一种显色材料、滤光片及其制备方法与流程

本申请涉及显示领域，具体涉及一种显色材料、滤光片及其制备方法。

背景技术：

随着液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)、有机发光二极管显示器(organiclightemittingdiode，oled)等显示产品的广泛使用，对显示器色彩显示的要求不断提高。彩色滤光片是lcd面板、oled等平板显示产品实现彩色化显示的重要材料。目前显色材料的显影能力是影响彩色光刻胶的性能的关键因素。一种彩色光刻胶中常用的显色材料为绿色酞菁染料，由于酞菁染料溶解性较好，不需要额外添加分散剂进行稳定，也不需要在染料分子外围包覆聚合物以促进与有机体系的相溶性，这就使酞菁染料的显影能力不足，且在由所述酞菁染料制备彩色滤光片的过程中容易出现残留问题，严重影响了所述彩色滤光片的光学性能。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供了一种显影能力强且不易残留的显色材料、滤光片及其制备方法。

本申请提供一种显色材料，所述显色材料的结构由式(1)表示，

其中，r1到r16中的至少一个选自-o-y-r，y为亚烃基，r为两亲性基团；r1到r16中的其它基团独立地选自氢原子，卤素原子，取代或未取代的烷氧基，取代或未取代的芳氧基，m为金属或金属卤化物。

在一些实施方式中，所述两亲性基团选自羟基、羧基、氨基、吡啶、铵离子。

在一些实施方式中，y为碳原子数3～20的亚烷基、亚烯基、亚炔基，碳原子数6～48的亚芳基。

在一些实施方式中，所述亚芳基为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基。

在一些实施方式中，r1到r16中的至少一个选自式(2)、式(3)和式(4)表示的取代基，

其中，z为亚烯基。

在一些实施方式中，所述式(1)为不对称的。

在一些实施方式中，r1到r16中所述其它基团中的至少一个选自碳原子数3～20取代或未取代的烷氧基、碳原子数6～24取代或未取代的芳氧基，其余为卤素原子。

在一些实施方式中，所述显色材料的结构如通式(5)表示，

其中，所述r2或r3中选自-o-y-r，r6或r7选自取代或未取代的芳氧基，r1到r16中的所述其他基团为卤素原子。

本申请还提供一种滤光片，包括至少一种所述显色材料。

本申请还提供一种显色材料的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体氛围下，将式(6)表示的第一反应物、式(7)表示的第二反应物、式(8)表示的第三反应物、式(9)表示的第四反应物、金属乙酸盐和催化剂溶于溶剂中，加热回流，冷却，洗脱纯化，得显色材料；所述显色材料包括如通式(1)所示的结构，

其中，r1到r16中的至少一个-o-y-r，y为亚烃基，r为两亲性基团；r1到r16中的其他基团独立地选自氢原子、卤素原子，取代或未取代的烷氧基，取代或未取代的芳氧基，m为金属或金属卤化物。

和现有技术相比，本申请具有以下有益效果和优点：

本申请提供一种显色材料，通过在酞菁染料分子结构上引入两亲性基团，提升了所述酞菁染料的显影能力，解决了酞菁染料在制备彩色滤光片过程中的残留问题；同时引入大空间位阻的取代基，防止分子之间的聚集，使所述显色材料保持有良好的溶解性和耐热性，由其制备的滤光片光学性能优异，具有高度精细的图案，提高了lcd、oled等显示产品的显示品质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请示例性实施方案或现有技术中的技术方案，下面对示例性实施方案中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅为本申请的部分实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1为本申请示例性实施方案的液晶显示器的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式首先提出术语的定义和阐明，然后是本申请的示例性实施方案以使本领域技术人员能够理解和实现本申请。但是，本申请可以以很多变型来实现而不应该被解释为限定于所述的实施方案。

