CN107880586A - 着色剂、包括该着色剂的着色树脂组合物、以及滤色器 - Google Patents

着色剂、包括该着色剂的着色树脂组合物、以及滤色器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种着色剂、一种包括该着色剂的着色树脂组合物、以及一种使用该着色树脂组合物制备的滤色器。根据本发明，将一种新型红黄色颜料与绿色颜料和黄色颜料结合使用，以减少由着色剂中的绿色颜料和/或黄色颜料导致的分子内偏振的不平衡，从而得到一种包括其中由电场畸变导致的漏光现象减少的着色层的滤色器。

Description

着色剂、包括该着色剂的着色树脂组合物、以及滤色器
技术领域
本发明涉及一种着色剂、一种包括该着色剂的着色树脂组合物、以及一种使用该着色树脂组合物制备的滤色器。
背景技术
在最近的诸如液晶显示装置或有机发光显示装置之类的显示装置或者成像装置中，使用滤色器来向显示或生成的图像提供颜色。通过以下方式来制备滤色器：将对应于红色、绿色和蓝色的合适的颜料分散在包含粘合剂的溶剂中，将颜料分散体施加至所需位置以形成着色固化层。
为了提高由显示装置或成像装置显示或生成的图像的质量，需要具有优异的诸如对比度、亮度和色域这些特性的滤色器。
例如，使用具有低对比度的滤色器，存在以下问题：由液晶调控的偏振被散射，因而在关闭状态下发生光泄漏，或者在导通状态下透射的光的量减少，或者图像变得模糊。
此外，在具有低透光率的滤色器的情形中，由于亮度低，图像变暗，并且应增加作为光源的背光单元的数量以使图像变亮，为此，功耗可能会增加。
作为用于滤色器的绿色颜料，主要使用酞菁基化合物，例如C.I.颜料绿(下文中称为PG)7、PG36或PG58。此外，当酞菁基化合物的颜色不同于显示装置所需的颜色特性时，如果需要的话，可使用补充的黄色颜料，诸如C.I.颜料黄(下文中称为PY)129或PY139。
当作为公知颜料的酞菁基化合物单独使用或与黄色颜料结合使用时，可能会产生以下问题：由于绿色颜料和/或黄色颜料的分子内偏振的不平衡，着色树脂组合物以及进而由该组合物形成的滤色器中的绿着色层的电容率(permittivity)增加。
当绿着色层的电容率增加时，电场被扭曲，导致其中对应于绿着色层的像素比周围的像素更亮的漏光现象，因而输出图像呈绿色。
此外，由于通过滤色器显示的色度坐标或色域范围通常根据其色坐标和色位点(color loci)而不同，因此需针对正常色域(NCG)和广色域(WCG)的滤色器中使用的颜料二值化。因此，其缺陷在于，当产品模型发生改变时，着色树脂组合物(即，光刻胶)本身的组成也应改变，这导致生产率下降。
因此，需要开发一种能够降低绿着色层的电容率同时使针对正常色域和广色域的滤色器中所使用的颜料一致的着色剂。
发明内容
提出本发明以解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种包含在着色剂中的新型红黄色颜料，可以减少由颜料导致的偏振不平衡，以及提供一种包括该新型颜料的组合物的着色剂。
本发明的另一个目的是提供一种着色剂，使得即使在着色剂以小于传统的着色剂的用量被使用时，或即使当使用该着色剂形成具有较薄厚度的着色层时，也可能实现用于正常色域(NCG)和广色域(WCG)的滤色器。
本发明的再一个目的是提供一种着色树脂组合物，以及一种使用该着色树脂组合物形成的滤色器，所述着色树脂组合物具有由新型颜料的组合所产生的降低的电容率，所述新型颜料包括在着色剂中所含的新型红黄色颜料。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，可提供一种滤色器以及包括该滤色器的显示装置，该滤色器具有由含新型红黄色颜料的新型颜料的组合所组成的着色剂产生的优异的光学特性，该滤色器使得可以仅通过调整着色层的厚度而改变色域。
具体地，根据本发明的一个方面，提供一种着色剂，包括：由下式1表示的第一颜料；由下式2表示的第二颜料；和由下式3表示的第三颜料：
式1
其中M是Zn、Mg、Al、Si、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Ge、Sn或Cu，X1至X16各自独立地为选自氯(Cl)和溴(Br)中的卤素；
式2
其中R1至R9各自独立地为氢、羟基、氰基或卤素；
式3
