CN108139666A - 光敏组合物和色彩转换膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光敏组合物和一种色彩转换膜。本发明还涉及所述光敏组合物在色彩转换膜制造工艺中的用途，以及所述色彩转换膜在光学器件中的用途。本发明另外还涉及包括所述色彩转换膜的光学器件以及用于制备所述色彩转换膜和所述光学器件的方法。

Description

光敏组合物和色彩转换膜
技术领域
本发明涉及一种光敏组合物和色彩转换膜。本发明还涉及所述光敏组合物在色彩转换膜制造工艺中的用途，以及所述色彩转换膜在光学器件中的用途。本发明还涉及包括所述色彩转换膜的光学器件以及用于制备所述色彩转换膜和所述光学器件的方法。
背景技术
包含纳米尺寸荧光材料和聚合物的光敏组合物、包含荧光材料的色彩转换膜以及包括光转换膜的光学器件被用于各种光学应用中，尤其用于光学器件。
例如，如JP 2014-174406 A、WO 2014/129067 A1、WO 2012/059931 A1、JP3820633 B、EP 01403355 A、JP 2014-10398 A、EP 02056158 A、WO 2010/143461 A1中所述的。
专利文献
1.JP 2014-174406 A
2.WO 2014/129067 A1
3.WO 2012/059931 A1
4.JP 3820633 B
5.JP 2014-10398 A
6.EP 01403355 A
7.EP 02056158 A
8.WO 2010/143461 A1
发明内容
然而，发明人最近发现，仍然存在一种或多种期望改善的重大问题，如下文所列的。
1.期望一种包含纳米尺寸荧光材料例如量子尺寸材料、润湿和分散剂以及聚合物的新型光敏组合物，其可降低或防止所述光敏组合物的暗反应。
2.需要一种包含纳米尺寸荧光材料例如量子尺寸材料、润湿和分散剂以及聚合物的新型光敏组合物，当其在碱性显影剂中显影时表现出改善的显影能力。
3.一种包含纳米尺寸荧光材料例如量子尺寸材料、润湿和分散剂以及聚合物的新型光敏组合物，其很好地适于较低温度的制膜工艺。
发明人旨在解决所有的上述问题。令人惊讶的是，发明人已发现，一种包含多种纳米尺寸的荧光材料、(甲基)丙烯酸类聚合物以及润湿和分散剂的新型光敏组合物同时解决了所有的问题1至问题3，其中所述润湿和分散剂包含选自以下的锚固基团：膦基团、氧化膦基团、磷酸酯基团、膦酸酯基团、硫醇基团、叔胺、羧基基团、杂环基团、硅烷基团、磺酸、羟基基团和膦酸。
在另一方面，本发明涉及一种色彩转换膜(100)，其包含多种纳米尺寸的荧光材料(110)、润湿和分散剂(130)以及聚合物基质(120)，其中所述润湿和分散剂包含选自以下的锚固基团：膦基团、氧化膦基团、磷酸酯基团、膦酸酯基团、硫醇基团、叔胺、羧基基团、杂环基团、硅烷基团、磺酸、羟基基团和膦酸。
在另一方面，本发明涉及所述光敏组合物在色彩转换膜制造工艺中的用途。
在另一方面，本发明涉及所述色彩转换膜(100)在光学器件中的用途。
在另一方面，本发明还涉及包括所述色彩转换膜(100)的光学器件(200)。
在另一方面，本发明还涉及用于制备所述色彩转换膜(100)的方法，其中所述方法依序包括下列步骤(a)和(b)：
(a)将所述光敏组合物提供至基底上，和
(b)通过热处理或使所述光敏组合物接受光照或这些的任意的组合，使所述光敏组合物聚合。
在另一方面，本发明还涉及用于制备所述光学器件(200)的方法，其中所述方法包括下列步骤(A)：
(A)将所述色彩转换膜(100)提供于光学器件中。
根据下列详细说明，本发明的其它优点将变得清楚。
附图说明
图1：示出色彩转换膜(100)的一个实施方式的横截面示意图。
图2：示出本发明的色彩转换膜的另一个实施方式的横截面示意图。
图3：示出本发明的光学器件的一个实施方式的横截面示意图。
图4：示出本发明的光学器件的另一个实施方式的横截面示意图。
图5：示出本发明的光学器件的另一个实施方式的横截面示意图。
图6：示出本发明的光学器件的另一个实施方式的横截面示意图。
图7：示出本发明的光学器件的另一个实施方式的横截面示意图。
图8：示出实施例4中的观察结果。
图9：示出实施例5中的观察结果。
图10：示出膜1、2、3、4、5和6的残膜率。
图1中的附图标记的目录
100.色彩转换膜
110.纳米尺寸荧光材料
120.聚合物基质
130.光散射颗粒(任选的)
140.着色剂(任选的)
150.黑色基质(任选的)
图2中的附图标记的目录
200.色彩转换膜
210.纳米尺寸荧光材料
220.聚合物基质
230.光散射颗粒(任选的)
240.着色剂(任选的)
图3中的附图标记的目录
300.光学器件
310.色彩转换膜
311.纳米尺寸荧光材料
312.聚合物基质
313.光散射颗粒(任选的)
314.着色剂(任选的)
315.黑色基质(任选的)
320.光调制器
321.偏光器
322.电极
323.液晶层
330.光源
331.LED光源
332.光导板(任选的)
图4中的附图标记的目录
400.光学器件
410.色彩转换膜
411.纳米尺寸荧光材料
412.聚合物基质
413.光散射颗粒(任选的)
414.着色剂(任选的)
415.黑色基质(任选的)
420.光调制器
421.偏光器
422.电极
423.液晶层
430.光源
431.LED光源
432.光导板(任选的)
440.滤色器(任选的)
图5中的附图标记的目录
500.光学器件
510.色彩转换膜
511.纳米尺寸荧光材料
512.聚合物基质
513.光散射颗粒(任选的)
514.着色剂(任选的)
520.光调制器
521.偏光器
522.电极
523.液晶层
530.光源
540.滤色器
图6中的附图标记的目录
600.光学器件
610.制造成光调制器的色彩转换膜
611.纳米尺寸荧光材料
612.聚合物基质
613.光散射颗粒(任选的)
614.着色剂(任选的)
620.光调制器
621.透明基底
622.透明电极
623.LC层(掺杂有二色性染料)
624.透明像素电极
625.TFT(薄膜晶体管)
630.光源
图7中的附图标记的目录
700.光学器件
710.色彩转换膜
711.纳米尺寸荧光材料
712.聚合物基质
713.光散射颗粒(任选的)
714.着色剂(任选的)
715.黑色基质(任选的)
720.光调制器
721.透明基底
722.TFT(薄膜晶体管)
723.MEMS(微电子机械系统)快门
730.光源
731.LED光源
732.光导板(任选的)
具体实施方式
根据本发明，发明人提供了一种光敏组合物以同时解决所有的问题1至问题3，所述光敏组合物包含多种纳米尺寸的荧光材料、(甲基)丙烯酸类聚合物以及润湿和分散剂，其中所述润湿和分散剂包含选自以下的锚固基团：膦基团、氧化膦基团、磷酸酯基团、膦酸酯基团、硫醇基团、叔胺、羧基基团、杂环基团、硅烷基团、磺酸、羟基基团和膦酸。
-润湿和分散剂
根据本发明，所述光敏组合物包含含有选自以下的锚固基团的润湿和分散剂：膦基团、氧化膦基团、磷酸酯基团、膦酸酯基团、硫醇基团、叔胺、羧基基团、杂环基团、硅烷基团、磺酸、羟基基团和膦酸。
在本发明的一个优选实施方式中，所述润湿和分散剂的锚固基团可选自叔胺、氧化膦基团、膦酸和磷酸酯基团。
更优选地，为了防止暗反应，锚固基团可以是由下列化学式(I)表示的叔胺：
-NR1R2-(I)
其中在化学式(I)中，R1是氢原子、具有1至30个碳原子的烷基基团或具有1至30个碳原子的芳基基团；R2是氢原子、具有1至30个碳原子的烷基基团或具有1至30个碳原子的芳基基团；R1和R2可以彼此相同或不同。
甚至更优选地，R1是具有1至30个碳原子的烷基基团；R2是具有1至30个碳原子的烷基基团；R1和R2可以彼此相同或不同。
此外优选地，R1是甲基基团、乙基基团、正丙基基团或正丁基基团；R2是甲基基团、乙基基团、正丙基基团或正丁基基团。
根据本发明，所述锚固基团不是盐。
不希望受到理论的束缚，认为包含选自膦基团、氧化膦基团、磷酸酯基团、膦酸酯基团、硫醇基团、叔胺、羧基基团、杂环基团、硅烷基团、磺酸、羟基基团和膦酸的锚固基团的所述分散剂可防止所述光敏组合物的暗反应。
在本发明的一个优选实施方式中，所述润湿和分散添加剂可以直接附着到所述纳米尺寸荧光材料的表面上。通过使用例如Thomas Nann,Chem.Commun.(化学通讯),2005,1735-1736,DOI:10.1039/b-414807j中所述的配体交换方法，可将所述润湿和分散添加剂引入到所述纳米尺寸荧光材料的表面上。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述润湿和分散剂是选自接枝共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物和无规共聚物的共聚物。
在本发明的一些实施方式中，更优选地，所述共聚物包含包括所述锚固基团的聚合物单元A和不包括所述锚固基团中的任一种的聚合物单元B。
在本发明的一些实施方式中，甚至更优选地，所述共聚物是由下列化学式(II)或(III)表示的嵌段共聚物或接枝共聚物：
An-Bm-(II)
Bo-An-Bm-(III)
(其中在式(II)和(III)中，符号“A”表示包括所述锚固基团的聚合物单元A；符号“B”是指不包括所述锚固基团中的任一种的聚合物单元B；符号“n”、“m”和“o”是整数。)
在本发明的一些实施方式中，所述润湿和分散剂的聚合物单元B包含选自以下的聚合物链：聚乙二醇、聚酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素以及这些物质中的任一种的衍生物。
在本发明的一个优选实施方式中，聚合物单元B的聚合物链是聚乙二醇。
更优选地，聚合物单元B包含由下列化学式(IV)表示的化学结构。
其中在化学式(IV)中，R1是氢原子或甲基基团；R2是具有1至10个碳原子的烷基基团；并且n是整数1至5。
甚至更优选地，R1可以是氢原子或甲基基团，R2可以是乙基基团，并且n是整数1至5。
根据本发明，所述润湿和分散剂的重均分子量没有特别限制。
优选地，从更好的分散性和膜强度的观点出发，其在2,000-100,000的范围内，更优选地，其在5,000-30,000的范围内。
根据本发明，通过GPC(＝凝胶渗透色谱法)相对于内部聚苯乙烯标准物来确定分子量Mw。
