CN115873420A - 核壳染料、感光性树脂组合物、感光性树脂膜、彩色滤光片以及cmos图像传感器 - Google Patents

核壳染料、感光性树脂组合物、感光性树脂膜、彩色滤光片以及cmos图像传感器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种核壳染料、包含其的感光性树脂组合物、使用感光性树脂组合物制造的感光性树脂膜、彩色滤光片以及CMOS图像传感器,且核壳染料由以下组成:由化学式1表示的核;和由化学式2表示且围绕核的壳。(在化学式1和化学式2中,每一取代基如说明书中所定义。)[化学式1]
Figure DDA0003869773520000011
[化学式2]
Figure DDA0003869773520000012

Description

核壳染料、感光性树脂组合物、感光性树脂膜、彩色滤光片以 及CMOS图像传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年9月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0128113号的优先权和权益,所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种核壳染料、包含其的感光性树脂组合物、感光性树脂膜、彩色滤光片以及CMOS图像传感器。
背景技术
图像传感器为将光子转换成电子且将其显示在显示装置上或将其存储在存储装置中的半导体。
根据制造工艺和应用方法将图像传感器分类为电荷耦合装置(charge coupleddevice,CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxidesemiconductor,CMOS)图像传感器。
另一方面,图像传感器包含彩色滤光片,所述彩色滤光片包含红色、绿色以及蓝色的相加和混合原色的滤光区段。
颜料分散法被称为制造彩色滤光片的方法中的一种。然而,当颜料分散法用于制造彩色滤光片时,亮度和对比率受到限制,这是由颜料颗粒的大小引起的。此外,需要用于图像传感器的彩色成像装置具有较小分散粒度以形成精细图案。
在这一方面,已提出一种使用不形成颗粒的染料代替颜料来制造彩色滤光片的方法。然而,染料具有耐化学性、波长匹配特性、可图案化性等比颜料更差的问题。
发明内容
实施例提供一种核壳染料,即使施用于树脂组合物的量减少,所述核壳染料也能够形成精细图案,同时极佳地展现如耐化学性、波长匹配特性、可图案化性以及耐久性的特性。
另一实施例提供一种包含核壳染料的感光性树脂组合物。
另一实施例提供一种使用感光性树脂组合物制造的彩色滤光片。
实施例提供一种由以下组成的核壳染料:由化学式1表示的核;和由化学式2表示且围绕核的壳。
[化学式1]
Figure BDA0003869773500000021
其中,在化学式1中,
L1~L4各自独立地为单键、经取代或未经取代的C1~C20亚烷基或经取代或未经取代的C6~C30亚芳基,且
R1~R4各自独立地为氢、经取代或未经取代的C1~C20烷基、经取代或未经取代的C3~C20环烷基或经取代或未经取代的C6~C30芳基;
前提为R1和R2中的至少一个在末端处包含经取代或未经取代的环氧基,且R3和R4中的至少一个在末端处包含经取代或未经取代的(甲基)丙烯酸酯基;
[化学式2]
Figure BDA0003869773500000022
其中,在化学式2中,
L'和L”各自独立地为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基;
Z1和Z2各自独立地为*-CR-*或氮原子,其中R为氢原子或经取代或未经取代的C1~C10烷基;
X1和X2各自独立地为卤素或经取代或未经取代的C1~C20烷基;
l和m各自独立地为0~4的整数;且
n为2以上且10以下的整数。
R1可为由化学式3表示的取代基,且R3可为由化学式4表示的取代基:
[化学式3]
Figure BDA0003869773500000023
其中,在化学式3中,R5可为氢原子或经取代或未经取代的C1~C10烷基;
[化学式4]
Figure BDA0003869773500000024
其中,在化学式4中,L5可为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基。
R5可为氢原子或C1~C10烷基。
L1和L3可各自独立地为C6~C30亚芳基。
R2和R4可各自独立地为C1~C20烷基、C3~C20环烷基、由化学式5-1表示的取代基或由化学式5-2表示的取代基:
[化学式5-1]
Figure BDA0003869773500000031
[化学式5-2]
Figure BDA0003869773500000032
其中,在化学式5-1和化学式5-2中,L6为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基;R6为由化学式6表示的取代基或(甲基)丙烯酸酯基;且R7为C1~C20烷基或C3~C20环烷基;
[化学式6]
Figure BDA0003869773500000033
其中,在化学式6中,L7为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基。
L2和L4均可为单键。
化学式1可为化学式1-1~化学式1-3中的任一个:
[化学式1-1]
Figure BDA0003869773500000034
[化学式1-2]
Figure BDA0003869773500000041
[化学式1-3]
Figure BDA0003869773500000042
在化学式1-1~化学式1-3中,L6为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基;R2、R4以及R7各自独立地为C1~C20烷基或C3~C20环烷基;且R6为由化学式6表示的取代基或(甲基)丙烯酸酯基;
[化学式6]
Figure BDA0003869773500000043
其中,在化学式6中,L7为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基。
化学式1可由以下中的任一个表示:
[化学式1-1-1]
Figure BDA0003869773500000051
[化学式1-1-2]
Figure BDA0003869773500000052
[化学式1-1-3]
Figure BDA0003869773500000053
[化学式1-1-4]
Figure BDA0003869773500000061
[化学式1-1-5]
Figure BDA0003869773500000062
[化学式1-2-1]
Figure BDA0003869773500000063
[化学式1-2-2]
Figure BDA0003869773500000071
[化学式1-3-1]
Figure BDA0003869773500000072
[化学式1-3-2]
Figure BDA0003869773500000073
Z1和Z2中的任一个可为*-CH-*或氮原子,且另一个可为*-CH-*。
X1和X2可各自独立地为卤素原子,且l+m可为1~4的整数。
L'和L”可各自独立地为C1~C10亚烷基。
n可为2。
化学式2可为化学式2-1或化学式2-2:
[化学式2-1]
Figure BDA0003869773500000081
[化学式2-2]
Figure BDA0003869773500000082
在化学式1-1和化学式1-2中,m为0~4的整数。
化学式2可由化学式2-1-1~化学式2-1-2和化学式2-2-1~化学式2-2-2中的任一个表示:
[化学式2-1-1]
Figure BDA0003869773500000091
[化学式2-1-2]
Figure BDA0003869773500000092
[化学式2-2-1]
Figure BDA0003869773500000101
[化学式2-2-2]
Figure BDA0003869773500000102
核壳染料可包含呈约1:1的摩尔比的核和壳。
核壳染料可由由以下中选出的任一个表示。
[化学式7-1-1]
Figure BDA0003869773500000111
[化学式7-1-2]
Figure BDA0003869773500000112
[化学式7-1-3]
Figure BDA0003869773500000113
[化学式7-1-4]
Figure BDA0003869773500000121
[化学式7-1-5]
Figure BDA0003869773500000122
[化学式7-2-1]
Figure BDA0003869773500000123
[化学式7-2-2]
Figure BDA0003869773500000131
[化学式7-3-1]
Figure BDA0003869773500000132
[化学式7-3-2]
Figure BDA0003869773500000133
[化学式8-1-1]
Figure BDA0003869773500000141
[化学式8-1-2]
Figure BDA0003869773500000142
[化学式8-1-3]
Figure BDA0003869773500000143
[化学式8-1-4]
Figure BDA0003869773500000151
[化学式8-1-5]
