CN112608618A - 一种捆扎型染料、捆扎型染料制备方法及光阻混合物 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种捆扎型染料、捆扎型染料制备方法及光阻混合物，通过在染料分子外围引入烷基链条包覆，类似于用一根绳子将分子缠绕包裹，形成捆扎型染料。可有效防止染料分子聚集，改善染料分子之间π‑π吸引作用力较大引起的严重堆叠，防止染料分子聚集成大块晶体，进而消除其对光通路上的影响。并且，烷氧链的引入又可以增加与光阻液的相溶性，促使染料在光阻液中形成单分子态，减弱彩膜滤光时对光的散射作用，提升显示品质。

Description

一种捆扎型染料、捆扎型染料制备方法及光阻混合物

技术领域

本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种捆扎型染料、捆扎型染料制备方法及光阻混合物。

背景技术

目前液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)多采用三原色显示，其颜色复现部分多由彩膜滤光完成，但是由于显色材料多为大环共轭结构，分子彼此之间π-π吸引作用力较大，堆叠严重，易聚集成大块晶体，对光通路通过彩膜时形成散射效应，造成偏振光消偏以及对比度降低，影响其光效以及显示品质。

发明内容

本申请实施例提供一种捆扎型染料、捆扎型染料制备方法及光阻混合物，通过在染料分子外围包覆烷基链条，有效的促进大环共轭染料分子在光阻液中离散，提升光阻液所制备彩色滤光片的光学性质与显示品质。

本申请提供一种捆扎型染料，包括：

一种捆扎型染料，所述捆扎型染料的结构式为

其中，R₁基团的结构式包括

中的任一种，R₂基团的结构式为

其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₃至R₁₂基团为氢基、卤代基、羟基、醇羟基、酚羟基、酮基、醛基、羧基、烷基、胺基、芳基、磺酸盐基、硫酸盐基、硝酸盐基或醚键中的任一种，R₁₃基团、R₁₄基团、R₁₅基团为碳原子数量2至8的烷基，Y^-为硫酸根、磺酸根、硝酸根或三氟甲磺酸根离子中的任一种。

在一些实施例中，所述R₅基团的结构为

中的任一种。

本申请提供一种捆扎型染料制备方法，包括：

提供第一反应物和第二反应物，所述第一反应物和所述第二反应物进行反应生成捆扎型染料，其中，所述第一反应物为包括R₁基团的化合物，所述R₁基团的结构式包括

中的任一种，所述第二反应物为包括R₂基团的化合物，所述R₂基团的结构式包括

其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₃至R₁₂基团为氢基、卤代基、羟基、醇羟基、酚羟基、酮基、醛基、羧基、烷基、胺基、芳基、磺酸盐基、硫酸盐基、硝酸盐基或醚键中的任一种，R₁₃基团、R₁₄基团、R₁₅基团为碳原子数量2至8的烷基，X为F、Cl、Br或I中的任一种，Y^-为硫酸根离子、磺酸根离子、硝酸根离子或三氟甲磺酸根离子中的任一种。

在一些实施例中，所述第一反应物和第二反应物进行反应生成捆扎型染料中，所述第一反应物的摩尔量和所述第二反应物的摩尔量的对应关系为2摩尔至2.5摩尔的所述第一反应物对应1摩尔的所述第二反应物。

在一些实施例中，所述第一反应物和第二反应物进行反应生成捆扎型染料中，包括：

所述第一反应物和所述第二反应物进行第一反应，得到第一中间产物；

所述第一中间产物进行第二反应，生成所述捆扎型染料；

其中，所述第一中间产物的结构式为：

中的任一种；

其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₃至R₁₂基团为氢基、卤代基、羟基、酮基、醛基、羧基、烷基、胺基、芳基、磺酸盐基、硫酸盐基、硝酸盐基或醚键中的任一种，R₁₃基团、R₁₄基团、R₁₅基团为碳原子数量2至8的烷基，Y^-为硫酸根离子、磺酸根离子、硝酸根离子或三氟甲磺酸根离子中的任一种。

