CN1997933A - 隔离子形成方法、隔离子及显示元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隔离子形成方法、隔离子及显示元件。在利用使用了凹版的版式印刷法来将树脂和隔离粒子的构造物印刷形成在基板上的方法中，减少不存在隔离粒子的树脂构造物的比例，而且降低构造物高度的不均匀。通过使用凹版并利用版式印刷法将含有隔离粒子(27)和树脂(26)的油墨(24)印刷在基板(20)上，从而在基板(20)上形成含有隔离粒子(27)和树脂(26)的构造物。凹版的凹部(19)的开口直径(W)是隔离粒子(27)的粒子直径(D)的2.1～9.0倍，凹版的凹部(19)的深度(K)是隔离粒子(27)的粒子直径(D)的0.85～1.7倍。

Description

隔离子形成方法、隔离子及显示元件

技术领域

本发明涉及用于液晶显示板等的隔离子(SPACER)形成方法、隔离子及显示元件。

背景技术

在日本特开2000-35582号公报中公开了利用凹版胶版印刷的隔离子形成方法。在日本特开2000-35582号公报的权利要求2及3中记载了使用在粘度2000～25000cps的树脂中配合了20～60重量％的球状隔离子的油墨的方案，在实施例中表示有5μ的树脂隔离粒子和聚酯系树脂。记载了如下内容：首先将隔离粒子做成球形，将凹版的网格开口直径做成隔离粒径的1～2倍，将凹版的网格深度做成粒径的0.5～2倍。

本发明人基于该公开，将隔离粒子做成球形，将凹版的网格开口直径做成隔离粒径的1～2倍，将凹版的网格深度做成粒径的0.5～2倍，将隔离子凹版胶版印刷在基板上。但是，其结果，在印刷后的基板上存在许多不包含隔离粒子的只有树脂的构造物。不包含隔离粒子的只有树脂的构造物不具有作为原本预定的隔离子的间隙控制功能。从而，存在许多不包含隔离粒子的只有树脂的构造物的情况，由于无法均匀地保持基板间隔，所以容易产生显示不均。

另外，与此不同，在日本特开2000-35582号公报所记载的方法中，在对凹版供给油墨后，用刮刀刮削油墨。但是，这时，若凹版的网格深度接近隔离粒子直径的0.5倍，则进入凹部内的隔离粒子被刮墨刀片刮削，所以存在在凹部内不残留隔离粒子的情况。或者，即使在凹部内残留隔离粒子，还存在隔离粒子在凹部内向刮刀的进行方向移动，进而在凹部内只偏于一个方向存在的情况。其结果，在印刷后的基板上，存在许多没有隔离粒子的只有树脂的构造物，或者隔离粒子在构造物内只偏于一部分存在，所以有时不能发挥隔离子原本的间隙控制功能。

或者，若凹版的凹部深度接近隔离粒子直径的2倍，则在用刮墨刀片刮削多余的油墨后，存在在凹部内堆积隔离粒子的情况。总之，发现在各构造物内堆积隔离粒子或发生不与基板接触的粒子。在这种场合，由于无法在印刷后的基板上全面范围内维持适当的间隙，所以发生间隙不均，成为显示不均的原因。

发明内容

本发明的课题是在通过使用了凹版的版式印刷法来在基板上印刷形成树脂和隔离粒子的构造物的方法中，减少不存在隔离粒子的树脂构造物的比例，另外，降低各构造物高度的不均匀。

本发明是通过使用了凹版并利用版式印刷法将含有隔离粒子和树脂的油墨印刷在基板上，从而在基板上形成含有隔离粒子和树脂的构造物的方法，其特征在于，凹版的凹部开口直径是隔离粒子的粒子直径的2.1～9.0倍，凹版的凹部深度是隔离粒子的粒子直径的0.85～1.7倍。

而且，本发明涉及一种特征是通过上述方法形成在上述基板上的隔离子。再有，本发明涉及一种特征是具有该隔离子的显示元件。

本发明人有以下发现：与日本特开2000-35582号公报的公开内容相反，通过使凹版的凹部开口直径增加到隔离粒子的粒子直径的2.1倍或其以上，在印刷后的基板上不包含隔离粒子的只有树脂的构造物的比例明显降低，可以适当实现为均匀保持基板间隔所需的间隙控制功能。