Figure BDA0003869773500000152
[化学式8-2-1]
Figure BDA0003869773500000153
[化学式8-2-2]
Figure BDA0003869773500000161
[化学式8-3-1]
Figure BDA0003869773500000162
[化学式8-3-2]
Figure BDA0003869773500000163
[化学式9-1-1]
Figure BDA0003869773500000171
[化学式9-1-2]
Figure BDA0003869773500000172
[化学式9-1-3]
Figure BDA0003869773500000173
[化学式9-1-4]
Figure BDA0003869773500000181
[化学式9-1-5]
Figure BDA0003869773500000182
[化学式9-2-1]
Figure BDA0003869773500000183
[化学式9-2-2]
Figure BDA0003869773500000191
[化学式9-3-1]
Figure BDA0003869773500000192
[化学式9-3-2]
Figure BDA0003869773500000193
[化学式10-1-1]
Figure BDA0003869773500000201
[化学式10-1-2]
Figure BDA0003869773500000202
[化学式10-1-3]
Figure BDA0003869773500000203
[化学式10-1-4]
Figure BDA0003869773500000211
[化学式10-1-5]
Figure BDA0003869773500000212
[化学式10-2-1]
Figure BDA0003869773500000213
[化学式10-2-2]
Figure BDA0003869773500000221
[化学式10-3-1]
Figure BDA0003869773500000222
[化学式10-3-2]
Figure BDA0003869773500000223
核可在约530纳米~约680纳米的波长下具有最大吸收峰。
核壳染料可在约530纳米~约700纳米的波长下具有最大吸收峰。
核壳染料可为绿色染料。
另一实施例提供一种包含核壳染料的感光性树脂组合物。
感光性树脂组合物可还包含粘合剂树脂、光可聚合单体、光聚合引发剂以及溶剂。
感光性树脂组合物可用于CMOS图像传感器。
另一实施例提供一种使用感光性树脂组合物制备的感光性树脂膜。
另一实施例提供一种包含感光性树脂膜的彩色滤光片。
另一实施例提供一种包含彩色滤光片的CMOS图像传感器。
本发明的其他实施例包含在以下详细描述中。
根据实施例的核壳染料自身具有改进的特性,如耐化学性、可图案化性以及耐久性,且具有改进的与绿色波长带的匹配特性。
因此,即使染料含量降低,包含核壳染料的感光性树脂组合物也可形成精细图案,且抑制固化和热处理之后耐化学性的劣化,使得可经济地提供用于CMOS图像传感器的绿色彩色滤光片。
附图说明
图1为示出由化学式2表示的壳的笼型宽度的视图。
具体实施方式
在下文中,详细地描述本发明的实施例。然而,这些实施例是示例性的,本发明不限于此且本发明是由权利要求的范围定义。
如本文中所使用,当不另外提供特定定义时,“经取代”是指化合物的至少一个氢由以下替换:卤素原子(F、Cl、Br、I)、羟基、C1~C20烷氧基、硝基、氰基、氨基、亚氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚肼基、羰基、氨甲酰基、硫醇基、酯基、醚基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸或其盐、C1~C20烷基、C2~C20烯基、C2~C20炔基、C6~C30芳基、C3~C20环烷基、C3~C20环烯基、C3~C20环炔基、C2~C20杂环烷基、C2~C20杂环烯基、C2~C20杂环炔基或其组合。
如本文中所使用,当不另外提供特定定义时,“杂环烷基”、“杂环烯基”、“杂环炔基”以及“亚杂环烷基”是指环烷基、环烯基、环炔基以及环亚烷基的环状化合物中存在至少一个N、O、S或P。
如本文中所使用,当不另外提供特定定义时,“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯”和“甲基丙烯酸酯”两者。
如本文中所使用,当不另外提供特定定义时,术语“组合”是指混合或共聚。
在本说明书的化学式中,除非另外提供特定定义,否则当在应给出的位置未绘制化学键时,氢在所述位置键结。
如本文中所使用,当不另外提供特定定义时,当存在具有相同数目的多个取代基时,这些取代基是相同或不同的。举例来说,当在稍后将描述的化学式2中存在四个“X1”时,四个“X1”均可相同为“F”;一个“X1”可为“F”,两个“X1”可为“CL”,且一个“X1”可为“Br”。然而,这些为实例。
另外,如本文中所使用,当不另外提供特定定义时,点线
Figure BDA0003869773500000231
或“*”意指连接到相同或不同原子或化学式的部分。
(核壳染料)
根据实施例的核壳染料由以下组成:由化学式1表示的核;和由化学式2表示且围绕核的壳:
[化学式1]
Figure BDA0003869773500000241
在化学式1中,
L1~L4各自独立地为单键、经取代或未经取代的C1~C20亚烷基或经取代或未经取代的C6~C30亚芳基;且
R1~R4各自独立地为氢、经取代或未经取代的C1~C20烷基、经取代或未经取代的C3~C20环烷基或经取代或未经取代的C6~C30芳基;
前提为R1和R2中的至少一个在末端处包含经取代或未经取代的环氧基,且R3和R4中的至少一个在末端处包含经取代或未经取代的(甲基)丙烯酸酯基;
[化学式2]
Figure BDA0003869773500000242
其中,在化学式2中,
L'和L”各自独立地为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基;
Z1和Z2各自独立地为*-CR-*或氮原子,其中R为氢原子或经取代或未经取代的C1~C10烷基;
X1和X2各自独立地为卤素或经取代或未经取代的C1~C20烷基;
l和m各自独立地为0~4的整数;且
n为2以上且10以下的整数。
由化学式1表示的核为包含至少一个环氧基和至少一个(甲基)丙烯酸酯基的方酸菁类(squaraine-based)染料。此外,由化学式2表示的壳可为大环化合物的一种类型,且可在围绕由化学式1表示的核的同时形成涂层。
如上文所指出,由颜料分散法制造的彩色滤光片在变薄和精细图案形成以及色彩混合问题方面具有限制,且这些问题可由颜料粒度引起。另一方面,染料比颜料更有优势,这是因为染料不形成颗粒,但可能在耐化学性、波长匹配特性、可图案化性等方面不如颜料。
在这一方面,实施例提供一种包含至少一个环氧基和至少一个(甲基)丙烯酸酯基的方酸菁类染料。环氧基改进了方酸菁类染料的耐化学性。此外,(甲基)丙烯酸酯基使得方酸菁类染料的最大吸收峰出现在约650纳米处,且在形成精细图案时改进可处理性,即可图案化性。
因此,即使施用于树脂组合物的量减少,实施例的染料也可形成精细图案,同时展现极佳特性,如耐化学性、波长匹配特性以及可图案化性。
此外,染料的耐久性不如颜料,这是不利地影响精细图案的形成(即固化和热处理树脂组合物之后的可图案化性)的因素之一。
在实施例中,可通过保护方酸菁类染料的反应位点来补充耐久性。确切地说,方酸菁类染料用作核,且引入围绕核的壳。尽管稍后将描述更详细的描述,但可将卤素基团引入到壳中,且在这一情况下,可使核壳染料的最大吸收峰移位到长波长区。
总的来说,由由化学式1表示的核和由化学式2表示的壳构成的核壳染料具有极佳特性,如耐化学性、可图案化性以及耐久性,且具有极佳的与绿色波长带的匹配特性。因此,即使染料含量降低,包含核壳染料的感光性树脂组合物也可形成精细图案,且抑制固化和热处理之后耐化学性的劣化,使得可经济地提供用于CMOS图像传感器的绿色彩色滤光片。
在下文中,依序描述由化学式1表示的核、由化学式2表示的壳以及包含其的核壳染料。
首先,当连接两个氧原子(O)的虚线被视为中心轴线时,由化学式1表示的核基本上在垂直于中心轴线的轴线的任一末端处包含一个环氧基,且在另一末端处包含一个(甲基)丙烯酸酯基。基本上包含于核中的一个末端环氧基有助于改进核的耐化学性。此外,基本上包含于核中的一个末端(甲基)丙烯酸酯基有助于改进核的绿色波长匹配特性和可图案化性。
确切地说,R3和R4中的至少一个在末端处包含经取代或未经取代的(甲基)丙烯酸酯基。即,位于R3和R4中的至少一个的末端处的氢原子(H)可由经取代或未经取代的(甲基)丙烯酸酯基取代。
更确切地说,R3可为由化学式3表示的取代基:
[化学式3]
Figure BDA0003869773500000251
在化学式3中,R5为氢原子或经取代或未经取代的C1~C10烷基。根据R5,由化学式3表示的取代基可为丙烯酰基或甲基丙烯酰基。
另一方面,R1和R2中的至少一个在末端处包含经取代或未经取代的环氧基。即,位于R1和R2中的至少一个的末端处的氢原子(H)可由经取代或未经取代的环氧基取代。
更确切地说,R1可为由化学式4表示的取代基:
[化学式4]
Figure BDA0003869773500000252
在化学式4中,L5为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基。