作为所述润湿和分散添加剂，可优选使用可溶于非极性和/或低极性有机溶剂中的市售润湿和分散添加剂。例如BYK-LPN6919、BYK-103、BYK-P104([商标]，来自BYK公司)、聚(乙二醇)甲基醚胺(Sigma-Ald 767565[商标]，来自Sigma Aldrich)、聚酯双MPA树枝块,32羟基,1硫醇(Sigma-Ald 767115[商标]、来自Sigma Aldrich)，LIPONOL DA-T/25(来自Lion Specialty Chemicals Co.)、羧甲基纤维素(来自Polyscience等)、公开于例如“MarcThiry等人,ACSNANO,American Chemical society(美国化学会),第5卷,第6期,第4965-4973页,2011”和“Kimihiro Susumu等人,J.Am.Chem.Soc.(美国化学会志)2011,133,第9480-9496页”中的其它润湿和分散添加剂。
-纳米尺寸的荧光材料
在本发明的一个优选实施方式中，所述纳米尺寸的荧光材料可选自：纳米尺寸无机磷光体材料、量子尺寸材料例如量子点和/或量子棒，以及这些的任意的组合。
不希望受到理论的束缚，认为纳米尺寸荧光材料可由于尺寸效应而以较高浓度比率使用并且也可实现色彩转换膜的一种或多种鲜明亮丽色彩。
更优选地，所述纳米尺寸荧光材料是量子尺寸材料，其中还优选的是量子点材料、量子棒材料或这些的任意的组合。
根据本发明，术语纳米尺寸是指尺寸在1nm与900nm之间。
因此，根据本发明，纳米尺寸荧光材料是指整体直径的尺寸在1nm至900nm范围内的荧光材料。另外，在材料具有伸长的形状的情况下，所述荧光材料的整体结构的长度在1nm至900nm范围内。
根据本发明，术语“量子尺寸”是指没有配体或其它表面改性的无机半导体材料本身的尺寸，其可示出量子尺寸效应。
通常，量子尺寸材料例如量子点材料和/或量子棒材料可由于量子尺寸效应而发出鲜明亮丽色彩的光。
作为量子点，可按需要优选使用可公开获得的量子点，例如来自Sigma-Aldrich的CdSeS/ZnS合金量子点(产品编号753793、753777、753785、753807、753750、753742、753769、753866)、InP/ZnS量子点(产品编号776769、776750、776793、776777、776785)、PbS核型量子点(产品编号747017、747025、747076、747084)或CdSe/ZnS合金量子点(产品编号754226、748021、694592、694657、694649、694630、694622)。
不希望受到理论的束缚，认为与来自量子点、有机荧光材料和/或有机磷光材料、磷光体材料的球形发光的输出耦合效率相比，来自具有伸长形状的纳米尺寸荧光材料的偶极矩的发光可导致更高的输出耦合效率。
换言之，认为具有伸长形状的纳米尺寸荧光材料(例如量子棒)的长轴可通常以较高的几率平行于基底表面排列并且它们的偶极矩也可通常以较高的几率平行于所述基底表面排列。
因此，根据本发明，为了同时实现器件的一种或多种鲜明亮丽色彩和更好的输出耦合效应，如果需要，量子棒材料是更优选的。
因此，在一些实施方式中，纳米尺寸荧光材料可选自量子棒材料以实现更好的输出耦合效应。
在本发明的一个优选实施方式中，所述量子棒材料可选自II-VI、III-V或IV-VI半导体以及这些的任意的组合。
更优选地，所述量子棒材料可选自：Cds、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、GaAs、GaP、GaAs、GaSb、HgS、HgSe、HgSe、HgTe、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlSb、Cu2S、Cu2Se、CuInS2、CuInSe2、Cu2(ZnSn)S4、Cu2(InGa)S4、TiO2合金以及这些的任意的组合。
例如，对于红色发光用途，CdSe棒、CdS棒中的CdSe点、CdS棒中的ZnSe点、CdSe/ZnS棒、InP棒、CdSe/CdS棒、ZnSe/CdS棒或这些的任意的组合。对于绿色发光用途，例如CdSe棒、CdSe/ZnS棒或这些的任意的组合，并且对于蓝色发光用途，例如ZnSe、ZnS、ZnSe/ZnS核壳棒或这些的任意的组合。
量子棒材料的实例已描述于例如国际专利申请公开号WO2010/095140A中。
在本发明的一个优选实施方式中，所述量子棒材料和/或量子点材料的整体结构的长度为8nm至500nm。更优选地，10nm至160nm。所述量子棒材料的整体直径在1nm至20nm范围内。更具体地，其是1nm至10nm。
优选地，纳米尺寸荧光材料例如量子棒和/或量子点包含表面配体。
所述量子棒和/或量子点材料的表面可利用一种或多种种类的表面配体全涂覆。
不希望受到理论的束缚，认为该表面配体可导致更容易地将所述纳米尺寸荧光材料分散在溶剂中。
通过使用如“润湿和分散剂”中所述的配体交换工艺，可将所述润湿和分散剂部分地或完全地附着至所述纳米尺寸荧光材料的配体表面上或直接附着至所述纳米尺寸荧光材料的表面上。
根据本发明，优选地，所述光敏组合物是含有多种可发出绿色可见光的纳米尺寸荧光材料的绿色型光敏组合物、包含多种可发出红色可见光的纳米尺寸荧光材料的红色型光敏组合物或含有多种不同种类的纳米尺寸荧光材料(例如可发出绿色可见光的纳米尺寸荧光材料和可发出红色光的纳米尺寸荧光材料的混合物)的白色型光敏组合物。
-(甲基)丙烯酸类聚合物
根据本发明，术语“(甲基)丙烯酸类聚合物”是指通过选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及这些的任意的组合的单体的聚合而获得的聚合物的总称。
作为所述(甲基)丙烯酸类聚合物，可使用公开已知的一种或多种(甲基)丙烯酸类聚合物。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述(甲基)丙烯酸类聚合物包含包括酸基团的(甲基)丙烯酸单元。
在本发明的一个优选实施方式中，包括酸基团的所述(甲基)丙烯酸单元可以是包括选自羧基基团、磺基基团或酚型羟基基团的侧链的(甲基)丙烯酸单元。
不希望受到理论的束缚，认为包含包括酸基团的(甲基)丙烯酸单元的(甲基)丙烯酸类聚合物可导致所述光敏组合物的未固化部分对显影剂有更好的溶解性。
根据本发明，所述酸基团的数量没有特别限制。为了调节所述光敏组合物的更好的反应性和储存稳定性，所述(甲基)丙烯酸类聚合物的酸值优选在5mg KOH/g至500mgKOH/g范围内。更优选地，其是50mg KOH/g至300mg KOH/g。
并且在本发明的一些实施方式中，优选地，所述(甲基)丙烯酸类聚合物还包含硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元。
作为所述硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元的实例，可优选使用硅氧基团和/或硅醇基团取代的(甲基)丙烯酸单元，通过与包括碳-碳不饱和键的硅烷偶联剂、聚硅氧烷低聚物、硅油反应而制备的(甲基)丙烯酸单元。
更优选地，可优选使用由硅烷偶联剂和具有包含酸基团的(甲基)丙烯酸单元的(甲基)丙烯酸类聚合物制得的共聚物。
这里，作为所述硅烷偶联剂的实例，可优选使用KBM-1003、KME-1003、KBM-1403或KBM-5103(来自Shinetsu.Co.)，并且作为所述硅油的实例，可优选使用X-22-174DX、X-22-2426、X-22-2475或X-22-1602(来自Shinetsu.Co.)。
通过改变所述(甲基)丙烯酸类聚合物中的包含酸基团的(甲基)丙烯酸单元与硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元的摩尔比率，可以如所需的调整所述(甲基)丙烯酸类聚合物在碱性显影剂中的溶解性。
在本发明的一个优选实施方式中，从包含多种纳米尺寸荧光材料、(甲基)丙烯酸类聚合物以及润湿和分散剂的所述光敏组合物在碱性显影剂中的更好溶解性、良好显影特性的观点出发，所述(甲基)丙烯酸类聚合物中的包含酸基团的(甲基)丙烯酸单元与硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元的摩尔比率可以是95:5(包含酸基团的(甲基)丙烯酸单元:硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元)至30:70(包含酸基团的(甲基)丙烯酸单元:硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元)。
更优选地，该比率可以是90:10(包含酸基团的(甲基)丙烯酸单元:硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元)至50:50(包含酸基团的(甲基)丙烯酸单元:硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元)。
根据本发明，所述硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元的不饱和键的数量没有特别限制。为了调节与所述光敏组合物的另一成分的更好反应性和相容性，所述(甲基)丙烯酸类聚合物中的双键当量(烯键式不饱和键当量)的值优选在1克/当量至500克/当量范围内。
在本发明的另一个实施方式中，所述(甲基)丙烯酸类聚合物可以是包含含有酸基团的重复单元的(甲基)丙烯酸类聚合物。
作为包含含有酸基团的重复单元的所述(甲基)丙烯酸类聚合物，使用包含侧链的(甲基)丙烯酸类聚合物，所述侧链选自羧基、磺基或酚型羟基。
根据本发明，所述酸基团的数量没有特别限制。为了调节所述光敏组合物的更好的反应性和储存稳定性，所述(甲基)丙烯酸类聚合物的酸值优选在5mg KOH/g至500mgKOH/g范围内。更优选地，其是50mg KOH/g至300mg KOH/g。
根据本发明，所述(甲基)丙烯酸类聚合物的重均分子量没有特别限制。
优选地，其在2,000-100,000范围内，更优选地，其在3,000-30,000范围内。
在本发明的一个优选实施方式中，除了包含含有酸基团的重复单元的所述(甲基)丙烯酸类聚合物之外，所述光敏组合物还可包含硅烷改性的(甲基)丙烯酸类聚合物，以调整所述光敏组合物的溶解性。
