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CN118019826A - 可固化组成物、使用所述组成物的固化层、包括固化层的彩色滤光片及包括彩色滤光片的显示设备 - Google Patents

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CN118019826A
CN118019826A CN202280064257.6A CN202280064257A CN118019826A CN 118019826 A CN118019826 A CN 118019826A CN 202280064257 A CN202280064257 A CN 202280064257A CN 118019826 A CN118019826 A CN 118019826A
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CN
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curable composition
modifying material
surface modifying
chemical formula
quantum dot
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CN202280064257.6A
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金钟基
姜京喜
姜龙熙
李范珍
林知泫
张炫淑
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Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
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Publication date
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Abstract

提供一种可固化组成物、使用所述可固化组成物制造的固化层、包括所述固化层的彩色滤光片及包括所述彩色滤光片的显示设备,其中所述可固化组成物包含:(A)经至少两种表面改质材料表面改质的量子点;以及(B)可聚合化合物,其中所述表面改质材料包括由化学式1表示的第一表面改质材料及由化学式2表示的第二表面改质材料。

Description

可固化组成物、使用所述组成物的固化层、包括固化层的彩色 滤光片及包括彩色滤光片的显示设备
技术领域
本揭示是有关于一种可固化组成物、使用所述组成物制造的固化层、包括固化层的彩色滤光片及包括彩色滤光片的显示设备。
背景技术
在一般量子点的情形中,由于具有疏水性的表面特性,其中分散有量子点的溶剂受到限制,且因此难以引入极性系统(例如黏合剂或可固化单体)中。
举例而言,即使在积极研究量子点油墨组成物的情形中,极性在初始步骤中仍相对低,且其可分散于在具有高疏水性的可固化组成物中所使用的溶剂中。因此,由于以组成物的总量计难以包括20重量%以上的量子点,因此无法将油墨的光效率增加至超过一定水平。即使另外添加量子点并对量子点进行分散以便增加光效率,黏度仍会超过能够喷墨的范围,且因此加工性可能不令人满意。
为达成能够喷墨的黏度范围,一种通过溶解以组成物的总量计50重量%以上的溶剂来降低油墨固体含量的方法,其在黏度方面亦提供略令人满意的结果。然而,其就黏度而言可被认为是令人满意的结果,但在喷墨期间由于溶剂挥发而导致的喷嘴干燥及喷嘴干燥、以及喷墨后随着时间流逝单层厚度的减少可能变得更差,且难以控制固化后的厚度偏差。因此,难以将其应用于实际制程。
因此,不包含溶剂的量子点油墨是应用于实际制程的最可取的形式。将量子点本身应用于溶剂型组成物的当前技术现在受到一定程度的限制。
在无溶剂的可固化组成物(量子点油墨组成物)的情形中,由于包含过量的可聚合化合物,可能导致堵塞及喷射失败,所述堵塞及喷射失败是由因挥发性引起的喷嘴干燥以及由于喷射在图案化分隔壁画素中的油墨组成物的挥发引起的单膜厚度减小而导致的。因此,希望尽可能降低无溶剂的可固化组成物的黏度。因此,已经努力通过改变可聚合化合物的结构(例如,增加可聚合单体的分子量、在其中引入包括羟基的化学结构等)来降低无溶剂的可固化组成物的黏度。然而,由于尚未开发出具有所需低黏度的无溶剂的可固化组成物,因此迄今为止的问题之一是除了提供具有不充分喷墨性质的可固化组成物之外别无选择。
发明内容
技术问题
一个实施例提供一种具有低黏度、高光效率、高耐热性、低脱气(out-gas)特性及高固化速率的可固化组成物。
另一实施例提供一种使用所述可固化组成物制造的固化层。
另一实施例提供一种包括所述固化层的彩色滤光片。
另一实施例提供一种包括所述彩色滤光片的显示设备。
解决问题的手段
一个实施例提供一种可固化组成物,所述可固化组成物包括:(A)经至少两种表面改质材料表面改质的量子点;以及(B)可聚合化合物,其中所述表面改质材料包括由化学式1表示的第一表面改质材料及由化学式2表示的第二表面改质材料。
[化学式1]
[化学式2]
在化学式1及化学式2中,
R1为经取代或未经取代的C6至C20芳基,
R2为未经取代或经C1至C10烷基取代的C1至C20烷基,
L1及L2各自独立地为经取代或未经取代的C1至C20伸烷基,且
n1及n2各自独立地为2至20的整数。
以量子点表面改质材料的总量计,可以30:70至70:30的重量比包含第一表面改质材料与第二表面改质材料。
第一表面改质材料可由化学式1-1表示。
[化学式1-1]
第二表面改质材料可由化学式2-1表示。
[化学式2-1]
所述量子点可为进一步经由化学式3表示的第三表面改质材料表面改质的量子点。
[化学式3]
在化学式3中,
R3为经乙烯基取代的C1至C20烷基,
L1及L2各自独立地为经取代或未经取代的C1至C20伸烷基,且
n3为2至20的整数。
以量子点表面改质材料的总量计,第一表面改质材料及第二表面改质材料的含量可为60重量%至90重量%。
所述量子点表面改质材料中的第三表面改质材料的含量可等于或小于第一表面改质材料或第二表面改质材料的含量。
以量子点表面改质材料的总量计,所述量子点表面改质材料中的第三表面改质材料的含量可为10重量%至40重量%。
第三表面改质材料可由化学式3-1表示。
[化学式3-1]
所述量子点可为进一步经由化学式4表示的第四表面改质材料表面改质的量子点。
[化学式4]
在化学式4中,
R4及R5各自独立地为经取代或未经取代的C6至C20芳基,且
L1为经取代或未经取代的C1至C20伸烷基。
可以较第三表面改质材料的重量小的重量包含所述量子点表面改质材料中的第四表面改质材料。
以量子点表面改质材料的总量计,所述量子点表面改质材料中的第四表面改质材料的含量可为1重量%至5重量%。
第四表面改质材料可由化学式4-1表示。
[化学式4-1]
在化学式4-1中,
R6为经取代或未经取代的C1至C20烷基,并且
n4为1至5的整数。
以量子点表面改质材料的总量计,第一表面改质材料的含量可为30重量%至70重量%;第二表面改质材料的含量可为15重量%至50重量%;第三表面改质材料的含量可为10重量%至30重量%;且第四表面改质材料的含量可为1重量%至5重量%。
所述可固化组成物可为无溶剂的可固化组成物。
以无溶剂的可固化组成物的总量计,所述无溶剂的可固化组成物可包括:5重量%至60重量%的量子点;以及40重量%至95重量%的可聚合化合物。
所述可固化组成物可还包含聚合起始剂、光扩散剂、聚合抑制剂或其组合。
所述光扩散剂可包含硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛、氧化锆或其组合。
所述可固化组成物可还包含溶剂。
以可固化组成物的总重量计,所述可固化组成物可包含1重量%至40重量%的量子点;1重量%至20重量%的可聚合化合物;以及40重量%至80重量%的溶剂。
所述可固化组成物可还包含丙二酸;3-胺基-1,2-丙二醇;硅烷系偶联剂;调平剂;氟系界面活性剂;或其组合。
另一实施例提供一种使用所述可固化组成物制造的固化层。
另一实施例提供一种包括所述固化层的彩色滤光片。