随着L5的碳数增加,核的耐久性可增强。确切地说,当将热量或光施加到核时,L5具有单键或一个碳,与其相邻的环氧基可断裂,但当L5具有约2个~约6个碳时,可保护与其相邻的环氧基。
然而,由于L5具有约7个或大于7个碳的核具有过高分子量,因此更需要染料以实现与L5具有约2个~约6个碳的核相同的吸光度。因为这可能使可处理性劣化,所以可将L5的碳数限制在约6个或小于6个。
然而,核的不足够耐久性可由壳补偿。因此,L5为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基,这不受特定限制。
将如下描述由化学式1表示的核的特定结构。
L1和L3可各自独立地为C6~C30亚芳基。
确切地说,当R1为由化学式3表示的取代基,且R3为由化学式4表示的取代基时;其可通过C6~C30亚芳基(亦即,L1和L3)独立地连接到化学式1。
R2和R4均可为不由化学式3或化学式4表示的取代基。确切地说,R2和R4可各自独立地为C1~C20烷基或C3~C20环烷基,且L5可为C2~C6亚烷基。本文中,核变成双官能化合物,其中“官能团”的数目基于“末端环氧基”的数目。
替代地,R2和R4可各自独立地为由化学式5-1或化学式5-2表示的取代基。本文中,核变成四官能或六官能化合物,其中随着末端环氧基(即,下文的R6)的数目增加,核的耐化学性可进一步改进:
[化学式5-1]
Figure BDA0003869773500000261
[化学式5-2]
Figure BDA0003869773500000262
其中,在化学式5-1和化学式5-2中,L6为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基;R6为由化学式6表示的取代基或(甲基)丙烯酸酯基;且R7为C1~C20烷基或C3~C20环烷基;且
[化学式6]
Figure BDA0003869773500000263
在化学式6中,L7为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基。
不管R2和R4的类型如何,L2和L4均可为单键。
将由化学式1表示的核的特定结构示出且描述为如下化学式。
化学式1可为化学式1-1~化学式1-3中的任一个。确切地说,化学式1-1为双官能化合物,化学式1-2为四官能化合物,且化学式1-3为六官能化合物,分别为:
[化学式1-1]
Figure BDA0003869773500000271
[化学式1-2]
Figure BDA0003869773500000272
[化学式1-3]
Figure BDA0003869773500000281
在化学式1-1~化学式1-3中,R2、R4以及R7各自独立地为C1~C20烷基或C3~C20环烷基;R6为-O-(C1~C6亚烷基)-环氧基或(甲基)丙烯酰基;且L6为单键或经取代或未经取代的C1~C6亚烷基。
出于参考目的,由化学式1表示的核包含三个共振结构,如以下方案中所示出,但在本说明书中,为方便起见,仅示出由化学式1表示的化合物的一个结构:
[方案]
Figure BDA0003869773500000282
即,在化学式1中,核可由三个共振结构中的任一个表示。
化学式1可由以下中的任一个表示:
[化学式1-1-1]
Figure BDA0003869773500000291
[化学式1-1-2]
Figure BDA0003869773500000292
[化学式1-1-3]
Figure BDA0003869773500000293
[化学式1-1-4]
Figure BDA0003869773500000301
[化学式1-1-5]
Figure BDA0003869773500000302
[化学式1-2-1]
Figure BDA0003869773500000303
[化学式1-2-2]
Figure BDA0003869773500000311
[化学式1-3-1]
Figure BDA0003869773500000312
[化学式1-3-2]
Figure BDA0003869773500000313
由化学式1表示的核的长度可为约1纳米~约3纳米,或例如约1.5纳米~约2纳米。当由以上化学式1表示的化合物具有在所述范围内的长度时,可容易地形成包含核和围绕核的壳的结构的核壳染料。换句话说,当由化学式1表示的化合物具有在所述范围内的长度时,可获得大环化合物的壳围绕由化学式1表示的化合物的结构。当使用长度在所述范围外的其它化合物时,由于难以形成壳围绕核化合物的结构,因此可能很难改进耐久性。
由化学式1表示的核自身可在约530纳米~约680纳米的波长下具有最大吸收峰。包含作为核的具有光谱特征的由化学式1表示的化合物的核壳染料可应用于用于CMOS图像传感器的彩色滤光片的绿色感光性树脂组合物。
然而,取决于是否将卤素基团引入到由化学式2表示的壳中,核壳染料可具有不同的最大吸收峰。
另一方面,由化学式2表示的壳包含酰胺键(-CONH-)。因此,由化学式2表示的壳的酰胺键中所包含的氢原子可与由化学式1表示的化合物的氧原子形成非共价键。确切地说,这两个原子形成氢键,且因此增强核壳染料的耐久性。
将如下示出由化学式2表示的壳的特定结构。
Z1和Z2中的任一个可为*-CH-*或氮原子,且另一个可为*-CH-*。确切地说,当将氮原子引入到Z1和Z2中的任一个中时,与未引入时相比,壳和核或壳内部的非共价键增加,从而进一步增强核壳染料的耐久性。
X1和X2可各自独立地为卤素原子,且l+m可为1~4的整数。当将卤素原子引入到壳中时,与未引入时相比,使核壳染料的最大吸收峰朝向长波长区移位,从而实现与绿色波长带的极佳匹配特性。
L'和L”可各自独立地为C1~C10亚烷基。在这一情况下,可获得极佳溶解度,且易于形成壳围绕包含由化学式1表示的化合物的核的结构。
n可为2。
如下示出由化学式2表示的壳的特定结构,
化学式2可由化学式2-1或化学式2-2表示:
[化学式2-1]
Figure BDA0003869773500000321
[化学式2-2]
Figure BDA0003869773500000331
化学式2-1和化学式2-2各自包含立体异构体,且m为0~4的整数。
与由化学式2-1表示的壳相比,使用由化学式2-2表示的壳的核壳染料可具有更强耐久性。此外,对于由化学式2-1表示的壳和由化学式2-2表示的壳两者,当m为约1或大于1的整数时,且当整数较大时,核壳染料具有使最大吸收峰朝向长波长区移位更多的效果。
化学式2可由化学式2-1-1~化学式2-1-2和化学式2-2-1~化学式2-2-2中的任一个表示:
[化学式2-1-1]
Figure BDA0003869773500000332
[化学式2-1-2]
Figure BDA0003869773500000341
[化学式2-2-1]
Figure BDA0003869773500000342
[化学式2-2-2]
Figure BDA0003869773500000351
核壳染料可包含呈1:1的摩尔比的核和壳,所述核包含由化学式1表示的化合物。当核和壳以所述摩尔比存在时,可充分形成围绕包含由化学式1表示的化合物的核的涂层(壳)。
举例来说,核壳染料的代表性实例如下:
[化学式7-1-1]
Figure BDA0003869773500000352
[化学式7-1-2]
Figure BDA0003869773500000361
[化学式7-1-3]
Figure BDA0003869773500000362
[化学式7-1-4]
Figure BDA0003869773500000363
[化学式7-1-5]
Figure BDA0003869773500000371
[化学式7-2-1]
Figure BDA0003869773500000372
[化学式7-2-2]
Figure BDA0003869773500000373
[化学式7-3-1]
Figure BDA0003869773500000381
[化学式7-3-2]
Figure BDA0003869773500000382
[化学式8-1-1]
Figure BDA0003869773500000383
[化学式8-1-2]
Figure BDA0003869773500000391
[化学式8-1-3]
Figure BDA0003869773500000392
[化学式8-1-4]
Figure BDA0003869773500000393
[化学式8-1-5]
Figure BDA0003869773500000401
[化学式8-2-1]
Figure BDA0003869773500000402
[化学式8-2-2]
Figure BDA0003869773500000403
[化学式8-3-1]
Figure BDA0003869773500000411
[化学式8-3-2]
Figure BDA0003869773500000412
[化学式9-1-1]
Figure BDA0003869773500000413
[化学式9-1-2]
Figure BDA0003869773500000421
[化学式9-1-3]
Figure BDA0003869773500000422
[化学式9-1-4]
Figure BDA0003869773500000423
[化学式9-1-5]
Figure BDA0003869773500000431
[化学式9-2-1]
Figure BDA0003869773500000432
[化学式9-2-2]
Figure BDA0003869773500000433
[化学式9-3-1]
