CN105949820A - 彩色滤光层材料和彩色滤光层用的颜料及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种彩色滤光层材料和彩色滤光层用的颜料及其制作方法。本发明的颜料为一种彩色滤光层用的颜料，包含颜料本体，以及网状物包覆颜料本体，其中网状物由前驱物和交联剂反应生成，其中前驱物包含海藻酸盐、明胶、果胶、阿拉伯胶或几丁聚醣。本发明为一种彩色滤光层用的颜料和其制作方法，其颜料本体包覆可帮助分散的网状物，其中网状物由前驱物和交联剂反应生成，其中前驱物包含海藻酸盐、明胶、果胶、阿拉伯胶或几丁聚醣。此颜料分散于彩色滤光层材料中，可以做为提供彩色画面的材料，此颜料具良好的分散性，可提高制作过程时或制作过程后的良率。
Description
技术领域
本发明关于彩色滤光层材料，特别是一种可做为彩色滤光层材料中提供色彩的颜料。
背景技术
彩色滤光层是液晶显示器能提供彩色画面的关键图层，目前多制作为彩色滤光片，配置于显示面板的出光侧，或是，直接制作于数组基板上(Color filteron array)。彩色滤光图层的材料特性以及如何制作两者皆与整个面板的显示的质量息息相关。一般彩色滤光层为使用彩色光阻剂经由涂布、黄光、显影等技术，形成彩色滤光层，或是，使用喷墨涂布(Inkjet Printing，简称IJP)方法，将彩色滤光层材料滴入适当的位置，再经过固化，形成彩色滤光层。不论是使用黄光方式制作或是喷墨涂布方式制作，彩色滤光层材料包含做为提供色彩的颜料、固化作用的固化材料、帮助溶解和涂布的溶剂等，常见的固化方法可以是照光固化或加热固化。目前的颜料易受环境影响，使得颜料于彩色滤光层材料中分散不佳，进而导致结晶物析出，造成制作过程时或制作过程后的不良。
发明内容
本发明的目的是提供一种彩色滤光层材料和彩色滤光层用的颜料及其制作方法，以解决目前的颜料易受环境影响使得颜料于彩色滤光层材料中分散不佳，进而导致结晶物析出，造成制作过程时或制作过程后的不良的技术问题。
本发明为一种彩色滤光层用的颜料，包含；颜料本体；以及网状物包覆该颜料本体，其中网状物由前驱物和交联剂反应生成，前驱物包含海藻酸盐、明胶、果胶、阿拉伯胶或几丁聚醣。
其中，该颜料本体为酞菁卤化物。
其中，该交联剂包括一价阳离子盐类、二价阳离子盐类、一京尼平、一醛类或一硅烷类。
其中，该二价阳离子盐类为氯化钙或氯化镁。
其中，该颜料本体的直径为50～300纳米(nm)。
其中，该网状物的厚度为20～100纳米。
其中，该颜料本体的直径和该网状物的厚度比为1:2～15:1。
本发明为一种包括上述颜料的彩色滤光层。
本发明为一种彩色滤光层用的颜料的制作方法，包括形成包含颜料本体和第一溶剂的第一溶液；添加前驱物溶液于第一溶液，形成第二溶液，前驱物溶液包括前驱物和第一溶剂，前驱物包括海藻酸盐、明胶、果胶、阿拉伯胶或几丁聚醣；及添加第二溶液于交联剂溶液，交联剂溶液包括交联剂和第一溶剂，前驱物和交联剂反应形成网状物包覆于颜料本体。
其中，该方法更包括形成该交联剂溶液，该交联剂溶液的该交联剂包括一一价阳离子、二价阳离子盐类、一京尼平、一醛类或一硅烷类。
其中，该二价阳离子盐类为氯化钙或氯化镁。
其中，该颜料的表面具有负电，使该颜料分散于该第一溶剂中。
其中，该第一溶剂包括有机酸/碱、水、醇类、酮类、醚类、酯类、酰胺类或离子液体。
其中，该第一溶剂对该颜料本体的溶解度高于50％。
其中，该颜料本体为酞菁卤化物。
其中，该网状物的厚度为20～100纳米。
其中，该颜料本体的直径和该网状物的厚度比为1:2～15:1。
本发明为一种彩色滤光层用的颜料和其制作方法，其颜料本体包覆可帮助分散的网状物，其中网状物由前驱物和交联剂反应生成，其中前驱物包含海藻酸盐、明胶、果胶、阿拉伯胶或几丁聚醣。此颜料分散于彩色滤光层材料中，可以做为提供彩色画面的材料，此颜料具良好的分散性，可提高制作过程时或制作过程后的良率。
