CN111090218B - 黑矩阵组合物、液晶显示面板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种黑矩阵组合物、液晶显示面板及其制备方法，所述黑矩阵组合物用于形成黑矩阵层，其各组分及各组分的重量百分比为：无机填料，5‑10％；碱溶性齐聚物，5‑10％；交联剂，5‑10％；光聚合引发剂，1％；热致变色剂，1‑10％；以及溶剂，60‑85％。黑矩阵层由黑矩阵组合物制备，该黑矩阵层在温度小于或等于50°时，黑矩阵层为黑色；在温度大于或等于60°时，黑矩阵层为完全透明。因此，在液晶显示面板制备的过程中，液晶显示面板被加热到高温，黑矩阵呈完全透明状态，UV光透过彩膜基板及透明电极层照射到框胶层上，并对所述框胶层进行光照固化处理，而不会被金属走线层遮挡，使得框胶层充分固化且均匀固化，提升液晶显示面板的良率。

Description

黑矩阵组合物、液晶显示面板及其制备方法

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种黑矩阵组合物、液晶显示面板及其制备方法。

背景技术

在薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)生产中，需要在阵列基板或者彩膜基板上滴注液晶和封框胶，然后在真空环境下将两基板进行对组贴合，再将封框胶固化，封框胶用于粘接阵列基板和彩膜基板，并且保护中间的液晶不受外界空气和水的影响。

目前，PSVA-LCD面板(聚合物稳定垂直配向液晶显示面板)封框胶的固化工艺主要分为两步：首先采用紫外光照固化，再通过加热进一步达到完全固化的目的。

随着人们对平板显示器要求的提高，窄边框显示面板逐渐成为显示的主流。边框变窄且又不产生漏光，黑矩阵(BM)一般需与封框胶相互重叠，由于紫外光无法通过黑矩阵(BM)，因此封框胶的紫外光固化只能选择从阵列基板侧照射。

然而，因为窄边框的需求，阵列基板周边的金属走线变的更多更密，使封框胶UV固化时能够透过金属走线的光照大部分被金属走线遮挡，UV光照强度大为削弱，导致封框胶固化不完全，而且面板周边金属走线排布密度随不同位置变化而变化，导致不同区域的封框胶的固化率变化不均匀，进而可能造成液晶显示面板的周边盒厚不均(Mura)、液晶穿刺等问题的发生。

另外，对于PSVA技术，液晶中的单体(monomer)在313～320nm波段进行反应，当框胶固化不完全时，框胶中的光引发剂和亚克力等容易析出，与液晶中的monomer发生反应，造成液晶显示面板的周边盒厚不均(Mura)、液晶穿刺的问题。同时，灯管为整面照光，能耗增加的同时，利用率较低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种黑矩阵组合物、液晶显示面板及其制备方法，以解决现有技术存在的液晶显示面板的框胶固化不完全、不均匀，容易导致液晶显示面板的周边盒厚不均(Mura)、液晶穿刺的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种黑矩阵组合物，用于形成黑矩阵层，其各组分及各组分的重量百分比为：无机填料，5-10％；碱溶性齐聚物，5-10％；交联剂，5-10％；光聚合引发剂，1％；热致变色剂，1-10％；以及溶剂，60-85％。

进一步地，所述无机填料为炭黑，一炭黑的颗粒大小范围为10-200nm。

进一步地，所述碱溶性齐聚物的分子量范围为1000-10000，其结构式选自以下结构式中的至少一种：

进一步地，所述交联剂的结构式选自以下结构式中的至少一种：

进一步地，所述光聚合引发剂的结构式选自以下结构式中的至少一种：

进一步地，所述热致变色剂包括2Cu(CNS)2·2pyridine、偏钒酸铵中的至少一种。

进一步地，所述溶剂包括3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、环己酮中的至少一种。

为实现上述目的，本发明还提供一种液晶显示面板，包括由前文所述的黑矩阵组合物制成的黑矩阵层、阵列基板、液晶层、框胶层以及透明电极层，所述液晶层设于所述阵列基板一侧的表面，且对应所述阵列基板中部；所述框胶层设于所述阵列基板一侧的表面，且环绕所述液晶层边缘处；所述透明电极层设于所述液晶层、所述框胶层远离所述阵列基板一侧的表面；以及所述黑矩阵层设于所述透明电极层远离所述阵列基板一侧的表面，且对应所述框胶层。

