包含量子点的可固化组合物、使用其的树脂层及显示装置

文档序号:1608797 发布日期:2020-01-10 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 包含量子点的可固化组合物、使用其的树脂层及显示装置 (Curable composition comprising quantum dot, resin layer using the same, and display device ) 是由 尹振燮 朴民志 柳允堤 李范珍 郑知英 崔锺奎 于 2019-01-02 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种可固化组合物、使用所述可固化组合物制造的树脂层以及包括所述树脂层的显示装置,所述可固化组合物包含(A)量子点;(B)粘合剂树脂,包含由化学式1-1表示的结构单元、由化学式1-2表示的结构单元及由化学式1-3表示的结构单元,且包含由化学式2表示的结构单元;以及(C)溶剂。在所述化学式中,每一取代基与在说明书中所定义的相同。(Disclosed are a curable composition, a resin layer manufactured using the curable composition, and a display device including the resin layer, the curable composition including (A) quantum dots; (B) a binder resin including a structural unit represented by chemical formula 1-1, a structural unit represented by chemical formula 1-2, and a structural unit represented by chemical formula 1-3, and including a structural unit represented by chemical formula 2; and (C) a solvent. In the formula, each substituent is the same as defined in the specification.)

包含量子点的可固化组合物、使用其的树脂层及显示装置

[相关申请的交叉参考]

本申请主张在2018年7月2日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2018-0076671号的优先权及权利,所述韩国专利申请的全部内容并入本申请供参考。

技术领域

本公开涉及一种包含量子点的可固化组合物、使用所述组合物的树脂层以及包括所述树脂层的显示装置。

背景技术

彩色滤光片用于液晶显示器(liquid crystal display,LCD)、照相机的滤光器等。彩色滤光片可通过在电荷耦合装置或透明衬底上对具有三种或更多种颜色的精细区域进行涂布来制造。此着色薄膜是在染色、印刷、颜料分散、喷墨印刷等的方法中制造。

染色涉及通过以下方式来形成着色膜:利用例如天然感光性树脂(例如明胶等)、胺改性的聚乙烯醇、胺改性的丙烯酸系树脂等染色剂在衬底上形成图像,然后利用直接染料对所述图像进行染色。在染色工艺中,常用的染料及树脂本身具有透明度及良好的分散性,但可能降低耐光性、防水性及耐热性。

印刷涉及通过以下方式来形成着色薄膜:对通过将颜料分散在热可固化或光可固化树脂中而制备的油墨进行印刷,且利用热或光对所述油墨进行固化。此种方法与其他方法相比可降低材料成本,但难以形成精密且精确的图像。

颜料分散方法是通过在具有黑色矩阵(black matrix)的透明衬底上重复一系列工艺(例如对包含着色剂的光可聚合组合物进行涂布、曝光、显影及固化)来形成着色膜。此种颜料分散方法可改善彩色滤光片的耐热性及耐久性,且均匀地维持膜的厚度。另外,由于颜料分散方法不仅易于应用且可实现精密的图案,因此一般会采用这种方法。举例来说,韩国专利公开第1992-7002502号、韩国专利公开第1994-0005617号、韩国专利公开第1995-0011163号、韩国专利公开第1995-7000359号等公开了一种利用颜料分散方法来制造着色感光性树脂组合物的方法。

然而,此种颜料分散方法在控制产率方面存在困难,这是因为红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)中的每种颜色分别需要涂布、曝光、显影及固化来形成像素,这使得整个生产线更长且会增加各工艺之间的控制因素。

因此,此种传统颜料分散方法近来已被替换为若干新的方法。其中代表性地包括喷墨印刷方法。喷墨印刷方法涉及在玻璃衬底上形成例如黑色矩阵等不透光层以及在像素空间中植入油墨。此种喷墨印刷方法不需要例如涂布、曝光、显影等工艺,且因此可减少上述工艺所需要的材料的量并简化整个生产线。

当使用此种喷墨来制造彩色滤光片时,常常将至少两种颜料混合以确保所需要的颜色特性。具体来说,当制造红色滤光片时,主要颜料包括二酮吡咯并吡咯(diketopyrolopyrol)系红色颜料,例如颜色指数(color index,C.I.)颜料红第254号。另外,可添加蒽醌系红色颜料(例如,C.I.颜料红177)作为辅助颜料,或者可添加异吲哚啉酮系黄色颜料(例如,C.I.颜料黄139)。根据需要也可添加其他黄色颜料或橙色颜料,例如C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄150、C.I.颜料橙38等。上述颜料因其优异的颜色特性、耐光性及耐热性而一般用作彩色滤光片材料;然而,随着液晶显示器彩色滤光片的应用领域增加,所需要的物理性质变得越来越高。因此,为了改善透射时的例如亮度及色纯度等颜色特性,对颜料的粉碎及精密分散的研究已取得进展,但通过仅对这些颜料进行组合来表达彩色滤光片的颜色特性受到限制。

发明内容

一实施例提供一种能够将热工艺期间的固化收缩率最小化且提高亮度的包含量子点的可固化组合物。

另一实施例提供一种使用所述可固化组合物制造的树脂层。

另一实施例提供一种包括所述树脂层的显示装置。

一实施例提供一种可固化组合物,所述可固化组合物包含(A)量子点;(B)粘合剂树脂,包含由化学式1-1表示的结构单元、由化学式1-2表示的结构单元及由化学式1-3表示的结构单元,且粘合剂树脂在末端处包含由化学式2表示的结构单元;以及(C)溶剂。

