墨组合物、图案的形成方法及滤色膜 本发明涉及墨组合物、图案的形成方法及滤色膜，主要是涉及可用于由喷墨的方式形成图案的墨的组成成分、使用该墨的组成成分的图案形成方法、及由使用该墨的组成成分的图案形成方法制造的滤色膜。
由喷墨方式形成图案的方法，是利用各种墨组合物的喷出方式，如用静电吸引方式、用压电元件使墨产生机诫振动或位移的方式、用加热墨使其发泡利用其压力的方式等，以使墨的成分向基材喷出，在基材上形成图案。用喷墨方式形成图案的方法有噪音少，可快速形成图案，还可方便地形成多色图案等优点，所以在很多领域引起了人们的注意。
过去，用于CRT、液晶显示、等离子显示等显示装置、或固体摄像元件等方面的滤色膜，是使用颜料悬浮法、染料悬浮法及染色法等各种方法制造的。
如专利公报平成7-179711号记载的制造方法，是在面板内面形成可固定图案的光吸收层，然后涂抹颜料悬浮液及荧光液，通过膜片进行曝光及显象，以制造带滤色的荧光膜。专利公报昭和59-75205号记载的制造方法，是用喷墨的方式在基板上形成着色层来制造滤色膜。
但专利公报平成7-179711号记载的带滤色的荧光膜制造方法的问题是，荧光膜制造方法步骤多，且每种颜色必须涂抹颜料悬浮液及荧光液，必须通过膜片来进行曝光及显象，所以制造成本高。而专利公报昭和59-75205号记载的制造方法地问题是，虽然由喷墨的方式在基板上形成着色层，但在玻璃基板上必须预先涂有防止图案扩散或改善润湿性的药剂，所以增加了设备投资及步骤，从而使成本提高，同时合格率降低。
本发明是鉴于以上方法中的问题而生产的，目的是提供一种不需要改善润湿性的药剂，用喷墨的方式就可直接在玻璃、陶瓷、或聚酯树脂等表面形成纤细图案的墨组合物。
本发明另一个目的，是提供一种可以在玻璃基板等表面上方便、高效地形成纤细的图案，步骤及设备投资少，所形成的图案可信赖性及经济性均优越的图案形成方法。
本发明进一步的目的，是提供一种耐光性和耐水性优越的，在实用方面能够形成可信性高的，非常经济的滤色膜。
本发明涉及的墨的组成成分，是包括溶媒、悬浮在前述溶媒中的颜料、及悬浮在前述溶媒中可提高前述溶媒和前述颜料之间亲和性的分散剂的一个系统(V)，该系统的体积，与其在和气相之间产生的该系统的界面的表面积(S)之比(V/S)，通常被控制在最小值。
另外，本发明涉及的墨组合物，在包含溶媒、悬浮在前述溶媒中的颜料、及悬浮在前述溶媒中可提高前述溶媒和颜料之间亲和性的分散剂的系统中，(1)该系统的表面张力在摄氏25度时为20.0dyn/cm-50.0dyn/cm，(2)该系统的粘度在摄氏25度时为1.5cp-20.0cp。
再者，本发明涉及的墨组合物，包括溶媒、悬浮在前述溶媒中的颜料、悬浮在前述溶媒中可提高前述溶媒和颜料之间亲和性的分散剂、及悬浮在前述溶媒中可控制界面自由能的添加剂。
本发明涉及的图案形成方法具备以下步骤，将由溶媒、悬浮在前述溶媒中的颜料、及悬浮在前述溶媒中可提高前述溶媒和颜料之间亲和性的分散剂组成的系统的体积，与其在和气相之间产生的该系统的界面的表面积之比，通常被控制在最小值的墨组合物，用喷墨的方式由喷嘴以液滴状喷出的步骤；使上述液滴粘附在基材表面的步骤；使上述液滴中的颜料附着在上述基材上的步骤。
另外，本发明涉及的图案形成方法还包含以下步骤，将在包含溶媒、悬浮在前述溶媒中的颜料、及悬浮在前述溶媒中可提高前述溶媒和颜料之间亲和性的分散剂组的系统中，(1)该系统的表面张力在摄氏25度时为20.0dyn/cm-50.0dyn/cm，(2)该系统的粘度在摄氏25度时为1.5cp-20.0cp的墨组合物，用喷墨的方式由喷嘴以液滴状喷出的步骤；使上述液滴粘附在基材表面的步骤；使上述液滴中的颜料附着在上述基材上的步骤。
再者，本发明涉及的图案形成方法的步骤为，将包含溶媒、悬浮在前述溶媒中的颜料、悬浮在前述溶媒中可提高前述溶媒和前述颜料之间亲和性的分散剂的体系(V)，该系统与气相的界面所产生的界面表面积(S)及其比(V/S)，被最大限度控制的墨组合物，用喷墨的方式由喷嘴以液滴状喷出的步骤；使上述液滴粘附在基材表面的步骤；使上述液滴中的颜料附着在上述基材上的步骤。
本发明涉及的滤色膜，包括基材、和由以喷墨式附着在上述基材表面的颜料形成的着色层。