为实现上述目的，本发明还提供一种液晶显示面板的制备方法，包括如下步骤：阵列基板设置步骤，在一载台上表面设置一阵列基板；液晶层制备步骤，在所述阵列基板上表面制备一液晶层，所述液晶层对应所述阵列基板中部；框胶层制备步骤，在所述阵列基板上表面制备一框胶层，所述框胶层环绕所述液晶层边缘处；透明电极层制备步骤，在所述液晶层及所述框胶层上表面制备一透明电极层；以及黑矩阵层制备步骤，在所述透明电极层上表面制备一黑矩阵层，所述黑矩阵层对应所述框胶层。

进一步地，在所述黑矩阵层制备步骤之后还包括：温度检测步骤，对所述液晶显示面板的温度进行检测处理；光照固化步骤，对所述框胶层进行光照固化处理；其中，在所述温度检测步骤，当所述液晶显示面板的温度小于或等于50°时，所述黑矩阵层为黑色，当所述液晶显示面板的温度大于或等于60°时，所述黑矩阵层为透明。

本发明的技术效果在于，供一种黑矩阵组合物、液晶显示面板及其制备方法，黑矩阵层由黑矩阵组合物制备，该黑矩阵层在温度小于或等于50°时，黑矩阵层为黑色；在温度大于或等于60°时，黑矩阵层为完全透明。因此，在液晶显示面板制备的过程中，液晶显示面板被加热到高温，黑矩阵呈完全透明状态，UV光透过彩膜基板及透明电极层照射到框胶层上，并对所述框胶层进行光照固化处理，而不会被金属走线层遮挡，使得框胶层充分固化且均匀固化，提升液晶显示面板的良率。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本实施例所述液晶显示面板的结构示意图。

图2为本实施例所述液晶显示面板的制备方法的流程图。

图3为本实施例所述液晶显示面板在制备过程中的结构示意图。

图4为现有技术所述液晶显示面板的结构示意图。

附图中部分标识如下：

本发明附图标记如下：

1阵列基板；2液晶层；3框胶层；4透明电极层；

5黑矩阵层；6像素定义层；7彩膜基板；

100载台；200灯管；300掩膜板；

201PI基板；101衬底基板；102金属走线层。

现有技术附图标记如下：

11阵列基板；12液晶层；13框胶层；

14透明电极层；15黑矩阵层；16像素定义层；17彩膜基板；

20灯管；21掩膜板；111衬底基板；112金属走线层。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本实施例提供一种黑矩阵组合物，用于形成黑矩阵层，其各组分及各组分的重量百分比为：无机填料，5-10％；碱溶性齐聚物，5-10％；交联剂，5-10％；光聚合引发剂，1％；热致变色剂，1-10％；以及溶剂，60-85％。

其中，所述无机填料为炭黑，所述炭黑单颗粒的大小范围为10-200nm，具有良好的遮光性能。优选地，所述炭黑的颗粒的大小范围为10-80nm，使得在黑矩阵层中为单分散状态，具有良好的分散效果，使得所述黑矩阵层的遮光效果更加地均匀。

所述碱溶性齐聚物的分子量范围为1000-10000，其结构式选自以下结构式中的至少一种：

所述交联剂包括两个或以上可聚合双键化合物，其结构式选自以下结构式中的至少一种：

所述光聚合引发剂的结构式选自以下结构式中的至少一种：

所述热致变色剂包括2Cu(CNS)2·2pyridine、偏钒酸铵(NH4VO3)中的至少一种。

所述溶剂包括3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、环己酮中的至少一种。所述溶剂

如图1所示，本实施例还提供一种液晶显示面板，包括阵列基板1、液晶层2、框胶层3、透明电极层4、黑矩阵层5、像素定义层6以及彩膜基板7。其中，所述液晶显示面板被划分为显示区和环绕所述显示区的非显示区，所述显示区是用于显示图像的区域，所述非显示区不显示图像。

