功能材料及其制備方法、彩膜材料、彩膜基板的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種功能材料及其制備方法、彩膜材料、彩膜基板，屬于顯示【技術領域】，其可解決現有彩色濾光膜不環保、耐熱性差、色彩不滿足要求的問題。本發明的功能材料包括表面帶有改性層的無機粉末，無機粉末包括氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋯、二氧化硅、二氧化鈦、氧化硼、三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋰中的任意一種或多種；改性層由二元酐和二元胺反應生成。本發明的彩膜材料中含有上述功能材料和量子點。本發明的彩膜基板中包括由上述彩膜材料形成的彩色濾光膜。
【專利說明】功能材料及其制備方法、彩膜材料、彩膜基板

【技術領域】
[0001] 本發明涉及顯示【技術領域】，尤其涉及一種功能材料及其制備方法、彩膜材料、彩膜 基板。

【背景技術】
[0002] 在液晶顯示裝置、部分有機發光二極管顯示裝置中，是依靠彩色濾光膜的濾光實 現彩色顯示的。彩色濾光膜通常設于彩膜基板中，并由彩膜材料固化而得。彩膜材料通常 包括顏料（或染料）、可固化樹脂、偶聯劑、溶劑等成分，還可含有光引發劑、添加劑（如流平 齊IJ、消泡劑）等；其中，可固化樹脂用于在固化后形成彩色濾光膜的主體，而顏料（或染料） 則用于使彩色濾光膜具有所需顏色（如紅色、綠色、藍色、黃色等）。
[0003] 但是，不論何種顯示裝置，在使用中都會不可避免的產生一定的電磁輻射污染，對 人體健康造成不良影響；而且，由于顏料或染料通常是一些耐熱性較差的有機物，故其會影 響彩色濾光膜的耐熱性；同時，現有的顏料或染料的色彩飽和度不達標，故其彩色濾光膜的 色彩難以達到真彩的要求。


【發明內容】

[0004] 本發明針對現有彩色濾光膜不環保、耐熱性差、色彩不滿足要求的問題，提供一種 可解決以上問題的功能材料及其制備方法、彩膜材料、彩膜基板。
[0005] 解決本發明技術問題所采用的技術方案是一種功能材料，其包括表面帶有改性層 的無機粉末，所述無機粉末包括：
[0006] 氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋯、二氧化硅、二氧化鈦、氧化硼、三氧化二鐵、氧化 鈣、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋰中的任意一種或多種；
[0007] 所述改性層由二元酐和二元胺反應生成。
[0008] 優選的是，用于生成所述改性層的二元酐與二元胺的物質的量的比在（0.85? 1.05) : 1。
[0009] 進一步優選的是，用于生成所述改性層的二元酐與二元胺的物質的量的比在 (0· 92 ?1. 05) : 1。
[0010] 優選的是，所述用于生成所述改性層的二元酐中含有至少一個苯基；所述用于生 成所述改性層的二元胺中含有至少一個苯基或非苯基的六元碳環。
[0011] 進一步優選的是，用于生成所述改性層的二元酐選自均苯四甲酸二酐、偏苯三酸 酐、二苯酮二酐、聯苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐中的任意一種；用于生成所述改性層的二 兀胺選自3-氨基節胺、2, 2'-二氟-4, 4'-(9-亞蕘基）二苯胺、2, 2-雙（3-氨基-4-輕苯 基）六氟丙烷、六氫-間苯二甲基二胺、1，4-二（氨甲基）環己烷、2, 2-雙[4-(4-氨基苯氧 基）苯]六氟丙燒、2, 2-雙（3-氨基-4-甲苯基）六氟丙燒、2, 2-雙（3-氨基苯基）六氟 丙燒、2, 2-雙（4-氨基苯基）六氟丙燒、2, 7-二氨基莉、間苯二甲胺、4, 4' -亞甲基雙（2-乙 基-6-甲基苯胺）中的任意一種。
