專利名稱:隔離子形成方法、隔離子及顯示元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于液晶顯示板等的隔離子(SPACER)形成方法、隔離子及顯示元件。
背景技術：
在日本特開2000-35582號公報中公開了利用凹版膠版印刷的隔離子形成方法。在日本特開2000-35582號公報的權利要求
2及3中記載了使用在粘度2000～25000cps的樹脂中配合了20～60重量％的球狀隔離子的油墨的方案，在實施例中表示有5μ的樹脂隔離粒子和聚酯系樹脂。記載了如下內容首先將隔離粒子做成球形，將凹版的網格開口直徑做成隔離粒徑的1～2倍，將凹版的網格深度做成粒徑的0.5～2倍。
本發明人基于該公開，將隔離粒子做成球形，將凹版的網格開口直徑做成隔離粒徑的1～2倍，將凹版的網格深度做成粒徑的0.5～2倍，將隔離子凹版膠版印刷在基板上。但是，其結果，在印刷后的基板上存在許多不包含隔離粒子的只有樹脂的構造物。不包含隔離粒子的只有樹脂的構造物不具有作為原本預定的隔離子的間隙控制功能。從而，存在許多不包含隔離粒子的只有樹脂的構造物的情況，由于無法均勻地保持基板間隔，所以容易產生顯示不均。
另外，與此不同，在日本特開2000-35582號公報所記載的方法中，在對凹版供給油墨后，用刮刀刮削油墨。但是，這時，若凹版的網格深度接近隔離粒子直徑的0.5倍，則進入凹部內的隔離粒子被刮墨刀片刮削，所以存在在凹部內不殘留隔離粒子的情況。或者，即使在凹部內殘留隔離粒子，還存在隔離粒子在凹部內向刮刀的進行方向移動，進而在凹部內只偏于一個方向存在的情況。其結果，在印刷后的基板上，存在許多沒有隔離粒子的只有樹脂的構造物，或者隔離粒子在構造物內只偏于一部分存在，所以有時不能發揮隔離子原本的間隙控制功能。
或者，若凹版的凹部深度接近隔離粒子直徑的2倍，則在用刮墨刀片刮削多余的油墨后，存在在凹部內堆積隔離粒子的情況。總之，發現在各構造物內堆積隔離粒子或發生不與基板接觸的粒子。在這種場合，由于無法在印刷后的基板上全面范圍內維持適當的間隙，所以發生間隙不均，成為顯示不均的原因。
發明內容本發明的課題是在通過使用了凹版的版式印刷法來在基板上印刷形成樹脂和隔離粒子的構造物的方法中，減少不存在隔離粒子的樹脂構造物的比例，另外，降低各構造物高度的不均勻。
本發明是通過使用了凹版并利用版式印刷法將含有隔離粒子和樹脂的油墨印刷在基板上，從而在基板上形成含有隔離粒子和樹脂的構造物的方法，其特征在于，凹版的凹部開口直徑是隔離粒子的粒子直徑的2.1～9.0倍，凹版的凹部深度是隔離粒子的粒子直徑的0.85～1.7倍。
而且，本發明涉及一種特征是通過上述方法形成在上述基板上的隔離子。再有，本發明涉及一種特征是具有該隔離子的顯示元件。
本發明人有以下發現與日本特開2000-35582號公報的公開內容相反，通過使凹版的凹部開口直徑增加到隔離粒子的粒子直徑的2.1倍或其以上，在印刷后的基板上不包含隔離粒子的只有樹脂的構造物的比例明顯降低，可以適當實現為均勻保持基板間隔所需的間隙控制功能。
根據該觀點，期望將凹版的凹部開口直徑做成隔離粒子的粒子直徑的2.2倍或其以上，優選為做成2.7倍或其以上，更為優選為做成4.2倍或其以上。
在這里，凹版的凹部開口直徑的上限為隔離粒子的粒子直徑的9.0倍或其以下。若它超過9.0倍，則進入凹部內的隔離粒子的個數過多，在轉印時難以維持形狀，發生粒子的堆積，或者發生無法與基板接觸的粒子，從而容易發生因構造物的間隙不均。
而且，還發現凹版的凹部深度必須是隔離粒子的粒子直徑的0.85～1.7倍。通過將凹版的網格深度做成隔離粒子的0.85倍或其以上(最好是1.0倍或其以上)，在印刷后的基板上可以減少沒有隔離粒子的只有樹脂的構造物，而且可以防止隔離粒子在構造物內偏于一方。通過將凹版的凹部深度做成隔離粒子直徑的1.7倍或其以下，可以使構造物的高度均勻化。