阵列基板1包括一衬底基板101以及金属走线层102，金属走线层102包括多条金属走线间隔设置于衬底基板101上表面。

液晶层2设于阵列基板1的上表面，且对应阵列基板1中部。液晶层2位于所述显示区，液晶层2上下两侧分别设有PI基板201，用以对液晶进行配向，液晶在电压作用下旋转实现显示。

框胶层3位于所述非显示区，呈环状设于阵列基板1的上表面，且环绕液晶层2边缘处。

透明电极层4设于液晶层2及框胶层3的上表面。透明电极层4通常为ITO(氧化铟锡)电极。

黑矩阵层5呈环状设于透明电极层4的上表面，且对应框胶层3。黑矩阵层5的材质包括无机填料、碱溶性齐聚物、交联剂、光聚合引发剂、热致变色剂以及溶剂。其中，所述无机填料为炭黑，具有良好的遮光性能。所述炭黑单颗粒的大小范围为10-200nm。优选地，所述炭黑的颗粒的大小范围为10-80nm，使得在黑矩阵层5中为单分散状态，具有良好的分散效果，使得黑矩阵层5的遮光效果更加地均匀。

进一步地，黑矩阵层5在温度小于或等于50°时，黑矩阵层为黑色；在温度大于或等于60°时，黑矩阵层为透明。在50°-60°之间，黑矩阵层5为一渐变过程，即由黑色慢慢地转化为灰色，最后变成透明，本领域的技术人员可以根据黑矩阵层5的变色状态对框胶层3进行光照固化处理。

像素定义层6位于所述显示区，设于透明电极层4的上表面，且对应液晶层2。像素定义层6包括红色子像素、绿色子像素以及蓝色子像素。

彩膜基板7设于黑矩阵层5及像素定义层6的上表面。

本实施例中，所述黑矩阵层应用于液晶显示面板，可以提高其对比度，并防止不同颜色子像素之间相互混色，也可以被用来阻挡和吸收外界入射的光线，避免光线照射到薄膜晶体管的有源层上，从而保证薄膜晶体管优良的关态特性，还可以遮挡阵列基板上的信号线其他电极线之间的间隙以防止漏光，避免图像对比度的降低。

如图2所示，本实施例还提供一种液晶显示面板的制备方法，包括如下步骤S1～S9。

S1阵列基板设置步骤，如图3所示，在一载台100上表面设置一阵列基板1。所述阵列基板包括一衬底基板以及金属走线层，多条金属走线层间隔设置于所述衬底基板上表面。

S2液晶层制备步骤，在阵列基板1上表面制备一液晶层2，液晶层2对应阵列基板1中部，参照图3。其中，液晶层2上下两侧分别设有PI基板201，用以对液晶进行配向，液晶在电压作用下旋转实现显示。

S3框胶层制备步骤，在阵列基板1上表面制备一框胶层3，框胶层3环绕液晶层2边缘处，参照图3。优选地，在所述阵列基板上表面涂布一侧OCA胶(Optically ClearAdhesive)，具有良好的透光性、高黏着力、耐水性、耐高温、抗紫外。

S4透明电极层制备步骤，在液晶层2及框胶层3上表面制备一透明电极层4，参照图3。所述透明电极层呈透明，具有良好的透光率。

S5黑矩阵层制备步骤，在透明电极层4上表面制备一黑矩阵层5，黑矩阵层5对应框胶层3，参照图3。其中，所述黑矩阵层的材质包括无机填料、碱溶性齐聚物、交联剂、光聚合引发剂、热致变色剂以及溶剂。本实施例中，所述无机填料为炭黑，具有良好的遮光性能。所述炭黑单颗粒的大小范围为10-200nm。优选地，所述炭黑的颗粒的大小范围为10-80nm，使得在黑矩阵层5中为单分散状态，具有良好的分散效果，使得所述黑矩阵层的遮光效果更加地均匀。

