用于lcd的濾色片的酞菁染料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種適合于形成用于液晶顯示裝置的濾色片的酞菁染料、一種含有堿 性可溶樹脂和酞菁染料的組合物、一種具有包含酞菁染料和堿性可溶樹脂的聚合物層的物 品和一種包含染料的濾色片。
【背景技術(shù)】
[0002] 液晶顯示器（IXD)由于其極好的性能和較小厚度目前在顯示器市場占主導(dǎo)地位。 作為IXD裝置的關(guān)鍵組件，半透明濾色片起到通過從背板過濾白光產(chǎn)生紅/綠/藍光的關(guān) 鍵作用。此能力來源于包含在濾色片單元中的紅/綠/藍著色劑。每一著色劑具有特征性 吸收光譜且當(dāng)用波長在380nm到780nm范圍內(nèi)的白色可見光照射時將顯示三原色中的一 種。受控地混合來自每一濾色片單元的由著色劑產(chǎn)生的原色將產(chǎn)生像素的最終顏色。因此 濾色片的效率直接決定LCD的性能。
[0003] 通常，用于IXD濾色片的商品化著色劑僅為顏料，由于其具有針對熱、光和化學(xué)品 的良好穩(wěn)定性。不幸的是，顏料由于其固有的不可溶特性，因此在添加到彩色光阻中之前必 須研磨成微米/納米粒子以制成濾色片。當(dāng)照射濾色片時，光散射將發(fā)生在這些直徑為約 IOOnm的粒子上。因此將損失許多光信號且透射率將變低，其意味著必須施加更多的光能以 提供LCD的足夠的亮度。
[0004] 相比于顏料，染料可溶于許多材料中，其確保染料可以分子水平分散。如果染料代 替顏料用于濾色片，那么光散射將顯著減少。因此可以想像基于染料的濾色片將具有較高 透射率且因此將大大降低能量成本。然而，染料針對光、熱的穩(wěn)定性和耐化學(xué)性一般不如顏 料。因此，目前商業(yè)化的LCD濾色片幾乎均為顏料，其中有限的例外為少許顏料-染料混合 濾色片。
[0005] -些酞菁染料用于IXD的濾色片。已提出經(jīng)含硫基團或含鹵素基團取代的 一些酞菁染料用于濾色片，參見例如US2011/0020738A、US6, 533,852、US7,473, 777和 US6, 826, 001，但那些染料一般具有關(guān)于濾色片的不充分熱穩(wěn)定性或不溶常用有機溶劑。
[0006] 盡管酞菁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，酞菁染料于有機溶劑中的低可溶性妨礙酞菁染料用于濾色 片。因此，仍需要穩(wěn)定且同時滿足有機溶劑中的可溶性的酞菁染料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明人現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定且在有機溶劑中具有良好可溶性的新型酞菁染料。酞菁染 料由通式⑴表示
[0008]
[0009] 其中Rl到R16獨立地選自由以下各者組成的群組：
[0010] ⑷氫原子，
[0011] (B)具有1-50個碳原子的直鏈、分支鏈或環(huán)狀飽和或不飽和烴基，
[0012] (C)經(jīng)至少一個具有1-50個碳原子的飽和或不飽和烴基取代的芳基，
[0013] (D)經(jīng)至少一個具有1-50個碳原子的飽和或不飽和烴基取代的芳氧基，和
[0014] (E)-0-R17,其中R17為具有1-50個碳原子的飽和或不飽和烴基。
[0015] Rl到R4中的至少一個、R5到R8中的至少一個、R9到R12中的至少一個和R13到 R16中的至少一個選自由以下組成的群組：(B)、（C)、（D)和（E)。M選自Zn2+、Cu2+、Ni 2+、Co2+、 AlCl2+或 SiCl 22+。
[0016] 此組酞菁染料不具有含硫基團，因此其具有極好的熱穩(wěn)定性。另外，此類酞菁染料 由于酞菁染料的外圍有機基團而具有對于有機溶劑足夠高的可溶性，因此本發(fā)明的酞菁染 料適用于用于IXD中的濾色片。
【具體實施方式】
[0017] 如本說明書通篇所用，除非上下文另外明確指出，否則下文所給出的縮寫具有以 下含義：g =克；mg =毫克；mm =毫米；min.=分鐘；S =秒；hr.=小時；rpm =每分鐘轉(zhuǎn) 數(shù)；°C=攝氏度。在本說明書通篇中，"（甲基）丙烯酸"用于指示可能存在"丙烯酸"或"甲 基丙烯酸"官能團。如本說明書通篇所用，詞語'樹脂'與'聚合物'可互換使用。詞語'堿 性可溶樹脂'和'粘合劑'可互換使用。
[0018] 〈酞菁染料〉
[0019] 本發(fā)明提供由通式⑴表示的酞菁染料。
[0021] 式⑴的Rl到R16獨立地選自由以下㈧到（E)組成的群組：
[0022] ⑷氫原子
[0023] (B)直鏈、分支鏈或環(huán)狀飽和或不飽和烴基
[0024] (C)經(jīng)至少一個飽和或不飽和烴基取代的芳基
[0025] (D)經(jīng)至少一個飽和或不飽和烴基取代的芳氧基
[0026] (E)-0-R17,其中R17為飽和或不飽和烴基。
[0027] 表示為上文（B)的直鏈、分支鏈或環(huán)狀飽和或不飽和烴基具有至少1個碳原子，優(yōu) 選地至少8個碳原子，且具有小于50個碳原子，優(yōu)選小于20個碳原子。不飽和烴包括烯烴、 二烯烴、多烯烴（如三烯烴和四烯烴）、炔烴、二炔烴、多炔烴（如三炔烴和四炔烴）、烯炔和 多烯炔（如三烯炔和二烯炔）。直鏈、分支鏈或環(huán)狀飽和烴基的實例為：甲基、乙基、丙基、丁 基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、十八烷基、異丙基、仲丙基、仲丁基、叔丁基、2-乙 基己基、環(huán)己基、1-降冰片烷基和1-金剛烷基。直鏈、分支鏈或環(huán)狀不飽和烴基的實例為： 六 -3_烯基、六_2,4_二烯基、六-1-炔基、六_1，3_二炔基、六-1-稀_3_炔基、十五_8_稀 基、十五 _8, Il- 二烯基、十五_8,11，14-二烯基、十五炔基和十五-8,11 - 二炔基。
[0028] 上文（C)、（D)和（E)中所公開的飽和或不飽和烴基具有至少1個碳原子，優(yōu)選地 至少8個碳原子，且具有小于50個碳原子，優(yōu)選小于20個碳原子。不飽和烴與上文所公開 的相同。
[0029] 在式（1)中，Rl到R4中的至少一個、R5到R8中的至少一個、R9到R12中的至少 一個和R13到R16中的至少一個選自由以下組成的群組：(B)、（C)、⑶和（E)。
[0030] 式⑴的 M 選自 Zn2+、Cu2+、Ni2+、Co2+、AlCl 2+SSiCl22+。
[0031] 本發(fā)明的一個優(yōu)選主題為式（1)中的Rl到R4中的至少一個、R5到R8中的至少一 個、R9到R12中的至少一個和R13到R16中的至少一個選自上文（B)-(E)的不飽和烴基。 更優(yōu)選地，式（1)中的Rl到R4中的至少一個、R5到R8中的至少一個、R9到R12中的至少 一個和R13到R16中的至少一個選自（D)的不飽和烴基。
[0032] 換句話說，式（1)的此類優(yōu)選模式具有至少四個取代基，其于Rl到R4、R5到R8、 R9到R12和R13到R16的每一位點處具有不飽和碳鏈。那些酞菁染料當(dāng)用于LCD的濾色片 時顯示高熱穩(wěn)定性，因為染料的取代基中的不飽和鍵可與用于濾色片的樹脂形成交聯(lián)。
[0033] 在本說明書中，'不飽和烴基'意味著染料的至少90%烴基不飽和，優(yōu)選地95%烴 基不飽和。
[0034] 更優(yōu)選地，具有式（1)的不飽和碳鏈的四個取代基彼此不同。換句話說，具有不對 稱結(jié)構(gòu)的酞菁染料為更優(yōu)選的。由于此類不對稱結(jié)構(gòu)防止分子間相互作用，因此常用有機 溶劑中的染料的可溶性經(jīng)高度改進。
[0035] 本發(fā)明的另一優(yōu)選主題為式（1)中的Rl到R4中的兩個或更多個、R5到R8中的 兩個或更多個、R9到R12中的兩個或更多個和R13到R16中的兩個或更多個選自由以下組 成的群組：上文（B)、（C)、（D)和（E)。因為此類組合物增加用于制造濾色片的最常用有機 溶劑中的可溶性。
[0036] 本發(fā)明的另一優(yōu)選主題為本發(fā)明的酞菁染料由通式（2)表示。
[0037]
[0038] R18到R22獨立地選自由以下各者組成的群組：氫原子和飽和或不飽和烴基。飽和 或不飽和烴基的碳原子為至少1，優(yōu)選地至少8。同時，那些烴基的碳原子為50個或更少， 優(yōu)選地20個或更少。R18到R22中的至少一個為飽和或不飽和經(jīng)基。nl、n2、n3和n4為1 到 4 的整數(shù)。M 選自 Zn' Cu2+、Ni' Co' AlCl2+或 SiCl 22+，M 優(yōu)選地為 Zn2+。
[0039] 本發(fā)明的酞菁染料可以具有不同取代基的酞菁染料的混合物形式使用。
[0040] 式（1)的酞菁染料適用于LCD的濾色片，因為本發(fā)明的酞菁染料具有極好的熱穩(wěn) 定性和關(guān)于有機溶劑的足夠高的可溶性。
[0041] 本發(fā)明的酞菁染料可通過如《卟啉和酞菁雜志》（Journal of Porphyrines and Phthalocyanines)，7, 52-57 (2003)中所公開的兩個步驟合成。第一步為合成經(jīng)取代鄰苯二 甲腈，且第二步為從鄰苯二甲腈和金屬化合物合成酞菁。因此，當(dāng)合成經(jīng)至少一個飽和烴基 取代的酞菁染料時，對應(yīng)鄰苯二甲腈應(yīng)在第一步中合成。
[0042] 當(dāng)合成經(jīng)至少一個不飽和烴基取代的芳氧基取代的酞菁染料時，用于合成酞菁的 混合物的以下化學(xué)式（式（2))可用作第一步。
[0045] 關(guān)于第二步，可使用合成下式（式（3))中所公開的混合物的以下實例。
[0047] 鄰苯二甲臆（2. 34mmol)和 0· Ig Zn (OAc) 2 (0· 58mmol)于 IOmL 無水 1-己醇中的 Ig混合物加熱100°c，隨后添加 lmLl，8-二氮雜雙環(huán)[5,4,0] ^-7-烯（DBU)?；旌衔镌?140-150°C下攪拌24h。隨后去除溶劑，殘余物通過硅膠色譜純化以獲得淺綠色固體酞菁混 合物。（〇.4g，產(chǎn)率：38%)。
[004