附图说明
图1为彩色滤光层材料制作的步骤流程图。
图2为彩色滤光层材料制作的流程示意图。
图3A至图3E为一些常见的颜料本体的化学式。
图4为颜料制作的流程示意图。
图5为颜料形状示意图。
图6A至图6E为常见前驱物的化学式。
图7为网状物制作的一实施例的化学反应图。
图8为网状物制作的另一实施例的化学反应图。
图9为网状物制作的另一实施例的化学反应图。
其中，附图标记：
10 颜料本体原料
12 第一溶剂
16 颜料本体原料溶液
20 颜料本体
22 第一溶液
24 前驱物
26 前驱物溶液
30 颜料中间体
32 第二溶液
34 交联剂
36 交联剂溶液
40 颜料
42 第三溶液
44 网状物
52 色膏
60 彩色滤光层材料
S1,S2,S3,S4 步骤
D1,D2 直径
T1 厚度
261 海藻酸钠溶液
361 氯化钙溶液
262 明胶溶液
362 氯化镁溶液
263 几丁聚醣溶液
363 戊二醛溶液
具体实施方式
为使本领域技术人员能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。
请参考图1和图2。图1为彩色滤光层材料60制作的步骤流程图，图2为彩色滤光层材料60制作的流程示意图。首先，备置颜料本体原料溶液16，将颜料本体原料溶液16，进行步骤一S1研磨处理，形成第一溶液22。再将第一溶液22进行步骤二S2分散处理，形成第三溶液42。之后，再将第三溶液42，进行步骤三S3浓缩处理，形成色膏52。最后，进行步骤四S4调配处理，将色膏52与其他形成彩色滤光层所需材料混合，例如：固化剂(binders)、单体(monomer)、起始剂(initiators)等，即可形成彩色滤光层材料60。
颜料本体原料溶液16为将颜料本体原料10溶入第一溶剂12中所形成，一般颜料本体原料10的形状为不规则状，平均直径约50～1微米(um)，经由步骤一S1的研磨处理，可将颜料本体原料10研磨为直径约50～300纳米(nm)的颜料本体20。研磨处理一般可以采用球磨方式，即将颜料本体原料10投入有研磨球(未绘示)的第一溶剂12中，研磨球一般为不与颜料本体原料10、颜料本体20或第一溶剂12反应的球状物体，粒径大约0.3到55毫米(mm)，常见材料为氧化锆，但不以此为限。将颜料本体原料10和第一溶剂12与研磨球经过搅拌后，直径50～1微米(um)的颜料本体原料10将会被研磨为直径约50～300纳米(nm)的颜料本体20，因此，形成具有颜料本体20的第一溶液22。
目前彩色滤光层用的颜料本体原料10或颜料本体20，具不同颜色，一般颜色可以就所需形成的各种颜色滤色层情况下，使用红色颜料、绿色颜料、蓝色颜料、黄色颜料、紫色颜料、橙色颜料等各种颜色的颜料，其化学结构，例如偶氮系、酞菁素(phthalocyanine)系、喹吖酮(quinacridone)系、苯并咪唑酮(benzimidazolone)系、异吲哚啉酮(isoindolinone)系等颜料。请参考图3，图3为一些常见的颜料本体原料10或颜料本体20的化学式。以下举例的“C.I.”表示颜色索引(color index)。常见的颜料本体原料10或颜料本体20为酞菁卤化物(Halophthalocyanine)，例如：C.I.颜料绿7(CI pigment Green 7)(如图3A所示)、C.I.颜料绿36(CI pigment Green 36)(如图3B所示)、C.I.颜料绿58(CI pigment Green 58)(如图3C所示，式中，X1至X16中任意的8至16处位置是代表氟原子、氯原子、溴原子、或碘原子，其它位置是代表氢原子；X1至X16中以氟原子、氯原子、溴原子、或碘原子代表的基，全部可为相同原子或不同原子；Y代表氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、或氧原子；m是代表0至2的整数)、C.I.颜料蓝15:6(CI pigment Blue 15:6)(如图3D所示)、C.I.颜料紫23(CI pigment Violet 23)(如图3E所示)等，但不以此为限。例如，为了调整色度，可以并用不同颜色颜料，作为颜料。
