臺灣博碩士論文加值系統

本研究製備不同結構之寡聚合物配製成墨水，並利用噴墨法噴印圖形。於聚亞醯胺分子鏈上導入可光聚合側鏈及矽氧烷側鏈，製成雙反應性Oligomer。隨後調配成墨水評估其分散安定性、流變性與相容性，並分別藉由墨滴觀測系統與噴印微型圖案以評估噴墨穩定性、墨滴行進路線、噴印定位精準度、墨點大小均一性與色彩飽和度。利用墨點矩陣圖形浸泡溶劑評估耐化性及附著性，並以微壓痕測試評估表面硬度。
本研究之材料可分為三部分：第一部分利用不同分子量之聚亞醯胺接枝可光聚合鏈段製成Oligomer，再應用於噴印彩色濾光片之可光聚合墨水。第二部分利用不同分子量聚亞醯胺接枝矽烷氧官能基及可光聚合官能基製成雙官能性Oligomer，進行sol-gel及光聚合反應以有機－無機混成材料之概念，提升耐化性、機械性質、以及與玻璃基板的附著力。並探討其噴墨性質、噴印穩定性、與精準度之影響。第三部分將本身具有矽烷氧官能基與可光聚合反應之雙反應性單體，並比較塗佈或噴印後立刻照光聚合以及置放一段時間後再照光聚合之薄膜圖案之特性，比較兩種製程之成品之耐熱性、耐化性、機械性質以及對噴印圖形之影響。

In this study, various oligomer were synthesized and used as ink composition to make micropatterns by the ink-jet process. UV curable segments and alkoxylsilane segments were grafted on the main chain of polyimide to make the dual-functional oligomer. The dispersing stability, rheology, and compatibility of the inks containing the oligomers were evaluated. The jetting stability, and jetting trajectory were investigated by a high-speed drop observation system. The printing precision, dot-size uniformity, and color density were monitored by the printed dot-array test patterns. The printed dot-array patterns were immersed in γ-butyrolactone to investigate the chemical resistance of the patterns. The hardness was evaluated by the nanoindentation test.
Three kinds of materials were studied. The first is the polyimide oligomers with different molecular weight. The second is the dual-functional polyimide oligomer with UV-curable segments and alkoxylsilane segment on the side chains. Based on the concept of organic-inorganic hybrid materials, the chemical resistance, mechanical properties and adhesion with glass substrate were enhanced. Its influence on the jetting performance was also studied. The third is the dual functional monomer with UV-curable and alkoxylsilane segments. The printed patterns were UV-cured immediately after printing or UV-cured after being placed for 2 days.

摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 IX
表目錄 XV
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 1
1.3彩色濾光片之結構 2
1.4彩色濾光片製程 4
第二章 文獻回顧 8
2.1 噴墨技術簡介 8