[化学式1-1]

Figure BDA0001933657090000021

[化学式1-2]

Figure BDA0001933657090000022

[化学式1-3]

[化学式2]

Figure BDA0001933657090000032

在化学式1-1、化学式1-2、化学式1-3及化学式2中,

R1为经取代或未经取代的丙烯酸酯基(acrylate group),

R2为经取代或未经取代的C6到C20硫代芳基(thioaryl group),

R3及R4独立地为经取代或未经取代的丙烯酸酯基或者经取代或未经取代的C6到C20硫代芳基,

X1是经取代或未经取代的四价有机基(quadrivalent organic group),且

X2为经取代或未经取代的二价有机基(divalent organic group)。

丙烯酸酯基可由化学式3表示。

[化学式3]

Figure BDA0001933657090000033

在化学式3中,

R5到R7独立地为氢原子或者经取代或未经取代的C1到C20烷基。

粘合剂树脂可满足方程式1。

[方程式1]

0.1≤a/a+b≤0.5

在方程式1中,

a表示所述粘合剂树脂中的丙烯酸酯基的数目,且

b表示所述粘合剂树脂中的硫代芳基的数目。

所述可固化组合物还可包含含有由化学式1-3表示的结构单元及在两个末端处的由化学式2表示的结构单元的粘合剂树脂。

[化学式1-3]

Figure BDA0001933657090000041

[化学式2]

Figure BDA0001933657090000042

在化学式1-3及化学式2中,

R2到R4独立地为经取代或未经取代的C6到C20硫代芳基,

X1是经取代或未经取代的四价有机基,且

X2为经取代或未经取代的二价有机基。

X1可由化学式X-1到化学式X-3中的一者表示。

[化学式X-1]

Figure BDA0001933657090000051

[化学式X-2]

[化学式X-3]

Figure BDA0001933657090000053

在化学式X-1中,

L1为单键、氧原子、硫原子、*-C(=O)-*或*-CRa1Ra2-*(其中Ra1及Ra2独立地为经卤素取代或未经取代的C1到C10烷基)。

X2可由化学式X-4到化学式X-10中的一者表示。

[化学式X-4]

Figure BDA0001933657090000054

在化学式X-4中,Rb及Rc独立地为氢原子、经取代或未经取代的C1到C20烷基、酯基或醚基。

[化学式X-5]

[化学式X-6]

Figure BDA0001933657090000061

[化学式X-7]

Figure BDA0001933657090000062

[化学式X-8]

Figure BDA0001933657090000063

在化学式X-8中,Rd为O、S、NH、经取代或未经取代的C1到C20亚烷基、C1到C20烷基胺基或C2到C20烯基胺基。

[化学式X-9]

Figure BDA0001933657090000064

[化学式X-10]

Figure BDA0001933657090000071

粘合剂树脂的重量平均分子量可为约2,000g/mol到约12,000g/mol。

所述量子点可为吸收约360nm到约780nm中的光且发射波长为约500nm到约700nm的荧光的量子点。

所述量子点可包括绿色量子点及红色量子点。

所述溶剂可包括丙二醇单甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyletheracetate)、二丙二醇甲醚乙酸酯(dipropylene glycol methylether acetate)、乙酸环己基酯(cyclohexyl acetate)、乙醇(ethanol)、乙二醇二甲醚(ethyleneglycoldimethylether)、乙二醇甲***(ethylene diglycolmethylethylether)、二乙二醇二甲醚(diethylene glycoldimethylether)、二甲基乙酰胺(dimethyl acetamide)、2-丁氧基乙醇(2-butoxyethanol)、N-甲基吡咯烷(N-methylpyrrolidine)、N-乙基吡咯烷(N-ethylpyrrolidine)、碳酸亚丙酯(propylene carbonate)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone)或其组合。

所述可固化组合物还可包含反应性不饱和化合物。

所述可固化组合物还可包含扩散剂。

以可固化组合物的总量计,可包含约0.1重量%到约20重量%的量的扩散剂。

扩散剂可包括硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛、氧化锆或其组合。

所述可固化组合物还可包含硫醇系添加剂。

硫醇系添加剂可在末端处包含由化学式4表示的至少两个官能基。

[化学式4]

Figure BDA0001933657090000072

在化学式4中,

L7及L8独立地为单键、经取代或未经取代的C1到C20亚烷基、经取代或未经取代的C3到C20亚环烷基、经取代或未经取代的C6到C20亚芳基或者经取代或未经取代的C2到C20亚杂芳基。