在一些实施例中，所述第一反应在第一溶剂中进行，所述第一溶剂中具有第一催化剂；

其中，所述第一溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或几种的组合，所述第一催化剂包括碳酸盐化合物。

在一些实施例中，所述第二反应在第二溶剂中进行，所述第二溶剂中具有第二催化剂；

其中，所述第二溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或几种的组合，所述第二催化剂包括钌类催化剂。

在一些实施例中，所述第一反应物和第二反应物进行反应生成捆扎型染料之后，还包括：对所述捆扎型染料进行柱层析纯化处理，所述柱层析纯化采用的洗脱剂为二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯、石油醚、三氯甲烷、正己烷中一种或几种的组合。

本申请实施例提供一种光阻混合物，包括：捆扎型染料、粘合树脂、光引发剂、可聚合单体、溶剂、分散剂以及助剂，其中，所述捆扎型染料为以上所述的捆扎型染料。

在一些实施例中，所述捆扎型染料的质量百分比为10％至16％，所述粘合树脂的质量百分比为5％至8％，所述光引发剂的质量百分比为0.2％至0.6％，所述可聚合单体的质量百分比为5％至8％，所述溶剂的质量百分比为70％至80％，所述助剂的质量百分比为0.1％至0.2％。

本申请实施例所提供的捆扎型染料，通过在染料分子外围包覆烷基链条，有效的促进大环共轭染料分子在光阻液中离散，提升光阻液所制备彩色滤光片的光学性质与显示品质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中彩色滤光片的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的彩色滤光片的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本申请实施例提供一种捆扎型染料、捆扎型染料制备方法及光阻混合物，以下对捆扎型染料做详细介绍。

本申请实施例提供一种捆扎型染料，该捆扎型染料的结构式为

其中，R₁基团的结构式包括

中的任一种，R₂基团的结构式为

其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₃至R₁₂基团为氢基、卤代基、羟基、醇羟基、酚羟基、酮基、醛基、羧基、烷基、胺基、芳基、磺酸盐基、硫酸盐基、硝酸盐基或醚键中的任一种，R₁₃基团、R₁₄基团、R₁₅基团为碳原子数量2至8的烷基，Y^-为硫酸根、磺酸根、硝酸根或三氟甲磺酸根离子中的任一种。

其中，R₁₄基团、R₁₅基团为碳原子数量2至8的烷基可以使外围包覆的烷基链条长度适应不同的染料分子。M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，可通过选择中心M金属调节捆扎型染料的色度。

在一些实施例中，R₅基团的结构为

中的任一种。

具体地，R₁基团的结构式可以为

中的任一种，其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₅基团的结构为

中的任一种。R₂基团的结构式可以为

本申请实施例提供的捆扎型染料，通过在染料分子外围引入烷基链条包覆，类似于用一根绳子将分子缠绕包裹，形成捆扎型分子。可有效防止染料分子聚集，改善染料分子之间π-π吸引作用力较大引起的严重堆叠，防止染料分子聚集成大块晶体，进而消除其对光通路上的影响。并且，烷氧链的引入又可以增加与光阻液的相溶性，促使染料在光阻液中形成单分子态，减弱彩膜滤光时对光的散射作用，提升显示品质。

本申请实施例提供一种捆扎型染料制备方法，包括：

提供第一反应物和第二反应物，第一反应物和第二反应物进行反应生成捆扎型染料，其中，第一反应物为包括R₁基团的化合物，R₁基团的结构式包括

中的任一种，第二反应物为包括R₂基团的化合物，R₂基团的结构式包括

其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₃至R₁₂基团为氢基、卤代基、羟基、醇羟基、酚羟基、酮基、醛基、羧基、烷基、胺基、芳基、磺酸盐基、硫酸盐基、硝酸盐基或醚键中的任一种，R₁₃基团、R₁₄基团、R₁₅基团为碳原子数量2至8的烷基，X为F、Cl、Br或I中的任一种，Y^-为硫酸根离子、磺酸根离子、硝酸根离子或三氟甲磺酸根离子中的任一种。

