本发明涉及彩色滤色器用着色剂领域，具体涉及一种花菁包覆染料、其应用及彩色滤色器用组合物。
背景技术：
1、随着智能互联网、移动终端设备的不断更新发展，显示设备产业规模不断扩大，技术不断更新迭代。其中，薄膜晶体管液晶显示器(tft-lcd)基于庞大的产业基础和成熟的生产技术，占据着市场主导地位。彩色滤光片作为背光液晶显示器色彩重现的重要元器件，通过红色、绿色、蓝色三原色光刻胶在玻璃基板上形成有序、规则的像素排列，并通过黑色矩阵将其有效分隔开，降低彩色像素间的光的干扰。其中，彩色光刻胶作为关键性原材料之一，决定了显示器最终的显示性能，而未来超高清显示等的发展，亟需发展高性能的彩色光刻胶满足市场的需求。
2、现阶段，彩色滤光片主要是采用颜料分散法进行制备，所用着色剂为颜料基光刻胶，具有高的耐光、耐热、耐化学性等性能，产品性能可控，如授权公告号为cn101627089b的中国专利，揭示了一种由ε型铜酞菁、氨甲基取代的酞菁、磺基酞菁铵等制备蓝色酞菁颜料组合物，以及该蓝色酞菁颜料组合物在彩色滤光片等领域中的应用。然而颜料结构本身倾向于聚集形成大尺寸颗粒，导致光散射严重和透光率低的问题，难以实现更高亮度、更高对比度的显示性能。
3、目前，部分专利提出通过将着色剂颜料替换为改性染料，可以解决颜料溶解性和分散性的难题，进而大幅度提升lcd用彩色滤光片的亮度和对比度。授权公告号为cn109715599b的中国专利，揭示了一种使用核-壳型染料以提高彩色光刻胶亮度和对比度的方法。jp6166711b2公开了一种利用染料多聚体提供高着色精度、减少色损的着色组合物。jp5721992b2公开了具有可聚合基团和羧基的二吡啶染料化合物，含有该染料的可固化组合物除了在有机溶剂中具有优异的溶解度外，获得的固化膜还具有优异的牢度，并改善了颜色转移。但是上述染料无论是核壳结构、多聚体或者化学接枝改性，染料的耐光、耐热等性能依然难以满足目前lcd的生产工艺要求，通常在制备的过程中就会出现大量的染料分子发生光降解和热降解，导致产品性能不可控。更多具有耐热性能的彩色滤色器用染料待开发。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种花菁包覆染料、其应用及彩色滤色器用组合物；本发明的花菁包覆染料具有较优异的耐光、耐热及耐溶剂性能，可以用于制备彩色滤色器；利用本发明的花菁包覆染料制得的滤色器用组合物具有高亮度及高对比度。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
3、本发明一方面提供一种花菁包覆染料，其是利用改性α-环糊精包覆花菁染料制成；所述改性α-环糊精的分子结构式如式(ⅰ)所示：
4、
5、其中，每个m独立地选自氢原子、甲基、乙基、丙基、异丙基；而且，当所有m同时为氢原子时，环糊精空穴内部与花菁染料的甲川链排斥力较大，环糊精难以包覆花菁染料，故所有的m不能同时为氢原子；
6、每个z独立地选自羟基、取代或未取代的c1-c18烷氧基、取代或未取代的c1-c18酯基，所述取代基为c1-c5烷基伯胺、c1-c5烷基仲胺、c1-c5烷基叔胺、c1-c5烷基季铵盐、芳香胺、吡啶、c2-c18醚基、c1-c5烯基或3-5元环氧烷基。
7、进一步优选地，每个z独立地选自羟基、取代或未取代的c1-c8烷氧基、取代或未取代的c1-c8酯基；所述取代基为c1-c5烷基伯胺、c1-c5烷基仲胺、c1-c5烷基叔胺、c1-c5烷基季铵盐、芳香胺、吡啶、c2-c18醚基、c1-c5烯基或3-5元环氧烷基。
8、优选地，所述α-环糊精上修饰有烷基链、烷基胺、芳香胺、吡啶或醚链结构，可调节花菁包覆染料与粘合剂树脂的相容性，有利于花菁包覆染料的分散。
9、优选地，花菁染料的分子结构式如式(ⅱ)所示：
10、
11、其中，x1和x2独立的为碳原子、硫原子或者氧原子；
12、r1-r4独立地为氢原子、取代或未取代的c1-c18烷基、取代或未取代的c3-c18环烷基、取代或未取代的c3-c18环氧烷基、取代或未取代的3-18元杂环、取代或未取代的6-18元芳基、取代或未取代的c3-c18丙烯酰基、取代或未取代的硫醇基团或者不存在，所述取代基为c1-c5烷基、c1-c5卤代烷基、c1-c5酯基、c1-c5羧基、c2-c10醚基；当x1和x2独立的为硫原子或者氧原子时，r1-r4相应的不存在；
13、r5和r6独立地为氢原子、取代或未取代的c1-c18烷基、取代或未取代的c3-c18环烷基、取代或未取代的c3-c18环氧烷基、取代或未取代的3-18元杂环、取代或未取代的6-18元芳基、取代或未取代的c3-c18丙烯酰基、取代或未取代的硫醇基团，所述取代基为c1-c5烷基、c1-c5卤代烷基、c1-c5酯基、c1-c5羧基、c2-c10醚基；
14、y1、y2独立的为氢原子、磺酸基团或卤素，或者y1、y2独立为芳基上的氢原子、磺酸基团或卤素原子，所述芳基与相邻苯环稠合；或者y1、y2独立为磺酸基团或卤素取代的c3-c18环烷基、磺酸基团或卤素取代的c3-c18环氧烷基、磺酸基团或卤素取代的3-18元杂环、磺酸基团或卤素取代的6-18元芳基、磺酸基团或卤素取代的c3-c18丙烯酰基、磺酸基团或卤素取代的硫醇基团；
15、a为氯离子、溴离子、碘离子、六氟磷酸根离子、磺酸根离子或氯酸根离子；
16、n为1-3的整数；通过n的数量变化调节甲川链个数，可有效调节花菁染料的颜色，具体可覆盖500-800nm处具有最大吸收波长的光谱范围。