本申请提供一种显色材料，所述显色材料的结构由式(1)表示，

其中，r1到r16中的至少一个选自-o-y-r，y为亚烃基，r为两亲性基团；r1到r16中的其他基团独立地选自氢原子，卤素原子，取代或未取代的烷氧基，取代或未取代的芳氧基。

m为金属或金属卤化物，可以为zn²⁺、cu²⁺、ni²⁺、co²⁺、fe²⁺、alcl²⁺或sicl2²⁺。

所述两亲性基团选自羟基、羧基、氨基、吡啶、铵盐。所述两亲性基团，是指具有既亲水又亲油性质的基团。所述两亲性基团的引入，能够提高所述酞菁染料的着色能力，有效改善所述酞菁染料在制备彩色滤光片过程中的残留问题。

y为碳原子数3～20的亚烷基、亚烯基、亚炔基、碳原子数6～48的亚芳基。所述碳原子数3～20的亚烷基可以为碳原子数3～20的直链、支链或环状的亚烷基基团，如亚甲基、亚乙基、亚丙基等。所述碳原子数3～20的亚烯基可以为碳原子数3～20的直链、支链或环状亚烯基基团，如亚乙烯基、亚丙烯基、亚丁烯基等。所述碳原子数3～20的亚炔基可以为取代或未取代的亚炔基基团，如亚丙炔基、亚丁炔基等。所述碳原子数6～48的亚芳基可以为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基。此外，如果考虑提高所述显色材料的耐热性，y可以为碳原子数6～48的亚苯基，在一个具体的实施例中，-o-y-r可以为结构式如式(2)、式(3)或式(4)表示的基团，

其中，z为亚烯基。

另外，所述显色材料的结构可以为不对称性的，所述不对称是指酞菁染料分子结构上的对称位点连接的基团不全部相同。所述不全部相同包括全部不相同或者部分相同，所述部分相同具体来说，r1、r8、r9、r16为第一对称组、r2、r7、r10和r15为第二对称组，r3、r6、r11和r14为第三对称组，r4、r5、r12和r13为第四对称组。所述第一对称组至所述第四对称组中至少存在一个对称组，在该对称组内任意两个对称位点连接的基团与其它对称组不同时独立相同，所述独立相同是指一对称组内的任意两个对称位点均连接基团a，另一对称组的任意两个对称位点均连接基团b。不对称的结构更有利于提高所述显色材料的溶解性。r1到r16中所述其它基团的至少一个选自碳原子数3～20取代或未取代的烷氧基、碳原子数6～24取代或未取代的芳氧基。所述芳氧基可以为苯氧基、萘氧基或联苯氧基。如果考虑所述显色材料的溶解性，在一些实施方式中，r1到r16中所述其他基团的至少一个碳原子数6～24取代或未取代的芳氧基，取代基的空间位阻可以防止显色材料分子的聚集。在一个实施例中，r1到r16中所述其他官能团中的1～3个选自碳原子数6～24取代或未取代的苯氧基，如所述取代或未取代的苯氧基可以为式(10)表示的取代基，

所述显色材料的结构也可以如通式(5)表示，

其中，所述r2或r3中选自-o-y-r，r6或r7选自取代或未取代的芳氧基，其余为卤素原子。

本申请另一示例性实施方案中还提供一种显色材料的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体氛围下，将式(6)表示的第一反应物、式(7)表示的第二反应物、式(8)表示的第三反应物、式(9)表示的第四反应物、金属乙酸盐和催化剂溶于溶剂中，加热回流反应7天，加热温度为140℃～150℃，冷却至室温，洗脱纯化，得显色材料；所述显色材料包括如通式(1)所示的结构，

其中，r1到r16中的至少一个-o-y-r，y为亚烃基，r为两亲性基团；r1到r16中的其他基团独立地选自氢原子，卤素原子，取代或未取代的烷氧基，取代或未取代的芳氧基，其中m为金属或金属卤化物，可以为zn²⁺、cu²⁺、ni²⁺、co²⁺、fe²⁺、alcl²⁺、或sicl2²⁺。

在上述反应中，根据式(1)表示的显色材料的结构，加入所述第一反应物至所述第四反应物，但根据目标的显色材料的结构，在另一些实施方式中，可以选用所述第一反应物至所述第四反应物中的1～3种。另外，在式(6)～(9)表示的第一反应物至第四反应物中，r1～r16根据目标的显色材料的结构来进行规定。在该反应中，所述第一反应物至所述第四反应物的物质的量之和与金属乙酸盐的物质的量比为4：(0.5～2)。在上述制备方法中，作为起始原料的式(6)～(9)表示的邻苯二甲腈化合物可以使用市售品，也可以使用公知的方法来合成得到。比如使用卤代邻苯二甲腈与式(11)表示的含有所述两亲性基团的前体进行反应得到。