S6像素定义层制备步骤，在透明电极层4的上表面制备一像素定义层6，像素定义层6对应液晶层2，参照图3。

S7彩膜基板设置步骤，在黑矩阵层5及像素定义层6的上表面设置一彩膜基板7，参照图3。其中，所述彩膜基板为透明的基板，具有良好的透光率。

S8温度检测步骤，对所述载台的温度进行检测处理。需要说明的是，所述载台内具有一温度检测装置，用以检测液晶显示面板的温度变化。当所述液晶显示面板的温度小于或等于50°时，所述黑矩阵层为黑色，当所述液晶显示面板的温度大于或等于60°时，所述黑矩阵层为透明。在50°-60°之间，所述黑矩阵层为渐变过程，即由黑色慢慢地转化为灰色，最后变成透明，本领域的技术人员可以根据所述黑矩阵层的变色状态对所述框胶层进行下一步的光照固化处理。

S9光照固化步骤，对所述框胶层进行光照固化处理。

在所述彩膜基板上放设置灯管200，并利用掩膜板300对所述液晶显示面板进行掩膜处理，参照图3。所述灯管为紫外线灯管(Ultraviolet，UV)，是不可见光，是可见紫色光以外的一段电磁辐射。

本实施例中，当所述温度检测装置检测到所述液晶显示面板的温度小于或等于50°时，所述黑矩阵层为黑色，则可以对所述液晶显示面板继续加热；当所述液晶显示面板的温度大于或等于60°时，所述黑矩阵层呈透明状态，则可以采用所述掩膜板对所述框胶层进行光照固化处理。具体地，所述阵列基板通过热传递的方式从所述框胶层将热量传递到所述黑矩阵层，所述黑矩阵层被升温后，慢慢地从黑色变成透明的状态。当所述液晶显示面板的温度大于或等于60°时，所述黑矩阵层为完全透明状态，此时，UV光可以透过彩膜基板及透明电极层照射到框胶层上，并对所述框胶层进行光照固化处理，由于所述框胶层没有被任何部件遮挡，可以迅速均匀固化，且将相邻的各膜层紧密地贴合在一起，从而抑制了液晶层的盒厚不均、液晶穿刺的问题发生。需要说明的是，本实施例中，所述彩膜基板及所述透明电极层均透明，且具有良好的透光率，因此UV光可以直接照射到所述框胶层上，并使其充分固化，使得液晶显示面板具有良好的密封性，除了可以抑制液晶显示面板盒厚不均(Mura)、液晶穿刺等问题的发生之外，还可以隔绝水氧，延长液晶显示面板的寿命。

在所述液晶显示面板制备完成之后，所述液晶显示面板被降温至室温状态，所述黑矩阵层由透明变状态回黑色不透光状态，因此，在正常使用该液晶显示面板时，具有良好的遮光性能，可以提高其对比度，并防止不同颜色子像素之间相互混色，也可以被用来阻挡和吸收外界入射的光线，避免光线照射到薄膜晶体管的有源层上，从而保证薄膜晶体管优良的关态特性，还可以遮挡阵列基板上的信号线其他电极线之间的间隙以防止漏光，避免图像对比度的降低。

如图4所示，图4为现有技术液晶显示面板的结构示意图，所述液晶显示面板包括阵列基板11、液晶层12、框胶层13、透明电极层14、黑矩阵层15、像素定义层16以及彩膜基板17。从图中可以看出，黑矩阵层15呈环状设于彩膜基板17上表面，靠近彩膜基板17的边缘处。像素定义层16设于彩膜基板17上表面，且对应彩膜基板17的中部。透明电极层14设于黑矩阵层15及像素定义层16的上表面。液晶层12设于透明电极层14的上表面，且对应像素定义层16。框胶层13呈环状设于透明电极层14的上表面，且对应黑矩阵层15。阵列基板11设于框胶层13及液晶层12上表面。其中，阵列基板11包括衬底基板111以及金属走线层112，金属走线层112设于框胶层13上表面，衬底基板111设于金属走线层112及液晶层12上表面。在对所述框胶层进行光照固化的过程中，UV光对穿过阵列基板后，再对框胶层13进行固化处理，由于阵列基板的金属走线层容易对UV造成遮挡，使得框胶层13固化不完全、不均匀，容易导致液晶显示面板的周边盒厚不均(Mura)、液晶穿刺的等技术问题。

