CN101020796A - 一种油墨组成物 - Google Patents

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蔡纶
吴文斌
谢胜杰
李淑琴
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Abstract

本发明公开了一种用以制造彩色滤光板的油墨组成物,包含:一色料;一粘结剂;一第一溶剂,其沸点在常压下约为180~280℃,表面张力在20℃下约为25~32dyne/cm;以及一第二溶剂,其沸点低于该第一溶剂的沸点,且表面张力高于该第一溶剂的表面张力。并揭露一种利用上述油墨组成物以制备彩色滤光板的方法,包含将上述的油墨组成物附着于一透明基板上的指定透光区以及使指定透光区上的油墨组成物固化的步骤。本发明的油墨组成物可以解决喷墨过程中的喷头阻塞、漏墨或卫星点产生的问题,并使油墨固化后能得到较为平坦的表面。

Description

一种油墨组成物
技术领域
本发明涉及一种油墨组成物及应用其的制造方法,尤其涉及一种油墨组成物及其应用在彩色滤光板的制造方法。
背景技术
显示器产业乃继半导体产业之后,全球最重要的产业之一。由于科技与信息的进步,各种电子产品推陈出新,使得广泛应用于电子产品显示装置上的液晶显示器(LCD)的需求有明显增加的趋势,其中尤以彩色液晶显示器为最。彩色滤光板为制造彩色液晶显示器中不可缺少的重要元件,通过彩色滤光板,可使液晶显示器得以全彩的方式呈现画面,也因此彩色滤光板的质量好坏对液晶显示器色彩的表现有着决定性的影响。
传统上制造大型彩色滤光板广泛采用的方法为颜料分散法,其做法是将颜料光阻涂布于玻璃基板上,经软烤、曝光、显影和硬烤等程序,而得到红(R)、绿(G)、蓝(B)三色画素图案。但随着基板的大型化,传统的工艺渐已不适用,于是更发展出以喷墨打印技术来制作彩色滤光板的方法,此方法不仅较传统工艺简单,并且具有可大面积涂布、分辨率高及成本低的优势。
然而,使用目前的油墨组成,并应用喷墨打印技术于制造彩色滤光板时,却仍有诸多问题有待克服,其中包括喷墨时会有喷头阻塞、漏墨或卫星点产生的问题,以及油墨固化时会有表面中间凸起、边缘未填满、溢流或混色等问题。以喷头阻塞问题为例,美国专利第6627364号便揭露在油墨中添加沸点大于245℃的溶剂,可以避免喷头阻塞的情形发生。但其所添加的高沸点溶剂多为表面张力较高的醚类或醇类,因而容易导致油墨固化后呈现表面中间凸起,甚至是边缘未填满的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种油墨组成物,其应用在以喷墨打印技术来制作彩色滤光板上。此油墨组成物可以解决喷墨过程中的喷头阻塞、漏墨或卫星点产生的问题,并使油墨固化后能得到较为平坦的表面。
根据本发明的上述目的,提出一种油墨组成物及其使用于应用喷墨打印技术制作彩色滤光板的制造方法。此油墨组成物包含色料、粘结剂、第一溶剂及第二溶剂。其中第一溶剂的沸点在常压下约为180~280℃,表面张力在20℃下约为25~32dyne/cm;而第二溶剂的沸点则低于第一溶剂,但表面张力高于第一溶剂。
本发明的油墨组成物可以解决喷墨过程中的喷头阻塞、漏墨或卫星点产生的问题,并使油墨固化后能得到较为平坦的表面。
具体实施方式
实施例
本发明提供一种油墨组成物,可应用于喷墨打印技术制作彩色滤光板上,此油墨组成物包含色料、粘结剂、第一溶剂及第二溶剂。其中第一溶剂的沸点在常压下约为180~280℃,表面张力(代表符号σ1)在20℃下约为25~32dyne/cm;而第二溶剂的沸点则低于第一溶剂,但表面张力(代表符号σ2)高于第一溶剂。在本发明的一实施例中,上述的第一溶剂约占溶剂总重量的20-95%。在另一实施例中,上述第二溶剂的沸点在常压下约为130-230℃。又另一实施例中,上述第二溶剂的表面张力比第一溶剂的表面张力高约2~10dyne/cm(代表符号σ21)。
在本发明的一实施例中,上述的色料可为有机颜料(organic pigment)、无机颜料(inorganic pigment)或染料(dye)。在本发明的另一实施例中,色料部分使用具有较佳热安定性的有机颜料,以符合彩色滤光片产品与工艺对热安定性的需求。此外,在本发明的再一实施例中,上述的色料可以与分散剂混合使用。其中,分散剂例如可以是阳离子、阴离子、非离子或两性界面活性剂;或者是聚硅氧烷系或氟系界面活性剂。