一般，在以喷墨式形成滤色膜的像素等图案时，若基材的表面(被着色层)是由和纸等纤维不同的玻璃、陶瓷、或聚酯树脂等组成的薄膜时，则过去的墨组合物，对基材的表面粘附不好，墨组合物在基材的表面常发生不粘附、渗润等现象。由于色素材料对基板表面的附着力弱，所以色素材料易于从基材表面剥离，形成的图案会立刻溃散。在这里所谓基材，包括了在色素材料附着的表面，具有被着色层的表面是由与纸等纤维不同的玻璃、陶瓷、聚酯树脂等薄膜组成的这种结构的所有材料。因此，属于这一范畴的基材，可以举出玻璃基板、陶瓷基板，聚酯树脂、二醋酸酯树脂、三醋酸酯树脂、丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、赛璐玢或赛璐珞等各种薄膜材料，用聚酰胺或聚酯等有机高分子化合物涂覆表面的涂层纸等。
图2A及图2B是表示墨组合物附着在玻璃基板、陶瓷基板等基材表面的过程，和溶媒从墨组合物的液滴中蒸发出来的过程的模式图。
即如图2A所示，当墨组合物203附着在基材201的表面202上时，墨组合物203与气相接触的界面204的表面积(S)，和墨组合物203的体积(V)之比(S/V)被保持在最小。换言之，墨组合物203的体积(V)与界面204表面积(S)之比(V/S)要保持最大。但如图2B所示，当溶媒从墨组合物中蒸发出来时，墨组合物203与气相接触的界面204的表面积，和墨组合物203的体积之比不能保持最小值，墨组合物203与气相接触的界面204的表面积，和其体积之比就会变高。具体情况如图2B所示，粘附在基材201的表面202上的墨组合物203的中央部沉向基材201一侧，墨组合物203与气相接触的界面204的表面积，和墨组合物203的体积之比变高。于是，墨组合物203含有的颜料205就集中在墨组合物203的一部分界面(周围)206a及206b，在墨组合物203的内部，颜料205失去了悬浮的均一性。因此，由颜料205附着在基材201的表面202上而形成的图案，就会出现局部浓淡不一的变化，同时由于对基板表面的粘附力有局部差异，就很难稳定地形成良好的图案。
本发明者们反复进行了种种实验，选择色素材料的颜料种类及粒径、分散剂及溶媒，以回避上述问题，从而找到了能够形成良好图案的墨组合物。在实验时，考虑到了表1所示的各步情况。【表1】过去的墨组合物可得到良好图案的墨组合物A.基材表面液滴形态变形液滴形态基本固定B.溶媒蒸发阶段进一步变形液滴形态变化不大C.溶媒蒸发过半阶段颜料附着力弱颜料牢固地附着在基材上
从表1可知，要形成良好的图案，在溶媒从粘附在基材表面的墨组合物中蒸发时，必须使基材表面墨组合物的液滴维持在能够润湿基材的状态。而且，墨组合物所含的颜料必须对基材的附着面有亲和力，且附着力强。
为了满足这一条件，对墨组合物的组成材料进行了种种实验，所得结果如表2及表3所示。表2及表3中的○、△及×，分别表示良好、实用、不能满足实用。【表2】组成墨组合物的材料附着在基材上的墨组合物状态No.溶媒分散剂 不粘附 渗润 附着力1水非离子型表面活性剂 △-○ × ×2水阴离子表面活性剂 △-○ × ×3水阳离子表面活性剂 △-○ × ×【表3】 组成墨组合物的材料 附着在基材上的 墨组合物状态No.溶媒分散剂添加剂 不粘附 渗润附着力1乙醇聚乙烯醇缩丁醛聚碳酸 ○ ○ ○ 2乙醇聚乙烯吡啶硅油 ○ ○ ○ 3乙醇聚乙烯烷基吡咯烷酮丙烯树脂 ○ △ △4乙醇丙烯树脂硅酮树脂 ○ △-○ ○5丁酮/甲苯聚酯树脂聚碳酸 ○ ○ ○6丁酮/甲苯聚亚胺酯树脂硅酮树脂 ○ △ ○7丁酮/甲苯丙烯树脂变性聚硅氧烷共聚体 ○ △ ○8水丙烯树脂(基材温度：65℃)氟类表面活性剂 ○ ○ ○9水丙烯树脂聚醚变性硅油 ○ ○ ○10水丙烯树脂二烷基磺基丁二酸钠 ○ ○ ○11水聚乙烯烷基吡咯烷酮聚醚变性硅油 ○ ○ ○12水聚乙烯烷基吡咯烷酮聚醚变性硅油 ○ ○ ○
