CN110407970A - 罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法、纯色材料及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法、纯色材料及液晶显示装置，通过将罗丹明类染料进行低聚物化，不仅可以对罗丹明类染料分子实现单分散，避免罗丹明分子的团聚而引起肩峰的增强，降低因肩峰的而造成对蓝、绿光的吸收强度，在实现色域提纯的同时，而且可以提升罗丹明类染料的热稳定性，以满足液晶显示装置的需求；并且将所述罗丹明类染料单体低聚合物应用至所述纯色材料中，并制成所述纯色薄膜，应用于所述液晶显示装置中，可以避免显示面板的亮度损失过大。
Description
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其是涉及一种罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法、纯色材料及液晶显示装置。
背景技术
显示技术的发展过程即是对色彩再现的能力的体现，从第一代的通用色彩标准(standardRedGreenBlue，sRGB)到电影色域(DCI)，甚至到下一代的电视显示标准(BT.2020)，色域都在提升。高色域意味着电视能够显示出更加丰富多彩的色彩，具有更强的色彩展现能力，这样可以有效的避免在显示时候出现失真或色块的现象。由于色彩的种类增加，使得电视画面中的色彩切换可以更加自然，使得画面的层次更加的分明，能够展现更多的细节和更加接近真实的效果。对于液晶显示，因为屏幕本身并不具备自发光属性，提升色域主要是通过三原色(红、绿、蓝)的彩膜滤光片来实现；此外，也可以通过背光的调整来进行色域的提升，目前有两种主要的提升背光纯度的方式：采用蓝色LED+红绿荧光材料的背光；采用量子点背光技术。
然而上述两种色域提升方法最大的弊端在于显示器最终发出的红绿蓝三原色光并不纯净，因为其在提升色域的过程当中并未对红绿蓝三原色光进行提纯，并存在青绿光和黄橙光，所以发出的红绿蓝三原色光并不纯净；此外，随着色域的提升，光的穿透也随着下降，很难以实现在色域提升的同时也可以实现亮度的提升。
罗丹明类材料虽然可以很好的实现对除RGB之外的杂光很好的吸收，可以提升三原色的纯度，但是罗丹明类染料在光谱上的最大吸收峰左侧有一个肩峰，这会吸收部分的蓝光和绿光，特别是绿光部分；并且对穿透的损失较大，主要是因为罗丹明类染料的团聚，会引起肩峰的吸收增强，这些会抑制罗丹明类染料在纯色显示技术中的应用。
因此，急需提供一种新的罗丹明类染料单体低聚合物制备方法，用以在实现色域提纯的同时，可以避免显示器的亮度损失过大；而且可以提升罗丹明类染料的热稳定性，以满足液晶显示装置制程的需求。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法、纯色材料及液晶显示装置，通过将罗丹明类染料进行低聚物化，不仅可以对罗丹明类染料分子实现单分散，避免罗丹明分子的团聚而引起肩峰的增强，降低因肩峰的而造成对蓝、绿光的吸收强度，在实现色域提纯的同时，而且可以提升罗丹明类染料的热稳定性，以满足液晶显示装置的需求。。
为了达到上述目的，本发明提供一种罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法，包括如下步骤：提供一罗丹明类染料以及有机单体；将所述罗丹明类染料以及4羟基-对苯乙烯溶解于第一溶剂中形成第一混合溶液；在所述第一混合溶液中加入第一催化剂，并反应24小时形成第二混合溶液；依次使用饱和盐水以及饱和碳酸氢钠溶液水洗所述第二混合溶液形成第三混合溶液；使用第二溶剂洗涤所述第三混合溶液并过层析柱分离得到罗丹明类染料单体；将所述罗丹明类染料单体以及有机单体溶解于第三溶剂中形成第四混合溶液；加入第二催化剂至所述第四混合溶液中在60℃反应3小时形成第五混合溶液；采用第四溶剂洗涤所述第五混合溶液得到所述罗丹明类染料单体低聚合物。
进一步地，在所述提供一罗丹明类染料以及有机单体步骤中，所述罗丹明类染料的分子结构式包括如下结构式的一种或多种组合：
进一步地，R1～R5基团的结构是非共轭的结构，R1～R5基团的结构包括直链烷烃、有支链的烷烃、烷氧基的直链或者支链的烷烃；R1～R5基团包括酯基的链状物或取代烷烃衍生物；R1～R5基团的碳链长度的范围可以是1～30。
进一步地，R1～R5基团的结构是通过烷氧基以及酯基相连接共轭结构。
进一步地，R1～R5基团的是杂环的化合物，所述杂环化合物包括五元杂化合物、六元杂环化合物及苯并杂环化合物；所述五环杂化合物包括呋喃、噻吩、吡咯、噻唑或咪唑；所述六环杂化合物包括吡啶、吡嗪、嘧啶或哒嗪；所述苯并杂环化合物包括吲哚、喹啉、蝶啶或吖啶。
进一步地，X-包括F-、Cl-、Br-、CF3SO3-、CF2HSO3-或CFH2SO3-阴离子中的一种；R1～R4包括卤取代基-F、-Cl、Br、-I、氨基、羧基、羟基、硫酸基、醛根、酯、酰基、-COBr、腈、硝基、氨基,＝NH、≡N、苯或酚环。