其中R11至R18各自独立地为氢、羟基、氰基或卤素，并且R15至R18中任何邻近的两个彼此链接以形成取代的或未取代的芳香环。
具体地，用作第三颜料的优选的化合物可由下式4表示：
式4
其中R20至R23各自独立地选自氢、羟基、氰基、卤素、取代的或未取代的C1-C19烷基、取代的或未取代的C2-C10烯基、以及取代的或未取代的C1-C10烷氧基。
根据本发明的着色剂包括作为绿色颜料的第一颜料、作为黄色颜料的第二颜料、以及作为红黄色颜料的第三颜料的组合，该着色剂能够实现一种在滤色器中的绿着色层，其可满足对应于正常色域和广色域特征的色度坐标。
此外，第三颜料可减少可能由第一颜料和/或第二颜料导致的电场畸变。这可防止绿着色组分的电容量以及进一步由该组合物所形成的绿着色层的电容率增加，从而降低产生其中对应于绿着色层的像素比周围的像素亮的漏光现象而使得输出图像呈绿色的可能性。
根据本发明的另一方面，可提供：一种包括上述着色剂、粘合剂树脂和溶剂的着色树脂组合物；以及一种由该组合物形成的包括绿着色层的滤色器。
具体实施方式
下文中，将详细地描述根据本发明的各个方面的着色剂、着色树脂组合物以及滤色器。
着色剂
根据本发明的一个方面，提供一种着色剂，包括：由下式1表示的第一颜料；由下式2表示的第二颜料；和由下式3表示的第三颜料。
由下式1表示的第一颜料是酞菁基绿色颜料：
式1
其中M是酞菁基绿色颜料的中央金属元素，可以是Zn、Mg、Al、Si、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Ge、Sn或Cu。
在此，作为中央金属元素，可优选地使用锌，使得着色剂具有优异的着色能力和透光性并且可显示对应于正常色域和广色域的色度坐标，这是本发明所需的。
酞菁锌在一个分子中具有多达16个氢原子。因此，当酞菁锌的氢原子被氯(Cl)和溴(Br)取代时，理论上可获得包含0至16个氯原子、0至16个溴原子和0至16个氢原子的136个酞菁衍生物。在它们当中，由至少一个溴原子取代的酞菁锌可显示对应于正常色域和广色域的色度坐标，这是本发明所需的。
具体地，优选地，本发明中使用的第一颜料中的X1至X16各自独立地为选自氯(Cl)和溴(Br)中的卤素。这种卤化酞菁锌可使用其中芳香环的一部分或全部被溴或氯取代的邻苯二甲酸或邻苯二甲腈作为起始物料来合成。
此外，在一个分子中由恒定比率的溴和氯取代的卤化酞菁锌受周围电荷的影响较小，因为即使当相对较弱的C-Cl共价键被外部能量或类似者破坏时，其中仍存在相对较强的C-Br共价键。
然而，在X1至X16均为氯的情况下，如PG7，C-Cl共价键很有可能被外部能量或类似者破坏，因共价键破坏而释放的Cl-离子可影响周围的电荷环境，从而导致诸如液晶污染或漏光之类的问题。
因此，本发明中由式1表示的第一颜料优选为包含Zn作为中央金属，条件是X1至X16中的至少8个为溴的卤化酞菁锌。
由下式2表示的第二颜料和由下式3表示的第三颜料是互补色颜料，其中第二颜料是黄色，第三颜料是红黄色：
式2
其中R1至R9各自独立地为氢、羟基、氰基或卤素。
如在此使用的，术语“卤素”是指第17族元素，诸如氟(-F)、氯(-Cl)、溴(-Br)或碘(-I)。
式3
其中R11至R18各自独立地为氢、羟基、氰基或卤素，并且R15至R18中任何邻近的两个彼此链接以形成取代的或未取代的芳香环。
如在此使用的，表述“R15至R18中任何邻近的两个彼此链接以形成取代的或未取代的芳香环”是指两个取代基的原子和与两个取代基耦合的原子彼此链接以形成取代的或未取代的芳香环。在此，芳香环可以是苯环或包含选自氮原子、氧原子和硫原子中的至少一个杂原子的杂芳环。优选地，芳香环是苯环。
例如，第三颜料可由以下1-a、1-b和1-c中的任何一个表示，更优选地由1-b(下文中称为式4)表示：
1-a
1-b
1-c
其中R20至R23各自独立地选自氢、羟基、氰基、卤素、取代的或未取代的C1-C19烷基、取代的或未取代的C2-C10烯基、以及取代的或未取代的C1-C10烷氧基。
第三颜料是具有优异的耐热性和耐光性的红黄色颜料。具体地，式3中R15至R18的任何邻近的两个彼此链接以形成取代的或未取代的芳香环，由此增加颜料分子中的电子密度，使得第三颜料相较于传统的黄色颜料具有较长的光谱波段。
第三颜料使得可以在传输颜色的方向上提高着色能力。因此，即使当除第一颜料和第二颜料之外还包括第三颜料在内的着色剂以小于传统的着色剂的量被使用时或即使当使用该着色剂形成具有较薄厚度的着色层时，也可以获得足够的颜色特性。