在本发明的一实施例中,上述的粘结剂例如可为具有羧酸基或环氧基的压克力树脂。其中,具有羧酸基的压克力树脂包含具有羧酸基的不饱和单体,其例如可以是丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸或肉桂酸(Cinnamic acid);或者是不饱和二酸,例如马来酸(maieic acid)、富马酸(fumarate)或衣康酸(itaconic acid);或者是酸酐(anhydride),例如马来酸酐(maleic anhydride)或衣康酸酐(itaconic anhydride)。
在本发明的又一实施例中,上述具有羧酸基的不饱和单体可以单独使用也可以与不具羧酸基的不饱和单体混合使用。上述的不具羧酸基的不饱和单体例如可以是芳香族乙烯化合物,其包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻-乙烯基甲苯、间-乙烯基甲苯、对-乙烯基甲苯、对-氯苯乙烯、邻-甲氧基苯乙烯、间-甲氧基苯乙烯、对-甲氧基苯乙烯、邻-乙烯基苄基甲醚、间-乙烯基苄基甲醚、对-乙烯基苄基甲醚、邻-乙烯基苄基缩水甘油醚、间-乙烯基苄基缩水甘油醚、对-乙烯基苄基缩水甘油醚或上述的任意组合。
在本发明的一实施例中,上述粘结剂平均分子量的范围约为1,000~100,000,并且以约为1,500~20,000的粘结效果为佳。
依据上述,提供测试实例如下。请参照表1~3的内容。在表1中,列出测试的溶剂种类及相关的沸点与表面张力的数值。在表2中,列出不同实施例所使用的溶剂组合。在表3中,列出不同实施例的测试结果。
表1
  溶剂代号 溶剂种类   常压下的沸点(℃)     20℃的表面张力(dyne/cm)
    A     1,3-丁二醇二醋酸酯     232     31.2
    B     二乙二醇单正丁醚乙酸酯     245     30
    C     二丙二醇单甲醚乙酸酯     209     27.3
    D     二乙二醇单甲醚     194     34.6
    E     二乙二醇单乙醚     202     31.8
    F     三乙二醇单甲醚     249     36.4
    G     丙二醇单正丙醚     149     25.4
表2
实施例                第一溶剂                 第二溶剂
溶剂代号 沸点(℃) σ1(dyne/cm) 添加比例(%) 溶剂代号 沸点(℃) σ2(dyne/cm) 添加比例(%)
    1     A   232     31.2   80     D     194     34.6     20
    2     B   245     30   70     E     202     31.8     30
    3     C   209     27.3   60     D     194     34.6     40
表3
  实施例   卫星点   边缘未填满   表面中间凸起     σ21
    1     ○     ○     △     3.4
    2     ○     ○     △     1.8
    3     ○     ○     ○     7.3
○:无;△:轻微;×:严重
实施例测试的过程将表2中各组实施例溶剂组成的油墨,以压电式喷墨法将油墨填入透明基板上的指定透光区内,经过热板以90℃加热3分钟后,再放入烘箱以230℃烘烤40分钟后取出。待冷却后,以显微镜观察油墨在透明基板上的指定透光区内的成型状态,并以探针扫描粗度计量测油墨表面的平坦性。
参照表2的实施例1所示,油墨溶剂组成的第一溶剂是1,3-丁二醇二醋酸酯,其沸点在常压下为232℃,表面张力在20℃下为31.2dyne/cm,添加比例占溶剂总重量的80%;而第二溶剂是二乙二醇单甲醚,其沸点在常压下为194℃,表面张力在20℃下为34.6dyne/cm,添加比例占溶剂总重量的20%。参照表3的实施例1所示,测试结果显示本实施例1所形成的固化油墨,不会有卫星点及边缘未填满的情况,而且表面中间凸起的情况轻微。
参照表2的实施例2所示,油墨溶剂组成的第一溶剂是二乙二醇单正丁醚乙酸酯,其沸点在常压下为245℃,表面张力在20℃下为30dyne/cm,添加比例占溶剂总重量的70%;而第二溶剂是二乙二醇单乙醚,其沸点在常压下为202℃,表面张力在20℃下为31.8dyne/cm,添加比例占溶剂总重量的30%。参照表3的实施例2所示,测试结果显示本实施例2所形成的固化油墨,不会有卫星点及边缘未填满的情况,而且表面中间凸起的情况轻微。
