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一种低反射率黑色分散液及制备方法与流程

  • 国知局
  • 2024-11-21 11:38:14

本发明属于显示材料,尤其涉及一种低反射率黑色分散液及制备方法。

背景技术:

1、滤色片(cf)是液晶显示器(lcd)中重要的组成部分,直接决定了显示器彩色图像的质量。为了提高显示的鲜艳度及防止滤光片漏光,在滤光片彩色像素之间设计黑色矩阵bm的黑色图案。

2、现在大都采用颜料分散法制备黑色光刻胶组合物用于屏蔽光线。颜料组成多采用炭黑,通过曝光显影形成图案,曝光主要是采用紫外线,黑色胶与彩色胶一样都是负性光刻胶,曝光显影后,用显影液显影的负性光刻胶的非感光区将溶解在显影液中,曝光区域被保留下来,而黑色光刻胶组合物的炭黑在曝光时会吸收紫外线,使其曝光不足,在显影中无法显影完全,因此曝光就需要更高的曝光能量。由于制程中还有彩色曝光显影,在生产中无法实现更高的曝光能量,低的曝光能量又无法保证图案的质量,特别对于大屏幕尺寸,由于大屏幕是采用提高背光源的亮度来达到需要的高亮度,这就要求黑色矩阵光屏蔽性能更优异,因此,需要增加黑色光刻胶组合物中炭黑的含量,但是炭黑的含量的提高会造成黑色矩阵的加工难度。随着炭黑含量的提高,吸收紫外线越多,当辐射紫外线固化图案区时,光线很难到达膜的底端,膜的上下固化程度不一致,粘附力变差,显影时部分被移开或者下部会凹陷,或显影时底切过大,最终图案不佳。

3、针对黑色矩阵光刻胶组合物存在显影不佳、需要高的曝光能量,或不能获得需要的分辨率的问题。目前,对改善的粘附力、宽显影制程范围和改善的光敏感度的黑色矩阵光刻胶组合物进行大量研究。中国发明专利cn101573663b通过控制粘合剂的特性改善关于过程特性的范围,来获得优异的图案特性,其中含有黑色颜料的着色剂是炭黑和至少一种彩色颜料的混合物。中国发明专利cn105504890b是采用炭黑加二氧化硅和具有磺酸基的酞类协作剂。中国发明专利申请cn117270319a是采用炭黑分散液和铯钨分散液复配成黑色分散液,使膜层具有高电阻、低反射率的特点。中国发明专利申请cn102766353a采用酸处理法来制备高性能pbk31黑色颜料协作剂,并添加到黑色颜料中。上述专利都是采用炭黑作为屏蔽光线的黑色主体,再辅配其他材料来改善其性能,通过在黑色颜料添加其他颜料来制备黑色矩阵光刻胶组合物,但彩色颜料与炭黑不同,彩色颜料的光屏蔽性能差,在黑色颜料中添加彩色颜料虽然降低了反射率但也影响黑度,而且含25%炭黑的黑色刻胶组合物添加彩色颜料,这会使组合物的粘度增加,粘度的稳定性变差,或需要添加更多辅助剂,这会影响产线胶片的显影性能。为此,需要在不影响黑度的前提下降低反射率,并制备体系稳定的黑色光刻胶组合物。

4、一般来说,有机黑颜料的反射率比一般炭黑低,如果反射率大,屏幕的可视性就不好。但有机黑颜料本身分散比炭黑困难,与有机颜料混合时,分散更加困难。因此,需要提高有机黑色颜料体系的分散稳定性。

技术实现思路

1、本发明针对上述现有技术存在的不足,提供一种低反射率黑色分散液及制备方法,具体的技术方案如下:

2、本发明的第一个目的在于提供一种低反射率黑色分散液,包括以下重量份的组分:

3、有机黑颜料15~20份,蓝色颜料1~5份,红色颜料1~5份,红色衍生物0.1~2份,黑色衍生物0.1~2份,分散剂3~6份,丙烯酸树脂3~6份,溶剂54~78份;