其中，第一反应物的摩尔量和第二反应物的摩尔量的对应关系为2摩尔至2.5摩尔的第一反应物对应1摩尔的第二反应物。

其中，第一反应物和第二反应物进行反应生成捆扎型染料之后，还包括：对捆扎型染料进行柱层析纯化处理，柱层析纯化采用的洗脱剂为二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯、石油醚、三氯甲烷、正己烷中一种或几种的组合。

具体地，第一反应物结构式可以为

中的任一种，其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₅基团的结构为

中的任一种。第二反应物的结构式可以为

其中，第一反应物和第二反应物进行反应生成捆扎型染料中，包括：101、第一反应物和第二反应物进行第一反应，得到第一中间产物。

其中，所述第一中间产物的结构式为：

中的任一种；

其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₃至R₁₂基团为氢基、卤代基、羟基、酮基、醛基、羧基、烷基、胺基、芳基、磺酸盐基、硫酸盐基、硝酸盐基或醚键中的任一种，R₁₃基团、R₁₄基团、R₁₅基团为碳原子数量2至8的烷基，Y^-为硫酸根离子、磺酸根离子、硝酸根离子或三氟甲磺酸根离子中的任一种。

其中，第一反应在第一溶剂中进行，第一溶剂中具有第一催化剂。第一溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或几种的组合，第一催化剂包括碳酸盐化合物。

其中，当第一反应物为

中的任一种时，第一反应物可以通过直接购买或采用常用合成方法合成得到，在此不再赘述。

在一种实施例中，第一反应物为第一反应物1

第二反应物为第二反应物2

其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₅基团的结构为

中的任一种。第一溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，第一催化剂为碳酸钾。

其中，第一反应物1通过提供第一前驱物01和第二前驱物02进行反应得到。其反应式为：

具体地，在N₂环境下，将2mol第一前驱物01与2mol第二前驱物02以及0.5mol的金属M的乙酸盐溶于100mL高沸点的醇溶剂中加热回流反应7天，用1,8-二氮杂二环[5,4,0]十-7-烯(DBU)作为反应催化剂，反应结束冷至室温后用正己烷/二氯甲烷作为洗脱液进行柱层析纯化，得到第一反应物1。

第一反应物1与第二反应物2进行反应得到第一中间产物3的反应式为：

具体地，将2mol第一反应物1与1mol第二反应物2溶于100mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，加入5mol至10mol碳酸钾，在150℃环境下加热反应六小时，反应结束后冷却至室温，用二氯甲烷/乙酸乙酯作为洗脱液进行柱层析纯化，得到第一中间产物3。

102、第一中间产物进行第二反应，生成捆扎型染料。

其中，第二反应在第二溶剂中进行，第二溶剂中具有第二催化剂。第二溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或几种的组合，第二催化剂包括钌类催化剂。

具体地，钌类催化剂可以为格拉布第二代催化剂(2nd generation Grubbscatalyst)，即(1,3-双-(2,4,6-三甲基苯)-2-咪唑啉)二氯(苯亚甲基)(三环己基磷)化钌。格拉布第二代催化剂具有高活性和选择性以及良好的稳定性，需要在氮气或氩气惰性气氛中使用。适用于低张力的环状烯烃及位阻较大的多取代烯烃的合成。格拉布第二代催化剂的结构式为：

在一种实施例中，第一中间产物为第一中间产物3，第二溶剂为二氯甲烷，第二催化剂为格拉布第二代催化剂。

第一中间产物3反应生成捆扎型染料4的反应式为：

具体地，将1mol第一中间产物3溶于100mL二氯甲烷中，加入第一中间产物3质量分数1％至3％的格拉布第二代催化剂催化反应。在室温下搅拌一小时，然后采用二氯甲烷/乙醇作为洗脱液进行柱层析纯化，得到捆扎型染料4。