表2是使过去的墨组合物粘附在玻璃基板上所得的结果，表3是使本发明的墨组合物粘附在同一玻璃基板上所得的结果。图1B及图1D是过去的墨组合物粘附在玻璃基板上状态的光学显微镜照片，图1A及图1C是本发明的墨组合物粘附在玻璃基板上状态的光学显微镜照片。图1A及图1B是为了搞清本发明的墨组合物的效果，试验性地扩大了液滴的间隔，图1C及图1D是连续击打画出的一条直线。从图1A及图1B可知，本发明的墨组合物所有的液滴几乎都保持着同样的形状，整齐排列，而过去的墨组合物液滴形状发生变化，液滴的分布发生混乱。另外，从图1C及图1D可知，过去的墨组合物，从(直线的)周围到直线的中央出现了淡色。即从图1A-图1D、表2及表3可以理解，使用本发明的墨组合物，能够在当基材表面(被着色面)是与纸等纤维不同的玻璃基板上时，形成稳定的、良好的图案。基材的表面是由陶瓷基板及聚酯树脂等组成的薄膜时，也可得到同样的结果。
下面就本发明的墨的组成成分进行详细说明。
本发明的墨组合物，包括溶媒、颜料、及可提高上述颜料在上述溶媒中悬浮性的分散剂。由于合理地控制了溶媒、颜料及分散剂的种类、量及成分之间的比例，当墨组合物以液滴状粘附在基材的表面后，在溶媒从液滴中蒸发出的过程中，液滴与气相接触的界面的表面积(S)，和其体积(V)之间的比例(S/V)就会保持在最小值。换言之，该体积(V)及液滴与气相接触的表面积(S)之比(V/S)要保持最大。因此，在溶媒从液滴中蒸发的过程中，液滴所含的颜料在液滴内部就会均匀地分散。另外，如果墨组合物表现出的物理性质，是表面张力在摄氏25度时为20.0dyn/cm-50.0dyn/cm，粘度在摄氏25度时为1.5cp-20.0cp，那么墨组合物以液滴状粘附在基材表面后，在溶媒从液滴中蒸发的过程中，液滴与气相接触的界面的表面积(S)，和其体积(V)之间的比例(S/V)就会变为最小，该体积(V)及液滴与气相接触的界面的表面积(S)之比(V/S)要大，液滴所含的颜料在液滴内部就会均匀地分散。再者，本发明的墨组合物，包括溶媒、颜料、及可提高上述颜料在上述溶媒中悬浮性的分散剂。使墨组合物以液滴状粘附在基材表面后，在溶媒从液滴中蒸发的过程中，由于液滴与气相接触的界面的表面积(S)和其体积(V)之间的比例(S/V)被控制在最小值，即该体积(V)及液滴与气相接触的界面的表面积(S)之比(V/S)被保持最大。而且，墨组合物的物理性质被控制在摄氏25度时表面张力为20.0dyn/cm-50.0dyn/cmd的范围内，所以，除溶媒、颜料及分散剂外，还可进一步加进添加剂。这时，可将墨组合物的物理性质调整为摄氏25度时粘度在1.5cp-20.0cp之间。因此，使用本发明的墨组合物，不会发生局部颜色浓淡不一，局部颜料粘附力不同的问题，能够稳定地形成良好的图案。
本发明的墨组合物中，溶媒对基材表面的亲和性及蒸发速度，大大左右着表1中A及B两步。即为了使墨组合物固定到基材表面上的正确位置，溶媒必须对基材表面有亲和性，以得到适度的润湿性，同时必须有合适的蒸发速度。
为了满足这些条件，作为构成本发明墨组合物的溶媒，可以单独或混合使用水及各种有机溶媒。作为有机溶媒，可以从以下物质组成的组中适当地选择至少一种物质，如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、特丁醇、异丁醇等碳的数量为1-4的烷醇类；二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺类；丙酮、双丙酮醇等酮或酮醇类；四氢呋喃、二氧杂环己烷等醚类；聚乙二醇、聚丙二醇等聚二醇类；乙二醇、丙二醇、丁二醇、3乙二醇、1，2，6-己三醇、硫撑二乙醇、乙二醇、2乙二醇等二醇基含有2-6个碳原子的烷撑二醇类；乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、3乙二醇甲醚、3乙二醇乙醚等多价醇的低级烷醚类；醋酸乙酯、醋酸丁酯等酯类。在混合使用多种溶媒时，可在不损伤上述墨组合物特性的范围内，决定溶媒的组成及混合比。作为溶媒，把仅使用水的墨组合物定义为水系统墨组合物，使用有机溶媒的墨组合物定义为溶剂系统墨组合物。
另外，从构成本发明墨组合物的颜料不会发生局部颜色浓淡不一，局部颜料粘附力不同，能够稳定地形成良好的图案的观点来看，当看重形成图案的透明性时，应将平均粒径规定在0.001μm-0.30μm，最好为0.05μm-0.15μm，在重视确保如荧光体那样的发光效率时，平均粒度在0.5μm-50μm，最好是在1μm-20μm。所谓平均粒径的概念，表现的是具有同一表面积的最小的颗粒的直径。