另一实施例提供一种包括所述彩色滤光片的显示设备。
在以下详细说明中包括本发明的其他实施例。
发明效果
通过利用具有先前无法获得的组成的量子点表面改质材料对含量子点的可固化组成物中的量子点进行表面改质,本发明可同时实现含量子点的可固化组成物的低黏度、高光效率、高耐热性、低脱气特性及高固化速率。
具体实施方式
在下文中详细阐述本发明的实施例。然而,该些实施例为示范性的,本发明并非仅限于此,且本发明由权利要求范围的范围来界定。
当不另外提供定义时,在本文中所使用的“烷基”是指C1至C20烷基,“烯基”是指C2至C20烯基,“环烯基”是指C3至C20环烯基,“杂环烯基”是指C3至C20杂环烯基,“芳基”是指C6至C20芳基,“芳基烷基”是指C6至C20芳基烷基,“伸烷基”是指C1至C20伸烷基,“伸芳基”是指C6至C20伸芳基,“烷基伸芳基”是指C6至C20烷基伸芳基,“伸杂芳基”是指C3至C20伸杂芳基,且“伸烷氧基”是指C1至C20伸烷氧基。
当不另外提供具体定义时,在本文中所使用的“经取代”是指至少一个氢原子经选自以下的取代基代替:卤素原子(F、Cl、Br或I)、羟基、C1至C20烷氧基、硝基、氰基、胺基、亚胺基、迭氮基、脒基、肼基、腙基、羰基、胺甲酰基、硫醇基、酯基、醚基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C20芳基、C3至C20环烷基、C3至C20环烯基、C3至C20环炔基、C2至C20杂环烷基、C2至C20杂环烯基、C2至C20杂环炔基、C3至C20杂芳基或其组合。
当不另外提供具体定义时,在本文中所使用的“杂”是指在化学式中包含N、O、S及P中的至少一个杂原子。
当不另外提供具体定义时,在本文中所使用的“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯”及“甲基丙烯酸酯”两者,且“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”。
当不另外提供具体定义时,在本文中所使用的用语“组合”是指混合或共聚合。
在本说明书中,当不另外提供定义时,当在化学式中化学键并未绘制在应给出处时,氢键结在所述位置处。
此外,在本说明书中,当不另外提供定义时,“*”是指与相同或不同原子或化学式连接的点。
根据本发明的含量子点的可固化组成物可通过利用至少两种表面改质材料对量子点进行表面改质、但对表面改质材料的结构及其重量比进行限制来制备,从而相较于传统的含量子点的可固化组成物,同时实现高光效率、高耐热性、低脱气特性及高固化速率以及可固化组成物的有效低黏度。
一般而言,可通过调整表面改质材料的长度来改善含量子点的可固化组成物的分散性,并且可通过额外使用硫醇系添加剂、聚合物黏合剂等来改善含量子点的可固化组成物的耐热性,但所有该些先前技术可被选择成具有特定组分来改善含量子点的可固化组成物的分散性、耐热性及固化速率中的一者,但存在的问题在于,除了通过所选组分改善的特性之外,其他特性劣化。换言之,关于目前含量子点的可固化组成物的黏度、光效率、耐热性、脱气特性及固化速率,没有已知的技术使含量子点的可固化组成物同时实现低黏度、高光效率、高耐热性、低脱气特性及高固化速率。
因此,本发明的发明人进行了持续的研究,并完成了本发明的含量子点的可固化组成物,其同时优异地实现了五种特性(黏度、光效率、耐热性、脱气特性及固化速率)。由于分别具有不同特性的表面改质材料不容易以高效比率(重量比)共存于量子点的表面上,因此通过积累多年的研究及实验数据,重复进行了关于结构变化及有效重量比的研究,由此作为多年重复努力的结果完成了本发明。
以下,详细描述了构成根据实施例的可固化组成物的每种组分。
量子点
根据实施例的可固化组成物中所包含的量子点利用至少两种表面改质材料进行表面改质,其中所述表面改质材料包括由化学式1表示的第一表面改质材料及由化学式2表示的第二表面改质材料。
[化学式1]
[化学式2]
在化学式1及化学式2中,
R1为经取代或未经取代的C6至C20芳基,
R2为未经取代或经C1至C10烷基取代的C1至C20烷基,
L1及L2各自独立地为经取代或未经取代的C1至C20伸烷基,
n1及n2各自独立地为2至20的整数。
如上所述,同时利用第一表面改质材料及第二表面改质材料进行表面改质的量子点可容易地被制备成高度致密或高度浓缩的量子点分散液(改善量子点相对于稍后描述的可聚合单体的分散性),从而对改善低黏度及耐热性具有显著影响,且具体而言有利地达成无溶剂的可固化组成物。此外,可通过稍后描述的第三表面改质材料和/或第四表面改质材料对量子点进一步进行表面改质,以进一步降低光效率并提高固化速率以及脱气减少效果。
举例而言,以量子点表面改质材料的总量计,可以30:70至70:30、例如30:70至50:50的重量比包含第一表面改质材料与第二表面改质材料。具体而言,当量子点表面改质材料仅由第一表面改质材料及第二表面改质材料组成时,可以30:70至70:30、例如30:70至50:50的重量比包含第一表面改质材料与第二表面改质材料。另一方面,当所述量子点表面改质材料除了第一表面改质材料及第二表面改质材料之外还包括稍后将描述的第三表面改质材料和/或第四表面改质材料时,以量子点表面改质材料的总量计,可以30:40至70:30、例如30:40至50:30的重量比包含第一表面改质材料与第二表面改质材料。当第一表面改质材料与第二表面改质材料具有与如上所述相同的重量比时,可更有利地同时实现根据实施例的可固化组成物的低黏度、高光效率、高耐热性、低脱气特性及高固化速率。
举例而言,第一表面改质材料可由化学式1-1表示,但未必仅限于此。
[化学式1-1]
举例而言,第一表面改质材料可由化学式2-1表示,但未必仅限于此。
[化学式2-1]
举例而言,量子点可进一步利用由化学式3表示的第三表面改质材料进行表面改质。亦即,量子点可利用由化学式1表示的第一表面改质材料、由化学式2表示的第二表面改质材料及由化学式3表示的第三表面改质材料进行表面改质。
[化学式3]
在化学式3中,
R3为经乙烯基取代的C1至C20烷基,
L1及L2各自独立地为经取代或未经取代的C1至C20伸烷基,且
n3为2至20的整数。
通过除了第一表面改质材料及第二表面改质材料之外进一步利用第三表面改质材料对量子点进行表面改质,可进一步提高光学性质及固化速率(特别是固化速率),而不会降低耐热性。
举例而言,当除了第一表面改质材料及第二表面改质材料之外进一步利用第三表面改质材料对量子点进行表面改质时,以量子点表面改质材料的总量计,第一表面改质材料与第二表面改质材料的含量可为60重量%至90重量%。
量子点表面改质材料中的第三表面改质材料的含量可等于或小于第一表面改质材料或第二表面改质材料的含量。
举例而言,量子点表面改质材料中的第三表面改质材料的含量可等于或小于第一表面改质材料或第二表面改质材料的含量。
举例而言,可以较第一表面改质材料的重量小的重量包含量子点表面改质材料中的第三表面改质材料。
举例而言,量子点表面改质材料中的第三表面改质材料的含量可等于或小于第二表面改质材料的含量。
举例而言,以量子点表面改质材料的总量计,量子点表面改质材料中的第三表面改质材料的含量可为10重量%至40重量%,例如10重量%至30重量%。
举例而言,第三表面改质材料可由以下化学式3-1表示,但未必仅限于此。
[化学式3-1]
举例而言,当表面改质材料包括第一表面改质材料、第二表面改质材料及第三表面改质材料三者时,以量子点表面改质材料的总量计,第一表面改质材料及第二表面改质材料的含量可为60重量%至90重量%,例如70重量%至85重量%。
举例而言,当表面改质材料包括第一表面改质材料、第二表面改质材料及第三表面改质材料三者时,可以30至70:15至50:15至30的重量比包含第一表面改质材料、第二表面改质材料及第三表面改质材料。
举例而言,量子点可进一步利用由化学式4表示的第四表面改质材料进行表面改质。亦即,量子点可利用由化学式1表示的第一表面改质材料、由化学式2表示的第二表面改质材料、由化学式3表示的第三表面改质材料及由化学式4表示的第四表面改质材料进行表面改质。
[化学式4]
在化学式4中,
R4及R5各自独立地为经取代或未经取代的C6至C20芳基,且
L1为经取代或未经取代的C1至C20伸烷基。