本实施例与现有技术相比，在所述液晶显示面板的制备过程中，当所述液晶显示面板的温度大于或等于60°时，所述黑矩阵层呈完全透明的状态，UV光可以透过透明的彩膜基板及透明电极层照射到框胶层上，且UV光不会被任何部件(金属走线层)遮挡，使得框胶层充分固化且均匀固化。

本实施例提供一种黑矩阵组合物、液晶显示面板及其制备方法，黑矩阵层由黑矩阵组合物制备，该黑矩阵层在温度小于或等于50°时，黑矩阵层为黑色；在温度大于或等于60°时，黑矩阵层为完全透明。因此，在液晶显示面板制备的过程中，液晶显示面板被加热到高温，黑矩阵呈完全透明状态，UV光透过彩膜基板及透明电极层照射到框胶层上，并对所述框胶层进行光照固化处理，而不会被金属走线层遮挡，使得框胶层充分固化且均匀固化，提升液晶显示面板的良率。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种黑矩阵组合物、液晶显示面板及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种黑矩阵组合物，用于形成黑矩阵层，其特征在于，其各组分及各组分的重量百分比为：

无机填料，5-10％；

碱溶性齐聚物，5-10％；

交联剂，5-10％；

光聚合引发剂，1％；

热致变色剂，1-10％；以及

溶剂，60％；

其中，

所述碱溶性齐聚物的分子量范围为1000-10000，其结构式选自以下结构式中的至少一种：

所述交联剂的结构式选自以下结构式中的至少一种：

当所述黑矩阵层的温度小于或等于50℃ 时，所述黑矩阵层为黑色；

当所述黑矩阵层的温度大于或等于60℃ 时，所述黑矩阵层为透明；

当所述黑矩阵层的温度在50℃ -60℃ 之间时，所述黑矩阵层由黑色转化为灰色，再由灰色转换为透明。

2.如权利要求1所述的黑矩阵组合物，其特征在于，

所述无机填料为炭黑，一炭黑的颗粒大小范围为10-200nm。

3.如权利要求1所述的黑矩阵组合物，其特征在于，

所述光聚合引发剂的结构式选自以下结构式中的至少一种：

4.如权利要求1所述的黑矩阵组合物，其特征在于，

所述热致变色剂包括2Cu(CNS)₂·2pyridine、偏钒酸铵中的至少一种。

5.如权利要求1所述的黑矩阵组合物，其特征在于，

所述溶剂包括3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、环己酮中的至少一种。

6.一种液晶显示面板，包括黑矩阵层，由如权利要求1-5中任一项所述的黑矩阵组合物制成；

阵列基板；

液晶层，设于所述阵列基板一侧的表面，且对应所述阵列基板中部；

框胶层，设于所述阵列基板一侧的表面，且环绕所述液晶层边缘处；

透明电极层，设于所述液晶层、所述框胶层远离所述阵列基板一侧的表面；以及

所述黑矩阵层设于所述透明电极层远离所述阵列基板一侧的表面，且对应所述框胶层。

7.一种如权利要求6所述的液晶显示面板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

阵列基板设置步骤，在一载台上表面设置一阵列基板；

液晶层制备步骤，在所述阵列基板上表面制备一液晶层，所述液晶层对应所述阵列基板中部；

框胶层制备步骤，在所述阵列基板上表面制备一框胶层，所述框胶层环绕所述液晶层边缘处；

透明电极层制备步骤，在所述液晶层及所述框胶层上表面制备一透明电极层；以及

黑矩阵层制备步骤，在所述透明电极层上表面制备一黑矩阵层，所述黑矩阵层对应所述框胶层。

8.一种如权利要求7所述的液晶显示面板的制备方法，其特征在于，在所述黑矩阵层制备步骤之后还包括：

温度检测步骤，对所述液晶显示面板的温度进行检测处理；以及

光照固化步骤，对所述框胶层进行光照固化处理；

其中，在所述温度检测步骤，当所述液晶显示面板的温度小于或等于50℃ 时，所述黑矩阵层为黑色，当所述液晶显示面板的温度大于或等于60℃ 时，所述黑矩阵层为透明。

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