根据该观点，期望将凹版的凹部开口直径做成隔离粒子的粒子直径的2.2倍或其以上，优选为做成2.7倍或其以上，更为优选为做成4.2倍或其以上。

在这里，凹版的凹部开口直径的上限为隔离粒子的粒子直径的9.0倍或其以下。若它超过9.0倍，则进入凹部内的隔离粒子的个数过多，在转印时难以维持形状，发生粒子的堆积，或者发生无法与基板接触的粒子，从而容易发生因构造物的间隙不均。

而且，还发现凹版的凹部深度必须是隔离粒子的粒子直径的0.85～1.7倍。通过将凹版的网格深度做成隔离粒子的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减少没有隔离粒子的只有树脂的构造物，而且可以防止隔离粒子在构造物内偏于一方。通过将凹版的凹部深度做成隔离粒子直径的1.7倍或其以下，可以使构造物的高度均匀化。

附图说明

图1是表示可用于网板印刷法的印刷装置的模式图。

图2是表示向基板20上转印油墨24的模式图。

图3是模式表示网板印刷的各工序的图。

图4是表示利用刀片2刮削凹版上的油墨的状态的模式图。

图5是模式表示基板20上的构造物29的俯视图。

具体实施方式

在本发明中使用的版式印刷用油墨含有隔离粒子及分散隔离粒子的热固性树脂组成物。而且，根据需要，含有溶剂、粘度调整剂以及其他添加剂。依次说明有关这些各要素。

版式印刷方式

这是指使用了凹版的印刷方式，可举例说明凹版印刷或照相凹版印刷(转印方式、胶版方式、移印方式)。

隔离粒子

隔离粒子的材质不做特别限定，可例举树脂、有机物、无机物、它们的化合物或混合物等。作为上述树脂不做特别限定，可例举：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、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚二苯醚、聚缩醛等线形或交联高分子聚合物；环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、苯胍胺树脂、不饱和聚酯树脂、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、邻苯二甲酸二烯丙基酯聚合物、异氰脲酸三烯丙酯聚合物等具有交联构造的树脂等。

另外，作为隔离粒子的包覆物质不做特别限定，可例举树脂、低熔点金属等。作为上述树脂不做特别限定，可例举：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烃类；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、它们的氢化物等嵌段共聚物；乙烯基系聚合物或共聚物等热塑性树脂、环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂等热固性树脂、它们的混合物等，最好不仅是物理粘结，而且是化学结合。

在适当的实施方式中，在隔离粒子中，利用共价键使粒子表面和构成附着层的聚合物结合。作为该方法可举例说明接枝聚合法及高分子反应法。在接枝聚合法中考虑以下两个方法：在粒子表面导入可聚合的乙烯基，以该乙烯基为起点聚合上述单体的方法；以及在粒子表面导入聚合引发剂，利用该引发剂聚合上述单体的方法。

树脂

在本发明中可使用的树脂不做限定，可举例说明聚酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂和酸酐的反应物、内酯改性苯氧树脂、内酯改性丁缩醛、乙烯基树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂。

溶剂

本发明的版式印刷用油墨可以含有溶剂。

作为该溶剂，可举例说明以下溶剂。

(1)沸点120℃以下的低沸点溶剂

正己烷、正庚烷、橡胶挥发油等脂肪族烃；环己烷、甲苯、甲基环己烷等芳香族烃；甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇等醇；乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丙酯等酯；丙酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁基甲酮等酮类。

(2)沸点120～230℃的中沸点溶剂

矿物油精等脂肪族烃；二甲苯、溶剂级石脑油、四氢化萘、双戊烯等芳香族烃；环己醇、2-甲基环己醇等醇；乙酸丁酯等酯；环己酮、甲基环己酮、双丙酮醇、异佛尔酮等酮；乙二醇、丙二醇等二醇；乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丁醚等二醇醚；乙二醇单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等二醇醚酯。