此外，使用红黄色的第三颜料使得可以优化着色剂的色度坐标之间的直线斜率，从而实现显示对应于正常色域和广色域的色度坐标的绿着色层。
如在此使用的，术语“Ca-Cb官能团”是指具有数量为“a”至“b”的碳原子的基团。应当理解的是，本发明中官能团的限定不仅包括由本发明中的具体化学式表示的官能团，而且包括落在本发明所述技术领域的有机化学知识范围内的官能团。
例如，“Ca-Cb烷基”是指饱和的脂族基团，包括具有“a”至“b”个碳原子的直链烷基或支链烷基。直链烷基或支链烷基在其主链上具有10个以下的碳原子(例如，C1-C10直链，或C3-C10支链)，优选为4个以下的碳原子，更优选为3个以下的碳原子。
烷基的具体例子包括：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、3-甲基丁-1-基、3-甲基丁-2-基、2-甲基丁-2-基、2,2,2-三甲基乙-1-基、正己基、正庚基和正辛基。
此外，“杂烷基”是指其中在烷基的直链或支链中除末端碳原子之外的任意碳原子被选自氧、氮或硫的杂原子取代的烷基。
“烯基”或“炔基”是指含有不饱和碳碳键的官能团，其中烯基含有双键，炔基含有三键。在此，烯基的sp2杂化的碳或炔基的sp杂化的碳可直接键合到主链(parent chain)或经由键合到烯基的sp2杂化的碳或炔基的sp杂化的碳的烷基的sp3杂化的碳间接地键合到主链。
如在此使用的，术语“烷氧基”是指-O-(烷基)基团和-O-(未取代的环烷基)基团，其为具有一个或更多个醚基以及1至10个碳原子的直链烷基或支链烷基。
具体地，烷氧基的例子包括但不限于：甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、正己氧基、1,2-二甲基丁氧基、环丙氧基、环丁氧基、环戊氧基、环己氧基和类似基团。
此外，“R20至R23官能团”可以是除上述官能团之外，选自C1-C10杂芳基、C1-C10卤代烷基和C1-C10氨基烷基中的官能团。
“卤代烷基”或“氨基烷基”是指其中键合到其碳原子的至少一个氢原子被卤素或氨基取代的官能团。氨基烷基的氨基可以是–NH2或者可具有其中键合到氮的两个氢原子的至少一个被烷基取代的结构。
“卤代烷基”是指-CH2X、-CHX2或-CX3，其为至少一个氢原子被卤素取代的甲基。卤代烷基的具体例子包括但不限于三氟甲基、三氯甲基、三溴甲基和三碘甲基。
“杂烷基”是指其中在烷基的直链或支链中除末端碳原子之外的任意碳原子被选自氧、氮或硫的杂原子取代的烷基。
着色树脂组合物
根据本发明的另一个方面，提供一种着色树脂组合物，包括：(A)着色剂，所述着色剂包含由式1表示的第一颜料、由式2表示的第二颜料、和由式3表示的第三颜料；(b)溶剂；和(c)粘合剂树脂。
本发明中使用的着色剂包含由式1表示的第一颜料、由式2表示的第二颜料、和由式3表示的第三颜料，涂层或使用包括该着色剂的着色树脂组合物形成的着色涂层可具有100Hz下测得的4.0以下的电容率。
此外，根据本发明的着色树脂组合物能够使第三颜料的结构和电学特性用于防止由第一颜料和/或第二颜料的分子内偏振的不平衡导致的电场畸变，从而降低其中对应于绿着色层的像素比周围的像素亮而使得输出图像呈绿色的漏光现象。
此外，由于第三颜料在结构上与第二颜料类似，因此能够提供一种具有与仅包括第一颜料和第二颜料的着色树脂组合物的色度坐标类似的色度坐标的着色树脂组合物。
此外，由于第三颜料相较于第二颜料具有优异的着色能力，因此第三颜料与第一颜料和第二颜料的结合使用使得可以提高着色剂的着色能力。这使得可以即使在该着色剂以小于传统的着色剂的量使用时或即使当使用该着色剂形成具有较薄厚度的着色层时，也可以获得足够的颜色特性。
此外，使用红黄色的第三颜料使得可以优化着色剂的色度坐标之间的直线斜率，从而能够提供一种使得可以实现满足对应于正常色域和广色域的色度坐标的绿着色层的着色树脂组合物。
根据本发明的着色树脂组合物中的着色剂(A)的含量优选为5wt％至50wt％(以固体为基准)。如在此使用的，术语“固体”是指除着色树脂组合物中的颜料分散剂和溶剂之外的剩余组分。当着色剂(A)的含量小于5wt％时，色密度可能会不足或者滤色器图案的机械强度可能会不足。另一方面，当着色剂(A)的含量大于50wt％时，着色树脂组合物的粘度可能增加，因而使用该组合物执行的抗蚀工艺的可靠性可能会下降。
