CN108490738A - 黑色矩阵材料组合物及黑色矩阵的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种黑色矩阵材料组合物及黑色矩阵的制作方法。本发明的黑色矩阵材料组合物中具有黑色多孔二氧化钛粒子，黑色多孔二氧化钛粒子的孔隙率高，对光有很好的漫反射效果及很低的镜面反射率，因此在对黑色矩阵材料组合物进行曝光以制作黑色矩阵的过程中，黑色多孔二氧化钛粒子能够将紫外光进行散射，使黑色矩阵材料组合物中的光起始剂及反应单体能够吸收更多的紫外光，提升固化效率，并且制得的黑色矩阵在进行遮光时，黑色多孔二氧化钛粒子能够有效减少黑色矩阵的反光率，提升遮光效果。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种黑色矩阵材料组合物及黑色矩阵的制作方法。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)是目前市场上应用最为广泛的显示产品，其生产工艺技术十分成熟，产品良率高，生产成本相对较低，市场接受度高。现有市场上的液晶显示器大部分为背光型液晶显示装置，其包括液晶显示面板及背光模组。通常液晶显示面板由彩膜(Color Filter，CF)基板、阵列基板(Array)基板、夹于彩膜基板与阵列基板之间的液晶及密封框胶(Sealant)组成，其中，CF基板主要包括对应子像素设置的多个色阻单元、用于维持盒厚的隔垫物(Photo Spacer，PS)以及设置在相邻的像素之间的黑色矩阵(Black Matrix，BM)。黑色矩阵的主要作用是遮蔽因像素排列不同造成的像素漏光设计，增加彩色彩膜的对比度，同时还可以防止不同颜色的像素之间出现混色，提高色纯度。
传统黑色矩阵的主要成分包括炭黑(Carbon Black)、分散剂(Dispersant)、碱可溶性树脂(Polymer)、单体(Monomer)、光起始剂(Initiator)、添加剂(Additive)等。形成图案化的黑色矩阵主要制程包括黑色矩阵材料的涂布、曝光、显影、后烘烤等。黑色矩阵材料的部分被紫外光线照射曝光后，其中的光起始剂被激活，引发单体发生交联聚合反应使黑色矩阵材料被紫外光线照射的部分固化，而后经过显影阶段，碱性显影液溶解黑色矩阵材料未被固化的部分从而形成图案。
由于现有的黑色矩阵的主要材料中具有碳黑，而碳黑会反射光线，会使得黑色矩阵产生较高的反射率。并且，由于碳黑的存在，在黑色矩阵制作时的曝光制程中，碳黑会对照射黑色矩阵材料的紫外光进行反射，使得可供单体吸收的紫外光的量减少，使固化时间被延长，降低固化效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种黑色矩阵材料组合物，利用该黑色矩阵材料组合物制作的黑色矩阵的遮光性能好，反射率较低。
本发明的另一目的在于提供一种黑色矩阵的制作方法，固化效率高，制得的黑色矩阵遮光性能好，反射率低。
为实现上述目的，本发明首先提供一种黑色矩阵材料组合物，包括遮光材料、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、第一溶剂及添加剂；所述遮光材料包括黑色多孔二氧化钛粒子。
所述遮光材料还包括碳黑；
所述黑色矩阵材料组合物中，各组分的质量份为：遮光材料5～20份、碱可溶性树脂5～8份、光起始剂0.2～0.6份、反应单体5～8份、第一溶剂70～85份、添加剂0.1～0.2份。
所述黑色多孔二氧化钛粒子为经过表面活性剂改性的黑色多孔二氧化钛粒子。
所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
所述黑色矩阵材料组合物还包括分散单体与分散剂。
所述分散单体包括苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、甲基丙烯酸醇酯、甲基丙烯酸烷基芳酯中的一种或多种。
本发明还提供一种黑色矩阵的制作方法，包括：
提供黑色多孔二氧化钛粒子、表面活性剂、第一溶剂，将黑色多孔二氧化钛粒子与表面活性剂加入第一溶剂中并进行超声处理，得到第一混合液；
提供分散单体，将分散单体加入第一混合液中并进行超声处理，得到第二混合液；