除了第一表面改质材料、第二表面改质材料及第三表面改质材料之外,还可进一步利用第四表面改质材料对量子点进行表面改质,由此进一步改善光学性质、脱气特性及固化速率,而不会降低耐热性。
举例而言,可以较第三表面改质材料的重量小的重量包含量子点表面改质材料中的第四表面改质材料。由于以较第三表面改质材料的重量小的重量包含第四表面改质材料,因此可防止根据实施例的可固化组成物的黏度显著增加。
举例而言,以100重量份的第三表面改质材料计,第四表面改质材料的含量可为3重量份至50重量份。
举例而言,以量子点表面改质材料的总量计,量子点表面改质材料中的第四表面改质材料的含量可为1重量%至5重量%。
举例而言,第四表面改质材料可由化学式4-1表示,但未必仅限于此。
[化学式4-1]
在化学式4-1中,
R6为经取代或未经取代的C1至C20烷基,且
n4为1至5的整数。
举例而言,当表面改质材料包括第一表面改质材料、第二表面改质材料、第三表面改质材料及第四表面改质材料四者时,以量子点表面改质材料的总量计,第一表面改质材料及第二表面改质材料的含量可为60重量%至90重量%,例如70重量%至85重量%。
举例而言,当表面改质材料包括第一表面改质材料、第二表面改质材料、第三表面改质材料及第四表面改质材料四者时,可以30至70:15至50:10至30:1至5的重量比包含第一表面改质材料及第二表面改质材料、第三表面改质材料以及第四表面改质材料。
举例而言,以量子点表面改质材料的总量计,第一表面改质材料的含量可为30重量%至70重量%;第二表面改质材料的含量可为15重量%至50重量%;第三表面改质材料的含量可为10重量%至30重量%;并且第四表面改质材料的含量可为1重量%至5重量%。
此外,当第一表面改质材料、第二表面改质材料、第三表面改质材料及第四表面改质材料一起使用时,相较于使用具有不同结构的表面改质材料的情形,量子点的表面改质可能更容易。当利用表面改质材料进行表面改质的量子点被添加至将在稍后进行描述的可聚合化合物中并搅拌时,可获得极透明的分散液,此为证实量子点的表面改质被极好地实施的措施。
举例而言,量子点可具有在500纳米至680纳米范围内的最大荧光发射波长。
举例而言,当根据实施例的可固化组成物是无溶剂的可固化组成物时,量子点的含量可为5重量%至60重量%,例如10重量%至60重量%,例如20重量%至60重量%,例如30重量%至50重量%。当量子点的含量在上述范围内时,即使在固化之后,亦可达成高的光保持率及光效率。
举例而言,当根据实施例的可固化组成物是包含溶剂的可固化组成物时,以可固化组成物的总量计,量子点的含量可为1重量%至40重量%,例如3重量%至30重量%。当量子点的含量在上述范围内时,光转化率提高,并且图案特性及显影特性不受损害,且因此可获得改善的加工性。
到目前为止,包括量子点的可固化组成物(油墨)已经发展成专门用于与量子点具有良好兼容性的硫醇系黏合剂或单体,并且此外,其正在商业化。
举例而言,量子点在360纳米至780纳米、例如400纳米至780纳米的波长区中吸收光,且在500纳米至700纳米、例如500纳米至580纳米的波长区中发射荧光或在600纳米至680纳米的波长区中发射荧光。亦即,量子点在500纳米至680纳米下可具有最大荧光发射波长(荧光λem)。
量子点可独立地具有20纳米至100纳米、例如20纳米至50纳米的半高全宽(fullwidth at half maximum,FWHM)。当量子点具有所述范围的半高全宽(FWHM)时,当用作彩色滤光片中的颜色材料时,由于高颜色纯度而使颜色再现性增加。
量子点可独立地为有机材料、无机材料或有机材料与无机材料的混成物(混合物)。
量子点可各自独立地由核及围绕核的壳构成,且核及壳可独立地具有由II-IV族、III-V族等构成的核、核/壳、核/第一壳/第二壳、合金、合金/壳等的结构,但并非仅限于此。
举例而言,所述核可至少包含选自CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、GaN、GaP、GaAs、InP、InAs及其合金中的至少一种材料,但未必仅限于此。环绕所述核的所述壳可至少包含选自CdSe、ZnSe、ZnS、ZnTe、CdTe、PbS、TiO、SrSe、HgSe及其合金中的至少一种材料,但未必仅限于此。
在实施例中,由于近来全世界对环境的关注已大大增加,且对有毒材料的约束已加强,因此使用量子效率(量子产率)稍低但对环境无害的无镉发光材料(InP/ZnS、InP/ZnSe/ZnS等)来替代具有镉系核的发光材料,但未必仅限于此。
在具有核/壳结构的量子点的情形中,包括壳的整体大小(平均粒径)可为1纳米至15纳米、例如5纳米至15纳米。
举例而言,量子点可独立地包括红色量子点、绿色量子点或其组合。红色量子点可独立地具有10纳米至15纳米的平均粒径。绿色量子点可独立地具有5纳米至8纳米的平均粒径。
另一方面,为达成量子点的分散稳定性,根据实施例的可固化组成物可还包含分散剂。分散剂有助于例如量子点等光转换材料在可固化组成物中的均匀分散性,且可包括非离子分散剂、阴离子分散剂或阳离子分散剂。具体而言,分散剂可为聚烷二醇或其酯、聚氧化烯烃、多元醇酯环氧烷加成产物、醇环氧烷加成产物、磺酸酯、磺酸盐、羧酸酯、羧酸盐、烷基酰胺环氧烷加成产物、烷基胺等,且其可单独使用或者以两种或更多种的混合物形式使用。以光转换材料(例如量子点)的固体含量计,可使用0.1重量%至100重量%、例如10重量%至20重量%的量的分散剂。
可聚合化合物
根据实施例的可固化组成物包含可聚合化合物,并且所述可聚合化合物可在其末端具有碳-碳双键。
以无溶剂的可固化组成物的总量计,在末端具有碳-碳双键的可聚合化合物的含量可为40重量%至95重量%,例如50重量%至90重量%。当在所述范围内包含在末端具有碳-碳双键的可聚合化合物时,可制备黏度使得能够进行喷墨的无溶剂的可固化组成物,并且所制备的无溶剂的可固化组成物中的量子点可具有改善的分散性,由此改善光学特性。
举例而言,在末端具有碳-碳双键的可聚合化合物可具有170克/莫耳至1000克/莫耳的分子量。当在末端具有碳-碳双键的可聚合化合物的分子量在上述范围内时,由于在不损害量子点的光学性质的情况下组成物的黏度未增加,因此其对于喷墨而言可为有利的。
举例而言,在末端具有碳-碳双键的可聚合化合物可由化学式6表示,但未必仅限于此。
[化学式6]
在化学式6中,
R6及R7各自独立地为氢原子或经取代或未经取代的C1至C10烷基,
L6及L8各自独立地为单键或经取代或未经取代的C1至C10伸烷基,且
L7为经取代或未经取代的C1至C10伸烷基、经取代或未经取代的C3至C20伸环烷基、或醚基(*-O-*)。
举例而言,在末端具有碳-碳双键的可聚合化合物可由化学式6-1或化学式6-2表示,但未必仅限于此。
[化学式6-1]
[化学式6-2]
举例而言,除了由化学式6-1或化学式6-2表示的上述化合物之外,在末端具有碳-碳双键的可聚合化合物可还包括乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇二丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、季戊四醇六丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、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、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯或其组合。
此外,在末端具有碳-碳双键的可聚合化合物可还包括通常用于传统热固性或可光固化组成物中的单体,且举例而言,所述单体可还包括氧杂环丁烷系化合物,例如双[1-乙基(3-氧杂环丁烷基)]甲基醚。
此外,当可固化组成物包含溶剂时,以可固化组成物的总量计,可聚合化合物的含量可为1重量%至20重量%、1重量%至15重量%、例如5重量%至15重量%。当在上述范围内包含可聚合化合物时,可改善量子点的光学性质。
光扩散剂
根据实施例的可固化组成物可还包含光扩散剂。
举例而言,光扩散剂可包括硫酸钡(BaSO4)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)或其组合。
光扩散剂可反射前述量子点中未被吸收的光,并允许量子点再次吸收反射光。亦即,光扩散剂可增加量子点吸收的光量,并增加可固化组成物的光转换效率。
