CN1701249A - 等离子显示器滤光器用膜及含该膜的等离子显示器滤光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了等离子显示器滤光器用膜以及含有该膜的等离子显示器滤光器，所述膜含有粘合剂树脂和染料，所述粘合剂树脂选自聚氯乙烯树脂(PVC)，氯化聚氯乙烯树脂(CPVC)及其混合物；所述染料选自近红外吸收染料，氖切染料和颜色控制染料及其混合物，该膜可实现近红外吸收膜和氖切膜的一体化，在高温和高湿度条件下经受较小的透射率改变，具有优异的耐久性和热稳定性，并且在可见光谱区具有高透射率。
Description
发明背景
(a)发明领域
本发明涉及等离子显示器滤光器用膜及含有该膜的等离子显示器滤光器，更特别地，本发明涉及等离子显示器滤光器用膜，该膜含有粘合剂树脂和染料，以及含有该膜的等离子显示器滤光器，所述粘合剂树脂包括聚氯乙烯树脂或氯化聚氯乙烯树脂，所述染料选自近红外(IR)吸收染料，氖切(neon-cut)染料和颜色控制染料，该膜可实现近红外吸收膜与氖切膜的一体化，可在高温和高湿度条件下经受较小的透射率改变，具有优异的持久性和热稳定性，并且在可见光谱区具有高透射率。
(b)相关技术描述
近来，作为用于提供大屏幕的平板显示器，等离子显示器(PDP)已成为关注的焦点。
等离子显示器通过密封氖气(Ne)、氩气(Ar)、氙气(Xe)等并通过真空UV(紫外线)辐照从红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体各自发光而提供三原色。然而由于激发态氖原子回到基态时，在590nm附近处发射出氖橙色光，因而较难得到清晰的红颜色。
为了解决这个问题，在等离子显示器中另外采用了等离子显示器滤光器，从而使红(R)、绿(G)、和蓝(B)可见光线穿过滤光片，而590nm附近处的橙色光和800-1000nm范围内的近红外光则被阻断。
图1是常规等离子显示器设备的透视图。
参照图1，等离子显示器含有显示图象的箱体(case)11，位于箱体11后面并装备有电子元件用于驱动面板的驱动电路板12，提供红、绿、蓝色的面板组件13，置于组件13前面的等离子显示器滤光器14，以及密封箱体11，驱动电路板12，面板组件13和等离子显示器滤光器14的外壳15。
图2是图1的等离子显示器滤光器14的放大截面图。等离子显示器滤光器含有几个层叠于透明板上的功能性膜。
参照图2，等离子显示器滤光器14具有的结构为按次序层叠于透明板140上的电磁干扰屏蔽膜(EMI膜)142，氖切膜144，近红外吸收膜(NIR膜)146，以及抗反射膜(AR膜)148。特别地，近红外吸收膜146具有含近红外吸收膜的结构，在该膜中含有在透明衬底上涂布的含近红外吸收染料的聚合物树脂。
近红外吸收膜146和氖切膜144分别具有的结构为向聚合物树脂中加入作为颜色控制染料的近红外吸收染料和氖切染料，各自涂布于透明衬底上。
近红外吸收膜(NIR膜)应在高温和高湿度条件下具有良好的耐久性，以及在800-1200nm的近红外区具有高吸收率，尤其是850-1000nm处。优选地，在430-700nm区域，其对可见光的透射率至少为60％。特别地，由于已知含有近红外吸收染料的染料涂层的耐久性比含有氖切染料和颜色控制染料的颜色控制膜更差，因而其耐久性的改进较为迫切。
