黑矩陣組合物及其製備方法、顯示面板和顯示裝置製造方法

2023-06-24 07:52:31 3

黑矩陣組合物及其製備方法、顯示面板和顯示裝置製造方法
【專利摘要】本發明屬於顯示【技術領域】，具體涉及一種黑矩陣組合物及其製備方法、顯示面板和顯示裝置。一種黑矩陣組合物的製備方法，包括形成顏料液的步驟，其中，形成顏料液包括：將炭黑、分散劑、溶劑與具有顯影性質的樹脂攪拌均勻，進行第一次振蕩；繼續添加溶劑，或者進一步添加具有顯影性質的樹脂，進行第二次振蕩；繼續添加溶劑，進行第三次振蕩，得到顏料液；其中，在至少一次振蕩中，還添加有用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂。該黑矩陣組合物具有較高的導電率，因此，使得在彩膜基板和/或陣列基板上形成的遮光結構具有更好的電荷疏導能力，從而能及時、高效導走感應電荷，能有效減小或避免現有顯示裝置開機時產生的感應電場引起的開機白線等不良。
【專利說明】黑矩陣組合物及其製備方法、顯示面板和顯示裝置

【技術領域】
[0001]本發明屬於顯示【技術領域】，具體涉及一種黑矩陣組合物及其製備方法、顯示面板和顯示裝置。

【背景技術】
[0002]液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display,簡稱LCD)以其優越的性能、成熟的技術，成為目前顯示領域的主導。
[0003]液晶顯示裝置通常包括彩膜基板、陣列基板以及設置於二者之間的液晶層。為了實現圖像的顯示，陣列基板中設置有薄膜電晶體(Thin Film Transistor,簡稱TFT),薄膜電晶體分別連接柵線(Gate)和數據線(Data)以接收控制信號和顯示信號，並根據控制信號和顯示信號實現對薄膜電晶體開閉的控制，從而實現對液晶的驅動，最終控制液晶的偏轉以達到對光線的控制；同時，為了實現顯示圖像的彩色化，彩膜基板中設置有不同顏色的彩膜層，不同顏色的彩膜層之間通過黑矩陣(Black Matrix，簡稱BM)間隔。為了達到較大的像素開口率，黑矩陣通常與柵線、數據線在空間位置上重疊。
[0004]在液晶顯示裝置的工作過程中，是通過與薄膜電晶體相連的電極產生電場來使得液晶偏轉以完成顯示。但在開機瞬間，陣列基板中的柵線加載信號的急劇變化，使陣列基板中的電極引線區與對應的彩膜基板的黑矩陣產生瞬時感應電場，感應電荷經黑矩陣擴散到顯示區，產生幹擾電場，該幹擾電場會使液晶分子發生旋轉，進而影響整體液晶的偏轉，產生開機不良。例如，使得高級超維場轉換技術(ADvanced Super Dimens1n Switch,簡稱ADS，又稱ADSDS)型的液晶顯示裝置出現開機白線等不良。


【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種黑矩陣組合物及其製備方法、顯示面板和顯示裝置，該黑矩陣組合物具有較高的導電率，因此使得在彩膜基板和/或陣列基板上形成的遮光結構具有更好的電荷疏導能力，從而能及時、高效導走感應電荷，能有效減小或避免現有顯示裝置開機時產生的感應電場引起的開機白線等不良。
[0006]解決本發明技術問題所採用的技術方案是該黑矩陣組合物的製備方法，包括形成顏料液的步驟，其中，形成顏料液包括:
[0007]將炭黑、分散劑、溶劑與具有顯影性質的樹脂攪拌均勻，進行第一次振蕩；
[0008]繼續添加溶劑，或者進一步添加具有顯影性質的樹脂，進行第二次振蕩；
[0009]繼續添加溶劑，進行第三次振蕩，得到顏料液；
[0010]其中，在至少一次振蕩中，還添加有用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂。
[0011]優選的是,所述顏料液的粒徑範圍為50-80nm。
[0012]優選的是，炭黑包括C27和C69，C27和C69佔顏料液的13-17質量份；溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯，佔顏料液的60-64質量份；分散劑為高分子量顏料潤溼和分散助劑，佔顏料液的8-12質量份；具有顯影性質的樹脂為161，佔顏料液的9-13質量份；用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂為A81，佔顏料液的1-3質量份。
[0013]優選的是，第一次振蕩的時間範圍為1-2小時，第二次振蕩的時間範圍為0.5-1小時，第三次振蕩的時間範圍為3-5小時。
[0014]優選的是，採用振蕩機對顏料液進行振蕩，振蕩培養瓶內預置有鋯珠，鋯珠的質量為顏料液質量總和的一半。