光扩散剂可具有150纳米至250纳米、具体而言180纳米至230纳米的平均粒径(D50)。当光扩散剂的平均粒径在所述范围内时,其可具有更佳的光扩散效果并增加光转换效率。
以可固化组成物的总量计,光扩散剂的含量可为1重量%至20重量%,例如2重量%至15重量%,例如3重量%至10重量%。以可固化组成物的总量计,当光扩散剂的含量小于1重量%时,难以期望通过使用光扩散剂来提高光转换效率的效果,并且当其含量大于20重量%时,可能出现量子点沉积问题。
聚合起始剂
根据实施例的可固化组成物可还包含聚合起始剂,例如光聚合起始剂、热聚合起始剂或其组合。
光聚合起始剂是常用于感旋光性树脂组成物的起始剂,例如苯乙酮系化合物(acetophenone-based compound)、二苯甲酮系化合物(benzophenone-based compound)、噻吨酮系化合物(thioxanthone-based compound)、安息香系化合物(benzoin-basedcompound)、三嗪系化合物(triazine-based compound)、肟系化合物(oxime-basedcompound)、胺基酮系化合物(aminoketone-based compound)等,但未必仅限于此。
苯乙酮系化合物的实例可为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、对第三丁基三氯苯乙酮、对第三丁基二氯苯乙酮、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-2-二甲基胺基-1-(4-吗啉基苯基)-丁-1-酮等。
二苯甲酮系化合物的实例可为二苯甲酮、苯甲酸苯甲酰基酯、苯甲酸苯甲酰基甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮、4,4'-双(二甲基胺基)二苯甲酮、4,4'-双(二乙基胺基)二苯甲酮、4,4'-二甲基胺基二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、3,3'-二甲基-2-甲氧基二苯甲酮等。
噻吨酮系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。
安息香系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。
三嗪系化合物的实例可为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-(对甲氧基苯基)-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-联苯基-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1-基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘酚1-基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-4-双(三氯甲基)-6-胡椒基-s-三嗪、2-4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-s-三嗪等。
肟系化合物的实例可为O-酰基肟系化合物、2-(O-苯甲酰基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮、1-(O-乙酰基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮、O-乙氧基羰基-α-氧基胺基-1-苯基丙-1-酮等。O-酰基肟系化合物的具体实例可为1,2-辛二酮、2-二甲基胺基-2-(4-甲基苯甲基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮、1-(4-苯硫基苯基)-丁烷-1,2-二酮-2-肟-O-苯甲酸酯、1-(4-苯硫基苯基)-辛烷-1,2-二酮-2-肟-O-苯甲酸酯、1-(4-苯硫基苯基)-辛-1-酮肟-O-乙酸酯、1-(4-苯硫基苯基)-丁-1-酮肟-O-乙酸酯等。
胺基酮系化合物的实例可为2-苯甲基-2-二甲基胺基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1等。
光聚合起始剂除所述化合物之外可还包括咔唑系化合物、二酮系化合物、硼酸锍系化合物、重氮系化合物、咪唑系化合物、联咪唑系化合物等。
光聚合起始剂可与能够通过吸收光引起化学反应且变得被激发并随后传输其能量的光敏剂一起使用。
光敏剂的实例可为四乙二醇双-3-巯基丙酸酯、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、二季戊四醇四-3-巯基丙酸酯等。
热聚合起始剂的实例可为过氧化物,具体而言过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰、过氧化月桂基、过氧化二月桂基、过氧化二-第三丁基、过氧化环己烷、过氧化甲乙酮、氢过氧化物(例如第三丁基氢过氧化物、枯烯氢过氧化物)、过氧化二碳酸二环己基酯、2,2-偶氮-双(异丁腈)、过苯甲酸第三丁酯等,例如2,2'-偶氮双-2-甲基丙腈,但未必仅限于此,且可使用此项技术中众所习知的任何一种。
以可固化组成物的总量计,聚合起始剂的含量可为0.1重量%至5重量%,例如1重量%至4重量%。当聚合起始剂的含量在所述范围内时,由于曝光或热固化期间的充分固化,可获得优异的可靠性,且防止由于非反应起始剂导致的透射率劣化,由此防止量子点的光学性质劣化。
黏合剂树脂
根据实施例的可固化组成物可还包含黏合剂树脂。
黏合剂树脂可包括丙烯酸系树脂、卡多系树脂、环氧树脂或其组合。
丙烯酸系树脂可为第一烯属不饱和单体与可与其共聚的第二烯属不饱和单体的共聚物,并且可为包括至少一个丙烯酸系重复单元的树脂。
丙烯酸系黏合剂树脂的具体实例可为聚甲基丙烯酸苯甲酯、(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-羟基乙酯共聚物、(甲基)丙烯酸/甲基丙烯酸苯甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-羟基乙酯共聚物等,但并非仅限于此,且该些可单独使用或者以两种或更多种的混合物形式使用。
丙烯酸系黏合剂树脂的重量平均分子量可为5,000克/莫耳至15,000克/莫耳。当丙烯酸系黏合剂树脂的重量平均分子量在所述范围内时,与基板的紧密接触性质、物理及化学性质得到改善,并且黏度适当。
丙烯酸系树脂可具有80毫克KOH/克至130毫克KOH/克的酸值。当丙烯酸系树脂的酸值在所述范围内时,画素图案可具有优异的分辨率。
卡多系树脂可用于传统的可固化树脂(或感旋光性树脂)组成物中,并且可例如如在韩国专利申请案特开第10-2018-0067243号中所揭示般使用,但并非仅限于此。
卡多系树脂可例如通过将以下化合物中的至少两者进行混合来制备:含芴化合物,例如9,9-双(4-环氧乙烷基甲氧苯基)芴;酸酐化合物,例如苯四甲酸二酐、萘四甲酸二酐、联苯基四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、环丁烷四甲酸二酐、苝四甲酸二酐、四氢呋喃四甲酸二酐及四氢邻苯二甲酸酐;二醇化合物,例如乙二醇、丙二醇及聚乙二醇;醇化合物,例如甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、环己醇及苯甲醇;溶剂系化合物,例如丙二醇甲基乙酸乙酯及N-甲基吡咯啶酮;磷化合物,例如三苯基膦等;以及胺或铵盐化合物,例如四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、苯甲基二乙胺、三乙胺、三丁胺或苯甲基三乙基氯化铵。
卡多系黏合剂树脂的重量平均分子量可为500克/莫耳至50,000克/莫耳、例如1,000克/莫耳至30,000克/莫耳。当卡多系黏合剂树脂的重量平均分子量处于所述范围内时,可形成令人满意的图案,而在固化层的生产期间无残基且在溶剂型可固化组成物的显影期间不会损失膜厚度。