进一步地，所述第一催化剂包括4-二甲基氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，所述4-二甲基氨基吡啶以及所述二环己基碳二亚胺的摩尔比为1:3～1:1；所述罗丹明类染料以及4羟基-对苯乙烯的摩尔比为1:3～1:1.1；所述第一溶剂包括二氯甲烷；所述第二溶剂包括正己烷以及二氯甲烷；所述第三溶剂包括甲苯；所述第四溶剂为乙醇；所述第二催化剂包括偶氮二异丁腈。
本发明还提供一种纯色材料，包括：树脂、光起始剂、溶剂、添加剂以及通过所述的罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法形成的罗丹明类染料单体低聚合物。
进一步地，所述树脂包括透明的丙烯酸树脂，所述丙烯酸树脂包括甲基丙烯酸二甲胺乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸环己酯以及甲基丙烯酸异辛酯中的一种或多种组合；所述光起始剂包括苯乙酮衍生物:α,α-二乙氧基苯乙酮、2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基苯硫基)丙烷-1-酮记忆HMPP中的一种或多种组合；所述溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚以及乙醇胺中的一种或多种组合；所述添加剂包括硅烷偶联剂。
本发明还提供一种液晶显示装置，包括一偏光片以及彩膜基板，所述偏光片上设有一纯色膜；和/或所述彩膜基板上设有一纯色膜，所述纯色膜的材料包括所述的纯色材料。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法、纯色材料及液晶显示装置，通过将罗丹明类染料进行低聚物化，不仅可以对罗丹明类染料分子实现单分散，避免罗丹明分子的团聚而引起肩峰的增强，降低因肩峰的而造成对蓝、绿光的吸收强度，在实现色域提纯的同时，而且可以提升罗丹明类染料的热稳定性，以满足液晶显示装置的需求；并且将所述罗丹明类染料单体低聚合物应用至所述纯色材料中，并制成所述纯色薄膜，应用于所述液晶显示装置中，可以避免显示面板的亮度损失过大。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明提供的一实施例液晶显示装置的结构示意图；
图2为本发明提供的另一实施例液晶显示装置的结构示意图；
背光模组101；下偏光片103；阵列基板104；
液晶层105；彩膜基板106；上偏光片107；
纯色膜102。
具体实施方式
以下是各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可以用实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如上、下、前、后、左、右、内、外、侧等，仅是参考附图式的方向。本发明提到的元件名称，例如第一、第二等，仅是区分不同的元部件，可以更好的表达。在图中，结构相似的模块以相同标号表示。
本文将参照附图来详细描述本发明的实施例。本发明可以表现为许多不同形式，本发明不应仅被解释为本文阐述的具体实施例。本发明提供这些实施例是为了解释本发明的实际应用，从而使本领域其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改方案。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法，包括如下步骤S1～S8。
S1)提供一罗丹明类染料以及有机单体；
所述罗丹明类染料的分子结构式包括如下结构式的一种或多种组合：
R1～R5基团的结构是非共轭的结构，R1～R5基团的结构也可以是通过烷氧基以及酯基相连接共轭结构。
R1～R5基团的结构包括直链烷烃、有支链的烷烃、烷氧基的直链或者支链的烷烃。
R1～R5基团包括酯基的链状物或取代烷烃衍生物；R1～R5基团的碳链长度的范围可以是1～30。
R1～R5基团的可以是杂环的化合物，所述杂环化合物包括五元杂化合物、六元杂环化合物及苯并杂环化合物。
所述五环杂化合物包括呋喃、噻吩、吡咯、噻唑或咪唑；所述六环杂化合物包括吡啶、吡嗪、嘧啶或哒嗪；所述苯并杂环化合物包括吲哚、喹啉、蝶啶或吖啶。
X-包括F-、Cl-、Br-、CF3SO3-、CF2HSO3-或CFH2SO3-阴离子中的一种；R1～R4包括卤取代基-F、-Cl、Br、-I、氨基、羧基、羟基、硫酸基、醛根、酯、酰基、-COBr、腈、硝基、氨基,＝NH、≡N、苯或酚环。
所述有机单体包括丙烯酸4-羟基R酯，其化学结构式为：
其中，R结构可以是非共轭的结构(直链烷烃，或者有支链的烷烃；或者是烷氧基的直链或者支链的烷烃；也可以是含有酯基的链状物；R也可以是F取代烷烃衍生物，碳链长度的范围可以是1～30等长度不等。R也可以是通过烷氧基以及酯基相连接的共轭结构；也可以是含有杂环或者多元杂环的化合物，杂环化合物是五元和六元杂环及苯并杂环化合物等。五元杂环化合物：呋喃、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑等；六元杂环化合物：吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪等和稠环杂环化合物：吲哚、喹啉、蝶啶、吖啶等。
S2)将所述罗丹明类染料以及4羟基-对苯乙烯溶解于第一溶剂中形成第一混合溶液。
所述第一溶剂包括二氯甲烷，所述罗丹明类染料以及4羟基-对苯乙烯的摩尔比为1:3～1:1.1。
S3)在所述第一混合溶液中加入第一催化剂，并反应24小时形成第二混合溶液。
所述第一催化剂包括4-二甲基氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，所述4-二甲基氨基吡啶以及所述二环己基碳二亚胺的摩尔比为1:3～1:1。
S4)依次使用饱和盐水以及饱和碳酸氢钠溶液水洗所述第二混合溶液形成第三混合溶液；
S5)使用第二溶剂洗涤所述第三混合溶液并过层析柱分离得到罗丹明类染料单体；所述第二溶剂包括正己烷以及二氯甲烷。
合成所述罗丹明类染料单体的化学方程式如下：
上述方程式将罗丹明类染料单体化，针对罗丹明类染料的底端苯环中的羧基结构进行修饰，也可以针对罗丹明的母环中结构进行修饰，进行罗丹明单体化。
S6)将所述罗丹明类染料单体以及有机单体溶解于第三溶剂中形成第四混合溶液；所述第三溶剂包括甲苯。
S7)加入第二催化剂至所述第四混合溶液中在60℃反应3小时形成第五混合溶液；所述第二催化剂包括偶氮二异丁腈。
S8)采用第四溶剂洗涤所述第五混合溶液得到所述罗丹明类染料单体低聚合物；所述第四溶剂为乙醇。
所述罗丹明类染料单体低聚合物具体合成如下化学方程式：
其中有机单体除了苯乙烯之外，还可以是苯乙烯的苯环中含有修饰基团的结构；还可以是丙烯酸、丙烯酸酯、丁二烯、碳酸酯等有机单体衍生物；其中m与n的比例可以是1:1～1:10；其中形成的低聚物的分子量可以是2000～10000，其中分子量可以通过反应时间来控制。
本发明提供了一种罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法，通过对罗丹明类染料分子实现单分散，避免罗丹明分子的团聚而引起肩峰的增强，降低因肩峰的而造成对蓝、绿光的吸收强度，实现色域提纯。
本发明还提供一种纯色材料，包括：树脂、光起始剂、溶剂、添加剂以及通过所述的罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法形成的罗丹明类染料单体低聚合物。
所述树脂作用为通过交联反应使分子量增大，占所述纯色材料的12％～20％；所述罗丹明类染料单体低聚合物用以构建交联网状结构和吸收杂光(黄橙光和蓝绿光)，占所述纯色材料的5％～15％；所述光起始剂由光使其活性化(产生激子)，占所述纯色材料的0.8％～1.5％；所述添加剂用以使基板密着以及作为界面活性剂，占所述纯色材料的2％～2.4％；所述溶剂用以溶解、分算，调整粘度，占所述纯色材料的59％～66％
所述树脂包括透明的丙烯酸树脂，所述丙烯酸树脂包括甲基丙烯酸二甲胺乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸环己酯以及甲基丙烯酸异辛酯中的一种或多种组合；
所述光起始剂包括苯乙酮衍生物:α,α-二乙氧基苯乙酮、2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基苯硫基)丙烷-1-酮记忆HMPP中的一种或多种组合；所述溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚以及乙醇胺中的一种或多种组合；所述添加剂包括硅烷偶联剂。
如图1所示，本发明还提供一种液晶显示装置100，包括背光模组101、下偏光片103、阵列基板104、液晶层105、彩膜基板106以及上偏光片107。
所述下偏光片103设于所述背光模组101上，所述阵列基板104设于所述下偏光片103远离所述背光模组101的一侧。所述液晶层105设于所述阵列基板104远离所述下偏光片103的一侧，所述彩膜基板106设于所述液晶层105远离所述阵列基板104的一侧，所述上偏光片107设于所述彩膜基板106远离所述液晶层105的一侧。
在一实施例中，所述下偏光片103靠近所述背光模组的一侧设有一纯色膜102，所述纯色膜102的材料包括所述的纯色材料。所述纯色膜102通过涂布、曝光交联和热烘烤所述纯色材料可以得到。
所述纯色膜102可以选择将杂光(黄橙光和青绿光)吸收掉，进而可以提升色域。
如图2所示，在另一实施例中，所述纯色膜102还可以设置在彩膜基板106与所述液晶层105之间。