作为构成本发明墨组合物的颜料，可按照其不同的用途单独或组合使用各种不同的颜料，除可使用无机颜料外还可使用有机颜料。无机颜料如碳黑、石墨黑、铁黑、Cu.Fe.Mn黑、Co·Fe·Cr黑、Cu·Cr·Mn黑、钛黑、锰黑、钴黑、群青、钴蓝、氧化铁、镉红、钴绿、硫化物荧光体、稀土类氧化物荧光体、稀土类氧硫化物荧光体等；有机颜料如偶氮类颜料、酞花青类颜料、靛蓝类颜料、蒽醌类颜料、二萘嵌苯类颜料、非萘环类颜料、二噁嗪类颜料、喹吖酮类颜料、异吲哚满酮类颜料，酞酮类颜料，次甲基·甲亚胺类颜料及聚合多环类颜料。另外，为了使有机颜料悬浮在溶剂系统的墨组合物中，应选择合适的有机溶媒和有机颜料之间的组合比例，以使有机颜料不溶解在有机溶媒中。
在将本发明的墨组合物用于可用在LCD上的滤色膜时，可以适当地选用以下颜料，蓝色可选用酞花青蓝，紫色可选用二恶嗪紫，红色可选用蒽醌红、二萘嵌苯红，黄色可选用异吲哚满黄、联苯胺黄，异吲哚满酮黄，绿色可选用酞花青绿，黑色可选用碳黑、铁黑、Cu·Fe·Mn黑、Co·Fe·Cr黑、Cu·Cr·Mn黑等。另外，在将本发明的墨组合物适用于可用在彩色显象管/PDP上的滤色膜时，蓝色颜料可适当地选用群青、钴蓝，红色颜料选用氧化铁、镉红，绿色选用钴绿，黑色选用碳黑、铁黑、石墨黑、钛黑、锰黑、钴黑等。进一步，为了使本发明的墨组合物适用于C-CRT/PDP上的荧光体像素，可适当地选用ZnS：Ag为蓝色的荧光体，Y2O2S：Eu、Y2O3：Eu为红色的荧光体，ZnS：Cu、ZnS：Cu、Au为绿色的荧光体等。
再者，为了使构成本发明墨组合物的分散剂，能够吸附在颜料的表面，以防止颜料之间发生凝集，分散剂自然应该悬浮在溶媒中，但同时也要求分散剂对玻璃基板有很强的亲和力。正因为分散剂有吸附在墨组合物中的颜料表面，以使颜料均匀地悬浮在墨组合物中的作用，同时也具有使颜料牢固地附着在基材表面的作用，因此，分散剂虽然参与表1中的A，但主要对C有决定性作用。
为了满足这些条件，构成本发明墨组合物的分散剂，应按照上述墨组合物的类型/颜料的组合来适当决定。即在水/有机颜料组合时，分散剂可使用如丙烯树脂、聚乙烯丙烯吡咯烷酮及聚乙烯烷基吡咯烷酮。同样，分散剂在墨组合物的类型及与颜料的组合为水/无机颜料时，可适当地选用丙烯树脂及聚乙烯丙烯吡咯烷酮等；在为溶剂系统/有机颜料时，可选用聚乙烯醇缩丁醛、丙烯树脂、聚乙烯吡啶、聚酰胺树脂、苯酚树脂、聚乙烯丙烯吡咯烷酮、聚亚胺酯树脂及聚酯树脂等；在为溶剂系统/无机颜料时，可选用聚乙烯醇缩丁醛、丙烯树脂、及聚乙烯丙烯吡咯烷酮等。另外，在本发明的墨组合物中，作为溶媒使用有机溶媒时，有机溶媒最好为醇类。有机溶媒使用醇类时，颜料为有机颜料则分散剂可适当地选用聚乙烯醇缩丁醛、丙烯树脂、聚乙烯吡啶、聚酰胺树脂、苯酚树脂和聚乙烯丙烯吡咯烷酮；颜料为无机颜料则分散剂可适当地选用聚乙烯醇缩丁醛、丙烯树脂和聚乙烯丙烯吡咯烷酮。
进一步为了使本发明的墨组合物在以液滴状附着在基材表面后，在溶媒从液滴中蒸发的过程中，液滴与气相接触的界面的表面积(S)，和其体积(V)之比(S/V)保持在最小值，即该体积(V)及液滴与气相接触之比(V/S)保持最大。可使用添加剂作为墨的组成成分。由于使用了添加剂，就可将墨组合物的物理性质控制在表面张力摄氏25度时为20.0dyn/cm-50.0dyn/cm的范围内。
构成本发明墨组合物的添加剂，可按照上述类别进行适当的调整。即当墨组合物为水系统时，添加剂可适当地从由二烷基磺基丁二酸钠、氟类表面活性剂及聚醚变性硅油组成的类别中至少选择一种物质。当墨组合物为溶剂系统时，添加剂可适当地从由硅酮树脂、丙烯树脂、变性聚硅氧烷共聚体、聚碳酸、聚碳酸酯及不饱和聚碳酸组成的类别中至少选择一种物质。
另外，颜料占墨组合物的比例，在考虑到防止墨组合物在喷嘴内堵塞的同时，还应考虑到形成图案的光学浓度(od)，应规定溶媒每100重量份，颜料应为1-30重量份，最好为3-15重量份。
另一方面，分散剂及添加剂，应为每100重量份的颜料，分散剂为1-100重量份，添加剂为1-30重量份；若每100重量份的颜料，分散剂为10-30重量份，添加剂为3-10重量份时则更好。