常见的第一溶剂12，例如有机酸/碱、水、醇类、酮类、醚类、酯类、酰胺类、离子液体等液体，视所需溶解的颜料本体原料10或颜料本体20决定，一般第一溶剂12对颜料本体原料10的溶解度须高于50％，较佳为高于为60％。有机酸为一些具有酸性的有机化合物，例如：羧酸、磺酸、三氟乙酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等。有机碱是指碱性的有机化合物，包括胺类及含氮的杂环化合物，例如：吡啶、甲胺、咪唑、苯并咪唑、组氨酸等。水溶液泛指以水为溶剂的溶液。醇类例如：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇、丁醇、异丁醇等。酮类为有机化合物，通式RC(＝O)R’，其中R和R’可以是相同或不同的原子或官能团，例如：丙酮、丁酮、环己酮等。醚类为具有醚官能团的有机化合物，例如：甲醚、乙醚、二氧六环、四氢呋喃、苯甲醚、聚乙二醇(PEG)等。酯类是指有机化学中醇与羧酸或无机含氧酸发生酯化反应生成的产物，例如：乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙丙酯等。酰胺类是指含有和氮和与氮相连的酰基的一类化合物，例如：N-溴代丁二酰亚胺、N,N-二甲基甲酰胺,聚酰胺等。离子液体指液态时的离子化合物，也可指熔点低于一定温度(如100℃)的离子化合物，例如1-丁基-3-甲基咪唑盐(BMIM)等。
将上述的第一溶液22进行步骤二S2分散处理，形成颜料40。请参考图4，图4为颜料40制作的流程示意图，亦即为图1和图2虚线框中的细部流程示意图。将前驱物24加入第一溶剂12，形成前驱物溶液26，将前驱物溶液26加入上述步骤制成的第一溶液22，由于颜料本体20具有氯原子、溴原子等卤素，这些原子本身易抓取电子(抢电子)，因此颜料本体20于第一溶剂12中会抓取前驱物24所带有的孤对电子，前驱物24会于吸附于颜料本体20表面，包覆颜料本体20表面，形成颜料中间体30。颜料中间体30溶于第一溶剂12形成第二溶液32。另外，将交联剂34溶于第一溶剂12形成交联剂溶液36。将第二溶液32滴入交联剂溶液36，前驱物24和交联剂34反应形成网状物44包覆于该颜料本体20，包覆有网状物44的颜料本体20即颜料40，颜料40溶于第一溶剂12中，形成第三溶液42。请参考图5，图5为颜料形状示意图。如图5所示，颜料40为直径D1的颜料本体20包覆厚度为T1的网状物44，形成直径D2的颜料40的球状物。一般来说，颜料本体20的直径D1为50～300纳米(nm)，网状物44的厚度T1为20～100纳米，即颜料40的颜料本体20的直径D1和网状物44的厚度T1比为1:2～15:1，值得说明的是，由于反应、制作过程的变异，颜料本体或颜料为类似球状物，表面可能有起伏变化。
