组合物、黑矩阵及制备方法、显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种黑色光阻组合物、黑矩阵及制备方法、 OLED显示装置、IXD显示装置和柔性显示装置。
【背景技术】
[0002] 黑矩阵在传统液晶显示领域中用于遮光，在其传统制备方法中，后烘操作温度控 制在大于230°C使黑色光阻组合物中的单体完全聚合和黑色遮光膜完全固化，从而保证黑 矩阵的成膜稳定性、耐碱性和耐化性。
[0003] 但传统高温后烘制备方法存在以下问题：
[0004] (1)高温后烘方法降低了黑矩阵的电阻，若黑矩阵电阻太低，会使液晶取向紊乱， 从而造成显示装置视认性不良。
[0005] (2)由于OLED显示装置和柔性显示装置的基板耐高温性差，要求在基板上制备黑 矩阵的操作温度不能超过l〇〇°C，因此传统高温后烘制备方法不能用在制备OLED显示装置 和柔性显示装置中。
[0006] (3)由于在使用染料型黑色颜料液作为黑色光阻组合物制备IXD显示装置中的黑 矩阵时，高温会使染料型黑色颜料液分解，因此传统高温后烘制备方法不能用在制备LCD 显示装置中。
[0007] 另外，在黑矩阵的传统制备方法中，黑色光阻组合物中的黑色颜料液吸光系数较 大，且仅使用光引发剂进行引发，但在进行紫外曝光时，表层的黑色颜料吸收掉大部分紫外 光，使膜层中的单体聚合不均匀造成固化膜稳定性差及成膜后发生"倒切"现象。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了一种黑色光阻组合物以解决现有技术中存在的黑矩阵制备方法后 烘温度偏高的问题；提供了黑矩阵的低温后烘的制备方法，解决了现有技术中由于后烘温 度偏高导致的黑矩阵电阻偏低的问题，以及现有技术中由于后烘温度偏高不能用于OLED 显示装置和柔性显示装置的问题，并提供了根据该制备方法得到的黑矩阵，以及包括该黑 矩阵的OLED显示装置、柔性显示装置和LCD显示装置。
[0009] 根据本发明的一方面，提供了一种黑色光阻组合物，该组合物包括以质量份计的： 30~35份单体固形物、25~35份树脂固形物、20~30份黑色颜料液固形物、5~10份助 剂固形物和6~20份引发剂；其中，所述引发剂包括热引发剂和光引发剂。
[0010] 可选地，根据本发明的组合物，所述热引发剂和所述光引发剂的质量比为1:10~ 3:1〇
[0011] 可选地，根据本发明的组合物，所述热引发剂为分解温度< 180°C的自由基引发 剂。
[0012] 可选地，根据本发明的组合物，所述热引发剂选自下述中的一种：偶氮类引发剂、 有机过氧类引发剂、过氧化二酰类引发剂和氢过氧化物。
[0013] 可选地，根据本发明的组合物，所述偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈和偶氮二异 庚腈。
[0014] 可选地，根据本发明的组合物，所述有机过氧类引发剂包括过氧化二碳酸二异丙 酯和过氧化二碳酸二环已酯。
[0015] 可选地，根据本发明的组合物，所述过氧化二酰类引发剂包括过氧化苯甲酰和过 氧化月桂酰。
[0016] 可选地，根据本发明的组合物，所述氢过氧化物包括异丙苯过氧化氢和叔丁基过 氧化氢。
[0017] 根据本发明的另一方面，提供了一种黑矩阵的制备方法，将根据本发明的所述组 合物用于制备黑矩阵，该方法包括前烘操作：在40°C~65°C烘烤110~300秒。
[0018] 可选地，根据本发明的制备方法，该方法进一步地包括后烘操作：在80°C~180°C 烘烤60~120分钟。
[0019] 可选地，根据本发明的制备方法，在后烘操作中温度为80°C~100°C。