提供碳黑、分散剂、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、添加剂，将碳黑、分散剂、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、添加剂加入第二混合液中并进行搅拌及超声处理并加热，得到黑色矩阵材料组合物；
提供一基板，利用所述黑色矩阵材料组合物在基板上制作黑色矩阵。
所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种；
所述分散单体包括苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、甲基丙烯酸醇酯、甲基丙烯酸烷基芳酯中的一种或多种。
将黑色多孔二氧化钛粒子与表面活性剂加入第一溶剂中并进行超声处理的时间为60-180分钟；
将分散单体加入第一混合液中并进行超声处理的时间为60-180分钟；
将碳黑、分散剂、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、添加剂加入第二混合液中并进行搅拌及超声处理的时间为60-180分钟。
所述第一溶剂为水性溶剂；
利用所述黑色矩阵材料组合物在基板上制作黑色矩阵的具体过程为：
将所述黑色矩阵材料组合物涂布在基板上并进行曝光显影制程，制得黑色矩阵；或者，
对所述黑色矩阵材料组合物进行干燥处理后加入有机的第二溶剂中，得到第三混合液，将第三混合液涂布在基板上并进行曝光显影制程，制得黑色矩阵。
本发明的有益效果：本发明提供的一种黑色矩阵材料组合物中具有黑色多孔二氧化钛粒子，黑色多孔二氧化钛粒子的孔隙率高，对光有很好的漫反射效果及很低的镜面反射率，因此在对黑色矩阵材料组合物进行曝光以制作黑色矩阵的过程中，黑色多孔二氧化钛粒子能够将紫外光进行散射，使黑色矩阵材料组合物中的光起始剂及反应单体能够吸收更多的紫外光，提升固化效率，并且制得的黑色矩阵在进行遮光时，黑色多孔二氧化钛粒子能够有效减少黑色矩阵的反光率，提升遮光效果。本发明提供的一种黑色矩阵的制作方法，黑色矩阵的固化效率高，制得的黑色矩阵遮光性能好，反射率低。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为本发明的黑色矩阵的制作方法的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
本发明提供一种黑色矩阵材料组合物，用于制作液晶显示装置中的黑色矩阵，该黑色矩阵材料组合物包括遮光材料、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、第一溶剂及添加剂；所述遮光材料包括碳黑与黑色多孔二氧化钛粒子。
具体地，所述黑色矩阵材料组合物中，各组分的质量份为：遮光材料5～20份、碱可溶性树脂5～8份、光起始剂0.2～0.6份、反应单体5～8份、第一溶剂70～85份、添加剂0.1～0.2份。
具体地，所述黑色多孔二氧化钛粒子为经过表面活性剂改性的黑色多孔二氧化钛粒子，以增强其在第一溶剂中的分散性。
进一步地，所述表面活性剂可以包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等材料中的一种或多种。
具体地，所述黑色矩阵材料组合物还包括分散单体，用于进一步提升表面活性剂在第一溶剂中的分散性。
进一步地，所述分散单体包括苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、甲基丙烯酸醇酯、甲基丙烯酸烷基芳酯中的一种或多种。优选地，所述分散单体为苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸中的一种。
具体地，通过对黑色多孔二氧化钛粒子进行表面活性剂改性及设置分散单体，使得黑色多孔二氧化钛粒子在黑色矩阵材料组合物中不会聚集存在，分布位置并不固定，均匀地存在于黑色矩阵材料组合物的各个组分中。
具体地，所述黑色矩阵材料组合物还包括分散剂。
具体地，分散单体与分散剂的含量可根据具体产品需求进行设计，保证黑色矩阵材料组合物中各组分混合均匀即可。
具体地，所述第一溶剂为水性溶剂，例如，该第一溶剂可以为水或醇类溶剂。