当黏合剂树脂是卡多系树脂时,包含黏合剂树脂的可固化组成物、具体而言感旋光性树脂组成物的可显影性得到改善,并且光固化期间的灵敏度良好,使得精细图案形成性质得到改善。
环氧树脂可为能够通过加热聚合的单体或寡聚物,并且可包含具有碳-碳不饱和键及碳-碳环状键的化合物。
环氧树脂可包括但不限于双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、环状脂肪族环氧树脂及脂肪族聚缩水甘油醚。
其当前可用的产品可包括:联苯基环氧树脂,例如来自优香壳牌环氧有限公司(Yuka Shell Epoxy Co.,Ltd.)的YX4000、YX4000H、YL6121H、YL6640或YL6677;甲酚酚醛清漆型环氧树脂,例如来自日本化药株式会社(Nippon Kayaku Co.,Ltd.)的EOCN-102、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1020、EOCN-1025及EOCN-1027以及来自优香壳牌环氧有限公司的埃皮考特(EPIKOTE)180S75;双酚A环氧树脂,例如来自优香壳牌环氧有限公司的EPIKOTE1001、1002、1003、1004、1007、1009、1010及828;双酚F型环氧树脂,例如来自优香壳牌环氧有限公司的EPIKOTE 807及834;苯酚酚醛清漆型环氧树脂,例如来自优香壳牌环氧有限公司的EPIKOTE 152、154及157H65以及来自日本化药株式会社的EPPN 201、202;其他环状脂肪族环氧树脂,例如来自汽巴-嘉基有限公司(CIBA-GEIGY A.G)的CY175、CY177及CY179、来自U.C.C的ERL-4234、ERL-4299、ERL-4221及ERL-4206、来自昭和电工公司(Showa DenkoK.K.)的秀迪因(Shodyne)509、来自汽巴-嘉基A.G公司的爱牢达(ARALDITE)CY-182、CY-192及CY-184、来自大日本油墨化工有限公司(Dainippon Ink and Chemicals Inc.)的埃皮克隆(Epichron)200及400、来自优香壳牌环氧有限公司的EPIKOTE 871、872及EP1032H60、来自塞拉尼斯涂料有限公司(Celanese Coatings Co.,Ltd.)的ED-5661及ED-5662;脂肪族聚缩水甘油醚,例如来自优香壳牌环氧有限公司的EPIKOTE 190P及191P、来自共荣社由至有限公司(Kyoesha Yushi Co.,Ltd.)的艾普利特(Epolite)100MF、来自日本由至有限公司(Nippon Yushi Co.,Ltd.)的Epiol TMP等。
举例而言,当根据实施例的可固化组成物是无溶剂的可固化组成物时,以可固化组成物的总量计,黏合剂树脂的含量可为0.5重量%至10重量%,例如1重量%至5重量%。在此种情形中,可提高无溶剂的可固化组成物的耐热性及耐化学性,并且还可提高组成物的储存稳定性。
举例而言,当根据实施例的可固化组成物是包含溶剂的可固化组成物时,以可固化组成物的总量计,黏合剂树脂的含量可为1重量%至30重量%,例如3重量%至20重量%。在此种情形中,可提高图案特性、耐热性及耐化学性。
其他添加剂
为达成量子点的稳定性及分散性改善,根据实施例的可固化组成物可还包含聚合抑制剂。
聚合抑制剂可包括氢醌系化合物、儿茶酚系化合物或其组合,但未必仅限于此。当根据实施例的可固化组成物还包含氢醌系化合物、儿茶酚系化合物或其组合时,可防止在印刷(涂布)可固化组成物后曝光期间的室温交联。
举例而言,氢醌系化合物、儿茶酚系化合物或其组合可包括氢醌、甲基氢醌、甲氧基氢醌、第三丁基氢醌、2,5-二-第三丁基氢醌、2,5-双(1,1-二甲基丁基)氢醌、2,5-双(1,1,3,3-四甲基丁基)氢醌、儿茶酚、第三丁基儿茶酚、4-甲氧基儿茶酚、五倍子酚、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚、2-萘酚、三(N-羟基-N-亚硝基苯基胺基-O,O')铝或其组合,但未必仅限于此。
氢醌系化合物、儿茶酚系化合物或其组合可以分散液的形式使用,且以可固化组成物的总量计,分散液形式的聚合抑制剂的含量可为0.001重量%至3重量%、例如0.01重量%至2重量%。当聚合抑制剂的含量在上述范围内时,可解决在室温下的老化问题,且同时可防止灵敏度的降低及表面剥离。
此外,根据实施例的可固化组成物可还包含丙二酸;3-胺基-1,2-丙二醇;硅烷系偶联剂;调平剂;氟系界面活性剂;或其组合,以改善耐热性及可靠性。
举例而言,根据实施例的可固化组成物可还包含具有例如乙烯基、羧基、甲基丙烯酰氧基、异氰酸酯基、环氧基等反应性取代基的硅烷系偶联剂以改善与基板的紧密接触性质。
硅烷系偶联剂的实例可为三甲氧基硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酸基氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等,且该些偶联剂可单独使用或者以两种或更多种的混合物形式使用。
以100重量份的可固化组成物计,硅烷系偶联剂的含量可为0.01重量份至10重量份。当硅烷系偶联剂的含量在所述范围内时,紧密接触性质、储存能力等得以改善。
此外,可固化组成物可根据需要还包含界面活性剂(例如氟系界面活性剂)以改善涂布性质并抑制斑点的产生,即改善调平效能。
氟系界面活性剂可具有4,000克/莫耳至10,000克/莫耳、且具体而言6,000克/莫耳至10,000克/莫耳的低重量平均分子量。此外,氟系界面活性剂可具有18毫牛/米至23毫牛/米的表面张力(在0.1%的聚乙二醇单甲醚乙酸酯(polyethylene glycolmonomethylether acetate,PGMEA)溶液中测得)。当氟系界面活性剂具有处于所述范围内的重量平均分子量及表面张力时,调平效能可进一步改善,且当应用作为高速涂布的狭缝涂布时,可提供优异的特性,此乃因可通过在高速涂布期间防止斑点产生并抑制蒸气产生而较少地产生膜缺陷。
氟系界面活性剂的实例可为(BM化学公司(BM ChemieInc.));美佳法(MEGAFACE)FFF及F(大日本油墨化工有限公司(Dainippon Ink Kagaku Kogyo Co.,Ltd.));弗洛拉德(FULORAD)弗洛拉德弗洛拉德及弗洛拉德(住友3M有限公司(Sumitomo 3M Co.,Ltd.));沙福隆(SURFLON)沙福隆沙福隆沙福隆及沙福隆(旭硝子玻璃有限公司(ASAHI Glass Co.,Ltd.));以及等(东丽硅酮有限公司(ToraySilicone Co.,Ltd.));来自迪爱生有限公司(DIC Co.,Ltd.)的F-482、F-484、F-478、F-554等。
此外,除了氟系界面活性剂之外,根据实施例的可固化组成物可包含硅酮系界面活性剂。硅酮系界面活性剂的具体实例可为东芝硅酮有限公司(Toshiba silicone Co.,Ltd.)的TSF400、TSF401、TSF410、TSF4440等,但并非仅限于此。
以100重量份的可固化组成物计,界面活性剂的含量可为0.01重量份至5重量份,例如0.1重量份至2重量份。当界面活性剂的含量在所述范围内时,在喷射的组成物中较少地生成异物。
另外,除非会使性质劣化,否则根据实施例的可固化组成物可还包含预定量的其他添加剂,例如抗氧化剂、稳定剂等。
溶剂
同时,根据实施例的可固化组成物可还包含溶剂。
