一种液晶显示装置用黑矩阵的制作方法

1.本发明涉及液晶显示领域，具体涉及一种液晶显示装置用黑矩阵。


背景技术：

2.液晶板的结构彩色液晶板由偏光板、背光灯、下玻璃、ito电极、配向膜、彩色滤光片、上玻璃等组成。偏光板的作用就像是栅栏一样，会阻隔掉与栅栏垂直的分量，只准许与栅栏平行的分量通过。上下两片偏光板是互相垂直的。黑矩阵是防止r、g、曰色膜之间间隙漏光；彩色滤光玻璃基片的基本结构包括玻璃基板、黑矩阵(bm，blackmatrix)遮光层，红绿蓝彩色层(cf，colorfilter保护着色层的透明保护膜层c，overcoat)和驱动液晶的it透明导电薄膜层。黑矩阵是沉积在三基色(rgb)图案之间的不透光的部分，其主要的作用是防止背光泄露，提高显示对比度，防止混色和增加颜色的纯度。在彩膜基板发展初期，往往采用铬膜作为黑矩阵材料。铬材料具有高遮光性、膜厚薄、稳定性高、图形化容易等特点，但是其也存在成本高、金属反射率高、铬金属污染等问题。目前广泛使用树脂型的黑矩阵材料来代替铬膜，可以采用涂布的方式成膜。而现有的黑矩阵容易产生白点缺陷。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种液晶显示装置用黑矩阵，解决形成黑矩阵后产生的白点问题。
4.为解决上述技术问题，本发明提供液晶显示装置，其包括彩色滤光片，彩色滤光片包括黑矩阵，所述黑矩阵由以下组合物形成，组合物包括黑色颜料、碱可溶性树脂、光自由基聚合性化合物、光自由基聚合引发剂、有机溶剂，碱可溶性树脂使用具有羧基的苯乙烯丙烯酸系共聚物，具有羧基的苯乙烯丙烯酸系共聚物的共聚单体包括含硅单体和含氟单体。其中，含硅单体的含量大于含氟单体的含量。
5.一种可选的实施方式为，碱可溶性树脂侧链上具有羧基的同时、进一步在侧链上具有烯键性不饱和基。
6.一种可选的实施方式为，组合物包含5
‑
20重量份的黑色颜料、4
‑
10重量份的碱可溶性树脂、5
‑
15重量份的光自由基聚合性化合物、3
‑
10重量份光自由基聚合引发剂、60
‑
90重量份的有机溶剂，黑色颜料与碱可溶性树脂的重量比为1
‑
4，优选1
‑
2.5。
7.一种可选的实施方式为，组合物包含5
‑
15重量份的着色剂、4
‑
10重量份的碱可溶性树脂、5
‑
15重量份的光自由基聚合性化合物、3
‑
8重量份光自由基聚合引发剂、60
‑
90重量份的有机溶剂。
8.一种可选的实施方式为，有机溶剂包含环戊酮、环己酮、乳酸乙酯、乙氧基丙酸乙酯、3
‑
甲氧基丁基乙酸酯、3
‑
乙氧基
‑3‑
亚胺丙酸乙酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇单甲醚、3
‑
乙氧基丙酸甲酯、3
‑
乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3
‑
甲氧基丙酸甲酯、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯中的至少一种。
9.一种可选的实施方式为，碱可溶性树脂的酸值为20至200(mgkoh/g)
10.一种可选的实施方式为，碱可溶性树脂的重均分子量为3000
‑
50000。
11.一种可选的实施方式为，含硅单体为n
‑
(3
‑
(3
‑
甲氧基硅)
‑
丙基)
‑
丙烯酰胺；含氟单体为丙烯酸十七氟癸酯(1h,1h,2h,2h
‑
全氟癸基丙烯酸酯，或称3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10
‑
十七氟癸基丙烯酸酯)。
12.本发明具有以下有益积极的技术效果：采用本发明的黑矩阵，可以有效的消除黑矩阵的白点缺陷。
具体实施方式
13.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
14.黑色颜料可是例如碳黑、四氧化三铁等无机颜料、或苯胺黑、苝黑花青黑、等有机颜料，市售产品如printex300p。颜料的平均一次粒径为10～150nm，优选为10～80nm。该粒径通过扫描电镜测得。颜料分散剂例如高分子分散剂，具体的如(甲基)丙烯酸系共聚物等。市售品如：disper byk
‑
2000、disper byk
‑
2001、disper byk
‑
2070、disper byk
‑
2150、disperbyk
‑
107、polyflow no.50e等。相对于黑色颜料分散液中的总固体成分100质量份计，黑色颜料优选含20～80重量份、进一步优选以40～75重量份。相对于黑色颜料成分100质量份计，分散剂优选含5
‑
50重量份。碳黑还可以组合黑色多孔二氧化钛粒子使用，可以有效改善遮光效果。
15.碱可溶性树脂使用侧链上具有烯键性不饱和基的具有羧基的苯乙烯
‑
丙烯酸系共聚物，共聚物的制备使用共聚单体除了含硅单体和含氟单体外，还含有(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、苄基马来酰亚胺。其中，含硅单体为n
‑
(3
‑
(3
‑
甲氧基硅)
‑
丙基)
‑
丙烯酰胺；含氟单体为丙烯酸十七氟癸酯。各成分重量份(比例)范围如下：30
‑
60重量份的(甲基)丙烯酸、30
‑
60重量份的(甲基)丙烯酸酯、60
‑
90重量份的苄基马来酰亚胺、2
‑
4重量份的n
‑
(3
‑
(3
‑
甲氧基硅)
‑
丙基)
‑
丙烯酰胺；1
‑
3重量份的丙烯酸十七氟癸酯。其中，n
‑
(3
‑
(3
‑
甲氧基硅)
‑
丙基)
‑
丙烯酰胺的含量大于丙烯酸十七氟癸酯的含量。
16.碱可溶性树脂的分子量优选为3000～50000(重均分子量)，可以同时满足粘结性和显影性的要求。碱可溶性树脂的酸值在50～120mgkoh/g范围内是可以同时满足显影速度、密合性和保存稳定性的要求。相对于黑色颜料100质量份，碱可溶性树脂的含量为20
‑
100重量份。在此范围内可以平衡显影性、保存稳定性及适当的颜色浓度。
17.从灵敏度的观点考虑，光自由基聚合性化合物优选乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯。以感光性树脂组合物中固体成分含量为100重量份计，上述光自由基聚合性化合物的含量优选30
‑
100重量份。可以平衡显影性和成膜硬度。
18.光自由基聚合引发剂为肟酯系光引发剂，具体的优选使用irgacure oxe
‑
01、tr
‑
pbg
‑
304等。相对于光聚合性化合物100质量份，光自由基聚合引发剂的含量为1
‑
25质量份。
19.组合物中还可以包含添加剂，如表面活性剂，粘合促进剂等；所使用的溶剂优选包括乙氧基丙酸乙酯、3
‑
甲氧基丁基乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、3
‑
乙氧基丙酸甲酯、3
‑
乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二乙二醇二甲醚、3
‑
甲氧基丙酸甲酯、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯中的1种以上。
20.炭黑分散液的制备：10重量份炭黑(special black 550)、2份disper byk
‑
2150分散剂、88份丙二醇二乙酸酯混合，珠磨机分散得到炭黑分散液。
21.碱可溶性树脂1的制备：在氮气气氛下，向反应容器中加入丙二醇二乙酸酯450g，随后滴入加入n
‑
(3
‑
(3
‑
甲氧基硅)
‑
丙基)
‑
丙烯酰胺3g、丙烯酸十七氟癸酯1g、苄基马来酰亚胺75g、苯乙烯52g、丙烯酸酯43g、丙烯酸43g、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯4g，同时滴入正十二烷硫醇6g、丙二醇甲醚醋酸酯24g，控制反应温度80
‑