进一步地，本发明的黑色矩阵材料组合物应用于制作黑色矩阵的具体方式可以为，将该黑色矩阵材料组合物直接涂布在用于形成黑色矩阵的基板上，接着，对黑色矩阵材料组合物进行曝光、显影制程，在黑色矩阵材料组合物上形成图案，最后进行后烘烤制程，使黑色矩阵材料组合物进一步固化，制得黑色矩阵；或者，本发明的黑色矩阵材料组合物应用于制作黑色矩阵的具体方式还可以为，将该黑色矩阵材料组合物进行干燥处理，去除第一溶剂，之后将干燥处理后的黑色矩阵材料组合物加入有机的第二溶剂中，得到第三混合液，随后将第三混合液涂布在基板上并进行曝光、显影制程，形成图案，最后进行后烘烤制程，使第三混合液进一步固化，制得黑色矩阵。
需要说明的是，本发明的黑色矩阵材料组合物中具有黑色多孔二氧化钛粒子，黑色多孔二氧化钛粒子的孔隙率高，对光有很好的漫反射效果及很低的镜面反射率，因此在对黑色矩阵材料组合物进行曝光以制作黑色矩阵的过程中，黑色多孔二氧化钛粒子能够将紫外光进行散射，使黑色矩阵材料组合物中的光起始剂及反应单体能够吸收更多的紫外光，提升固化效率，并且制得的黑色矩阵在进行遮光时，黑色多孔二氧化钛粒子能够有效减少黑色矩阵对光线的反射，从而在保证黑色矩阵的遮光性能的同时，降低黑色矩阵的反光率，解决了因碳黑反光使黑色矩阵整体反光率增加的问题，显著提升了黑色矩阵的遮光效果。
基于同一发明构思，请参阅图1，本发明还提供一种黑色矩阵的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、提供黑色多孔二氧化钛粒子、表面活性剂、第一溶剂，将黑色多孔二氧化钛粒子与表面活性剂加入第一溶剂中并进行超声处理，得到第一混合液。
具体地，所述第一溶剂为水性溶剂，例如，所述第一溶剂为水或醇类溶剂。
具体地，所述步骤S1中，利用表面活性剂对黑色多孔二氧化钛粒子进行改性，使其分散性大大增加。
具体地，所述表面活性剂可以包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
具体地，所述步骤S1中进行超声处理的时间为60-180分钟。
步骤S2、提供分散单体，将分散单体加入第一混合液中并进行超声处理，得到第二混合液。
具体地，所述分散单体用于进一步增加黑色多孔二氧化钛粒子的分散性。
具体地，所述分散单体包括苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、甲基丙烯酸醇酯、甲基丙烯酸烷基芳酯中的一种或多种。
具体地，所述步骤S2中进行超声处理的时间为60-180分钟。
步骤S3、提供碳黑、分散剂、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、添加剂，将碳黑、分散剂、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、添加剂加入第二混合液中并进行搅拌及超声处理并加热，得到黑色矩阵材料组合物。
具体地，所述步骤S3中进行搅拌及超声处理的时间为60-180分钟。
具体地，所述步骤S3制得的黑色矩阵材料组合物中，各组分的质量份为：由黑色多孔二氧化钛粒子与碳黑组成的遮光材料共5～20份、碱可溶性树脂5～8份、光起始剂0.2～0.6份、反应单体5～8份、第一溶剂70～85份、添加剂0.1～0.2份，而分散单体与分散剂的含量可根据具体产品需求进行设计，保证黑色矩阵材料组合物中各组分混合均匀即可。
具体地，通过对黑色多孔二氧化钛粒子进行表面活性剂改性及设置分散单体，使得黑色多孔二氧化钛粒子在黑色矩阵材料组合物中不会聚集存在，分布位置并不固定，均匀地存在于黑色矩阵材料组合物的各个组分中。
步骤S4、提供一基板，利用所述黑色矩阵材料组合物在基板上制作黑色矩阵。
具体地，利用所述黑色矩阵材料组合物在基板上制作黑色矩阵的具体过程可以为：将该黑色矩阵材料组合物直接涂布在用于形成黑色矩阵的基板上，接着，对黑色矩阵材料组合物进行曝光、显影制程，在黑色矩阵材料组合物上形成图案，最后进行后烘烤制程，使黑色矩阵材料组合物进一步固化，制得黑色矩阵；或者，利用所述黑色矩阵材料组合物在基板上制作黑色矩阵的具体过程还可以为：将该黑色矩阵材料组合物进行干燥处理，去除第一溶剂，之后将干燥处理后的黑色矩阵材料组合物加入有机的第二溶剂中，得到第三混合液，随后将第三混合液涂布在基板上并进行曝光、显影制程，形成图案，最后进行后烘烤制程，使第三混合液进一步固化，制得黑色矩阵。