以可固化组合物的总量计,可固化组合物可包含约1重量%到约40重量%的量的量子点、约1重量%到约40重量%的量的粘合剂树脂及余量的溶剂。

所述可固化组合物还可包含丙二酸;3-氨基-1,2-丙二醇;硅烷系偶合剂;流平剂;氟系表面活性剂;或其组合。

另一实施例提供一种使用所述可固化组合物制造的树脂层。

另一实施例提供一种包括所述树脂层的显示装置。

所述显示装置还包括彩色滤光片及液晶层,且本文中,彩色滤光片可设置在液晶层的一侧上,而树脂层可设置在液晶层的另一侧上。

本发明的其他实施例包括在以下详细说明中。

传统丙烯酸系粘合剂树脂或环氧系粘合剂树脂在热工艺期间具有高固化收缩率,且因此当将包含上述粘合剂树脂的热可固化组合物形成为固化层(树脂层)时,会造成表面遗漏(surface omission)或产生裂缝,但根据实施例的可固化组合物使用结构与传统粘合剂树脂的结构不同的粘合剂树脂且将热工艺期间的固化收缩率最小化,因而可防止表面遗漏或裂缝,且另外提高量子效率并改善量子点的分散且因此会提高亮度。

附图说明

图1是示出具有由根据实施例的可固化组合物形成的树脂层的显示装置(LCD)的示意图。

符号的说明

1:光导

2:树脂层

3:液晶层

4:外敷层

5:玻璃

6:彩色抗蚀剂层

7:彩色抗蚀剂层

8:彩色抗蚀剂层

9:量子点

10:量子点

具体实施方式

以下,详细阐述本发明的实施例。然而,这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的范围所界定。

当不另外提供具体定义时,本文所用的“烷基”指C1到C20烷基,“烯基”指C2到C20烯基,“环烯基”指C3到C20环烯基,“杂环烯基”指C3到C20杂环烯基,“芳基”指C6到C20芳基,“芳基烷基”指C6到C20芳基烷基,“亚烷基”指C1到C20亚烷基,“亚芳基”指C6到C20亚芳基,“烷基亚芳基”指C6到C20烷基亚芳基,“亚杂芳基”指C3到C20亚杂芳基,且“亚烷氧基”指C1到C20亚烷氧基。

当不另外提供具体定义时,本文所用的“经取代的”指用以下取代基置换至少一个氢:卤素原子(F、Cl、Br或I)、羟基、C1到C20烷氧基、硝基、氰基、胺基、亚氨基、叠氮基、脒基、肼基、腙基、羰基、氨甲酰基、硫醇基(thiol group)、酯基、醚基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸或其盐、C1到C20烷基、C2到C20烯基、C2到C20炔基、C6到C20芳基、C3到C20环烷基、C3到C20环烯基、C3到C20环炔基、C2到C20杂环烷基、C2到C20杂环烯基、C2到C20杂环炔基、C3到C20杂芳基或其组合。

当不另外提供具体定义时,本文所用的“杂”指在化学式中经N、O、S及P中的至少一个杂原子取代。

当不另外提供具体定义时,本文中所用的“(甲基)丙烯酸酯”指“丙烯酸酯”及“甲基丙烯酸酯”二者,并且“(甲基)丙烯酸”指“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”。

当不另外提供具体定义时,本文中所用的“组合”指混合或共聚合。

除非另外提供具体定义,否则如本文所用,当化学键并未绘制在应给出处时,氢原子键结在所述位置处。

当不另外提供具体定义时,本文所用的“*”表示连接相同或不同的原子或化学式的点。

根据实施例的一种可固化组合物包含(A)量子点;(B)粘合剂树脂,包含由化学式1-1表示的结构单元、由化学式1-2表示的结构单元及由化学式1-3表示的结构单元,且包含由化学式2表示的结构单元;以及(C)溶剂。

[化学式1-1]

[化学式1-2]

[化学式1-3]

Figure BDA0001933657090000101

[化学式2]

在化学式1-1、化学式1-2、化学式1-3及化学式2中,

R1为经取代或未经取代的丙烯酸酯基,

R2为经取代或未经取代的C6到C20硫代芳基,

R3及R4独立地为经取代或未经取代的丙烯酸酯基或者经取代或未经取代的C6到C20硫代芳基,

X1是经取代或未经取代的四价有机基,且

X2为经取代或未经取代的二价有机基。

一实施例涉及一种包含量子点的可固化组合物(例如,热可固化组合物),所述可固化组合物已被视为显示领域中的一种新技术趋势。应用于显示器的包含量子点的可固化组合物与传统可固化组合物一样包含粘合剂树脂、色料(colorant)、溶剂、添加剂等,且使用量子点替代例如颜料/染料等色料作为用于实现颜色特性的材料,并且另外还可包括光扩散剂等。

量子点可代表性地为CdSe、InP等,且量子点的合成方法在发光效率(量子产率)方面已快速发展,且实现接近100%的发光效率。举例来说,通过应用量子点片而制造的量子点超高清晰度电视(quantum dot Superb Ultra High Definition Television,QD SUHDTV)目前是市售的。此外,正在通过在传统发光二极管(light-emitting diode,LED)电视的彩色抗蚀剂层中包含量子点(不包含颜料和/或染料)作为自发光版本而非彩色抗蚀剂层中的过滤版本来开发QD TV。通过应用含量子点的树脂组合物对电视的此种开发关键取决于在热工艺(预烘烤)-曝光-显影-洗涤-沉积-另一热工艺(后烘烤)等的工艺中维持组合物的图案化性质及量子点的光效率以及很好地实现图案性质。

然而,一种在传统LED电视的彩色抗蚀剂层中包含量子点以使得彩色抗蚀剂层自发光的方法成本高且在将热工艺期间的收缩率最小化方面存在限制,但近来已对包括以下步骤的方法进行了研究:在彩色抗蚀剂层中***量子点片作为单独的层而无需包括含量子点的树脂层,使蓝色光(光源)入射到量子点片中,以及将蓝色光转换成白色光。本文中,为了将蓝色光转换成白色光,量子点片应包括绿色量子点及红色量子点二者。

在对蓝色光进行转换时发挥关键功能的量子点被疏水配体环绕,且本文中,当将此疏水量子点添加到亲水组合物(例如,以及含环氧系粘合剂树脂的可固化组合物等)中时,存在可分散性劣化的问题,且因此为解决此种可分散性问题,正积极地研究量子点的表面上的配体置换及钝化。然而,包含量子点的可固化组合物的图案化工艺会使灵敏度急剧劣化,且因此很难确保图案化性质。

另外,由于包含量子点的可固化组合物包含大量无机颗粒且因此包含相对少量的有机材料,因而使可加工性劣化。因此,由于特别是在后烘烤工艺期间图案的熔融特性劣化以及可显影性劣化而非常难以在正向(forward direction)上形成图案。

传统上,光致抗蚀剂的底切(undercut)已通过以下方式得到改善:对组合物应用与卡多系粘合剂树脂(cardo-based binder resin)一样具有低熔点的粘合剂树脂以在显影之后对底切部进行后烘烤,或者将环氧基引入到粘合剂树脂中以在预烘烤工艺期间增强紧密接触力。然而,由于包含量子点的可固化组合物如上所述包含大量无机材料,因此底切的改善是有限的,这是因为通过仅应用卡多系粘合剂树脂而无法显示出熔融特性(包含量子点的可固化组合物包含大量无机材料且因此在后烘烤之后无法显示出熔融特性),且包含环氧基的粘合剂树脂存在残留特性大大劣化的问题。另外,由于丙烯酸系粘合剂树脂是组合物中的量子点效率劣化的一个原因,因此难以使用传统上已知的丙烯酸系粘合剂树脂本身。

此外,传统上在包含量子点的可固化组合物中用作粘合剂树脂的丙烯酸系粘合剂树脂或环氧系粘合剂树脂在热固化工艺期间的后烘烤步骤中显示出介于约15%到约20%的固化收缩率,在后烘烤后的额外的热工艺步骤中为约5%的固化收缩率因而在树脂层中存在表面遗漏问题,且即使无表面遗漏,也会在树脂层中存在造成裂缝的问题。关于环氧系粘合剂树脂,因环氧固化机制及环氧结构(如上所述,量子点的表面为疏水的,但由环氧结构形成的网状物为亲水的)而引起的量子点的量子效率或可分散性劣化会造成上述问题,且关于丙烯酸系粘合剂树脂,丙烯酸系粘合剂树脂与量子点具有相容性且因此丙烯酸系粘合剂树脂不会使量子效率劣化,但因在固化期间各分子之间的自由体积(free volume)太大而造成上述问题。

然而,根据实施例的包含量子点的可固化组合物使用卡多系粘合剂树脂作为粘合剂树脂且因此通过以下方式来解决传统问题(表面遗漏、裂缝等):施加包含含有丙烯酸酯基及硫代芳基二者作为官能基的结构单元的卡多系粘合剂树脂,以将由芴(fluorene)化合物的π-π堆叠而引起的分子间自由体积最小化且因此将依据于固化的收缩率最小化。

以下,具体阐述每一组分。

(A)量子点

量子点可吸收约360nm到约780nm、例如约400nm到约780nm的波长区中的光,且发射约500nm到约700nm、例如约500nm到约580nm或约600nm到约680nm的波长区中的荧光。即,量子点可在约500nm到约680nm的波长中具有最大荧光波长(荧光λem)。

量子点可独立地具有介于约20nm到约100nm、例如约20nm到约50nm范围内的半峰全宽(full width at half maximum,FWHM)。当量子点具有处于这些范围内的半峰全宽(FWHM)时,量子点具有高色纯度且因此当用作彩色滤光片中的色材时对增加颜色再现性产生影响。

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杂体(或混合物)。

量子点可独立地包括核及环绕所述核的壳,且在本文中,核及壳可具有例如独立地包含II-IV族、III-V族等的核、核/壳、核/第一壳/第二壳、合金、合金/壳等结构,但并非仅限于此。

举例来说,核可包含选自CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、GaN、GaP、GaAs、InP、InAs、及其合金的至少一种材料,但不必仅限于此。环绕核的壳可包含选自CdSe、ZnSe、ZnS、ZnTe、CdTe、PbS、TiO、SrSe、HgSe、及其合金的至少一种材料,但不必仅限于此。

在实施例中,由于最近全世界对环境的兴趣大大增加并且有毒材料的调节也得到加强,因此使用具有略低量子效率(量子产率)但为环境友好的非镉系发光材料(InP/ZnS)来替代具有镉系核的发光材料,但不必仅限于此。

量子点的结构无特别限制,但在核/壳结构的量子点的情况下,量子点的总体大小可包括(平均粒径)约1nm到约15nm、例如约5nm到约15nm的壳。

举例来说,量子点可包括红色量子点、绿色量子点或其组合。举例来说,量子点可包括绿色量子点及红色量子点二者。本文中,可包含与红色量子点相比更大量的绿色量子点。红色量子点可具有约10nm到约15nm的平均粒径。绿色量子点可具有约5nm到约8nm的平均粒径。

另一方面,由于量子点的分散稳定性,根据实施例的可固化组合物还可包含分散剂。分散剂有助于例如量子点等光转换材料在可固化组合物中的均匀的可分散性,且可包括非离子分散剂、阴离子分散剂或阳离子分散剂。具体来说,分散剂可为聚亚烷基二醇或其酯、聚氧化烯、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,且这些分散剂可单独使用或作为两者或更多者的混合物形式使用。以例如量子点等光转换材料的固体含量计,可使用约0.1重量%到约100重量%、例如约10重量%到约20重量%的量的分散剂。

以根据实施例的可固化组合物的总量计,可包含约1重量%到约40重量%、例如约1重量%到约10重量%的量的量子点。当包含处于这些范围内的量子点时,光转换率得到提高,且可通过不减少图案特性及显影特性来提供优异的可加工性。

(B)粘合剂树脂

粘合剂树脂包含由化学式1-1表示的结构单元、由化学式1-2表示的结构单元及由化学式1-3表示的结构单元且在末端处包含由化学式2表示的结构单元。

粘合剂树脂在结构上在可固化丙烯酸酯基中包括乙烯基及硫代芳基二者,且因此可解决上述底切问题并同时改善显影裕度。

当粘合剂树脂的结构中不存在硫代芳基时,光特性(即,光维持率)大大劣化,当粘合剂树脂中不存在丙烯酸酯基时,可因产生底切而使图案性质大大劣化。

举例来说,丙烯酸酯基可由化学式3表示。

[化学式3]

在化学式3中,

R5到R7独立地为氢原子或者经取代或未经取代的C1到C20烷基。

举例来说,丙烯酸酯基中的乙烯基为固化位点,且以粘合剂树脂中的丙烯酸酯基及硫代芳基的总量(100%)计,可存在约10%到约50%、例如约20%到约30%的量的丙烯酸酯基。处于所述范围内的丙烯酸酯基可有利于在紫外线固化期间将底部固化,且因此解决底切问题并且还会提升图案形成能力。

举例来说,粘合剂树脂可满足方程式1。

[方程式1]

0.1≤a/a+b≤0.5

在方程式1中,

a表示所述粘合剂树脂中的所述丙烯酸酯基的数目,且

b表示所述粘合剂树脂中的所述硫代芳基的数目。

所述可固化组合物还可包含含有由化学式1-3表示的结构单元及在两个末端处的由化学式2表示的结构单元的粘合剂树脂。

[化学式1-3]

Figure BDA0001933657090000132

[化学式2]

Figure BDA0001933657090000141

在化学式1-3及化学式2中,

R2到R4独立地为经取代或未经取代的C6到C20硫代芳基,

X1是经取代或未经取代的四价有机基,且

X2为经取代或未经取代的二价有机基。

在化学式1-1到化学式1-3中,X1可由化学式X-1到化学式X-3中的一者表示。

[化学式X-1]

Figure BDA0001933657090000142

[化学式X-2]

Figure BDA0001933657090000143

[化学式X-3]

Figure BDA0001933657090000144

在化学式X-1中,

L1为单键、氧原子、硫原子、*-C(=O)-*或*-CRa1Ra2-*(其中Ra1及Ra2独立地为经卤素取代或未经取代的C1到C10烷基)。

举例来说,在化学式X-1中,L1可为硫原子。

在化学式2中,X2可由化学式X-4到化学式X-10中的一者表示。

[化学式X-4]

Figure BDA0001933657090000151

在化学式X-4中,Rb及Rc独立地为氢原子、经取代或未经取代的C1到C20烷基、酯基或醚基。

[化学式X-5]

[化学式X-6]

[化学式X-7]

Figure BDA0001933657090000154

[化学式X-8]

在化学式X-8中,Rd为O、S、NH、经取代或未经取代的C1到C20亚烷基、C1到C20烷基胺基或C2到C20烯基胺基。

[化学式X-9]

Figure BDA0001933657090000161

[化学式X-10]

Figure BDA0001933657090000162

粘合剂树脂的重量平均分子量可为约2,000g/mol到约12,000g/mol。当粘合剂树脂的重量平均分子量处于所述范围内时,可很好地形成图案而无残留,并且另外,图案可为令人满意的且在显影期间无厚度损耗。具体来说,当粘合剂树脂的重量平均分子量小于约2,000g/mol时,可能无法形成聚合物,而当粘合剂树脂的重量平均分子量大于约12,000g/mol时,粘合剂树脂在KOH显影期间以剥离型(peel type)被溶解且因此会产生杂质。

以可固化组合物的总量计,可包含约1重量%到约40重量%、例如约5重量%到约20重量%的量的粘合剂树脂。当包含处于所述范围内的粘合剂树脂时,可获得图案的优异的灵敏度、可显影性、分辨率及线性度。

(C)溶剂

根据实施例的可固化组合物可包含以下者作为溶剂:醇,例如甲醇、乙醇等;二醇醚,例如乙二醇甲醚、乙二醇***、丙二醇甲醚等;乙酸溶纤剂,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***、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲***、二乙二醇二***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,例如甲基乙基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、甲基-正丙酮、甲基-正丁酮、甲基-正戊酮、2-庚酮等;饱和脂肪族单羧酸烷基酯,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,例如甲氧基甲基乙酸酯、甲氧基乙基乙酸酯、甲氧基丁基乙酸酯、乙氧基甲基乙酸酯、乙氧基乙基乙酸酯等;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、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯等;或酮酸酯,例如丙酮酸乙酯等,且另外,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-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、苯甲基***、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、草酸二乙酯、顺丁烯二酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、苯基溶纤剂乙酸酯、乙酸环己基酯等,但并非仅限于此。

举例来说,溶剂可期望为二醇醚,例如乙二醇单***、乙二醇甲***等;乙二醇烷基醚乙酸酯,例如乙基溶纤剂乙酸酯等;酯,例如2-羟基丙酸乙酯等;卡必醇,例如二乙二醇单甲醚等;以及丙二醇烷基醚乙酸酯,例如丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯等;醇,例如乙醇等;乙酸环己基酯或其组合。

举例来说,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、乙酸环己基酯、乙醇、乙二醇二甲醚、乙二醇甲***、二乙二醇二甲醚、二甲基乙酰胺、2-丁氧基乙醇、N-甲基吡咯烷、N-乙基吡咯烷、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯或其组合。

以可固化组合物的总量计,可包含余量、例如约20重量%到约80重量%、例如约35重量%到约80重量%的溶剂。当溶剂处于所述范围内时,可固化组合物具有适当的粘度,且因此当通过旋涂及狭缝涂布在大的区域上涂布时可具有优异的涂布性质。

反应性不饱和化合物

反应性不饱和化合物可与传统可固化组合物中常用的单体或寡聚物进行混合。

反应性不饱和化合物可为丙烯酸酯系化合物。举例来说,反应性不饱和化合物可为选自以下中的至少一者: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、二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等,其可单独使用或作为两者或更多者的混合物形式使用。

反应性不饱和化合物可用酸酐处理以改善可显影性。

以可固化组合物的总量计,可包含约1重量%到约10重量%、例如约1重量%到约5重量%的量的反应性不饱和化合物。当包含处于所述范围内的反应性不饱和化合物时,反应性不饱和化合物在图案形成工艺中的曝光期间被充分固化,且因此会改善可靠性,并且可改善图案的耐热性、耐光性、耐化学性、分辨率及紧密接触性质。

扩散剂(或扩散剂分散体)

根据实施例的可固化组合物还可包含扩散剂。

举例来说,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。

扩散剂反射在以上量子点中未被吸收的光,以使得经反射的光可再次在量子点中被吸收。换句话说,扩散剂会增加在量子点中吸收的光的剂量,且因此会提高可固化组合物的光转换效率。

扩散剂可具有约150nm到约250nm、例如约180nm到约230nm的平均粒径(例如,D50)。当扩散剂具有处于所述范围内的平均粒径时,可获得更优异的光散射效果,且可提高光转换效率。

以可固化组合物的总固体量计,可包含约0.1重量%到约20重量%、例如约1重量%到约15重量%的量的扩散剂。当以可固化组合物的总重量计包含小于约0.1重量%的量的扩散剂时,可难以实现光转换效率的提高,而当包含大于约20重量%的量的扩散剂时,可使图案特性劣化。

其他添加剂

为了改善量子点的稳定性及可分散性,根据实施例的可固化组合物还可包含硫醇系添加剂。

硫醇系添加剂可替换量子点的壳表面,且可改善量子点在溶剂中的分散稳定性并可稳定量子点。

硫醇系添加剂根据其结构在末端处具有2到10个、例如2到4个硫醇基(-SH)。

举例来说,硫醇系添加剂可在末端处包含由化学式4表示的至少两个官能基。

[化学式4]

Figure BDA0001933657090000181

在化学式4中,

L7及L8独立地为单键、经取代或未经取代的C1到C20亚烷基、经取代或未经取代的C3到C20亚环烷基、经取代或未经取代的C6到C20亚芳基或者经取代或未经取代的C2到C20亚杂芳基。

举例来说,硫醇系添加剂可由化学式5表示。

[化学式5]

Figure BDA0001933657090000182

在化学式5中,

L7及L8独立地为单键、经取代或未经取代的C1到C20亚烷基、经取代或未经取代的C3到C20亚环烷基、经取代或未经取代的C6到C20亚芳基或者经取代或未经取代的C2到C20亚杂芳基,且

u1及u2独立地为0或1的整数。

举例来说,在化学式4及化学式5中,L7及L8可独立地为单键或者经取代或未经取代的C1到C20亚烷基。

硫醇系添加剂的具体实例可选自由化学式4a表示的季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、由化学式4b表示的三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、由化学式4c表示的季戊四醇四(巯基乙酸酯)、由化学式4d表示的三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、由化学式4e表示的二醇二-3-巯基丙酸酯及其组合。

[化学式4a]

Figure BDA0001933657090000191

[化学式4b]

Figure BDA0001933657090000192

[化学式4c]

Figure BDA0001933657090000201

[化学式4d]

Figure BDA0001933657090000202

[化学式4e]

Figure BDA0001933657090000203

以可固化组合物的总量计,可包含约0.1重量%到约10重量%、例如约0.1重量%到约5重量%的量的硫醇系添加剂。举例来说,以可固化组合物的总固体量计,可包含约0.1重量%到约10重量%、例如约0.5重量%到约8重量%的量的硫醇系添加剂。当包含处于所述范围内的硫醇系添加剂时,可改善例如量子点等光转换材料的稳定性,此组分中的硫醇基与树脂或单体的丙烯酸基反应以形成共价键,且因此可改善例如量子点等光转换材料的耐热性。

根据实施例的可固化组合物还可包含聚合抑制剂,所述聚合抑制剂包括氢醌系化合物(hydroquinone-based compound)、儿茶酚系化合物(catechol-based compound)或其组合。根据实施例的可固化组合物可通过还包含氢醌系化合物、儿茶酚系化合物或其组合来抑制在对感光性组合物进行涂布之后的曝光期间在室温下的交联。

举例来说,氢醌系化合物、儿茶酚系化合物或其组合可为氢醌、甲基氢醌、甲氧基氢醌、叔丁基氢醌、2,5-二-叔丁基氢醌、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、叔丁基儿茶酚、4-甲氧基苯酚、连苯三酚、2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、2-萘酚、三(N-羟基-N-亚硝基苯基胺-O,O')铝)或其组合,但并非仅限于此。

氢醌系化合物、儿茶酚系化合物或其组合可以分散形式使用,且以可固化组合物的总量计,可包含约0.001重量%到约1重量%、例如约0.01重量%到约0.1重量%的量的分散形式的聚合抑制剂。当包含处于所述范围内的聚合抑制剂时,可解决在室温下的时间流逝,且同时可抑制灵敏度劣化及表面层离现象。

根据实施例的可固化组合物除硫醇系添加剂及聚合抑制剂以外,还可包含:丙二酸;3-氨基-1,2-丙二醇;硅烷系偶合剂;流平剂;氟系表面活性剂;或其组合。

举例来说,可固化组合物还可包含具有反应性取代基(例如乙烯基、羧基、甲基丙烯酰氧基、异氰酸酯基、环氧基等)的硅烷系偶合剂以改善与衬底的紧密接触性质。

硅烷系偶合剂的实例可为三甲氧基硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酰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-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、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,且所述硅烷系偶合剂可单独使用或以两者或更多者的混合物形式使用。

以100重量份的可固化组合物计,可使用约0.01重量份到约10重量份的量的硅烷系偶合剂。当包含处于所述范围内的硅烷系偶合剂时,会改善紧密接触性质、存储能力等。

另外,可固化组合物还可视需要包含表面活性剂,例如氟系表面活性剂,以改善涂布性质并抑制产生斑点。

氟系表面活性剂的实例可为BM-

Figure BDA0001933657090000211

及BM-(BM化学公司(BM ChemieInc.));美佳法(MEGAFACE)F

Figure BDA0001933657090000213

F

Figure BDA0001933657090000214

F及F(大日本油墨化学工业有限公司(Dainippon Ink Kagaku Kogyo Co.,Ltd.));弗洛拉德(FULORAD)FC-

Figure BDA0001933657090000217

FULORAD

Figure BDA0001933657090000218

FULORAD FC-

Figure BDA0001933657090000219

及FULORAD FC-

Figure BDA00019336570900002110

(住友3M有限公司(Sumitomo 3M Co.,Ltd.));沙福隆(SURFLON)S-

Figure BDA00019336570900002111

SURFLON S-

Figure BDA00019336570900002112

SURFLON S-SURFLON S-

Figure BDA00019336570900002114

及SURFLON S-

Figure BDA00019336570900002115

(旭硝子玻璃有限公司(ASAHI Glass Co.,Ltd.));以及SH-

Figure BDA00019336570900002116

SH-

Figure BDA00019336570900002117

SH-

Figure BDA00019336570900002118

SZ-

Figure BDA00019336570900002119

及SF-

Figure BDA00019336570900002120

等(东丽硅酮有限公司(Toray Silicone Co.,Ltd.));迪爱生有限公司(DIC Co.,Ltd.)的F-482、F-484、F-478、F-554等。

以可固化组合物的100重量份计,可包含约0.001重量份到约5重量份的量的氟系表面活性剂。当包含处于所述范围内的氟系表面活性剂时,可确保涂布均匀性,不会产生污点,且会改善玻璃衬底的润湿性质。

可固化组合物还可包含预定量的其他添加剂,例如抗氧化剂、稳定剂等,只要这些添加剂不会减少性质即可。

另一实施例提供一种使用所述可固化组合物制造的树脂层。

一种制造树脂层的方法包括:利用喷涂方法将可固化组合物涂布在衬底上以形成图案(S1);以及对图案进行固化(S2)。

(S1)形成图案

可利用喷涂方法将可固化组合物在衬底上涂布为约0.5μm到约10μm。喷涂方法可通过喷出单一颜色并且因此重复喷雾达与所需颜色数一样多的次数来形成图案,但可通过同时喷雾所需颜色数来形成图案。

(S2)固化

对所获得的图案进行固化以获得经固化树脂层。本文中,所述固化可为热固化。可通过以下方式来执行热固化:在高于或等于约100℃下将图案加热3分钟以移除可固化组合物中的溶剂,以及随后在约160℃到约300℃的温度下将图案加热约30分钟。