近红外吸收膜的耐久性确定方法为：将膜暴露于高温和高湿度条件下使其经受给定时间，根据暴露前后的透射率改变而确定。透射率改变越小，则膜就越耐久。耐久性不仅依赖于染料自身，还依赖于用于制造膜的粘合剂树脂的类型。
近红外吸收膜的制备方法为将染料和粘合剂的混合物溶液涂布于透明板上，或将其加热成为膜。
所使用的粘合剂有聚碳酸酯，脂族聚酯，聚丙烯(polyycaryls)，三聚氰胺，氨基甲酸酯，芳族酯，脂族聚烯烃，芳族聚烯烃，聚乙烯，聚乙烯醇，聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯乙烯，及其共聚物。
对于染料，可使用铵(ammonium)盐，胺鎓(aminium)盐，二亚胺鎓(iminium)盐，醌，酞菁，萘菁(naphthalocyanine)，花青或金属络合物染料，如美国专利5,804,102和美国专利公开2001-0005278中所公开。
其中，广泛使用的为酞菁，萘菁，花青或二硫酚金属络合物染料，因为这些染料对等离子显示器驱动过程中产生的热具有优异的热稳定性。然而，由于这些染料具有尖锐的近红外吸收峰，因而其不能吸收宽的近红外区内的光线，并且应该增加染料的量以吸收宽的近红外区内的光线。考虑到染料的昂贵价格，这就增加了生产成本。并且，花青染料在高温和高湿度条件下的耐久性较差。
相比之下，铵盐，胺鎓盐，亚胺鎓盐或二亚胺鎓盐具有宽的近红外吸收峰，以及优异的可见光透射率，并且比上面的染料更便宜。然而，使这些盐染料长时间经受高温或高湿度时，其近红外吸收能力也较差，且会经历可见光谱区的透射率改变。此外，这些盐染料具有的热稳定性较差。
美国专利6,117,370和6,522,463公开了一种近红外吸收膜，其制备方法为采用聚碳酸酯树脂，聚丙烯酸酯树脂或聚酯树脂作为粘合剂树脂，其中至少有60摩尔％的二环二醇(dicyclic diol)组分被共聚，将二亚胺鎓或二硫酚镍络合物染料与三氯甲烷(CHCl3)混合，并将其涂布于透明衬底上。然而，氯仿(CHCl3)因为已知会破坏臭氧层而受到国际管制。因而，还应配备有用于收集残余氯仿的附加系统。
因此，随着近来对等离子显示器兴趣的增加，开发甚至在高温和高湿度条件下仍具有优异耐久性和稳定物理特性(包括透射率)的等离子显示器滤光器已显得迫切。
发明简述
本发明的一个目的是提供一种等离子滤光器用膜，所述膜在高温和高湿度条件下可经受较小的透射率改变，具有优异的耐久性和热稳定性，并在可见光谱区具有高透射率。
本发明的另一目的是提供一种等离子显示器滤光器用膜，所述膜能实现近红外吸收膜和氖切膜的一体化。
本发明的另一目的是提供一种等离子显示器滤光器，其含有等离子显示器滤光器用膜。
附图简述
图1是常规等离子显示器设备的透视图。
图2是图1的等离子显示器滤光器的放大截面图。
图3a是实施例2中制备的等离子显示器滤光器用膜的透射率改变图。
图3b是实施例3中制备的等离子显示器滤光器用膜的透射率改变图。
图4a是比较例1中制备的等离子显示器滤光器用膜的透射率改变图。
图4b是比较例2中制备的等离子显示器滤光器用膜的透射率改变图。
优选实施方案详述
本发明提供了等离子显示器滤光器用膜，其含有
(a)选自由聚氯乙烯树脂(PVC)，氯化聚氯乙烯树脂(CPVC)及其混合物所组成的组中的粘合剂树脂；和
(b)选自由近红外吸收染料，氖切燃料，颜色控制染料及其混合物所组成的组中的染料。
本发明还提供了含有所述等离子显示器滤光器用膜的等离子显示器滤光器。
下面将给出本发明的更详细描述。