溶剂可例如包括:醇,例如甲醇、乙醇等;二醇醚,例如乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚等;溶纤剂乙酸酯,例如甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二乙基溶纤剂乙酸酯等;卡必醇,例如甲基乙基卡必醇、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、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二乙醚等;丙二醇烷基醚乙酸酯,例如丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯等;酮,例如甲乙酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、甲基-正丙基酮、甲基-正丁基酮、甲基-正戊基酮、2-庚酮等;饱和脂族单羧酸烷基酯,例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等;乳酸酯,例如乳酸甲酯、乳酸乙酯等;羟基乙酸烷基酯,例如羟基乙酸甲酯、羟基乙酸乙酯、羟基乙酸丁酯等;乙酸烷氧基烷基酯,例如甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等;3-羟基丙酸烷基酯,例如3-羟基丙酸甲酯、3-羟基丙酸乙酯等;3-烷氧基丙酸烷基酯,例如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-羟基丙酸烷基酯,例如2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基丙酸丙酯等;2-烷氧基丙酸烷基酯,例如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-甲基丙酸烷基酯,例如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-甲基丙酸烷基酯,例如2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等;酯,例如丙酸2-羟基乙酯、丙酸2-羟基-2-甲基乙酯、乙酸羟基乙酯、丁酸2-羟基-3-甲基甲酯等;或酮酸酯,例如丙酮酸乙酯等,且此外,可为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-甲基吡咯啶酮、二甲亚砜、苯甲基乙基醚、二己基醚、乙酰丙酮、异佛尔酮、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、顺丁烯二酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、苯基溶纤剂乙酸酯(phenyl cellosolve acetate)等,但并非仅限于此。
举例而言,溶剂可期望为二醇醚,例如乙二醇单乙醚、乙二醇甲乙醚等;乙二醇烷基醚乙酸酯,例如乙基溶纤剂乙酸酯等;酯,例如丙酸2-羟基乙酯等;卡必醇,例如二乙二醇单甲醚等;丙二醇烷基醚乙酸酯,例如丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯等;醇,例如乙醇等或其组合。
举例而言,溶剂可为极性溶剂,包括丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、乙醇、乙二醇二甲醚、乙二醇甲乙醚、二乙二醇二甲醚、2-丁氧基乙醇、N-甲基吡咯啶、N-乙基吡咯啶、碳酸伸丙酯、γ-丁内酯或其组合。
以可固化组成物的总量计,溶剂的含量可为40重量%至80重量%,例如45重量%至80重量%。当溶剂处于所述范围内时,溶剂型可固化组成物具有适当黏度,且因此可在通过旋转涂布及狭缝涂布而被涂布于大区域中时具有优异的涂布性质。
另一实施例提供一种使用所述可固化组成物制造的固化层、一种包括所述固化层的彩色滤光片以及一种包括所述彩色滤光片的显示设备。
制造固化层的方法中的一者可包括:使用喷墨喷射方法将可固化组成物涂布在基板上以形成图案(S1);及对所述图案进行固化(S2)。
(S1)形成图案
可期望以喷墨喷射方法将可固化组成物在基板上涂布成0.5微米至20微米。喷墨喷射方法可通过使每一喷嘴喷射单一颜色且因此将喷射重复与所需数目的颜色相等的次数来形成图案,但所述图案亦可通过使每一喷墨喷嘴同时喷射所需数目的颜色来形成,以便减少制程。
(S2)固化
对所获得的图案进行固化以获得画素。本文中,固化方法可为热固化或光固化制程。热固化制程可在大于或等于100℃下、可取地在100℃至300℃范围内、且更可取地在160℃至250℃范围内执行。光固化制程可包括照射光化射线,例如190纳米至450纳米、例如200纳米至400纳米的紫外线。通过使用例如具有低压、高压或超高压的汞灯、金属卤素灯、氩气激光等光源来执行照射。根据需要亦可使用X射线、电子束等。
制造固化层的其他方法可包括使用前述可固化组成物通过如下光刻方法来制造固化层。
(1)涂布及膜形成
利用旋转涂布或狭缝涂布方法、滚涂方法、丝网印刷方法、涂布器方法等在经受预定预处理的基板上将可固化组成物涂布成具有所期望的厚度,例如介于2微米至10微米范围内的厚度。然后,将经涂布基板在70℃至90℃的温度下加热1分钟至10分钟,以移除溶剂并形成膜。
(2)曝光
在安放具有预定形状的屏蔽之后,通过例如190纳米至450纳米、例如200纳米至400纳米的紫外(ultraviolet,UV)射线等光化射线来照射所得膜以形成期望的图案。使用例如具有低压、高压或超高压的汞灯、金属卤素灯、氩气激光等光源来执行照射。根据需要亦可使用X射线、电子束等。
当使用高压汞灯时,曝光制程使用例如500毫焦/平方厘米或小于500毫焦/平方厘米的光剂量(利用365纳米传感器)。然而,所述光剂量可依据可固化组成物的每一组分的类型、其组合率及干膜厚度而变化。
(3)显影
在曝光制程之后,使用碱性水溶液通过对除被曝光部分外的多余部分进行溶解及移除而对被曝光膜进行显影,以形成影像图案。换言之,当使用碱性显影溶液来显影时,未曝光区被溶解,且形成影像彩色滤光片图案。
(4)后处理
可再次对经显影的影像图案进行加热或通过光化射线等对经显影的影像图案进行照射来进行固化,以达成耐热性、耐旋光性、紧密接触性质、抗裂性、耐化学性、高强度、储存稳定性等方面的优异质量。
实施本发明的形式
在下文中,参考实例更详细地说明本发明。然而,该些实例不应在任何意义上被解释为限制本发明的范围。
(经表面改质的量子点的制备)
在将磁棒放入三颈圆底烧瓶中后,向其中放入绿色量子点分散溶液(InP/ZnSe/ZnS,汉索尔化学(Hansol Chemical);量子点固体含量为23重量%)。在本文中,根据表1的组成添加了表面改质材料,并在氮气气氛中在80℃下进行了搅拌。当反应完成时,在将温度降至室温(23℃)后,将量子点反应溶液加入环己烷中,由此捕获沉淀物。通过离心分离将沉淀物自环己烷中分离出来,且然后在真空烘箱中充分干燥了一天,由此获得绿色的经表面改质的量子点。
(表1)
(重量%)
第一表面改质材料 第二表面改质材料 第三表面改质材料 第四表面改质材料
制备例1 70 30 0 0
制备例2 70 15 15 0
制备例3 70 15 10 5
制备例4 70 15 13 2
制备例5 70 15 14 1
制备例6 50 50 0 0
制备例7 50 30 20 0
制备例8 50 30 15 5
制备例9 50 30 18 2
制备例10 50 30 19 1
制备例11 30 50 20 0
制备例12 30 50 15 5
制备例13 30 50 18 2
制备例14 30 50 19 1
制备例15 30 40 30 0
制备例16 30 40 25 5
制备例17 30 40 28 2
制备例18 30 40 29 1
比较制备例1 100 0 0 0
比较制备例2 0 100 0 0
比较制备例3 0 0 100 0
比较制备例4 0 0 0 100
—合成由化学式1-1表示的化合物(第一表面改质材料):
将PH-4(汉农化学公司(Hannong Chemical Inc.))放入2颈圆底烧瓶中,且然后充分溶解在300毫升四氢呋喃(tetrahydrofuran,THF)中。在0℃下向其中注入15.4克NaOH及100毫升水,且然后充分溶解,直至获得澄清的溶液。将通过将73克对甲苯磺酰氯溶解在100毫升THF中而获得的溶液在0℃下缓慢注入其中。注入进行1小时,并将获得的混合物在室温下搅拌了12小时。当反应完成时,向其中加入过量的二氯甲烷,且然后进行了搅拌,并向其中加入NaHCO3饱和溶液,随后进行了萃取、滴定及水移除。在移除溶剂后,将残留物在干燥烘箱中干燥了24小时。将50克经干燥的产物放入2颈圆底烧瓶中,并在300毫升乙醇中进行了充分搅拌。随后,向其中加入27克硫脲并分散在其中,且然后在80℃下回流了12小时。然后,向其中注入通过将4.4克NaOH溶解在20毫升水中而制备的水溶液,同时进一步搅拌了5小时,向其中加入过量的二氯甲烷,且然后向其中加入盐酸水溶液,随后依序进行萃取、滴定、水移除及溶剂移除。将获得的产物在真空烘箱中干燥了24小时,由此获得由化学式1-1表示的化合物。