2.1.1噴墨技術種類 8
2.1.2 噴墨法製作彩色濾光片製程 10
2.2 可光聚合型噴墨墨水組成 11
2.2.1 光起始劑(Initiator) 14
2.2.2 活性寡聚物 15
2.2.3 反應性稀釋劑(Reactive monomer) 16
2.2.4 色料(Colorant) 17
2.3 聚亞醯胺(Polyimide) 19
2.3.1 聚亞醯胺的製備 19
2.4 溶膠－凝膠法(Sol-Gel) 20
2.4.1 溶膠－凝膠法反應機制 20
2.5 有機-無機複合材料（Organic-inorganic hybrids） 21
2.6 噴印法應用於彩色濾光片之相關文獻 22
第三章 實驗部分 23
3.1 實驗藥品 23
3.2 實驗儀器 28
3.3 實驗方法 31
3.3.1 聚亞醯胺的合成 31
3.3.2 聚亞醯胺之接枝反應 33
3.3.2.1 isocyanate接枝反應 33
3.3.2.2 epoxy接枝反應 34
3.3.3 含可光硬化與矽烷氧官能基薄膜之製備 36
3.3.3.1 P5T之合成 36
3.3.3.2 DEM與TMS之配製 37
3.3.3.3 溶膠-凝膠反應 37
3.3.4 可光聚合噴墨墨水之製備 37
3.4 實驗分析與測試方法 38
3.4.1 合成寡聚物之分析 38
3.4.2 可光聚合噴墨墨水之測試方法與分析 39
第四章 結果與討論 43
4.1 聚亞醯胺之合成 43
4.1.1 聚醯胺酸反應與其環化反應 43
4.1.2 GPC量測 45
4.2 含可光聚合側鏈之聚亞醯胺性質測試 47
4.2.1 FTIR測試 47
4.2.2 GPC量測 48
4.2.3 溶解度測試 50
4.2.4 耐熱性測試 51
4.2.5 光學性質測試 51
4.2.6 含可光聚合側鏈聚亞醯胺之墨水之性質測試 52
4.2.6.1 粒徑測試 52
4.2.6.2 黏度測試 53
4.2.6.3 表面張力量測 54
4.2.6.4 接觸角量測 54
4.2.6.5 墨滴成型性 55
4.2.6.6 墨點矩陣噴印圖形 59
4.2.6.7 噴印條紋圖形 62
4.2.6.8 墨點矩陣之耐化性測試 67
4.2.6.9 機械性質 72
4.2.6.10 CIE色度座標 74
4.3 含可光聚合與烷氧矽基側鏈之聚亞醯胺寡聚物性質測試 75
4.3.1 FTIR測試 75
4.3.2 耐熱性測試 77
4.3.3 光學性質測試 78
4.3.4 溶解度測試 79
4.3.5含可光聚合與烷氧矽基側鏈寡聚物之墨水性質測試 80
4.3.5.1 粒徑測試 80
4.3.5.2 黏度測試 80
4.3.5.3 表面張力量測 81
4.3.5.4 接觸角量測 81
4.3.5.5 墨滴形成觀測 82
4.3.5.6 墨點矩陣噴印圖形 86
4.3.5.7 噴印條紋圖形 88
4.3.5.8 墨點矩陣之耐化性測試 90
4.3.5.9 機械性質 93
4.3.5.10 CIE色度座標 94
4.4 可光聚合與烷氧矽基單體性質測試 95
4.4.1 FTIR測試 95
4.4.2 光學性質測試 96
4.4.3 耐熱性質測試 99
4.4.4 可光聚合與烷氧矽基單體墨水性質測試 99
4.4.4.1 粒徑分析 99
4.4.4.2黏度測試 100
4.4.4.3表面張力量測 101
4.4.4.4接觸角量測 101
4.4.4.5墨滴形成觀測 101
4.4.4.6墨點矩陣噴印圖形 103
4.4.4.7噴印條紋圖形 105
4.4.4.8墨點矩陣之耐化性測試 108
4.4.4.9 機械性質 111
4.4.4.10 CIE色度座標 112
第五章 結論 114
5.1 含可光聚合側鏈之聚亞醯胺墨水 114
5.2 含可光聚合與烷氧矽基側鏈之聚亞醯胺墨水 114
5.3 含可光聚合與烷氧矽基側鏈單體墨水 115
第六章 參考文獻 117

圖目錄
圖1. 1彩色濾光片構造圖 2
圖2. 1 熱氣泡式噴印原理圖 9
圖2. 2 壓電式噴墨頭原理圖 10
圖2. 3 以噴墨法製作彩色濾光片之示意圖 11
圖3. 1 M36H2反應示意圖 32
圖3. 2 M36H4反應示意圖 33
圖3. 3 PI接枝示意圖 (a) 接枝MOI (b) 接枝TGS 與 GMA 35
圖3. 4 P5T反應示意圖 36
圖3. 5 墨滴觀測系統示意圖 40
圖3. 6 精密三軸噴印系統示意圖 41
圖3. 7 噴印微圖形示意圖 41
圖4. 1 M36H2 (a)PAA反應前 (b)PAA反應72小時與環化反應前(c)環化反應72小時 之FTIR光譜 44
圖4. 2 M36H4 (a)PAA反應前 (b)PAA反應24小時與環化反應前(c) 環化反應72小時之FTIR光譜 45
圖4. 3 (a) M36H2 (b) M36H2S之GPC圖 46
