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CN108803238B - 黑色矩阵复合材料及其制备方法 - Google Patents

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CN108803238B CN201810470363.XA CN201810470363A CN108803238B CN 108803238 B CN108803238 B CN 108803238B CN 201810470363 A CN201810470363 A CN 201810470363A CN 108803238 B CN108803238 B CN 108803238B
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Abstract

本发明公开了一种黑色矩阵复合材料，其包括以下按质量百分数混合的各组分：14.8％～15.7％的炭黑、3.1％～5.0％的染料、3.5％～4.1％的分散剂、2.8％～4.1％的亲疏调节聚合物、5.7％～7.3％的交联聚合物、1.8％～2.3％的交联单体、0.8％～1.1％的活化引发剂、2％～2.4％的界面活性剂以及59.9％～63.7％的溶剂。本发明通过以一定量的具有低介电常数和低反射率的染料取代部分炭黑，而形成上述全新的黑色矩阵复合材料，相比现有技术中的炭黑类黑色矩阵材料，可降低其导电性，从而使其在应用时，可避免高介电常数的炭黑导致LCD中的TFT失效的问题；同时，该黑色矩阵复合材料中的染料以分子的形式分布于体系之中，可以很好地缓解光的反射。本发明还公开了上述黑色矩阵复合材料的制备方法，其工艺制程简单，可以广泛地应用于黑色矩阵材料的改善中。

Description

黑色矩阵复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于液晶显示面板技术领域，具体来讲，涉及一种黑色矩阵复合材料及其制备方法。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)模组，是由背光系统、彩膜滤光片(CF)、和薄膜晶体管(TFT)、以及在TFT和CF基板间的液晶组成。传统的液晶显示面板中，彩膜基板主要是将背光源中的光分为红(R)、绿(G)、蓝(B)三色光，而在RGB像素之间的黑色矩阵(BlackMatrix,BM)是用于分隔各色子像素，遮挡各色子像素之间的空隙，防止混色和漏光。目前，传统的技术是采用BM来分隔CF基板的RGB像素。除此之外，将CF基板置于阵列基板上是COA(CF On Array)技术，而将BM置于阵列基板上是BOA(BM On Array)技术；COA和BOA模式都可以很好地解决阵列基板、CF基板对合错位所导致的BM遮光区域和阵列漏光区域不匹配的问题，提升像素开口率和面板穿透率。
根据BM的材料组成，可以将其分为金属氧化物、炭黑、钛金黑和颜料等类型。目前炭黑BM因其高的光吸收率、高热稳定性和低成本而通过涂布的方式广泛应用于工业生产中，但是，炭黑BM具有高的介电常数，容易导致LCD中的TFT失效；此外，由于炭黑BM主要是利用炭黑颗粒(Carbon black)来吸光，其颗粒属性，对光具有存在一定的反射，特别是对波长较长的光反射率更高。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种黑色矩阵复合材料，其利用具有低介电常数及低反射率的染料取代部分炭黑而获得该黑色矩阵复合材料，从而有效降低了现有技术中炭黑类黑色矩阵材料的导电性。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种黑色矩阵复合材料，包括以下按质量百分数混合的各组分：
Figure BDA0001663086770000011
Figure BDA0001663086770000021
进一步地，所述染料为蓝色染料。
进一步地，所述染料为二聚三芳基烷烃及其衍生物。
进一步地，所述染料具有如式1所示的结构：
Figure BDA0001663086770000022
其中，R为C1～C16的烷烃、含有苯环的支链物、含有酯基的链状物、F取代烷烃衍生物中的至少一种；X为F-、Cl-、Br-、CF3SO3 -、CF2HSO3 -、CFH2SO3 -中的至少一种；
Figure BDA0001663086770000023
选自下述式1-1～1-7中的任意一种：
Figure BDA0001663086770000031
R1为C1～C16的烷烃。
进一步地，所述分散剂为分散树脂，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯，所述亲疏调节聚合物为聚噻吩衍生物。
本发明的另一目的在于提供一种黑色矩阵复合材料的制备方法，包括步骤：将3.1～5.0份的染料和3.5～4.1份的分散剂加入14.8～15.7份的炭黑、2.8～4.1份的亲疏调节聚合物、5.7～7.3份交联聚合物、1.8～2.3份交联单体、0.8～1.1份活化引发剂、2～2.4份界面活性剂以及59.9～63.7份溶剂中，混合均匀获得黑色矩阵复合材料；以上均为质量份。
进一步地，所述染料为蓝色染料。
进一步地，所述染料为二聚三芳基烷烃及其衍生物。
进一步地，所述染料具有如式1所示的结构：
Figure BDA0001663086770000041
其中，R为C1～C16的烷烃、含有苯环的支链物、含有酯基的链状物、F取代烷烃衍生物中的至少一种；X为F-、Cl-、Br-、CF3SO3 -、CF2HSO3 -、CFH2SO3 -中的至少一种；
Figure BDA0001663086770000042
选自下述式1-1～1-7中的任意一种：
Figure BDA0001663086770000043
R1为C1～C16的烷烃。
进一步地，所述染料的制备方法为反应式1所示：
Figure BDA0001663086770000051
本发明通过以一定量的具有低介电常数和低反射率的染料取代部分炭黑，而形成一种全新的黑色矩阵复合材料，相比现有技术中的炭黑类黑色矩阵材料，可降低其导电性，从而使其在应用时，可避免高介电常数的炭黑导致LCD中的TFT失效的问题；同时，该黑色矩阵复合材料中的染料以分子的形式分布于体系之中，可以很好地缓解光的反射。另外，本发明提供的黑色矩阵复合材料的制备方法工艺制程简单，可以广泛地应用于黑色矩阵材料的改善中。
具体实施方式
以下，将来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
本发明提供了一种黑色矩阵复合材料，该黑色矩阵复合材料包括以下按质量百分数混合的各组分：14.8％～15.7％的炭黑、3.1％～5.0％的染料、3.5％～4.1％的分散剂、2.8％～4.1％的亲疏调节聚合物、5.7％～7.3％的交联聚合物、1.8％～2.3％的交联单体、0.8％～1.1％的活化引发剂、2％～2.4％的界面活性剂、以及余量59.9％～63.7％的溶剂；以上以黑色矩阵复合材料为100％计。
换句话说，在本发明的黑色矩阵复合材料中，其中以3.1％～5.0％的染料来取代炭黑而形成；由此，具有低介电常数、低反射率的染料即可保证获得的黑色矩阵复合材料具有较低的导电性，同时，由于这部分染料在黑色矩阵复合材料中以分子形式存在，可以很好地缓解光的反射。
具体来讲，染料优选为蓝色染料，如二聚三芳基烷烃及其衍生物等，具体如具有如下式1所示结构：
Figure BDA0001663086770000061
其中，R为C1～C16的烷烃、含有苯环的支链物、含有酯基的链状物、F取代烷烃衍生物中的至少一种；X为F-、Cl-、Br-、CF3SO3 -、CF2HSO3 -、CFH2SO3 -中的至少一种；
Figure BDA0001663086770000062
选自下述式1-1～1-7中的任意一种：
Figure BDA0001663086770000063
Figure BDA0001663086770000071
R1为C1～C16的烷烃。
如此，优选以蓝色染料来取代部分炭黑，其能够满足在应用时LCD热制程中的温度要求，能够在230℃左右保持良好的热稳定性，并且该优选的黑色矩阵复合材料还对500nm～750nm的长波长具有很好的吸收效果，由此可以进一步降低该黑色矩阵复合材料在使用过程中的反射率。
进一步地，分散剂可以是分散树脂等，亲疏调节聚合物可以是聚噻吩衍生物等，溶剂可以是丙二醇甲醚醋酸酯等。
由此，在上述黑色矩阵复合材料中，炭黑用于实现遮光性；染料用于实现吸光及降低导电性；分散剂用于使各成分的粒子分散化；亲疏调节聚合物用于改变该黑色矩阵复合材料在使用时表面与其他物质的亲疏性；交联聚合物和交联单体用于通过交联反应来增大分子量，以形成一个交联结构；活化引发剂用于在使用过程中通过光的作用使其活性化而产生激子，界面活性剂用于在使用过程中实现对基板界面进行活化而与基板实现密着；而溶剂则用于溶解上述各功能成分，并调整获得的黑色矩阵复合材料的粘度等物理性能。
本发明的上述黑色矩阵复合材料的制备方法即将对应质量份的染料和分散剂加入至炭黑、亲疏调节聚合物、交联聚合物、交联单体、活化引发剂、界面活性剂以及溶剂的混合物中，混合均匀即可获得黑色矩阵复合材料。
基于上述对于染料的优选方案，当该染料选择如上式1所示结构的物质时，其可通过下述反应式1来制备获得：
Figure BDA0001663086770000081
以下将通过具体的实施例来说明上述黑色矩阵复合材料的具体组成，但本发明的黑色矩阵复合材料的组成并不限于下述实施例所述，下述实施例仅是本发明的黑色矩阵复合材料的组成的具体示例。
实施例1-4中黑色矩阵复合材料的具体组成如表1所示。
表1实施例1-4的黑色矩阵复合材料的组成
Figure BDA0001663086770000082
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (4)