[0015]優選的是，將顏料液與鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑混合均勻，形成黑矩陣組合物。
[0016]一種黑矩陣組合物，包括顏料液和基質，其中，所述顏料液包括炭黑、溶劑、分散齊U、具有顯影性質的樹脂和用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂，所述顏料液的粒徑範圍為 50_80nm。
[0017]優選的是，炭黑包括C27和C69，C27和C69佔顏料液的13-17質量份；溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯，佔顏料液的60-64質量份；分散劑為高分子量顏料潤溼和分散助劑，佔顏料液的8-12質量份；具有顯影性質的樹脂為161，佔顏料液的9-13質量份；用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂為A81，佔顏料液的1-3質量份。
[0018]優選的是，所述基質包括鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑。
[0019]一種顯示面板，包括對合設置的彩膜基板和陣列基板，其中，所述彩膜基板和/或所述陣列基板中包括採用上述的黑矩陣組合物形成的遮光結構。
[0020]優選的是，所述遮光結構的導電率為:1 X 1(Γ9-10Χ 1(Γ9Ω.mo
[0021]進一步優選的是，所述遮光結構的導電率為:6.2X 10_9Ω.m0
[0022]一種顯示裝置，其中，包括上述的顯示面板。
[0023]本發明的有益效果是:該黑矩陣組合物具有較高的導電率，因此，使得在彩膜基板和/或陣列基板上形成的遮光結構具有更好的電荷疏導能力，從而能及時、高效導走感應電荷，有效克服感應電荷的殘留問題，使得該顯示裝置具有較好的抵抗幹擾電場的能力，能有效減小或避免現有顯示裝置開機時產生的感應電場引起的開機白線等不良。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發明實施例2中顏料液的粒徑分布示意圖。

【具體實施方式】
[0025]為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明黑矩陣組合物及其製備方法、顯示面板和顯示裝置作進一步詳細描述。
[0026]實施例1:
[0027]本實施例提供一種黑矩陣組合物的製備方法以及採用該方法製備形成的黑矩陣組合物。
[0028]本實施例中，一種黑矩陣組合物的製備方法，包括形成顏料液的步驟，其中，形成顏料液包括:
[0029]將炭黑、分散劑、溶劑與具有顯影性質的樹脂攪拌均勻，進行第一次振蕩，優選第一次振蕩的時間範圍為1-2小時；
[0030]繼續添加溶劑，或者進一步添加具有顯影性質的樹脂，進行第二次振蕩，優選第二次振蕩的時間範圍為0.5-1小時；
[0031]繼續添加溶劑，進行第三次振蕩，得到顏料液，優選第三次振蕩的時間範圍為3-5小時；
[0032]其中，在至少一次振蕩中，還添加有用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂。
[0033]優選的是，顏料液的粒徑範圍為50_80nm。
[0034]在本實施例中，炭黑包括C27和C69，C27和C69佔顏料液的13_17質量份，炭黑在本實施例中作為色素，用於提供黑矩陣組合物的顏色；另外，C27和C69還具有導電性，在炭黑組份相同的條件下，顏料液粒徑越小則顏料液體系分散越均勻，導電性能越好；
[0035]溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯(例如PMA)，佔顏料液的60-64質量份，其分子中其分子中既有醚鍵，又有烷基和羰基(羰基又形成了酯的結構)，即其分子中既有非極性部分，又有極性部分，這兩部分的官能團既相互制約排斥，又各自起到其固有的作用，因此對非極性物質和極性物質都有一定的溶解能力；
[0036]分散劑為高分子量顏料潤溼和分散助劑(例如德國畢克的BYK2000)，佔顏料液的8-12質量份，其通過對顏料的空間位阻穩定作用使顏料解絮凝，由於解絮凝的顏料粒徑小，可達到高光澤且改善了著色力，而且增加了透明度和遮蓋力。這種助劑能降低粘度，且改善了流平，從而使得有較高顏料含量成為可能；
[0037]具有顯影性質的樹脂為161，佔顏料液的9-13質量份，用於增加黑矩陣組合物在製備過程形成遮光圖形的精確性；
[0038]用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂為A81，佔顏料液的1-3質量份，用於增加顏料液的體系穩定。