Figure BDA0003869773500000441
[化学式9-3-2]
Figure BDA0003869773500000442
[化学式10-1-1]
Figure BDA0003869773500000443
[化学式10-1-2]
Figure BDA0003869773500000451
[化学式10-1-3]
Figure BDA0003869773500000452
[化学式10-1-4]
Figure BDA0003869773500000453
[化学式10-1-5]
Figure BDA0003869773500000461
[化学式10-2-1]
Figure BDA0003869773500000462
[化学式10-2-2]
Figure BDA0003869773500000463
[化学式10-3-1]
Figure BDA0003869773500000471
[化学式10-3-2]
Figure BDA0003869773500000472
同时,核壳染料可在约530纳米~约700纳米的波长下具有最大吸收峰。
确切地说,当不将卤素基团引入到由化学式2表示的壳中时,包含壳的核壳染料可在约530纳米~约680纳米的波长下具有最大吸收峰。另一方面,当将卤素基团引入到由化学式2表示的壳中时,所述核壳染料可在约550纳米~约700纳米的波长下具有最大吸收峰。
即,当将卤素基团引入到由化学式2表示的壳中时,与未引入卤素基团的情况相比,使核壳化合物的最大吸收峰朝向长波长区移位约20纳米,且可展现与绿色波长带的匹配特性。
核壳染料可单独用作绿色染料,或可与辅助染料组合使用。
辅助染料的实例可包含三芳基甲烷染料、蒽醌染料、亚苄基染料、花青染料、酞菁染料、氮杂卟啉染料、靛蓝染料、氧杂蒽染料、吡啶酮偶氮染料等。
(感光性树脂组合物)
根据另一实施例,提供一种包含由化学式1表示的化合物或核壳染料的感光性树脂组合物。
感光性树脂组合物可包含(A)着色剂(核壳染料)、(B)粘合剂树脂、(C)光可聚合单体、(D)光聚合引发剂以及(E)溶剂。
在下文中,详细描述每一组分。
(A)着色剂
着色剂可包含核壳染料,且在上文已描述核壳染料。
除核壳染料以外,着色剂可还包含颜料。
颜料可包含红色颜料、绿色颜料、蓝色颜料、黄色颜料、黑色颜料等。
红色颜料的实例可包含C.I.红色颜料254、C.I.红色颜料255、C.I.红色颜料264、C.I.红色颜料270、C.I.红色颜料272、C.I.红色颜料177、C.I.红色颜料89等。绿色颜料的实例可包含C.I.绿色颜料7、C.I.绿色颜料36、C.I.绿色颜料58、C I.绿色颜料59等。蓝色颜料的实例可包含铜酞菁颜料,如C.I.蓝色颜料15:6、C.I.蓝色颜料15、C.I.蓝色颜料15:1、C.I.蓝色颜料15:2、C.I.蓝色颜料15:3、C.I.蓝色颜料15:4、C.I.蓝色颜料15:5、C.I.蓝色颜料16等。黄色颜料的实例可包含异吲哚啉颜料,如C.I.黄色颜料139;喹酞酮基颜料,如C.I.黄色颜料138;镍络合物颜料,如C.I.黄色颜料150等。黑色颜料的实例包含苯胺黑、苝黑、钛黑、碳黑等。颜料可单独使用或以两种或大于两种的组合形式使用,且不限于此。
颜料可以分散液形式包含于用于彩色滤光片的感光性树脂组合物中。这一颜料分散液可由颜料、溶剂、分散剂、分散树脂等构成。
溶剂可为乙二醇乙酸酯、乙基溶纤剂、丙二醇甲醚乙酸酯、乳酸乙酯、聚乙二醇、环己酮、丙二醇甲醚等,且其中可优选地使用丙二醇甲醚乙酸酯。
分散剂有助于使颜料均匀分散于分散液中,且可分别使用非离子、阴离子或阳离子型分散剂。确切地说,可使用聚亚烷基二醇或其酯、聚氧亚烷基、多元醇酯环氧烷加合物、乙醇环氧烷加合物、磺酸酯、磺酸盐、羧酸酯、羧酸盐、烷基酰胺环氧烷加合物、烷基胺等,且这些可单独或以两种或大于两种的组合形式使用。
作为分散树脂,可使用包含羧基的丙烯酸树脂,这可改进颜料分散液的稳定性以及像素的可图案化性。
当混合且使用核壳染料和颜料时,其可以约1:9~约9:1的重量比使用,确切地说,以约3:7~约7:3的重量比使用。当在以上重量比范围内混合时,可在适当范围内控制耐化学性、耐久性以及最大吸收波长,且可在所期望的颜色坐标中展现高亮度和对比率。
按用于彩色滤光片的感光性树脂组合物的总量计,可以约0.5重量%~约10重量%的量包含核壳染料。当在以上范围内使用核壳染料时,可在适当范围内控制耐化学性、耐久性以及最大吸收波长,且可在所期望的颜色坐标中展现高亮度和对比率。举例来说,可以约0.5重量%~约5重量%的量包含核壳染料,且即使以此方式减少了染料的量,也可在适当范围内控制耐化学性、耐久性以及最大吸收波长。
(B)粘合剂树脂
粘合剂树脂可为第一乙烯系不饱和单体和与第一乙烯系不饱和单体共聚的第二乙烯系不饱和单体的共聚物,且可为包含至少一个丙烯酸重复单元的树脂。
第一乙烯系不饱和单体为包含至少一个羧基的乙烯系不饱和单体,且单体的实例包含丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、衣康酸、反丁烯二酸或其组合。
按碱可溶树脂的总量计,可以在约5重量%~约50重量%,例如约10重量%~约40重量%范围内的量包含第一乙烯系不饱和单体。
第二乙烯系不饱和单体的实例可包含芳族乙烯基化合物,如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基苯甲基甲醚等;不饱和羧酸酯化合物,如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯酯等;不饱和羧酸氨基烷基酯化合物,如(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯、(甲基)丙烯酸2-二甲氨基乙酯等;羧酸乙烯基酯化合物,如乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等;不饱和羧酸缩水甘油基酯化合物,如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等;乙烯基氰化合物,如(甲基)丙烯腈等;不饱和酰胺化合物,如(甲基)丙烯酰胺等;等等,且可单独或以两种或大于两种的混合物形式使用。
粘合剂树脂的特定实例可为甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苯甲酯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苯甲酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸2-羟乙酯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苯甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-羟乙酯共聚物等,但不限于此,且可单独或以两种或大于两种的混合物形式使用。
粘合剂树脂可具有约3,000克/摩尔~约150,000克/摩尔的重量平均分子量,例如约5,000克/摩尔~约50,000克/摩尔的重量平均分子量,例如约20,000克/摩尔~约30,000克/摩尔的重量平均分子量。当粘合剂树脂的重量平均分子量在上述范围内时,针对衬底的紧密接触特性得到改进,物理和化学特性良好,且粘度是适当的。
粘合剂树脂可具有约15毫克氢氧化钾/克~约60毫克氢氧化钾/克的酸值,例如约20毫克氢氧化钾/克~约50毫克氢氧化钾/克的酸值。当粘合剂树脂的酸值在上述范围内时,像素图案可具有极佳的分辨率。
按感光性树脂组合物的总量计,可以约0.1重量%~约30重量%的量,例如以约5重量%~约20重量%的量包含粘合剂树脂。当包含所述范围内的粘合剂树脂时,组合物可具有极佳显影性和改进的交联,且因此在制造成彩色滤光片时具有极佳表面平坦度。
(C)光可聚合单体
光可聚合单体可为(甲基)丙烯酸的包含至少一个乙烯系不饱和双键的单官能酯或多官能酯。
光可聚合单体具有乙烯系不饱和双键,且因此,在图案形成工艺中的曝光期间可引起足够聚合,且形成具有极佳耐热性、耐光性以及耐化学性的图案。
光可聚合单体的特定实例可为乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(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、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)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、季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧(甲基)丙烯酸酯、乙二醇单甲基醚(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、磷酸三(甲基)丙烯酰氧基乙酯、酚醛环氧(甲基)丙烯酸酯等。
光可聚合单体的可商购实例如下。单官能(甲基)丙烯酸酯可包含东亚合成化学工业株式会社(Toagosei Chemistry Industry Co.,Ltd.)的阿尼克斯(Aronix)
Figure BDA0003869773500000491
阿尼克斯/>
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阿尼克斯
Figure BDA0003869773500000504