当颜料为100重量份而分散剂重量份比1少时，颜料的悬浮性低下，就很难得到颜料均匀悬浮的墨组合物。当颜料100重量份而分散剂重量份比100多时，墨组合物的粘度变高，墨就不能以喷墨式从喷嘴中均匀地喷出，因此就很难形成良好的图案。
另外，当颜料100重量份而添加剂重量份比1少，或比30多时，在墨组合物以液滴状附着在基材表面后，在溶媒从液滴中蒸发的过程中，液滴与气相接触的界面的表面积(S)，和其体积(V)之比(V/S)就很难控制在最小值。
再者，在不损害墨组合物特性的范围内，还可在本发明的墨组合物中适当地添加各种成分，如pH调整剂、防霉剂、螯合剂或还原剂等。
本发明涉及的图案形成方法，是利用上述的墨组合物，以喷墨的方式，在基材的表面形成图案的。在本发明涉及的图案形成方法中，使墨组合物喷出的喷墨方式，只要是能够使墨组合物从喷嘴中很好地喷出，使墨组合物的液滴能够附着在基材表面的方式，则任何方式都行。作为使墨组合物喷出的喷墨方式可以适当地选用以下方式，如给予喷嘴与置于该喷嘴前数mm的加速电极之间以强电场，使墨组合物离子化，从而从喷嘴中陆续导出，当墨组合物在偏转电极间喷过时，给予偏转电极以信息信号而形成图案的静电吸引式；用小型泵给墨以高压，用晶体振子等使喷嘴发生机械振动，从而强制性地使墨组合物的液滴喷出，在液滴喷出的同时按照信息信号使液滴带电，在带电的液滴通过偏转电极板间时，使之按照其带电量发生偏转，以形成图案的方式；给压电元件以电信号使其发生机诫位移，从而给墨组合物以压力，使墨组合物的液滴从喷嘴中喷出的方式；或给墨组合物以热能，利用其使墨组合物发生急剧的体积变化的作用，使墨组合物的液滴从喷嘴中喷出的方式。
进一步，在形成滤色膜的像素等图案时，应控制图案形成时附着在基材表面的墨组合物液滴的附着量。即当附着在基材表面的墨组合物液滴的量少时，因为附着在基材表面的颜料量少，所以形成的图案的光学浓度(OD)变低，很难得到所规定的光学特性。另外以解决这一问题为目的，也可考虑增加墨组合物所含的颜料量，以提高图案的光学浓度(OD)。但是，这时不仅难以维持墨组合物的特性，而且墨组合物在喷嘴内易于堵塞，所以在实用上这一问题尚无法回避。当附着在基材表面的墨组合物液滴的附着量多时，即使减少了墨组合物所含的颜料的量，但在梅雨季节那样的多湿和冬天那样低温的环境中，因为墨组合物中的溶媒蒸发变慢，所以颜料在基材表面的附着性变低，很难稳定地形成良好的图案。
本发明的图案形成方法，在使用水系统的墨组合物时，从控制作为溶媒的水的蒸发速度的观点出发，墨组合物液滴附着在基材表面的温度最好规定在摄氏20度-120度。
本发明涉及的滤色膜，包括基材，和以喷墨式附着在上述基材表面上的颜料形成的着色层。作为该基材，可以使用上述各种基材。即作为基材，可使用玻璃基板和陶瓷基板，聚酯树脂、二醋酸酯树脂、三醋酸酯树脂、丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、赛璐玢或赛璐珞等各种薄膜材料，用聚酰胺或聚酯等有机高分子化合物涂覆表面的涂层纸等，这些基材适用于LCD、CRT或PDP等显示装置，摄像管的感光面，组成CCD、BBD、CID或BASIS等固体摄像元件的晶片，用于薄膜半导体的密合性图象传感器等。作为构成基材表面着色层的颜料，也可使用上述各种颜料。
本发明涉及的滤色膜的着色层，是以喷墨的方式将上述墨组合物粘附在基材表面，使墨组合物含有的颜料附着在基材表面而形成的。滤色膜着色层的厚度，按照所需的分光特性来决定，但通常最好为0.01-5μm。
另外，本发明滤色膜的着色层，虽然其本身就具有充分的耐久性，但为了在各种环境条件下都能保护着色层，可以在着色层的表面用旋涂或滚涂的方法和蒸镀法，涂抹聚酰胺、聚酰亚胺、聚亚胺酯、聚碳酸酯或硅酮类等树脂，和Si3N4、SiO2、SiO、Al2O3或Ta2O3等无机膜作为保护层。这时，对所涂抹的保护层做定向处理，就可以方便地适用于LCD。
附图简要说明如下：
图1A是本发明的墨组合物附着在玻璃基板上的状态的光学显微镜照片。
图2B是过去的墨组合物附着在玻璃基板上的状态的光学显微镜照片。
图1C是本发明的墨组合物附着在玻璃基板上的状态的光学显微镜照片。