[0020] 根据本发明的另一方面，提供了一种根据本发明制备方法得到的黑矩阵。
[0021] 根据本发明的另一方面，提供了一种OLED显示装置，该显示装置包括根据本发明 方法制备得到的黑矩阵。
[0022] 根据本发明的另一方面，提供了一种IXD显示装置，该显示装置包括根据本发明 方法制备得到的黑矩阵。
[0023] 根据本发明的另一方面，提供了一种柔性显示装置，该显示装置包括根据本发明 方法制备得到的黑矩阵。
[0024] 本发明有益效果如下：
[0025] 根据本发明的黑色光阻组合物由于加入的引发剂为热引发剂和光引发剂的混合 物，且加入的热引发剂的分解温度较低，可以根据需要选用不同的具有较低分解温度的热 引发剂（如需要后烘温度降低至l〇〇°C以下用于OLED或柔性显示装置的制备时，则可以选 择引发温度在80°C以下的引发剂），在用于制备黑矩阵时可以降低后烘操作温度，提高黑 矩阵的电阻，并可以将其用于制备OLED显示装置、LCD显示装置和柔性显示装置。另外，由 于组合物中的引发剂加入了热引发剂，在低温下使单体聚合更完全，使固化膜更稳定，克服 了"倒切"现象。
【具体实施方式】
[0026] 具体的实施方式仅为对本发明的说明，而不构成对本发明的限制，下面将根据具 体的实施方式对本发明进行进一步说明和描述。
[0027] 根据本发明提供的黑色光阻组合物，该组合物包括以质量份计的：30~35份单体 固形物、25~35份树脂固形物、20~30份黑色颜料液固形物、6~20份引发剂和5~10 份助剂；其中，所述引发剂包括热引发剂和光引发剂。
[0028] 根据本发明的黑色光阻组合物，其中，树脂优选碱可溶性树脂，进一步地优选丙烯 酸酯类树脂，更进一步地优选分子量为13000、8000或9000、酸值为120、70和80的丙烯酸 酯类树脂，更进一步地优选日本昭和株式会社制丙烯酸类树脂；单体为可聚合单体，优选二 季戊四醇六丙烯酸酯，进一步优选日本化药株式会社制二季戊四醇六丙烯酸酯；助剂优选 季戊四醇四-3巯基丙烯酸酯，进一步优选日本昭和树脂株式会社制季戊四醇四-3巯基丙 烯酸酯；颜料液为黑色颜料液，优选日本御国色素株式会社制黑色颜料液；溶剂优选丙二 醇甲醚乙酸酯和丙二醇甲醚。由于组合物中的大部分原料为含有固形份的溶液，而其中的 固形份为有效成分，因此以其中的固形份为标准进行组合，其中单体、树脂、助剂和颜料液 均为溶液，以加入的固形份为标准，引发剂为固体，以加入量为准；根据单体、树脂、助剂和 颜料液的浓度可以在组合物中补充溶剂。
[0029] 另外，根据本发明实施方式的组合物，引发剂包括光引发剂和热引发剂，在传统黑 色光阻组合物中，引发剂仅采用光引发剂，而光引发剂引发的光聚合，在进行紫外曝光时， 表层黑色颜料液会吸收掉大部分紫外光，造成在整体膜层中的单体聚合不均匀，造成固化 膜稳定性差。而在本发明的组合物中加入了光引发剂和热引发剂的混合引发剂，其中光引 发剂为在紫外光下可分解为活性自由基的自由基型引发剂，优选芳香酮类、苯偶姻及其衍 生物和苯偶酰衍生物，其中芳香酮类优选芳基烷基酮类，芳基烷基酮优选1-[4_(苯硫基） 苯基]-1,2-辛烷二酮-2-(0-苯甲酰肟）和1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基）-9H-咔 唑-3-基]乙酮-1- (0-乙酰肟）。
[0030] 根据本发明的黑色光阻组合物由于使用了热引发剂，可以降低黑矩阵制备过程中 后烘温度，因此能提高黑矩阵的电阻值，并可以将制备黑矩阵的方法用于制备OLED显示装 置、LCD显示装置和柔性显示装置。