前驱物24可为海藻酸盐(Alginic Acid Salt)、明胶(Gelatin)、果胶(Pectin)、阿拉伯胶(Arabica acacia)或几丁聚醣(Chitosan)等。请参考图6A至图6E，其为上述常见前驱物24的化学式，图6A为海藻酸盐，图6B为明胶，图6C为果胶，图6D为阿拉伯胶，图6E为几丁聚醣，其中阿拉伯胶为醣蛋白和多糖混合物，仅列其部分成分做为示意图。添加前驱物24于该第一溶剂12中形成前驱物溶液26，一般前驱物24和第一溶剂12的重量百分比约0.01～10％，依照所需网状物44厚度T1决定。交联剂34可以为一价阳离子盐类、二价阳离子盐类、京尼平(genipin)、醛类或硅烷类。其中，一价阳离子盐类，例如可以为聚磷酸钠等。二价阳离子盐类，例如可以为氯化钙、氯化镁、磷酸钙、磷酸镁等。醛类，例如可以为甲醛(formaldehyde)、乙二醛(glyoxal)、戊二醛(glutaraldehyde)等。硅烷类，例如可以为3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane,GPTMS)等。添加交联剂34于该第一溶剂12中形成交联剂溶液36，一般交联剂34和第一溶剂12的重量百分比约0.01～10％，依照所需网状物44厚度T1决定。藉由调整交联剂溶液36的浓度和前驱物溶液26的浓度，第二溶液32滴入交联剂溶液36时的滴入量和滴入速度、溶液酸碱值、温度可以调整网状物44的厚度T1。举例来说，海藻酸、果胶、明胶、阿拉伯胶皆具有COOH官能基(图6A到图6D虚线框)可以和二价阳离子(M2+)反应，反应式如下：
2R-COO-Na+MCl2→M(R-COO)2+2NaCl [1]
京尼平(genipin)含OH官能基可以和COOH官能基反应，反应式如下：
R-COO-H+R’-OH→R-COO-R’+H2O [2]
阿拉伯胶和几丁聚醣都具有NH2官能基(图6D和图6E虚线框)可以和醛类官能基反应，反应式如下：
R-NH2+R’-(CHO)2→[(R-NH)-C(OH)]2R’ [3]
几丁聚醣含OH官能基(图6E虚线框)和硅烷类发生缩合反应形成网状物。
接着，将上述的第三溶液42，进行步骤三S3浓缩处理，形成色膏52。浓缩处理首先将第三溶液42加入第二溶剂54中形成第四溶液(未绘示)，第二溶剂54对颜料的溶解度低于50％，接下来采用离心过滤或减压浓缩或加压过滤的方式，将第四溶液中多余的溶剂去除，最后浓缩至色膏52。离心过滤方法例如为将混合液倒入离心管内，将离心管置入离心机内，并使用5000rpm以上的转速进行离心，一般来说，转速越高离心能力越强，离心完，将离心管取出，并将上层澄清溶剂去除。接下来在离心管中添加第二溶剂54，用以去除第四溶液中多余的离子和盐类，再次进行分离。重复多次后，收集离心管下方沉淀物，即完成浓缩，形成色膏52。一般第二溶剂54选用自包括有机酸/碱、水、醇类、酮类、醚类、酯类、酰胺类、离子液体等液体，和第一溶剂12相似，视所需溶解的颜料决定，一般第二溶剂54对颜料20的溶解度低于50％。
最后，进行步骤四S4调配处理，混合适当比例的色膏52、固化剂(binders)、单体(monomer)、起始剂(initiators)、溶剂等，即可形成彩色滤光层材料60。固化剂例如可以是热固化型丙烯树脂热(Thermosetting type acryl resin)、光固化型丙烯树脂(Photosetting type acryl resin)等。单体例如可以是1,4-丁二醇二丙烯酸酯(1,4-Butane-diol diacrylate)、二甲基丙烯酸二甘醇酯(Diethylene glycoldiacrylate)、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylil propane triacrylate)等。起始剂例如可以是二苯乙醇酮(Benzoin ethers)、二烷氧基苯乙酮(Dialkoxyacetophenones)、羟烷基酮(Hydroxy alkyl ketones)、苯甲酰氧化膦(Benzoyl phosphine oxides)、苯甲酰肟酯(Benzoyl oxime esters)、吗啉酮(Morpholino ketons)、氨基醇(Amino ketones)等。溶剂例如可以是乳酸丁酯(ButylLactate)、丙二醇单甲醚乙酸酯(Propylene Glycol Monoethyl Ether Acetate)、环己烷(Cyclohexane)、环己酮(Anone)等。