阿尼克斯/>
Figure BDA0003869773500000505
(东亚合成化学工业株式会社);卡亚拉德/>
Figure BDA0003869773500000506
卡亚拉德
Figure BDA0003869773500000507
卡亚拉德/>
Figure BDA0003869773500000508
卡亚拉德/>
Figure BDA0003869773500000509
卡亚拉德/>
Figure BDA00038697735000005010
(日本化药株式会社);/>
Figure BDA00038697735000005011
Figure BDA00038697735000005012
(大阪由岐化药株式会社(OsakaYuki Kayaku Kogyo Co.Ltd.))等。这些可单独使用或以两种或大于两种的混合物形式使用。
可用酸酐处理光可聚合单体以改进显影性。
按感光性树脂组合物的总量计,可以约0.1重量%~约30重量%的量,例如以约5重量%~约20重量%的量包含光可聚合单体。当包含以上范围内的光可聚合单体时,可在制造彩色滤光片时改进图案特性和显影性。
(D)光聚合引发剂
光聚合引发剂可为苯乙酮类化合物、二苯甲酮类化合物、噻吨酮类化合物、安息香类化合物、三嗪类化合物、肟类化合物等。
苯乙酮类化合物的实例可为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、4-氯苯乙酮、2,2'-二氯-4-苯氧基苯乙酮、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-吗啉基丙-1-酮、2-苯甲基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁-1-酮等。
二苯甲酮类化合物的实例可为二苯甲酮、苯甲酸苯甲酰酯、甲基苯甲酸苯甲酰酯、4-苯基苯甲酮、羟基苯甲酮、丙烯酸化苯甲酮、4,4'-双(二甲基氨基)苯甲酮、4,4'-双(二乙基氨基)苯甲酮、4,4'-二甲氨基二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、3,3'-二甲基-2-甲氧基二苯甲酮等。
噻吨酮类化合物的实例可为噻吨酮、2-甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮等。
安息香类化合物的实例可为安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香异丁醚、苯甲基二甲基缩酮等。
三嗪类化合物的实例可为2,4,6-三氯-s-三嗪、2-苯基4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(3',4'-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4'-甲氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对甲氧苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对甲苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-联苯4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、双(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三嗪、2-(萘酚-基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘酚-基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-4-三氯甲基(向日葵基)-6-三嗪、2-4-三氯甲基(4'-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪等。
肟类化合物的实例可为2-(邻苯甲酰基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮、1-(邻乙酰肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮等。
除所述化合物以外,光聚合引发剂可包含咔唑类化合物、二酮类化合物、硼酸锍类化合物、重氮类化合物、咪唑类化合物、联咪唑类化合物、芴类化合物等。
按感光性树脂组合物的总量计,可以约0.1重量%~约5重量%的量,例如以约1重量%~约3重量%的量包含光聚合引发剂。当包含上述范围内的光聚合引发剂时,在图案形成工艺中的曝光期间充分发生光聚合以用于制造彩色滤光片,从而改进敏感度且改进透射率。
(E)溶剂
溶剂不受特定限制,但确切地说为例如醇,如甲醇和乙醇;醚,如二氯乙醚、正丁醚、二异戊醚、甲基苯基醚、四氢呋喃等;二醇醚,如乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚等;乙二醇乙酸乙醚,如甲二醇乙醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯等;卡必醇,如甲基乙基卡必醇、二乙基卡必醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二乙醚等;丙二醇烷基醚乙酸酯,如丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯等;芳香烃,如甲苯、二甲苯等;酮,如甲基乙基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、甲基-正丙酮、甲基正丁酮、甲基-正戊酮、2-庚酮等;饱和脂族单羧酸烷酯,如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等;乳酸酯,如乳酸甲酯、乳酸乙酯等;羟基乙酸烷酯,如羟基乙酸甲酯、羟基乙酸乙酯、羟基乙酸丁酯等;乙酸烷氧基烷酯,如乙酸甲氧基甲酯、乙酸甲氧基乙酯、乙酸甲氧基丁酯、乙酸乙氧基甲酯、乙酸乙氧基乙酯等;3-羟基丙酸烷酯,如3-羟基丙酸甲酯、3-羟基丙酸乙酯等;3-烷氧基丙酸烷酯,如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯等;2-羟基丙酸烷酯,如2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基丙酸丙酯等;2-烷氧基丙酸烷酯,如2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸甲酯等;2-羟基-2-甲基丙酸烷酯,如2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯等;2-烷氧基-2-甲基丙酸烷酯,如2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等;酯,如丙酸2-羟乙酯、丙酸2-羟基-2-甲基乙酯、乙酸羟乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯等;或酮酸酯,如丙酮酸乙酯等,且可进一步为N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰苯胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、苯甲基乙醚、二己醚、乙酰丙酮、异佛尔酮(isophorone)、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苯甲醇、乙酸苯甲酯、苯甲酸乙酯、乙二酸二乙酯、马来酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、苯二醇乙醚乙酸酯等,且其可单独使用或以两种或大于两种的混合物形式使用。
考虑到混溶性和反应性,溶剂可为二醇醚,如乙二醇单乙醚等;乙二醇烷基醚乙酸酯,如乙二醇乙醚乙酸酯等;酯,如丙酸2-羟乙酯等;二乙二醇,如二乙二醇单甲醚等;丙二醇烷基醚乙酸酯,如丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯等。
按感光性树脂组合物的总量计,可以剩余量包含溶剂,例如以约20重量%~约90重量%包含溶剂。当包含上述范围内的溶剂时,感光性树脂组合物具有极佳的适用性,且可在具有3微米或大于3微米的厚度的膜中保持极佳的平坦度。
(F)其它添加剂
感光性树脂组合物可还包含其它添加剂,如丙二酸;3-氨基-1,2-丙二醇;包含乙烯基或(甲基)丙烯酰氧基的硅烷类偶合剂;调平剂;氟类表面活性剂;自由基聚合引发剂,以便防止涂布期间的污点或斑点,调节平整性或防止图案由于未显影而残留。
感光性树脂组合物可还包含环氧化合物以便改进与衬底的紧密接触特性。
环氧化合物的实例可包含酚醛环氧化合物(phenol novolac epoxy compound)、四甲基联苯环氧化合物、双酚A环氧化合物、脂环族环氧化合物或其组合。
可以取决于期望特性而控制添加剂的使用量。
另一实施例提供使用前述感光性树脂组合物制造的彩色滤光片。制造彩色滤光片的方法如下。