圖1是表示可用于網板印刷法的印刷裝置的模式圖。
圖2是表示向基板20上轉印油墨24的模式圖。
圖3是模式表示網板印刷的各工序的圖。
圖4是表示利用刀片2刮削凹版上的油墨的狀態的模式圖。
圖5是模式表示基板20上的構造物29的俯視圖。
具體實施方式在本發明中使用的版式印刷用油墨含有隔離粒子及分散隔離粒子的熱固性樹脂組成物。而且，根據需要，含有溶劑、粘度調整劑以及其他添加劑。依次說明有關這些各要素。
版式印刷方式這是指使用了凹版的印刷方式，可舉例說明凹版印刷或照相凹版印刷(轉印方式、膠版方式、移印方式)。
隔離粒子隔離粒子的材質不做特別限定，可例舉樹脂、有機物、無機物、它們的化合物或混合物等。作為上述樹脂不做特別限定，可例舉聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚氯乙稀、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚砜、聚二苯醚、聚縮醛等線形或交聯高分子聚合物；環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、苯胍胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、二乙烯基苯聚合物、二乙烯基苯-苯乙烯共聚物、二乙烯基苯-丙烯酸酯共聚物、鄰苯二甲酸二烯丙基酯聚合物、異氰脲酸三烯丙酯聚合物等具有交聯構造的樹脂等。
另外，作為隔離粒子的包覆物質不做特別限定，可例舉樹脂、低熔點金屬等。作為上述樹脂不做特別限定，可例舉聚乙烯、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、乙烯/丙烯酸酯共聚物等聚烯烴類；聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸酯聚合物或共聚物；聚苯乙烯、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、SB型苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物、SBS型苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物、它們的氫化物等嵌段共聚物；乙烯基系聚合物或共聚物等熱塑性樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂等熱固性樹脂、它們的混合物等，最好不僅是物理粘結，而且是化學結合。
在適當的實施方式中，在隔離粒子中，利用共價鍵使粒子表面和構成附著層的聚合物結合。作為該方法可舉例說明接枝聚合法及高分子反應法。在接枝聚合法中考慮以下兩個方法在粒子表面導入可聚合的乙烯基，以該乙烯基為起點聚合上述單體的方法；以及在粒子表面導入聚合引發劑，利用該引發劑聚合上述單體的方法。
樹脂在本發明中可使用的樹脂不做限定，可舉例說明聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂和酸酐的反應物、內酯改性苯氧樹脂、內酯改性丁縮醛、乙烯基樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂。
溶劑本發明的版式印刷用油墨可以含有溶劑。
作為該溶劑，可舉例說明以下溶劑。