作为硅烷改性的(甲基)丙烯酸类聚合物的实例，可优选使用硅氧基团和/或硅醇基团取代的(甲基)丙烯酸类聚合物，与包含碳-碳不饱和键的硅烷偶联剂、聚硅氧烷低聚物或硅油反应的(甲基)丙烯酸类聚合物。
更优选地，可使用从硅烷偶联剂和(甲基)丙烯酸类聚合物制得的共聚物作为硅烷改性的(甲基)丙烯酸类聚合物。
这里，作为所述硅烷偶联剂的实例，可优选使用KBM-1003、KME-1003、KBM-1403或KBM-5103(来自Shinetsu.Co.)，并且作为所述硅油的实例，可优选使用X-22-174DX、X-22-2426、X-22-2475或X-22-1602(来自Shinetsu.Co.)。
根据本发明，所述不饱和键的数量没有特别限制。为了调节更好的反应性和相容性，所述(甲基)丙烯酸类聚合物中的双键当量(烯键式不饱和键当量)的值优选在10克/当量至500克/当量范围内。
在本发明的一个优选实施方式中，从包含多种纳米尺寸荧光材料、(甲基)丙烯酸类聚合物以及润湿和分散剂的所述光敏组合物的在碱性显影剂中的更好溶解性、良好显影特性的观点出发，所述光敏组合物中的包含酸基团的(甲基)丙烯酸类聚合物与硅烷改性的(甲基)丙烯酸类聚合物的摩尔比率可以是95:5(包含酸基团的(甲基)丙烯酸类聚合物:硅烷改性的(甲基)丙烯酸类聚合物)至30:70(包含酸基团的(甲基)丙烯酸类聚合物:硅烷改性的(甲基)丙烯酸类聚合物)。
更优选地，该比率可以是90:10(包含酸基团的(甲基)丙烯酸类聚合物:硅烷改性的(甲基)丙烯酸类聚合物)至50:50(包含酸基团的(甲基)丙烯酸类聚合物:硅烷改性的(甲基)丙烯酸类聚合物)。
根据本发明，任选地，所述光敏组合物还可包含聚硅氧烷以实现从所述光敏组合物制得的色彩转换膜的更好的热稳定性、透明性和化学稳定性。
在那种情况下，所述(甲基)丙烯酸类聚合物与所述聚硅氧烷的共混比率没有特别限制。
从所述色彩转换膜的更好的热稳定性、透明性和化学稳定性的观点出发，所述(甲基)丙烯酸类聚合物与所述聚硅氧烷的共混比率可优选为100:0((甲基)丙烯酸类聚合物:聚硅氧烷)至10:90。
更优选地，从所述光敏组合物的在碱性显影剂中的更好溶解性以及良好显影能力的观点出发，所述比率在100:0至50:50范围内。
根据本发明，所述光敏组合物可以是正型光敏组合物或负型光敏组合物。
-正型光敏组合物
根据本发明的所述光敏组合物还可包含正型光敏材料，使得所述光敏组合物可用作正型光敏组合物。
-正型光敏材料
如果所述光敏材料对本发明的所述光敏组合物具有影响以使其可显影，从而使得在曝光区中散布的所述组合物可溶解在碱性显影剂中，则含有所述光敏材料的所述光敏组合物用作正型光敏组合物。
具有上述影响的光敏材料的优选实例包括重氮萘醌衍生物，其是含有酚羟基的化合物与萘醌二叠氮化物磺酸的酯。对于所述重氮萘醌衍生物的结构没有特别限制，所述衍生物优选是衍生自具有一个或多个酚羟基基团的化合物的酯化合物。所述萘醌二叠氮化物磺酸的实例包括4-萘醌二叠氮化物磺酸和5-萘醌二叠氮化物磺酸。因为在i线光的波长范围内具有吸收带(波长：365nm)，所以4-萘醌二叠氮化物磺酸酯化合物适合于i线曝光。另一方面，因为在宽波长范围内具有吸收带，所以5-萘醌二叠氮化物磺酸酯化合物适合于在宽波长范围内曝光。因此，优选根据用于曝光的波长来选择4-萘醌二叠氮化物磺酸酯化合物或5-萘醌二叠氮化物磺酸酯化合物。也可以使用它们二者的组合。
对于含有酚羟基的化合物没有特别限制。其实例示出如下(其中除“双酚A”外的所有化合物的名称都是由HONSHU CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD.制造的商品名[商标])。
-负型光敏组合物
根据本发明，如果所述光敏组合物不含任何正型光敏组合物，则所述光敏组合物用作负型光敏组合物。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述光敏组合物是包含聚合引发剂的负型光敏组合物。
-聚合引发剂
本发明的所述光敏组合物优选含有聚合引发剂。通常，存在两类可用于本发明的聚合引发剂：一类是当接受辐射时产生酸、碱或自由基的聚合引发剂，而另一类是当受热时产生酸、碱或自由基的聚合引发剂。
不希望受到理论的束缚，认为所述聚合引发剂可增强图案形状或者可增加显影中的对比度以改善分辨率。适用于本发明中的聚合引发剂例如是光酸产生剂，当接受辐射时其分解并释放用作用于光固化组合物的活性物质的酸；光自由基产生剂，其释放自由基；光碱产生剂，其释放碱；热酸产生剂，当受热时其分解并释放用作用于热固化组合物的活性物质的酸；热自由基产生剂，其释放自由基；以及热碱产生剂，其释放碱。所述辐射的实例包括可见光、UV射线、IR射线、X射线、电子束、α射线和γ射线。
所述聚合引发剂的最佳量取决于从分解的引发剂释放的活性物质的种类、取决于所述释放物质的量、取决于所需的敏感性以及取决于曝光区域与未曝光区域之间的溶解对比度。
在本发明的一个优选实施方式中，基于100重量份的所述(甲基)丙烯酸类聚合物，所述聚合引发剂的量在0.001重量份至10重量份、更优选0.01重量份至5重量份的范围内。优选大于0.001重量份以实现曝光区域与未曝光区域之间的更好的溶解对比度并且获得所述引发剂的效果。另一方面，优选小于10重量份的所述聚合引发剂以防止制造的色彩转换膜(100)的破裂，或者防止通过所述引发剂的分解而引起的制造的膜的着色并且实现涂层对光致抗蚀剂去除剂的良好抗性。
上述光酸产生剂的实例包括重氮甲烷化合物、二苯基碘盐、三苯基锍盐、锍盐、铵盐、盐和磺酰胺化合物。那些光酸产生剂的结构可由式(A)表示：
R+X-(A)。
其中在式(A)中，R+是氢或被碳原子或其它杂原子改性的有机离子，条件是所述有机离子选自：烷基、芳基、烯基、酰基和烷氧基基团。例如，R+是二苯基碘离子或三苯基锍离子。
此外，X-优选是由下列式中的任一个表示的平衡离子：
SbY6 -，
AsY6 -，
Ra pPY6-p -，
Ra qBY4-q -，
Ra qGaY4-q -，
RaSO3 -，
(RaSO2)3C-，
(RaSO2)2N-，
RaCOO-，和
SCN-
其中
Y是卤素原子，
Ra是1至20个碳原子的烷基或6至20个碳原子的芳基，条件是每个基团被选自氟、硝基和氰基基团的取代基取代，
Rb是氢或1至8个碳原子的烷基基团，
P是0至6的数值，并且
q是0至4的数值。
平衡离子的具体实例包括：BF4 -、(C6F5)4B-、((CF3)2C6H3)4B-、PF6 -、(CF3CF2)3PF3 -、SbF6 -、(C6F5)4Ga-、((CF3)2C6H3)4Ga-、SCN-、(CF3SO2)3C-、(CF3SO2)2N-、甲酸根离子、乙酸根离子、三氟甲磺酸根离子、九氟丁磺酸根离子、甲磺酸根离子、丁磺酸根离子、苯磺酸根离子、对甲苯磺酸根离子和磺酸根离子。
在可用于本发明的光酸产生剂中，产生磺酸或硼酸的那些是特别优选的。其实例包括四(五氟苯基)硼酸三异丙苯基碘(PHOTOINITIATOR2074[商标]，由Rhodorsil制造)、四(全氟苯基)硼酸二苯基碘以及具有锍离子和五氟硼酸根离子分别作为阳离子部分和阴离子部分的化合物。此外，所述光酸产生剂的实例还包括三氟甲磺酸三苯基锍、樟脑磺酸三苯基锍、四(全氟苯基)硼酸三苯基锍、六氟砷酸4-乙酰氧基苯基二甲基锍、三氟甲磺酸1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩三氟甲磺酸1-(4,7-二丁氧基-1-萘基)四氢噻吩三氟甲磺酸二苯基碘和六氟砷酸二苯基碘此外，其还可采用由下列式表示的光酸产生剂：
其中
每个A独立地是选自以下的取代基基团：1至20个碳原子的烷基、1至20个碳原子的烷氧基、6至20个碳原子的芳基、1至20个碳原子的烷基羰基、6至20个碳原子的芳基羰基、羟基和氨基基团；
每个p独立地是0至5的整数；并且
B-是氟化烷基磺酸根基团、氟化芳基磺酸根基团、氟化烷基硼酸根基团、烷基磺酸根基团或芳基磺酸根基团。
也可使用其中上述式中的阳离子和阴离子彼此交换或与上文所述的各种其它阳离子和阴离子进行组合的光酸产生剂。例如，由上述式表示的锍离子的任一种可与四(全氟苯基)硼酸根离子进行组合，并且另外，由上述式表示的碘离子的任一种可与四(全氟苯基)硼酸根离子进行组合。那些仍然还可用作光酸产生剂。
热酸产生剂例如是能够产生有机酸的盐或酯。其实例包括：各种脂族磺酸及其盐；各种脂族羧酸(例如柠檬酸、乙酸和马来酸)及其盐；各种芳族羧酸(例如苯甲酸和邻苯二甲酸)及其盐；芳族磺酸及其铵盐；各种胺盐；芳族重氮盐；以及膦酸及其盐。在可用于本发明的热酸产生剂中，有机酸和有机碱的盐是优选的，另外优选的是磺酸和有机碱的盐。
含有磺酸根离子的优选的热酸产生剂的实例包括对甲苯磺酸酯、苯磺酸酯、对十二烷基苯磺酸酯、1,4-萘二磺酸酯和甲磺酸酯。
所述光自由基产生剂的实例包括偶氮化合物、过氧化物、酰基氧化膦、烷基酰苯(alkyl phenon)、肟酯和二茂钛。
根据本发明，作为光自由基产生剂，酰基氧化膦、烷基酰苯、肟酯或这些的任意的组合是更优选的。例如，可优选使用2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、1-羟基-环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮、2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)苄基]苯基}-2-甲基丙-1-酮、2-甲基-1-(4-甲基噻吩基)-2-吗啉代丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基酰苯)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、1,2-辛二酮1-[4-(苯硫基)-2-(邻苯甲酰基肟)]、乙酮1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(邻乙酰基肟)或这些的任意的组合。
作为所述热自由基产生剂的实例，可优选使用2,2'-偶氮双(2-甲基戊腈)、2,2'-偶氮双(二甲基戊腈)或这些的任意的组合。
所述光碱产生剂的实例包括具有酰胺基团的多取代酰胺化合物、内酰胺、亚酰胺化合物和具有那些结构的化合物。