[0012] 優選的是，所述無機粉末的粒徑在1?5000nm。
[0013] 解決本發明技術問題所采用的技術方案是一種上述功能材料的制備方法，其包 括：
[0014] 將所述無機粉末、二元酐、二元胺與引發劑、溶劑混合均勻；
[0015] 加熱使所述二元酐與二元胺反應，在無機粉末表面形成所述改性層。
[0016] 優選的是，所述無機粉末的質量與二元酐、二元胺反應后生成的物質的質量的比 為（20 ?1) : 1。
[0017] 優選的是，所述加熱分為兩步進行，其具體為：在35?70°C的溫度下加熱20? 40min ;在70?100°C的溫度下加熱20?40min。
[0018] 解決本發明技術問題所采用的技術方案是一種彩膜材料，其包括：
[0019] 可固化樹脂；
[0020] 偶聯劑；
[0021] 溶劑；
[0022] 用于產生色彩的量子點；
[0023] 上述的功能材料。
[0024] 其中，量子點是指在三個維度上的尺寸均處于納米量級的半導體材料。在這樣的 尺寸下，量子點表現出許多特殊的特性，其中一種特性就是量子點可吸收光的能量，并將該 能量以特定波長的光（即特定顏色的光）的形式再次發射出來，從而實現光顏色的轉換。由 此，若將量子點用于彩色濾光膜中，則其可吸收來自背光源或白色有機發光二極管的白光， 并將其轉變為特定顏色的光，從而起到顏料、燃料的作用。
[0025] 優選的是，所述可固化樹脂包括丙烯酸樹脂和環氧樹脂，且在不計算所述功能材 料的改性層質量的情況下，所述彩膜材料中各組分的質量百分含量為：
[0026] 丙烯酸樹脂：15?30% ;
[0027] 環氧樹脂：1?20%;
[0028] 偶聯劑：1?20% ;
[0029] 溶劑：50 ?80%;
[0030] 量子點：1?10%。
[0031] 其中，"在不計算功能材料的改性層質量的情況下，彩膜材料中某物質的質量百分 含量"是指以彩膜材料中除功能材料的改性層之外的其余全部物質（功能材料的無機粉末、 丙烯酸樹脂、環氧樹脂、偶聯劑、溶劑、量子點等）的質量為100%時，某物質的含量。
[0032] 優選的是,所述量子點的粒徑在2?20nm之間。
[0033] 優選的是，所述量子點的材料為硒化鎘、硫化鎘、硫化鋅、硒化鋅、硫化鈣、硒化鈣 中的任意一種或多種。
[0034] 優選的是，在不計算所述功能材料的改性層質量的情況下，所述功能材料的無機 粉末在所述彩膜材料中的質量百分含量在0. 1?2. 5%。
[0035] 進一步優選的是，在不計算所述功能材料的改性層質量的情況下，所述功能材料 的無機粉末在所述彩膜材料中的質量百分含量在〇. 1?2%。
[0036] 進一步優選的是，在不計算所述功能材料的改性層質量的情況下，所述功能材料 的無機粉末在所述彩膜材料中的質量百分含量在〇. 1?1. 8%。
[0037] 解決本發明技術問題所采用的技術方案是一種彩膜基板，其包括：
[0038] 由上述的彩膜材料形成的彩色濾光膜。
[0039] 本發明的功能材料可發出遠紅外線和負離子；遠紅外線被人體吸收后可使體內水 分子共振，活化水分子，增強分子間結合力，從而活化蛋白質等生物大分子，使生物體細胞 處于最高振動能級；且遠紅外熱量可傳遞到皮下較深的部分，使下深層溫度上升，擴張毛細 血管，促進血液循環，強化各組織之間的新陳代謝，增強組織再生能力，提高機體免疫力，調 節精神異常興奮狀態；而負離子對細菌和有機物有分解和氧化作用，可起到殺菌消毒和凈 化環境空氣質量的效果；因此，該功能材料可起到醫療保健作用，對環境友好。
[0040] 本發明的功能材料的無機粉末表面具有改性層，該改性層可使無機粉末良好的融 入彩色濾光膜中，并且還可提高該無機粉末發射遠紅外線和負離子的能力。
[0041] 本發明的彩膜基板的彩色濾光膜中具有上述功能材料，故其在使用過程中可持續 發出遠紅外線和負離子，對環境友好；同時，彩色濾光膜中不含顏料、染料等，而是用量子點 產生色彩，故其耐熱性好，且產生的色彩鮮艷、飽和度高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042] 圖1為本發明實施例的功能材料的制備方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0043] 為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方 式對本發明作進一步詳細描述。
[0044] 本實施例提供一種功能材料及其制備方法。
[0045] 該功能材料包括表面帶有改性層的無機粉末，該無機粉末包括氧化鋁、氧化鎂、氧 化鋅、氧化锫、二氧化娃、二氧化鈦、氧化硼、三氧化二鐵、氧化興、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋰中 的任意一種或多種；且
[0046] 所述改性層由二元酐和二元胺反應生成。
[0047] 其中，無機粉末的粒徑在納米量級至微米量級，具體優選在1?5000nm，更優選在 10 ?500nm。
[0048] 其中，二元酐是指分子結構中含有至少兩個酸酐基團的物質；而二元胺是指分子 結構中含有至少兩個胺基（或氨基）的物質。
[0049] 其中，二元酐中優選含有至少一個苯基，其更優選為均苯四甲酸二酐、偏苯三酸 酐、二苯酮二酐、聯苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐中的任意一種。
[0050] 其中，二元胺中優選含有至少一個苯基或非苯基的六元碳環（例如環己烷），其 更優選為3-氨基節胺、2, 2' -二氟-4, 4' -(9-亞蕘基）二苯胺、2, 2-雙（3-氨基-4-輕苯 基）六氟丙烷、六氫-間苯二甲基二胺、1，4-二（氨甲基）環己烷、2, 2-雙[4-(4-氨基苯氧 基）苯]六氟丙燒、2, 2-雙（3-氨基-4-甲苯基）六氟丙燒、2, 2-雙（3-氨基苯基）六氟 丙燒、2, 2-雙（4-氨基苯基）六氟丙燒、2, 7-二氨基莉、間苯二甲胺、4, 4' -亞甲基雙（2-乙 基-6-甲基苯胺）中的任意一種。
[0051] 其中，二元酐與二元胺的物質的量的比優選為（0.85?1.05) : 1 ;更優選在 (0· 92 ?1. 05) : 1。
[0052] 經研究發現，符合以上條件的二元酐和二元胺反應后生成的改性層可最好的改善 無機粉末的性質。
[0053] 本實施例的功能材料可發出遠紅外線和負離子；遠紅外線被人體吸收后可使體內 水分子共振，活化水分子，增強分子間結合力，從而活化蛋白質等生物大分子，使生物體細 胞處于最高振動能級；且遠紅外熱量能傳遞到皮下較深的部分，使下深層溫度上升，擴張毛 細血管，促進血液循環，強化各組織之間的新陳代謝，增強組織再生能力，提高機體免疫力， 調節精神異常興奮狀態；而負離子對細菌和有機物有分解和氧化作用，可起到殺菌消毒和 凈化環境空氣質量的效果；因此，本實施例的功能材料可起到醫療保健作用，對環境友好。
[0054] 上述功能材料的制備方法包括：將所述無機粉末、二元酐、二元胺與引發劑、溶劑 混合均勻；加熱使所述二元酐與二元胺反應，在無機粉末表面形成所述改性層。
[0055] 具體的，如圖1所示，上述制備方法可包括：
[0056] S01、在使用分散劑的情況下，將各原料分別粉碎為粉末后按比例混合均勻，或將 各原料按比例混合均勻后再粉碎，得到無機粉末。
[0057] 其中，分散劑可選用德國畢克公司生產的BYK161、路博潤公司生產的 Solsperse32500、Solsperse22000等常規分散劑；粉碎可采用球磨、研磨等常規方式；由于 得到無機粉末可采用已知的方法，故在此不再詳細描述。
[0058] S02、將占總量1/4?1/3的引發劑及占總量1/4?1/3的二元胺溶解在溶劑中備 用。
[0059] 其中，無機粉末的質量與二元酐、二元胺反應后生成的物質的質量的比為（20? 1) : 1。
[0060] 也就是說，二元酐、二元胺的用量按照如下的方式確定：假設二元酐與二元胺可 完全反應并得到生成物（實際為改性層），若該生成物的質量為1，則無機粉末的質量就在 1?20之間；這樣的用量可保證在無機粉末上得到厚度合適的改性層。
[0061] 其中，引發劑用于引發反應，其優選為氮類引發劑，更優選為偶氮二異丁腈、 2, 2' -雙偶氮-(2, 4-二甲基戊腈）、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二異戊腈中的任意一種。 [0062] 其中，溶劑可選自脂肪醇、乙二醇醚、乙酸乙酯、甲乙酮、甲基異丁基酮、單甲基醚 乙二醇酯、丁內酯、丙酸-3-乙醚乙酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇單甲基 醚、丙二醇單甲基醚醋酸酯、環己烷、二甲苯、異丙醇等常規的有機溶劑。由于溶劑的作用只 是分散各物質，故在各實施例具體制備功能材料的過程中，統一采用丙二醇單甲基醚醋酸 酯作溶劑。
[0063] S03、將無機粉末加入反應容器（如四口瓶）中，并開始攪拌、震蕩、搖動等；之后加 入二元酐、溶劑，以及剩余的引發劑、二元胺，溶解均勻。
[0064] S04、開始加熱以進行反應，其優選分為兩步進行，具體可包括：先在35?70°C的 溫度下加熱20?40min ;之后繼續在70?KKTC的溫度下加熱20?40min。
[0065] 以上的加熱過程中，可使二元酐與二元胺間發生反應，從而在無機粉末表面生成 改性層；其中，之所以分步加熱，主要是為了防止反應過于劇烈。
[0066] 在反應過程中，逐漸將上述溶解有引發劑和二元胺的溶液逐漸滴加到四口瓶中； 之所以這樣加入，是為了防止反應過于劇烈。
[0067] 其中，本步反應優選在氮氣保護下進行，且在反應過程中優選一直保持攪拌。
[0068] 其中，各步驟中溶劑的用量以能將其中的物質均勻的分散、溶解為準，而引發劑用 量以能引發反應為準，這些可由本領域技術人員根據實際情況調整，在此不再詳細描述。但 通常而言，無機粉末、引發劑、溶劑的質量比（均指總量）為1 : (0.25?0.4) : (1? 1.5)，為了統一，故在各實施例具體制備功能材料的過程中，統一使無機粉末、引發劑、溶劑 的質量比為1 : 0.3 : 1.4。
[0069] S05、反應結束后用經冷藏的溶劑使反應物冷卻至室溫（約10?30°C )。
[0070] S06、蒸干剩余溶劑或將粉末從中分離出來，得到帶有改性層的無機粉末，即得到 功能材料。
[0071] 當然，應當理解，以上所述的制備方法還可進行許多變化，例如，二元酐、二元胺、 引發劑等可一次都溶解在溶劑中；再如，加熱也可只為一段等。總之，只要能使二元酐與二 元胺反應并在無機粉末表面形成改性層即可。
[0072] 本實施例還提供一種彩膜材料，其包括：可固化樹脂；偶聯劑；溶劑；用于產生色 彩的量子點；上述的功能材料。
[0073] 該彩膜材料能固化形成彩色濾光膜，而彩色濾光膜中含有上述功能材料，故可持 續的發出遠紅外線和等離子體，從而改善環境；同時，彩色濾光膜中不含顏料、染料等，而是 用量子點產生色彩，故其耐熱性好，且產生的色彩鮮艷、飽和度高。
[0074] 優選的，可固化樹脂包括丙烯酸樹脂和環氧樹脂，且在不計算所述功能材料的改 性層質量的情況下，彩膜材料中各組分的質量百分含量為：
[0075] 丙烯酸樹脂：15?30% ;
[0076] 環氧樹脂：1?20%;
[0077] 偶聯劑：1?20%;
[0078] 溶劑：50 ?80%;
[0079] 量子點：1?10%。
[0080] 也就是說，在以彩膜材料中除功能材料的改性層之外的其余全部物質（功能材料 的無機粉末、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、偶聯劑、溶劑、量子點等）的質量為100%時，各組分的 含量如上。
[0081] 其中，可固化樹脂（丙烯酸樹脂和環氧樹脂）用于固化形成彩色濾光膜的主體。具 體的，丙烯酸樹脂可為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、 聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯等；且其更優選的含量在15?25%。而環 氧樹脂可為脂肪族環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂等；且其更優選的含量在1?10%。
[0082] 其中，偶聯劑用于使可固化樹脂交聯固化，其優選為硅烷偶聯劑，例如乙烯基硅 燒、氣基娃燒、環氧基娃燒、疏基娃燒、甲基丙稀醜氧基娃燒等；且其更優選的含量在1? 10%。
[0083] 其中，量子點是指在三個維度上的尺寸均處于納米量級的半導體材料。在這樣的 尺寸下，量子點表現出許多特殊的特性；其中一種特性就是量子點可吸收光的能量，并將該 能量以特定波長的光（即特定顏色的光）的形式再次發射出來，從而實現光顏色的轉換。由 此，若將量子點用于彩色濾光膜中，則其可吸收來自背光源或白色有機發光二極管的白光， 并將其轉變為特定顏色的光，從而其可起到顏料、燃料的作用。
[0084] 在彩膜材料中，量子點所發出的光的顏色與其粒徑和材料有關，對于一定材料制 成的量子點，其在不同粒徑時會發出確定的、相應顏色的光。
[0085] 量子點材料、粒徑、發光顏色的關系是已知的，可由本領域技術人員根據具體的需 要確定；但通常而言，量子點的粒徑范圍都在2?20nm之間。
[0086] 量子點的材料具體可為硒化鎘、硫化鎘、硫化鋅、硒化鋅、硫化I丐、硒化I丐中的任意 一種或多種。且量子點的含量更優選在1?5%。
[0087] 其中，彩膜材料中還含有上述功能材料，故由其制成的彩色濾光膜可發出遠紅外 線和負離子；在不計算功能材料的改性層質量的情況下，彩膜材料中功能材料的無機粉末 的質量百分含量在〇. 1?2. 5 %，更優選在0. 1?2 %，進一步優選在0. 1?1. 8 %。
[0088] 其中，溶劑用于將其他組分溶解、分散，以形成均勻、穩定的體系，其可為常規的有 機溶劑，如甲乙酮、甲基異丁基酮、單甲基醚乙二醇酯、丁內酯、丙酸-3-乙醚乙酯、丁基 卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚醋酸酯、二乙二醇甲乙醚等。 [0089] 按照上述的制備方法，依照以下表格中的參數制備各實施例的功能材料。
[0090] 表1、功能材料的相關參數（含量單位均為質量份數）
[0091]

【權利要求】
1. 一種功能材料，其特征在于，包括表面帶有改性層的無機粉末，所述無機粉末包括： 氧化錯、氧化鎂、氧化鋅、氧化锫、二氧化娃、二氧化鈦、氧化硼、三氧化二鐵、氧化I丐、氧 化鉀、氧化鈉、氧化鋰中的任意一種或多種； 所述改性層由二元酐和二元胺反應生成。
2. 根據權利要求1所述的功能材料，其特征在于， 用于生成所述改性層的二元酐與二元胺的物質的量的比在（0.85?1.05) : 1。
3. 根據權利要求2所述的功能材料，其特征在于， 用于生成所述改性層的二元酐與二元胺的物質的量的比在（0.92?1.05) : 1。
4. 根據權利要求1所述的功能材料，其特征在于， 所述用于生成所述改性層的二元酐中含有至少一個苯基； 所述用于生成所述改性層的二元胺中含有至少一個苯基或非苯基的六元碳環。
5. 根據權利要求4所述的功能材料，其特征在于， 用于生成所述改性層的二元酐選自均苯四甲酸二酐、偏苯三酸酐、二苯酮二酐、聯苯二 酐、二苯醚二酐、六氟二酐中的任意一種； 用于生成所述改性層的二元胺選自3-氨基芐胺、2, 2'-二氟-4, 4'-(9_亞弗基）二苯 胺、2, 2-雙（3-氨基-4-輕苯基）六氟丙燒、六氫-間苯二甲基二胺、1，4-二（氨甲基）環 己燒、2, 2-雙[4-(4-氨基苯氧基）苯]六氟丙燒、2, 2-雙（3-氨基-4-甲苯基）六氟丙 燒、2, 2-雙（3-氨基苯基）六氟丙燒、2, 2-雙（4-氨基苯基）六氟丙燒、2, 7-二氨基莉、間 苯二甲胺、4, 4' -亞甲基雙（2-乙基-6-甲基苯胺）中的任意一種。
6. 根據權利要求1至5中任意一項所述的功能材料，其特征在于， 所述無機粉末的粒徑在1?5000nm。
7. -種功能材料的制備方法，其特征在于，所述功能材料為權利要求1至6中任意一項 所述的功能材料，所述制備方法包括： 將所述無機粉末、二元酐、二元胺與引發劑、溶劑混合均勻； 加熱使所述二元酐與二元胺反應，在無機粉末表面形成所述改性層。
8. 根據權利要求7所述的功能材料的制備方法，其特征在于， 所述無機粉末的質量與二元酐、二元胺反應后生成的物質的質量的比為（20?1) : 1。
9. 根據權利要求7所述的功能材料的制備方法，其特征在于，所述加熱分為兩步進行， 其具體為： 在35?70°C的溫度下加熱20?40min ; 在70?100°C的溫度下加熱20?40min。
10. -種彩膜材料，其特征在于，包括： 可固化樹脂； 偶聯劑； 溶劑； 用于產生色彩的量子點； 權利要求1至6中任意一項所述的功能材料。
11. 根據權利要求10所述的彩膜材料，其特征在于，所述可固化樹脂包括丙烯酸樹脂 和環氧樹脂，且在不計算所述功能材料的改性層質量的情況下，所述彩膜材料中各組分的 質量百分含量為： 丙烯酸樹脂：15?30% ; 環氧樹脂：1?20% ; 偶聯劑：1?20% ; 溶劑：50?80% ; 量子點：1?10%。
12. 根據權利要求10或11所述的彩膜材料，其特征在于， 所述量子點的粒徑在2?20nm。
13. 根據權利要求10或11所述的彩膜材料，其特征在于， 所述量子點的材料為硒化鎘、硫化鎘、硫化鋅、硒化鋅、硫化鈣、硒化鈣中的任意一種或 多種。
14. 根據權利要求10或11所述的彩膜材料，其特征在于，在不計算所述功能材料的改 性層質量的情況下，所述功能材料的無機粉末在所述彩膜材料中的質量百分含量在〇. 1? 2. 5%。
15. 根據權利要求14所述的彩膜材料，其特征在于，在不計算所述功能材料的改性層 質量的情況下，所述功能材料的無機粉末在所述彩膜材料中的質量百分含量在〇. 1?2%。
16. 根據權利要求15所述的彩膜材料，其特征在于，在不計算所述功能材料的改性 層質量的情況下，所述功能材料的無機粉末在所述彩膜材料中的質量百分含量在〇. 1? 1. 8%。
17. -種彩膜基板，其特征在于，包括： 由權利要求10至16中任意一項所述的彩膜材料形成的彩色濾光膜。
【文檔編號】G02F1/1335GK104231678SQ201410366647
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】楊久霞, 白峰, 劉建濤 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方光電科技有限公司