[0039]優選的是，米用振蕩機對顏料液進行振蕩，振蕩培養瓶(shake)內預置有錯珠,錯珠的質量為顏料液質量總和的一半。作為添加在振蕩培養瓶中對物料進行研磨的介質，鋯珠的質量對研磨顆粒的粒徑大小具有很大的影響，鋯珠的質量過大，可能研磨過細，導致較小的粒徑，造成膏狀的顏料液，難以分散；而鋯珠的質量過小，則可能研磨不足，導致較大的粒徑，影響黑矩陣組合物的導電率。經多次模擬與測試，在本實施例採用三次振蕩工藝的基礎上，優選鋯珠的質量為顏料液質量總和的一半。當然，這裡應該理解的是，根據不同的振蕩工藝條件(例如當振蕩時間發生變化時)，可以將內置于振蕩培養瓶內的鋯珠的質量做相應調整，以取得較適當的顏料粒徑為最佳。
[0040]當上述顏料製備完成後，可將顏料液與鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑混合均勻，形成黑矩陣組合物。其中，鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑的材料選用和質量配方可以參考現有的黑矩陣組合物進行設置，這裡不再詳述。
[0041]一種黑矩陣組合物，包括顏料液和基質，其中，顏料液包括炭黑、溶劑、分散劑、具有顯影性質的樹脂和用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂，顏料液的粒徑範圍為50-80nm。
[0042]從上述的黑矩陣組合物製備方法可知，在顏料液中，炭黑包括C27和C69，C27和C69佔顏料液的13-17質量份；溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯PMA，佔顏料液的60-64質量份；分散劑為高分子量顏料潤溼和分散助劑BYK2000，佔顏料液的8-12質量份；具有顯影性質的樹脂為161，佔顏料液的9-13質量份；用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂為A81，佔顏料液的1-3質量份。
[0043]其中，基質包括鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑。即本實施例中的顏料液與鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑等混合均勻即可得到黑矩陣組合物。
[0044]本實施例中的黑矩陣組合物，顆粒更細、分布更均勻，因此具有更小的導電率，導電性能更好。
[0045]實施例2:
[0046]根據實施例1，本實施例提供一種黑矩陣組合物(也可以稱為黑矩陣膠)，其中的顏料液製備方法具體為:
[0047]將13g C27與2g C69添加在裝有50g鋯珠的振蕩培養瓶裡的1g分散劑2000，Ilgiei與42gPMA (丙二醇甲醚醋酸酯)混合液裡，攪拌混勻條件下，再添加Ig AS I樹脂；
[0048]在振蕩機裡第一次振蕩1.5h，取出，添加1g PMA ；
[0049]再次振蕩0.5h後，添加1g PMA與Ig A81樹脂；
[0050]連續振蕩4h後取出，此時顏料液的粘度為4.67cp，粒徑圖參見圖1。通常情況下，顏料液的考核因素主要包括粒徑大小和峰寬大小，從圖1中可見，顏料粒度(Z-Average)分布呈單峰分布，且尺寸(size)主要集中在78.25d.nm附近，顏料粒度的峰寬(PDI)為
0.155，說明顏料液的粒度更小，分布範圍內的粒子更多、更均勻。
[0051]本實施例中的顏料液與鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑等混合均勻得到黑矩陣組合物。
[0052]實施例3:
[0053]根據實施例1，本實施例提供一種黑矩陣組合物(也可以稱為黑矩陣膠)，其中的顏料液製備方法具體為:
[0054]將12.5g C27與2.5g C69添加在裝有50g鋯珠的振蕩培養瓶裡的Ilg分散劑2000，llgl61與41gPMA混合液裡，攪拌混勻條件下，再添加Ig A81樹脂；
[0055]在振蕩機裡第一次振蕩1.5h，取出，添加1g PMA ；
[0056]再次振蕩0.5h後，添加1g PMA與Ig A81樹脂；
[0057]連續振蕩4h後取出，此時顏料液的粘度為4.72cp。
[0058]本實施例中的顏料液與鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑等混合均勻得到黑矩陣組合物。
[0059]實施例4:
[0060]根據實施例1，本實施例提供一種黑矩陣組合物(也可以稱為黑矩陣膠)，其中的顏料液製備方法具體為:
[0061]將13g C27與2g C69添加在裝有50g鋯珠的振蕩培養瓶裡的1g分散劑2000，10gl61與40gPMA混合液裡，攪拌混勻條件下，再添加Ig A81樹脂；
[0062]在振蕩機裡第一次振蕩1.5h，取出，添加lgl61，12g PMA ；
[0063]再次振蕩0.5h後，添加1g PMA與Ig A81樹脂；
[0064]連續振蕩4h後取出，此時顏料液的粘度為4.63cp。
[0065]本實施例中的顏料液與鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑等混合均勻得到黑矩陣組合物。
[0066]實施例5:
[0067]根據實施例1，本實施例提供一種黑矩陣組合物(也可以稱為黑矩陣膠)，其中的顏料液製備方法具體為:
[0068]將13g C27與2g C69添加在裝有50g鋯珠的振蕩培養瓶裡的1g分散劑2000，llgl61與42gPMA混合液裡；
[0069]在振蕩機裡第一次振蕩1.5h，取出，再添加Ig A81樹脂和1g PMA ；
[0070]再次振蕩0.5h後，添加1g PMA與Ig A81樹脂；
[0071]連續振蕩4h後取出，此時顏料液的粘度為4.26cp。
[0072]本實施例中的顏料液與鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑等混合均勻得到黑矩陣組合物。
[0073]實施例6:
[0074]根據實施例1，本實施例提供一種黑矩陣組合物(也可以稱為黑矩陣膠)，其中的顏料液製備方法具體為:
[0075]將14g C27與Ig C69添加在裝有50g鋯珠的振蕩培養瓶裡的9g分散劑2000，8gl61與43gPMA混合液裡；
[0076]在振蕩機裡第一次振蕩1.5h，取出，再添加3gl61樹脂和1g PMA ；
[0077]再次振蕩0.5h後，添加1g PMA與2g A81樹脂；
[0078]連續振蕩4h後取出，此時顏料液的粘度為4.17cp。
[0079]本實施例中的顏料液與鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑等混合均勻得到黑矩陣組合物。
[0080]根據實施例2-實施例6可見:
[0081]在第一次振蕩工藝中，首先必須添加振蕩培養瓶的是炭黑和分散劑；
[0082]用於增加黑矩陣組合物在製備過程形成遮光圖形的精確性的161樹脂，可以在第一次振蕩工藝中一次性添加，也可以在第一次和第二次振蕩工藝中分別添加，而保持161樹脂的質量總和不變；
[0083]作為溶劑的PMA，可以在第一次、第二次和第二次振蕩工藝中分別添加，而保持PMA的質量總和不變；
[0084]用於增加顏料液的體系穩定的A81樹脂，可以在第一次和第二次振蕩工藝中分別添加，也可以在第二次和第三次振蕩工藝中分別添加，或者在第三次振蕩工藝中一次性添力口，而保持A81樹脂的質量總和不變。
[0085]在本實施例中，分次添加各組份有利於物料間充分浸潤、分散；而且，由於不同物料間相鄰關係也是不一樣的，分次添加有利於體系分散均勻和物料間搭配，使得各組份的空間位置更合理，最大限度發揮物料各自的作用。在實際產生過程中，根據設備條件和製備條件，可靈活設置黑矩陣組合物的製備步驟。
[0086]實施例7:
[0087]本實施例提供一種顯示面板，包括對合設置的彩膜基板和陣列基板，其中，彩膜基板和/或陣列基板中包括實施例1-6任一中的黑矩陣組合物形成的遮光結構。
[0088]本實施例的彩膜基板中，採用該黑矩陣組合物形成黑矩陣的方法與現有技術中採用普通黑矩陣組合物形成黑矩陣的方法相同，即首先在基板上塗覆黑矩陣組合物，通過前烘、曝光、顯影等工藝製備形成黑矩陣(BM);然後依次製備紅(R)、綠(G)、藍(B)彩色膜層；再製備形成保護層(OC)，透明電極層(ITO)，從而完成彩膜基板的製備。
[0089]當然，本實施例中的黑矩陣組合物也可用於陣列基板中需要遮光的區域(通常位於與數據線或柵線重疊的區域)或者用於防止發生反射。
[0090]現有技術中，一般的黑矩陣組合物製備形成的遮光結構，例如黑矩陣(BM)的導電率需求小於10Χ10_8Ω.πι即可具有很好的導電效果。本實施例中採用黑矩陣組合物形成的遮光結構的導電率為:1Χ 1(Γ9-10Χ 10_9Ω.πι，進一步優選為6.2Χ10_9Ω.πι，相對現有技術中的遮光結構，其具有更好的導電性，可以很好地導走感應電荷。
[0091]容易理解，在液晶顯示面板中，彩膜基板和陣列基板之間設置有液晶，當將該黑矩陣組合物在彩膜基板(CF)上形成黑矩陣(BM)時，在液晶顯示面板通電瞬間產生的感應電場所產生的感應電荷可以通過BM被及時疏導流走，不再流入顯示區影響液晶偏轉，從而可以減少或避免感應電荷滯留對液晶偏轉產生影響。
