CN108508700B - 一种染料单体及彩色光刻胶 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种染料单体及彩色光刻胶，该染料单体应用于彩色光刻胶的制备，所述染料单体分子中通过化学键连接有第一单体基团，所述第一单体基团中至少包含有一个预设官能团，所述预设官能团在所述彩色光刻胶固化过程中与相邻所述染料单体分子发生聚合反应，形成染料交联网络用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。避免了染料分子随着热运动扩散污染接邻膜层或像素，或者因染料析出而造成浮色等问题。
Description
技术领域
本发明涉及显示面板制造领域，尤其涉及一种染料单体及彩色光刻胶。
背景技术
彩色滤光片(Color Filter)是LCD与WOLED显示器件中提供色彩的重要部件。常见彩色滤光片的色彩层主要包括红色、绿色、蓝色部分，通过不同亮度红绿蓝像素发光区域组合达到显示的目标色彩。这种图案化的红绿蓝像素通常使用彩色光刻胶进行制造。
彩色光刻胶中提供色彩常见的主要成分为颜料(Pigment)，颜料主要为拥有特有化学构造的色素分子集合体，其本身不可溶，一般以小颗粒形式分散在特定的有机溶剂中。基于颜料的彩色滤光片，其透过率普遍较低，这就意味着背光需要较强的亮度，不可避免地提升LCD能耗。同时，颜料小颗粒会不可避免地造成一小部分光散射，导致LCD暗态透过率上升，使得对比度下降。目前，业界的一种解决办法是，在颜料中掺入一部分Dye(染料)制作成混合型(Hybrid)材料的彩色光刻胶。染料为可溶的色素分子，通过掺入一部分染料可以减少光散射从而提升彩色滤光片的透过率和对比度。但也因为染料为小分子，在彩膜制造过程中容易出现一些问题，例如染料析出导致“浮色”，因彩膜制造工艺中的热制程而通过分子热运动扩散污染接邻膜层或像素等等。
因此，有必要提供一种染料单体及彩色光刻胶，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明提供的一种染料单体及彩色光刻胶，能够提升彩色滤光片的透过率和对比度，提高含染料彩色光刻胶的信赖性，避免染料在彩色光刻胶的热制程中污染接邻膜层或像素，提升彩色滤光片品质。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种染料单体，该染料单体应用于彩色光刻胶的制备，所述染料单体分子中通过化学键连接有第一单体基团，所述第一单体基团中至少包含有一个预设官能团，所述预设官能团在所述彩色光刻胶固化过程中与相邻所述染料单体分子发生聚合反应，形成染料交联网络用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。
根据本发明一优选实施例，所述预设官能团在所述彩色光刻胶固化过程中，与所述彩色光刻胶材料中的碱可溶性树脂发生聚合反应，形成染料-树脂交联网络，用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。
根据本发明一优选实施例，所述预设官能团包括碳碳不饱和键。
根据本发明一优选实施例，所述第一单体基团的结构如下所示：
其中，R为含1-40个碳原子的经取代或未经取代的烷烃、芳烃或者烷芳烃，以及含有一个或一个以上碳碳不饱和键的脂肪烃。
根据本发明一优选实施例，所述染料单体分子中的染料基团为氧杂蒽类基团、靛族类基团、偶氮类基团、蒽醌类基团、二恶嗪类基团、三芳甲烷类基团中的一者或一者以上。
根据本发明一优选实施例，所述染料基团的芳环上包括烷基、芳基、烷芳基、羧基、磺酸基、卤素、羟基、胺基、氰基中的一者或一者以上的取代基。
本发明还提供一种包含如上述染料单体的彩色光刻胶，所述彩色光刻胶的材料包含有呈预设比例且混合均匀的碱可溶性树脂、染料单体、光引发剂、第一溶剂；
其中，所述染料单体中包括染料单体基团和第一单体基团，所述第一单体基团中至少包含有一个预设官能团；
所述预设官能团在所述彩色光刻胶固化过程中与相邻所述染料单体分子发生聚合反应，形成染料交联网络用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。
根据本发明一优选实施例，所述预设官能团在所述彩色光刻胶固化过程中与所述碱可溶性树脂发生聚合反应，形成染料-树脂交联网络，用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。
根据本发明一优选实施例，所述预设官能团包括碳碳不饱和键。
根据本发明一优选实施例，所述碱可溶性树脂包括：丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、甲基丙烯酸醇酯、甲基丙烯酸烷基芳酯、丁二酸甲基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯，环氧甲基丙烯酸酯、环氧甲基丙烯酸烷基酯、环氧甲基丙烯酸芳基酯中的一者或一者以上形成的共聚物树脂。
本发明的有益效果为：相较于现有彩色滤光片生产过程中的彩色光刻胶，本发明提供的染料单体及彩色光刻胶，将染料分子通过化学键连接在可聚合单体中，提供了一种可聚合的染料，这样的染料可以参与彩色光刻胶固化反应，通过形成聚合网络从而固定染料分子，避免了染料分子随着热运动扩散污染接邻膜层或像素，或者因染料析出而造成浮色等问题，同时具有较好的光稳定性和热稳定性。基于含有这样的可聚合染料单体的彩色光刻胶所制备的彩膜具有鲜艳的色彩，同时有较高的光透过率和较好的热稳定性和光稳定性，从而提高彩色滤光片的品质。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明针对现有彩色滤光片生产过程中的彩色光刻胶，染料分子随着热运动扩散污染接邻膜层或像素，或者因染料析出而造成浮色的技术问题，本实施例能够解决该缺陷。
本发明提供一种染料单体，该染料单体应用于彩色光刻胶的制备，所述染料单体分子中包含有染料基团以及第一单体基团，所述染料基团与所述第一单体基团以化学键的形式结合形成所述染料单体，所述染料基团部分，可以选取氧杂蒽类(Xanthene)，靛族类(Cyanine)，偶氮类(Azo)，蒽醌类(Anthraquinone)，二恶嗪类 (Dioxazine)，三芳甲烷类(Triphenylmethane)中的一者或一者以上。还可以选取其他常见的染料单体，此处不做限制。其中，所述氧杂蒽类基本结构可以表示如下：
所述靛族类的基本结构可以表示如下：
所述偶氮类基本结构可以表示如下：
所述蒽醌类基本结构可以表示如下：
所述二恶嗪类基本结构可以表示如下：
所述三芳甲烷类基本结构可以表示如下：
其中，R可以为合适的烷基，芳基，烷芳基，磺酸基，胺基，氰基等；X为卤素；另外，所述染料基团的芳环上可以存在合适的取代基，如烷基，芳基，烷芳基，羧基，磺酸基，卤素，羟基，胺基，氰基等等，以调整染料的色彩，提升染料的热稳定性、光稳定性、化学稳定性等，这里不作详细赘述。
所述染料单体分子中，所述第一单体基团至少包含有一个预设官能团，所述预设官能团可供聚合，其包括不饱和双键或不饱和三键；若包含有一个以上的所述预设官能团，该预设官能团可以包括不饱和双键和不饱和三键。以所述预设官能团为不饱和双键为例，所述第一单体基团的结构如下所示：
其中，R为含1-40个碳原子的经取代或未经取代的烷烃、芳烃或者烷芳烃，以及含有一个或一个以上碳碳不饱和键的脂肪烃等。R优选使用含有羧基、酯基、环氧基、含不饱和键的烷基、芳基或烷芳基。具体的，用于连接染料的所述第一单体基团优选为：含有丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、甲基丙烯酸醇酯、甲基丙烯酸烷基芳酯、丁二酸甲基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、环氧甲基丙烯酸酯、环氧甲基丙烯酸烷基酯、环氧甲基丙烯酸芳基酯等结构的基团。
在所述染料单体分子上引入可聚合基团，比如所述第一单体基团，可以利用所述染料单体分子芳环上羟基/胺基/卤素基团，进行芳胺化、醚化、酰化、脱卤反应等。以卤素参与的取代反应为例，合成本发明提供的可聚合的所述染料单体，氧杂蒽类染料的反应过程可以表示为：
其中，所述氧杂蒽类染料分子主链中包含卤素取代基(溴原子基团)，第一单体中含有可供聚合的不饱和双键以及羟基，在适量的KOH和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)条件下，所述溴原子基团与所述羟基发生取代反应，生成可供聚合的所述染料单体，即所述氧杂蒽类染料分子中引入不饱和双键。
蒽醌类染料的反应过程可以表示为：
其中，所述蒽醌类染料分子的芳环上含有溴取代基，与所述第一单体发生取代反应，使所述蒽醌类染料分子中引入不饱和双键。其中，所述溴取代基可位于所述蒽醌类染料分子的芳环的邻位、间位或者对位，此处不做限制。
以及以下不同染料的反应过程，与上述取代反应的机理类似，此处不再赘述，反应过程可以表示为：
以上反应可以在适量的KOH和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)条件下，加热回流反应，经过适量的20％稀盐酸溶液，过滤、乙醇洗、干燥后可以获得可聚合的所述染料单体。
所述预设官能团在所述彩色光刻胶固化过程中，可与相邻所述染料单体分子发生聚合反应，形成染料交联网络用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。或者所述预设官能团在所述彩色光刻胶固化过程中，与所述彩色光刻胶材料中的碱可溶性树脂发生聚合反应，形成染料-树脂交联网络，用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。
优选的，可以合成拥有多个可聚合的所述预设官能团的所述染料单体，多个所述预设官能团在所述彩色光刻胶固化过程中均可参与聚合反应，可以获得更好的交联网络，以提升所述彩色光刻胶的信赖性。如所述染料单体的结构如下所示：
或者如下所示：
其中，R为所述第一单体基团中含1-40个碳原子的经取代或未经取代的烷烃、芳烃或者烷芳烃，以及含有一个或一个以上碳碳不饱和键的脂肪烃等。R优选使用含有羧基、酯基、环氧基、含不饱和键的烷基、芳基或烷芳基。R1为上述不同染料分子，通过化学键与所述第一单体基团结合。
本发明还提供一种包含上述染料单体的彩色光刻胶，所述彩色光刻胶的材料包含有呈预设比例且混合均匀的颜料分散液、碱可溶性树脂、染料单体、光引发剂、第一溶剂以及预设添加剂等。优选的，所述彩色光刻胶的材料包含质量份数为0～7份的所述颜料分散液、5～8份的所述碱可溶性树脂、5～10份的所述染料单体、 0.2～0.6份的所述光引发剂、70～85份的所述第一溶剂、0.1～0.2份的所述预设添加剂。
其中，本发明对所述颜料分散液不作特别限定，可以使用制作彩色光刻胶公知的颜料制成所述颜料分散液，可包含有机颜料及无机颜料，以下举例的“C.I.”表示颜色索引(color index)。例如红色的二吡咯并吡咯(dipyrrolopyrrol)颜料，如C.I.颜料红254、255、264、270及272；或如C.I.颜料红177及89；绿色的卤素取代的铜酞菁颜料，诸如C.I.颜料绿36及C.I.颜料绿7；蓝色的铜酞菁颜料，如C.I.颜料蓝15:6、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:5及16；黄色的异吲哚啉基颜料，诸如C.I.颜料黄139；黄色的喹酞酮基颜料，诸如C.I.颜料黄138；黄色的镍复合物颜料，诸如C.I.颜料黄150等；或者为了调整色度，也可将上述不同颜色颜料混合后，作为颜料。常见的所述本体颜料为酞菁卤化物(Halophthalocyanine)。
将上述颜料中的一种或几种混合，制成所述颜料分散液。需要说明的是，本发明的所述彩色光刻胶中可以不含有所述颜料分散液。
其中，所述碱可溶性树脂可以选用由以下单体或以下单体的共聚物树脂中的一种或几种，包括：丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、甲基丙烯酸醇酯、甲基丙烯酸烷基芳酯、丁二酸甲基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯，环氧甲基丙烯酸酯、环氧甲基丙烯酸烷基酯、环氧甲基丙烯酸芳基酯等。
所述光引发剂部分，可以选用用肟酯类、乙酰苯类、安息香类、二苯酮类、噻吨酮类化合物、三嗪类、蒽醌类、硼酸酯类、咔唑类、咪唑类光引发剂等等中的一种或几种。
所述第一溶剂可以选自丙二醇甲醚醋酸酯、丙二酮甲醚醋酸酯、丙二醇二乙酸酯、乙烷基-3-乙氧丙酸酯、3-乙氧基-3-亚胺丙酸乙酯、2-庚烷、3-庚烷、环戊酮和环己酮中的一种或几种。
所述预设添加剂可以选自硅烷偶联剂、抗氧剂、紫外吸收剂、消泡剂和流平剂中的一种或几种。
其中，所述染料单体中包括染料单体基团和第一单体基团，所述第一单体基团中至少包含有一个预设官能团；所述预设官能团在所述彩色光刻胶固化过程中，通过所述光引发剂的诱导，可与相邻所述染料单体分子发生聚合反应，形成染料交联网络用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。或者所述预设官能团可与所述碱可溶性树脂发生聚合反应，形成染料-树脂交联网络，用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。优选的，所述预设官能团包括不饱和双键或不饱和三键，或者当具有一个以上的所述预设官能团时，包括不饱和双键和不饱和三键。
本发明的所述彩色光刻胶用于生产彩色滤光片。
相较于现有彩色滤光片生产过程中的彩色光刻胶，本发明提供的染料单体及彩色光刻胶，将染料分子通过化学键连接在可聚合单体中，提供了一种可聚合的染料，这样的染料可以参与彩色光刻胶固化反应，通过形成聚合网络从而固定染料分子，避免了染料分子随着热运动扩散污染接邻膜层或像素，或者因染料析出而造成浮色等问题，同时具有较好的光稳定性和热稳定性。基于含有这样的可聚合染料单体的彩色光刻胶所制备的彩膜具有鲜艳的色彩，同时有较高的光透过率和较好的热稳定性和光稳定性，从而提高彩色滤光片的品质。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (5)
1.一种染料单体，该染料单体应用于彩色光刻胶的制备，其特征在于，所述染料单体中包括第一单体基团和染料基团，所述第一单体基团中至少包含有两个碳碳不饱和键，所述碳碳不饱和键在所述彩色光刻胶固化过程中与相邻所述染料单体分子发生聚合反应，形成染料交联网络用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体，所述碳碳不饱和键还与所述彩色光刻胶材料中的碱可溶性树脂发生聚合反应，形成染料-树脂交联网络，用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。
2.根据权利要求1所述的染料单体，其特征在于，所述染料单体中的所述染料基团为氧杂蒽类基团、靛族类基团、偶氮类基团、蒽醌类基团、二恶嗪类基团、三芳甲烷类基团中的一者或一者以上。
3.根据权利要求2所述的染料单体，其特征在于，所述染料基团的芳环上包括烷基、芳基、烷芳基、羧基、磺酸基、卤素、羟基、胺基、氰基中的一者或一者以上的取代基。
4.一种包含如权利要求1-3任一项所述的染料单体的彩色光刻胶，其特征在于，所述彩色光刻胶的材料包含有呈预设比例且混合均匀的碱可溶性树脂、染料单体、光引发剂、第一溶剂；
其中，所述染料单体中包括染料单体基团和第一单体基团，所述第一单体基团中至少包含有两个碳碳不饱和键；
所述碳碳不饱和键在所述彩色光刻胶固化过程中与相邻所述染料单体分子发生聚合反应，形成染料交联网络用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体，所述碳碳不饱和键还与所述碱可溶性树脂发生聚合反应，形成染料-树脂交联网络，用以固定所述彩色光刻胶中的所述染料单体。
5.根据权利要求4所述的彩色光刻胶，其特征在于，所述碱可溶性树脂包括：丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、甲基丙烯酸醇酯、甲基丙烯酸烷基芳酯、丁二酸甲基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯，环氧甲基丙烯酸酯中的一者或一者以上形成的共聚物树脂。
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