CN108227382A - 着色树脂组成物、及应用其的彩色滤光片和显示设备 - Google Patents

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CN108227382A CN201810044534.2A CN201810044534A CN108227382A CN 108227382 A CN108227382 A CN 108227382A CN 201810044534 A CN201810044534 A CN 201810044534A CN 108227382 A CN108227382 A CN 108227382A
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Abstract

一种着色树脂组成物、及应用其的彩色滤光片和显示设备。着色树脂组成物包括着色剂、树脂、光聚合单体、光聚合起始剂以及溶剂。所述着色剂包括染料,所述染料包括具有如化学式1所示的结构的化合物:

Description

着色树脂组成物、及应用其的彩色滤光片和显示设备
技术领域
本发明发明是关于一种着色树脂组成物。本发明发明也关于一种由所述着色树脂组成物所形成的彩色滤光片。本发明发明还关于一种包括所述彩色滤光片的显示设备。
背景技术
在显示器中,普遍地使用彩色滤光片来控制各画素的颜色。举例来说,在较早期的液晶显示器中,彩色滤光片被形成在相对于薄膜晶体管基板的基板上,其通常被称为彩色滤光片基板。彩色滤光片的光阻结构可以使用树脂组成物来形成。一般来说,为了配合各种类型的显示器应用,着色树脂组成物的成分的可加以调整和优化。
发明内容
本发明是关于一种着色树脂组成物、及应用其的彩色滤光片和显示设备。本发明的着色树脂组成物具有良好的耐热性。
根据本发明的一实施例,提出一种着色树脂组成物。着色树脂组成物包括着色剂、树脂、光聚合单体、光聚合起始剂以及溶剂。所述着色剂包括染料,所述染料包括具有如化学式1所示的结构的化合物:
其中R11和R12各自独立表示氢原子、取代或未取代的烷基、或取代或未取代的芳香基,且R11和R12的至少其中之一包括C-C双键,R51表示氢原子、取代或未取代的烷基、或取代或未取代的芳香基,R31至R38各自独立表示氢原子、卤原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳香基、氰(cyano)基、硝(nitro)基、磺酰基或羟基,R41至R44各自独立表示氢原子、取代或未取代的烷基、或取代或未取代的芳香基,且R41至R44的至少其中之一包括C-C双键,且R41与R42和/或R43与R44可键结形成环状结构,X表示硫原子,An表示阴离子,m表示1以上的正整数,a表示1以上的正整数,且m=a。
根据本发明的一实施例,其中,R11和R12不包括酯基。
根据本发明的一实施例,其中,所述染料更包括具有如化学式2所示的结构的化合物:
其中R21至R24各自独立表示氢原子、C1至C10的烷基、或取代的芳香基,该C1至C10的烷基中所含的氢原子能够由卤原子取代,且该烷基中所含的-CH2-也能够由-O-、-CO-、-NR11-、-OCO-、-COO-、-OCONH-、-CONH-或是-NHCO-所取代,但烷基中所含的邻接的-CH2-不会同时被取代、末端的-CH2-也不会被取代,R25及R26各自独立地表示氢原子或C1至C6的烷基,R27及R28各自独立地表示-OH、-SO3 、-SO3H、-SO3 Z+、-CO2 、-CO2H、-CO2 Z+、-CO2R10、-SO3R10或是-SO2NR11R12,Y表示阴离子,R10为C1至C20的烷基、该烷基所含的氢原子能够由卤原子取代,Z++N(R13)4、Na+或是K+,R11、R12及R13各自独立地表示氢原子、或C1至C20的烷基,p表示0~4的整数。
根据本发明的一实施例,其中,所述染料更包括具有如化学式3所示的结构的化合物:
其中R1~R4各自独立地表示氢原子、一R8或碳数6~10的一价芳香族烃基,或者R1和R2之间、以及R3和R4之间各自一起形成包含氮原子的环,该芳香族烃基中包含的氢原子能够由卤原子、一R8、一OH、一OR8、一SO3 、一SO3H、一SO3 M+、一CO2H、一CO2R8、一SO3R8或一SO2NR9R10取代;R5表示一OH、一SO3 、一SO3H、一SO3M+、一CO2H、一CO2M+、一CO2R8、一SO3R8或一SO2NR9R10;n表示0~5的整数,在n为2以上的整数的情况下,多个R5可以相同也可以相互不同;R6和R7各自独立地表示氢原子或碳数1~6的烷基;M+表示+N(R11)4、Na+或K+,W表示卤原子;R8表示碳数1~20的一价饱和烃基,该饱和烃基中包含的氢原子能够由碳数6~10的芳香族烃基或卤原子取代,该饱和烃基中包含的一CH2-可以被一S-、一O-、一CO-或一NR11-置换;R11表示氢原子、碳数1~20的一价饱和烃基或碳数7~10的芳烷基,在存在多个R11的情况下,它们的全部或一部分可以相同;R9和R10各自独立地表示氢原子、或碳数1~20的一价饱和烃基,该饱和烃基中包含的氢原子可以经一OH或卤原子取代,该饱和脂肪族烃基中包含的一CH2-可以被一S-、一O-、一CO-、一NH-或一NR8-置换,R9和R10可以相互键合而形成包含氮原子的3~10元环的杂环;卤原子为氟原子、氯原子、溴原子或碘原子,b表示1以上的正整数。
根据本发明的一实施例,其中,所述具有如化学式1所示的结构的化合物占所述着色树脂组成物的1~7wt%。
根据本发明的一实施例,其中,所述树脂占所述着色树脂组成物的2~10wt%,所述光聚合单体占所述着色树脂组成物的2~10wt%,所述光聚合起始剂占所述着色树脂组成物的0.1~2.5wt%,所述溶剂占所述着色树脂组成物的75~90wt%。
根据本发明的另一实施例,提出一种彩色滤光片。此彩色滤光片由例如是前述的着色树脂组成物所形成。
根据本发明的更一实施例,提出一种显示设备。此显示设备包括例如是前述的彩色滤光片。
本发明的着色树脂组成物具有良好的耐热性。
具体实施方式
以下提出各种实施例进行详细说明,实施例仅用以作为范例说明,并不会限缩本发明发明欲保护的范围,本发明仍可采用其他特征、元件、方法及参数来加以实施。实施例的提出,仅用以例示本发明的技术特征,并非用以限定本发明的申请专利范围。该技术领域中技术人员,将可根据以下说明书的描述,在不脱离本发明的精神范围内,作均等的修饰与变化。
本发明的一些实施例是关于一种着色树脂组成物。此种着色树脂组成物包括着色剂(A)、树脂(B)、光聚合单体(C)、光聚合起始剂(D)、和溶剂(E)。其中,着色剂(A)包括染料,染料包括具有如化学式1所示的结构的化合物:
[化学式1]
其中R11和R12各自独立表示氢原子、取代或未取代的烷基、或取代或未取代的芳香基,且R11和R12的至少其中之一包括C-C双键,R51表示氢原子、取代或未取代的烷基、或取代或未取代的芳香基,R31至R38各自独立表示氢原子、卤原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳香基、氰(cyano)基、硝(nitro)基、磺酰基或羟基,R41至R44各自独立表示氢原子、取代或未取代的烷基、或取代或未取代的芳香基,且R41至R44的至少其中之一包括C-C双键,且R41与R42和/或R43与R44可键结形成环状结构,X表示硫原子,An表示阴离子,m表示1以上的正整数,a表示1以上的正整数,且m=a。
在此,所述着色剂(A)、树脂(B)、光聚合单体(C)、光聚合起始剂(D)和溶剂(E)等成分用词,独立地可包括单一种或多种着色剂(A)、树脂(B)、光聚合单体(C)、光聚合起始剂(D)和溶剂(E)等该成分的情况。
根据一些实施例,如前述化学式1所示的结构的化合物中,R11和R12不包括酯基。