图7为颜料40的网状物44制作的一实施例的化学反应图。本实施例以前驱物24为海藻酸钠，交联剂34为氯化钙(CaCl2)为例。先将固体海藻酸钠溶解于第一溶剂12中，形成海藻酸钠溶液261。将氯化钙溶解于第一溶剂12中，形成氯化钙溶液361。将海藻酸钠溶液261加入第一溶液22中，混合后，由于海藻酸钠解离成海藻酸和钠，其中海藻酸含有COO官能基，且海藻酸上的氧原子(O)具有孤对电子，而颜料本体20所具有的卤素原子易抓取电子(抢电子)，颜料本体20会抓取前驱物24所带有的孤对电子，颜料对于海藻酸具有亲和力，因此海藻酸会吸附于颜料本体20表面，形成颜料中间体30，并溶解于第一溶剂12，以形成第二溶液32。一般而言，海藻酸钠溶液261中海藻酸钠和第一溶剂12重量百分比约0.01-10wt％，氯化钙溶液361中氯化钙和第一溶剂12重量百分比为0.1-10wt％。混合方法可以将第二溶液32滴入氯化钙溶液361中，使用均质机进行搅拌混合，搅拌速度例如可以为5000rpm，氯化钙溶液361中的钙离子(Ca2+)将和前驱物海藻酸离子COO官能基发生反应，产生键结，形成网状物44。本实施例使用3-乙氧基丙酸乙酯(Ethyl-3-Ethoxy Propionate)作为第一溶剂，丙二醇甲醚醋酸酯(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate,PGMEA)作为第二溶剂。
本发明的彩色滤光层用的颜料并不以上述实施例为限。下文将依序介绍本发明的其它较佳实施例的彩色滤光层用的颜料，且为了便于比较各实施例的相异处并简化说明，在下文的各实施例中使用相同的符号标注相同的组件，且主要针对各实施例的相异处进行说明，而不再对重复部分进行赘述。
请参考图8，其为颜料40的网状物44制作的另一实施例的化学反应图。本实施例以前驱物24为明胶(Gelatin)，交联剂34为氯化镁(MgCl2)为例。先将固体明胶(Gelatin)溶解于第一溶剂12中，形成明胶溶液262。将氯化镁溶解于第一溶剂12中，形成氯化镁溶液362。将明胶溶液262加入第一溶液22中，混合后，由于明胶242含有COO官能基，颜料本体20所具有的卤素原子易抓取电子(抢电子)，颜料本体20会抓取明胶所带有的孤对电子，因此明胶会吸附于颜料本体20表面，形成颜料中间体30，并溶解于第一溶剂12，以形成第二溶液32。一般而言，明胶溶液262中明胶和第一溶剂12的重量百分比约0.01-10wt％，氯化镁溶液362中氯化镁和第一溶剂12重量百分比为0.1-10wt％。混合方法可以将第二溶液32滴入氯化镁溶液362中，使用均质机进行搅拌混合，搅拌速度例如可以为5000rpm，氯化镁溶液362中的镁离子(Mg2+)将和前驱物明胶的COO官能基发生反应，产生键结，形成网状物44。
请图9为颜料40的网状物44制作的一实施例的化学反应图。本实施例以前驱物24为几丁聚醣，交联剂34为戊二醛(glutaraldehyde)为例。先将固体几丁聚醣溶解于第一溶剂12中，形成几丁聚醣溶液263。将戊二醛添加于第一溶剂12中，形成戊二醛溶液363。将几丁聚醣溶液263加入第一溶液22中，混合后，由于几丁聚醣含有NH2官能基，其N原子具有孤对电子，颜料所具有的卤素原子会抓取几丁聚醣所带有的孤对电子，因此几丁聚醣会吸附于颜料本体20表面，形成颜料中间体30，溶解于第一溶剂12，形成第二溶液32。一般而言，几丁聚醣溶液263中几丁聚醣和第一溶剂12的重量百分比约0.01-10wt％，戊二醛溶液363中戊二醛和第一溶剂12的重量百分比为0.1-10wt％。混合方法可以将第二溶液32滴入戊二醛溶液363中，使用均质机进行搅拌混合，搅拌速度例如可以为5000rpm，戊二醛溶液363中的醛基将和前驱物几丁聚醣的NH2官能基发生反应，产生键结，形成网状物44。