1.一种黑色矩阵复合材料，其特征在于，包括以下按质量百分数混合的各组分：
Figure FDA0002570966800000011
其中，所述染料为蓝色染料，所述染料为二聚三芳基烷烃及其衍生物，所述染料具有如式1所示的结构：
Figure FDA0002570966800000012
其中，R为C1～C16的烷烃、含有苯环的支链物、含有酯基的链状物、F取代烷烃衍生物中的至少一种；X为F-、Cl-、Br-、CF3SO3 -、CF2HSO3 -、CFH2SO3 -中的至少一种；
Figure FDA0002570966800000013
选自下述式1-1～1-7中的任意一种：
Figure FDA0002570966800000021
R1为C1～C16的烷烃。
2.根据权利要求1所述的黑色矩阵复合材料，其特征在于，所述分散剂为分散树脂，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯，所述亲疏调节聚合物为聚噻吩衍生物。
3.一种黑色矩阵复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将3.1～5.0份的染料和3.5～4.1份的分散剂加入14.8～15.7份的炭黑、2.8～4.1份的亲疏调节聚合物、5.7～7.3份交联聚合物、1.8～2.3份交联单体、0.8～1.1份活化引发剂、2～2.4份界面活性剂以及59.9～63.7份溶剂中，混合均匀获得黑色矩阵复合材料；以上均为质量份；
其中，所述染料为蓝色染料，所述染料为二聚三芳基烷烃及其衍生物，所述染料具有如式1所示的结构：
Figure FDA0002570966800000031
其中，R为C1～C16的烷烃、含有苯环的支链物、含有酯基的链状物、F取代烷烃衍生物中的至少一种；X为F-、Cl-、Br-、CF3SO3 -、CF2HSO3 -、CFH2SO3 -中的至少一种；
Figure FDA0002570966800000032
选自下述式1-1～1-7中的任意一种：
Figure FDA0002570966800000033
R1为C1～C16的烷烃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述染料的制备方法为反应式1所示：
Figure FDA0002570966800000041
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