本发明人发现，采用聚氯乙烯树脂，氯化聚氯乙烯树脂或其混合物作为粘合剂树脂制备近红外吸收膜和氖切膜时，所得等离子显示器滤光器用膜在高温和高湿度条件下具有优异的耐久性及较小的透射率改变，还发现通过采用聚氯乙烯树脂，氯化聚氯乙烯树脂或其混合物作为粘合剂树脂并将其与近红外吸收染料，氖切染料，颜色控制染料或其混合物混合制备膜时，则可能实现近红外吸收膜和氖切膜的一体化，从而使等离子显示器滤光器的制造变得容易，并且可得到较薄的等离子显示器滤光器。
近红外吸收膜应要求具有高耐久性和优异的透射性，并且近红外吸收膜的“耐久性”依赖于粘合剂树脂。
粘合剂树脂会影响近红外吸收膜的耐久性，而近红外吸收染料对近红外吸收膜的吸收光谱则具有影响。对于近红外吸收染料，广泛采用的有铵盐，亚胺鎓盐，二亚胺鎓盐，奎宁，酞菁，萘菁，花青，金属络合物等等。
诸如酞菁，萘菁，花青络合物的染料尽管具有高耐久性，但其吸收光谱(约850nm)窄而尖锐，从而对等离子显示器发射出的近红外光谱的吸收存在局限性。
同样，二亚胺鎓盐虽然在近红外区具有宽的近红外吸收光谱(900-1200nm)，但具有在高温和/或高湿度下耐久性降低和透射率改变的缺点。因而对于红外吸收染料，有必要将其与能改善耐久性的粘合剂一同使用。
优选地，有暗示认为金属络合物，酞菁或花青与二亚胺鎓盐的组合可吸收由等离子显示器发射出的范围为850-1200nm的近红外区的宽波长。
已开发出各种粘合剂树脂用于改善耐久性。特别地，已发现聚碳酸酯树脂能改善二亚胺鎓盐染料的耐久性。然而，包括聚碳酸酯树脂的近红外吸收膜需有必要使用氯仿(CHCl3)作为溶剂，可用的溶剂只限于此。另外，要在近红外吸收膜的制造过程中使用氯仿，则应必要地需要有回收系统，这是因为氯仿破坏臭氧层而受到国际管制。
本发明以聚氯乙烯树脂，氯化聚氯乙烯树脂或其混合物代替常规粘合剂树脂，以改进等离子显示器滤光器用膜的耐久性。对于氯化聚氯乙烯树脂，优选采用氯化度范围为60-68％的树脂，该氯化度的聚氯乙烯树脂较之常规聚氯乙烯树脂具有更好的耐热性，耐气候性，耐腐蚀性，耐化学品性，抗蠕变性，耐火性和尺寸稳定性。
并且，在本发明中，以二亚胺鎓盐染料用作主要的近红外吸收染料。也可能使用金属络合物，酞菁或花青染料作为补充的近红外吸收染料，以吸收850nm附近处的近红外线，所述吸收波长超出二亚胺鎓盐染料的吸收范围。
对于染料，任何通常使用的铵盐，胺鎓盐，亚胺鎓盐，二亚胺鎓盐，醌，酞菁，萘菁，花青，或金属络合物染料均可使用。其中优选使用的是二亚胺鎓盐染料。
优选地，二亚胺鎓盐的二亚胺鎓离子以如下式1表示：
其中
m是1或2的整数；
与环A结合的两个季氮原子与四个苯基B结合；和
苯基B在4-位具有四个取代的氨基。
优选地，二亚胺鎓离子与单价或二价有机酸阴离子或者单价或二价无机酸阴离子结合。对于单价有机酸阴离子，优选使用选自以下的一种：有机羧酸根离子，如醋酸根、乳酸根、三氟醋酸根、丙酸根、苯甲酸根、乙二酸根、琥珀酸根和硬脂酸根；有机磺酸根离子，如金属磺酸根、甲苯磺酸根、萘单磺酸根、氯代苯磺酸根、硝基苯磺酸根、十二烷基苯磺酸根、安息香磺酸根、乙磺酸根和三氟甲磺酸根；和有机硼酸根离子，如四苯基硼酸根和丁基三苯基硼酸根。
对于有机酸二价阴离子，优选使用选自萘-1，5-二磺酸根、萘-1，6-二磺酸根和萘二磺酸根衍生物中的一种。
对于单价的无机酸阴离子，优选使用选自卤化物阴离子(halogenite)如氟化物阴离子、氯化物阴离子、溴化物阴离子和碘化物阴离子；硫氰酸根；六氟锑酸根；高氯酸根；高碘酸根；硝酸根；四氟硼酸根；六氟磷酸根；钼酸根；钨酸根；钛酸根；钒酸根；磷酸根；和硼酸根中的一种。
具有由式1表示的二亚胺鎓离子的二亚胺鎓盐为由以下式2表示的化合物：
其中
R1到R8各自相同或不同，选自氢、含1到5个碳原子的烷基、含3到5个碳原子的芳基。
优选地，R1至R8各自为丁基。
优选地，(a)粘合剂树脂和(b)染料的重量比范围为从5∶1至200∶1。如果相对于每1重量份的染料，粘合剂树脂的含量低于5重量份，则预计膜的耐久性不会有改善。并且，如果相对于每1重量份的染料，粘合剂树脂的含量超过200重量份，则涂布的膜会变得过于浓稠，从而使干燥时间增加，且涂层表面变得不均一。
本发明的等离子体显示膜可通过如下方法制得：溶解聚氯乙烯树脂，氯化聚氯乙烯树脂或其混合物制备粘合剂溶液，将近红外吸收染料、氖切染料和颜色控制染料或其混合物与溶液混合。所生成的膜既用作近红外吸收膜同时也用作氖切膜。
对于氖切染料，任何通常使用的氖切染料均可使用。特别地，优选为花青，squarylium，或偶氮-金属染料。以及，对于颜色控制染料，任何通常使用的颜色控制染料均可使用。特别地，优选为蒽醌，酞菁或硫靛染料。
本发明的等离子显示器滤光器用膜也可通过已知方法而制备。例如，将粘合剂树脂溶解于有机溶剂中制备粘合剂溶液，并将染料加入到粘合剂溶液中。然后，将所得溶液涂布于衬底上并干燥。涂布可通过喷涂，辊涂，棒涂，旋涂等来完成。对于溶剂，任何通常使用的有机溶剂均可使用，优选为甲基乙基酮(MEK)或四氢呋喃(THF)。
当制备常规的等离子显示器滤光器用膜时，使用引起环境污染的主因的氯仿作为溶剂。但在本发明中，任何通常使用的有机溶剂均可使用，因而没有必要引入特定的溶剂收集系统。其结果是，使膜制备过程变得简单，并且可减少生产成本。
如上所述，本发明的等离子显示器滤光器用膜含有作为粘合剂树脂的聚氯乙烯树脂或氯化聚氯乙烯树脂，从而该膜在高温和高湿度条件下非常耐久且透射率改变较小，具有热稳定性，且在可见光谱区具有高透射率。并且，由于可使用通常使用的有机溶剂，膜的制备变得容易。同样，由于可通过同时加入近红外吸收染料，氖切染料和颜色控制染料来制备膜，因而可实现近红外吸收膜和氖切膜的一体化。
本发明还提供了除上述等离子显示器滤光器用膜外，进一步含有抗反射膜(AR膜)，电磁干扰屏蔽膜(EMI膜)和黑屏处理膜的等离子显示器滤光器。
该等离子显示器滤光器不仅吸收近红外线，还可保护面板，防止反射，改善颜色控制和色彩平衡，改善对比度，阻断电磁干扰并阻断等离子放电过程中产生的橙色氖光。
本发明还提供了含有等离子显示器滤光器的等离子显示器。
本发明的等离子显示器通过将膜附着于图1的面板组件上而制得，所述膜通过采用具有良好耐化学品性等的聚氯乙烯树脂，氯化聚氯乙烯树脂等作为粘合剂树脂而制得。聚氯乙烯树脂，氯化聚氯乙烯树脂等的优异耐化学品性等减少了高温和高湿度条件下的透射率改变，并提供了优异的热稳定性。同样，由于膜在可见光谱区具有高透射率，因而优选用于等离子体显示器中。
下文中，将通过实施例对本发明进行更详细描述。然而，如下实施例仅用于对本发明的理解，并不因此而限制本发明。
实施例
(实施例1)
将20g聚氯乙烯树脂溶解于80g的THF中制备20％的粘合剂溶液。于该粘合剂溶液中加入0.5g的二亚胺鎓盐。将混合物搅拌得到混合物溶液。采用涂料器将混合物溶液涂布于干燥过的透明衬底上，至厚度为8μm，得到染料涂层。将染料涂层在80-120℃下干燥5分钟，得到近红外吸收膜。对于聚氯乙烯树脂，使用氯化度为56.8％的此种树脂。
(实施例2)
操作实施例1的步骤，不同之处在于采用氯化聚氯乙烯树脂作为粘合剂树脂，并采用0.5g的二亚胺鎓盐染料和0.3g金属络合物(基于二硫酚的镍络合物)染料作为染料。对于氯化聚氯乙烯树脂，使用氯化度为64％的此种树脂。
(实施例3)
操作实施例1的步骤，不同之处在于采用氯化聚氯乙烯树脂作为粘合剂树脂，并采用0.5g的二亚胺鎓盐染料和0.3g金属络合物(二硫酚基镍络合物)染料，0.05g氖切染料(squarylium)和0.05g颜色控制染料(蒽醌染料)作为染料。其结果得到了近红外吸收膜和氖切膜一体化的膜。对于氯化聚氯乙烯树脂，使用氯化度为64.0％的树脂。
(比较例1)
如实施例1中所述制备近红外吸收膜，不同之处在于使用聚甲基丙烯酸甲酯作为粘合剂树脂。
(比较例2)
如实施例3中所述制备近红外吸收膜，不同之处在于使用聚甲基丙烯酸甲酯作为粘合剂树脂。
(试验实施例1)
耐久性试验
对实施例1-3和比较例1-2中制备的个染料涂层膜(近红外吸收膜)，在将其于80℃下保持500小时之前和之后，检测其近红外光和可见光的透射率光谱。结果如下面表1及图3a到图4b给出。
表1
| 分类 | 可见光谱区(nm) | 近红外区(nm) | ||||||||
| 400 | 450 | 500 | 550 | 586 | 612 | 628 | 850 | 950 | ||
| 实施例1 | 初始(％) | 65.3 | 86.8 | 90.0 | 93.1 | 94.1 | 94.5 | 94.4 | 49.9 | 11.6 |
| 500小时后(％) | 65.0 | 84.7 | 89.9 | 92.9 | 93.8 | 94.2 | 94.1 | 50.8 | 12.4 | |
| 改变(％) | -0.3 | -2.1 | -0.1 | -0.2 | -0.3 | -0.3 | -0.3 | +0.9 | +0.8 | |
| 实施例2 | 初始(％) | 49.2 | 80.5 | 87.2 | 88.3 | 87.3 | 87.7 | 88.2 | 15.0 | 7.6 |
| 500小时后(％) | 49.1 | 79.3 | 87.0 | 88.1 | 87.1 | 87.4 | 88.0 | 16.1 | 8.7 | |
| 改变(％) | -0.1 | -1.2 | -0.2 | -0.2 | -0.2 | -0.3 | -0.2 | +1.1 | +1.1 | |
| 实施例3 | 初始(％) | 39.7 | 68.5 | 59.0 | 51.5 | 23.7 | 60.3 | 79.2 | 9.7 | 4.2 |
| 500小时后(％) | 39.4 | 67.1 | 59.7 | 52.1 | 24.3 | 60.1 | 78.7 | 10.5 | 4.8 | |
| 改变(％) | -0.3 | -1.4 | +0.7 | +0.6 | +0.6 | -0.2 | -0.5 | +0.8 | +0.6 | |
| 比较例1 | 初始(％) | 65.9 | 79.3 | 83.4 | 84.6 | 84.5 | 84.6 | 83.7 | 39.8 | 14.5 |
| 500小时后(％) | 64.3 | 75.4 | 84.7 | 85.4 | 85.3 | 85.2 | 85.5 | 52.8 | 30.3 | |
| 改变(％) | -1.6 | -3.9 | +1.3 | +0.8 | +0.8 | +0.6 | -0.8 | -13 | +15.8 | |
| 比较例2 | 初始(％) | 64.6 | 77.9 | 77.5 | 69.3 | 33.9 | 63.3 | 78.9 | 40.1 | 14.5 |
| 500小时后(％) | 62.5 | 73.5 | 79.3 | 72.6 | 40.8 | 68.8 | 80.7 | 53.0 | 30.3 | |
| 改变(％) | -2.1 | -4.4 | +1.8 | +3.3 | +6.9 | +5.5 | +1.8 | +12.9 | +15.8 | |
图3a是实施例2中制备的等离子显示器滤光器用膜的透射率改变图，图3b是实施例3制备的膜的透射率改变图。
图4a是比较例1中制备的等离子显示器滤光器用膜的透射率改变图，图4b是比较例2制备的膜的透射率改变图。
通过在高温和高湿度条件下经受给定时间之前和之后的透射率改变，来确定耐久性。透射率改变越小，膜越耐久。
从表1和图3a，3b，4a和4b可以看出，实施例1-3的膜在近红外区中经受的透射率改变极小。另一方面，比较例1和2的膜经受的透射率改变则较大。
本发明的等离子显示器滤光器用膜，含有聚氯乙烯树脂或氯化聚氯乙烯树脂作为粘合剂树脂，在高温和高湿度条件下具有优异的耐久性及较小的透射率改变，具有优异的热稳定性，并在可见光谱区具有高透射率。并且，由于可采用通常使用的有机溶剂，因而该膜的制备较容易。同样，由于可通过同时加入近红外吸收染料，氖切染料和颜色控制染料来制备膜，因而可实现近红外吸收膜和氖切膜的一体化。
尽管本发明根据优选实施方案进行了详述，本领域人员应能理解可对本发明作各种修正和替换，而不会背离如所附权利要求中所述的本发明主旨和范围。
Claims (8)
1.等离子显示器滤光器用膜，含有
(a)选自由聚氯乙烯树脂(PVC)，氯化聚氯乙烯树脂(CPVC)及其混合物所组成的组中的粘合剂树脂；和
(b)选自由近红外吸收染料，氖切染料，颜色控制染料及其混合物所组成的组中的染料。
2.权利要求1的等离子显示器滤光器用膜，其中氯化聚氯乙烯树脂的氯化度为60-68％。
3.权利要求1的等离子显示器滤光器用膜，其中(a)粘合剂树脂与(b)染料的重量比为5∶1至200∶1。
4.权利要求1的等离子显示器滤光器用膜，其中(b)近红外吸收染料选自如下的染料：铵盐，胺鎓盐，亚胺鎓盐，二亚胺鎓盐，醌，酞菁，萘菁，花青，金属络合物及其混合物。
5.权利要求4的等离子显示器滤光器用膜，其中二亚胺鎓盐染料的二亚胺鎓由下式1表示：
(其中
m是1或2的整数；
与环A结合的两个季氮原子与四个苯基B结合；和
苯基B在4-位具有四个取代的氨基。)
6.权利要求4的等离子显示器滤光器用膜，其中二亚胺鎓盐染料是由下式2表示的化合物：
(其中
R1到R8各自相同或不同，选自氢、含1到5个碳原子的烷基、含3到5个碳原子的芳基)
7.权利要求1的等离子显示器滤光器用膜，其中近红外吸收膜和氖切膜一体化。
8.等离子显示器滤光器，包括权利要求1至7中任一项的膜。
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