如上所述，当前驱物24先吸附于颜料本体20，再和交联剂34反应形成网状物44。具有网状物44的颜料40带微微负电，因此，可均匀分散于彩色滤光层材料中，提高制作过程时或制作过程后的良率。
本发明为一种彩色滤光层用的颜料和其制作方法，其颜料本体包覆可帮助分散的网状物，其中网状物由前驱物和交联剂反应生成，其中前驱物包含海藻酸盐、明胶、果胶、阿拉伯胶或几丁聚醣。此颜料分散于彩色滤光层材料中，可以做为提供彩色画面的材料，此颜料具良好的分散性，可提高制作过程时或制作过程后的良率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (17)
1.一种彩色滤光层用的颜料，其特征在于，包含：
一颜料本体；以及
一网状物包覆该颜料本体，该网状物由一前驱物和一交联剂反应生成，其中该前驱物包含海藻酸盐、明胶、果胶、阿拉伯胶或几丁聚醣。
2.根据权利要求1所述的彩色滤光层用的颜料，其中该颜料本体为酞菁卤化物。
3.根据权利要求1所述的彩色滤光层用的颜料，其特征在于，该交联剂包括一价阳离子盐类、二价阳离子盐类、一京尼平、一醛类或一硅烷类。
4.根据权利要求3所述的彩色滤光层用的颜料，其特征在于，该二价阳离子盐类为氯化钙或氯化镁。
5.根据权利要求1所述的彩色滤光层用的颜料，其特征在于，该颜料本体的直径为50～300纳米(nm)。
6.根据权利要求1所述的彩色滤光层用的颜料，其特征在于，该网状物的厚度为20～100纳米。
7.根据权利要求1所述的彩色滤光层用的颜料，其特征在于，该颜料本体的直径和该网状物的厚度比为1:2～15:1。
8.一种彩色滤光层材料，其特征在于，包括根据权利要求1至7中任一所述的颜料。
9.一种彩色滤光层用的颜料的制作方法，其特征在于，包括：
形成包含一颜料本体和一第一溶剂的一第一溶液；
添加一前驱物溶液于该第一溶液，以形成一第二溶液，该前驱物溶液包括一前驱物和该第一溶剂，且该前驱物包括海藻酸盐、明胶、果胶、阿拉伯胶或几丁聚醣；以及
添加该第二溶液于一交联剂溶液，以使该前驱物和该交联剂反应形成一网状物包覆于该颜料本体，该交联剂溶液包括一交联剂和该第一溶剂。
10.根据权利要求9所述的彩色滤光层用的颜料的制作方法，其特征在于，更包括形成该交联剂溶液，该交联剂溶液的该交联剂包括一一价阳离子、二价阳离子盐类、一京尼平、一醛类或一硅烷类。
11.根据权利要求10所述的彩色滤光层用的颜料的制作方法，其特征在于，该二价阳离子盐类为氯化钙或氯化镁。
12.根据权利要求9所述的彩色滤光层用的颜料的制作方法，其特征在于，该颜料的表面具有负电，使该颜料分散于该第一溶剂中。
13.根据权利要求9所述的彩色滤光层用的颜料的制作方法，其特征在于，该第一溶剂包括有机酸/碱、水、醇类、酮类、醚类、酯类、酰胺类或离子液体。
14.根据权利要求9所述的彩色滤光层用的颜料的制作方法，其特征在于，该第一溶剂对该颜料本体的溶解度高于50％。
15.根据权利要求9所述的彩色滤光层用的颜料的制作方法，其特征在于，该颜料本体为酞菁卤化物。
16.根据权利要求9所述的彩色滤光层用的颜料的制作方法，其特征在于，该网状物的厚度为20～100纳米。
17.根据权利要求9所述的彩色滤光层用的颜料的制作方法，其特征在于，该颜料本体的直径和该网状物的厚度比为1:2～15:1。
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