涂机在400-700rpm的转速下旋涂到厚度为0.5μm的玻璃基板上，并在80℃的环境下经过3min的预烘烤，使用高压汞灯在15mJ/cm²的照度条件下曝光8-10s，再用0.05％的氢氧化钾溶液显影20-40s，之后将形成的图案在230℃的环境下经过40min的后烘烤，从而形成隔垫物图形。三种黑色感光性树脂组合物形成的隔垫物的各项性能指标的比较如下表2中所示。

表2

由表2可以清楚地看到，本发明实施例提供的黑色感光性树脂组合物与现有技术相比，形成的隔垫物具有更低的介电常数，这样可以避免基板之间电信号的干扰；此外，吸光度也更高，可以防止光线过多的透射，提高液晶显示器的对比度；另一方面，形成隔垫物的解析精度也更高，且保持了良好的柱状，大大提高隔垫物的质量，进而提高了液晶显示器的质量。

本发明实施例提供一种显示面板10，如图1所示，包括彩膜基板11和阵列基板12。

彩膜基板11和阵列基板12上具有由以上所述的黑色感光性树脂组合物固化得到的隔垫物13。

黑色感光性树脂组合物在签署实施例中已做了详细的描述，此处不做赘述。

其中，隔垫物13的结构可以是现有结构，例如，该隔垫物13可以是如图1中所示的分别位于彩膜基板11和阵列基板12之上，且相互对插的梯形结构。当然也可以是其他任何已知的结构，本发明实施例对此不做限制。

本发明实施例提供的显示面板，包括由黑色感光性树脂组合物形成的隔垫物，该黑色感光性树脂组合物包括黑色颜料分散液、碱可溶性树脂、感光聚合性树脂、光引发剂及溶剂，这样一种黑色感光性树脂组合物的绝缘性能良好，且形成图案的精细度高、光密度大。采用这样一种黑色感光性树脂组合物可以克服在用黑矩阵材料曝光形成隔垫物的过程中出现曝光不完全的情况，从而提高了形成隔垫物图案的精细度，提高隔垫物的质量，进而提高了液晶显示器的质量。

本发明实施例提供一种液晶显示器，该液晶显示器包括如上所述的显示面板。

其中，显示面板包括彩膜基板和阵列基板。彩膜基板和阵列基板上具有由以上所述的黑色感光性树脂组合物固化得到的隔垫物。

本发明实施例提供的液晶显示器，包括显示面板，该显示面板包括由黑色感光性树脂组合物形成的隔垫物，该黑色感光性树脂组合物包括黑色颜料分散液、碱可溶性树脂、感光聚合性树脂、光引发剂及溶剂，这样一种黑色感光性树脂组合物的绝缘性能良好，且形成图案的精细度高、光密度大。采用这样一种黑色感光性树脂组合物可以克服在用黑矩阵材料曝光形成隔垫物的过程中出现曝光不完全的情况，从而提高了形成隔垫物图案的精细度，提高隔垫物的质量，进而提高了液晶显示器的质量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种黑色感光性树脂组合物，其特征在于，包括：

黑色颜料分散液，包括黑色颜料和分散剂，所述黑色颜料固形份占所述黑色感光性树脂组合物的5％-35％质量百分比，所述分散剂固形份占所述黑色颜料固形份的20％-50％质量百分比，所述黑色颜料为具有绝缘性的有机颜料；

碱可溶性树脂，其固形份占所述黑色感光性树脂组合物的5％-25％质量百分比；

感光聚合性树脂，其固形份占所述黑色感光性树脂组合物的8％-28％质量百分比；

光引发剂，其固形份占所述感光聚合性树脂固形份的21％-30％质量百分比；

其中，所述光引发剂包括阳离子型光引发剂或一种或一种以上自由基型光引发剂与一种或一种以上阳离子型光引发剂的组合；

所述碱可溶性树脂包括含光敏结构的高支化碱溶性丙烯酸聚酯。

2.根据权利要求1所述的黑色感光性树脂组合物，其特征在于，所述黑色颜料分散液还包括：

混色颜料，所述混色颜料包括红色颜料、黄色颜料、蓝色颜料、紫色颜料中的至少一种，所述混色颜料固形份占所述黑色颜料固形份的2％-8％质量百分比。

3.根据权利要求1所述的黑色感光性树脂组合物，其特征在于，所述碱可溶性树脂的酸值在60-180之间，其分子量在4000-15000之间。

4.根据权利要求3所述的黑色感光性树脂组合物，其特征在于，所述碱可溶性树脂的酸值在90-130之间，其分子量在6000-10000之间。

5.根据权利要求1所述的黑色感光性树脂组合物，其特征在于，所述感光聚合性树脂包括至少一种有机酯类单体，和/或含有两个或两个以上可聚合不饱和键的低聚物。

6.根据权利要求1所述的黑色感光性树脂组合物，其特征在于，所述黑色颜料固形份占所述黑色感光性树脂组合物的质量百分比为15％-30％。

7.根据权利要求1至6任一所述的黑色感光性树脂组合物，其特征在于，所述黑色感光性树脂组合物还包括：

添加剂，所述添加剂的固形份占所述黑色感光性树脂组合物的0％-1％。

8.根据权利要求7所述的黑色感光性树脂组合物，其特征在于，所述添加剂包括固着促进剂、流平剂、润湿剂、紫外线吸收剂中的至少一种。

9.一种显示面板，包括彩膜基板和阵列基板，其特征在于，

所述彩膜基板和所述阵列基板上具有由权利要求1-6任一所述的黑色感光性树脂组合物固化得到的隔垫物。

10.一种液晶显示器，其特征在于，包括如权利要求9所述的显示面板。