使用如旋转涂布、狭缝涂布等的适当方法在裸玻璃衬底上或其上涂布有约500埃~约1500埃的厚度的保护层(SiNx)的玻璃衬底上将用于彩色滤光片的感光性树脂组合物涂布成具有约3.1微米~约3.4微米的厚度。在涂布之后,用光照射组合物以形成彩色滤光片所需的图案。在光的照射之后,用碱性显影液处理涂层,且可溶解其非照射区,从而形成用于彩色滤光片的图案。取决于所需R、G以及B的颜色数目而重复这一过程,从而制造具有期望图案的彩色滤光片。
此外,通过热处理、光化射线照射等固化由显影得到的图像图案,因而改进抗裂性、耐溶剂性等。
在下文中,将参考实例更详细地说明本发明。然而,这些实例在任何意义上都不解释为限定本发明的范围。
合成实例1:双官能团不对称核-未经取代壳化合物
(1)中间物化合物1-1的合成
Figure BDA0003869773500000521
将4-羟基二苯胺(1.0毫摩尔)、甲基丙烯酰氯(1.2毫摩尔)以及三乙胺(2.0毫摩尔)添加到氯仿中,且接着在0℃下反应1小时。在MC萃取之后,通过硅胶色谱获得作为中间物的化合物1-1。
(2)中间物化合物1-2的合成
Figure BDA0003869773500000522
使化合物1-1(1.0毫摩尔)、碘甲烷(1.0毫摩尔)和K2CO3(2毫摩尔)在MC中反应,从而获得作为中间物的化合物1-2。
(3)中间物化合物1-3的合成
Figure BDA0003869773500000523
将化合物1-2(1.0毫摩尔)、3,4-二羟基-3-环丁烯-1,2-二-酮(0.5毫摩尔)以及原甲酸三乙酯(TEOF)(0.15毫摩尔)添加到戊醇中,且接着在90℃下加热且搅拌7小时。在减压下通过蒸馏去除戊醇,且通过柱色谱法纯化,从而获得作为中间物的化合物1-3。
(4)中间物化合物1-4的合成
Figure BDA0003869773500000531
将化合物1-3(5毫摩尔)溶解于600毫升氯仿(CHCl3)溶剂中,且接着将吡啶-2,6-二羰基二氯化物(pyridine-2,6-dicarbonyl dichloride,PDC;20毫摩尔)和对苯二甲胺(p-xylylenediamine,XDA;20毫摩尔)溶解于60毫升氯仿中,且接着在室温下逐滴添加到其中,持续5小时。在减压下蒸馏混合物之后,重复先前工艺三次。
随后,将过氧化氢(3当量)和三甲胺(trimethylamine,TEA;6当量)原位添加到其中。在30分钟之后,过滤混合物以去除盐,且通过柱色谱法通过吹出溶剂进行分离来获得产物。通过此,获得化合物1-4作为最终中间物。
(5)由化学式7-1-1表示的化合物的合成
Figure BDA0003869773500000541
使化合物1-4(1毫摩尔)、表氯醇(7毫摩尔)以及KOH(3毫摩尔)在45℃下在DMSO(Dimethyl sulfoxide,二甲基亚砜)中反应。随后,混合物在减压下进行蒸馏且通过柱色谱法分离,从而获得由化学式7-1-1表示的化合物。
[化学式7-1-1]
Figure BDA0003869773500000542
Maldi-tof MS(基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱):1135.25 m/z
合成实例2:四官能对称核-未经取代壳化合物
Figure BDA0003869773500000551
将4-羟基二苯胺(0.1摩尔)、羟基丙酮(0.15摩尔)、SnCl2·2H2O(0.02摩尔)以及聚(甲基氢硅氧烷)(poly(methylhyrdosiloxane),PMHS;0.2摩尔)添加到甲醇(MeOH)中,且接着在60℃下加热且搅拌10小时。在通过过滤器去除其中产生的聚合物和在减压下通过蒸馏去除一部分甲醇之后,用10%HCl和水洗涤用乙酸乙酯萃取的产物。所萃取的有机层在减压下进行蒸馏且通过柱色谱法纯化,从而获得作为中间物的化合物2-1。将化合物2-1(0.05摩尔)和三乙胺(Et3N;0.11摩尔)添加到二氯甲烷(CH2CL2)中,且在将温度校正到0℃之后,以逐滴方式向其中缓慢添加甲基丙烯酰氯(1.05摩尔),搅拌2小时。用水洗涤用二氯甲烷萃取的产物。所萃取的有机层在减压下进行蒸馏且通过柱色谱法纯化,从而获得作为中间物的化合物2-2。
随后,除使用化合物2-2代替化合物1-2以外,以与合成实例1中相同的方式合成由化学式7-2-2表示的化合物。
[化学式7-2-2]
Figure BDA0003869773500000552
Maldi-tof MS:1359.5 m/z
合成实例3:六官能不对称核-未经取代壳化合物
Figure BDA0003869773500000561
除如上文所描述使用1,3-二羟基丙酮代替羟基丙酮以外,以与合成实例2中相同的方式合成由化学式7-3-2表示的化合物。
[化学式7-3-2]
Figure BDA0003869773500000562
Maldi-tof MS:1525.68 m/z
合成实例4:双官能不对称核-经F取代壳化合物
Figure BDA0003869773500000563
将2,3,5,6-四氟-1,4-亚苯基甲醇和PBr3溶解于DMF(N,N-Dimethylformamide,N,N-二甲基甲酰胺)中,且接着在氮气气氛下在0℃下反应1小时。在室温下3小时之后,通过在MC萃取之后去除溶剂且接着执行硅胶柱纯化来获得作为中间物的化合物3-1。
使化合物3-1和NaN3在丙酮中在回流下反应7小时。当反应完成时,通过在醚萃取之后去除溶剂来获得作为中间物的化合物3-2。
化合物3-2和LiAlH4在THF(Tetrahydrofuran,四氢呋喃)中在氮气气氛下反应1小时。当反应完成时,用MC萃取处理其中的滤液,且从其中去除溶剂,从而获得作为中间物的化合物3-3。
除使用化合物3-3代替对苯二甲胺以外,以与合成实例1中相同的方式合成由化学式8-1-1表示的化合物。
[化学式8-1-1]
Figure BDA0003869773500000571
Maldi-tof MS:1279.17 m/z
合成实例5:四官能不对称核-经F取代壳化合物
除使用化合物3-3代替对苯二甲胺以外,以与合成实例2中相同的方式合成由化学式8-2-2表示的化合物。
[化学式8-2-2]
Figure BDA0003869773500000572
Maldi-tof MS:1503.43 m/z
合成实例6:六官能不对称核-经F取代壳化合物
除使用化合物3-3代替对苯二甲胺以外,以与合成实例3中相同的方式合成由化学式8-3-2表示的化合物。
[化学式8-3-2]
Figure BDA0003869773500000581
Maldi-tof MS:1669.6 m/z
比较合成实例1:零官能核-未经取代壳化合物
(1)零官能核的合成
将N,4-二甲基-N-苯基苯甲胺(100毫摩尔)和3,4-二羟基-环丁-3-烯-1,2-二酮(50毫摩尔)添加到甲苯(300毫升)和丁醇(300毫升)中,且接着回流,且用迪安-斯塔克(Dean-stark)蒸馏装置去除其中所产生的水。将反应物搅拌12小时,在减压下蒸馏,且通过柱色谱法纯化,从而获得由以下化学式表示的零官能核。
Figure BDA0003869773500000582
Maldi-tof MS:472.59 m/z
(2)零官能核-未经取代壳染料的合成
将零官能核(5毫摩尔)溶解于600毫升氯仿溶剂中,且将吡啶-2,6-二羰基二氯化物(20毫摩尔)和对苯二甲胺(20毫摩尔)溶解于60毫升氯仿中,且接着在室温下同时逐滴添加到其中,持续5小时。随后,在减压下蒸馏混合物之后,重复先前过程三次。
随后,将过氧化氢(3当量)和三甲胺(6当量)原位添加到其中。在30分钟之后,过滤混合物,且在去除盐且吹出溶剂之后,通过柱色谱法将其中的产物分离。
结果,获得由以下化学式表示的化合物。
Figure BDA0003869773500000591
Maldi-tof MS:107.16 m/z
比较合成实例2:双官能对称核(环氧化物)-未经取代壳化合物
除使用4-[[(1,1-二甲基乙基)二甲基硅烷基]氧基]-N-苯基苯胺(化合物B-1)代替化合物1-1以外,以与化合物1-2的合成方法中相同的方式获得作为中间物的化合物B-2。
Figure BDA0003869773500000592
将化合物B-1(100毫摩尔)和3,4-二羟基-环丁-3-烯-1,2-二酮(50毫摩尔)添加到甲苯(300毫升)和丁醇(300毫升)中,且接着回流,且用迪安-斯塔克蒸馏装置去除其中所产生的水。将反应物搅拌12小时,在减压下进行蒸馏且通过柱色谱法纯化,从而获得作为中间物的化合物B-2。
Figure BDA0003869773500000593
将化合物B-2(5毫摩尔)溶解于600毫升氯仿溶剂中,且在室温下向其中同时逐滴添加溶解于60毫升氯仿中的吡啶-2,6-二羰基二氯化物(20毫摩尔)和对苯二甲胺(20毫摩尔),持续5小时。在12小时之后,在减压下蒸馏混合物且通过柱色谱法分离,从而获得作为中间物的化合物B-3。
Figure BDA0003869773500000601
将化合物B-3(5毫摩尔)溶解于50毫升四氢呋喃溶剂中,且在室温下向其中添加四丁基氟化铵(11毫摩尔)。在30分钟之后,通过柱色谱法进行分离来获得化合物B-4。
Figure BDA0003869773500000602
使化合物B-4(1毫摩尔)、表氯醇(14毫摩尔)以及KOH(6毫摩尔)在45℃下在DMSO中反应。随后,在减压下蒸馏所得物且通过柱色谱法分离,从而获得以下化合物。
Figure BDA0003869773500000603
Maldi-tof MS:1123.24 m/z
比较合成实例3:双官能对称核(丙烯酸酯)-未经取代壳化合物
Figure BDA0003869773500000611