(3)沸点230～320℃的高沸点溶剂

油墨油等脂肪族烃；十三烷醇等醇；二甘醇、三甘醇、一缩二丙二醇等二醇；二甘醇单丁醚等二醇醚；二甘醇单丁醚乙酸酯等二醇醚酯。

这种溶剂例，例如记载在“印刷油墨入门增补版”(相原次郎著印刷学会出版部)第43页的表2.8中。

另外，为了调整适于印刷的油墨粘度，也可以在本发明的油墨上使用粘度调整剂。例如作为粘度调整剂的一例，可例举超细微二氧化硅粉(例如日本株式AEROSIL(アエロジ ル)会社制商品名AEROSIL(アエロジ ル )、水泽化学株式会社商品名MIZUKASIL(ミズカシル)、富士SILYSIA(シリシア)化学株式会社制商品SYLYSIA(サイリシア)、扶桑化学工业株式会社商品名ク才一トロン等)。

本发明的版式印刷用油墨，可用于利用在日本特开2000-35582号公报上公开的印刷法，在液晶板用玻璃基板上形成隔离子。最好在树脂中以重量20～60％混入隔离粒子。从对该印刷法所使用的硅酮橡皮布的适应性、印刷精度考虑，作为溶剂最好使用碳个数11以上的醇(例如三菱化学株式会社制商品名DIANAL(ダイヤナ一ル))、沸点120℃以上的脂肪族烃溶剂、沸点120℃以上的芳香族烃溶剂(参照文献：印刷油墨入门增补版 相原次郎著 印刷学会出版部)。

以该优选的印刷方法为中心进行说明。

最好在供给版油墨时，使用向凹版的供墨刀片和刮墨刀片的两片刀片。然后，在从凹版向过滤基板转印树脂时，作为转印片使用硅酮橡皮布。另外，作为转印片除了硅酮橡皮布还可以使用树脂凸版。

在图1模式表示的印刷机中，在主体机架10上设置：设有凹版9的可调整高度的印刷版平台11；以及设有过滤基板20的工作平台12。在主体机架10的上面设置台车机架13。

台车机架13在各平台上移动。在台车机架13上支撑有转印筒14，可以升降。在转印筒14的外周面上安装转印片3。在台车机架13上设有油墨供给装置15、被升降用气缸支撑而固定的供墨刀片1、刮墨刀片2。

印刷用凹版9的制作方法不做特别限定，可以利用众所周知的蚀刻法制作。凹版的凹部开口宽度可以通过控制曝光用掩模的开口宽度而控制。而且，凹部深度可以通过选择开口宽度及蚀刻时间或材质而控制。

参照图2、图3说明制造法。如图2所示，在印刷版平台11上组装凹版9，在转印筒14上安装硅酮橡皮布3。从油墨供给装置15向凹部9上滴下油墨24(图3イ)。一边移动台车机架13一边用供墨刀片1弄平油墨同时用刮墨刀片2刮削多余油墨(图3ロ)，使转印筒14在凹版9上转动进而将油墨24转印到转印片3面上(图3ハ)，将转印片3面的油墨转印到过滤基板20面(图3ニ)。22是非像素部。

在这里，例如图4所示，通过将凹版的凹部19的开口直径W增大到隔离粒子的粒子直径D的2.1倍或其以上，可在凹部19内进入某种程度个数的隔离粒子27，在印刷后的基板上，明显降低了不包含隔离粒子的只有树脂的构造物的比例。通过将凹版的凹部19的开口直径W做成隔离粒子的粒子直径D的2.7倍或其以上，可以使不包含隔离粒子的只有树脂的构造物的比例在10％以下。

另外，如图5所示，根据本发明，在基板20上可以印刷转印许多包含树脂30和规定个数的隔离粒子27的树脂构造物29。换言之，可以将不包含隔离粒子27的树脂构造物的比例减少到30％以下，甚至减至10％以下。