110℃，反应进行三小时后，边吹入空气边滴入对甲氧基苯酚0.4g，甲基丙烯酸缩水甘油酯28g、三乙基胺0.6g，继续反应5小时，得到碱可溶性树脂1。树脂的酸值为85(基于gb/t 2895
‑
2008进行测定)，重均分子量为14500，分子量分布为1.8。
22.碱可溶性树脂2的制备：在氮气气氛下，向反应容器中加入丙二醇二乙酸酯450g，随后滴入加入丙烯酸十七氟癸酯1g、苄基马来酰亚胺75g、苯乙烯52g、丙烯酸酯43g、丙烯酸43g、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯4g，同时滴入正十二烷硫醇6g、丙二醇甲醚醋酸酯24g，控制反应温度80
‑
110℃，反应进行三小时后，边吹入空气边滴入对甲氧基苯酚0.4g，甲基丙烯酸缩水甘油酯28g、三乙基胺0.6g，继续反应5小时，得到碱可溶性树脂1。树脂的酸值为87(基于gb/t 2895
‑
2008进行测定)，重均分子量为13800，分子量分布为1.9。
23.碱可溶性树脂3的制备：在氮气气氛下，向反应容器中加入丙二醇二乙酸酯450g，随后滴入加入n
‑
(3
‑
(3
‑
甲氧基硅)
‑
丙基)
‑
丙烯酰胺3g、苄基马来酰亚胺75g、苯乙烯52g、丙烯酸酯43g、丙烯酸43g、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯4g，同时滴入正十二烷硫醇6g、丙二醇甲醚醋酸酯24g，控制反应温度80
‑
110℃，反应进行三小时后，边吹入空气边滴入对甲氧基苯酚0.4g，甲基丙烯酸缩水甘油酯28g、三乙基胺0.6g，继续反应5小时，得到碱可溶性树脂1。树脂的酸值为82(基于gb/t 2895
‑
2008进行测定)，重均分子量为15000，分子量分布为1.9。
24.碱可溶性树脂4的制备：在氮气气氛下，向反应容器中加入丙二醇二乙酸酯450g，随后滴入加入n
‑
(3
‑
(3
‑
甲氧基硅)
‑
丙基)
‑
丙烯酰胺1g、丙烯酸十七氟癸酯3g、苄基马来酰亚胺75g、苯乙烯52g、丙烯酸酯43g、丙烯酸43g、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯4g，同时滴入正十二烷硫醇6g、丙二醇甲醚醋酸酯24g，控制反应温度80
‑
110℃，反应进行三小时后，边吹入空气边滴入对甲氧基苯酚0.4g，甲基丙烯酸缩水甘油酯28g、三乙基胺0.6g，继续反应5小时，得到碱可溶性树脂1。树脂的酸值为85(基于gb/t 2895
‑
2008进行测定)，重均分子量为14500，分子量分布为1.7。
25.碱可溶性树脂5的制备：在氮气气氛下，向反应容器中加入丙二醇二乙酸酯450g，随后滴入加入苄基马来酰亚胺75g、苯乙烯52g、丙烯酸酯43g、丙烯酸43g、过氧化
‑2‑
乙基己酸叔丁酯4g，同时滴入正十二烷硫醇6g、丙二醇甲醚醋酸酯24g，控制反应温度80
‑
110℃，反应进行三小时后，边吹入空气边滴入对甲氧基苯酚0.4g，甲基丙烯酸缩水甘油酯28g、三乙基胺0.6g，继续反应5小时，得到碱可溶性树脂1。树脂的酸值为85(基于gb/t 2895
‑
2008进行测定)，重均分子量为13000，分子量分布为1.7。
26.感光性组合物实施例(见表1)
27.表1
[0028][0029]
白点测试：在100mm
×
100mm的玻璃基板旋涂上述感光性树脂组合物，80pa下真空干燥20s，80℃下热板前烘3分钟，超高压汞灯照射，曝光量70mj/cm2。曝光后显影(例如0.05重量％氢氧化钾水溶液，25℃下，喷淋显影60s)；显影后200
‑
240℃下后烘烤30min。用显微镜(倍率100)观察显影后的黑矩阵。
[0030]
经观察发现，实施例1和2中均未发现白点，而比较例1
‑
3中，因碱可溶性树脂的共聚单体或因缺少含硅单体或含氟单体、或因含氟单体量大于含硅单体、或因均不含两种单体，导致白点产生(大于5个)。
[0031]
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。