(1)沸點120℃以下的低沸點溶劑正己烷、正庚烷、橡膠揮發油等脂肪族烴；環己烷、甲苯、甲基環己烷等芳香族烴；甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、異丁醇等醇；乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丙酯等酯；丙酮、甲基乙基甲酮、甲基異丁基甲酮等酮類。
(2)沸點120～230℃的中沸點溶劑礦物油精等脂肪族烴；二甲苯、溶劑級石腦油、四氫化萘、雙戊烯等芳香族烴；環己醇、2-甲基環己醇等醇；乙酸丁酯等酯；環己酮、甲基環己酮、雙丙酮醇、異佛爾酮等酮；乙二醇、丙二醇等二醇；乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚等二醇醚；乙二醇單丁醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯等二醇醚酯。
(3)沸點230～320℃的高沸點溶劑油墨油等脂肪族烴；十三烷醇等醇；二甘醇、三甘醇、一縮二丙二醇等二醇；二甘醇單丁醚等二醇醚；二甘醇單丁醚乙酸酯等二醇醚酯。
這種溶劑例，例如記載在“印刷油墨入門增補版”(相原次郎著印刷學會出版部)第43頁的表2.8中。
另外，為了調整適于印刷的油墨粘度，也可以在本發明的油墨上使用粘度調整劑。例如作為粘度調整劑的一例，可例舉超細微二氧化硅粉(例如日本株式AEROSIL(アエロジ ル)會社制商品名AEROSIL(アエロジ ル )、水澤化學株式會社商品名MIZUKASIL(ミズカシル)、富士SILYSIA(シリシア)化學株式會社制商品SYLYSIA(サイリシア)、扶桑化學工業株式會社商品名ク才一トロン等)。
本發明的版式印刷用油墨，可用于利用在日本特開2000-35582號公報上公開的印刷法，在液晶板用玻璃基板上形成隔離子。最好在樹脂中以重量20～60％混入隔離粒子。從對該印刷法所使用的硅酮橡皮布的適應性、印刷精度考慮，作為溶劑最好使用碳個數11以上的醇(例如三菱化學株式會社制商品名DIANAL(ダイヤナ一ル))、沸點120℃以上的脂肪族烴溶劑、沸點120℃以上的芳香族烴溶劑(參照文獻印刷油墨入門增補版 相原次郎著 印刷學會出版部)。
以該優選的印刷方法為中心進行說明。
最好在供給版油墨時，使用向凹版的供墨刀片和刮墨刀片的兩片刀片。然后，在從凹版向過濾基板轉印樹脂時，作為轉印片使用硅酮橡皮布。另外，作為轉印片除了硅酮橡皮布還可以使用樹脂凸版。
在圖1模式表示的印刷機中，在主體機架10上設置設有凹版9的可調整高度的印刷版平臺11；以及設有過濾基板20的工作平臺12。在主體機架10的上面設置臺車機架13。
臺車機架13在各平臺上移動。在臺車機架13上支撐有轉印筒14，可以升降。在轉印筒14的外周面上安裝轉印片3。在臺車機架13上設有油墨供給裝置15、被升降用氣缸支撐而固定的供墨刀片1、刮墨刀片2。
印刷用凹版9的制作方法不做特別限定，可以利用眾所周知的蝕刻法制作。凹版的凹部開口寬度可以通過控制曝光用掩模的開口寬度而控制。而且，凹部深度可以通過選擇開口寬度及蝕刻時間或材質而控制。
參照圖2、圖3說明制造法。如圖2所示，在印刷版平臺11上組裝凹版9，在轉印筒14上安裝硅酮橡皮布3。從油墨供給裝置15向凹部9上滴下油墨24(圖3イ)。一邊移動臺車機架13一邊用供墨刀片1弄平油墨同時用刮墨刀片2刮削多余油墨(圖3ロ)，使轉印筒14在凹版9上轉動進而將油墨24轉印到轉印片3面上(圖3ハ)，將轉印片3面的油墨轉印到過濾基板20面(圖3ニ)。22是非像素部。