圖4. 4 (a) M36H4 (b) M36H4S之GPC圖 46
圖4. 5 M36H2M (a)反應前 (b)反應24小時後 之FTIR光譜 47
圖4. 6 M36H4M (a)反應前 (b)反應24小時後 之FTIR光譜 48
圖4. 7 (a) M36H2M (b) M36H2MS 之GPC圖 49
圖4. 8 (a) M36H4M (b) M36H4MS 之GPC圖 49
圖4. 9 光聚合側鏈聚亞醯胺之TGA圖 51
圖4. 10 含可光聚合側鏈聚亞醯胺薄膜之穿透光譜圖 52
圖4. 11 可光聚合側鏈聚亞醯胺墨水黏度與剪切變率之關係圖 54
圖4. 12 M36H2M墨水在不同延遲時間下擷取之噴墨墨滴形成圖 56
圖4. 13 M36H2MS墨水在不同延遲時間下擷取之噴墨墨滴形成圖 57
圖4. 14 M36H4M墨水在不同延遲時間下擷取之噴墨墨滴形成圖 58
圖4. 15 M36H4MS墨水在不同延遲時間下擷取之噴墨墨滴形成圖 59
圖4.16 以 (a)光學顯微鏡 (b)SEM觀察之M36H2M墨水噴印矩陣圖 60
圖4.17 以 (a)光學顯微鏡 (b)SEM觀察之M36H2MS墨水噴印矩陣圖 61
圖4.18 以 (a)光學顯微鏡 (b)SEM觀察之M36H4M墨水噴印矩陣圖 61
圖4.19以 (a)光學顯微鏡 (b)SEM觀察之M36H4MS墨水噴印矩陣圖 61
圖4. 20 M36H2M 墨水噴印條紋之光學顯微鏡圖 62
圖4. 21 M36H2MS 墨水噴印條紋之光學顯微鏡圖 63
圖4. 22 M36H4M 墨水噴印條紋之光學顯微鏡圖 63
圖4. 23 M36H4MS 墨水噴印條紋之光學顯微鏡圖 64
圖4. 24 M36H2M 墨水噴印條紋之表面輪廓圖 64
圖4. 25 M36H2MS 墨水噴印條紋之表面輪廓圖 65
圖4. 26 M36H4M 墨水噴印條紋之表面輪廓圖 66
圖4. 27 M36H4MS 墨水噴印條紋之表面輪廓圖 67
圖4. 28 M36H2M墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a) 0分鐘 (b) 20分鐘 (c) 40分鐘 69
圖4. 29 M36H2MS墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a)0分鐘 (b)20分鐘 (c)40分鐘 (d)200分鐘 70
圖4. 30 M36H4M墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a) 0分鐘 (b) 20分鐘 (c) 40分鐘 71
圖4. 31 M36H4MS墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a) 0分鐘 (b)20分鐘 (c)40分鐘 (d)200分鐘 72
圖4. 32 接枝可光聚合聚亞醯胺(a) M36H2系列 (b) M36H4系列 74
圖4. 33 含可光聚合側鏈之聚亞醯胺墨水之色度坐標圖 75
圖4. 34 M36H2GT (a)反應前 (b)反應72小時後之FTIR光譜 76
圖4. 35 M36H4GT (a)反應前 (b)反應72小時後之FTIR光譜 77
圖4. 36 含可光聚合與烷氧矽基側鏈之TGA圖 78
圖4. 37 含可光聚合與烷氧矽基側鏈之聚亞醯胺薄膜之穿透光譜圖 79
圖4. 38 含可光聚合與烷氧矽基側鏈之聚亞醯胺墨水黏度與剪切變率之關係圖 81
圖4. 39 M36H2GT墨水在不同延遲時間下擷取之噴墨墨滴形成圖 83
圖4. 40 M36H2GTS墨水在不同延遲時間下擷取之噴墨墨滴形成圖 84
圖4. 41 M36H4GT墨水在不同延遲時間下擷取之噴墨墨滴形成圖 85
圖4. 42 M36H4GTS墨水在不同延遲時間下擷取之噴墨墨滴形成圖 86
圖4. 43 以(a)光學顯微鏡 (b) SEM觀察之M36H2GT墨水噴印矩陣圖 87
圖4. 44 以(a)光學顯微鏡 (b)SEM觀察之M36H4GT墨水噴印矩陣圖 87
圖4.45 以(a)光學顯微鏡 (b)SEM觀察之M36H4GTS墨水噴印矩陣圖 87
圖4. 46 M36H2GT 墨水噴印條紋之光學顯微鏡圖 89
圖4. 47 M36H4GT 墨水噴印條紋之光學顯微鏡圖 89
圖4. 48 M36H4GTS 墨水噴印條紋之光學顯微鏡圖 90
圖4. 49 M36H2GT墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a)0分鐘 (b)20分鐘 (c)40分鐘 (d)200分鐘 91