图2D是过去的墨组合物附着在玻璃基板上的状态的光学显微镜照片。
图2A是描述墨组合物附着在玻璃基板和陶瓷基板等基材表面上的状态的模式图。
图2B是描述溶媒从墨组合物液滴中蒸发出来时状态的模式图。
以下，参照附图详细说明本发明的实施情况。
实施例1
按照表4A-C所表示的组成情况，在将温度调整在摄氏20度的搅拌槽中混合及搅拌各成分后，用孔径为0.5μm的过滤器进行过滤，然后调整墨组合物A-C。在墨组合物A-C中，颜料的平均粒径分别约为0.1μm。墨组合物A-C在摄氏25度时粘度及表面张力如表5所示。混合溶剂AP-4由日本专卖酒精公司销售。
接着，将用于LCD显示部的玻璃基板(已制成黑色矩形)，装备到压电式喷墨打印机(MJ-800C；精工EPSON公司；720dpi)，用墨组合物A-C制作滤色膜。
这样就可得到黑色矩形(BM)宽度为40μm左右，所形成的各着色层的图案的宽度为140μm左右的良好的滤色膜。在该滤色膜上，形成的着色层的图案的宽度之差，最大为10μm左右。
玻璃基板与各着色层之间的密合性良好，耐热、耐寒、耐化学药品性均与过去用染色法、颜料悬浮法、电沉积法或印刷法形成的滤色膜的着色层相同。着色层的化学特性也与过去的滤色膜的着色层相同。
而且，形成着色层的成本和形成过去的滤色膜的着色层的成本相比，只有约1/5。
实施例2
按照表4D-F所表示的组成情况，在将温度调整在摄氏20度的搅拌槽中混合及搅拌各成分后，用孔径为0.5μm的过滤器进行过滤，然后调整墨组合物D-F。在墨组合物D-F中，颜料的平均粒径分别约为0.1μm。墨组合物D-F在摄氏25度时粘度及表面张力如表5所示。
接着，将和实施例1一样的玻璃基板，装到压电式喷墨打印机(MJ-800C；精工EPSON公司；720dpi)上，用墨组合物D-F制作滤色膜。
这样就可得到黑色矩形(BM)宽度为40μm左右，所形成的各着色层的图案的宽度为140μm左右的良好的滤色膜。在该滤色膜上，形成的着色层的图案的宽度之差，最大为10μm左右。
玻璃基板与各着色层之间的密合性和实施例1同样良好，耐热、耐寒、耐化学药品性均与过去用染色法、颜料悬浮法、电沉积法或印刷法形成的滤色膜的着色层相同。着色层的化学特性也与过去的滤色膜的着色层相同。
而且，形成着色层的成本和形成过去的滤色膜的着色层的成本相比，只有约1/5。
实施例3
按照表4G所表示的组成情况，在将温度调整在摄氏20度的搅拌槽中混合及搅拌各成分后，用孔径为0.5μm的过滤器进行过滤，然后调整墨组合物G。在墨组合物G中，颜料的平均粒径约为0.25μm。墨组合物G在摄氏25度时粘度及表面张力如表5所示。
接着，将和实施例1相同的玻璃基板(尚未制成BM)，装备到压电式喷墨打印机(MJ-800C；精工EPSON公司；720dpi)上，用墨组合物A-C及G制作滤色膜。
这样就可得到黑色矩形(BM)宽度为40μm左右，所形成的各着色层的图案的宽度为140μm左右的良好的滤色膜。在该滤色膜上，形成的着色层的图案的宽度之差，最大为10μm左右。
玻璃基板与各着色层之间的密合性良好，耐热、耐寒、耐化学药品性均与过去用染色法、颜料悬浮法、电沉积法或印刷法形成的滤色膜的着色层相同。着色层的化学特性也与过去的滤色膜的着色层相同。
实施例4
按照表4H-J所表示的组成情况，在将温度调整在摄氏20度的搅拌槽中混合及搅拌各成分后，用孔径为0.5μm的过滤器进行过滤，然后调整墨组合物H-J。在墨组合物H-J中，颜料的平均粒径分别约为0.023、约0.020及约0.021μm。墨组合物H-J在摄氏25度时粘度及表面张力如表5所示。
接着，将用于28型瓦特C-CRT的投影屏玻璃基板(日本电器硝子株式会社；已制成黑色矩形)，装备到压电式喷墨打印机(MJ-800C；精工EPSON公司；720dpi)上，用墨组合物H-G来形成滤色膜着色层的图案。
这样就能得到可以在图案宽度为150μm的黑色矩形片上形成着色层图案的滤色膜。在该滤色膜上，所形成的着色层的图案的宽度之差，最大为10μm左右。
另外，玻璃基板与各着色层之间的密合性良好，各着色层耐热、耐寒、耐化学药品性等，均与过去用光电法形成的着色层相同。着色层的发光亮度等光学特性，也与过去的滤色膜的着色层相同。