在這里，例如圖4所示，通過將凹版的凹部19的開口直徑W增大到隔離粒子的粒子直徑D的2.1倍或其以上，可在凹部19內進入某種程度個數的隔離粒子27，在印刷后的基板上，明顯降低了不包含隔離粒子的只有樹脂的構造物的比例。通過將凹版的凹部19的開口直徑W做成隔離粒子的粒子直徑D的2.7倍或其以上，可以使不包含隔離粒子的只有樹脂的構造物的比例在10％以下。
另外，如圖5所示，根據本發明，在基板20上可以印刷轉印許多包含樹脂30和規定個數的隔離粒子27的樹脂構造物29。換言之，可以將不包含隔離粒子27的樹脂構造物的比例減少到30％以下，甚至減至10％以下。
不過，若凹版的凹部開口直徑W變大，超過隔離粒子的粒子直徑D的9.0倍，則進入凹部19內的隔離粒子27的個數過多，在轉印時難以維持形狀，發生粒子的堆積，或者發生不能與基板接觸的粒子，從而容易發生因構造物的間隙不均。
而且，若凹版的網格深度K不足隔離粒子直徑D的0.85倍，則在利用刀片2刮削凹版9上的多余油墨24時，未進入凹部內的隔離粒子28連同一定程度進入凹部內的粒子27一起容易被刮削。其結果可知在印刷后的基板上容易產生很多沒有隔離粒子的只有樹脂的構造物。
另外，若凹版的凹部深度K超過隔離粒子直徑D的1.7倍，則凹部內的隔離粒子容易以堆積兩層以上的狀態進入。可知若隔離粒子在凹部19內堆積，則引起在構造物內的隔離粒子的重疊，導致構造物高度的不均勻。根據本發明可以解決此類問題。
這樣，根據本發明，如圖5所示，在基板20上可以印刷轉印許多包含樹脂30和規定個數的隔離粒子27的樹脂構造物29。
實施例將交聯聚合物粒子(a)及樹脂組成物(液體)(b)進行混合進而制作了油墨。交聯聚合物粒子(a)占油墨全體比例為25重量％。
在本實施例中，交聯聚合物粒子(a)按照日本特開2003-317546號所記載的內容制作。
即，在2L可分離燒瓶中填充聚乙烯吡咯烷酮3.5％的甲醇溶液400g、苯乙烯42g、對三甲氧基甲硅烷苯乙烯63g，在氮氣氣流下緩慢攪拌的同時加熱到60℃。添加偶氮二異丁腈4g，使其反應12小時。在反應結束后冷卻到室溫后，追加200g氫氧化鉀的5％水溶液，以60℃攪拌2小時使其進行水解及交聯反應。洗凈得到的粒子，得到粒子A。對粒子A20g，添加20g溶解10g相互侵入高分子網狀形成化合物(2-(3，4-環氧環己烷)乙基三甲氧基硅烷)的甲苯溶液浸漬環氧。接著，將該環氧浸漬粒子以200℃加熱16小時后洗凈，從而得到在粒子表面4a上具有環氧基由來的羥基的交聯聚合物粒子B。粒子B的平均粒子直徑為4.2μm，變動系數為3％。
另外，樹脂組成物如下制作。
配合“PLACCEL(プラクセ ル)410D”(聚己內酯四醇、DAICEL(ダイセル)化學工業株式會社制)45重量份、含有羧酸的聚己內酯三醇(聚己內酯三醇和四氫化鄰苯二甲酸酐的1∶1摩爾比附加物)20重量份、“サイメル303”(三聚氰胺樹脂，三井CYTEC(サイテック)株式會社)35重量份、“DIANAL135”(溶劑碳個數13及15的高級醇混合物，三菱化學株式會社制)25重量份，以120～125℃使其反應6～7小時。再預先混合上述樹脂液(總計量)100重量份、“AEROSIL300CF”(粘度調整劑多孔二氧化硅，日本AEROSIL株式會社制)12重量份、“DIANAL135”(上述溶劑)25重量份，用輥分散，得到油墨用樹脂組成物。
凹版使用玻璃制凹版，用日本特開2000-35582號公報的實施例所記載的方法制作。凹部的形狀做成圓柱狀，凹部開口直徑、開口部深度變如表1所示進行了變更。凹部開口直徑及深度使用了株式會社KIYENCE(キ-エンス)制的超深度彩色3D形狀測定顯微鏡“VK-9500”。開口部配置成格子狀。