[化学式1-1]
—合成由化学式2-1表示的化合物(第二表面改质材料):
将100克三乙二醇单甲醚放入2颈圆底烧瓶中,且充分溶解在300毫升THF中。在0℃下向其中注入36.6克NaOH及100毫升水,且然后充分溶解,直至获得澄清的溶液。将通过将127克对甲苯磺酰氯溶解在100毫升THF中而获得的溶液在0℃下缓慢注入其中。注入进行1小时,并将获得的混合物在室温下搅拌了12小时。当反应完成时,向其中加入过量的二氯甲烷,且然后进行了搅拌,并向其中加入NaHCO3饱和溶液,随后进行了萃取、滴定及水移除。在移除溶剂后,将残留物在干燥烘箱中干燥了24小时。将50克经干燥的产物放入2颈圆底烧瓶中,并在300毫升乙醇中进行了充分搅拌。随后,向其中加入58克硫脲并分散在其中,且然后在80℃下回流了12小时。然后,向其中注入通过将18.5克NaOH溶解在20毫升水中而制备的水溶液,同时进一步搅拌了5小时,向其中加入过量的二氯甲烷,且然后向其中加入盐酸水溶液,随后依序进行了萃取、滴定、水移除及溶剂移除。将获得的产物在真空烘箱中干燥了24小时,由此获得由化学式2-1表示的化合物。
[化学式2-1]
—合成由化学式3-1表示的化合物(第三表面改质材料):
在冷凝器-2颈圆底烧瓶中将100克三乙二醇及81克烯丙基溴化物溶解在DMF中,并将26克NaH(60%)分成几份并缓慢加入其中。在氮气气氛下将混合物搅拌了5分钟,且然后在60℃下额外搅拌了12小时。当反应完成时,将所得物冷却至室温。向其中加入了200毫升水及500毫升二氯甲烷以进行三次萃取,且然后单独使用水进行两次萃取,并使用MgSO4移除其中的水分。在对溶剂进行浓缩并在干燥箱中将由其产生的产物干燥24小时后,将50克所述产物放入2颈圆底烧瓶中,并向其中加入了200毫升THF及100毫升水。随后,向其中加入了15.8克NaOH并将其充分溶解在其中。在将滴液漏斗连接至烧瓶后,将通过将60克对甲苯磺酰氯溶解在120毫升THF中而制备的溶液放入滴液漏斗中,且然后在0℃下缓慢注入其中。随后,在室温下将所述混合物额外搅拌了12小时。当反应完成时,在向其中加入200毫升水及100毫升饱和NaHCO3溶液后,向其中加入300毫升二氯甲烷溶剂以依序进行中和、萃取、水分移除及溶剂浓缩。将由其产生的产物真空干燥了24小时,并将50克所述产物再次放入冷凝器-2颈烧瓶中,并充分溶解在300毫升乙醇中。随后,向其中加入了5当量的硫脲,且然后在80℃下搅拌了12小时。接着,向其中加入了3当量的NaOH水溶液,且然后额外搅拌了6小时,由此完成了反应。然后,向其中加入100毫升水、100毫升稀释盐酸水溶液及300毫升二氯甲烷,以依序进行中和、萃取、水分移除及溶剂浓缩。将由其产生的产物真空干燥了24小时,由此获得由化学式3-1表示的化合物。
[化学式3-1]
-合成由化学式4-1表示的化合物(第四表面改质材料):
将5克TPO-L起始剂溶解在了300毫升甲基乙基酮(Methyl Ethyl Ketone,MEK)溶剂中,并向其中注入了1当量的NaI,且然后在60℃下搅拌了12小时。当反应完成时,对所得物进行了吸滤,由此获得白色固体。向其中加入了500毫升去离子水以使其再溶解。向其中逐滴缓慢加入了1当量的50%硫酸水溶液,且然后搅拌了1小时。在确认PH达到1左右后,通过过滤获得了再沈淀的粉末。在安装迪安-斯达克分水器(dean-stark)后,向其中加入了200毫升甲苯,且然后在100℃下搅拌了12小时以完全移除水分。将所获得的白色固体TPO-OH真空干燥了24小时。在两颈烧瓶中将5克TPO-OH起始剂分散在了50毫升二氯甲烷中。随后,向其中缓慢注入了4.5克SOCl2。在确认出通过带有起泡器的烧瓶的一个入口确认了作为反应证据的气泡的形成之后,若分散液在一段时间后缓慢被清除,则此表明反应进行良好。将所得物在室温下搅拌了12小时,由此完成了反应。在真空下对溶剂进行浓缩后,再次向其中加入了50毫升甲苯,并对溶剂进行了额外浓缩。将由此产生的产物真空干燥了24小时,并在烧瓶中向其中加入了100毫升甲苯以使其再溶解。向其中加入了1.73克巯基丙酸、0.5克甲苯磺酸(toluene sulfonyl acid)及触媒量的甲基氢醌,且然后在100℃下利用dean-stark反应器在空气注入条件下进行了搅拌,直至达到理论量。当反应完成时,在向其中加入10毫升饱和NaHCO3水溶液、100毫升水及200毫升二氯甲烷后,依序进行了中和、萃取、水分移除及溶剂浓缩。将由其产生的产物干燥了24小时,由此获得由化学式4-1表示的化合物。
[化学式4-1]
(可固化组成物的制备)
根据实例1至实例18及比较例1至比较例4的可固化组成物是基于以下各组分制备的。
(A)量子点
(A-1)在制备例1中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-2)在制备例2中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-3)在制备例3中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-4)在制备例4中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-5)在制备例5中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-6)在制备例6中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-7)在制备例7中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-8)在制备例8中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-9)在制备例9中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-10)在制备例10中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-11)在制备例11中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-12)在制备例12中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-13)在制备例13中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-14)在制备例14中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-15)在制备例15中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-16)在制备例16中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-17)在制备例17中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-18)在制备例18中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-19)在比较制备例1中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-20)在比较制备例2中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-21)在比较制备例3中制备的经表面改质的绿色量子点
(A-22)在比较制备例4中制备的经表面改质的绿色量子点
(B)可聚合化合物
由化学式6-2表示的化合物(M200,美源化学公司(Miwon Chemical))
[化学式6-2]
(C)光聚合起始剂
TPO-L(玻利尼托(Polynetron))
(D)光扩散剂
二氧化钛分散液(金红石型TiO2;D50(180纳米),固体含量50重量%,艾瑞多斯有限公司(Iridos Co.,Ltd.))