根据本发明的实施例的着色树脂组成物,由于R11和R12的至少其中之一包括不饱和C-C双键,使染料中的如前述化学式1所示的结构的化合物可进一步和树脂(B)交联聚合,而形成交联度较高而较坚固的树脂结构,而能够使得形成在树脂结构中的染料具有较高的耐热性,能够较佳地固定于树脂(B)的交联结构中,可以避免后续的热工艺对于着色树脂组成物造成破坏,进而达到着色树脂组成物制成的彩色滤光片可同时具有良好耐热性及高亮度的效果。
根据一些实施例,具有如化学式1所示的结构的化合物占所述着色树脂组成物的约1~7wt%。
根据一些实施例,染料更可包括具有如化学式2所示的结构的化合物:
[化学式2]
其中R21至R24各自独立表示氢原子、C1至C10的烷基、或取代的芳香基,该C1至C10的烷基中所含的氢原子能够由卤原子取代,且该烷基中所含的-CH2-也能够由-O-、-CO-、-NR11-、-OCO-、-COO-、-OCONH-、-CONH-或是-NHCO-所取代,但烷基中所含的邻接的-CH2-不会同时被取代、末端的-CH2-也不会被取代,R25及R26各自独立地表示氢原子或C1至C6的烷基,R27及R28各自独立地表示-OH、-SO3 、-SO3H、-SO3 Z+、-CO2 、-CO2H、-CO2 Z+、-CO2R10、-SO3R10或是-SO2NR11R12,Y表示阴离子,R10为C1至C20的烷基、该烷基所含的氢原子能够由卤原子取代,Z++N(R13)4、Na+或是K+,R11、R12及R13各自独立地表示氢原子、或C1至C20的烷基,p表示0~4的整数。
根据一些实施例,举例而言,染料更可包括具有如化学式3所示的结构的化合物:
[化学式3]
其中R1~R4各自独立地表示氢原子、一R8或碳数6~10的一价芳香族烃基,或者R1和R2之间、以及R3和R4之间各自一起形成包含氮原子的环,该芳香族烃基中包含的氢原子能够由卤原子、一R8、一OH、一OR8、一SO3 、一SO3H、一SO3 M+、一CO2H、一CO2R8、一SO3R8或一SO2NR9R10取代;R5表示一OH、一SO3 、一SO3H、一SO3M+、一CO2H、一CO2M+、一CO2R8、一SO3R8或一SO2NR9R10;n表示0~5的整数,在n为2以上的整数的情况下,多个R5可以相同也可以相互不同;R6和R7各自独立地表示氢原子或碳数1~6的烷基;M+表示+N(R11)4、Na+或K+,W表示卤原子;R8表示碳数1~20的一价饱和烃基,该饱和烃基中包含的氢原子能够由碳数6~10的芳香族烃基或卤原子取代,该饱和烃基中包含的一CH2-可以被一S-、一O-、一CO-或一NR11-置换;R11表示氢原子、碳数1~20的一价饱和烃基或碳数7~10的芳烷基,在存在多个R11的情况下,它们的全部或一部分可以相同;R9和R10各自独立地表示氢原子、或碳数1~20的一价饱和烃基,该饱和烃基中包含的氢原子可以经一OH或卤原子取代,该饱和脂肪族烃基中包含的一CH2-可以被一S-、一O-、一CO-、一NH-或一NR8-置换,R9和R10可以相互键合而形成包含氮原子的3~10元环的杂环;卤原子为氟原子、氯原子、溴原子或碘原子,b表示1以上的正整数。
根据一些实施例,举例而言,前述具有如化学式3所示的结构的化合物例如可以是具有如化学式3-1所示的结构的化合物(A-4):
[化学式3-1]
根据一些实施例,举例而言,染料可包括具有如化学式4所示的结构的化合物(A-2):
[化学式4]
根据一些实施例,具有如化学式4所示的结构的化合物(A-2)占所述着色树脂组成物的约0.01~10wt%。
根据一些实施例,举例而言,染料可包括具有如化学式5所示的结构的化合物(A-3):
[化学式5]
根据一些实施例,具有如化学式5所示的结构的化合物(A-3)占所述着色树脂组成物的约0.01~10wt%。
根据一些实施例,树脂(B)可包括碱溶性树脂,例如是但不限于具有(甲基)丙烯酸衍生结构单元。举例而言,树脂(B)可包括具有如化学式6所示的结构的树脂(B-1):
[化学式6]
根据一些实施例,光聚合单体(C)为可通过光聚合引发剂(D)产生的活性自由基及/或酸而聚合的单体,例如是但不限于具有可聚合性的乙烯性不饱和键,像是(甲基)丙烯酸酯化合物。在此,使用括号来叙述的化合物,意味着包括括号内文字存在与不存在的情况,例如前述的(甲基)丙烯酸酯化合物,囊括丙烯酸酯化合物、和甲基丙烯酸酯化合物的情形。举例来说,光聚合单体(C)可包括但不受限于选自于由下列选项所组成的群组中的至少一者:丙烯酸壬基苯基卡必醇酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、丙烯酸2-乙基己基卡必醇酯、丙烯酸2-羟基乙酯、N-乙烯基吡咯酮等具有一个乙烯性不饱和键的聚合性化合物;二(甲基)丙烯酸1,6-己烷二醇酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸三乙二醇酯、双酚A的双(丙烯酰氧基乙基)醚、二(甲基)丙烯酸3-甲基戊烷二醇酯等具有二个乙烯性不饱和键的聚合性化合物;以及三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、八(甲基)丙烯酸三季戊四醇酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、十(甲基)丙烯酸四季戊四醇酯、九(甲基)丙烯酸四季戊四醇酯、三(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰酸酯、四(甲基)丙烯酸乙二醇改性季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸乙二醇改性二季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸丙二醇改性季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸丙二醇改性二季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸己内酯改性季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸己内酯改性二季戊四醇酯等具有三个乙烯性不饱和键的聚合性化合物。在一些实施方案中,光聚合单体(C)较佳地为具有三个乙烯性不饱和键的聚合性化合物。
根据一些实施例,光聚合起始剂(D)可为任何能够通过光或热的作用而产生活性自由基、酸等,进而使得聚合开始的化合物。举例来说,光聚合起始剂(D)可包括但不受限于选自于由下列选项所组成的群组中的至少一者:O-酰基肟(O-acyloxime)化合物、烷基苯基酮化合物、双咪唑化合物、三嗪化合物、酰基膦氧化物(acyl phosphine oxide)、安息香化合物、二苯基酮化合物、醌系化合物、10-丁基-2-氯吖啶酮、苄基、苯基甲酰甲酸甲酯、和环戊二烯钛(titanocene)化合物。在一些实施方案中,光聚合引发剂(D)较佳地包括选自于由下列选项所组成的群组中的至少一者:O-酰基肟化合物、烷基苯基酮化合物、双咪唑化合物、三嗪化合物、和酰基膦氧化物。举例来说,在以O-酰基肟化合物作为光聚合引发剂(D)的情况,可使用OXE-01(BASF公司)、OXE-02(BASF公司)、N-1919(ADEKA公司)等市售商品。
根据一些实施例,溶剂(E)可包括但不受限于选自于由下列选项所组成的群组中的至少一者:酯溶剂(在此意指于分子中含有-COO-但不含-O-的溶剂)、醚溶剂(在此意指于分子中含有-O-但不含-COO-的溶剂)、醚酯溶剂(在此意指于分子中含有-COO-及-O-的溶剂)、酮溶剂(在此意指于分子中含有-CO-但不含-COO-的溶剂)、醇溶剂(在此意指于分子中含有OH但不含-O-、-CO-及-COO-的溶剂)、芳香族烃溶剂、酰胺溶剂、二甲基亚砜等。
一些实施例中,着色树脂组成物的固含量约10~25wt%,较佳地约为14~18wt%;着色剂(A)占着色树脂组成物的固成分的约10~40wt%,较佳地约为11~30wt%;染料占着色剂(A)的约1~100wt%,较佳地约为5~95wt%。基于上述,染料占着色树脂组成物的约0.01~10wt%。
一些实施例中,树脂(B)占着色树脂组成物的约2~10wt%,光聚合单体(C)占着色树脂组成物的约2~10wt%,光聚合起始剂(D)占着色树脂组成物的约0.1~2.5wt%,溶剂(E)占着色树脂组成物的约75~90wt%。
根据一些实施例,着色树脂组成物还可包括调平剂、聚合起始助剂、填充剂、密着促进剂、抗氧化剂、光安定剂、链移动剂等其他添加剂,但不受限于此。
本发明的另一实施例是关于一种彩色滤光片,其可由根据前述任一实施例的着色树脂组成物所形成。举例来说,根据前述任一实施例的着色树脂组成物可通过光微影法、喷墨法、或印刷法等方法形成所述彩色滤光片,但不受限于此。
本发明的再一实施例是关于一种显示设备,其可包括前述的彩色滤光片,但不受限于此。根据一些实施例,所述显示设备可为液晶显示设备、电致发光显示设备、或电浆显示设备等显示器。
以下,本发明将提供数个实施例和比较例,以更具体地说明根据本发明实施例的着色树脂组成物可达成的功效。
[实施例1~6]
使用前述具有如化学式1所示的结构的化合物(化合物A-2、化合物A-3、化合物A-4)的染料作为着色剂(A),且使用前述树脂(B-1)。使用六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯(DPHA)(日本化药)作为光聚合单体。使用OXE-01(BASF公司)作为光聚合引发剂。使用丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)作为溶剂。使用聚酯改质硅油SH8400(道康宁东丽公司)作为调平剂。以表1所列示的比例配制成着色树脂组成物。将配制完成的着色树脂组成物以旋涂法涂布于5公分*5公分的玻璃基板(Eagle2000,Corning公司)上。于100℃预烘烤3分钟。放置冷却后,使用曝光机(TME-150RSK,TOPCON(股)制)于大气环境气氛下以80mJ/cm2的曝光量(365nm基准)进行光照射,且并未使用光罩。接着在烘箱中于230℃后烘烤30分钟,得到彩色滤光片的样品(膜厚2.5μm),并对此样品测定亮度及色度。将前述制备完成的彩色滤光片(玻璃)样品量测色度后,接着在烘箱中于230℃后再烘烤120分钟,再度以色度机量测彩色滤光片(玻璃)样品的色度,并且计算第二次烘烤前后的色度的ΔEab。(ΔEab=((L*-L*)^2+(a*-a*)^2+(b*-b*)^2)^(1/2))
[比较例1~3]
使用具有如以下化学式所示的结构的化合物(A-1)的染料作为着色剂。
其他条件如前述实施例。依照实施例所述的方法制成样品并进行观察。
[结果和评价]
各实施例和比较例的成分比例(重量百分比)和色度观察结果如表1所列,“Bx”和“By”表示对样品测定亮度时的色度坐标,ΔEab的数值越大表示耐热性越差。如表1所示,各个由实施例的着色树脂组成物所形成的彩色滤光片的样品,皆具有良好耐热性及高亮度。
表1
表1(续)
比较例3 实施例5 实施例6
A-1 2.0% 0% 0%
A-2 0% 0.8% 0%
A-3 0% 0% 1.4%
A-4 0.8% 0.4% 0.6%
B-1 7.8% 5.9% 8.4%
DPHA 6.7% 5.9% 8.4%
OXE-01 0.1% 0.1% 0.2%
SH8400 0.01% 0.01% 0.02%
PGMEA 82.6% 86.9% 81.0%
Bx 0.149 0.149 0.149
By 0.046 0.046 0.046
亮度 100% 103% 103%
ΔEab 10.2 6.3 5.0
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种着色树脂组成物,其特征在于,该着色树脂组成物包括:
着色剂,该着色剂包括染料,所述染料包括具有如化学式1所示的结构的化合物:
其中R11和R12各自独立表示氢原子、取代或未取代的烷基、或取代或未取代的芳香基,且R11和R12的至少其中之一包括C-C双键,R51表示氢原子、取代或未取代的烷基、或取代或未取代的芳香基,R31至R38各自独立表示氢原子、卤原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳香基、氰基、硝基、磺酰基或羟基,R41至R44各自独立表示氢原子、取代或未取代的烷基、或取代或未取代的芳香基,且R41至R44的至少其中之一包括C-C双键,且R41与R42和/或R43与R44可键结形成环状结构,X表示硫原子,An表示阴离子,m表示1以上的正整数,a表示1以上的正整数,且m=a;
树脂;
光聚合单体;
光聚合起始剂;以及
溶剂。
2.如权利要求1所述的着色树脂组成物,其特征在于,R11和R12不包括酯基。
3.如权利要求1所述的着色树脂组成物,其特征在于,所述染料更包括具有如化学式2所示的结构的化合物:
其中R21至R24各自独立表示氢原子、C1至C10的烷基、或取代的芳香基,该C1至C10的烷基中所含的氢原子能够由卤原子取代,且该烷基中所含的-CH2-也能够由-O-、-CO-、-NR11-、-OCO-、-COO-、-OCONH-、-CONH-或是-NHCO-所取代,但烷基中所含的邻接的-CH2-不会同时被取代、末端的-CH2-也不会被取代,R25及R26各自独立地表示氢原子或C1至C6的烷基,R27及R28各自独立地表示-OH、-SO3 、-SO3H、-SO3 Z+、-CO2 、-CO2H、-CO2 Z+、-CO2R10、-SO3R10或是-SO2NR11R12,Y表示阴离子,R10为C1至C20的烷基、该烷基所含的氢原子能够由卤原子取代,Z++N(R13)4、Na+或是K+,R11、R12及R13各自独立地表示氢原子、或C1至C20的烷基,p表示0~4的整数。
4.如权利要求3所述的着色树脂组成物,其特征在于,所述染料更包括具有如化学式3所示的结构的化合物:
其中R1~R4各自独立地表示氢原子、一R8或碳数6~10的一价芳香族烃基,或者R1和R2之间、以及R3和R4之间各自一起形成包含氮原子的环,该芳香族烃基中包含的氢原子能够由卤原子、一R8、一OH、一OR8、一SO3 、一SO3H、一SO3 M+、一CO2H、一CO2R8、一SO3R8或一SO2NR9R10取代;R5表示一OH、一SO3 、一SO3H、一SO3M+、一CO2H、一CO2M+、一CO2R8、一SO3R8或一SO2NR9R10;n表示0~5的整数,在n为2以上的整数的情况下,多个R5可以相同也可以相互不同;R6和R7各自独立地表示氢原子或碳数1~6的烷基;M+表示+N(R11)4、Na+或K+,W表示卤原子;R8表示碳数1~20的一价饱和烃基,该饱和烃基中包含的氢原子能够由碳数6~10的芳香族烃基或卤原子取代,该饱和烃基中包含的一CH2-可以被一S-、一O-、一CO-或一NR11-置换;R11表示氢原子、碳数1~20的一价饱和烃基或碳数7~10的芳烷基,在存在多个R11的情况下,它们的全部或一部分可以相同;R9和R10各自独立地表示氢原子、或碳数1~20的一价饱和烃基,该饱和烃基中包含的氢原子可以经一OH或卤原子取代,该饱和脂肪族烃基中包含的一CH2-可以被一S-、一O-、一CO-、一NH-或一NR8-置换,R9和R10可以相互键合而形成包含氮原子的3~10元环的杂环;卤原子为氟原子、氯原子、溴原子或碘原子,b表示1以上的正整数。
5.如权利要求1所述的着色树脂组成物,其特征在于,所述具有如化学式1所示的结构的化合物占所述着色树脂组成物的1~7wt%。
6.如权利要求1所述着色树脂组成物,其特征在于,所述树脂占所述着色树脂组成物的2~10wt%,所述光聚合单体占所述着色树脂组成物的2~10wt%,所述光聚合起始剂占所述着色树脂组成物的0.1~2.5wt%,所述溶剂占所述着色树脂组成物的75~90wt%。
7.一种彩色滤光片,由权利要求1~6中任一项所述的着色树脂组成物所形成。
8.一种显示设备,包括权利要求7所述的彩色滤光片。
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