如上所述做成后進行了印刷。不過，使用了硅酮橡皮布。在凹版上轉印印刷油墨后，為了使油墨固化以220℃將其干燥了1小時。在將油墨轉印印刷在基板上后，利用光學顯微鏡觀察了從一個凹部轉印印刷的油墨內的隔離粒子的個數。關于各例，選取了200個與凹部對應的數據，在表1中表示了構造物內粒子個數的平均值和不存在粒子地方的存在率。
另外，構造物的高度的均勻性，任意選擇10個粒子個數多的構造物29，測量了構造物29的高度。在該測量中使用了株式會社キ一エンス制的超深度彩色3D形狀測定顯微鏡“VK-9500”。
構造物29的配置效率的判斷基準◎不存在粒子地方的存在率為10％以下○不存在粒子地方的存在率為10～30％×不存在粒子地方的存在率為30％以上構造物29高度的均勻性的判斷基準○未確認到高度為粒子直徑的1.8倍或其以上的構造物29。
×確認到高度為粒子直徑的1.8倍或其以上的構造物29。
表1
表2
在實施例1、2、3、4、5、6、7中，將凹版的凹部開口直徑做成隔離粒子的粒子直徑的2.1～9.0倍，將凹版的凹部深度做成隔離粒子的粒子直徑的0.85～1.7倍，可以減少不存在隔離粒子的樹脂構造物的比例，而且可以降低各構造物高度的不均勻。在比較例1中，凹版的凹部深度為隔離粒子的粒子直徑的0.83倍，不存在隔離粒子的樹脂構造物的比例高，在比較例2中，各構造物的高度的不均勻大。在比較例3中，將凹版的凹部開口直徑做成隔離粒子的粒子直徑的1.67倍，構造物29的配置效率低。
雖然說明了本發明的特定實施方式，但本發明并不局限于這些特定實施方式，在不離開本發明的范圍的情況下可以進行各種變更或改變而實施。
權利要求
1.一種隔離子形成方法，通過使用凹版并利用版式印刷法將含有隔離粒子和樹脂的油墨印刷在基板上，從而在上述基板上形成含有上述隔離粒子和上述樹脂的構造物，其特征在于，上述凹版的凹部開口直徑是上述隔離粒子的粒子直徑的2.1～9.0倍，上述凹版的凹部深度是上述隔離粒子的粒子直徑的0.85～1.7倍。
2.根據權利要求
1所述的隔離子形成方法，其特征在于，上述凹版的凹部開口直徑是上述隔離粒子的粒子直徑的4.2倍或其以上。
3.根據權利要求
1或2所述的隔離子形成方法，其特征在于，在上述基板上，不含有上述隔離粒子由上述樹脂構成的構造物的個數，相對含有上述隔離粒子和上述樹脂的上述構造物及不含有上述隔離粒子由上述樹脂構成的構造物的總計個數的比例為30％或其以下。
4.一種隔離子，其特征在于，利用權利要求
1～3中任何一項所述的方法形成在上述基板上。
5.根據權利要求
4所述的隔離子，其特征在于，在上述基板上，不含有上述隔離粒子由上述樹脂構成的構造物的個數，相對含有上述隔離粒子和上述樹脂的上述構造物及不含有上述隔離粒子由上述樹脂構成的構造物的總計個數的比例為30％或其以下。
6.一種顯示元件，其特征在于，具有權利要求
4或5所述的隔離子。
專利摘要
本發明涉及隔離子形成方法、隔離子及顯示元件。在利用使用了凹版的版式印刷法來將樹脂和隔離粒子的構造物印刷形成在基板上的方法中，減少不存在隔離粒子的樹脂構造物的比例，而且降低構造物高度的不均勻。通過使用凹版并利用版式印刷法將含有隔離粒子(27)和樹脂(26)的油墨(24)印刷在基板(20)上，從而在基板(20)上形成含有隔離粒子(27)和樹脂(26)的構造物。凹版的凹部(19)的開口直徑(W)是隔離粒子(27)的粒子直徑(D)的2.1～9.0倍，凹版的凹部(19)的深度(K)是隔離粒子(27)的粒子直徑(D)的0.85～1.7倍。
文檔編號G02F1/1339GK1997933SQ200580022809
公開日2007年7月11日 申請日期2005年7月6日
發明者寺西茂和, 土井道雄, 酒井豐, 田邊光治 申請人:奈得可股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan