CN113105771A - 用于黑矩阵的组合物和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于黑矩阵的组合物和显示装置。所述用于黑矩阵的组合物包括固体和溶剂，所述固体包括：颜料，包括炭黑和垂直取向的碳纳米管的阵列；粘合剂；单体；光引发剂；以及添加剂。

Description

用于黑矩阵的组合物和显示装置
技术领域
本公开涉及用于黑矩阵的组合物和显示装置，并且涉及用于黑矩阵的组合物和具有用于黑矩阵的组合物的显示装置。
背景技术
随着多媒体技术的进步，显示装置变得更重要。已经开发了诸如液晶显示(LCD)装置和有机发光显示(OLED)装置的各种类型的显示装置。
液晶显示装置和有机发光显示装置可以包括可以吸收光以防止颜色混合的黑矩阵，以改善对比度等。黑矩阵可以具有光密度和反射率。在显示装置中使用的黑矩阵可能需要具有低的反射率和高的光密度。但是，随着黑矩阵的光密度增加，反射率也增加。因此，进一步的研究已经有助于显示装置中的黑矩阵的研发。
将理解的是，本背景技术部分部分地旨在为理解技术提供有用的背景。但是，本背景技术部分还可以包括不作为在本文中公开的主题的相应有效递交日期之前由相关领域技术人员已知或理解的一部分的概念、构思或认知。
发明内容
实施例提供了具有较低的反射率和较高的光密度的黑矩阵组合物。
实施例还包括能够降低反射率并改善显示质量的显示装置。
然而，本公开的实施例不限于本文中阐述的实施例。通过参考下面给出的本公开的详细描述，本公开的以上和其它实施例对于本公开所属领域的普通技术人员而言将变得更明显。
根据实施例，黑矩阵组合物可以包括炭黑以及垂直取向的碳纳米管的阵列作为颜料，使得黑矩阵组合物可能能够增加黑矩阵的光密度并且降低黑矩阵的反射率。由于显示装置包括可以呈现出高的光密度和低的反射率的黑矩阵，因此可以改善显示质量。
应当注意的是，效果不限于如上所述的效果，并且根据下面的描述，本公开的其他效果对于本领域技术人员将是明显的。
根据一方面，提供了一种用于黑矩阵的组合物，所述用于黑矩阵的组合物可以包括：固体和溶剂，所述固体包括：颜料，包括炭黑和垂直取向的碳纳米管的阵列；粘合剂；单体；光引发剂；以及添加剂。
在实施例中，所述垂直取向的碳纳米管的阵列可以包括：基体层；和多个碳纳米管，在所述基体层上彼此间隔开。
在实施例中，所述多个碳纳米管中的每一个可以具有：一端，与所述基体层的表面接触；和另一端，在垂直于所述基体层的所述表面的方向上设置。
在实施例中，所述基体层可以包括玻璃基底、硅片和金属层之一。
在实施例中，所述垂直取向的碳纳米管的阵列可以呈薄片的形式。
根据实施例，一种显示装置可以包括：第一基底，包括开关元件和电连接到所述开关元件的像素电极；和第二基底，与所述第一基底相对并且包括黑矩阵，其中，所述黑矩阵可以包括炭黑和垂直取向的碳纳米管的阵列。
在实施例中，所述垂直取向的碳纳米管的阵列可以包括：基体层；和多个碳纳米管，在所述基体层上彼此间隔开。
在实施例中，所述多个碳纳米管中的每一个可以具有：一端，与所述基体层的表面接触；和另一端，在垂直于所述基体层的所述表面的方向上设置。
在实施例中，所述基体层可以包括玻璃基底、硅片和金属层之一。
在实施例中，所述垂直取向的碳纳米管的阵列可以呈薄片的形式。
附图说明
通过参照附图详细描述本公开的实施例，实施例将变得更明显，在附图中：
图1是示出根据实施例的显示装置的分解立体图；
图2是示出图1的像素中的一个像素的布局的平面图；
图3是沿着图2的线I-I'截取的示意性截面图；
图4和图5示出了根据实施例的垂直取向的碳纳米管的阵列；以及
图6是示出在比较示例2至6以及制备示例1至3中的每一个中制备的黑矩阵的反射率相对于光密度的曲线图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更充分地描述本公开，在附图中示出了各个实施例。然而，本公开可以以不同的形式来实现，而不应被解释为局限于本文中阐述的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开将是彻底的且完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本公开的范围。
还将理解的是，当层被称为“在”另一层或基底“上”时，所述层可以直接在所述另一层或基底上，或者也可以存在中间层。在整个说明书中，相同的附图标记指示相同的组件。
此外，在说明书中，短语“在平面图中”表示当从上方观察对象部分时，并且短语“在示意性截面图中”表示当从侧面观察通过竖直地切割对象部分所截取的示意性截面时。
另外，术语“重叠”或“重叠的”表示第一对象可以在第二对象上方或下方，反之亦然。术语“面对”和“面向”表示第一对象可以直接地或间接地与第二对象相对。在其中第三对象介于所述第一对象和所述第二对象之间的情况下，所述第一对象和所述第二对象可以被理解为尽管仍然彼此面对，但是彼此间接地相对。
为了易于说明，在本文中可以使用“在……下方”、“在……之下”、“下”、“在……上方”或“上”等空间相对术语以描述如附图中所示的一个元件或组件与另一元件或组件之间的关系。将理解的是，除了附图中所描绘的方位之外，空间相对术语还旨在涵盖装置在使用或操作中的不同方位。例如，在其中附图中示出的装置被翻转的情况下，位于另一装置“下方”或“之下”的装置可以放置“在”另一装置“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包括下方位置和上方位置两者。装置也可以以其它方向定向，并且因此，可以依据方位不同地解释空间相对术语。
在整个说明书中，当元件被称为“连接”到另一元件时，所述元件可以“直接连接”到另一元件，或者“间接连接”到另一元件，使得一个或多个中间元件介于所述元件和所述另一元件之间。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”时，它们或它可以说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的任意组合。
将理解的是，尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”或“第三”等来描述不同的元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语用于将一个元件与另一元件区分开，或为了便于其描述和解释。例如，在不脱离本文中的教导的情况下，当在描述中讨论“第一元件”时，“第一元件”可以被命名为“第二元件”或“第三元件”，并且“第二元件”和“第三元件”可以以相似的方式进行命名。
考虑到讨论中的测量和与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)，如本文中所使用的“大约”或“基本上”包括所述值，并且意指在由本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内。例如，“大约”可以指在一个或多个标准偏差内，或者在所述值的±30％、±20％、±10％或±5％以内。
在说明书和权利要求书中，出于其含义和解释的目的，术语“和/或”旨在包括术语“和”与“或”的任何组合。例如，“A和/或B”可以理解为表示“A、B或者A和B”。术语“和”与“或”可以以结合的或分离的含义使用，并且可以理解为等同于“和/或”。在说明书和权利要求书中，出于其含义和解释的目的，短语“……中的至少一个(种)”旨在包括“选自……的组中的至少一个(种)”的含义。例如，“A和B中的至少一个(种)”可以理解为表示“A、B或者A和B”。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的技术人员所通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，除非在本说明书中明确地定义，否则诸如在通用词典中定义的术语的术语应当被解释为具有与它们在相关领域的背景中的含义相一致的含义，而将不以理想化的或过于形式化的含义来解释。
在下文中，将参照附图描述本公开的实施例。
图1是示出根据实施例的显示装置的示意性立体图。
参照图1，根据实施例的显示装置1可以例如在本公开的精神和范围内应用于智能电话、移动电话、平板PC、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、电视机、游戏机、手表式电子装置、头戴式显示器、个人计算机监视器、膝上型计算机、导航系统、车辆仪表盘、数码相机、摄像机、户外广告牌、电子广告牌、汽车、各种医疗设备、诸如冰箱和洗衣机的各种家用电器、物联网(IoT)设备。
根据实施例的显示装置1可以通过其中可以显示图像的方式进行各种分类。例如，在本公开的精神和范围内，显示装置的分类的示例可以包括有机发光显示装置(OLED)、无机发光显示装置(无机EL)、量子点发光显示装置(QED)、微型LED显示装置(微型LED)、纳米LED显示装置(纳米LED)、等离子显示装置(PDP)、场发射显示装置(FED)、阴极射线显示装置(CRT)、液晶显示装置(LCD)以及电泳显示装置(EPD)。在下面的描述中，将液晶显示装置描述为显示装置的示例，并且除非需要辨别液晶显示装置和显示装置，否则液晶显示装置可以简称为显示装置。然而，将理解的是，实施例不限于液晶显示面板，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用上面列出的任何其他显示装置或其他的显示装置。
根据实施例，显示装置1可以包括第一基底100、与第一基底100相对的第二基底200以及介于或设置在第一基底100和第二基底200之间的液晶层300。液晶层300可以包括多个液晶LC，并且液晶LC可以具有负的介电各向异性。根据实施例，显示装置1可以包括显示区域DA和非显示区域NA。显示区域DA可以是其中可以显示图像的区域，并且非显示区域NA可以围绕显示区域DA或者可以邻近于显示区域DA以阻挡光。显示区域DA可以包括多个像素PX。像素PX中的每一个可以显示用于颜色再现的各原色中的一种。例如，多个像素PX可以包括显示红色的红色像素R、显示绿色的绿色像素G和显示蓝色的蓝色像素B。红色像素R、绿色像素G和蓝色像素B可以在第一方向DR1和第二方向DR2上重复地布置或设置，使得红色像素R、绿色像素G和蓝色像素B可以布置或设置在矩阵中。栅极线GL可以在第一方向DR1上延伸，并且数据线DL可以在第二方向DR2上延伸，使得栅极驱动信号和数据驱动信号可以传输到多个像素PX中的每一个。
图2是示出图1的像素中的一个像素的布局的平面图。图3是沿着图2的线I-I’截取的示意性截面图。
参照图2和图3，第一基底100可以是其上可以设置可以控制液晶层300中的液晶LC的取向的开关元件120的基底，并且第二基底200可以是可以密封第一基底100的相对基底，使得液晶层300介于第一基底100与第二基底200之间。
第一基底100可以包括第一绝缘基底110、设置在第一绝缘基底110上的开关元件120以及设置在开关元件120上方的像素电极150。
第一绝缘基底110可以是透明绝缘基底。例如，第一绝缘基底110可以是玻璃或塑料基底。第一绝缘基底110可以是柔性的。
开关元件120可以设置在第一绝缘基底110上。开关元件120可以是薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括设置在第一绝缘基底110上的栅电极121、设置在栅电极121上的半导体层122以及设置在半导体层122上的彼此间隔开的源电极123和漏电极124。
栅电极121可以电连接到栅极线GL以传输栅极驱动信号。栅电极121可以由选自由钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)、铜(Cu)和它们的合金组成的组中的一种形成。栅电极121可以由多个层形成，所述多个层由选自由钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)、铜(Cu)和它们的合金组成的组中的一种形成。例如，栅电极121可以是钼/铝-钕或者钼/铝的双层。
在栅电极121上可以设置栅极绝缘层131，以隔离栅电极121。栅极绝缘层131可以由单层或多层形成，所述单层或多层由氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或氮氧化硅(SiOxNy)形成。
在栅极绝缘层131上可以设置半导体层122。在栅极绝缘层131上的半导体层122可以与栅电极121重叠。半导体层122可以由硅半导体或氧化物半导体形成。硅半导体可以包括非晶硅或结晶的多晶硅，其中，多晶硅具有高迁移率(大约100cm2/Vs或更高)、低能耗以及高可靠性，而氧化物半导体具有低的关态电流。因此，根据实施例，可以任选地采用硅半导体或氧化物半导体。
源电极123和漏电极124可以彼此间隔开，并且可以设置在半导体层122上。源电极123可以电连接到数据线DL以传送数据驱动信号，并且漏电极124可以电连接到像素电极150。
源电极123和漏电极124可以由单层或多层形成。在源电极123和漏电极124由单层形成的情况下，源电极123和漏电极124可以由选自由钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)、铜(Cu)和它们的合金组成的组中的一种形成。在源电极123和漏电极124由多层形成的情况下，源电极123和漏电极124可以由铜/钛或钼/铝-钕的双层形成，或者由钛/铝/钛、钼/铝/钼或钼/铝-钕/钼的三层形成。
在开关元件120上方可以设置钝化层133，以保护开关元件120。钝化层133可以由无机材料、有机材料或它们的混合物形成。在钝化层133由无机材料形成的情况下，钝化层133可以由氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或氧氮化硅(SiOxNy)的单层或它们的多层形成。在钝化层133由有机材料形成的情况下，钝化层133可以由诸如聚酰亚胺、苯并环丁烯系列树脂和丙烯酸酯系列树脂的有机材料形成。在钝化层133由无机材料和有机材料的混合物形成的情况下，有机材料可以设置在无机材料上以在级差上方提供平坦的表面。
像素电极150可以设置在钝化层133上。像素电极150可以通过接触孔140电连接到漏电极124，并且可以通过数据驱动信号来控制。
像素电极150可以包括主干部分151、分支部分152以及延伸部分154，分支部分152从主干部分151向外延伸且以狭缝或开孔153介于其间的方式彼此间隔开，延伸部分154延伸到开关元件120。
主干部分151可以包括在第一方向DR1上延伸的水平主干部分和在第二方向DR2上延伸的垂直主干部分。主干部分151可以将像素电极150划分为附属区域(或附属域)。主干部分151例如可以形成为大致十字形。像素电极150可以由主干部分151划分为四个附属区域(或附属域)。位于不同的附属区域中的分支部分152可以在不同的方向上延伸。例如，如图2中所示，位于右上附属区域中的分支部分152可以从主干部分151在右上方向上倾斜地延伸，而位于右下附属区域中的分支部分152可以从主干部分151在右下方向上倾斜地延伸。位于左上附属区域中的分支部分152可以从主干部分151在左上方向上倾斜地延伸，而位于左下附属区域中的分支部分152可以从主干部分151在左下方向上倾斜地延伸。延伸部分154可以从主干部分151或分支部分152延伸到开关元件120，以通过接触孔140电连接到漏电极124。
像素电极150可以包括光可以穿过其的透明导电材料。像素电极150可以由铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)或铟锡锌氧化物(ITZO)形成。然而，将理解的是，本公开不限于此。像素电极150可以由任何材料形成，只要该材料是透明的和导电的即可。
在像素电极150上可以设置第一取向层160。第一取向层160可以包括垂直取向组，并且可以通过垂直取向组来诱导液晶层300中的液晶LC的初始垂直取向。第一取向层160可以包含聚酰胺酸或聚酰亚胺。
第二基底200可以包括第二绝缘基底210、设置在第二绝缘基底210上的黑矩阵220、滤色器230和设置在黑矩阵220和滤色器230上的公共电极250。
第二绝缘基底210可以是类似于第一绝缘基底110的透明绝缘基底。黑矩阵220可以由通过吸收或反射光来阻挡至少一个波段的光的材料形成。黑矩阵220可以设置在相邻像素之间的边界处，以防止颜色混合缺陷。例如，在图1中所示的示例中，黑矩阵220可以以大致条纹形状或大致网格形状设置在相邻像素PX之间的边界处。
黑矩阵220可以包括炭黑和吸收光的垂直取向的碳纳米管的阵列。根据实施例，由于黑矩阵包括炭黑和垂直取向的碳纳米管的阵列，因此可能能够增加光密度并且降低反射率。稍后将更详细地描述黑矩阵220。
滤色器230可以包括这样的材料，该材料可以吸收穿过其透射的光的波段或者将光的波长偏移或转换为特定波长。换句话说，滤色器230可以选择性地透射仅一个波段的光。尽管在图3中所示的示例中，黑矩阵220和滤色器230可以设置在第二基底200上，但是滤色器230可以设置在第一基底100上。例如，滤色器230可以设置在第一基底100的开关元件120和像素电极150之间，并且黑矩阵220可以设置在第二基底200上。黑矩阵220可以与开关元件120重叠，并且可以与图2中所示的数据线DL和栅极线GL重叠。
在黑矩阵220和滤色器230上可以设置外覆层240。外覆层240可以包括有机材料。外覆层240可以在可由堆叠在第二基底200上的元件产生的级差的上方提供平坦的表面。
公共电极250可以设置在外覆层240上。公共电极250可以设置在多个像素上以施加公共电压。公共电极250可以与像素电极150一起在液晶层300中生成垂直电场。公共电极250可以与像素电极150一起在液晶层300中形成电场以对液晶LC的定向进行取向。尽管在图3中示出的示例中，像素电极150可以设置在第一基底100上，并且公共电极250可以设置在第二基底200上，但是像素电极150和公共电极250可以设置在相同的基底上。
在公共电极250上可以设置第二取向层260。第二取向层260可以具有与第一取向层160基本上相同的配置；并且因此，将省略多余的描述。
液晶层300可以设置在第一基底100和第二基底200之间。液晶层300可以包括液晶LC。液晶层300的液晶组合物可以具有负的介电各向异性或正的介电各向异性。在液晶LC的初始取向中，液晶LC可以具有液晶LC的在基本上垂直于取向表面的方向上取向的较长轴，以保持稳定状态。液晶LC可以以预倾角保持稳定状态。
可以通过由像素电极150和公共电极250产生的垂直电场使具有负的介电各向异性的液晶LC倾斜，使得液晶LC的较长轴可以相对于垂直电场的方向形成预定的角度。随着液晶LC的较长轴的方向改变，可以改变延迟值。结果，可以调节通过液晶层300透射的光量。如本文中所使用的，初始取向可以指在未跨越液晶层300形成电场的情况下的液晶LC的定向。
在下文中，将描述可以产生黑矩阵220的黑矩阵组合物。
图4和图5示出了根据实施例的垂直取向的碳纳米管的阵列。
黑矩阵220可以通过使黑矩阵组合物固化而形成。黑矩阵组合物可以包括固体，所述固体包括：包含炭黑和垂直取向的碳纳米管的阵列的颜料、粘合剂、单体、光引发剂和添加剂。
颜料可以吸收光以表示黑色，并且可以包括炭黑和垂直取向的碳纳米管的阵列。
炭黑可以是黑色的、细的碳粉，并且碳颗粒的尺寸可以在从大约1nm至大约500nm的范围内。炭黑可以吸收光，并且可以增加黑矩阵的光密度。炭黑的含量相对于每100重量份的总颜料可以在大约15重量份至大约85重量份的范围内。在炭黑的含量相对于每100重量份的总颜料为大约15重量份或更多的情况下，可能能够增加黑矩阵的光密度。在炭黑的含量相对于每100重量份的总颜料为大约85重量份或更少的情况下，可能能够避免黑矩阵的界面的反射率增加。
垂直取向的碳纳米管的阵列可以吸收光并且增加黑矩阵的光密度。图4是根据实施例的垂直取向的碳纳米管的阵列的示意性截面图。图5是示出垂直取向的碳纳米管的阵列如何吸收光的示意图。
碳纳米管可以通过以下方式形成：将每个单一碳原子与三个不同的碳原子键合以形成大致六角形的蜂窝状图案以及通过对大致六角形的蜂窝状图案进行倒圆以形成管。碳纳米管中的每一个的直径可以是几纳米至几百纳米。
如图4中所示，在光入射在垂直取向的碳纳米管的阵列上的情况下，光可以在碳纳米管的界面处被反射和吸收，使得可以吸收大部分光。
参照图4，可以通过在垂直方向上从基体层BS的表面生长多个碳纳米管CNT来形成垂直取向的碳纳米管的阵列。
多个碳纳米管CNT可以与基体层BS垂直地取向，并且可以在基体层BS上彼此间隔开。多个碳纳米管CNT中的每个碳纳米管CNT的一端可以与基体层BS的表面接触，而多个碳纳米管CNT中的每个碳纳米管CNT的另一端可以定位或设置在与基体层BS的表面垂直的方向上。
基体层BS可以用作用于生长碳纳米管CNT的基底。基体层BS可以是玻璃基底、硅片和金属层中的一个。
垂直取向的碳纳米管的阵列可以通过垂直地取向碳纳米管CNT并在基体层BS上生长碳纳米管CNT来产生。
作为示例，为了生长碳纳米管CNT，可以在基体层BS上沉积催化剂，例如，可以形成碳纳米管的金属催化剂层。在本公开的精神和范围内，例如，金属催化剂层可以通过经由溅射、电子束蒸发、液体涂覆在基体层BS的表面上沉积金属至预定的厚度来形成。可以形成碳纳米管的金属催化剂可以包括例如镍、铁、钴、钯、铂和它们的合金中的至少一种。可以形成碳纳米管的金属催化剂层可以形成为在大约1nm至大约100nm的范围内的厚度。
碳纳米管CNT可以通过使用化学气相沉积(CVD)技术或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术直接在用于在基体层BS上形成碳纳米管的金属催化剂层上垂直地生长碳纳米管CNT来形成。
可以通过将诸如甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、一氧化碳和二氧化碳的含碳气体与氢气、氮气或氩气一起注入到处于近似400摄氏度至1000摄氏度的温度的熔炉中，从金属催化剂层的表面在垂直方向上生长碳纳米管。在这些条件下，含碳气体可以在金属催化剂层的表面上分解和扩散，使得碳纳米管垂直地生长。如上所述的方法仅是示例性的，并且用于产生垂直取向的碳纳米管的阵列的方法不限于此。
根据实施例，可以将垂直取向的碳纳米管的阵列粉碎成薄片以供使用。例如，垂直取向的碳纳米管的阵列可以通过超声波仪被粉碎成薄片，以具有几纳米至几百纳米的尺寸。
垂直取向的碳纳米管的阵列的含量相对于每100重量份的总颜料可以在大约15重量份至大约85重量份的范围内。在垂直取向的碳纳米管的阵列的含量相对于每100重量份的总颜料为大约15重量份或更多的情况下，可能能够增加黑矩阵的光密度。在垂直取向的碳纳米管的阵列的含量相对于每100重量份的总颜料为大约85重量份或更少的情况下，可能能够防止黑矩阵的界面的反射率增加。
固体的含量相对于每100重量份的总黑矩阵组合物可以在从大约12重量份至大约25重量份的范围内。在固体的含量相对于每100重量份的总黑矩阵组合物为大约12重量份或更多的情况下，可能能够增加黑矩阵的光吸收的效率。在固体的含量相对于每100重量份的总黑矩阵组合物为大约25重量份或更少的情况下，黑矩阵组合物可以被良好地涂覆。
颜料的含量相对于每100重量份的总固体可以在大约15重量份至大约50重量份的范围内。在颜料的含量相对于每100重量份的固体为大约15重量份或更多的情况下，可能能够增加黑矩阵的光吸收的效率。在颜料的含量相对于每100重量份的总固体为大约50重量份或更少的情况下，黑矩阵的图案可以良好地形成。
固体可以包括粘合剂。粘合剂可以粘合黑矩阵组合物的固体并且以图案支撑黑矩阵组合物的固体。粘合剂可以是选自丙烯酸树脂、酰亚胺树脂、酚醛树脂、苯乙烯树脂和卡多树脂中的一种或多种。这些树脂可以是含有酸基或环氧基的化合物。
粘合剂的含量相对于每100重量份的总固体可以在大约25重量份至大约40重量份的范围内。在粘合剂的含量相对于每100重量份的总固体为大约25重量份或更多的情况下，黑矩阵的图案可以更有效地形成。在粘合剂的含量相对于每100重量份的总固体为大约40重量份或更少的情况下，黑矩阵组合物可以被良好地涂覆。