圖4. 50 M36H4GT墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a)0分鐘 (b)20分鐘 (c)40分鐘 (d)200分鐘 92
圖4. 51 M36H4GTS墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a)0分鐘 (b)20分鐘 (c)40分鐘 (d)200分鐘 93
圖4. 52 接枝可光聚合與烷氧矽基側鏈之聚亞醯胺 94
圖4. 53 含可光聚合與烷氧矽基側鏈之聚亞醯胺墨水之色度坐標圖 95
圖4. 54 P5T之FTIR測試圖 96
圖4. 55 P5T系列之穿透光譜圖 97
圖4. 56 DEM系列之穿透光譜圖 98
圖4. 57 TMS系列之穿透光譜圖 98
圖4. 58 可光聚合與烷氧矽基單體之TGA圖 99
圖4. 59 可光聚合與烷氧矽基單體墨水黏度與剪切變率之關係圖 100
圖4. 60 DEM墨水在不同延遲時間下擷取之噴墨墨滴形成圖 102
圖4. 61 TMS墨水在不同延遲時間下擷取之噴墨墨滴形成圖 103
圖4. 62 以 (a) 光學顯微鏡 (b) SEM觀察之DEM墨水噴印矩陣圖 104
圖4. 63 以 (a) 光學顯微鏡 (b) SEM觀察之TMS墨水噴印矩陣圖 104
圖4. 64 以 (a) 光學顯微鏡 (b) SEM觀察之DEM-sg墨水噴印矩陣圖 104
圖4. 65 以 (a) 光學顯微鏡 (b) SEM觀察之TMS-sg墨水噴印矩陣圖 105
圖4. 66 DEM 墨水噴印條紋之光學顯微鏡圖(a) 無溶膠-凝膠處理 (b)有溶膠-凝膠處理 106
圖4. 67 TMS 墨水噴印條紋之光學顯微鏡圖(a) 無溶膠-凝膠處理 (b)有溶膠-凝膠處理 106
圖4. 68 噴印後即光硬化之DEM墨水噴印條紋之表面輪廓圖 107
圖4. 69 噴印後即光硬化之TMS墨水噴印條紋之表面輪廓圖 107
圖4. 70 DEM墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a)0分鐘 (b)20分鐘 (c)40分鐘 (d)200分鐘 108
圖4. 71 DEM-sg墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a)0分鐘 (b)20分鐘 (c)40分鐘 (d)200分鐘 109
圖4. 72 TMS墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a)0分鐘 (b)20分鐘 (c)40分鐘 (d)200分鐘 110
圖4. 73 TMS-sg墨水噴印墨點經不同時間下耐化性測試之光學顯微鏡圖 (a)0分鐘 (b)20分鐘 (c)40分鐘 (d)200分鐘 111
圖4. 74 可光聚合與烷氧矽基單體之荷重-深度曲線圖 112
圖4. 75 可光聚合與烷氧矽基墨水之色度坐標圖 113








表目錄
表1- 1不同彩色濾光片之製造方法之特性比較 5
表2- 1 改善墨水配方之相關研究 13
表2- 2寡聚物種類與特性表 16
表2- 3 改善顏料分散性質之相關研究 18
表2- 4 以噴印法應用於彩色濾光片之相關研究 22
表3- 1 本論文所使用的藥品名稱與簡寫一覽表 28
表3- 2 藥品代號之說明表 28
表3- 3 可光聚合噴墨墨水之配方表 38
表4- 1 聚亞醯胺之GPC整理表 50
表4- 2 含可光聚合側鏈之聚亞醯胺溶解度測試 50
表4- 3 可光聚合側鏈聚亞醯胺墨水之黏度、表面張力、粒徑、接觸角之整理表 55
表4- 4 含可光聚合側鏈之聚亞醯胺之墨點大小整理表 62
表4- 5 可光聚合墨水之表面輪廓整理表 67
表4- 6使用接枝可光聚合聚亞醯胺製成薄膜之硬度、彈性模數與最大深度 74
表4- 7 含可光聚合側鏈之聚亞醯胺墨水之色度坐標 75
表4- 8 含可光聚合與烷氧矽基側鏈之聚亞醯胺之溶解度測試 80
表4- 9 含可光聚合與烷氧矽基側鏈之聚亞醯胺墨水之黏度、表面張力、粒徑、接觸角之整理表 82
表4- 10 含可光聚合與烷氧矽基側鏈之聚亞醯胺之墨點大小整理表 88
表4- 11 使用接枝可光聚合與烷氧矽基側鏈聚亞醯胺製成薄膜 94
表4- 12 含可光聚合與烷氧矽基側鏈之聚亞醯胺墨水之色度坐標 95
表4- 13可光聚合與烷氧矽基單體墨水之黏度、表面張力、粒徑、接觸角之整理表 101
表4- 14可光聚合與烷氧矽基之墨點大小整理表 105
表4- 15 可光聚合與烷氧矽基墨水之表面輪廓整理表 108
表4- 16 使用可光聚合與烷氧矽基單體製成薄膜之硬度、彈性模數與最大深度 112
表4- 17 可光聚合與烷氧矽基墨水之色度坐標圖之色度坐標 113

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