CN104327212A

CN104327212A - 一种红外光阻材料及使用该红外光阻材料的彩色滤光片

Info

Publication number: CN104327212A
Application number: CN201410645623.4A
Authority: CN
Inventors: 杨久霞; 白峰; 冯鸿博; 王迎姿
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2015-02-04

Abstract

本发明提供一种红外光阻材料及使用该红外光阻材料的彩色滤光片，该红外光阻材料能够在常温下发射红外线，对人体起到医疗保健的作用，同时还能够保持色度等显示性能，使显示器件实现彩色显示。本发明的红外光阻材料，以重量百分数计，含有2％～20％的着色材料、30％～90％的溶剂、2％～20％的乙烯性不饱和单体、2％～20％的碱可溶树脂、0.01％～1％的光引发剂以及0.005％～0.02％的添加剂；所述着色材料为着色剂与通过热交换产生红外线的红外材料的混合物，所述着色剂与所述红外材料的重量比为99.95:0.05～1:1。

Description

一种红外光阻材料及使用该红外光阻材料的彩色滤光片

技术领域

本发明涉及一种红外光阻材料及彩色滤光片，详细地说，涉及一种能够在常温下发射红外线的红外光阻材料及使用该红外光阻材料制得的彩色滤光片。

背景技术

传统的彩色滤光片用红色光阻材料包括用于着色的着色材料、不饱和单体、碱可溶性树脂、溶剂、光引发剂、添加剂等成分，其性能和作用是使显示器件实现彩色显示。

但是，随着显示技术的快速发展，人们不仅要求显示器件能实现清晰、仿真的显示效果，同时还对显示器件的功能多元化有了进一步要求，例如显示器件的娱乐性和保健性。

众所周知的，远红外线有较强的渗透力和辐射力，具有显著的温控效应和共振效应，被人体吸收后，可使体内水分子产生共振，使水分子活化，增强其分子间的结合力，从而活化蛋白质等生物大分子，使生物体细胞处于最高振动能级。由于生物细胞产生共振效应，可将远红外热能传递到人体皮下较深的部分，以下深层温度上升，产生的温热由内向外散发。这种作用强度，使毛细血管扩张，促进血液循环，强化各组织之间的新陈代谢，增加组织的再生能力，提高机体的免疫能力，调节精神的异常兴奋状态，从而起到医疗保健的作用。

本发明基于以上需求和技术背景，在常规的红色光阻材料的基础上开发出一种红外光阻材料，增加了发射红外线的功能，使得由其制得的显示器件既具有传统的显示效果，又具有医疗保健的功效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在常温下发射红外线的红外光阻材料。

本发明的目的还在于提供一种使用上述红外光阻材料制得的彩膜以及彩色滤光片。

本发明的目的还在于提供一种使用上述彩色滤光片制得的彩色显示器件

为了实现上述目的，本发明的红外光阻材料，以重量百分数计，含有2％～20％的着色材料、30％～90％的溶剂、2％～20％的乙烯性不饱和单体、2％～20％的碱可溶树脂、0.01％～1％的光引发剂以及0.005％～0.02％的添加剂；其中，所述着色材料包括重量比为99.95:0.05～1:1的着色剂和通过热交换产生红外线的红外材料。

在本发明的红外光阻材料中，所述红外材料选自电气石、生物炭、远红外陶瓷、玉石粉、氧化铝、氧化铜、氧化银及碳化硅中的一种或一种以上，所述红外材料的平均粒径小于200纳米。

在本发明的红外光阻材料中，所述红外材料需要经过表面改性处理，所述表面改性处理包括如下步骤：

1)纳米化处理步骤：将红外材料进行分散研磨，获得纳米粒径的红外材料分散体；

2)表面改性步骤：在上述红外材料分散体中加入丙烯酸酯类化合物、芳香族乙烯基化合物及马来酰亚胺类化合物，使丙烯酸酯类化合物、芳香族乙烯基化合物及马来酰亚胺类化合物在热引发剂的作用下进行自由基反应而对红外材料进行表面改性。

在上述表面改性处理中，所述丙烯酸酯类化合物为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的任一种。

所述芳香族乙烯基化合物为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对氯苯乙烯、环氧苯乙烯、甲氧基苯乙烯中的任一种。

所述马来酰亚胺类化合物为马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、2,3-二溴马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-正丁基马来酰亚胺、N-烯丙基马来酰亚胺、2,3-二溴-N-甲基马来酰亚胺、N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、N-羟基马来酰亚胺、4,4’-二(马来酰亚胺基)-1,1’-联苯、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺、N-(2,4,6-三氯苯基)马来酰亚胺、N,N'-(4,4'-亚甲基二苯基)双马来酰亚胺或N-(5-羧基戊基)马来酰亚胺。

在上述表面改性处理中，所述步骤2)中，反应温度为35℃～60℃，反应时间为30min～90min，所述自由基反应得到的聚合物的分子量为1500～2000。

根据本发明的另一目的，本发明还涉及一种彩膜，其使用上述红外光阻材料制得。此外，本发明还涉及一种彩色滤光片，其使用上述红外光阻材料制得。

根据本发明的另一目的，本发明还涉及一种彩色显示器件，其使用上述彩色滤光片制得。

本发明的效果在于：

本发明的红外光阻材料，能够在常温下发射红外线，从而对人体起到医疗保健的作用，同时还能够保持色度等显示性能，使显示器件实现彩色显示。

进而，本发明通过应用具有产生红外线功能的红外光阻材料制得彩膜，通过将该彩膜应用于手机中，能够对应用人群产生美容的功效。

此外，本发明通过应用具有可产生红外线功能的红外光阻材料制得彩色滤光片，并通过将该彩色滤光片应用于显示器件上，使得该显示器件能够在光照条件下产生红外线，从而对人体起到医疗保健和美容的作用。

具体实施方式

本发明提供一种红外光阻材料，其以重量百分数计，含有2％～20％的着色材料、30％～90％的溶剂、2％～20％的乙烯性不饱和单体、2％～20％的碱可溶树脂、0.01％～1％的光引发剂以及0.005％～0.02％的添加剂。

在本发明的红外光阻材料中，以重量百分数计，所述着色材料的含量为2％～20％，优选为5％～20％，更优选5％～18％；所述着色材料包括重量比为99.95:0.05～1:1，优选为17.5:1.5～1:1，更优选为10:1～1:1的着色剂和通过热交换产生红外线的红外材料。

其中，所述着色剂可以为颜料，也可以为染料，或者也可以为上述两种或多种的混合物。

所述颜料可以是：橙色颜料如偶氮类、吡唑酮类、联苯胺类颜料，如P.O.5、P.O.13、P.O.16、P.O.34、P.O.36、P.O.48、P.O.49、P.O.71或P.O.73等；黄色颜料如偶氮型、偶氮缩合型以及杂环类，如P.Y.1、P.Y.12、P.Y.3、P.Y.13、P.Y.83、P.Y.93、P.Y.94、P.Y.95、P.Y.109、P.Y.126、P.Y.127、P.Y.138、P.Y.139、P.Y.147、P.Y.150、P.Y.174或P.Y.180等；红色颜料如P.R.122，P.R.123，P.R.177，P.R.179，P.R.190，P.R.202，P.R.210，P.R.224，P.R.254，P.R.255，P.R.264，P.R.270，P.R.272，P.R.122等，可以使用其中的一种或两种以上组合使用。

所述染料可以是：C.I.Basic Yellow 2；C.I.Solvent Yellow 34；C.I.BasicOrange 2；C.I.Solvent Green 1；Y-27；Y-44；Y-50；Y-86；Y-106；Y-120；Y-132；Y-6；Y-11；Y-119；Y-23；Y-4；C.I.Direct R80；C.I.Direct R83；C.I.Solvent R49，C.I.Solvent R5B；C.I.Solvent R49；R-80；R-81；R-83；R-239；R-254；R-153；R-135；R-74，可以使用其中的一种或两种以上组合使用。

所述红外材料为通过热交换能产生红外线的材料，优选为选自电气石([Na,K,Ca][Mg,F,Mn,Li,Al]₃[Al,Cr,Fe,V]₆[BO₃]₃[Si₆O₁₈][OH,F]₄)、生物炭、远红外陶瓷、玉石粉、氧化铝、氧化铜、氧化银及碳化硅中的一种或一种以上，所述红外材料的平均粒径小于200纳米，粒径分布在纳米级至微米级。

所述红外材料优选为电气石、生物炭、氧化铝或碳化硅。其中电气石优选红色电气石，其硬度优选为7～7.2，密度优选为3.06～3.26g/cm³，折光率优选为1.62～1.64。

本发明中，所述红外材料在使用前需要经过表面改性处理，其目的是改变红外材料的物质表面形态、改变晶界结构，从而改变材料的活性，提高红外材料的热交换能力，使其能够以高的比辐射率放射特定波长的远红外线。如果将没有经过表面改性的原始的红外材料加入光阻材料中，则由于其与光阻材料体系中的有机树脂及颜料组分的不相容，易导致光阻材料沉淀及分相，从而导致光阻材料的性能恶化，导致光阻材料不能作为显示器件的生产原材料。

对所述红外材料进行的所述表面改性处理可包括如下步骤：

1)纳米化处理步骤：将红外材料进行分散研磨，获得纳米粒径的红外材料分散体。该步骤的主要目的是对红外材料进行纳米化处理，以获得纳米粒子的红外材料。

2)表面改性步骤：在上述红外材料分散体中加入丙烯酸酯类化合物、芳香族乙烯基化合物及马来酰亚胺类化合物，使丙烯酸酯类化合物、芳香族乙烯基化合物及马来酰亚胺类化合物在热引发剂的作用下聚合，通过得到的聚合物对上述红外材料分散体进行表面改性。该步骤的目的是改变步骤1)中纳米粒子的表面性质，使其与光阻材料体系相容，具体包括：

i)将热引发剂溶解在有机溶剂中待用。

ii)将上述红外材料分散体放入四口瓶内，同时对其进行搅拌、震荡或摇动等处理，频率高于50Hz。

iii)将作为单体的丙烯酸酯类化合物、芳香族乙烯基化合物和马来酰亚胺类化合物，以及有机溶剂加入上述四口瓶内，其中，丙烯酸酯类化合物、芳香族乙烯基化合物和马来酰亚胺类化合物是摩尔比计为1:1～2:1～2，单体与溶剂的体积比为1:1～3。使红外材料分散体占四口瓶内混合溶液总重量的8～25％，优选10～20％，更优选12～17％。

在35℃～60℃、氮气保护环境下，边保持搅拌、震荡或摇动等处理(频率高于50Hz)，边将热引发剂溶液滴加注入四口瓶中进行自由基反应，反应时间为30min～90min。

iv)反应完毕后加入5～10℃的有机溶剂进行冷却，并保持上述搅拌、震荡或摇动等处理直至反应体系完全冷却至室温后，过滤并干燥，得到表面改性的红外材料。

由上述表面改性的自由基反应所得到的聚合物的分子量优选为1500～2000。

上述表面改性处理所使用的单体中，作为所述丙烯酸酯类化合物，例如可使用选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯等中的任一种。

上述表面改性处理所使用的单体中，作为所述芳香族乙烯基化合物，例如可使用选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对氯苯乙烯、环氧苯乙烯、甲氧基苯乙烯等中的任一种。

上述表面改性处理所使用的单体中，作为所述马来酰亚胺类化合物，例如可使用马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、2,3-二溴马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-正丁基马来酰亚胺、N-烯丙基马来酰亚胺、2,3-二溴-N-甲基马来酰亚胺、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺、N-羟基马来酰亚胺、4,4’-二(马来酰亚胺基)-1,1’-联苯、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺、N-(2,4,6-三氯苯基)马来酰亚胺、N,N’-(4,4'-亚甲基二苯基)双马来酰亚胺或N-(5-羧基戊基)马来酰亚胺等。

作为上述步骤中使用的热引发剂，优选为偶氮引发剂，例如可使用选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊睛、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲睛、偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或一种以上。

作为上述步骤中使用的有机溶剂，例如可使用脂肪醇、乙二醇醚、乙酸乙酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、单甲基醚乙二醇酯、γ-丁内酯、丙酸-3-乙醚乙酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、二甲苯、异丙醇中的一种或多种。

作为上述表面改性的自由基反应过程，可例举如下述反应式所示：

在本发明的红外光阻材料中，以重量百分数计，所述溶剂的含量为30％～90％，优选为40％～90％，更优选45％～90％。所述溶剂可以为酸性溶剂、碱性溶剂和中性溶剂中的一种或一种以上。所述酸性溶剂，如：甲酸、乙酸或氯仿等；所述碱性溶剂，如：酮、酯、醚或芳香烃溶剂等；所述中性溶剂，如：脂肪烃、环烷烃类化合物或芳香烃溶剂等，具体地说，例如为脂肪醇、乙二醇醚、乙酸乙酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、单甲基醚乙二醇酯、γ-丁内酯、丙酸-3-乙醚乙酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、二甲苯、异丙醇。其中，优选为丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯或γ-丁内酯，或这些中性溶剂的两种以上的混合物。

在本发明的红外光阻材料中，以重量百分数计，所述乙烯性不饱和单体的含量为2％～20％，优选为5％～20％，更优选5％～15％。所述乙烯性不饱和单体可以使用选自氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、丁二烯、丙烯酸甲酯、环氧丙烯酸酯、双酚A型环氧丙烯酸甲酯中的一种，或二种以上组合使用。

在本发明的红外光阻材料中，以重量百分数计，所述碱可溶树脂的含量为2％～20％，优选为5％～20％，更优选5％～18％。所述碱可溶性树脂可以使用选自芳香酸(甲基)丙烯酸半酯、苯乙烯与马来酸酐共聚物中的一种，或两种以上组合使用。

在本发明的红外光阻材料中，以重量百分数计，所述光引发剂的含量为0.01％～1％。所述光引发剂例如为α-胺基酮类光引发剂，如Irgacure 907、Igracure369、Irgacure1300；酰基膦氧化物光引发剂，如Irgacure819、Irgacure819DW、Irgacure2010、Darocur TPO、Darocur4265；α-羟基酮类光引发剂，如Darocur1173、Irgacure184、Irgacure2959、Irgacure500、Irgacure1000；苯酰甲酸酯类光引发剂，如ITX、MBF、Irgacure754。可以使用上述光引发剂中的一种或两种以上组合使用。

在本发明的红外光阻材料中，以重量百分数计，所述添加剂的含量为0.005％～0.02％，优选为0.005％～0.015％，更优选0.005％～0.01％。所述添加剂为润湿流平剂、消泡剂、光稳定剂等的一种或两种以上。

此外，使用本发明的红外光阻材料，通过本领域常规方法，可以制得具有在常温下产生红外线功能的彩膜。将该彩膜应用于手机中，可以对应用人群产生美容的功效。

此外，使用本发明的红外光阻材料，通过本领域常规方法，可以制得具有在常温下产生红外线功能的彩色滤光片。将该彩色滤光片应用于显示器件中，能够使显示器件在光照条件下产生红外线，从而对人体起到医疗保健和美容的作用。

下面，结合制备例和实施例进一步说明本发明，但本发明的范围并不限于这些实施例。

实施例中采用了如下原材料。

着色剂：P.R.254；

溶剂：PMA；

碱可溶树脂：SB401(Sartomer)；

乙烯性不饱和单体：DPHA；

光引发剂：Igracure369；

添加剂：BYK331。

制备例1着色材料1的制备

将11.1g氧化铝颗粒置于砂磨机中研磨粉碎至氧化铝的平均粒径为17nm，然后将其加入至装有搅拌器、温度计和滴液漏斗的四口瓶中，对其进行搅拌(频率高于50Hz)。

将单体甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酰亚胺(1:1:1/mol)溶解于丙二醇单甲基醚醋酸酯(PMA)中(单体:溶剂＝1:1/vol)中，并将所得溶液加入上述四口瓶内，使得混合溶液中氧化铝的重量比为8％。

将热引发剂偶氮二异戊腈溶解于PMA中，记录完全溶解时的百分比。对上述四口瓶通入氮气，在35℃下，边搅拌(频率高于50Hz)边滴加注入单体总重量1％的偶氮二异戊腈，进行30min自由基反应。反应结束后加入100mL5℃的PMA，搅拌使反应物冷却至室温。

将上述反应物过滤，并用50mL PMA清洗滤出的固体三次，并于90℃干燥15min，得到经甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-马来酰亚胺共聚物(分子量为1850)改性的氧化铝颗粒，测得其平均粒径为24nm。

将红色颜料P.R.254与上述经改性的氧化铝颗粒以95:0.05的重量比混合得到着色材料1。

制备例2着色材料2～10的制备

除了按照表1所示的着色剂与红外材料的比例以外，以与制备例1相同的方法制备着色材料2～10。

实施例1红外光阻材料1的制备

将8g SYNEGIST 2150、75g BYK2000和40g CN 2284与423.5g溶剂PMA以搅拌方式混合均匀，制得分散剂溶液。将该溶液中加入100g的由制备例1制得的着色材料1，以搅拌方式将颜料充分润湿，制得混合溶液。采用砂磨机对该混合溶液进行研磨分散，得到着色材料分散液1，其中着色材料的百分比为15.5％。

按照表1所示的含量，将碱可溶性树脂、乙烯性不饱和单体、光引发剂和添加剂加入溶剂中，搅拌至完全溶解，得到光固化溶液。将上述制得的着色材料分散液1加入到该光固化溶液中，经砂磨机研磨混合后，补充溶剂，使得红外光阻材料中着色材料的百分比为19％，且溶剂的百分比为57.657％，由此制得红外光阻材料1。

实施例2～10

除了按照表1所示的组分和含量以外，采用与实施例1相同的方法制备红外光阻材料2～10。

表1(含量单位为质量份)

表1中，综合效果是根据色度和红外线的比辐射率的综合结果进行评价。评价条件是首先要满足色坐标，然后满足红外线比辐射率。即，当同时满足色坐标Spec.(0.635±0.015,0.320±0.015)且红外线比辐射率评定阈值范围为大于等于0.70时，综合效果好，用“Ο”表示。当满足色坐标Spec.(0.635±0.015,0.320±0.015)但红外线比辐射率小于0.7时，综合效果为良，用“Δ”表示。当不满足色坐标Spec.(0.635±0.015,0.320±0.015)且红外线比辐射率小于0.7时，综合效果差，用“×”表示。

从表1中可以看出：当着色材料中着色剂与红外材料的比例不满足本发明的范围时、或者着色剂含量过高或过低(实施例1、8、9)，色坐标x不满足Spec.(0.635±0.015)要求，因此判定结果为差。

实施例5～7和10同时满足色坐标Spec.(0.635±0.015,0.320±0.015)的同时、红外线比辐射率评定阈值范围为大于等于0.70，综合效果为好。

而实施例2～4，虽然色坐标满足要求Spec.(0.635±0.015,0.320±0.015)，但是红外线比辐射率小于0.7，因此结果综合效果为良。

本发明的发明点在于红外材料和红外线比辐射率，这里的红外材料包含在着色材料内。此外，为了满足上述色坐标的要求，着色剂含量以重量百分数计优选大于7％。

Claims

1.一种红外光阻材料，其特征在于，所述红外光阻材料以重量百分数计，含有2％～20％的着色材料、30％～90％的溶剂、2％～20％的乙烯性不饱和单体、2％～20％的碱可溶树脂、0.01％～1％的光引发剂以及0.005％～0.02％的添加剂；

所述着色材料包括重量比为99.95:0.05～1:1的着色剂和通过热交换产生红外线的红外材料。

2.根据权利要求1所述的红外光阻材料，其特征在于，所述红外材料选自电气石、生物炭、远红外陶瓷、玉石粉、氧化铝、氧化铜、氧化银及碳化硅中的一种或一种以上，其平均粒径小于200纳米。

3.根据权利要求1或2所述的红外光阻材料，其特征在于，所述红外材料经过表面改性处理。

4.根据权利要求3所述的红外光阻材料，其特征在于，所述表面改性处理包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的红外光阻材料，其特征在于，所述丙烯酸酯类化合物为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的任一种。

6.根据权利要求4所述的红外光阻材料，其特征在于，所述芳香族乙烯基化合物为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对氯苯乙烯、环氧苯乙烯、甲氧基苯乙烯中的任一种。

7.根据权利要求4所述的红外光阻材料，其特征在于，所述马来酰亚胺类化合物为马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、2,3-二溴马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-正丁基马来酰亚胺、N-烯丙基马来酰亚胺、2,3-二溴-N-甲基马来酰亚胺、N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、N-羟基马来酰亚胺、4,4’-二(马来酰亚胺基)-1,1’-联苯、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺、N-(2,4,6-三氯苯基)马来酰亚胺、N,N'-(4,4'-亚甲基二苯基)双马来酰亚胺或N-(5-羧基戊基)马来酰亚胺。

8.根据权利要求4所述的红外光阻材料，其特征在于，所述步骤2)中的反应温度为35℃～60℃，反应时间为30min～90min，所述自由基反应得到的聚合物的分子量为1500～2000。

9.一种彩色滤光片，其特征在于，包括权利要求1～8中的任一项所述的红外光阻材料。

10.一种彩色显示器件，其特征在于，包括权利要求9所述的彩色滤光片。