上述热碱产生剂的实例包括：咪唑衍生物，例如N-(2-硝基苄基氧基羰基)咪唑、N-(3-硝基苄基氧基羰基)咪唑、N-(4-硝基苄基氧基羰基)咪唑、N-(5-甲基-2-硝基苄基氧基羰基)咪唑和N-(4-氯-2-硝基苄基氧基羰基)咪唑；1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7，叔胺，季铵盐，及其混合物。那些碱产生剂以及酸产生剂和/或自由基产生剂可以单独使用或以混合物形式使用。
根据本发明，可优选使用当接受辐射时生成酸、碱或自由基的聚合引发剂。
因此，在本发明的一个优选实施方式中，所述聚合引发剂可选自：光自由基产生剂、光碱产生剂、光酸产生剂以及这些的任意的组合。
更优选地，所述聚合引发剂可以是光自由基产生剂。
-溶剂
根据本发明，可优选使用很多种公开已知的溶剂。对于溶剂没有特别限制，只要其可均匀地溶解或分散上述(甲基)丙烯酸类聚合物、聚合引发剂和任选加入的添加剂即可。
在本发明的一个优选实施方式中，所述溶剂可选自：乙二醇单烷基醚，例如乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚和乙二醇单丁基醚；二乙二醇二烷基醚，例如二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丙基醚和二乙二醇二丁基醚；乙二醇烷基醚乙酸酯，例如甲基溶纤剂乙酸酯和乙基溶纤剂乙酸酯；丙二醇烷基醚乙酸酯，例如丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单乙基醚乙酸酯和丙二醇单丙基醚乙酸酯；芳族烃，例如苯、甲苯和二甲苯；酮，例如甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、甲基异丁基酮和环己酮；醇，例如乙醇、丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇和甘油；酯，例如3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯和乳酸乙酯；以及环酯，例如γ-丁内酯。那些溶剂单独使用或以两种或更多种的组合形式使用，并且其量取决于涂覆方法和涂覆厚度。
更优选地，可使用丙二醇烷基醚乙酸酯，例如丙二醇单甲基醚乙酸酯(下文中称“PGMEA”)、丙二醇单乙基醚乙酸酯或丙二醇单丙基醚乙酸酯。
甚至更优选地，可使用PGMEA。
可根据涂覆组合物的方法来自由控制所述光敏组合物中的所述溶剂的量。例如，如果所述组合物要进行喷涂，则其可含有90重量％或更多的量的溶剂。此外，如果要实施狭缝涂覆方法(其通常用于涂覆大的基底)，则所述溶剂的含量通常是60重量％或更多，优选70重量％或更多。
-包含两种或更多种(甲基)丙烯酰基基团的化学化合物
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述光敏组合物还包含包括两个或更多个(甲基)丙烯酰基基团的化学化合物。
根据本发明，术语“(甲基)丙烯酰基基团”是指丙烯酰基基团和甲基丙烯酰基基团的总称。
包括两个或更多个(甲基)丙烯酰基基团的化学化合物可与所述(甲基)丙烯酸类聚合物反应，然后可产生交联结构。
优选地，所述化合物包含三个或更多个(甲基)丙烯酰基基团以与所述(甲基)丙烯酸类聚合物一起产生较高维度的交联结构。
作为包括两个或更多个(甲基)丙烯酰基基团的所述化学化合物的实例，可在本发明中优选使用通过使多元醇与两个或更多个(甲基)丙烯酸进行反应而形成的酯。
根据本发明，所述多元醇具有选自以下的基本结构：饱和或不饱和脂族烃、芳族烃、杂环烃、伯胺、仲胺或叔胺、醚、以及两个或更多个的羟基基团的取代基。本发明的多元醇还可包括其它的取代基，如在例如JP 2014-114176中所公开的。
优选地，可单独或以混合物形式使用可公开获得的官能丙烯酸酯、双官能丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯例如A-DOD、A-DCP和/或A-9300(来自Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.)。
在本发明的一个优选实施方式中，基于100重量份的所述(甲基)丙烯酸类聚合物，包含三个或更多个(甲基)丙烯酰基基团的化学化合物的量在0.001重量份至90重量份范围内、更优选3重量份至60重量份，以实现与本发明的所述光敏组合物中所使用的其它聚合物之间的更好的溶解性。甚至更优选地，基于100重量份的所述(甲基)丙烯酸类聚合物，其在5重量份至50重量份范围内。
-聚硅氧烷
在本发明的一些实施方式中，任选地，所述光敏组合物还可包含含有由下列化学式I表示的硅倍半氧烷单元的聚硅氧烷：
(RSiO1.5)x 化学式I
(其中，在所述化学式I中，R是选自以下的不可水解基团：氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基以及取代或未取代的杂环基团；并且符号x是整数。)
如果没有另外定义，则烷基优选是具有1至15个C原子的烷基。芳烷基表示-烷基-芳基，优选是苄基基团。芳基优选选自苯或萘，最优选是苯环，其中这些基团任选被Cl、F、1-7C烷基、1-7C烷氧基、CN、-(CO)烷基、-(CO)O-烷基取代。
在本发明的一个优选实施方式中，R可选自：甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、正己基、正癸基、正丁基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、3,3,3-三氟丙基、环己基、苯基、甲苯基和萘基基团。
不希望受到理论的束缚，认为如果R是苯基基团，则其可导致所述聚硅氧烷在溶剂中的更好的溶解性并减少所制造的膜中的破裂，并且如果R是甲基，则原材料可更容易地从市场获得并且可导致所制造的膜的更高的硬度和更好的化学稳定性。
因此，更优选地，R可以是苯基基团或甲基基团。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述聚硅氧烷包含由下列化学式II表示的第一、第二和第三重复单元：
(SiO2)l+(R1SiO1.5)m+(R2SiO1.5)n 化学式II
(其中在化学式II中，R1是选自以下的不可水解基团：氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基以及取代或未取代的杂环基团；R2是选自以下的不可水解基团：氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基以及取代或未取代的杂环基团；并且符号l、m、n是整数且0<m+n，其中R1和R2彼此不同。)
如果没有另外定义，则烷基优选是具有1至15个C原子的烷基。芳烷基表示-烷基-芳基，优选是苄基。芳基优选选自苯或萘，最优选是苯环，其中这些基团任选被Cl、F、1-7C烷基、1-7C烷氧基、CN、-(CO)烷基、-(CO)O-烷基取代。
在本发明的一个优选实施方式中，R1可选自：甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、正己基、正癸基、正丁基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、3,3,3-三氟丙基、环己基、苯基、甲苯基和萘基；并且R2可选自：甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、正己基、正癸基、正丁基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、3,3,3-三氟丙基、环己基、苯基、甲苯基和萘基。
不希望受到理论的束缚，认为如果R1或R2是苯基，则其可导致所述聚硅氧烷在溶剂中的更好的溶解性并减少所制造的膜中的破裂，并且如果R1或R2是甲基，则原材料可容易地从市场获得并且可导致所制造膜的更高的硬度和更好的化学稳定性。
因此，更优选地，R1可以是苯基并且R2可以是甲基。
在本发明的一些实施方式中，任选地，聚硅氧烷还可包含由化学式III表示的下列重复单元：
(R3SiO1.5)o 化学式III
(其中在化学式III中，R3是选自烷氧基和/或羟基的可水解基团，符号o是零或整数。)
这些聚硅氧烷(如在例如JP 2014-114176、WO 2012/157696 A1、WO 2013/151166A中所述的)可优选用作本发明的聚硅氧烷。
-散射颗粒和/或反射率调节材料
在本发明的一些实施方式中，所述光敏组合物还可包含选自以下的添加剂：散射颗粒、反射率调节材料以及这些的任意的组合。
根据本发明，作为光散射颗粒，可以如所需的优选使用任何类型的公开已知的光散射颗粒，与包含所述光散射颗粒并且可产生米氏(Mie)散射效应的层的基质材料相比，本发明的光散射颗粒具有不同的折射率。
例如，可优选使用无机氧化物例如SiO2、SnO2、CuO、CoO、Al2O3、TiO2、Fe2O3、Y2O3、ZnO、MgO的小颗粒；有机颗粒例如聚合聚苯乙烯、聚合PMMA；无机空心氧化物例如空心二氧化硅；或这些的任意的组合。
前述的光散射颗粒可以用作反射率调节材料。
优选地，所述光散射颗粒和或所述反射率调节材料的平均粒径可在350nm至5μm范围内。
优选地，所述光散射颗粒和或所述反射率调节材料的平均粒径可在350nm至5μm范围内。
不希望受到理论的束缚，认为大于350nm的平均粒径可导致后续的由米氏散射引起的强正向散射，即使所述光散射颗粒与所述层基质之间的折射率差异小至0.1也是情况如此。
另一方面，为了通过使用所述光散射颗粒(150)获得更好的层形成特性，最大的平均粒径优选为5μm或以下。更优选地，为500nm至2μm。
-着色剂
在本发明的一些实施方式中，所述光敏组合物还可包括选自染料、颜料以及这些的任意的组合的着色剂。
根据本发明，作为可吸收可见光的着色剂，其可选自：染料、颜料以及这些的任意的组合。优选地，可以此方式使用任何类型的公开已知的用于LCD滤色器的染料和/或颜料。
例如，如在"Technologies on LCD Color Filter and Chemicals"CMCPublishing第53页(1998)中所示出的，可使用偶氮螯合物颜料、稠合偶氮颜料、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉酮颜料、苝颜料、芘酮颜料、不溶性偶氮颜料、酞菁颜料、二嗪颜料、蒽醌颜料、硫靛颜料或这些的任意的组合。