以下举出具体实施例进行说明，但是，本申请的保护范围并不仅限于以下的实施例。

合成例1，所述第一反应物为式(12)表示，

所述第二反应物为式(13)表示，

所述第三反应物为式(14)表示，

所述第四反应物为式(15)表示，

在氮气环境下，将摩尔量均为1mol的所述第一反应物、所述第二反应物、所述第三反应物和所述第四反应物和0.5mol金属乙酸盐溶于100ml高沸点的醇溶剂中，用1,8-二氮杂二环[5,4,0]十-7-烯(dbu)作为反应催化剂，加热回流反应7天，反应结束冷却至室温，用正己烷/二氯甲烷作为洗脱液过柱纯化，得式(16)所示的显色材料，

合成例2，所述第一反应物为式(12)表示，所述第二反应物为式(13)表示，所述第三反应物为式(17)表示，

在氮气环境下，将1mol式(12)表示的第一反应物、1mol式(13)表示的第二反应物、2mol式(17)表示的第三反应物和1mol金属乙酸盐溶于100ml高沸点的醇溶剂中，用1,8-二氮杂二环[5,4,0]十-7-烯(dbu)作为反应催化剂，加热回流反应7天，反应结束冷却至室温，用正己烷/二氯甲烷作为洗脱液过柱纯化，得式(18)表示的显色材料，

合成例3，所述第一反应物如式(14)表示，所述第二反应物如式(19)表示，

所述第三反应物如式(20)表示，

在氮气环境下，将1mol式(14)表示的第一反应物、1mol式(19)表示的第二反应物、2mol式(20)表示的第三反应物和1mol金属乙酸盐溶于100ml高沸点的醇溶剂中，用1,8-二氮杂二环[5,4,0]十-7-烯(dbu)作为反应催化剂，加热回流反应7天，反应结束冷却至室温，用正己烷/二氯甲烷作为洗脱液过柱纯化，得式(21)表示的显色材料，

合成例4，所述第一反应物如式(14)表示，所述第二反应物如式(22)表示，

在氮气环境下，将2mol式(14)表示的第一反应物、2mol式(22)表示的第二反应物和0.8mol金属乙酸盐溶于100ml高沸点的醇溶剂中，用1,8-二氮杂二环[5,4,0]十-7-烯(dbu)作为反应催化剂，加热回流反应7天，反应结束冷却至室温，用正己烷/二氯甲烷作为洗脱液过柱纯化，得式(23)表示的显色材料，

合成例5，所述第一反应物如式(13)表示，

所述第二反应物如式(22)表示，

在氮气环境下，将2mol式(13)表示的第一反应物、2mol式(22)表示的第二反应物和0.8mol金属乙酸盐溶于100ml高沸点的醇溶剂中，用1,8-二氮杂二环[5,4,0]十-7-烯(dbu)作为反应催化剂，加热回流反应7天，反应结束冷却至室温，用正己烷/二氯甲烷作为洗脱液过柱纯化，得式(24)表示的显色材料，

合成例6中，所述第一反应物如式(25)所示，所述第二反应物如式(22)所示，

在氮气环境下，将2mol式(25)表示的第一反应物、2mol式(22)表示的第二反应物和0.5mol金属乙酸盐溶于100ml高沸点的醇溶剂中，用1,8-二氮杂二环[5,4,0]十-7-烯(dbu)作为反应催化剂，加热回流反应7天，反应结束冷却至室温，用正己烷/二氯甲烷作为洗脱液过柱纯化，得式(26)表示的显色材料，

