(57)【要約】【課題】ディスプレー基板用スペーサを印刷法によって形成するのに際して、インクのかきとりを不要とすることでインクの利用効率を向上させ、ディスプレー基板の汚染を防止することである。【解決手段】スペーサ粒子および樹脂を含有するインクを、乾式平板を用いて印刷し、スペーサ粒子を含むドットを形成する。そしてドットを硬化させ、ディスプレー用スペーサを形成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペーサ粒子および樹脂を含有するインクを乾式平板を用いて印刷し、ディスプレー用スペーサを形成することを特徴とする、ディスプレー用スペーサの形成方法。
【請求項２】
前記乾式平板の非画線部がシリコーンゴムからなることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
乾式平板を用い、ディスプレー用スペーサを形成するためのインク組成物であって、
スペーサ粒子および樹脂を含有することを特徴とする、乾式平板印刷用インク組成物。
【請求項４】
前記乾式平板の非画線部がシリコーンゴムからなることを特徴とする、請求項３記載の乾式平板印刷用インク組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示基板のディスプレー基板を形成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、グラビアオフセット印刷によるスペーサ形成法が開示されている。特許文献１の請求項２及び３に、粘度２０００〜２５０００ｃｐｓの樹脂中に球状スペーサを２０〜６０重量％配合したインクを使用することが記載されており、実施例では、５μの樹脂スペーサ粒子とポリエステル系樹脂が示されている。
【特許文献１】特開2000−35582号公報
【０００３】
特許文献２、３、４には、凹版オフセット印刷にてカラーフィルタやブラックマトリックスを形成するためのインク組成が開示されている。
【特許文献２】特開平11−323220
【特許文献３】特願平9-111170
【特許文献４】特願平7−110404
【０００４】
特許文献５には、凹版を用いる版式印刷法によって液晶ディスプレー用スペーサを形成する方法が開示されている。
【特許文献５】WO2006−006612
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜５記載の方法は、凹版を用いた印刷法である。凹版を使用する印刷法は、インクを凹版上に形成された穴に充填するために、凹版上にインクを均一に塗布した後、余分なインクをスチールブレード等でかきとる工程が必須である。この工程は、ブレードの材質や角度、速度や押し付け圧等の条件により、かきとりの良し悪しが決まる。しかし、これら各条件は非常に繊細であり、マージンが狭い。また、凹版とブレードが強い力で接するため、凹版の破損、ブレードの磨耗等の弊害が発生しやすい。その結果、かきとり不良となり、精度良い印刷物を安定に得ることが非常に難しい。凹版印刷において、かきとり工程は印刷の出来を左右する重要な因子の一つである。
【０００６】
また、かきとられたインクにより、ブレードが汚れる。次の印刷を行うためには、ブレードを洗浄する必要があり、インクのロスになり、経済的ではない。例えば、液晶基板サイズを300×400mmとし、一枚あたりに必要なインクの重量を算出すると、ドット密度にもよるが、約0.002〜0.004gである。従って、インクのロスが全くないものと仮定すると、インク1g当り、250〜500枚の基板を印刷可能である。これに対して、例えば、ブレードのかきとり操作によって1回の印刷で0.1ｇのインクがブレードに付着し、洗浄によってその付着したインクが取り除かれたとすると、1g当り10枚程度しか印刷できないことになる。つまり、ブレードによるインクのかきとり量は、基板上に定着されるインク量に比べて著しく多い。
【０００７】
また、スクリーン印刷が考えられるが、スクリーン印刷では、被印刷物上に孔版（スクリーン）が直接接するため、ディスプレー基板表面を汚染したり、基板表面の有機膜に孔版によってキズを付ける可能性がある。このため、例えば液晶ディスプレー用基板のスペーサ形成には適していない。
【０００８】
本発明の課題は、ディスプレー基板用スペーサを印刷法によって形成するのに際して、インクのかきとりを不要とすることでインクの利用効率を向上させ、印刷版の損傷を防止し、掻き取り部材をなくすことにより、ディスプレー基板の汚染を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、スペーサ粒子および樹脂を含有するインクを、乾式平板を用いて印刷し、ディスプレー用スペーサを形成することを特徴とする、ディスプレー用スペーサの形成方法に係るものである。
【００１０】
また、本発明は、乾式平板を用い、ディスプレー用スペーサを形成するためのインク組成物であって、
スペーサ粒子および樹脂を含有することを特徴とする、乾式平板印刷用インク組成物に係るものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明者は、これまでディスプレー基板用スペーサの形成において利用されていない「乾式平板印刷法」を適用することを想到し、実験したところ、高精度で安定してディスプレー上にスペーサを印刷可能であり、各スペーサ中にはスペーサ粒子を安定して定着させることが可能であることを見いだした。そして、得られたスペーサを用いてディスプレーを構成したところ、画像を映写可能であることを見いだし、本発明に到達した。
【００１２】
このように、ディスプレー基板用スペーサの形成において乾式平板印刷法を適用することはこれまで試行されておらず、スペーサ粒子を基板上に広範囲にわたって安定して定着可能であるかどうかも不明であり、これらの点で本発明はパイオニア発明に属する。これまでスペーサ形成の際に凹版が使用されてきたのは、スペーサ粒子をインク中に安定して定着させるためには、凹版の開口凹部内にスペーサを収容してから基板上に転写する必要があると考えられてきたからである。本発明では、このような当業者の常識に反して、乾式平板印刷法であれば、スペーサ粒子を基板表面に安定して定着可能であることを見いだしたものである。
【００１３】