[0092]實施例8:
[0093]本實施例提供一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括顯示面板，該顯示面板採用實施例7中的顯示面板。
[0094]該顯示裝置可以為液晶面板、電子紙、手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記本電腦、數碼相框、導航儀等任何具有顯示功能的產品或部件。
[0095]本實施例的顯示裝置中，由於彩膜基板和/或陣列基板具有採用具有高導電率的黑矩陣組合物形成遮光結構，由於該黑矩陣組合物具有較高的導電率，因此，使得在彩膜基板和/或陣列基板上形成的遮光結構具有更好的電荷疏導能力，從而能及時、高效導走感應電荷，有效克服感應電荷的殘留問題，使得該顯示裝置具有較好的抵抗幹擾電場的能力，能有效減小或避免現有顯示裝置開機時產生的感應電場引起的開機白線等不良，尤其適用於ADS型的液晶顯示裝置。
[0096]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種黑矩陣組合物的製備方法，包括形成顏料液的步驟，其特徵在於，形成顏料液包括: 將炭黑、分散劑、溶劑與具有顯影性質的樹脂攪拌均勻，進行第一次振蕩； 繼續添加溶劑，或者進一步添加具有顯影性質的樹脂，進行第二次振蕩； 繼續添加溶劑，進行第三次振蕩，得到顏料液； 其中，在至少一次振蕩中，還添加有用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂。
2.根據權利要求1所述的黑矩陣組合物的製備方法，其特徵在於，所述顏料液的粒徑範圍為50_80nm。
3.根據權利要求1所述的黑矩陣組合物的製備方法，其特徵在於，炭黑包括C27和C69，C27和C69佔顏料液的13-17質量份；溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯，佔顏料液的60-64質量份；分散劑為高分子量顏料潤溼和分散助劑，佔顏料液的8-12質量份；具有顯影性質的樹脂為161，佔顏料液的9-13質量份；用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂為A81，佔顏料液的1-3質量份。
4.根據權利要求1所述的黑矩陣組合物的製備方法，其特徵在於，第一次振蕩的時間範圍為1-2小時，第二次振蕩的時間範圍為0.5-1小時，第三次振蕩的時間範圍為3-5小時。
5.根據權利要求1所述的黑矩陣組合物的製備方法，其特徵在於，採用振蕩機對顏料液進行振蕩，振蕩培養瓶內預置有鋯珠，鋯珠的質量為顏料液質量總和的一半。
6.根據權利要求1-5任一項所述的黑矩陣組合物的製備方法，其特徵在於，將顏料液與鹼可溶樹脂、引發劑、流平劑、單體及消泡劑混合均勻，形成黑矩陣組合物。
7.—種黑矩陣組合物，包括顏料液和基質，其特徵在於，所述顏料液包括炭黑、溶劑、分散劑、具有顯影性質的樹脂和用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂，所述顏料液的粒徑範圍為 50-80nm。
8.根據權利要求7所述的黑矩陣組合物，其特徵在於，炭黑包括C27和C69，C27和C69佔顏料液的13-17質量份；溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯，佔顏料液的60-64質量份；分散劑為高分子量顏料潤溼和分散助劑，佔顏料液的8-12質量份；具有顯影性質的樹脂為161，佔顏料液的9-13質量份；用於增加黏度與粒度的穩定性的樹脂為A81，佔顏料液的1-3質量份。
9.根據權利要求7所述的黑矩陣組合物，其特徵在於，所述基質包括鹼可溶樹脂、引發齊U、流平劑、單體及消泡劑。
10.一種顯示面板，包括對合設置的彩膜基板和陣列基板，其特徵在於，所述彩膜基板和/或所述陣列基板中包括採用權利要求7-9任一項所述的黑矩陣組合物形成的遮光結構。
11.根據權利要求10所述的顯示面板，其特徵在於，所述遮光結構的導電率為:1Χ10_9-10Χ10_9Ω.m。
12.根據權利要求11所述的顯示面板，其特徵在於，所述遮光結構的導電率為:6.2Χ1(Γ9Ω.m。
13.一種顯示裝置，其特徵在於，包括權利要求10-12任一項所述的顯示面板。
【文檔編號】G02F1/1335GK104166310SQ201410340606
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】田肖雄 申請人:京東方科技集團股份有限公司