参照表2的实施例3所示,油墨溶剂组成的第一溶剂是二丙二醇单甲醚乙酸酯,其沸点在常压下为209℃,表面张力在20℃下为27.3dyne/cm,添加比例占溶剂总重量的60%;而第二溶剂是二乙二醇单甲醚,其沸点在常压下为194℃,表面张力在20℃下为34.6dyne/cm,添加比例占溶剂总重量的40%。参照表3的实施例3所示,测试结果显示本实施例3所形成的固化油墨,不会有卫星点、边缘未填满及表面中间凸起的情况。
此外,同时参照表2及表3所示,比较实施例1、实施例2及实施例3的测试结果显示出在油墨固化的过程中,当低沸点的第二溶剂渐渐挥发而留下高沸点的第一溶剂时,若高沸点的溶剂表面张力较低,则油墨固化后较不容易产生边缘未填满及表面中间凸起的情况。
对照例
为了更具体说明本发明所提供的实施例的优点,在此进一步提供三组对照例以作为比较。请参照表4~5的内容。在表4中,列出不同对照例所使用的溶剂组合。在表5中,列出不同对照例的测试结果。
表4
对照例                第一溶剂                 第二溶剂
溶剂代号 沸点(℃) σ1(dyne/cm)     添加比例(%) 溶剂代号 沸点(℃) σ2(dyne/cm)     添加比例(%)
  1   F   249     36.4     100   -     -     -     -
  2   F   249     36.4     60   G     149     25.4     40
  3   C   209     27.3     70   G     149     25.4     30
表5
  对照例   卫星点   边缘未填满   表面中间凸起     σ21
    1     ○     ×     ×     -
    2     ○     ×     ×     -11
    3     △     ○     △     -1.9
○:无;△:轻微;×:严重
参照表4的对照例1,其油墨的溶剂组成是单一溶剂,其为三乙二醇单甲醚,沸点在常压下为249℃,表面张力在20℃下为36.4dyne/cm。
参照表4的对照例2,其油墨的溶剂是由第一溶剂及第二溶剂所组成,第一溶剂为三乙二醇单甲醚,添加比例为60%,而第二溶剂为丙二醇单正丙醚,添加比例为40%。在常压下,第一溶剂的沸点(249℃)大于第二溶剂的沸点(149℃),但在20℃下,第一溶剂的表面张力(36.4dyne/cm)大于第二溶剂的表面张力(25.4dyne/cm)。
参照表4的对照例3,其油墨的溶剂是由第一溶剂及第二溶剂所组成,第一溶剂为二丙二醇单甲醚乙酸酯,添加比例为70%,而第二溶剂为丙二醇单正丙醚,添加比例为30%。在常压下,第一溶剂的沸点(209℃)大于第二溶剂的沸点(149℃),但在20℃下,第一溶剂的表面张力(27.3dyne/cm)大于第二溶剂的表面张力(25.4dyne/cm)。
将上述各组对照例溶剂组成的油墨,同样以压电式喷墨法将油墨填入透明基板上的指定透光区内,经过热板以90℃加热3分钟后,再放入烘箱以230℃烘烤40分钟后取出。待冷却后,以显微镜观察油墨在透明基板上的指定透光区内的成型状态,并以探针扫描粗度计量测油墨表面的平坦性。对照例的测试结果列于表5。
参照表5的对照例1所示,显示对照例1所形成的固化油墨,虽然没有卫星点的情况,但其边缘未填满及表面中间凸起的情况严重。由此可知,仅在油墨中添加单一高沸点且高表面张力(>32dyne/cm)的第一溶剂,虽可防止卫星点的产生,却容易造成油墨固化后形成严重的边缘未填满及表面中间凸起的情况。
在对照例2中,其所用的第一溶剂与对照例1相同,但是添加了低沸点的第二溶剂,且与实施例1-3的不同处为第二溶剂的表面张力比第一溶剂小。参照表5所示的对照例2的结果,显示对照例2所形成的固化油墨,虽然没有卫星点的情况,但边缘未填满及表面中间凸起的情况严重。由此可知,当在油墨中同时添加高沸点高表面张力的第一溶剂以及低沸点低表面张力的第二溶剂,若高沸点溶剂的表面张力太大时,在喷墨过程中虽因整体油墨的表面张力够高而无严重的卫星点现象产生,但却导致严重的边缘未填满及表面中间凸起的情况。
在对照例3中,将对照例2中的高沸点高表面张力的第一溶剂以具有较低沸点与较低表面张力的二丙二醇单甲醚乙酸酯来取代之。虽然可以减轻油墨表面中间突起的状况,由于整体溶剂的表面张力不够高,而仍有卫星点的状况发生。
由上述实施例与对照例的比较结果显示,由于自喷墨至干燥油墨的过程中,低沸点的第二溶剂的挥发量会较大,而让油墨的溶剂组成中的第一溶剂的含量渐渐增加。因此,若能让高沸点的第一溶剂的表面张力低于低沸点的第二溶剂的表面张力且第一溶剂的表面张力为25~32cm/dyne时,在喷墨时可通过第二溶剂的高表面张力来避免卫星点的产生,且通过高沸点的第一溶剂来维持喷嘴畅通的状态,又能在后期干燥油墨时通过第一溶剂的低表面张力来获得较为平坦的油墨表面。
