用于顯示器領(lǐng)域的濾色器，是在玻璃等透明板材的表面，由2種以上不同色相的微細(xì)像素縱橫固定排列形成布線圖案。1個像素從數(shù)十微米到數(shù)百微米大小不等，而且每一色相均按一定的順序和排列構(gòu)成。為此，濾色器的制作方法有多種方案，常用的方法是在透明感光性樹脂中將染料、顏料等著色劑均勻地分散在有色抗蝕劑中，經(jīng)涂布后，曝光顯影，依規(guī)定形狀形成染色圖案，這是一種可實現(xiàn)批量生產(chǎn)的顏料分散法。但在大幅面化和原料涂布等方面，尚待進(jìn)一步改進(jìn)。
鑒于上述問題，顯示器領(lǐng)域開始關(guān)注適應(yīng)大幅面的網(wǎng)版制作和印刷技術(shù)，同時，對絲網(wǎng)印刷也提出了更高精細(xì)化的要求。絲網(wǎng)印刷早已在大幅面宣傳畫等商業(yè)廣告領(lǐng)域和印刷電路板等電子元件領(lǐng)域得到應(yīng)用，是一種基本不依賴承印物特性，又節(jié)省物料的印刷方法。
為了實現(xiàn)高精度網(wǎng)印，必須努力將網(wǎng)紗隨印刷時間變化而帶來的張力降低程度控制到最小，并且一定要使用分辨力良好的抗蝕劑材料。但至今仍未發(fā)現(xiàn)有效的抗蝕劑。此外，從提高印刷精確度方面來看，也需要對影響高精細(xì)絲網(wǎng)印刷的元素做進(jìn)一步的改進(jìn)。
因此，本研究主要是對原有的網(wǎng)版結(jié)構(gòu)和油墨組成進(jìn)行改進(jìn)，對相關(guān)材料進(jìn)行了最佳化處理，進(jìn)而對新式的高精細(xì)絲網(wǎng)印刷法（簡稱HADOP法）進(jìn)行探討，介紹可實現(xiàn)減弱圖像邊緣鋸齒且直線性極高的40μm清晰線印刷，由此對濾色器制作的應(yīng)用拓展起到推動作用。
實驗材料與方法
1.制版及油墨用透明抗蝕劑材料的合成
透明抗蝕劑是用聚合物、單體、光聚合引發(fā)劑以6:4:3的比例混合制成。
光聚合引發(fā)劑是由TAZ-106（綠化學(xué)公司制5-三氮雜苯類）和2-羥基-2-二甲氧基-1-苯基丙烷-1-酮（千葉蓋儀公司制）以4:1的比例混合，用環(huán)己酮為溶劑調(diào)制出引發(fā)劑溶液。其中，單體和光聚合引發(fā)劑以及含溶劑在內(nèi)的各種試劑都直接使用了市售特級試劑，惟有聚合物使用的是下述合成物。
使用的溶劑是3-甲氧丁基醋酸，將苯偶酰丙烯酸甲酯（BzMA）、苯乙烯（St）、2-甲基丙烯酸（MMA）的各種丙烯酸單體以 1:1:1的配比混合后，再以游離基聚合引發(fā)劑偶氮二異丁腈（AIBN）在80℃下攪拌6小時，使游離基聚合反應(yīng)后獲得三元共聚物。進(jìn)而在三元共聚物的MMA中，以縮水甘油丙烯酸甲酯（GMA）對原有的部分氫氧基進(jìn)行加成反應(yīng)，合成引進(jìn)雙鍵的四元共聚物（P-1）。
除此之外，將MMA換成丙烯酸（AA），與P-1一樣，以GMA對部分氫氧基進(jìn)行加成反應(yīng)，合成引進(jìn)雙鍵的四元共聚合物（P-2）。為了對制版特性進(jìn)行對比，還采用了市售聚合物，市售聚合物使用的是三元丙烯系共聚物ACA-200（Disell UCB公司）。
2.顏料分散抗蝕墨的配制
顏料分散抗蝕墨的顏料和透明抗蝕劑的比率為1:4，溶劑是丙二醇甲基醚乙酯（PGMEA），顏料使用的是C.I.Red 177，C.I.Green36，C.I.Blue15:3。配制方法是，將C.I.Red 177顏料200g，分散劑Disperbyk161（不揮發(fā)成分30%）167g ，PGMEA 633g混合后，用顆粒攪拌機分散24小時后，將透明抗蝕劑按規(guī)定量加入，均勻地攪拌，用孔徑為2μm的過濾器過濾后，獲得紅色分散抗蝕墨。為了與傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷法進(jìn)行比較，實驗還使用了普通網(wǎng)印油墨（太陽油墨公司制EG-RED）。
3.制版與印刷
使用紐隆公司生產(chǎn)的絲網(wǎng)印刷機，考慮到網(wǎng)紗張力與印壓的關(guān)系、材質(zhì)的機械強度和耐溶劑性，刮墨板使用聚氨酯橡膠。承印材料選用厚度為185μm的PET薄膜。為了使承印材料與油墨良好附著，利用電暈放電處理方式將其表面粗化，以提高表面活性。
制版方面，為了進(jìn)行對比實驗，制備了兩種網(wǎng)版，即標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)版和HADOP網(wǎng)版。標(biāo)準(zhǔn)版是將透明抗蝕劑用縫式涂布機涂布在不銹鋼絲網(wǎng)（250目，厚53μm）表面，自然干燥后版膜厚度為7μm。曬版采用波長300～450nm的UV光源，照射能量為50mJ/cm2。HADOP印版使用ST590 CALH網(wǎng)紗（屬于特別訂貨，590目，網(wǎng)厚28μm，線徑為13μm）。