固体可以包括单体。单体用作交联剂，并且可以是多功能单体。多功能单体可以包括选自由以下物质组成的组中的至少一种：乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、四亚甲基二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、1,4-环己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、山梨糖醇三丙烯酸酯、山梨糖醇四丙烯酸酯、山梨糖醇五丙烯酸酯、山梨糖醇六丙烯酸酯、四亚甲基二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯、二季戊四醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、双[对-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基-丙氧基)苯基]二甲基甲烷、双[对-(甲基丙烯酰氧基-环氧)苯基]二甲基甲烷、山梨糖醇三甲基丙烯酸酯、山梨糖醇四甲基丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸异冰片酯、N-乙烯基吡咯烷酮、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸环氧丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯、醋酸乙烯酯和三聚氰酸三烯丙酯。
单体的含量相对于每100重量份的总固体可以在从大约25重量份至大约40重量份的范围内。在单体的含量相对于每100重量份的总固体为大约25重量份或更多的情况下，黑矩阵的图案可以更有效地形成。在单体的含量相对于每100重量份的总固体为大约40重量份或更少的情况下，黑矩阵组合物可以被良好地涂覆。
固体可以包括光引发剂。光引发剂可通过光产生自由基以触发交联。光引发剂可以使用选自由苯乙酮化合物、双咪唑化合物、三嗪化合物和肟化合物组成的组中的至少一种。光引发剂可以包括选自由以下物质组成的组中的至少一种：2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-(4-异丙苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)-苯基-(2-羟基-2-丙基)酮、1-羟基环己基苯甲酮、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香异丁醚、安息香丁醚、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-(4-溴-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉丙烷-1-酮、2,2-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻氯苯基)-4,4',5,5'-四(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,2'-联咪唑、2,2'-双(2,3-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑、3-{4-[2,4-双(三氯甲基)-s-三嗪-6-基]苯硫基}丙酸、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基-3-{4-[2,4-双(三氯甲基)-s-三嗪-6-基]苯硫基}丙酸酯、乙基-2-{4-[2,4-双(三氯甲基)-s-三嗪-6-基]苯硫基}乙酸酯、2-环氧基乙基-2-{4-[2,4-双(三氯甲基)-s-三嗪-6-基]苯硫基}乙酸酯、环己基-2-{4-[2,4-双(三氯甲基)-s-三嗪-6-基]苯硫基}乙酸酯、苄基-2-{4-[2,4-双(三氯甲基)-s-三嗪-6-基]苯硫基}乙酸酯、3-{氯-4-[2,4-双(三氯甲基)-s-三嗪-6-基]苯硫基}丙酸、3-{4-[2,4-双(三氯甲基)-s-三嗪-6-基]苯硫基}丙酰胺、2,4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基苯乙烯基-s-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(1-对二甲氨基苯基)-1,3-丁二烯基-s-三嗪、2-三氯甲基-4-氨基-6-对甲氧基苯乙烯基-s-三嗪、1,2-辛二酮-1-(4-苯硫基)苯基-2-(邻苯甲酰基肟)以及乙酮-1-(9-乙基)-6-(2-甲基苯甲酰基-3-基)-1-(邻乙酰肟)。
光引发剂的含量相对于每100重量份的总固体可以在从大约1重量份至大约10重量份的范围内。在光引发剂的含量相对于每100重量份的总固体为大约1重量份或更多的情况下，可以有效地进行交联。在光引发剂的含量相对于每100重量份的总固体为大约10重量份或更少的情况下，黑矩阵可以良好地发展。
固体可以包括添加剂。添加剂可以是表面活性剂。表面活性剂可以涂覆在炭黑的表面和/或垂直取向的碳纳米管的薄片上以引起空间排斥，或者可以吸附在表面上以形成稳定的胶体分散液，同时用作偶联剂。
表面活性剂可以包括选自由阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂组成的组中的至少一种。