而且，形成着色层的成本，含设备投资在内，和形成过去的着色层的成本相比，只有约1/100。形成着色层所需材料的使用量，只有过去的约1/30。
实施例5
按照表4K-M所表示的组成情况，在将温度调整在摄氏20度的搅拌槽中混合及搅拌各成分后，用孔径为0.5μm的过滤器进行过滤，然后调整墨组合物K-M。在墨组合物K-M中，颜料的平均粒径分别约为0.023、约0.020及约0.021μm。墨组合物K-M在摄氏25度时粘度及表面张力如表5所示。
接着，将和实施例4一样的投影屏玻璃基板，装备到压电式喷墨打印机(MJ-800C；精工EPSON公司；720dpi)上，用墨组合物K-M来形成滤色膜着色层的图案。
这样就能得到可以在图案宽度为150μm的黑色矩形片上形成各着色层图案的滤色膜。在该滤色膜上，所形成的着色层的图案的宽度之差，最大为10μm左右。
另外，玻璃基板与各着色层之间的密合性良好，各着色层耐热、耐寒、耐化学药品性等，均与过去用光电法形成的着色层相同。着色层的发光亮度等光学特性，也与过去的滤色膜的着色层相同。
而且，形成着色层的成本，含设备投资在内，和形成过去的着色层的成本相比，只有约1/100。形成着色层所需材料的使用量，只有过去的约1/30。
实施例6
以和实施例4同样的方法调整墨组合物H-J。
接着，将用于28型等离子显示装置的投影屏玻璃基板(旭硝子株式会社)，装备到压电式喷墨打印机(MJ-800C；精工EPSON公司；720dpi)，用墨组合物H-J来形成滤色膜着色层的图案。
这样就能得到可以在图案宽度为150μm的矩形片上形成各着色层图案的滤色膜。在该滤色膜上，所形成的着色层的图案的宽度之差，最大为10μm左右。
另外，玻璃基板与各着色层之间的密合性良好，各着色层耐热、耐寒、耐化学药品性等，均与过去用光电法形成的着色层相同。着色层的发光亮度等光学特性，也与过去的滤色膜的着色层相同。
而且，形成着色层的成本，含设备投资在内，和形成过去的着色层的成本相比，只有约1/5。形成着色层所需材料的使用量，只有过去的约1/20。
实施例7
按照表4N-P所表示的组成情况，在将温度调整在摄氏20度的搅拌槽中混合及搅拌各成分后，用孔径为0.5μm的过滤器进行过滤，然后调整墨组合物N-P。在墨组合物N-P中，颜料的平均粒径分别约为0.023、约0.020及约0.021μm。墨组合物N-P在摄氏25度时粘度及表面张力如表5所示。
接着，将用于28型等离子显示装置的投影屏玻璃基板(旭硝子株式会社)，装备到压电式喷墨打印机(MJ-800C；精工EPSON公司；720dpi)上，用墨组合物N-P来形成滤色膜着色层的图案。
这样就能得到可以在图案宽度为150μm的矩形片上形成着色层图案的滤色膜。在该滤色膜上，所形成的着色层的图案的宽度之差，最大为10μm左右。
另外，玻璃基板与各着色层之间的密合性良好，各着色层耐热、耐寒、耐化学药品性等，均与过去用光电法形成的着色层相同。着色层的发光亮度等光学特性，也与过去的滤色膜的着色层相同。
而且，形成着色层的成本，含设备投资在内，和形成过去的着色层的成本相比，只有约1/5。形成着色层所需材料的使用量，只有过去的约1/20。
实施例8
按照表4Q-S所表示的组成情况，在将温度调整在摄氏20度的搅拌槽中混合及搅拌各成分后，用孔径为0.5 μ m的过滤器进行过滤，然后调整墨组合物Q-S。在墨组合物Q-S中，颜料的平均粒径分别约为0.010μm。墨组合物Q-S在摄氏25度时粘度及表面张力如表5所示。
接着，将形成CCD(Charge Coupled Device)的晶片，装备压电式喷墨打印机(MJ-800C；精工EPSON公司；720dpi)上。然后用墨组合物Q-S来形成滤色膜着色层的图案，使滤色膜的各着色层图案配置与CCD各感光件相应。
这样就得到了图案宽度为150μm的，可形成各着色层图案的滤色膜。在该滤色膜上，所形成的着色层的图案的宽度之差，最大为10μm左右。
另外，晶片与各着色层之间的密合性良好，各着色层耐热、耐寒、耐化学药品性等，均与过去用光电法形成的着色层相同。着色层的发光亮度等光学特性，也与过去的滤色膜的着色层相同。