17、优选地，z、r1-r6、y1和y2中至少一种具有环氧烷基或(甲基)丙烯酸酯基团。即所述花菁染料和/或α-环糊精上修饰有环氧烷基或丙烯酸酯基团。两者修饰的取代基具有反应性，可在光固化时与粘合剂树脂牢固结合，改善花菁包覆染料的耐光、耐热及耐溶剂性能，同时防止染料的迁移。
18、本发明另一方面提供了该花菁包覆染料的应用；利用改性α-环糊精包覆花菁染料，可以有效的将花菁染料易于被进攻破坏的甲川链结构保护起来，从而大幅度提升花菁染料的耐光性能以及耐化性能，提升含有该花菁包覆染料的光固化组合物的耐受性，使得该花菁包覆染料可用于制备彩色滤光器(彩色滤光片)。
19、本发明进一步提供了一种彩色滤色器用组合物(光固化树脂组合物)，包括着色剂、粘合剂树脂、聚合单体、聚合光引发剂和溶剂，所述着色剂包含有所述花菁包覆染料。
20、优选地，以组合物的总质量计算，着色剂占比为0.5-15％，更优选为5-10％；进一步优选地，所述着色剂还包括有颜料，所述颜料为颜料黄150、颜料黄185、颜料红254、颜料红241、颜料红177等、颜料蓝pb15:6、颜料紫v23中的一种或多种。优选地，在包含有颜料的着色剂中，花菁包覆染料与颜料的重量比为2:8-8:2；在上述重量比范围内，组合物可以在色彩性能不变的同时具有更高的亮度和对比度。
21、优选地，组合物中的粘合剂树脂(光固化树脂)为碱可溶性树脂，在实现光固化的同时提升未曝光区域的溶解性，优选为具有羧基、聚醚的碱可溶性树脂。
22、优选地，以组合物的总质量计算，用于本发明的粘合剂树脂占比为1-30％，更优选为5-20％。粘合剂树脂可以为丙烯酸、甲基丙烯酸等具有羧基的含双键不饱和单体和甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄酯等丙烯酸类衍生物以及苯乙烯、乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等含不饱和单体的共聚物。具体可以为甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄酯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸乙酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸环己酯/甲基丙烯酸2-羟乙酯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸烯丙酯/n-苯基马来酰亚胺共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物等。这些树脂可以单独使用或者混合使用，进一步提升光固化树脂组合物的储存稳定性、易于显影等性能。
23、优选地，以组合物的总质量计算，聚合单体占比为0.5-30％，更优选为1-20％。聚合单体为能够在光照或辐射的作用下发生自由基或离子聚合反应的单体化合物，用于光固化树脂曝光形成图案后实现更加优异的耐热、耐光及耐化学性能。聚合单体具体可以为双酚a二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁氧基乙酯、丙烯酸丁氧基乙酯、二乙二醇乙基醚、三乙二醇丁基醚、甲基丙烯酸异冰片酯等。这些单体可以单独使用或者混合使用。
24、优选地，以组合物的总质量计算，聚合光引发剂占比为0.5-5％，更优选为0.5-2％。聚合光引发剂是一种能够在光照下引发聚合反应的化合物，根据其反应类型一般分为自由基型和酸性两大类。自由基型光聚合引发剂在光照下产生自由基，与单体发生加成反应，形成聚合物链；酸型光聚合引发剂则是通过光照下产生酸，与光敏树脂发生交联反应，形成聚合物网状结构。
25、本发明使用的聚合光引发剂无特殊限制，具体可以为二苯甲酮、苯甲酰二异丙基甲基酮、二异丙基苯酚、安息香、安息香甲基醚、2-(邻苯甲酰基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮、1-(邻乙酰基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9h-咔唑-3-基]乙酮、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、2,4,6-三甲基苯甲酰基-乙氧基-苯基氧化膦等，以及它们的混合物。
26、组合物中的溶剂无特殊限制，主要用于光固化树脂的均匀混合，调节粘度。具体可以为醇类化合物，如乙二醇、二甘醇、丙二醇等；酯类化合物，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚丁酸酯、二丙二醇单乙醚乙酸酯、二丙二醇单乙醚丁酸酯等；醚类化合物，如乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚等；酮类化合物，如环己酮、甲基乙基酮、甲基丁基酮等。
27、本发明的有益效果是：
28、本发明利用改性α-环糊精包覆花菁染料，可以有效的将花菁染料易于被进攻破坏的甲川链结构保护起来，从而大幅度提升花菁染料的耐光性能、耐热性能以及耐化性能。
29、花菁染料和/或α-环糊精上修饰有反应性取代基或溶剂化链，可改善花菁包覆染料的耐光、耐热及耐溶剂性能，防止染料的迁移。
30、本发明的花菁包覆染料具有优异的耐光、耐热及耐溶剂性能，并提高了着色剂组合物的分散性能。