阴离子表面活性剂可以包括选自由烷基磺酸(磺酸盐)、烷基硫酸(硫酸盐)、芳烷基阴离子表面活性剂和烷芳基阴离子表面活性剂、烷基琥珀酸(琥珀酸盐)和烷基磺基琥珀酸盐(磺基琥珀酸盐)组成的组中的至少一种。阴离子表面活性剂可以包括钠盐、镁盐、铵盐、单乙醇胺盐、二乙醇胺盐和三乙醇胺盐中的至少一种盐。
阳离子表面活性剂可以包括胺盐或铵盐衍生物。胺盐类阳离子表面活性剂可以包括聚氧乙烯烷基胺。季烷基铵基阳离子表面活性剂可以包括四烷基铵或吡啶盐。季铵基阳离子表面活性剂可以包括例如选自由以下物质组成的组中的至少一种：诸如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、苯扎氯铵(BAC)、苄索氯铵(BZT)、5-溴-5-硝基-1,3-二恶烷、二甲基二十八烷基氯化铵和二十八烷基甲基溴化铵(DODAB)的烷基三甲基铵盐。
两性表面活性剂可以包括选自由椰油两性羧基甘氨酸盐、椰油两性羧基丙酸盐、椰油甜菜碱、N-椰油酰胺基丙基二甲基甘氨酸和N-月桂基-N-羧甲基-N-(2-羟乙基)乙二胺组成的组中的至少一种。两性表面活性剂可以包括选自由季环亚氨酸盐、诸如α-(十四烷基二甲基铵)乙酸盐、β-(十六烷基二乙基铵)丙酸盐和γ-(十二烷基二甲基铵)丁酸盐的甜菜碱组成的组中的至少一种。
非离子表面活性剂可以包括选自由椰子油二乙醇酰胺和氧化胺表面活性剂组成的组中的至少一种。椰子油二乙醇酰胺可以是通过将诸如单乙醇胺、二乙醇胺、单异丙醇胺和二异丙醇胺的链烷醇胺与脂肪酸或脂肪酸酯反应以形成酰胺所获得的非离子表面活性剂。椰子油二乙醇酰胺表面活性剂可以包括例如选自由以下物质组成的组中的至少一种：二乙醇酰胺、异硬脂酸二乙醇酰胺、月桂酸二乙醇酰胺、癸二酸二乙醇酰胺、椰子脂肪酸二乙醇酰胺、亚油酸二乙醇酰胺、肉豆蔻酸二乙醇酰胺、油酸二乙醇酰胺、硬脂酸二乙醇酰胺、单乙醇酰胺、椰子脂肪酸单乙醇酰胺、油酸单异丙醇胺和月桂酸单异丙醇胺。
除如上所述的表面活性剂以外，还可以包括有机硅类表面活性剂。作为有机硅类表面活性剂，例如，可以使用有机硅氧烷或用聚醚改性的二甲基聚硅氧烷的共聚物。
作为表面活性剂的添加剂的含量相对于每100重量份的总固体可以在从大约0.1重量份至大约1重量份的范围内。在添加剂的含量相对于每100重量份的总固体为大约0.1或更大的情况下，炭黑和/或垂直取向的碳纳米管的薄片可以更均匀地分散。在添加剂的含量相对于每100重量份的总固体为大约1重量份或更少的情况下，黑矩阵的图案可以良好地形成。
根据实施例，可以添加少量的匀染剂、消泡剂、塑化剂、分散剂或分散保持剂等作为黑矩阵组合物的添加剂。
黑矩阵组合物可以包括溶剂。溶剂工作以使如上所述的固体分散并且调节组合物的黏度。溶剂可以是亲水性溶剂或疏水性溶剂。
亲水性溶剂可以包括选自由以下物质组成的组中的至少一种：水、乙醇、甲醇、异丙醇、丁醇、2-乙基已醇、甲氧基戊醇、丁氧基乙醇、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、十二醇酯、α-萜品醇(α-松油醇)、四氢呋喃(THF)、甘油、乙二醇、三甘醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二己二醇、丙二醇甲醚(PGME)、二己二醇丁醚、二己二醇乙醚、二丙二醇甲醚、二己二醇乙醚、甘油、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、2-吡咯烷酮、乙酰丙酮、1,3-二甲基咪唑啉酮、硫二甘醇、二甲亚砜(DMSO)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、环丁砜、二乙醇胺以及三乙醇胺。
疏水性溶剂可以包括例如选自由甲基乙基酮、环戊酮、二甲苯、甲苯、苯、二丙烯甲基醚、二氯甲烷和氯仿组成的组中的至少一种。根据实施例，可以使用亲水性溶剂或疏水性溶剂作为溶剂，亲水性溶剂或疏水性溶剂中的任何一种都是包括极性基团的极性溶剂。
溶剂的含量相对于每100重量份的总黑矩阵组合物可以在从大约75重量份至大约88重量份的范围内。在溶剂的含量相对于每100重量份的总黑矩阵组合物为大约75重量份或更多的情况下，可能能够实现将薄膜涂覆至预定的厚度。在溶剂的含量相对于每100重量份的总黑矩阵组合物为大约88重量份或更少的情况下，黑矩阵的图案可以良好地形成。
在下文中，将在制备示例和比较示例中描述根据实施例的黑矩阵组合物。将理解的是，下面的示例仅用于举例说明本公开，并且本公开不限于下面的示例。
<制备示例>
使用表1中示出的组合物来制备制备示例1至9中的黑矩阵组合物。
<比较示例>
使用表1中示出的组合物来制备比较示例1至6中的黑矩阵组合物。
[表1]
Figure BDA0002745151240000161
Figure BDA0002745151240000171