[0031] 根据本发明的一种实施方式的组合物，热引发剂和光引发剂的质量比为1:10~ 3:1，进一步优选1:2~2:1，更进一步地优选4:5~3:2。根据热引发剂和光引发剂的比例 以及组合物中单体和引发剂的加入量可以看出，热引发剂占单体量的1~20%，优选3~ 15%，进一步地优选5~12%之间。热引发剂的加入量范围此时最佳，若加入的热引发剂过 多，则会残留残渣，过少则聚合效果不好。
[0032] 根据本发明一种实施方式的组合物，热引发剂为分解温度< 180°C的自由基引发 剂，进一步地优选分解温度为40 °C~150 °C，更进一步地优选60 °C~120 °C;另外，热引发剂 进一步优选分解温度< 180°C且半衰期< Ih的引发剂。
[0033] 根据本发明一种实施方式的组合物，所述热引发剂选自下述中的一种：偶氮类引 发剂、有机过氧类引发剂、过氧化二酰类引发剂和氢过氧化物。偶氮类引发剂包括偶氮二异 丁腈和偶氮二异庚腈；有机过氧类引发剂包括过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环 已酯；过氧化二酰类引发剂包括过氧化苯甲酰和过氧化月桂酰；氢过氧化物包括异丙苯过 氧化氢和叔丁基过氧化氢。
[0034] 根据本发明的另一方面，提供了一种黑矩阵的制备方法，将根据本发明的组合物 用于制备黑矩阵，其中，该方法包括：前烘操作：在40°C~65°C烘烤110~300秒；后烘操 作：在80°C~180°C烘烤60~120分钟。
[0035] 根据本发明黑矩阵的制备方法，首先将搅拌均匀的黑色光阻组合物均匀的涂覆在 干净的玻璃基板上，前烘步骤除去大部分溶剂，前烘温度降低至40°C~65°C，进一步地优 选45°C~60°C，烘烤时间为110~300秒，进一步地优选180~250秒，前烘温度可以根据 热引发剂的分解温度进行调节，一般以低于引发剂分解温度l〇°C~80°C以避免热引发剂 在前烘步骤中分解引发单体聚合；前烘步骤完成后，将玻璃基板冷却，再用光刻机曝光，曝 光量为100~800mJ，优选200~500mJ，通过光固化，单体聚合约10 %左右；显影洗去被掩 膜板遮住的区域，显影时间为20~100秒，显影完成后进入后烘步骤，在80°C~180°C，优 选80~KKTC，烘烤60~120分钟，优选80~100分钟，后烘完成，在后烘步骤完成90 % 以上单体聚合和膜固化，在后烘操作中后烘温度至少比热引发剂分解温度高15°C以保证单 体完全聚合。
[0036] 根据本发明的黑矩阵的制备方法，加入了低温下引发单体聚合的热引发剂，将后 烘温度至少降低至180°C，甚至更低地能降到80°C，就能实现单体完全聚合，避免了高温后 烘导致黑矩阵的电阻下降，同时加入热引发剂使单体聚合完全，提高了黑矩阵的稳定性，防 止了 "倒切"现象的发生，"倒切"现象即形成的黑矩阵边缘部分逐渐变薄，形成了倒切的 形状。
[0037] 根据本发明的另一方面，提供了一种根据本发明制备方法得到的黑矩阵。
[0038] 根据本发明的黑矩阵，电阻可以达到1X1014-5X1014欧姆，比未加热引发剂的传 统制备方法得到的黑矩阵的电阻提高了 7个数量级。
[0039] 根据本发明的另一方面，提供了一种OLED显示装置，该显示装置包括根据本发明 方法制备得到的黑矩阵；
[0040] 根据本发明的另一方面，提供了一种LCD显示装置，包括根据本发明方法制备得 到的黑矩阵的IXD显示装置；
[0041] 根据本发明的另一方面，提供了一种柔性显示装置，该显示装置包括根据本发明 方法制备得到的黑矩阵。
[0042] 根据本发明提供的OLED显示装置、IXD显示装置和柔性显示装置