-其它添加剂
如果需要，本发明的光敏组合物可含有其它添加剂。所述添加剂的实例包括显影剂溶解促进剂、浮渣去除剂、粘附增强剂、聚合抑制剂、消泡剂、表面活性剂和敏化剂。
所述显影剂溶解促进剂或所述浮渣去除剂具有控制所形成的涂层在显影剂中的溶解性并且由此防止浮渣在显影后留在基底上的功能。作为这种添加剂，可采用冠醚。具有最简单结构的冠醚由通式(-CH2-CH2-O-)n表示。其中，在本发明中优选使用n为4至7的通式的冠醚。同时，冠醚通常单独地称为“x-冠-y-醚”，其中x和y分别表示形成环的总原子数和其中所包括的氧原子数。在本发明中，所述添加剂可优选选自：X＝12、15、18和21并且y＝x/3的冠醚、其苯并缩合产物以及其环己基缩合产物。所述冠醚的优选实例包括21-冠-7-醚、18-冠-6-醚、15-冠-5-醚、12-冠-4-醚、二苯并-21-冠-7-醚、二苯并-18-冠-6-醚、二苯并-15-冠-5-醚、二苯并-12-冠-4-醚、二环己基-21-冠-7-醚、二环己基-18-冠-6-醚、二环己基-15-冠-5-醚和二环己基-12-冠-4-醚。其中，特别优选的是从18-冠-6-醚和15-冠-5-醚中选择添加剂。基于100重量份的所述(甲基)丙烯酸类聚合物，其量优选为0.05重量份至15重量份，更优选0.1重量份至10重量份。
当从本发明的所述光敏组合物形成固化膜时，所述粘附增强剂具有防止图案在固化后由于施加的应力而剥离的功能。作为粘附增强剂，优选采用咪唑和硅烷偶联剂。咪唑的实例包括2-羟基苯并咪唑、2-羟乙基苯并咪唑、苯并咪唑、2-羟基咪唑、咪唑、2-巯基咪唑、和2-氨基咪唑。其中，特别优选的是2-羟基苯并咪唑、苯并咪唑、2-羟基咪唑和咪唑。
作为硅烷偶联剂，可优选采用已知的化合物例如环氧-硅烷偶联剂、氨基-硅烷偶联剂和巯基-硅烷偶联剂。其实例包括3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷和3-异氰酸根丙基三甲氧基硅烷。那些可单独使用或以两种或更多种的组合使用。基于100重量份的所述(甲基)丙烯酸类聚合物，其量优选为0.05重量份至15重量份。
也可采用具有酸性基团的硅烷或硅氧烷化合物作为硅烷偶联剂。所述酸性基团的实例包括羧基、酸酐基和酚羟基。如果具有一元酸基团例如羧基或酚羟基，则所述化合物优选是具有两个或更多个酸性基团的含单个硅的化合物。
上述硅烷偶联剂的实例包括由下式(B)表示的化合物：
XnSi(OR4)4-n (B)
和具有从它们衍生的聚合单元的聚合物。那些聚合物可包含多种在X或R3方面不同的单元的组合。
在上式中，R4是烃基团，例如烷基，优选具有1至10个C原子。其实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基和正丁基。所述式(A)含有多个R4，其可以彼此相同或不同。
在上式中，X包括酸性基团，例如硫醇、硼酸酯、羧基、酚、过氧化物、硝基、氰基、磺基或醇基团。可使用保护基团例如乙酰基、芳基、戊基、苄基、甲氧基甲基、甲磺酰基、甲苯基、三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基或三苯甲基来保护酸性基团。此外，X可以是酸酐基团。
在上述基团中，R4和X优选分别是甲基基团和羧酸酐基团。例如，含有酸酐基团的聚硅氧烷是优选的。其具体实例是由下式(B-1)表示的化合物(X-12-967C[商标]，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)以及在末端或在侧链中具有对应于该式的结构并且具有1000或更小的重均分子量的含硅聚合物例如聚硅氧烷。还优选的是具有4000以下的重均分子量并且具有酸性基团(例如硫醇、硼酸酯、羧基、酚、过氧化物、硝基、氰基或磺基)改性的末端的二甲基聚硅氧烷。其实例包括由下式(B-2)和(B-3)表示的化合物(X-22-2290AS和X-22-1821[商标]，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)。
如果所述硅烷偶联剂含有聚硅氧烷结构并且具有太大的分子量，则其与组合物的相容性不良。因此，涂层不能充分地溶解在显影剂中，使得反应基团可保留在涂层中。这可能引起问题，例如，涂层不能具有针对后处理工艺的足够抗化学性。鉴于此，所述含硅化合物具有优选5000以下、更优选1000至4000的重均分子量。此外，如果采用所述含有酸性基团的硅烷或硅氧烷化合物作为所述硅烷偶联剂，则基于所述光敏组合物中的100重量份的(甲基)丙烯酸类聚合物，其量优选为0.01重量份至15重量份。
作为聚合抑制剂，可加入硝酮衍生物、硝基氧自由基衍生物和氢醌衍生物例如氢醌、甲基氢醌和丁基氢醌。那些可单独使用或以两种或更多种的组合使用。基于100重量份的所述(甲基)丙烯酸类聚合物，其量优选为0.1重量份至10重量份。
所述消泡剂的实例包括：醇(C1至C18)；高级脂肪酸，例如油酸和硬脂酸；高级脂肪酸酯，例如单月桂酸甘油酯；聚醚，例如聚乙二醇(PEG)(Mn：200至10000)和聚丙二醇(Mn：200至10000)；聚硅氧烷化合物，例如二甲基硅油、烷基改性的硅油和氟-硅油；以及下文详细描述的有机硅氧烷表面活性剂。那些可单独使用或以两种或更多种的组合使用。基于100重量份的所述(甲基)丙烯酸类聚合物，其量优选为0.1重量份至3重量份。
如果必要，本发明的光敏组合物还可含有表面活性剂，它的加入是旨在改善可涂覆性、可显影性等。可用于本发明中的表面活性剂例如是非离子的、阴离子的和两性的表面活性剂。
所述非离子表面活性剂的实例包括：聚氧乙烯烷基醚，例如聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯油烯基醚和聚氧乙烯十六烷基醚；聚氧乙烯脂肪酸二醚；聚氧乙烯脂肪酸单醚；聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚合物；炔属醇；炔属乙二醇衍生物，例如炔属乙二醇、炔属醇的聚乙氧基化物和炔属乙二醇的聚乙氧基化物；含硅表面活性剂，例如Fluorad([商标]，由Sumitomo 3M Limited制造)、MEGAFAC([商标]，由DIC Corporation制造)、和Surufuron([商标]，由Asahi Glass Co.,Ltd.制造)；和有机硅氧烷表面活性剂，例如KP341([商标]，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)。上述炔属乙二醇的实例包括：3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇和2,5-二甲基-2,5-己二醇。
所述阴离子表面活性剂的实例包括：烷基二苯基醚二磺酸的铵盐和有机胺盐、烷基二苯基醚磺酸的铵盐和有机胺盐、烷基苯磺酸的铵盐和有机胺盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸的铵盐和有机胺盐以及烷基硫酸的铵盐和有机胺盐。
此外，所述两性表面活性剂的实例包括2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑甜菜碱和月桂酸酰胺丙基羟基砜甜菜碱。
那些表面活性剂可单独使用或以两种或更多种的组合使用。基于本发明的所述光敏组合物，其量通常是50ppm至2000ppm，优选100ppm至1000ppm。
根据需要，可将敏化剂加入本发明的所述光敏组合物中。优选用于本发明的所述组合物中的所述敏化剂的实例包括香豆素、酮基香豆素、其衍生物、硫代吡喃盐和苯乙酮。具体地，其具体实例包括：敏化染料，例如对双(邻甲基苯乙烯基)苯、7-二甲基氨基-4-甲基喹诺酮-2,7-氨基-4-甲基香豆素、4,6-二甲基-7-乙基氨基香豆素、2-(对二甲基氨基苯乙烯基)吡啶基碘甲烷、7-二乙基氨基香豆素、7-二乙基氨基-4-甲基香豆素、2,3,5,6-1H,4H-四氢-8-甲基喹啉并-<9,9a,1-gh>香豆素、7-二乙基氨基-4-三氟甲基香豆素、7-二甲基氨基-4-三氟甲基香豆素、7-氨基-4-三氟甲基香豆素、2,3,5,6-1H,4H-四氢喹啉并-<9,9a,1-gh>香豆素、7-乙基氨基-6-甲基-4-三氟甲基香豆素、7-乙基氨基-4-三氟甲基香豆素、2,3,5,6-1H,4H-四氢-9-羰乙氧基喹啉并-<9,9a,1-gh>香豆素、3-(2’-N-甲基-苯并咪唑基)-7-N,N-二乙基氨基香豆素、N-甲基-4-三氟甲基哌啶并-<3,2-g>香豆素、2-(对二甲基氨基苯乙烯基)苯并噻唑基碘乙烷、3-(2’-苯并咪唑基)-7-N,N-二乙基氨基香豆素、3-(2’-苯并噻唑基)-7-N,N-二乙基氨基香豆素以及由下式表示的吡喃或硫代吡喃盐。所述敏化染料使得可通过使用便宜光源例如高压汞灯(360nm至430nm)来实施图案化。基于100重量份的所述(甲基)丙烯酸类聚合物，其量优选为0.05重量份至15重量份，更优选0.1重量份至10重量份。
X R1 R2 R3 Y
S OC4H9 H H BF4
S OC4H9 OCH3 OCH3 BF4
S H OCH3 OCH3 BF4
S N(CH3)2 H H ClO2
O OC4H9 H H SbF6
作为敏化剂，也可采用具有蒽骨架的化合物。其具体实例包括由下式(C)表示的化合物：
其中
每个R31独立地是选自以下的取代基：烷基、芳烷基、芳基、羟基烷基、烷氧基烷基、缩水甘油基和卤代烷基基团；
每个R32独立地是选自以下的取代基：氢、烷基、烷氧基、卤素原子、硝基、磺酸基团、羟基、氨基和羧烷氧基基团；并且
每个k独立地是0和1至4的整数。
具有蒽骨架的所述敏化剂公开于例如专利文件3和4中。当添加具有蒽骨架的敏化剂时，基于100重量份的所述(甲基)丙烯酸类聚合物，其量优选为0.01重量份至5重量份。
此外，如果必要，也可以将稳定剂加入到本发明的光敏组合物中。所述稳定剂可自由地选自通常已知的那些。然而，在本发明中，芳族胺是优选的，因为它们对稳定化具有高的影响。在那些芳族胺中，优选的是吡啶衍生物，特别优选的是在2位和6位具有大的取代基的吡啶衍生物。其具体实例如下：
-本发明的色彩转换膜
在另一方面，本发明涉及一种色彩转换膜，其包含多种纳米尺寸荧光材料(110)、润湿和分散剂(130)以及聚合物基质(120)，其中所述润湿和分散剂(130)包含选自以下的锚固基团：膦基团、氧化膦基团、磷酸酯基团、膦酸酯基团、硫醇基团、氨基、羧基基团、杂环基团、硅烷基团、磺酸、羟基基团和膦酸。