本发明还提出了一种液晶显示装置100，通过将罗丹明类染料进行低聚物化，不仅可以对罗丹明类染料分子实现单分散，避免罗丹明分子的团聚而引起肩峰的增强，降低因肩峰的而造成对蓝、绿光的吸收强度，在实现色域提纯的同时，而且可以提升罗丹明类染料的热稳定性，以满足液晶显示装置的需求。并且将所述罗丹明类染料单体低聚合物应用至所述纯色材料中，并制成所述纯色薄膜，应用于所述液晶显示装置中，可以避免显示面板的亮度损失过大。
应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (10)
1.一种罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一罗丹明类染料以及有机单体；
将所述罗丹明类染料以及4羟基-对苯乙烯溶解于第一溶剂中形成第一混合溶液；
在所述第一混合溶液中加入第一催化剂，并反应形成第二混合溶液；
依次使用饱和盐水以及饱和碳酸氢钠溶液水洗所述第二混合溶液形成第三混合溶液；
使用第二溶剂洗涤所述第三混合溶液并过层析柱分离得到罗丹明类染料单体；
将所述罗丹明类染料单体以及所述有机单体溶解于第三溶剂中形成第四混合溶液；
加入第二催化剂至所述第四混合溶液中反应形成第五混合溶液；
采用第四溶剂洗涤所述第五混合溶液得到所述罗丹明类染料单体低聚合物。
2.根据权利要求1所述的罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法，其特征在于，
在所述的提供一罗丹明类染料以及有机单体的步骤中，所述罗丹明类染料的分子结构式包括如下结构式的一种或多种组合：
3.根据权利要求2所述的罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法，其特征在于，
R1～R5基团的结构是非共轭的结构，R1～R5基团的结构包括直链烷烃、有支链的烷烃、烷氧基的直链或者支链的烷烃；
R1～R5基团包括酯基的链状物或取代烷烃衍生物；
R1～R5基团的碳链长度的范围可以是1～30。
4.根据权利要求2所述的罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法，其特征在于，
R1～R5基团是通过烷氧基以及酯基相连接共轭结构。
5.根据权利要求2所述的罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法，其特征在于，
R1～R5基团是杂环的化合物，所述杂环化合物包括五元杂化合物、六元杂环化合物及苯并杂环化合物；
所述五环杂化合物包括呋喃、噻吩、吡咯、噻唑或咪唑；
所述六环杂化合物包括吡啶、吡嗪、嘧啶或哒嗪；
所述苯并杂环化合物包括吲哚、喹啉、蝶啶或吖啶。
6.根据权利要求2所述的罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法，其特征在于，
X-包括F-、Cl-、Br-、CF3SO3-、CF2HSO3-或CFH2SO3-阴离子中的一种；R1～R4包括卤取代基-F、-Cl、Br、-I、氨基、羧基、羟基、硫酸基、醛根、酯、酰基、-COBr、腈、硝基、氨基，＝NH、≡N、苯或酚环。
7.根据权利要求1所述的罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法，其特征在于，
所述第一催化剂包括4-二甲基氨基吡啶和二环己基碳二亚胺；
所述4-二甲基氨基吡啶以及所述二环己基碳二亚胺的摩尔比为1:3～1:1；
所述罗丹明类染料以及4羟基-对苯乙烯的摩尔比为1:3～1:1.1；
所述第一溶剂包括二氯甲烷；
所述第二溶剂包括正己烷以及二氯甲烷；
所述第三溶剂包括甲苯；所述第四溶剂为乙醇；
所述第二催化剂包括偶氮二异丁腈。
8.一种纯色材料，其特征在于，包括：树脂、光起始剂、溶剂、添加剂以及通过如权利要求1～7中任一项所述的罗丹明类染料单体低聚合物的制备方法形成的罗丹明类染料单体低聚合物。
9.根据权利要求8所述的纯色材料，其特征在于
所述树脂包括透明的丙烯酸树脂，所述丙烯酸树脂包括甲基丙烯酸二甲胺乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸环己酯以及甲基丙烯酸异辛酯中的一种或多种组合；
所述光起始剂包括苯乙酮衍生物:α,α-二乙氧基苯乙酮、2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基苯硫基)丙烷-1-酮记忆HMPP中的一种或多种组合；
所述溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚以及乙醇胺中的一种或多种组合；
所述添加剂包括硅烷偶联剂。
10.一种液晶显示装置，其特征在于，包括一偏光片以及彩膜基板，所述偏光片上设有一纯色膜；和/或
所述彩膜基板上设有一纯色膜，所述纯色膜采用如权利要求8所述的纯色材料。
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