而且，形成着色层的成本，含设备投资在内，和形成过去的着色层的成本相比，只有约1/100。形成着色层所需材料的使用量，只有过去的约1/30。
实施例9
按照表4T所表示的组成情况，在将温度调整在摄氏20度的搅拌槽中混合及搅拌各成分后，用孔径为0.5μm的过滤器进行过滤，然后调整墨组合物T。在墨组合物T中，颜料的平均粒径约为0.025μm。墨组合物T在摄氏25度时粘度、在摄氏25度时表面张力及密度如表5所示。
接着，将聚酯类OHP薄膜，装备到压电式喷墨打印机(MJ-800C；精工EPSON公司；720dpi)上。再用墨组合物T在OHP薄膜上形成文字图案。
这样就得到了图案宽度为250μm的，可形成文字图案的OHP薄膜。在该OHP薄膜上，所形成的文字图案的宽度之差，最大为15μm左右。
另外，OHP薄膜与构成文字图案的着色层之间的密合性良好，着色层耐热、耐寒、耐化学药品性等，均与过去OHP薄膜形成的着色层相同。OD等着色层的光学特性，也与过去的着色层相同。
而且，形成构成文字图案的着色层的成本，含设备投资在内，和形成过去的着色层的成本相比，只有约1/100。【表4】墨组合 物 溶媒 (WT％) 颜料 (WT％) 分散剂 (WT％) 添加剂 (WT％) A 混合溶剂AP-4 (94) 酞花青蓝(3) 聚乙烯醇缩丁醛(3) --- B 混合溶剂AP-4 (94) 蒽醌红(3) 聚乙烯吡啶(3) --- C丁酮(50)/甲苯(44) 酞花青绿(3) 聚酯树脂(3) --- D 水(92) 酞花青绿(4) 联苯胺黄(1)聚乙烯丙烯吡咯烷酮(3) --- E 水(91) 二萘嵌苯红(3)聚乙烯丙烯吡咯烷酮(3)二烷基磺基丁二酸钠 (3) F 水(93.5)酞花青蓝(2.7)二噁嗪紫(0.3) 丙烯树脂(3)氟类表面活性剂(0.5) G 混合溶剂AP-4 (87) 铁黑(10) 聚乙烯醇缩丁醛(3) --- H 混合溶剂AP-4 (88) 钴蓝(10) 聚乙烯醇缩丁醛(2) --- I 混合溶剂AP-4 (90) 氧化铁(8)聚乙烯丙烯吡咯烷酮(2) --- J甲苯(50)/醋酸丁酯 (38) 钴绿(10) 丙烯树脂(2) --- K 水(85) 群青(10) 丙烯树脂(2)二烷基磺基丁二酸钠 (3) L 水(80) 镉红(8) 丙烯树脂(2)聚醚变性硅油(10) M 水(79) 钴绿(10)聚乙烯丙烯吡咯烷酮(3)聚醚变性硅油(8) N 混合溶剂AP- 4(85) 群青(10) 聚乙烯醇缩丁醛(3) 丙烯树脂(2) O 混合溶剂AP- 4(88) 镉红(8) 丙烯树脂(2) 硅酮树脂(2) P 甲苯(50)/醋酸丁酯 (36) 钴绿(10)聚乙烯丙烯吡咯烷酮(3) 聚碳酸(1) Q 水(89.5) 酞花青绿(5)聚乙烯丙烯吡咯烷酮(5)二烷基磺基丁二酸钠 (3) R 水(87) 蒽醌红(3)聚乙烯丙烯吡咯烷酮(3) 聚醚变性硅油(5) S 水(93.5) 酞花青蓝(3)聚乙烯丙烯吡咯烷酮(3)氟类表面活性剂(0.5) T 水(86.5) Co.Fe.Cr黑 丙烯树脂(3)氟类表面活性剂(0.5)【表5】 墨组合物 粘度(cp)表面张力(dyn/cm) A 4 22 B 5 22 C 5 28 D 8 29 E 3 31 F 3 31 G 9 22 H 7 22 I 8 22 J 5 28 K 6 30 L 10 30 M 15 32 N 12 30 0 7 27 P 12 30 Q 7 36 R 4 40 S 3 42 T 11 28
如以上说明所述，使用本发明的墨组合物，颜料通常可均匀地悬浮在附着于玻璃、陶瓷、或聚酯类树脂等基材表面的液滴内部。因此，不形成被着色层等，能够以喷墨式直接在玻璃、陶瓷、或聚酯类树脂等表面上形成纤细的图案。
使用本发明图案的形成方法，由于使用的是颜料通常可均匀地悬浮在附着于玻璃、陶瓷、或聚酯类树脂等基材表面的液滴内部的墨组合物，以喷墨的方式来形成图案，所以能够直接在玻璃、陶瓷、或聚酯类树脂等基材表面形成纤细、且信赖性高的图案。因此可以减少步骤及设备投资，可经济地在基材表面形成图案。
而且，使用本发明的滤色膜，由于在基材表面有由喷墨式附着的颜料形成的着色层，所以能够在耐光性和耐水性等实用性方面，提高可信性及经济性。