本申请实施例提供一种光阻混合物，包括捆扎型染料、粘合树脂、光引发剂、可聚合单体、溶剂以及助剂，其中，捆扎型染料为以上所述的捆扎型染料。进一步地，捆扎型染料包覆尺度均一的金纳米粒子作为显色材料与上述粘合树脂、光引发剂、可聚合单体、溶剂以及助剂混合制备光阻液。

在一些实施例中，捆扎型染料的质量百分比为10％至16％，粘合树脂的质量百分比为5％至8％，光引发剂的质量百分比为0.2％至0.6％，可聚合单体的质量百分比为5％至8％，溶剂的质量百分比为70％至80％，助剂的质量百分比为0.1％至0.2％。

进一步地，捆扎型染料的质量百分比为12％至15％，粘合树脂的质量百分比为6％至7％，光引发剂的质量百分比为0.3％至0.5％，可聚合单体的质量百分比为6％至7％，溶剂的质量百分比为72％至78％，助剂的质量百分比为0.15％至0.18％。

在一种实施方式中，粘合树脂为丙烯酸类树脂，粘合树脂通过其高聚物分子量控制光阻混合物的机械强度。光引发剂为二苯甲酮类化合物，光引发剂在光照后形成活性自由基。可聚合单体为多羟基醇的丙烯酸酯，可聚合单体用于在光阻混合物中作为交联剂。溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)，溶剂能够调节光阻混合物的黏度，改善光阻混合物的涂布性质。助剂为聚苯乙烯-聚丙烯酸二嵌段共聚物(PS-PAA)，聚苯乙烯-聚丙烯酸二嵌段共聚物(PS-PAA)用于在光阻混合物中作为分散剂。

其中，助剂还包括流平剂、热阻聚剂、抑泡剂。添加不同助剂可以使光阻混合物适应不同生产需求。

请参阅图1，图1是相关技术中彩色滤光片100的一种结构示意图。该彩色滤光片100包括光阻液10、常规染料20。相关技术中彩色滤光片100采用常规染料20进行制备。常规染料20为平面大环共轭分子材料，这种平面化的大共轭体系分子在光阻液10分散过程中由于彼此之间作用力比较大，易聚集。光线30在通过彩色滤光片100时容易发生散射，导致显示不良。

请参阅图2，图2是本申请实施例提供的彩色滤光片200的一种结构示意图。与相关技术不同之处在于，该彩色滤光片200采用了一种捆扎型染料40。该捆扎型染料40平面上包裹的烷基链可以有效阻隔分子间的π-π堆积作用力，有效避免分子的堆积聚集，使染料在光阻液中以单分子形态存在。并且表面的烷基链与光阻液10中的高聚物相溶性更好，进一步促进其提升溶解力，促使捆扎型染料40在光阻液10中形成单分子态，消除其对光线30通路上的影响，提升光阻液10所制备彩色滤光片200的光学性质与显色性能。由图2中可以看出，颗粒对于光线30穿透作用明显提升，所以利用此光阻液10制备的彩色滤光片200具有高穿透与高对比度的良好性能，进而能够提升显示面板的显示性能和显示效果。

以上对本申请实施例提供的捆扎型染料、捆扎型染料制备方法及光阻混合物进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请。同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种捆扎型染料，其特征在于，所述捆扎型染料的结构式为

其中，R₁基团的结构式包括

中的任一种，R₂基团的结构式为

其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₃至R₁₂基团为氢基、卤代基、羟基、醇羟基、酚羟基、酮基、醛基、羧基、烷基、胺基、芳基、磺酸盐基、硫酸盐基、硝酸盐基或醚键中的任一种，R₁₃基团、R₁₄基团、R₁₅基团为碳原子数量2至8的烷基，Y^-为硫酸根、磺酸根、硝酸根或三氟甲磺酸根离子中的任一种。