作为其它可实施的方式，还可以通过调整反应物的加入量比例来调整显色材料中-o-y-r的个数比例，进而调整所述显色材料的显影能力和溶解性及耐热性。比如合成例2和3中相对于1摩尔的所述第三反应物，以1～2摩尔的范围添加所述第一反应物，1～2摩尔的范围添加所述第二反应物；合成例4至6中所述第一反应物和所述第二反应物的摩尔比例可以为1：3～3：1之间的任何比例。

合成例7，式(14)表示的所述第一反应物和式(22)表示的所述第二反应物的摩尔比例为3：1，比如式(14)表示的所述第一反应物加入量为3mol，式(22)表示的所述第二反应物的加入量为1mol，依照合成例4中制备步骤制备得到式(27)表示的显色材料，

合成例8，式(14)表示的所述第一反应物和式(22)表示的所述第二反应物的摩尔比例为1：3，比如式(14)表示的所述第一反应物加入量为1mol，式(22)表示的所述第二反应物的加入量为3mol，依照合成例4中制备步骤制备得到式(28)表示的显色材料，

合成例9，将1mol式(14)表示的第一反应物、2mol式(19)表示的第二反应物、1mol式(20)表示的第三反应物和2mol金属乙酸盐溶于100ml高沸点的醇溶剂中，用1,8-二氮杂二环[5,4,0]十-7-烯(dbu)作为反应催化剂，加热回流反应7天，反应结束冷却至室温，用正己烷/二氯甲烷作为洗脱液过柱纯化，得式(29)或式(30)表示的显色材料，

本申请另一示例性实施方式还提供一种滤光片，将所述显色材料、粘合树脂、光引发剂、可聚合单体，以及热阻聚剂、抑泡剂、流平剂和溶剂混合制备光阻液，所述溶剂可以为丙二醇甲醚醋酸酯(pgmea)，粘合树脂为丙烯酸类树脂，光引发剂可以为二苯甲酮类化合物，可聚合单体可以为多羟基醇的丙烯酸酯，分散剂为聚苯乙烯-聚丙烯酸二嵌段共聚物(ps-paa)。

将制备好的光阻液经过涂布，前烘烤，曝光，显影，后烘烤，图形化等工艺，最后制得彩色滤光片。所述彩色滤光片可以具有目标图案，所述目标图案取决于红(r)、绿(g)、蓝(b)三色的数目和配置方式。所述光阻液在受到紫外光照后，未受到光照部分在显影时被去除，受到光照部分被保留，从而形成所需要的图案。在显影过程中，含有本申请所述显色材料的光阻液与显影液快速反应完全，没有残留物，且形成的方形图案高度精细。

所得彩色滤光片具有显著精细的方形图案，可应用于lcd(liquidcrystaldisplay，液晶显示器)等显示领域。如图1所示，其为包含所述彩色滤光片的薄膜晶体管液晶显示器(thinfilmtransistor-liquidcrystaldisplay，tft-lcd)的结构示意图。所述液晶显示器10包括相对设置的彩色滤光片基板11和薄膜晶体管阵列基板12，两基板相对内侧存在像素电极131和公共电极132，像素电极131和公共电极132上远离基板一侧贴有配向膜14，所述彩色滤光片基板11和薄膜晶体管阵列基板12之间还有一层液晶层15，在所述液晶显示器10还包括背光模组16，通过在彩色滤光片基板11和薄膜晶体管阵列基板12上施加驱动电压来控制液晶层15的液晶分子取向，而改变光的偏振状态，并通过偏光板(未示出)实现光路的穿透和阻挡，实现显示的目的。所述彩色滤光片包括黑矩阵111和红(r)、绿(g)、蓝(b)三色的色阻材料层112，红(r)、绿(g)、蓝(b)三色的配置方式在这里不做任何限制，图1中的配置方式只是一个举例。透过光线17穿过红(r)、绿(g)、蓝(b)三色的色阻材料层112从而呈现红(r)、绿(g)、蓝(b)三色的光，再通过控制两基板上施加驱动电压来控制液晶层15的液晶分子的取向，来控制穿过液晶分子的光线强弱，根据光的三线色原理使液晶显示器10呈现出五颜六色的图案。本申请的彩色滤光片基板11由于具有精细的图案，lcd的分辨率得到显著提高。

综上所述，虽然本申请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申请，本领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。