根据本发明，术语“膜”包括“层”和“片”样结构。
在本发明的一些实施方式中，所述色彩转换膜(110)还包含选自以下的添加剂：散射颗粒、反射率调节材料以及这些的任意的组合。
在本发明的一些实施方式中，所述色彩转换膜(100)还包含选自以下的着色剂：染料、颜料以及这些的任意的组合。
根据本发明，对于着色剂的主要要求之一是吸收来自光源的激发光，其中所述光激发所述色彩转换膜(100)中的纳米尺寸荧光材料(110)以改善来自所述色彩转换膜(100)的光的色彩纯度。因此，如果所述光转换膜具有绿色子色彩像素，则用于LCD滤色器的市售黄色颜料也可用于绿色子色彩像素中。
在本发明的一个优选实施方式中，所述色彩转换膜(100)可以是均相色彩转换膜或者可包括第一和第二子色彩区域(120)，其中当其被光源照射时，至少第一子色彩区域比第二子色彩区域发出具有更长的峰波长的光。
在本发明的一个优选实施方式中，所述色彩转换膜(100)可包括红色子色彩区域、绿色子色彩区域和蓝色子色彩区域。
在本发明的一些实施方式中，所述色彩转换膜(100)可主要由红色子色彩区域、绿色子色彩区域和蓝色子色彩区域组成，如图1-7中所述的。
甚至更优选地，在使用蓝色发光光源例如一个或多个蓝色LED的情况下，所述蓝色子色彩区域可在不使用蓝色纳米尺寸荧光材料(110)的情况下制备。
在该情况下，所述蓝色子色彩区域也可在不使用蓝色着色剂的情况下制备。
在本发明的一些实施方式中，任选地，所述色彩转换膜(100)还包含黑色基质(下文中称“BM”)。
在一个优选实施方式中，所述BM可置于子色彩区域之间，如图1中所述的。换言之，本发明的子色彩区域可由一个或多个BM标记出来。
用于所述BM的材料没有特别限制。可以如所需的优选使用用于滤色器的公知的材料，特别是公知的BM材料。例如黑色染料分散的聚合物组合物，如JP 2008-260927A、WO2013/031753 A中所述的。
所述BM的制造方法没有特别限制，可以以此方式使用公知技术。例如直接丝网印刷、光刻法、利用遮罩的气相沉积。
在另一方面，本发明涉及所述光敏组合物在色彩转换膜制造工艺中的用途。
在另一方面，本发明还涉及所述色彩转换膜(100)在光学器件中的用途。
在另一方面，本发明还涉及包括所述色彩转换膜(100)的光学器件(200)。
在本发明的一个优选实施方式中，所述光学器件(200)可涵盖光源。
根据本发明，在光学器件中的光源的类型没有特别限制。优选地，可使用UV或蓝色单色光源。
更优选地，所述光源发出在蓝色光区域中具有峰波长的光，例如，可使用蓝色LED、CCFL、EL或任何这些的任意组合。
对于本发明的目的，术语“蓝色”是指光波长在在380nm与515nm之间。优选地，“蓝色”是在430nm与490nm之间。更优选地，其在在450nm与470nm之间。
甚至更优选地，所述光学器件(200)的光源是蓝色光源例如一个或多个蓝色LED，并且所述色彩转换膜(100)包括绿色子色彩区域和红色子色彩区域。
在本发明的一个优选实施方式中，任选地，所述光源可包含光导板以增加来自光源的光均匀性。
在本发明的一个优选实施方式中，所述光学器件(200)包括光调制器。
在本发明的一个优选实施方式中，所述光调制器可选自：液晶元件、微电子机械系统(下文中称“MEMS”)、电润湿元件和电泳元件。
在所述光调制器是液晶元件的情况下，可以以此方式使用任何类型的液晶元件。例如，优选的是通常用于LCD的扭曲向列模式的、垂直对准模式的、IPS模式的、宾主模式的液晶元件。
此外，根据本发明，通常黑色TN模式的液晶元件也适合作为光调制器。
通常，不希望受到理论的束缚，通常黑色TN模式可实现较高的对比率，但是制造工艺复杂，这是由于在每个色彩像素中具有不同单元间隙以保持良好的白色平衡。
根据本发明，不存在如下的需求：改变通常黑色TN模式LC元件在每个像素下的单元间隙。
这是因为，根据本发明，单色激发光源可优选与色彩转换膜(100)组合使用。例如，使用UV LED、蓝色LED作为单色激发光源。
在该情况下，所述光源发出具有一个峰波长区域的光并且来自所述光源的激发光的强度可通过在每一像素下具有相同单元间隙的通常黑色TN模式LC层来控制，然后，激发光进入色彩转换膜(100)中并转换成较长波长。
在本发明的一些实施方式中，任选地，所述光学器件(200)包括包含多个光散射颗粒的光散射层。
在本发明的一个优选实施方式中，所述光散射层可置于所述光源与所述色彩转换膜(100)之间以减小由环境光散射引起的器件的眩光状态。
优选地，所述多个光散射颗粒可以仅在光散射层和/或一个或多个其它层中，所述其它层置于所述色彩转换膜(100)的光源侧。
不希望受到理论的束缚，认为这些实施方式可导致元件在入射光下具有更小的色彩偏移和/或更好的亮度对比度。
优选地，将所述光散射层置于所述色彩转换膜(100)的光源侧的表面上。
优选地，在从光源观察光调制器被置于所述色彩转换膜(100)后方的情况下，多个光散射颗粒可存在于所述色彩转换膜(100)中。
在本发明的一些实施方式中，将所述光调制器置于所述色彩转换膜(100)的光提取侧。
在本发明的一些实施方式中，将所述光调制器置于所述光源与所述色彩转换膜(100)之间。
根据本发明，在一些实施方式中，优选地，所述光学器件还包括膜，其中在所述膜的一侧具有纳米级结构并且可将所述膜的另一侧直接附着在所述色彩转换膜(100)的光发出侧的最外表面上，以增加所述色彩转换膜和所述光学器件(200)的输出耦合效率。
更优选地，可将具有纳米级结构的膜直接附着至所述色彩转换膜(100)上。
不希望受到理论的束缚，认为纳米级结构可增加离开所述光转换膜的光的量。这些结构可通过公知技术(例如使用纳米压印技术)制造。
通常地，所述纳米级结构可以重叠用于多个子色彩像素。因此，所述纳米级结构优选可适用于小尺寸的像素。
更优选地，具有纳米级结构的膜是蛾眼透镜膜，如“Sang Soon Oh等人,Microelectronic Engineering(微电子工程),第87卷,第11期,2010年11月,第2328-2331页”中所述的。
根据本发明，在一些实施方式中，所述色彩转换膜(100)在光源相对侧的表面可具有纳米级的结构，而不是所述膜具有纳米级的结构。不希望受到理论的束缚，认为所述纳米级结构可防止由全反射所致的光损失。
在本发明的一些实施方式中，任选地，所述光源可以是可切换的。
根据本发明，术语“可切换”是指光可以选择性地切换到开启或关闭。
在本发明的一个优选实施方式中，所述可切换光源可选自有源矩阵EL、无源矩阵EL、多种LED以及这些的任意的组合。
在本发明的一些实施方式中，任选地，所述光学器件(200)还可包括滤色器层。根据本发明，作为滤色器，可以以此方式优选使用任何类型的用于光学器件的公开已知的包括红色、绿色和蓝色子色彩区域的滤色器，例如LCD滤色器。
在本发明的一个优选实施方式中，所述滤色器的红色子色彩区域可透过波长至少在610nm与640nm之间的光，并且所述滤色器的绿色子色彩区域透过波长至少在515nm与550nm之间的光。
在本发明的一些实施方式中，任选地，所述光学器件(200)还包括置于光源与色彩转换膜(100)之间的选择性光反射层。
根据本发明，术语“光反射”是指在操作偏振光发射器件期间，反射至少约60％的在所使用的波长或波长范围的入射光。优选地，其超过70％；更优选地，超过75％；最优选地，其超过80％。
根据本发明，所述选择性光反射层可通过来自光源的峰光波长并且可反射来自所述色彩转换膜(100)的转换光。
用于所述选择性光反射层的材料没有特别限制。可以如所需的优选使用用于选择性光反射层的公知材料。
根据本发明，所述选择性光反射层可以是单层或多层。在一个优选实施方式中，所述选择性光反射层选自：Al层、Al+MgF2叠层、Al+SiO叠层、Al+介电多层、Au层、介电多层、Cr+Au叠层；其中所述选择性光反射层更优选是Al层、Al+MgF2叠层、Al+SiO叠层、胆甾型液晶层、层叠的胆甾型液晶层。
胆甾型液晶层的实例已描述于例如国际专利申请公开号WO 2013/156112 A、WO2011/107215 A中。
通常地，制备所述选择性光反射层的方法可以如所需的改变并且选自公知技术。
在一些实施方式中，除胆甾型液晶层外的选择性光反射层可通过基于气相的涂覆工艺(例如溅镀、化学气相沉积、气相沉积、快速蒸发)或基于液体的涂覆工艺制备。
在胆甾型液晶层的情形下，其可通过描述于例如WO 2013/156112 A或WO 2011/107215 A中的方法制备。
在本发明的一个优选实施方式中，所述光学器件(200)可选自：液晶显示器、电致发光显示器、MEMS显示器、电润湿显示器和电泳显示器。
更优选地，所述光学器件(200)可以是液晶显示器，例如扭曲向列液晶显示器、垂直对准模式液晶显示器、IPS模式液晶显示器、宾主模式液晶显示器或通常黑色TN模式液晶显示器。
光学器件的实例已描述于例如WO 2010/095140 A2和WO 2012/059931 A1中。
-制造方法
在另一方面，本发明还涉及用于制备所述色彩转换膜(100)的方法，其中所述方法依序包括下列步骤(a)和(b)：
(a)将光敏组合物提供至基底上，
(b)通过热处理或使所述光敏组合物接受光照或通过这些的任意组合，使所述光敏组合物聚合。
在本发明的一些实施方式中，步骤(b)中的所述热处理的热温度可以在40℃至150℃范围内。在本发明的一个优选实施方式中，烘烤步骤中的烘烤温度在70℃至140℃范围内。更优选地，其在80℃至120℃范围内。
热处理时间没有特别限制，优选地，其为30秒至24小时，更优选60秒至3小时。
-涂覆步骤
根据本发明，为了将所述光敏组合物提供至基底上，可优选使用任何类型的公开已知的涂覆方法。例如，浸涂、凹版涂覆、辊涂、棒涂、刷涂、喷涂、刮刀涂覆、流动涂覆、旋涂和狭缝涂覆。
在步骤(a)中待被所述光敏组合物涂覆的基底没有特别限制，并且其可适当地选自例如硅烷基底、玻璃基底和聚合物膜。并且所述基底可以是固体的或柔性的。
-预烘烤步骤
在本发明的一个优选实施方式中，任选地，在步骤(a)之后，可将预烘烤(预加热处理)步骤施加到已提供至基底上的所述光敏组合物以用于干燥和减少其中保留的溶剂的目的。预烘烤步骤可在电炉上在通常50℃至150℃、优选90℃至120℃的温度下实施10秒至300秒、优选30秒至120秒，或在清洁烘箱中实施1分钟至30分钟。
-作为步骤(b)的使所述光敏组合物聚合的曝光步骤