将化合物1-3(5毫摩尔)溶解于600毫升氯仿溶剂中,且接着将吡啶-2,6-二羰基二氯化物(20毫摩尔)和对苯二甲胺(20毫摩尔)溶解于60毫升氯仿中,且在室温下同时逐滴添加到其中,持续5小时。在减压下蒸馏混合物之后,重复先前工艺三次。随后,通过柱色谱法进行纯化来获得由以下化学式表示的化合物。
Figure BDA0003869773500000612
Maldi-tof MS:1147.26 m/z
(感光性树脂组合物的制备)
使用以下组分来制备感光性树脂组合物。
(A)染料
(A-1)合成实例1中所制备的核壳染料(化学式7-1-1)
(A-2)合成实例2中所制备的核壳染料(化学式7-2-2)
(A-3)合成实例3中所制备的核壳染料(化学式7-3-2)
(A-4)合成实例4中所制备的核壳染料(化学式8-1-1)
(A-5)合成实例5中所制备的核壳染料(化学式8-2-2)
(A-6)合成实例6中所制备的核壳染料(化学式8-3-2)
(A-7)比较合成实例1中所制备的核壳染料
(A-8)比较合成实例2中所制备的核壳染料
(A-9)比较合成实例3中所制备的核壳染料
(A')颜料分散液
(A'-1)C.I.绿色颜料7
(A'-2)C.I.绿色颜料36
(B)粘合剂树脂
具有22,000克/摩尔的重量平均分子量的甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苯甲酯共聚物(混合重量比=15重量%/85重量%)。
(C)光可聚合单体
二季戊四醇六丙烯酸酯
(D)光聚合引发剂
(D-1)1,2-辛二酮
(D-2)2-二甲氨基-2-(4-甲基-苯甲基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮
(E)溶剂
(E-1)环己酮
(E-2)丙二醇甲醚乙酸酯
实例1~实例6以及比较例1~比较例3
通过混合表1和表2中所示出的组合物中的组分来制备感光性树脂组合物中的每一个。确切地说,将光聚合引发剂溶解于溶剂中,接着在室温下搅拌2小时,将染料(或颜料分散液)添加到其中且接着搅拌30分钟,将粘合剂树脂和光可聚合单体添加到其中,接着在室温下搅拌2小时。将所得溶液过滤3次以去除杂质,从而制备每一感光性树脂组合物。
(表1)
(单位:重量%)
Figure BDA0003869773500000621
(表2)
(单位:重量%)
Figure BDA0003869773500000631
(评估)
评估1:耐化学性和波长匹配特性的评估
根据实例1~实例6和比较例1~比较例3的感光性树脂组合物分别用于制造彩色滤光片样本。
确切地说,在1毫米厚的脱脂玻璃衬底上将每一感光性树脂组合物涂布成1微米~3微米厚,且在90℃热板上干燥2分钟,从而获得膜。
通过最大吸收波长(λmax)来检测每一彩色滤光片样本的波长匹配特性。确切地说,使用UV-Vis-NIR光谱仪(UV-3600Plus,岛津科学仪器)来确认每一彩色滤光片样本的最大吸收波长(λmax),同时测量所述波长下的吸收强度(浸没于溶液中之前的吸收强度)。
另一方面,通过在室温下将每一彩色滤光片样本浸没于PGMEA(丙二醇甲醚乙酸酯)溶液中持续10分钟且在前述方法中测量最大吸收波长(λmax)下的吸收强度(溶液浸没之后的吸收强度),评估彩色滤光片样本的耐化学性。
通过将每一彩色滤光片样本的溶液浸没之前和之后的吸收强度代入等式1来量化耐化学性,且结果示出在表3中。
[等式1]
耐化学性={1-(溶液浸没之后的吸收强度)/(溶液浸没之前的吸收强度)}×100%
(表3)
耐化学性 最大吸收波长(波长匹配特性)
实例1 3.0% 649纳米
实例2 2.8% 652纳米
实例3 2.6% 651纳米
实例4 3.0% 669纳米
实例5 2.8% 671纳米
实例6 2.6% 672纳米
比较例1 92% 630纳米
比较例2 3.1% 632纳米
比较例3 91% 651纳米
参考表3,与比较例1~比较例3的核壳染料相比,实例1~实例6的核壳染料展现出极大改进的耐化学性和波长匹配特性。
确切地说,比较例1和比较例3的每一核壳染料具有在末端处不包含环氧基的核,且展现出显著较差的耐化学性。
相反,与根据比较例1和比较例3的核壳染料中的每一个相比,根据实例1~实例6和比较例2的核壳染料中的每一个具有包含环氧基的核,且因此展现出改进的耐化学性。
另一方面,根据比较例1和比较例2的核壳染料中的每一个具有在末端处不包含(甲基)丙烯酸酯基的核,且展现出约630纳米的最大吸收峰。
相反,不同于比较例1和比较例2,根据实例1~实例3和比较例3的核壳染料中的每一个具有不包含(甲基)丙烯酸酯基的核,且因此展现出约650纳米的最大吸收峰。
将实例1~实例3与实例4~实例6进行比较,核将卤素基团引入~壳中且因此使最大吸收峰朝向长波长区移位约20纳米,且实现与绿色波长带的极佳匹配特性。
然而,将卤素基团引入到壳中是可选的。
评估2:耐久性的评估
以与评估1中相同的方式来制造根据实例1~实例6和比较例1~比较例3的每一彩色滤光片样本。
确切地说,在1毫米厚的脱脂玻璃衬底上将每一感光性树脂组合物涂布成1微米~3微米厚,且在90℃热板上干燥2分钟,从而获得膜。
通过使用主要波长为365纳米的高压汞灯来曝光膜中的每一个,且在200℃烘箱中干燥20分钟,接着通过使用分光光度计(MCPD3000,大冢电子株式会社(OtsukaElectronics Co.,Ltd.))测量颜色坐标变化以检验耐久性,且结果示出在表4中。
耐久性评估标准
良好:颜色坐标变化值小于或等于0.005
较差:颜色坐标变化值超出0.005
(表4)
耐久性
实例1 良好
实例2 良好
实例3 良好
实例4 良好
实例5 良好
实例6 良好
比较例1 较差
比较例2 较差
比较例3 较差
参考表4,与比较例1~比较例3中的核壳染料相比,实例1~实例6的核壳染料展现出改进的耐久性。
评估3:亮度的评估
以与评估1中相同的方式来制造根据实例1~实例6和比较例1~比较例3的彩色滤光片样本中的每一个。
确切地说,通过在1毫米厚的脱脂玻璃衬底上将每一感光性树脂组合物涂布成1微米~3微米厚,且在90℃热板上将其干燥2分钟来获得膜。
通过使用主要波长为365纳米的高压汞灯来曝光膜中的每一个,且在200℃强制对流下干燥5分钟。通过使用分光光度计(MCPD3000,大冢电子株式会社)来测量像素层的亮度,且结果示出在表5中。
(表5)
亮度
实例1 67.2
实例2 67.1
实例3 67.3
实例4 67.2
实例5 67.4
实例6 67.5
比较例1 64.7
比较例2 64.5
比较例3 65.3
参考表5,与比较例1~比较例3相比,实例1~实例6的核壳染料展现出改进的亮度。
因此,当应用于彩色滤光片时,通过改进耐化学性和耐久性,从而证明实例1~实例6的核壳染料改进了亮度。
虽然已结合目前视为实用实例实施例的内容来描述本发明,但应理解,本发明不限于所公开的实施例,而相反,本发明旨在涵盖包含在随附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。因此,前述实施例应理解为示例性的,但不以任何方式限制本发明。

Claims (25)

1.一种核壳染料,由以下组成:
由化学式1表示的核;和由化学式2表示且围绕所述核的壳:
[化学式1]
Figure FDA0003869773490000011
其中,在化学式1中,
L1~L4各自独立地为单键、经取代或未经取代的C1~C20亚烷基或经取代或未经取代的C6~C30亚芳基;以及
R1~R4各自独立地为氢、经取代或未经取代的C1~C20烷基、经取代或未经取代的C3~C20环烷基或经取代或未经取代的C6~C30芳基;
前提为R1和R2中的至少一个在末端处包含经取代或未经取代的环氧基,且R3和R4中的至少一个在末端处包含经取代或未经取代的(甲基)丙烯酸酯基;
[化学式2]
Figure FDA0003869773490000012
其中,在化学式2中,
L'和L”各自独立地为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基;
Z1和Z2各自独立地为*-CR-*或氮原子,其中R为氢原子或经取代或未经取代的C1~C10烷基;
X1和X2各自独立地为卤素或经取代或未经取代的C1~C20烷基;
l和m各自独立地为0~4的整数;以及
n为2以上且10以下的整数。
2.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
R1为由化学式3表示的取代基,且R3为由化学式4表示的取代基:
[化学式3]
Figure FDA0003869773490000013
其中,在化学式3中,
R5为氢原子或经取代或未经取代的C1~C10烷基;
[化学式4]
Figure FDA0003869773490000021
其中,在化学式4中,
L5为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基。
3.根据权利要求2所述的核壳染料,其中
R5为氢原子或C1~C10烷基。
4.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
L1和L3各自独立地为C6~C30亚芳基。
5.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
R2和R4各自独立地为C1~C20烷基、C3~C20环烷基、由化学式5-1表示的取代基或由化学式5-2表示的取代基:
[化学式5-1]
Figure FDA0003869773490000022