在表1中，每种组合物的含量以wt％表示，CB表示炭黑，并且VC表示垂直取向的碳纳米管的阵列。使用甲基丙烯酸苄酯作为粘合剂，使用乙二醇二丙烯酸酯作为单体，使用安息香甲醚作为光引发剂，使用二甲基聚硅氧烷的共聚物作为添加剂，并且使用丙二醇单甲醚乙酸作为溶剂。
<实验示例>
通过将根据制备示例1至9和比较示例1至6中的每一个的黑矩阵组合物涂覆在具有100mm×100mm的尺寸的玻璃基底上来制备黑矩阵。
测量且在下面的表2中示出了黑矩阵的光密度和反射率。在图6中示出了在比较示例2至6和制备示例1至3中的每一个中制备的黑矩阵的反射率相对于光密度的曲线图。
[表2]
Figure BDA0002745151240000172
Figure BDA0002745151240000181
从表2可以看出，在仅包含炭黑作为颜料的比较示例1至6中，比较示例1至5分别呈现出大约0.40、大约0.80、大约1.60、大约2.40和大约3.20的低的光密度，而比较示例6呈现出具有大约1.7％的反射率的大约4.00的光密度，该光密度是高的。
在仅包含垂直取向的碳纳米管的阵列作为颜料的制备示例1至3中，制备示例1和2分别呈现出大约1.75和大约3.5的低的光密度，而制备示例3呈现出大约7.0的光密度，该光密度是非常高的。
参照图6，对于由仅包括炭黑作为颜料的黑矩阵组合物制备的黑矩阵，存在如下趋势：随着炭黑的含量增加，反射率降低，并且然后急剧增加，而光密度逐渐增加。在光密度为大约4.00的情况下，反射率为大约1.7％，该反射率是高的。
对于由仅包括垂直取向的碳纳米管的阵列作为颜料的黑矩阵组合物制备的黑矩阵，存在如下趋势：随着垂直取向的碳纳米管的阵列的含量增加，光密度和反射率逐渐增加。
鉴于以上内容，可以理解的是，可以通过将炭黑与垂直取向的碳纳米管的阵列混合来降低黑矩阵的反射率。
在这方面，包括炭黑和垂直取向的碳纳米管的阵列作为颜料的制备示例4至9分别呈现出大约3.98、大约3.95、大约4.00、大约4.05、大约4.02和大约3.99的光密度，并且分别呈现出大约0.5％、大约0.5％、大约0.6％、大约0.6％、大约0.7％和大约0.7％的反射率。包括炭黑和垂直取向的碳纳米管的阵列作为颜料的制备示例4至9呈现出处于大约3.95至大约4.05的范围内的光密度和处于大约0.5％至大约0.7％的范围内的反射率，该光密度和该反射率满足了黑矩阵的高的光密度和低的反射率的要求。
因此，根据实施例的黑矩阵包括炭黑以及垂直取向的碳纳米管的阵列作为颜料，使得可能能够增加黑矩阵的光密度并且降低黑矩阵的反射率。
在结束详细描述时，本领域技术人员将理解的是，在实质上不脱离原理的情况下，可以对实施例做出许多变化和修改。因此，所公开的实施例仅以一般性和描述性的含义来使用，而不是为了限制的目的。

Claims (10)

1.一种用于黑矩阵的组合物，其中，所述组合物包括：
固体，包括：
颜料，包括炭黑和垂直取向的碳纳米管的阵列；
粘合剂；
单体；
光引发剂；以及
添加剂；和
溶剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述垂直取向的碳纳米管的阵列包括：
基体层；和
多个碳纳米管，在所述基体层上彼此间隔开。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述多个碳纳米管中的每一个包括：
一端，与所述基体层的表面接触；和
另一端，在垂直于所述基体层的所述表面的方向上设置。
4.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述基体层包括玻璃基底、硅片和金属层之一。
5.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述垂直取向的碳纳米管的阵列呈薄片的形式。
6.一种显示装置，其中，所述显示装置包括：
第一基底，包括：
开关元件；和
像素电极，电连接到所述开关元件；和
第二基底，与所述第一基底相对并且包括黑矩阵，所述黑矩阵包括：
炭黑；和
垂直取向的碳纳米管的阵列。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述垂直取向的碳纳米管的阵列包括：
基体层；和
多个碳纳米管，在所述基体层上彼此间隔开。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述多个碳纳米管中的每一个包括：
一端，与所述基体层的表面接触；和
另一端，在垂直于所述基体层的所述表面的方向上设置。
9.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述基体层包括玻璃基底、硅片和金属层之一。
10.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述垂直取向的碳纳米管的阵列呈薄片的形式。
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