繃網(wǎng)采用方形鋁質(zhì)網(wǎng)框（320mm×320mm），用繃網(wǎng)機繃網(wǎng)紗。繃網(wǎng)張力為2000～2300N/mm，繃網(wǎng)角度為34.1°，繃網(wǎng)前對絲網(wǎng)進(jìn)行打磨處理，然后在此網(wǎng)版上涂布5μm厚的膠黏層（環(huán)己烷酮溶液），干燥后作為背襯緩沖層，再涂布感光性樹脂D膠液，使其自然干燥。之后，在印刷面，采用縫式涂布方式涂布感光樹脂A膠液，制成HADOP印版。
在絲網(wǎng)上涂布透明抗蝕劑后，視需要對兩面實施曝光。使非圖文部分硬化后，用0.1%KOH水溶液進(jìn)行顯影，形成圖像版膜。進(jìn)而將網(wǎng)版置于120℃下，加熱處理2小時，改善其耐水、耐溶劑性。也可事先用硅烷偶合劑處理網(wǎng)紗，以改善抗蝕層與金屬絲網(wǎng)的密附性，如用γ-甲基丙烯丙基三甲氧基硅烷0.1%水溶液浸析30分種后進(jìn)行烘干。
4.材料性能評估
?。?）顯影特性試驗
為了試驗網(wǎng)版的顯影性，將制版抗蝕劑涂布在一定規(guī)格的模版上使之光硬化，用0.1%KOH水溶液顯影，觀察模版上的殘留狀態(tài)。
?。?）油墨的黏度和動態(tài)黏彈性測定
測定溫度為25℃，使用黏彈性分析器（雙錐式，直徑25mm）測定動態(tài)黏彈性。測試角速度ω在0.1～100轉(zhuǎn)/秒范圍內(nèi)，在應(yīng)變量1%，25℃條件下，由測定的損失彈性率G"和儲存彈性率G`求出tanδ（G"/G`）。
黏度測定樣品為0.3ml，轉(zhuǎn)子直徑為47mm，3°傾斜圓錐，測試轉(zhuǎn)數(shù)為3轉(zhuǎn)/分鐘 、10轉(zhuǎn)/分鐘 、20轉(zhuǎn)/分鐘3個數(shù)值，并以3轉(zhuǎn)/分鐘和10 轉(zhuǎn)/分鐘測定油墨的黏度比（η3/η10）作為觸變性指標(biāo)（TI）。
結(jié)果和分析
1.HADOP網(wǎng)版的功能化模式
從普通絲網(wǎng)印刷用網(wǎng)版截面結(jié)構(gòu)可以看出由網(wǎng)版、刮墨板、油墨構(gòu)成的網(wǎng)印系統(tǒng)所用器材雖少，但需控制的可變因素非常多，印版的網(wǎng)紗部位，填墨、刮印、印版開合幾乎是同時發(fā)生的狀態(tài)，為此，與印刷過程相關(guān)的許多因素，都是由一張單薄的絲網(wǎng)承擔(dān)的。由于許多不可控制的因素，使傳統(tǒng)網(wǎng)印的圖像分辨力限制在100μm 上下。
雖包含推斷理由，但可以看出印版結(jié)構(gòu)或網(wǎng)紗是影響網(wǎng)版分辨力的基本原因。HADOP網(wǎng)版，為做到高精細(xì)化，將印版的網(wǎng)紗部位采用細(xì)微布線結(jié)構(gòu)，而且對每1個像素的功能進(jìn)行分解，也就是說，這種高精細(xì)、高張力網(wǎng)紗，為確保所需的分辨力，在涂布感光層后，要形成5μm 的開孔，并保證油墨在網(wǎng)版上輕松地固著和轉(zhuǎn)移。此外，在HADOP網(wǎng)版背面有一背襯緩沖層，使網(wǎng)距精確并保持一定，HADOP印刷時可及時分離的網(wǎng)距定為0.7mm ，比一般網(wǎng)印的網(wǎng)距要小得多。 HADOP網(wǎng)版的功能模式如圖3所示。
傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷，其印版的網(wǎng)紗是固定在網(wǎng)框架的四邊。在網(wǎng)紗的上方依靠刮墨板的運動刮壓油墨，將油墨壓向網(wǎng)版印刷面，再轉(zhuǎn)移到承印物上。在這種轉(zhuǎn)移過程中，網(wǎng)紗相當(dāng)于1根彈簧，以一定的振幅運動影響整個印版表面，其結(jié)果是，彈簧（網(wǎng)紗）不單是上下運動，還包括長短伸縮，且運動幅度相當(dāng)大，因此，要使網(wǎng)版恢復(fù)穩(wěn)定，需要很長時間。
高精細(xì)的HADOP網(wǎng)版，采用微細(xì)彈簧結(jié)構(gòu)，以相當(dāng)于1個像素大小的彈簧，將網(wǎng)版運動分割開。其結(jié)果是，網(wǎng)版刮印過程的運動量變小，持續(xù)時間變短。此外，圖案像素在開始時已微細(xì)化為1像素，這就必然會變成高精細(xì)像素的輸出。更重要的是，由于網(wǎng)版結(jié)構(gòu)細(xì)化，是借助1像素1功能的分配方式，可緩和印刷壓力對網(wǎng)版的影響。
來源： 中國金屬制品網(wǎng)
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