此外，关于本发明中使用的着色剂(A)中的第一颜料、第二颜料和第三颜料的含量，绿色颜料的质量与黄色颜料(第一颜料/第二颜料+第三颜料)的质量之比优选为1.5以下，更优选为0.8以下。在这种情况下，可进一步提高绿着色层的着色能力。
此外，本发明中使用的着色剂(A)可进一步包括选自以下颜料的至少一种黄色颜料作为第四颜料：PY1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、126、127、128、129、138、139、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187和199，以改变或补偿颜色特性。然而，第四颜料可导致颜料间的堆积。为此，当着色剂包含第四颜料时，以100重量份的第二颜料和第三颜料的总和计，第四颜料的含量优选为5重量份以下(以固体为基准)。
根据本发明的着色树脂组合物中使用的溶剂(B)是充当使颜料(A)分散的分散介质并且充当能够使粘合剂树脂溶解的溶剂的组分。
本发明中可使用的溶剂包括水溶性溶剂和非水溶性溶剂。
水溶性溶剂的例子一般包括含有高度亲水基团(诸如羟基)的化合物、含有聚乙二醇主链的化合物等。
水溶性溶剂的具体实例包括：C1-C4烷基醇，诸如乙醇、甲醇、丁醇、丙醇或异丙醇；乙二醇醚，诸如乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、乙二醇甲醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单正丙醚、乙二醇单异丙醚、二乙二醇单异丙醚、乙二醇单正丁醚、二乙二醇单正丁醚、三乙二醇单正丁醚、乙二醇单叔丁醚、二乙二醇单叔丁醚、1-甲基-1-甲氧基丁醇、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单叔丁醚、丙二醇单正丙醚、丙二醇单异丙醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单正丙醚、二丙二醇单异丙醚、丙二醇单正丁醚、或二丙二醇单正丁醚；甲酰胺；乙酰胺；二甲基亚砜；山梨糖醇(sorbitol)；山梨聚糖(sorbitan)；乙酸甘油酯和环丁砜(sulfolane)。
此外，本发明中可使用具有180℃以上沸点的高沸点水溶性溶剂，以防止存储稳定性下降，诸如由着色树脂组合物中的溶剂蒸发导致的粘度变化。
具有180℃以上沸点的水溶性溶剂的具体实例包括：乙二醇、丙二醇、二乙二醇、戊二醇、丙撑二醇、2-丁烯-1,4-二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、三丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇、三乙二醇单甲醚、四乙二醇、三乙二醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、三丙二醇、分子量为2000以下的聚乙二醇、1,3-丙二醇、异丙二醇、异丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、甘油、甲基赤藓糖醇(methylerythritol)、季戊四醇、1,3-丁二醇二乙酸酯和二乙二醇丁醚。
本发明中可使用的非水溶性溶剂的实例包括酯基溶剂、醚基溶剂、酮基溶剂等。
酯基溶剂的具体实例包括：甲醚乙酸酯、乙醚乙酸酯、正丁醚乙酸酯、乙酸异丁酯、异丙醚乙酸酯、3-甲氧基丁醚乙酸酯、乙二醇乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁醚乙酸酯、氯甲醚乙酸酯、氯乙醚乙酸酯、氯丁醚乙酸酯、二甘醇丁醚乙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、和丙醚乙酸酯。
醚基溶剂的具体实例包括：乙二醇单己醚、乙二醇-2-乙基己醚、乙二醇苯醚、二乙二醇正己醚、二乙二醇-2-乙基己醚、丙二醇单丁醚、二丙二醇单丁醚、二丙二醇丙醚、和丙二醇甲醚。
酮基溶剂的实例包括：甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮、乙酰丙酮、异佛尔酮、苯乙酮、和环己酮。
此外，着色树脂组合物可进一步包括分散剂。