(E)聚合抑制剂
甲基氢醌(东京化学公司(TOKYO CHEMICAL))
实例1至实例18及比较例1至比较例4
具体而言,将经表面改质的绿色量子点与可聚合化合物混合并搅拌了12小时。在本文中,向其中加入了聚合抑制剂,且然后搅拌了5分钟。然后,必要时,加入光起始剂,且然后加入了光扩散剂。
(以实例1为例,将41克经表面改质的绿色量子点与41克作为可聚合化合物的由化学式6-2表示的化合物混合并进行了搅拌,以制备绿色量子点分散液,向其中加入了10.95克由化学式6-2表示的另一种可聚合化合物及0.05克聚合抑制剂,且然后搅拌了5分钟,且随后向其中加入了3克光起始剂及4克光扩散剂,并接着进行了搅拌,由此制备了可固化组成物(油墨)。)
具体组成物示出于表2及表3中。
(表2)
(单位:重量%)
(表3)
(单位:重量%)
评估:对可固化组成物的黏度、光效率、热处理维持率、脱气、固化速率的评估
对根据实例1至实例18及比较例1至比较例4的每一可固化组成物的黏度、光效率、热处理保持、脱气特性及固化速率进行了评估,且结果示出于表4中。
(对黏度的评估)
使用黏度计(RV-2转子,23转/分钟,DV-II,布鲁克工程实验室公司(BrookfieldEngineering Laboratories,Inc.))测量了25℃下的黏度。
(对光效率的评估)
将2毫升每种可固化组成物以1,500转/分钟的速率旋转涂布在玻璃基板上,并在氮气UV曝光器中以5焦耳曝光9秒,以形成QD膜,且使用光效率计(QE-2100,大冢电子有限公司(Otsuka Electronics Co.,Ltd.))测量了QD膜的初始蓝光转化率。
(对热处理维持率的评估)
在氮气气氛下,在180℃的加热板上将上面形成有各QD膜的基板烘烤了30分钟,并在室温(23℃)下冷却了3小时。随后,使用光效率计重新测量膜的蓝光转化率,在以下计算方程式中使用所述膜的蓝光转化率来计算热处理维持率(%)。
热处理维持率(%)=[光转化率(烘烤后)/初始光转化率]*100
(对脱气特性的评估)
将2毫升每种可固化组成物以1,500转/分钟的速率旋转涂布在玻璃基板上,由此分别制备了三个样本。在氮气UV曝光器中对每一基板进行了曝光,在180℃的烘箱中烘烤了30分钟,并在室温(23℃)下冷却了3小时,由此制备了QD固化膜。随后,在每一基板的中心周围取5个大小为1厘米×5厘米的样品,并放入气相层析(gas chromatography,GC)小瓶中,且然后,通过顶空(head-space)GC分析在180℃收集条件下测量了脱气量。
(对固化速率的评估)
在180℃烘箱中将可固化组成物烘烤30分钟并将其冷却至室温(23℃)3小时后,使用傅里叶变换-红外光谱(Fourier transform-infrared spectrum,FT-IR)光谱仪(卡里(Cary)600,安捷伦技术公司(Agilnet Technologies))测量每种可固化组成物中的C=C键(1647-1616cm-1)及C=O键(1658-1783cm-1)峰面积积分值、以及每种QD固化膜中的C=C键及C=O键峰面积积分值,所述峰面积积分值用于根据以下计算方程式来计算固化速率(%)。
固化速率(%)=[1-(QD固化膜中的C=C键峰面积积分值/QD固化膜中的C=O键峰面积积分值)/(可固化组成物中的C=C键峰面积积分值/可固化组成物中的C=O键峰面积积分值)]*100
(表4)
参照表4,相较于根据比较例1至比较例4的可固化组成物,根据实例1至实例18的可固化组成物避免了热处理维持率的劣化,并且同时表现出低黏度、高光效率、低脱气及高固化速率。
尽管已结合目前被视为实用的实例性实施例对本发明进行了阐述,然而应理解,本发明不限于所揭示的实施例,而是相反地旨在涵盖包含在随附权利要求范围的精神及范围内的各种修改及等效布置。因此,上述实施例应被理解为示例性的,而不应被理解为以任何方式限制本发明。

Claims (23)

1.一种可固化组成物,包含:
(A)经至少两种量子点表面改质材料表面改质的量子点;以及
(B)可聚合化合物,
其中所述量子点表面改质材料包括由化学式1表示的第一表面改质材料及由化学式2表示的第二表面改质材料:
[化学式1]
[化学式2]
其中,在化学式1及化学式2中,
R1为经取代或未经取代的C6至C20芳基,
R2为未经取代或经C1至C10烷基取代的C1至C20烷基,
L1及L2各自独立地为经取代或未经取代的C1至C20伸烷基,且
n1及n2各自独立地为2至20的整数。
2.根据权利要求1所述的可固化组成物,其中
以所述量子点表面改质材料的总量计,以30:70至70:30的重量比包含所述第一表面改质材料与所述第二表面改质材料。
3.根据权利要求1所述的可固化组成物,其中
所述第一表面改质材料由化学式1-1表示:
[化学式1-1]
4.根据权利要求1所述的可固化组成物,其中
所述第二表面改质材料由化学式2-1表示:
[化学式2-1]
5.根据权利要求1所述的可固化组成物,其中
所述量子点是进一步经由化学式3表示的第三表面改质材料表面改质的量子点:
[化学式3]
其中,在化学式3中,
R3为经乙烯基取代的C1至C20烷基,
L1及L2各自独立地为经取代或未经取代的C1至C20伸烷基,且
n3为2至20的整数。
6.根据权利要求5所述的可固化组成物,其中
所述量子点表面改质材料中的所述第三表面改质材料的含量等于或小于所述第一表面改质材料或所述第二表面改质材料的含量。
7.根据权利要求5所述的可固化组成物,其中
所述第三表面改质材料由化学式3-1表示:
[化学式3-1]
8.根据权利要求5所述的可固化组成物,其中
以所述量子点表面改质材料的总量计,所述第一表面改质材料及所述第二表面改质材料的含量为60重量%至90重量%。
9.根据权利要求5所述的可固化组成物,其中
所述量子点是进一步经由化学式4表示的第四表面改质材料表面改质的量子点:
[化学式4]
其中,在化学式4中,
R4及R5各自独立地为经取代或未经取代的C6至C20芳基,且
L1为经取代或未经取代的C1至C20伸烷基。
10.根据权利要求9所述的可固化组成物,其中
以较所述第三表面改质材料的重量小的重量包含所述量子点表面改质材料中的所述第四表面改质材料。
11.根据权利要求9所述的可固化组成物,其中
以所述量子点表面改质材料的总量计,所述量子点表面改质材料中的所述第四表面改质材料的含量为1重量%至5重量%。
12.根据权利要求9所述的可固化组成物,其中
所述第四表面改质材料由化学式4-1表示:
[化学式4-1]
其中,在化学式4-1中,
R6为经取代或未经取代的C1至C20烷基,并且
n4为1至5的整数。
13.根据权利要求9所述的可固化组成物,其中
以所述量子点表面改质材料的总量计,
所述第一表面改质材料的含量为30重量%至70重量%;
所述第二表面改质材料的含量为15重量%至50重量%;
所述第三表面改质材料的含量为10重量%至30重量%;且
所述第四表面改质材料的含量为1重量%至5重量%。
14.根据权利要求1所述的可固化组成物,其中
所述可固化组成物是无溶剂的可固化组成物。
15.根据权利要求14所述的可固化组成物,其中
以所述无溶剂的可固化组成物的总量计,所述无溶剂的可固化组成物包含:
5重量%至60重量%的所述量子点;以及
40重量%至95重量%的所述可聚合化合物。
16.根据权利要求1所述的可固化组成物,其中
所述可固化组成物还包含聚合起始剂、光扩散剂、聚合抑制剂或其组合。
17.根据权利要求16所述的可固化组成物,其中
所述光扩散剂包含硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛、氧化锆或其组合。
18.根据权利要求1所述的可固化组成物,其中
所述可固化组成物还包含溶剂。
19.根据权利要求18所述的可固化组成物,其中
以所述可固化组成物的总重量计,所述可固化组成物包含:
1重量%至40重量%的所述量子点;
1重量%至20重量%的所述可聚合化合物;以及
40重量%至80重量%的所述溶剂。
20.根据权利要求1所述的可固化组成物,其中
所述可固化组成物还包含:丙二酸;3-胺基-1,2-丙二醇;硅烷系偶联剂;调平剂;氟系界面活性剂;或其组合。
21.一种固化层,使用如根据权利要求1至权利要求20中的任一项所述的可固化组成物制造而成。
22.一种彩色滤光片,包括如权利要求21所述的固化层。
23.一种显示设备,包括如权利要求22所述的彩色滤光片。
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