[化学式5-2]
Figure FDA0003869773490000023
其中,在化学式5-1和化学式5-2中,
L6为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基;
R6为由化学式6表示的取代基或(甲基)丙烯酸酯基;以及
R7为C1~C20烷基或C3~C20环烷基;
[化学式6]
Figure FDA0003869773490000024
其中,在化学式6中,
L7为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基。
6.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
L2和L4均为单键。
7.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
化学式1为化学式1-1~化学式1-3中的任一个:
[化学式1-1]
Figure FDA0003869773490000031
[化学式1-2]
Figure FDA0003869773490000032
[化学式1-3]
Figure FDA0003869773490000041
其中,在化学式1-1~化学式1-3中,
L6为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基;
R2、R4以及R7各自独立地为C1~C20烷基或C3~C20环烷基;以及
R6为由化学式6表示的取代基或(甲基)丙烯酸酯基;
[化学式6]
Figure FDA0003869773490000042
其中,在化学式6中,
L7为单键或经取代或未经取代的C1~C10亚烷基。
8.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
化学式1由以下中的任一个表示:
[化学式1-1-1]
Figure FDA0003869773490000043
[化学式1-1-2]
Figure FDA0003869773490000051
[化学式1-1-3]
Figure FDA0003869773490000052
[化学式1-1-4]
Figure FDA0003869773490000053
[化学式1-1-5]
Figure FDA0003869773490000061
[化学式1-2-1]
Figure FDA0003869773490000062
[化学式1-2-2]
Figure FDA0003869773490000063
[化学式1-3-1]
Figure FDA0003869773490000071
[化学式1-3-2]
Figure FDA0003869773490000072
9.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
Z1和Z2中的任一个为*-CH-*或氮原子,且另一个为*-CH-*。
10.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
X1和X2各自独立地为卤素原子,且l+m为1~4的整数。
11.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
L'和L”各自独立地为C1~C10亚烷基。
12.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
n为2。
13.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
化学式2为化学式2-1或化学式2-2:
[化学式2-1]
Figure FDA0003869773490000081
[化学式2-2]
Figure FDA0003869773490000082
其中,在化学式2-1和化学式2-2中,
m为0~4的整数。
14.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
化学式2由化学式2-1-1~化学式2-1-2和化学式2-2-1~化学式2-2-2中的任一个表示:
[化学式2-1-1]
Figure FDA0003869773490000091
[化学式2-1-2]
Figure FDA0003869773490000092
[化学式2-2-1]
Figure FDA0003869773490000101
[化学式2-2-2]
Figure FDA0003869773490000102
15.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
所述核壳染料包含呈1:1的摩尔比的所述核和所述壳。
16.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
所述核壳染料由由以下中选出的任一个表示:
[化学式7-1-1]
Figure FDA0003869773490000111
[化学式7-1-2]
Figure FDA0003869773490000112
[化学式7-1-3]
Figure FDA0003869773490000113
[化学式7-1-4]
Figure FDA0003869773490000121
[化学式7-1-5]
Figure FDA0003869773490000122
[化学式7-2-1]
Figure FDA0003869773490000123
[化学式7-2-2]
Figure FDA0003869773490000131
[化学式7-3-1]
Figure FDA0003869773490000132
[化学式7-3-2]
Figure FDA0003869773490000133
[化学式8-1-1]
Figure FDA0003869773490000141
[化学式8-1-2]
Figure FDA0003869773490000142
[化学式8-1-3]
Figure FDA0003869773490000143
[化学式8-1-4]
Figure FDA0003869773490000151
[化学式8-1-5]
Figure FDA0003869773490000152
[化学式8-2-1]
Figure FDA0003869773490000153
[化学式8-2-2]
Figure FDA0003869773490000161
[化学式8-3-1]
Figure FDA0003869773490000162
[化学式8-3-2]
Figure FDA0003869773490000163
[化学式9-1-1]
Figure FDA0003869773490000171
[化学式9-1-2]
Figure FDA0003869773490000172
[化学式9-1-3]
Figure FDA0003869773490000173
[化学式9-1-4]
Figure FDA0003869773490000181
[化学式9-1-5]
Figure FDA0003869773490000182
[化学式9-2-1]
Figure FDA0003869773490000183
[化学式9-2-2]
Figure FDA0003869773490000191
[化学式9-3-1]
Figure FDA0003869773490000192
[化学式9-3-2]
Figure FDA0003869773490000193
[化学式10-1-1]
Figure FDA0003869773490000201
[化学式10-1-2]
Figure FDA0003869773490000202
[化学式10-1-3]
Figure FDA0003869773490000203
[化学式10-1-4]
Figure FDA0003869773490000211
[化学式10-1-5]
Figure FDA0003869773490000212
[化学式10-2-1]
Figure FDA0003869773490000213
[化学式10-2-2]
Figure FDA0003869773490000221
[化学式10-3-1]
Figure FDA0003869773490000222
[化学式10-3-2]
Figure FDA0003869773490000223
17.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
所述核在530纳米~680纳米的波长下具有最大吸收峰。
18.根据权利要求10所述的核壳染料,其中
所述核壳染料在530纳米~700纳米的波长下具有最大吸收峰。
19.根据权利要求1所述的核壳染料,其中
所述核壳染料为绿色染料。
20.一种感光性树脂组合物,包括如权利要求1~19任一项所述的核壳染料。
21.根据权利要求20所述的感光性树脂组合物,其中
所述感光性树脂组合物还包含粘合剂树脂、光可聚合单体、光聚合引发剂以及溶剂。
22.根据权利要求20所述的感光性树脂组合物,其中
所述感光性树脂组合物用于互补金属氧化物半导体图像传感器。
23.一种感光性树脂膜,使用如权利要求20所述的感光性树脂组合物制造。
24.一种彩色滤光片,包括如权利要求23所述的感光性树脂膜。
25.一种互补金属氧化物半导体图像传感器,包括如权利要求24所述的彩色滤光片。
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