4、所述红色衍生物结构式如式(1)所示:

5、

6、所述黑色衍生物结构式如式(2)所示:

7、

8、本发明采用有机黑颜料替代炭黑作为黑色主体,从表1可以看出含15%有机黑颜料膜层和含25%炭黑膜层的黑度接近,从图1有机黑颜料和高阻炭黑反射光谱图,可以看出,含15%的有机黑颜料的反射率要低于含25%的高阻炭黑的反射率,只是在波长730~780nm处有个上升;380~780nm反射率均值,含15%有机黑颜料为0.075,而含25%炭黑为0.099。添加蓝色和红色颜料降低有机黑颜料光刻胶组合物成膜的反射率,然而,当色素总含量达到25%(有机黑颜料+彩色颜料),存在很多问题,粘度高、分散性稳定性变差、粒径大,也很难降低,因此,本发明添加红色及黑色衍生物来提高分散的稳定性,降低分散液粘度和粒径;本发明低反射率黑色分散液兼具黑度和低反射率的性能。

9、表1有机黑和高阻炭黑黑度比较

10、 黑度mc 黑度my 含15%有机黑颜料膜层 118.34 123.41 含25%炭黑膜层 118.33 118.38

11、进一步地,所述低反射率黑色分散液组合物,包括以下重量份的组分:

12、有机黑颜料15~20份,蓝色颜料1~3份,红色颜料1~3份,红色衍生物0.3~0.6份,黑色衍生物0.3~0.6份,分散剂3~6份,丙烯酸树脂3~6份,溶剂54~76.4份。

13、进一步地,所述红色衍生物的制备方法,按重量份计,在室温下,300份102%发烟硫酸(h2so4+2%so3)中加入200-250份颜料红2,搅拌2-4小时后,将混合物在25-40min滴加至1000-2000份0-5℃的甲基乙基酮中沉淀、过滤,并用2000-3000份0-5℃的甲基乙基酮洗涤,将沉淀物转移至分子量为200~1000的透析袋中,将透析袋放置于2~6l的0~5℃去离子水中,洗涤3~5h后,更换2~6l的0~5℃去离子水,重复操作5次,将透析袋中的物质转移至冻干机中,在-25~-15℃下进行冻干60~80h后,得到红色衍生物。

14、进一步地,所述黑色衍生物的制备方法,按重量份计,在250~350份105%发烟硫酸(h2so4+20%so3)中,室温下加入60份有机黑颜料,搅拌3小时后,在30分钟内将混合物滴加到1000~2000份0~5℃冷的甲基乙基酮中,得到沉淀,过滤,滤饼用0~5℃的冰水洗涤至中性,80~120℃烘干20~30h烘干,得到黑色衍生物。

15、进一步地,所述红色颜料为c.i.颜料红177。

16、进一步地,所述蓝色颜料为c.i.颜料蓝15:4。

17、进一步地,所述分散剂为byk-160。

18、进一步地,所述分散剂固含量为46%。

19、进一步地,所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯(pma)。

20、进一步地,所述丙烯酸树脂的固含量为30%。

21、本发明的第二个目的在于提供上述低反射率黑色分散液的制备方法,包括如下步骤:

22、将溶剂、丙烯酸树脂、分散剂加入容器中,搅拌下加入蓝色颜料和红色颜料,再加入红色衍生物和黑色衍生物,最后加入有机黑颜料,搅拌分散2~4h,然后倒入研磨机中,使用0.1~0.3mm锆球研磨15~20h,制得低反射率黑色分散液。

23、本发明的有益效果为:

24、本发明采用有机黑颜料替代炭黑作为黑色主体,添加蓝色和红色颜料降低有机黑光刻胶组合物成膜的反射率,添加红色及黑色衍生物来提高分散的稳定性,降低分散液粘度和粒径;本发明低反射率黑色分散液粒径小且稳定分散,在保证黑度前提下降低了成膜后的反射率。

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