不过，若凹版的凹部开口直径W变大，超过隔离粒子的粒子直径D的9.0倍，则进入凹部19内的隔离粒子27的个数过多，在转印时难以维持形状，发生粒子的堆积，或者发生不能与基板接触的粒子，从而容易发生因构造物的间隙不均。

而且，若凹版的网格深度K不足隔离粒子直径D的0.85倍，则在利用刀片2刮削凹版9上的多余油墨24时，未进入凹部内的隔离粒子28连同一定程度进入凹部内的粒子27一起容易被刮削。其结果可知：在印刷后的基板上容易产生很多没有隔离粒子的只有树脂的构造物。

另外，若凹版的凹部深度K超过隔离粒子直径D的1.7倍，则凹部内的隔离粒子容易以堆积两层以上的状态进入。可知：若隔离粒子在凹部19内堆积，则引起在构造物内的隔离粒子的重叠，导致构造物高度的不均匀。根据本发明可以解决此类问题。

这样，根据本发明，如图5所示，在基板20上可以印刷转印许多包含树脂30和规定个数的隔离粒子27的树脂构造物29。

实施例

将交联聚合物粒子(a)及树脂组成物(液体)(b)进行混合进而制作了油墨。交联聚合物粒子(a)占油墨全体比例为25重量％。

在本实施例中，交联聚合物粒子(a)按照日本特开2003-317546号所记载的内容制作。

即，在2L可分离烧瓶中填充聚乙烯吡咯烷酮3.5％的甲醇溶液400g、苯乙烯42g、对三甲氧基甲硅烷苯乙烯63g，在氮气气流下缓慢搅拌的同时加热到60℃。添加偶氮二异丁腈4g，使其反应12小时。在反应结束后冷却到室温后，追加200g氢氧化钾的5％水溶液，以60℃搅拌2小时使其进行水解及交联反应。洗净得到的粒子，得到粒子A。对粒子A20g，添加20g溶解10g相互侵入高分子网状形成化合物(2-(3，4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷)的甲苯溶液浸渍环氧。接着，将该环氧浸渍粒子以200℃加热16小时后洗净，从而得到在粒子表面4a上具有环氧基由来的羟基的交联聚合物粒子B。粒子B的平均粒子直径为4.2μm，变动系数为3％。

另外，树脂组成物如下制作。

配合“PLACCEL(プラクセ ル)410D”(聚己内酯四醇、DAICEL(ダイセル)化学工业株式会社制)45重量份、含有羧酸的聚己内酯三醇(聚己内酯三醇和四氢化邻苯二甲酸酐的1∶1摩尔比附加物)20重量份、“サイメル303”(三聚氰胺树脂，三井CYTEC(サイテック)株式会社)35重量份、“DIANAL135”(溶剂：碳个数13及15的高级醇混合物，三菱化学株式会社制)25重量份，以120～125℃使其反应6～7小时。再预先混合上述树脂液(总计量)100重量份、“AEROSIL300CF”(粘度调整剂：多孔二氧化硅，日本AEROSIL株式会社制)12重量份、“DIANAL135”(上述溶剂)25重量份，用辊分散，得到油墨用树脂组成物。

凹版使用玻璃制凹版，用日本特开2000-35582号公报的实施例所记载的方法制作。凹部的形状做成圆柱状，凹部开口直径、开口部深度变如表1所示进行了变更。凹部开口直径及深度使用了株式会社KIYENCE(キ-エンス)制的超深度彩色3D形状测定显微镜“VK-9500”。开口部配置成格子状。

如上所述做成后进行了印刷。不过，使用了硅酮橡皮布。在凹版上转印印刷油墨后，为了使油墨固化以220℃将其干燥了1小时。在将油墨转印印刷在基板上后，利用光学显微镜观察了从一个凹部转印印刷的油墨内的隔离粒子的个数。关于各例，选取了200个与凹部对应的数据，在表1中表示了构造物内粒子个数的平均值和不存在粒子地方的存在率。

另外，构造物的高度的均匀性，任意选择10个粒子个数多的构造物29，测量了构造物29的高度。在该测量中使用了株式会社キ一エンス制的超深度彩色3D形状测定显微镜“VK-9500”。

构造物29的配置效率的判断基准

◎：不存在粒子地方的存在率为10％以下

○：不存在粒子地方的存在率为10～30％

×：不存在粒子地方的存在率为30％以上

构造物29高度的均匀性的判断基准

○：未确认到高度为粒子直径的1.8倍或其以上的构造物29。

×：确认到高度为粒子直径的1.8倍或其以上的构造物29。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						使用的粒子直径(μm)	4.2	3.1	4.8	5.1	4.4
凹部开口直径(μm)	25	25	25	25	15
						凹部深度(μm)	5	5	5	5	5.5
凹部的开口直径/使用的粒子直径	5.96	8.19	5.20	4.94	3.41
						凹部的开口深度/使用的粒子直径	1.19	1.64	1.04	0.99	1.25
粒子个数的平均值	5.4	11.8	3.5	3.0	2.0
						不存在粒子地方的存在率(％)	0.0	0.0	1.5	12.0	4.0
构造物29的配置效率	◎	◎	◎	○	◎
						构造物29高度的均匀性	○	○	○	○	○

表2

	实施例6	实施例7	比较例1	比较例2	比较例3
						使用的粒子直径(μm)	5.4	5.9	6.0	2.6	6.0
凹部开口直径(μm)	15	13	25	25	10
						凹部深度(μm)	5.5	6	5	5	7
凹部的开口直径/使用的粒子直径	2.78	2.20	4.14	9.62	1.67
						凹部的开口深度/使用的粒子直径	1.02	1.02	0.83	1.92	1.17
粒子个数的平均值	1.1	0.9	0.8	25.1	0.2
						不存在粒子地方的存在率(％)	6.0	12.5	46.5	0.0	84.5
构造物29的配置效率	◎	○	×	◎	×
						构造物29的高度的均匀性	○	○	○	×	○

在实施例1、2、3、4、5、6、7中，将凹版的凹部开口直径做成隔离粒子的粒子直径的2.1～9.0倍，将凹版的凹部深度做成隔离粒子的粒子直径的0.85～1.7倍，可以减少不存在隔离粒子的树脂构造物的比例，而且可以降低各构造物高度的不均匀。在比较例1中，凹版的凹部深度为隔离粒子的粒子直径的0.83倍，不存在隔离粒子的树脂构造物的比例高，在比较例2中，各构造物的高度的不均匀大。在比较例3中，将凹版的凹部开口直径做成隔离粒子的粒子直径的1.67倍，构造物29的配置效率低。

虽然说明了本发明的特定实施方式，但本发明并不局限于这些特定实施方式，在不离开本发明的范围的情况下可以进行各种变更或改变而实施。

Claims (6)

1.一种隔离子形成方法，通过使用凹版并利用版式印刷法将含有隔离粒子和树脂的油墨印刷在基板上，从而在上述基板上形成含有上述隔离粒子和上述树脂的构造物，其特征在于，

上述凹版的凹部开口直径是上述隔离粒子的粒子直径的2.1～9.0倍，上述凹版的凹部深度是上述隔离粒子的粒子直径的0.85～1.7倍。

2.根据权利要求1所述的隔离子形成方法，其特征在于，

上述凹版的凹部开口直径是上述隔离粒子的粒子直径的4.2倍或其以上。

3.根据权利要求1或2所述的隔离子形成方法，其特征在于，

在上述基板上，不含有上述隔离粒子由上述树脂构成的构造物的个数，相对含有上述隔离粒子和上述树脂的上述构造物及不含有上述隔离粒子由上述树脂构成的构造物的总计个数的比例为30％或其以下。

4.一种隔离子，其特征在于，

利用权利要求1～3中任何一项所述的方法形成在上述基板上。

5.根据权利要求4所述的隔离子，其特征在于，

在上述基板上，不含有上述隔离粒子由上述树脂构成的构造物的个数，相对含有上述隔离粒子和上述树脂的上述构造物及不含有上述隔离粒子由上述树脂构成的构造物的总计个数的比例为30％或其以下。

6.一种显示元件，其特征在于，

具有权利要求4或5所述的隔离子。

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