2.根据权利要求1所述的捆扎型染料，其特征在于，所述R₅基团的结构为

中的任一种。

3.一种捆扎型染料制备方法，其特征在于，包括：

提供第一反应物和第二反应物，所述第一反应物和所述第二反应物进行反应生成捆扎型染料，其中，所述第一反应物为包括R₁基团的化合物，所述R₁基团的结构式包括

中的任一种，所述第二反应物为包括R₂基团的化合物，所述R₂基团的结构式包括

其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₃至R₁₂基团为氢基、卤代基、羟基、醇羟基、酚羟基、酮基、醛基、羧基、烷基、胺基、芳基、磺酸盐基、硫酸盐基、硝酸盐基或醚键中的任一种，R₁₃基团、R₁₄基团、R₁₅基团为碳原子数量2至8的烷基，X为F、Cl、Br或I中的任一种，Y^-为硫酸根离子、磺酸根离子、硝酸根离子或三氟甲磺酸根离子中的任一种。

4.根据权利要求3所述的捆扎型染料制备方法，其特征在于，所述第一反应物和第二反应物进行反应生成捆扎型染料中，所述第一反应物的摩尔量和所述第二反应物的摩尔量的对应关系为2摩尔至2.5摩尔的所述第一反应物对应1摩尔的所述第二反应物。

5.根据权利要求3所述的捆扎型染料制备方法，其特征在于，所述第一反应物和第二反应物进行反应生成捆扎型染料中，包括：

所述第一反应物和所述第二反应物进行第一反应，得到第一中间产物；

所述第一中间产物进行第二反应，生成所述捆扎型染料；

其中，所述第一中间产物的结构式为：

中的任一种；

其中，M为Cu、Zn、Ni、Fe或Co中的任一种，R₃至R₁₂基团为氢基、卤代基、羟基、酮基、醛基、羧基、烷基、胺基、芳基、磺酸盐基、硫酸盐基、硝酸盐基或醚键中的任一种，R₁₃基团、R₁₄基团、R₁₅基团为碳原子数量2至8的烷基，Y^-为硫酸根离子、磺酸根离子、硝酸根离子或三氟甲磺酸根离子中的任一种。

6.根据权利要求5所述的捆扎型染料制备方法，其特征在于，所述第一反应在第一溶剂中进行，所述第一溶剂中具有第一催化剂；

其中，所述第一溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或几种的组合，所述第一催化剂包括碳酸盐化合物。

7.根据权利要求5所述的捆扎型染料制备方法，其特征在于，所述第二反应在第二溶剂中进行，所述第二溶剂中具有第二催化剂；

其中，所述第二溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂中的一种或几种的组合，所述第二催化剂包括钌类催化剂。

8.根据权利要求3所述的捆扎型染料制备方法，其特征在于，所述第一反应物和第二反应物进行反应生成捆扎型染料之后，还包括：对所述捆扎型染料进行柱层析纯化处理，所述柱层析纯化采用的洗脱剂为二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯、石油醚、三氯甲烷、正己烷中一种或几种的组合。

9.一种光阻混合物，其特征在于，包括：捆扎型染料、粘合树脂、光引发剂、可聚合单体、溶剂、分散剂以及助剂，其中，所述捆扎型染料为权利要求1至2任一项所述的捆扎型染料。

10.根据权利要求9所述的光阻混合物，其特征在于，所述捆扎型染料的质量百分比为10％至16％，所述粘合树脂的质量百分比为5％至8％，所述光引发剂的质量百分比为0.2％至0.6％，所述可聚合单体的质量百分比为5％至8％，所述溶剂的质量百分比为70％至80％，所述助剂的质量百分比为0.1％至0.2％。

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