另一实施例提供一种包括所述树脂层的显示装置。

所述显示装置还可包括彩色滤光片及液晶层,且本文中,彩色滤光片可设置在液晶层的一侧上,而树脂层可设置在液晶层的另一侧上。

参照图1,在显示装置中,具有彩色滤光片的彩色抗蚀剂层6、7、8以及外敷层4在中间设置有液晶层3,以通过柱状间隔件来面对由根据实施例的可固化组合物形成的树脂层2。玻璃5设置在具有彩色滤光片的彩色抗蚀剂层6、7、8及外敷层4上,且具有彩色滤光片的彩色抗蚀剂层6、7、8及外敷层4设置在液晶层3上。另外,在树脂层2的一个表面上存在二氧化硅沉积层,且二氧化硅沉积层通过光导1从光源吸收蓝色光。在根据图1的显示装置中,含量子点的层(树脂层2)与彩色抗蚀剂层6、7、8分开形成,且因此可防止量子点9、10的量子效率劣化。另外,光导可不是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)光导1而是玻璃光导。使用玻璃光导来替代PMMA光导,且因此玻璃光导可有助于使面板为薄的且提高亮度。

以下,参照实例更详细地说明本发明。然而,这些实例不应在任何意义上被解释为限制本发明的范围。

(制备可固化组合物)

实例1及实例2以及比较例1及比较例2

通过以表1所示以下组成使用以下组分来制备根据实例1及实例2以及比较例1及比较例2的每一可固化组合物。

(A)量子点

(A-1)InP/ZnSe/ZnS量子点(荧光λem=532nm,FWHM=37nm,绿色QD,韩松化学有限公司(Hansol Chemical Co.,Ltd.))

(A-2)InP/ZnSe/ZnS量子点(荧光λem=630nm,FWHM=39nm,红色QD,韩松化学有限公司)

(B)粘合剂树脂

(B-1)包含由化学式E-1表示的结构单元以及在两个末端处的由化学式E-2表示的结构单元的粘合剂树脂(塔科玛公司(TAKOMA),TSR-TB04)(重量平均分子量:4,500g/mol)

[化学式E-1]

Figure BDA0001933657090000221

[化学式E-2]

Figure BDA0001933657090000231

(B-2)包含由化学式E-1表示的结构单元、由化学式E-3表示的结构单元及由化学式E-4表示的结构单元以及在两个末端处的由化学式E-5表示的结构单元的粘合剂树脂(塔科玛公司,TSR-TA01)(重量平均分子量:4,000g/mol)

[化学式E-3]

Figure BDA0001933657090000232

[化学式E-4]

Figure BDA0001933657090000241

[化学式E-5]

Figure BDA0001933657090000242

在化学式E-5中,

Rx及Ry独立地为*-O(C=O)CHCH2或未经取代的硫代苯基。

(B-3)包含由化学式E-1表示的结构单元、由化学式E-3表示的结构单元及由化学式E-4表示的结构单元以及在两个末端处的由化学式E-5表示的结构单元的粘合剂树脂(塔科玛公司,TSR-TA01-2)(重量平均分子量:8,000g/mol)

(B-4)丙烯酸系粘合剂树脂(昭和电工公司(SHOWA DENKO),SP-RY67-1)

(B-5)丙烯酸系粘合剂树脂(SMS公司,400H)

(B-6)环氧系粘合剂树脂(ISA有限公司,EHPE 3150)

(B-7)环氧系粘合剂树脂(ISA有限公司,OXT-221)

(C)溶剂

(C-1)乙酸环己基酯(西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich))

(C-2)丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA,西格玛-奥德里奇公司)

(D)反应性不饱和化合物

丙烯酸酯系单体(V1000,大阪有机化工有限公司(Osaka Organic ChemicalIndustry Ltd.))

(E)扩散剂

二氧化钛分散体(TiO2固体含量:20重量%,平均粒径:200nm,迪图技术公司(Ditto Technology))

(F)其他添加剂

(F-1)氟系表面活性剂(F-554,迪爱生有限公司(DIC Co.,Ltd.))

(F-2)硅烷系偶合剂(KBM803,信越化学有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.))

(表1)

(单位:重量%)

Figure BDA0001933657090000251

评价:组合物的固化收缩率及亮度

将根据实例1及实例2以及比较例1及比较例2的每一可固化组合物取15ml并利用旋涂机(沃颇迪克奥特(Opticoat)MS-A150,三笠公司(Mikasa Corp.))在玻璃衬底上涂布为约10μm厚,在热板上在100℃下预烘烤了3分钟,且随后在2个步骤(POB I,POB II)中进行了后烘烤(180℃,N2,30分钟),然后测量了其收缩率。另外,使用CAS分光计在POB I之后在447nm的背光单元(Backlight Unit,BLU)上测量了组合物的色座标及亮度。测量结果示于表2中。

(表2)

实例1 实例2 比较例1 比较例2
在POB I步骤后的收缩率(%) 6.2 4.3 15 4.3
在POB II步骤后的收缩率(%) 0.6 0.3 3.2 0.2
亮度(%) 102 103 85 64

如表2所示,与比较例1及比较例2相比,实例1及实例2显示出低固化收缩率及优异的亮度。

尽管已结合目前被认为是实用的示例性实施例对本发明进行了阐述,然而应理解,本发明并非仅限于所公开的实施例,而是相反地,本发明旨在涵盖包含在随附权利要求的精神及范围内的各种修改及等效配置。因此,上述实施例应理解为示范性的,而非以任何方式限制本发明。

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