需要说明的是，本发明的黑色矩阵的制作方法，先制作具有黑色多孔二氧化钛粒子的黑色矩阵材料组合物，而后利用该黑色矩阵材料组合物制作黑色矩阵，黑色多孔二氧化钛粒子的孔隙率高，对光有很好的漫反射效果及很低的镜面反射率，因此在对黑色矩阵材料组合物进行曝光以制作黑色矩阵的过程中，黑色多孔二氧化钛粒子能够将紫外光进行散射，使黑色矩阵材料组合物中的光起始剂及反应单体能够吸收更多的紫外光，提升固化效率，并且制得的黑色矩阵在进行遮光时，黑色多孔二氧化钛粒子能够有效减少黑色矩阵的反光率，提升遮光效果。本发明提供的一种黑色矩阵的制作方法，黑色矩阵的固化效率高，制得的黑色矩阵遮光性能好，反射率低。
综上所述，本发明的黑色矩阵材料组合物中具有黑色多孔二氧化钛粒子，黑色多孔二氧化钛粒子的孔隙率高，对光有很好的漫反射效果及很低的镜面反射率，因此在对黑色矩阵材料组合物进行曝光以制作黑色矩阵的过程中，黑色多孔二氧化钛粒子能够将紫外光进行散射，使黑色矩阵材料组合物中的光起始剂及反应单体能够吸收更多的紫外光，提升固化效率，并且制得的黑色矩阵在进行遮光时，黑色多孔二氧化钛粒子能够有效减少黑色矩阵的反光率，提升遮光效果。本发明的黑色矩阵的制作方法，黑色矩阵的固化效率高，制得的黑色矩阵遮光性能好，反射率低。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种黑色矩阵材料组合物，其特征在于，包括遮光材料、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、第一溶剂及添加剂；所述遮光材料包括黑色多孔二氧化钛粒子。
2.如权利要求1所述的黑色矩阵材料组合物，其特征在于，所述遮光材料还包括碳黑；
所述黑色矩阵材料组合物中，各组分的质量份为：遮光材料5～20份、碱可溶性树脂5～8份、光起始剂0.2～0.6份、反应单体5～8份、第一溶剂70～85份、添加剂0.1～0.2份。
3.如权利要求1所述的黑色矩阵材料组合物，其特征在于，所述黑色多孔二氧化钛粒子为经过表面活性剂改性的黑色多孔二氧化钛粒子。
4.如权利要求3所述的黑色矩阵材料组合物，其特征在于，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的黑色矩阵材料组合物，其特征在于，还包括分散单体与分散剂。
6.如权利要求5所述的黑色矩阵材料组合物，其特征在于，所述分散单体包括苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、甲基丙烯酸醇酯、甲基丙烯酸烷基芳酯中的一种或多种。
7.一种黑色矩阵的制作方法，其特征在于，包括：
提供黑色多孔二氧化钛粒子、表面活性剂、第一溶剂，将黑色多孔二氧化钛粒子与表面活性剂加入第一溶剂中并进行超声处理，得到第一混合液；
提供分散单体，将分散单体加入第一混合液中并进行超声处理，得到第二混合液；
提供碳黑、分散剂、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、添加剂，将碳黑、分散剂、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、添加剂加入第二混合液中并进行搅拌及超声处理并加热，得到黑色矩阵材料组合物；
提供一基板，利用所述黑色矩阵材料组合物在基板上制作黑色矩阵。
8.如权利要求7所述的黑色矩阵的制作方法，其特征在于，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种；
所述分散单体包括苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、甲基丙烯酸醇酯、甲基丙烯酸烷基芳酯中的一种或多种。
9.如权利要求7所述的黑色矩阵的制作方法，其特征在于，将黑色多孔二氧化钛粒子与表面活性剂加入第一溶剂中并进行超声处理的时间为60-180分钟；
将分散单体加入第一混合液中并进行超声处理的时间为60-180分钟；
将碳黑、分散剂、碱可溶性树脂、反应单体、光起始剂、添加剂加入第二混合液中并进行搅拌及超声处理的时间为60-180分钟。
10.如权利要求7所述的黑色矩阵的制作方法，其特征在于，所述第一溶剂为水性溶剂；
利用所述黑色矩阵材料组合物在基板上制作黑色矩阵的具体过程为：
将所述黑色矩阵材料组合物涂布在基板上并进行曝光显影制程，制得黑色矩阵；或者，
对所述黑色矩阵材料组合物进行干燥处理后加入有机的第二溶剂中，得到第三混合液，将第三混合液涂布在基板上并进行曝光显影制程，制得黑色矩阵。
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