分散剂是有助于进一步提高着色树脂组合物中的着色剂(A)的颜料的分散性的组分。当着色树脂组合物进一步包括分散剂时，可确保着色剂(A)的颜料的优异分散性并且可以提高着色树脂组合物的分散稳定性和存储稳定性。
本发明中可使用的分散剂包括具有特定酸值的分散剂以及具有特定胺值的分散剂。尽管酸值分散剂和胺值分散剂可单独使用，但优选它们结合使用。此外，也可单独使用同时具有酸值和胺值的化合物。
在此，以固体为基准，酸值分散剂的酸值优选为1至350KOH mg/g，胺值分散剂的胺值优选为1至200KOH mg/g。当单独使用同时具有酸值和胺值的化合物时，就颜料的分散性而言，优选地，酸值是小于胺值。例如，当酸值为1至20KOH mg/g时，胺值优选为30至50KOHmg/g。
除分散剂之外，根据本发明的着色树脂组合物进一步包括粘合剂树脂(C)。此外，着色树脂组合物可进一步包括可聚合单体与该粘合剂树脂(C)一起。
粘合剂树脂充当根据本发明的着色树脂组合物中的支撑体并且用于在曝光工艺中与光反应形成光刻胶。在一个实施方式中，这种粘合剂树脂包括能够调整最终形成的滤色器图案的流动性并且能够根据预期用途引入各种单体而形成粘合剂的丙烯酸粘合剂树脂、和/或通过调整酸值而对滤色器图案的可展性具有优异的控制能力的卡哆(cardo)基粘合剂树脂。
例如，本发明中使用的丙烯酸粘合剂树脂可以是在用作显像剂的碱中可溶的丙烯酸粘合剂树脂。优选地，作为丙烯酸粘合剂树脂，可使用具有酸性官能团的光聚合单体和能与该光聚合单体共聚的其他单体制成的共聚物，从而进一步提高光刻胶的强度。此外，优选地使用含有氟基的丙烯酸粘合剂树脂，其能够在形成时固化光刻胶层时展现出疏水性。在这种情况下，可单独使用碱溶性的丙烯酸粘合剂树脂。然而，当需要增加固化光刻胶层的耐碱性时，具有环氧基的粘合剂树脂可与丙烯酸粘合剂树脂结合使用。
此外，除上述碱溶性丙烯酸粘合剂树脂之外，可使用卡哆基粘合剂树脂，其能够通过调整酸值而容易地控制图案的可展性，与颜料相容，并且可以实现高灵敏度。卡哆基粘合剂树脂是指在其主链中包含诸如氟之类的卤素的丙烯酸酯基粘合剂树脂。
此外，粘合剂树脂的重均分子量可在1,000至200,000的范围内。当粘合剂树脂的重均分子量小于1,000时，粘合剂将组分彼此结合的能力可能较弱，在显影工艺中滤色器图案可能会丢失，说明不能满足所需的物理特性。另一方面，当粘合剂树脂的重均分子量大于200,000时，碱显影剂进行的显影会很难发生，因而显影工艺的效率可能会下降，滤色器图案的流动性也可能会下降，使得很难确保图案厚度的均匀性。
以固体为基准，形成用于根据本发明的着色树脂组合物的光刻胶支撑体的碱溶性丙烯酸粘合剂树脂和/或卡哆基粘合剂树脂的含量可为30wt％至50wt％，优选为35wt％至45wt％。当粘合剂树脂的含量低于上述规定范围的下限时，颜料涂覆基板的能力可能会下降，当粘合剂树脂的含量高于上述规定范围的上限时，固化的光刻胶可能会不具有期望的光学特性。例如，当使用卡哆基粘合剂树脂时，粘合剂树脂的含量应在上述范围内，从而能够实现疏水性光刻胶、图案可展性、可涂性和分散稳定性。
此外，本发明中使用的可聚合单体在曝光工艺中经由光辐射通过由光聚合引发剂形成的自由基引发的聚合反应而形成聚合物，从而形成光刻胶层。因此，可聚合单体例如可以是能够通过由光辐射引发的自由基聚合反应而聚合成粘合剂树脂的单体。
此外，可聚合单体可以是能够与粘合剂树脂共聚的单体。例如，当使用的粘合剂树脂是碱溶性丙烯酸粘合剂树脂时，可使用含酸性基团的单体以及能够与含酸性基团的单体共聚的其他单体。含酸性基团的丙烯酸单体的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸、马来酸单甲酯、异戊二烯磺酸盐、苯乙烯磺酸盐和它们的组合。
此外，可聚合单体可包括具有烯属不饱和双键的官能团单体。具有烯属不饱和双键的官能团单体可优选地包括具有烯属不饱和双键的多官能团单体，其能够经由光辐射形成光刻胶相。
具有烯属不饱和双键的官能团单体的非限制性实例包括单官能团单体，诸如乙二醇单丙烯酸酯、乙二醇单甲基丙烯酸酯、丙二醇单丙烯酸酯、丙二醇单甲基丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基乙酯和甲基丙烯酸苯氧基乙酯；多官能团单体，诸如乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇二丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、二季戊四醇丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、四乙二醇甲基丙烯酸酯、双苯氧乙醇二丙烯酸酯、三羟乙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；和它们的组合。特别优选的是诸如季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯之类的多官能团单体。
此外，当需要提高固化光刻胶层的耐碱性时，可使用具有环状的环氧基的烯属不饱和单体。具有环氧基的单体可与具有酸性官能团的单体和/或具有烯属不饱和双键的官能团单体进行聚合。
具有环氧基的单体的非限制性实例包括丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、α-乙基丙烯酸缩水甘油酯、正丙基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-3,4-环氧丁酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧丁酯、丙烯酸-6,7-环氧庚酯、甲基丙烯酸-6,7-环氧庚酯、和乙烯基苄基缩水甘油醚。
以固体为基准，本发明中使用的可聚合单体在着色树脂组合物中的含量可为30wt％至50wt％，优选为35wt％至45wt％。当可聚合单体的含量在上述规定范围内时，可通过由例如紫外光辐射引发的自由基交联反应而形成具有合适的机械强度水平的滤色器图案，并且可提高可聚合单体对颜料的结合能力。
此外，根据本发明的着色树脂组合物可进一步包括光聚合引发剂。光聚合引发剂在采用光掩模的曝光工艺中通过光辐射形成自由基，并且充当用于可聚合单体的聚合反应的引发剂。
本发明中使用的光聚合引发剂可以是能够通过诸如紫外光之类的光辐射形成自由基的任何化合物。
光聚合引发剂的非限制性实例包括：苯乙酮基化合物(例如，2,2'-二乙氧基苯乙酮、2,2'-二丁氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、对叔丁基三氯苯乙酮、对叔丁基二氯苯乙酮、和4-氯苯乙酮)；二苯甲酮基化合物(例如，二苯甲酮、4,4'-二甲基氨基苯酮、4,4'-二氯二苯甲酮、3,3'-二甲基-2-甲氧基二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、和二苯甲酮丙烯酸酯)；硫杂蒽酮基化合物(例如，硫杂蒽酮、2-氯硫杂蒽酮、2-甲基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮、和2,4-二乙基硫杂蒽酮)；安息香基化合物(例如，安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、和安息香异丙醚)；含单苯基的三嗪基化合物(例如，4,6-三氯-s-三嗪、2-苯基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、和2-(p-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪)；肟基化合物(例如，1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰肟)乙酮、1-[4-(苯硫基)苯基]-2-(O-苯甲酰肟)-1,2-辛烷二酮)；和类似物。
以固体为基准，用于引发优选浓度的光聚合反应的光聚合引发剂在着色树脂组合物中的含量可为0.1wt％至10wt％。
在其他实施方式中，当本发明的着色树脂组合物中使用的可聚合单体要进行热聚合时，着色树脂组合物可包括热聚合引发剂来替代光聚合引发剂。热聚合引发剂的具体实例包括偶氮基化合物、有机过氧化物、和过氧化氢。
滤色器、成像装置和显示装置
根据本发明的再一方面，可提供一种具有通过使上述着色树脂组合物固化而形成的着色层或像素的滤色器，以及一种包括该滤色器的成像装置或显示装置。
下文中，将描述根据本发明的用于制备滤色器的方法的一个实例。
首先，如果需要的话，在基板的表面上形成黑矩阵，以便限定像素区域。接着，将根据本发明的着色树脂组合物施加到基板上，然后预烘烤以蒸发溶剂，从而形成涂膜。将涂膜经由光掩模暴露于光，利用碱性显影剂进行显影，之后移除涂膜，将基板进行后烘烤，从而形成绿色像素图案。可利用对应于相应颜色的合适的着色树脂组合物形成红色和蓝色像素图案。结果，形成了其中具有红色、绿色和蓝色像素图案的滤色器。
在其上形成像素的基板没有特别限制，只要其是透明的并且具有合适的强度即可。例如，基板可由聚酯基树脂、聚烯烃树脂、聚碳酸酯基树脂、丙烯酸树脂、热塑性树脂片、环氧树脂、热固性树脂、或玻璃制成。
此外，基板的表面可视情况进行预处理。预处理工艺的实例包括：利用硅烷偶联剂或聚氨酯基树脂形成薄膜、电晕放电处理、和臭氧处理。
可通过以下方法将着色树脂组合物施加到基板的表面：旋涂法、金属丝棒涂布法(wire-bar coating method)、流涂法、狭缝式旋涂法、模涂法、辊涂法或喷涂法。涂膜的厚度(干燥之后的膜厚度)一般为0.2μm至20μm，优选为0.5μm至10μm，更优选为0.8μm至5.0μm。当涂膜形成为具有上述厚度范围内的厚度时，优点在于：易于在图案显影或液晶单元处理中进行间隙调整，并且易于获得所需颜色。
用于形成像素的辐射例如可以是可见光、紫外光、远紫外光、电子射线、X射线或类似者，但优选地为波长范围在190nm至450nm的辐射光。用于辐射具有190nm至450nm的波长的光源没有特别限制，其实例包括：灯光源，诸如氙气灯、卤素灯、钨灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、低压汞灯、碳弧灯、或荧光灯；以及激光光源，诸如氩离子激光器、YAG激光器、准分子激光器、氮激光器、氦镉激光器、半导体激光器或类似者。此外，也可使用滤光器来辐射具有特定波长的光。
本发明中可使用的碱性显影剂的实例包括：无机碱性化合物，诸如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、或氢氧化铵；以及有机碱性化合物，诸如单、二、或三乙醇胺，单、二、或三甲胺，单、二、或三乙胺，单、或二异丙胺，正丁胺，单、二、或三异丙醇胺，乙撑亚胺，乙撑二胺，或四甲基氢氧化铵。
此外，如果需要的话，可向显影剂中添加诸如甲醇或乙醇之类的水溶性有机溶剂或表面活性剂。显影方法的实例包括淋洒显影法、喷雾显影法、浸渍显影法、划槽显影法(paddle development method)和类似方法。显影工艺例如可执行50至150秒。此外，在曝光和显影工艺之后，可执行用于冲洗残留在图案上的显影剂的冲洗工艺。
完成显影工艺之后，可利用诸如加热板或烘箱之类的加热装置对具有特定光刻胶图案的基板执行后烘烤(硬性烘烤或固化)工艺，其中光刻胶被固化并交联。因此，可进一步增加形成为对应于曝光区域的光刻胶图案的抗裂性和耐溶剂性。后烘烤工艺可在例如200℃至250℃的温度下执行约20分钟至40分钟。
根据上述方法制备的滤色器可用于向由诸如液晶显示装置或有机发光显示装置之类的显示装置、或成像装置所显示或所生成的图像提供颜色。
实施例
着色树脂组合物的制备
如下表1中所示，将各组分彼此混合以制备着色树脂组合物(单位：重量份)。
表1
1-1：由式5表示的化合物
式5
1-2：由式6表示的化合物
式6
2-1：由式7表示的化合物
式7
3-1：由式8表示的化合物
式8
3-2：由式9表示的化合物
式9
3-3：由式10表示的化合物
式10
粘合剂树脂：通过使甲基丙烯酸、甲基丙烯酸苄酯和苯乙烯进行聚合而制得具有12,000的分子量的碱溶性粘合剂树脂。
可聚合单体：二季戊四醇六丙烯酸酯。
光聚合引发剂：2,2'-二乙氧基苯乙酮。
溶剂：丙二醇甲醚乙酸酯。
滤色器图案(着色层)的制备
将根据实施例和比较例制备的着色树脂组合物的每一个旋涂在玻璃基板上，然后于90℃预烘烤100秒以形成膜。将每一个膜经由光掩模在高压汞灯下以40mJ/cm2的计量暴露于光以进行图案化，将图案在KOH碱性水溶液(pH11.3)中显影预定时间并用去离子水洗涤。接着，将图案在230℃下后烘烤约30分钟，从而形成具有COT(TFT上滤色器)结构的滤色器图案。
滤色器的电学特性评估
测定从后烘烤得到的滤色器图案(绿着色层)在100Hz下的电容率，测定结果在下表2中示出。
表2
从上表2中的结果可以看出，由根据实施例1至4制备的着色树脂组合物的每一个所形成的绿着色层的电容率低于由根据比较例1和2制备的着色树脂组合物的每一个所形成的绿着色层的电容率。
也就是说，可以看出，根据本发明的实施例的新型第三颜料的使用可减少第一颜料和/或第二颜料的分子内偏振的不平衡，从而防止绿着色层的电容率增加。因此，当使用根据本发明的着色树脂组合物形成绿着色层时，可以降低由电场畸变导致的其中对应于绿着色层的像素比周围的像素亮而使得输出图像呈绿色的漏光现象。
滤色器的色度坐标和亮度的评估
利用颜色测量系统测定从后烘烤得到的滤色器图案(绿着色层)的每一个的色度坐标(F10光源)和亮度(Y)，测定结果在下表3中示出。
表3
从上表3中的结果可以看出，当利用根据本发明的着色树脂组合物形成绿着色层时，可仅通过调整层厚度而不改变着色树脂组合物中所包含的着色剂，可既形成针对正常色域(NCG)的用于滤色器的着色层(1.9μm)，又形成针对广色域(WCG)的用于滤色器的着色层(2.9μm)。
此外，参照比较例1和2，可以看出，当利用根据本发明的着色树脂组合物形成绿着色层时，即使当该绿着色层相较于比较例具有较薄厚度时也能满足正常色域(NCG)，表明本发明可以减少用于形成滤色器的着色树脂组合物的量。
此外，可以看出，利用比较例1和2的着色树脂组合物形成的针对正常色域(NCG)和广色域(WCG)二者的滤色器的亮度低于利用实施例1至4的着色树脂组合物形成的滤色器的亮度。
如上所述，根据本发明，通过利用包括由式1表示的第一颜料、由式2表示的第二颜料和由式3表示的第三颜料的着色剂，可减少绿色颜料和/或黄色颜料的分子内偏振的不平衡。因此，可以获得减少了由电场畸变导致的漏光现象的含着色层的滤色器。
此外，根据本发明，可以获得一种即使在着色剂以小于传统的着色剂的量使用时或即使形成具有较薄厚度的着色层时也能够满足正常色域的绿着色层。
尽管已出于说明目的描述了本发明的优选实施方式，但本领域的技术人员将理解，在不背离如所附权利要求中披露的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加和替代。

Claims (8)

1.一种着色剂，包括：由下式1表示的第一颜料；由下式2表示的第二颜料；和由下式3表示的第三颜料：
式1
其中M是Zn、Mg、Al、Si、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Ge、Sn或Cu，X1至X16各自独立地为选自氯(Cl)和溴(Br)中的卤素；
式2
其中R1至R9各自独立地为氢、羟基、氰基或卤素；
式3
其中R11至R18各自独立地为氢、羟基、氰基或卤素，并且R15至R18中任何邻近的两个彼此链接以形成取代的或未取代的芳香环。
2.根据权利要求1所述的着色剂，其中所述第一颜料是在一个分子中包含8个以上溴原子的溴化酞菁锌基颜料。
3.根据权利要求1所述的着色剂，其中所述第三颜料由下式4表示：
式4
其中R20至R23各自独立地选自氢、羟基、氰基、卤素、取代的或未取代的C1-C19烷基、取代的或未取代的C2-C10烯基、以及取代的或未取代的C1-C10烷氧基。
4.一种着色树脂组合物，包括：
(A)着色剂，所述着色剂包括由式1表示的第一颜料、由式2表示的第二颜料、和由式3表示的第三颜料；
(b)粘合剂树脂；和
(c)溶剂：
式1
其中M是Zn、Mg、Al、Si、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Ge、Sn或Cu，X1至X16各自独立地为选自氯(Cl)和溴(Br)中的卤素；
式2
其中R1至R9各自独立地为氢、羟基、氰基或卤素；
式3
其中R11至R18各自独立地为氢、羟基、氰基或卤素，并且R15至R18中任何邻近的两个彼此链接以形成取代的或未取代的芳香环。
5.根据权利要求4所述的着色树脂组合物，其中所述第一颜料是在一个分子中包含8个以上溴原子的溴化酞菁锌基颜料。
6.根据权利要求4所述的着色树脂组合物，其中所述第三颜料由下式4表示：
式4
其中R20至R23各自独立地选自氢、羟基、氰基、卤素、取代的或未取代的C1-C19烷基、取代的或未取代的C2-C10烯基、以及取代的或未取代的C1-C10烷氧基。
7.一种滤色器，包括通过使权利要求4至6的任一项中所述的着色树脂组合物固化而形成的绿着色层。
8.根据权利要求7所述的滤色器，其中所述绿着色层在100Hz下具有4.0以下的电容率。
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