在本发明的一个优选实施方式中，在形成涂层之后，可使其表面接受光照。作为用于曝光的光源，可采用常规图案形成工艺中使用的任何光源。所述光源的实例包括高压汞灯、低压汞灯、金属卤化物灯、氙灯、激光二极管和LED。用于曝光的光线通常是g线、h线、i线等的UV射线。除了在半导体超细制造等情况下之外，通常使用360nm至430nm的光(高压汞灯)用于以数微米至数十微米进行图案化。特别地，在制造液晶显示器时，通常使用430nm的光。如上所述，在该情况下，可有利地将敏化染料与本发明的负型工作光敏组合物结合。曝光光线的能量取决于光源和涂层厚度，但通常是10mJ/cm2至2000mJ/cm2，优选20mJ/cm2至1000mJ/cm2，以获得满意的分辨率并避免晕光。
为了使得涂层可成影像地接受光照，可采用常用光罩。可从已知的光罩选择任何光罩。对于曝光中的环境条件没有特别限制，并且曝光可以在环境气氛(正常气氛)下或在氮气气氛下实施。如果要在基底的整个表面上形成膜，则使整个基底表面接受光照。在本发明中，术语“图案膜”包括在基底的整个表面上由此形成的膜。
-后曝光烘烤步骤
在曝光步骤(b)之后，任选地，可根据需要实施后曝光烘烤以旨在促进由在涂层的曝光区中的反应引发剂引起的互聚物反应。
后曝光烘烤的温度优选为40℃至150℃，更优选60℃至120℃。
-显影步骤
在曝光步骤(b)之后，可任选地实施显影步骤(c)。如果要在基底的整个表面上形成膜，则可省略显影步骤(c)。作为显影步骤中使用的显影剂，可采用显影常规光敏组合物中使用的任何显影剂。在本发明中，使用TMAH水溶液来确定光敏组合物的溶解速率，但是其决不限制用于形成固化膜的显影剂。显影剂的优选实例包括碱性显影剂，其是碱性化合物例如四烷基氢氧化铵、胆碱、碱金属氢氧化物、碱金属(偏)硅酸盐(水合物)、碱金属(偏)磷酸盐(水合物)、氨、烷基胺、烷醇胺和杂环胺的水溶液。特别优选的是四烷基氢氧化铵的水溶液。如果必要，那些碱性显影剂可含有水溶性有机溶剂(例如甲醇和乙醇)或表面活性剂。显影方法可自由地选自已知方法，例如浸涂、桨涂、淋涂、狭缝涂覆、盖涂和喷雾显影工艺。作为显影的结果，可以获得图案。在使用显影剂显影之后，优选使用水洗涤图案。或者，可任选在显影步骤之后增加丙酮洗涤工艺。
优选地，所述方法还在步骤(a)之前包括步骤(d)：
(d)使纳米尺寸荧光材料与润湿和分散添加剂进行配体交换。
通过使用配体交换工艺，可将润湿和分散添加剂引入至纳米尺寸荧光材料的表面上。优选可使用在例如Thomas Nann,Chem.Commun.(化学通讯),2005,1735-1736,DOI:10.1039/b-414807j中描述的这些配体交换工艺。
在本发明的一些实施方式中，如果需要，可在纳米尺寸荧光材料的配体交换工艺之后施加超离心工艺，以在将配体交换的纳米尺寸荧光材料与(甲基)丙烯酸类聚合物混合物进行混合之前除去过量的润湿和分散添加剂。
在另一方面，本发明还涉及用于制备光学器件(200)的方法，其中所述方法包括下列步骤(A)：
(A)在光学器件中提供色彩转换膜(100)。
参照下列实施例更详细地描述本发明，所述实施例仅是示例性的并且不会限制本发明的范围。
实施例
实施例1：在本发明中，所述色彩转换膜(100)可从基底剥离，如图1中示出的。
在该实施例中，所述色彩转换膜具有红色、绿色和蓝色子色彩区域。在红色和绿色子色彩区域中，至少并入多种纳米尺寸荧光材料(红色或绿色)、(甲基)丙烯酸类聚合物以及润湿和分散剂。并且任选地，可并入着色剂和散射颗粒。
实施例2：图2示出本发明的色彩转换膜的一个实例，其至少包含多种纳米尺寸荧光材料(例如红色和/或绿色)、(甲基)丙烯酸类聚合物以及润湿和分散剂。可任选地并入其它组分例如着色剂和散射颗粒。
实施例3：图3示出本发明的光学器件的一个实例。
在该实例中，省略滤色器层。
实施例4：图4示出本发明的光学器件的另一个实例。
在该实例中，将滤色器层堆叠至色彩转换膜上。
实施例5：图5示出本发明的光学器件的另一个实例。
在该实例中，将均相色彩转换膜置于光调制器下方。
实施例6：图6示出本发明的光学器件的另一个实例。
在该实例中，宾主模式液晶(623)与蓝色光源(630)一起使用，并且因此可省略两个偏光器，并且将色彩转换膜制造为TFT的层绝缘。
实施例7：图7示出本发明的另一个实例。
在该实例中，优选使用MEMS快门。
与图7中所提及的色彩转换膜(710)不同，所述色彩转换膜可被制造为MEMS快门系统的层绝缘。
除非另外陈述，否则本说明书中公开的每个特征都可被提供相同、等效或类似目的的替代特征替换。因此，除非另外陈述，否则所公开的每个特征只是上位系列的等效或类似特征的一个实例。
术语的定义
根据本发明，术语“透明”是指在偏振光发射装置中使用的厚度下以及在偏振光发射装置操作期间使用的波长或波长范围下，透射的入射光为至少约60％。优选地，其超过70％，更优选超过75％，最优选超过80％。
术语“荧光”定义为由吸收光或其它电磁辐射的物质发出光的物理过程。它是一种发光形式。在大部分情况下，所发出的光相比于所吸收的辐射具有较长的波长以及因此较低的能量。
术语“半导体”是指在室温下的电导率在导体(例如铜)与绝缘体(例如玻璃)之间的材料。
术语“无机”是指不含碳原子的任何材料或含有离子性键合到其它原子的碳原子的任何化合物，例如一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、氰化物、氰酸盐、碳化物和硫氰酸盐。
术语“发光”是指由原子和分子内的电子跃迁引起的电磁波发射。
术语“光敏”是指相应的组合物响应于合适的光辐照而以化学方式反应。光通常选自可见光或UV光。光敏响应包括组合物的硬化或软化，优选硬化。优选地，光敏组合物是光可聚合组合物。
下文的实施例1-6提供本发明的描述及其制造的详细描述。
实施例
实施例1：具有分散剂的光敏组合物和色彩转换膜的制造
-配体交换工艺
将30mg三正辛基氧化膦(下文中称“TOPO”)覆盖的红色发光型棒形纳米晶体(来自QLight Nanotech Ltd)和13mg润湿和分散剂BYK-LPN6919([商标]，来自BYK co.)分散在1.5ml氯仿中并在室温下在空气条件中搅拌过夜。
然后，将0.5g PGMEA(丙二醇单甲基醚乙酸酯)加入到所得溶液中。
在加入PGMEA之后，将溶液中的氯仿在油浴中在85℃下蒸发120分钟。
在氯仿的蒸发过程之后，向溶液中再次加入PGMEA以将所得溶液的总重量调整到260mg。
最后，获得含有润湿和分散剂覆盖的红色发光型棒形纳米晶体以及PGMEA溶剂的溶液。
-本发明的光敏组合物的制造工艺
在室温下将以下物质混合：包含可溶于TMAH水溶液中的丙烯酰基聚合物混合物的聚合物混合物L1(来自Merck KGaA)(其中所述聚合物混合物L1包含丙烯酰基聚合物混合物，所述丙烯酰基聚合物混合物包括含有酸基团的丙烯酸单元和硅烷改性的丙烯酸单元)、光自由基产生剂Irgacure OXE02和Irgacure 369([商标]，来自BASF SE，基于丙烯酸类聚合物混合物的重量，各6重量％)、丙烯酰基单体A-DOD和A-DCP(来自Shin-NakamuraChemical，基于丙烯酸类聚合物混合物的重量，各20重量％)、和70重量％的PGMEA溶剂(基于丙烯酸类聚合物的重量)、以及得到的润湿和分散添加剂覆盖的红色发光型棒形纳米晶体与PGMEA的溶液。最后，制备得到第一红色型光敏组合物(86重量％的棒形纳米晶体，基于聚合物混合物L1的总固体组分的重量)。
-本发明的色彩转换膜的制造工艺
通过在丙酮中进行超声波处理来清洁玻璃基底。
然后使用棒涂技术将第一红色型光敏组合物涂覆至经过清洁的玻璃基底上。将所得基底在空气条件下在100℃下加热90秒以蒸发溶剂。
在烘烤后，色彩转换膜的一半区域通过遮罩覆盖以防止光线曝光。然后，使色彩转换膜在3.68mW/cm2的i、g、h线光线发射(100mJ/cm2，USH-1005D，Ushio Co.)下曝光28秒。
然后，利用四甲基氢氧化铵(TMAH)使红色色彩转换膜曝光5分钟并且在室温下用流水冲洗30秒。
在冲洗工艺后，将所得色彩转换膜在空气条件下在100℃下固化90秒。
最后，获得在基底上制造的1号红色色彩转换膜。
实施例2：光敏组合物和色彩转换膜的制造
除了使用25mg润湿和分散剂BYK-LPN6919([商标]，来自BYK co.)代替13mg润湿和分散剂BYK-LPN6919，以与如上文实施例1中所述的相同方式制备第二红色型光敏组合物，并制造2号色彩转换膜。
实施例3：光敏组合物和色彩转换膜的制造
-配体交换工艺
除了使用19mg、38mg的BYK-103([商标]，来自BYK co.)代替BYK-LPN6919，采用与如在实施例1中的配体交换工艺中所述的相同方式。
然后，获得包含润湿和分散添加剂(19mg BYK-103和38mg BYK-103[商标])覆盖的红色发光型棒形纳米晶体和PGMEA溶剂的两类溶液。
-本发明的光敏组合物的制造工艺
在室温下将以下物质混合：包含可溶于TMAH水溶液中的丙烯酰基聚合物混合物的聚合物混合物L1(来自Merck KGaA)(其中所述聚合物混合物L1包含丙烯酰基聚合物，所述丙烯酰基聚合物包括含有酸基团的丙烯酸单元和硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元)、光自由基产生剂Irgacure OXE02和Irgacure 369([商标]，来自BASF SE，基于丙烯酸类聚合物混合物的重量，各6重量％)、丙烯酰基单体A-DOD和A-DCP(来自Shin-Nakamura Chemical，基于丙烯酸类聚合物混合物的重量，各20重量％)、和70重量％的PGMEA溶剂(基于丙烯酸类聚合物混合物的重量)、以及得到的润湿和分散添加剂覆盖的红色发光型棒形纳米晶体与PGMEA的溶液。
最后，制备得到第3和第4红色型光敏组合物(基于丙烯酰基聚合物混合物的重量，各86重量％的棒形纳米晶体)。
-本发明的色彩转换膜的制造工艺
通过在丙酮中进行超声波处理来清洁玻璃基底。
然后使用棒涂技术将第3红色型光敏组合物涂覆至经过清洁的玻璃基底上。将所得基底在空气条件下在100℃下加热90秒以蒸发溶剂。
在烘烤后，色彩转换膜的一半区域被遮罩覆盖以防止光线曝光。然后，使色彩转换膜在3.68mW/cm2的i、g、h线光线发射(100mJ/cm2，USH-1005D，Ushio Co.)下曝光28秒。
然后，利用四甲基氢氧化铵(TMAH)使红色色彩转换膜曝光5分钟并且在室温下用流水冲洗30秒。
在冲洗工艺后，将所得色彩转换膜在空气条件下在100℃下固化90秒。
最后，获得3号红色色彩转换膜。
除了使用第4红色型光敏组合物代替第3红色型光敏组合物，以与如上文实施例3中的色彩转换膜的制造工艺中所述的相同方式获得4号红色色彩转换膜。
实施例4：色彩转换膜的显影特性观察
4-1：残膜厚度观察
使用Alpha-Step AS500(KLA Tencor)测量色彩转换膜的未曝光区域中的残膜厚度。
图8示出了观察结果。
如图8中所示出的，每个膜的残余率几乎为零。成功实现显影。
在观察4-1和4-2之后，进行膜的丙酮冲洗，在丙酮冲洗后，观察到未曝光区域中无残余层。
4-2：荧光观察
使用配备有由激发滤光片(通过在460nm-495nm之间的激发光)和吸收滤光片/二色性镜(通过510nm或更长的光波长)组成的荧光镜单元U-MWIB3的显微镜OLYMPUS BX-51，对实施例1至3中制造的色彩转换膜进行显微镜观察。
以荧光观察的模式，通过荧光镜单元U-MWIB3的激发滤光片过滤来自100W Hg灯的激发光，然后，使过滤的激发光进入色彩转换膜中。
然后通过吸收滤光片/二色性镜过滤来自光源并通过色彩转换膜的转换光和激发光。
荧光观察期间的放大率是×4。
在显影后进行色彩转换膜的曝光区域和未曝光区域之间的比较。在色彩转换膜的曝光区域中获得均匀红色影像，并且在色彩转换膜的未曝光区域中获得黑色状态。
实施例5：色彩转换膜的精细图案化
除了使用30mg三正辛基氧化膦(下文中称“TOPO”)覆盖的绿色发光型棒形纳米晶体(来自QLight Nanotech Ltd)代替红色发光型棒形纳米晶体，并且在膜制造工艺中使用精细图案金属遮罩代替遮罩，以与如实施例1中所述的相同方式制造精细图案化的绿色色彩转换膜。
并且然后，除了使用在实施例5中制造的色彩转换膜，以与如实施例4中所述的相同方式进行荧光观察。
图9示出了实施例5的绿色色彩转换膜的精细图案化结果。
如图9中所示出的，成功获得精细图案化的绿色色彩转换膜。
实施例6：具有分散剂的光敏组合物和膜的制造
制造两类具有不同混合比率的润湿和分散剂与聚合物混合物S1的光敏组合物。混合比率1是0.21(润湿和分散剂:聚合物混合物S1＝0.21:1)并且混合比率2是0.43。
-光敏组合物的制造工艺
在室温下将以下物质进行混合：包含可溶于TMAH水溶液中的聚硅氧烷-丙烯酰基聚合物混合物的聚合物混合物S1(35重量％PGMEA溶液，来自Merck KGaA)(其中所述聚硅氧烷-丙烯酰基聚合物混合物包含30重量％的由式(SiO2)l+(R1SiO1.5)m+(R2SiO1.5)n+(R3SiO1.5)o表示的聚硅氧烷(R1是苯基，R2是甲基并且R3是羟基基团，l:m:n:o＝0:4:5:1)，35重量％的硅烷改性的丙烯酰基聚合物A1(重均分子量：6,000；(甲基)丙烯酸类聚合物中的双键当量的值是24克/当量)，35重量％的包含羧基基团的丙烯酰基聚合物(重均分子量：6,000)，光自由基产生剂OXE01和OXE02(来自BASF SE，基于聚硅氧烷-丙烯酰基聚合物混合物的重量，总共6重量％)，丙烯酰基单体A-DOD、A-DCP、A-9300(来自Shin-NakamuraChemical，基于聚硅氧烷-丙烯酰基聚合物混合物的重量，各10重量％)，以及润湿和分散添加剂BYK-LPN6919([商标]，来自BYK)，以制造两类具有不同混合比率的润湿和分散剂与聚合物混合物L1的光敏组合物(混合比率1是0.21并且混合比率2是0.43)。
-膜制造工艺
通过在丙酮中进行超声波处理来清洁玻璃基底。
然后，使用棒涂技术将混合比率0.21的光敏组合物涂覆到经过清洁的玻璃基底上。将所得基底在空气条件下在100℃下加热90秒以蒸发溶剂。
在烘烤后，色彩转换膜的一半区域被遮罩覆盖以防止光线曝光。然后，使色彩转换膜在3.68mW/cm2的i、g、h线光线发射(50mJ/cm2，USH-1005D，Ushio Co.)下曝光14秒。
然后，利用四甲基氢氧化铵(TMAH)使膜曝光5分钟并且在室温下用流水冲洗30秒。
在冲洗工艺后，将所得色彩转换膜在空气条件下在100℃下固化90秒。
然后，制备得到膜1。
除了使用具有混合比率0.43的光敏组合物，以与在上文实施例6中的膜制造工艺中所述的相同方式制备膜2。
在显影前以及显影后使用Alpha-Step AS500(KLA Tencor)测量膜1和膜2的未曝光区域中的残膜厚度。
比较例1：具有分散剂的光敏组合物和膜的制造
除了使用BYK 2000代替BYK-LPN6919，以与如实施例6中所述的相同方式制备膜3(混合比率0.21)和膜4(混合比率0.43)。
在显影前以及显影后使用Alpha-Step AS500(KLA Tencor)测量膜3和膜4的未曝光区域中的残膜厚度。
比较例2：具有分散剂的光敏组合物和膜的制造
除了使用BYK 2001代替BYK-LPN6919，以与如实施例6中所述的相同方式制备膜5(混合比率0.21)和膜6(混合比率0.43)。
在显影前以及显影后使用Alpha-Step AS500(KLA Tencor)测量膜5和膜6的未曝光区域中的残膜厚度。
利用下列计算式计算膜1、2、3、4、5、6的残膜率。
残膜率＝显影后膜的未曝光区域中的膜厚度/显影前膜的未曝光区域中的膜厚度
图10示出膜1、2、3、4、5和6的未曝光区域中的残膜率。

Claims (24)

1.一种光敏组合物，所述光敏组合物包含多种纳米尺寸的荧光材料、(甲基)丙烯酸类聚合物以及润湿和分散剂，其中所述润湿和分散剂包含锚固基团，所述锚固基团选自膦基团、氧化膦基团、磷酸酯基团、膦酸酯基团、硫醇基团、叔胺、羧基基团、杂环基团、硅烷基团、磺酸、羟基基团和膦酸。
2.根据权利要求1所述的光敏组合物，其中所述润湿和分散剂的所述锚固基团选自叔胺、氧化膦基团、膦酸和磷酸酯基团。
3.根据权利要求1或2所述的光敏组合物，其中所述锚固基团是由下列化学式(I)表示的叔胺。
-NR1R2 (I)
(其中在所述化学式(I)中，R1是氢原子、具有1至30个碳原子的烷基基团或具有1至30个碳原子的芳基基团；R2是氢原子、具有1至30个碳原子的烷基基团或具有1至30个碳原子的芳基基团；R1和R2可以彼此相同或不同。)
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光敏组合物，其中所述润湿和分散剂是选自接枝共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物和无规共聚物的共聚物。
5.根据权利要求4所述的光敏组合物，其中所述共聚物包含包括所述锚固基团的聚合物单元A和不包括所述锚固基团中的任一种的聚合物单元B。
6.根据权利要求4或5所述的光敏组合物，其中所述共聚物是由下列化学式(II)或(III)表示的嵌段共聚物或接枝共聚物。
An-Bm (II)
Bo-An-Bm (III)
(其中在所述式(II)和(III)中，符号“A”表示包括所述锚固基团的聚合物单元A；符号“B”是指不包括所述锚固基团中的任一种的聚合物单元B；符号“n”、“m”和“o”是整数。)
7.根据权利要求5或6所述的光敏组合物，其中所述润湿和分散剂的所述聚合物单元B包含选自以下的聚合物链：聚乙二醇、聚酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素以及这些物质中的任一种的衍生物。
8.根据权利要求1至7中的任一项或多项所述的光敏组合物，其中所述光敏组合物包含聚合引发剂。
9.根据权利要求1至8中的任一项或多项所述的光敏组合物，其中所述光敏组合物还包含溶剂。
10.根据权利要求1至9中的任一项或多项所述的光敏组合物，其中所述光敏组合物还包含包括两个或更多个(甲基)丙烯酰基基团的化合物。
11.根据权利要求1至10中的任一项或多项所述的光敏组合物，其中所述(甲基)丙烯酸类聚合物包含包括酸基团的(甲基)丙烯酸单元。
12.根据权利要求1至11中的任一项或多项所述的光敏组合物，其中所述(甲基)丙烯酸类聚合物还包含硅烷改性的(甲基)丙烯酸单元。
13.根据权利要求1至12中的任一项或多项所述的光敏组合物，其中所述光敏组合物还包含选自以下的添加剂：散射颗粒、反射率调节材料和这些的任意的组合。
14.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的光敏组合物，其中所述光敏组合物还包含选自以下的着色剂：染料、颜料和这些的任意的组合。
15.一种色彩转换膜(100)，所述色彩转换膜(100)包含多种纳米尺寸的荧光材料(110)、润湿和分散剂(130)以及聚合物基质(120)，其中所述润湿和分散剂包含选自以下的锚固基团：膦基团、氧化膦基团、磷酸酯基团、膦酸酯基团、硫醇基团、叔胺、羧基基团、杂环基团、硅烷基团、磺酸、羟基基团和膦酸。
16.根据权利要求15所述的色彩转换膜(100)，其中所述色彩转换膜还包含选自以下的添加剂：散射颗粒、反射率调节材料和这些的任意的组合。
17.根据权利要求15或16所述的色彩转换膜(100)，其中所述色彩转换膜还包含选自以下的着色剂：染料、颜料和这些的任意的组合。
18.根据权利要求1至14中的任一项或多项所述的光敏组合物在色彩转换膜制造工艺中的用途。
19.根据权利要求15至17中的任一项或多项所述的色彩转换膜(100)在光学器件中的用途。
20.一种光学器件(200)，所述光学器件(200)包括根据权利要求15至17中的任一项或多项所述的色彩转换膜(100)。
21.根据权利要求20所述的光学器件(200)，其中所述光学器件还包括具有纳米级结构的膜，并且所述膜附着到所述色彩转换膜(100)的最外表面上。
22.一种用于制备色彩转换膜(100)的方法，其中所述方法依序包括下列步骤(a)和(b)：
(a)将根据权利要求1至14中的任一项或多项所述的光敏组合物提供至基底上，和
(b)通过热处理或使所述光敏组合物接受光照或通过这些的任意的组合，使所述光敏组合物聚合。
23.根据权利要求22所述的用于制备色彩转换膜(100)的方法，其中所述方法在步骤(b)之后还包括步骤(c)：
(c)使经聚合的所述光敏组合物显影。
24.一种用于制备光学器件(200)的方法，其中所述方法包括下列步骤(A)：
(A)将根据权利要求15至17中的任一项或多项所述的色彩转换膜(100)提供于光学器件中。
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