另外,除上述实施例外,本发明还有很多其它的实施方式,其中第一溶剂的沸点可为180~280℃,表面张力(代表符号σ1)在20℃下为25~32dyne/cm;第二溶剂的沸点在常压下为130-230℃;第一溶剂占溶剂总重量的20~95%,均可以实现本发明,在此不再一一熬述。
其它实施例
在本发明的另一实施例中,于上述实施例的油墨组成物中加入一适当的流平剂(leveling agent),以进一步提高固化油墨表面的平坦性。流平剂包括聚硅氧烷系或氟系界面活性剂。
在本发明的另一实施例,于上述实施例的油墨组成物中加入一适当的热自由基启始剂,以促进油墨的固化。其中,热自由基启始剂,例如可为1,1’-偶氮双(环己烷-1-甲腈)或2-苯基偶氮-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈。
在本发明的另一实施例,于上述所有实施例的油墨组成物中加入一适当的热酸产生剂,作为阳离子聚合反应起始剂或作为缩合反应的触媒,以增加树脂交联程度,而提高其耐化性与耐热性。其中,热酸产生剂例如可为三芳烃基硫化物(triaryl sulfonium)、亚磷酸二乙酯(diethyl phosphite)或铵盐(ammonium salt)。
在本发明的另一实施例,于上述所有实施例的油墨组成物中加入一适当的酸化交联剂,使得干燥后的油墨在加热下以酸为触媒进行交联反应,加速油墨的固化。其中,酸化交联剂例如可为N,N,N,N,N,N-六(烷氧基甲基)三聚氰胺(N,N,N,N,N,N-hexa(alkoxymethyl)melamine)或N,N,N,N-四(烷氧基甲基)甘脲(N,N,N,N-tetra(alkoxymethyl)glycoluril)。
在本发明的另一实施例,于上述所有实施例的油墨组成物中加入一适当的附着促进剂,以增加油墨与无机基材间的粘着性。其中,附着促进剂例如可为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或3-胺丙基三乙氧基硅烷。
在本发明的另一实施例,于上述所有实施例的油墨组成物中加入一适当的油墨喷墨稳定剂,其例如可为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和丙三醇,添加量为少量,也可以不加。
在本发明的另一实施例,还可于上述所有实施例的油墨组成物中加入一适当的抗氧化剂,其例如可为2,6-双第三丁基酚或2,2-硫双(4-甲基-6-第三丁基酚)。
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,熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做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所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种油墨组成物,用以制造一彩色滤光板,该油墨组成物包含:
一色料;
一粘结剂;
一第一溶剂,其沸点在常压下为180~280℃,表面张力在20℃下为25~32dyne/cm;以及
一第二溶剂,其沸点低于该第一溶剂的沸点,且表面张力高于该第一溶剂的表面张力。
2.根据权利要求1所述的油墨组成物,其特征在于,该第一溶剂占溶剂总重量的20~95%。
3.根据权利要求1所述的油墨组成物,其特征在于,该第一溶剂包括1,3-丁二醇二醋酸酯、二乙二醇单正丁醚乙酸酯或二丙二醇单甲醚乙酸酯。
4.根据权利要求1所述的油墨组成物,其特征在于,该第二溶剂的沸点在常压下为130~230℃。
5.根据权利要求1所述的油墨组成物,其特征在于,该第二溶剂的表面张力在20℃下比该第一溶剂的表面张力高2~10dyne/cm。
6.根据权利要求1所述的油墨组成物,其特征在于,该第二溶剂包括二乙二醇单甲醚或二乙二醇单乙醚。
7.根据权利要求1所述的油墨组成物,其特征在于,该第一溶剂及该第二溶剂分别为1,3-丁二醇二醋酸酯及二乙二醇单甲醚。
8.根据权利要求1所述的油墨组成物,其特征在于,该第一溶剂及该第二溶剂分别为二乙二醇单正丁醚乙酸酯及二乙二醇单乙醚。
9.根据权利要求1所述的油墨组成物,其特征在于,该第一溶剂及该第二溶剂分别为二丙二醇单甲醚乙酸酯及二乙二醇单甲醚。
10.根据权利要求1所述的油墨组成物,其特征在于,还包含一分散剂与该色料混用、一流平剂、一热自由基启始剂、一热酸产生剂、一酸化交联剂、一附着促进剂、一油墨喷墨稳定剂、一抗氧化剂或上述组合。
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