この結果、本発明では、インクのかきとり工程が不要であるので、前述したインクのかきとりに起因するディスプレー基板の汚染、多量のインクのかきとりによるインクのコストアップなどの問題が生じず、きわめて生産性の高い方法であり、産業上の利用価値は大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
乾式平板印刷法においては、シリコーンゴムなどの、油性インクに対して反撥性の材質からなる非画線部と、油性インクが付着する画線部とを平板に設ける。このような平板を「乾式平板」と呼ぶ。そして、この「乾式平板」は、平板印刷として湿し水を使用しない「水なし平板」とも呼ばれており、このような印刷方法を「水なし平板印刷」ともいう。
【００１５】
具体的には、インク供給用ロールの表面に、均一に、本発明のインクを付着させ、そのインク供給用ロールを、乾式平板上に押し付ける。これにより、画線部には、インクとなじみが良いのでインクが付着し、非画線部は、インクがなじまないため、インクがロールより離れず、版に付着しない。
【００１６】
本発明によれば，インクのかきとり工程が必要ないので、インクのかきとりに起因するディスプレー基板の汚染が生じない。また、余分なインクは、ロールより離れないため、そのまま次の印刷に移行でき、インクのロスがほとんど発生せず、経済的である。
【００１７】
本発明の乾式平板印刷用インクは、スペーサ粒子、および乾燥後にスペーサ粒子を基板上に定着する樹脂を含有する。また、必要に応じて、各種溶剤、油、粘度調整剤、着色剤、可塑剤、ワックス、分散剤、充填材等、インクに用いられる各種添加剤を添加することができる。
【００１８】
非画線部は、油性インクに対して反撥性の材質によって形成される。このインクの反撥性は、大きくはインクと非画線部表面の表面エネルギーによって支配される。非画線部表面の表面エネルギーが、インクのそれよりも小さく、その差が大きいことが、いわゆる「なじみがない」こと、つまり反撥性があることを意味する。
【００１９】
非画線部の材料としては、シリコーンゴムやフッ素樹脂、飽和炭化水素樹脂等が提案されているが、主に実用化されているのシリコーンゴムであり、またシリコーンゴムが適当である。しかし、これらの材料に限定されるわけではない。
【００２０】
画線部を構成する材質は、インクが付着する性質を有する限り特に限定されない。乾式平板の製版方法により異なるが、主に実用化されている「東レ水なし平板」の場合、画線部はインク反撥性であるシリコーンゴムが除去された部分であり、シリコーンゴム層の下を構成している感光層、または感光層と基材とを接着している接着層、もしくは基材のアルミニウム表面である。特開平７−１７１９４１号公報で提案されているような昇華型素材の転写による方法や、特開平８−２３４５０４号公報で提案されているようなトナーの転写による方法を用いることもできる。
【００２１】
（スペーサ粒子）
スペーサ粒子の材質は特に限定されず、例えば、樹脂、有機物、無機物、これらの化合物や混合物等が挙げられる。上記樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール等の線状又は架橋高分子重合体；エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体、トリアリルイソシアヌレート重合体等の架橋構造を有する樹脂等が挙げられる。
【００２２】
また、スペーサ粒子の被覆物質としては特に限定されず、例えば、樹脂、低融点金属等が挙げられる。上記樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリエチレン、エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／アクリル酸エステル共重合体等のポリオレフィン類；ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリエチル（メタ）アクリレート、ポリブチル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート重合体又は共重合体；ポリスチレン、スチレン／アクリル酸エステル共重合体、ＳＢ型スチレン／ブタジエンブロック共重合体、ＳＢＳ型スチレン／ブタジエンブロック共重合体、これらの水添加物等のブロックポリマー；ビニル系重合体又は共重合体等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、これらの混合物等が挙げられるが、単に物理的に接着しているのではなく、化学的に結合しているのが好ましい。
【００２３】
好適な実施形態においては、スペーサ粒子において、粒子表面と、付着層を構成する重合体とを共有結合によって結合せしめる。その方法としてはグラフト重合法、および高分子反応法を例示できる。グラフト重合法においては、粒子表面に重合可能なビニル基を導入し、該ビニル基を出発点として上記単量体を重合する方法、粒子表面に重合開始剤を導入し、該開始剤により上記単量体を重合する方法の二つが考えられる。
上記スペーサー粒子としては、例えば、ナトコスペーサー粒子（ナトコ（株）製）、ミクロパール（積水化学工業（株）製）、エポスター粒子（日本触媒化学工業（株）製）、ケミスノー（総研化学（株）製）、トスパール（ＧＥ東芝シリコーン（株）製）、テクポリマー（積水化成品工業）等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００２４】
本発明のインクで使用可能な樹脂は限定されず、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂と酸無水物の反応物、ラクトン変性フェノキシ樹脂、ラクトン変性ブチラ−ル、ビニル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ロジン、ロジンエステル、ロジン変性フェノール樹脂、アルキッド樹脂、アミノアルキッド樹脂、ウレタン変性アルキッド樹脂、ウレタン樹脂を例示できる。
【００２５】
本発明に使用されるインクには、必要に応じて溶剤を配合することができる。その種類は特に限定されず、一般にインク用途で使用されている溶剤が使用できる。一例としては、ヘキサンやミネラルスピリット、0号ソルベント等の脂肪族炭化水素、トルエンやキシレン等の芳香族炭化水素、イソプロピルアルコール、トリデシルアルコール等のアルコール類、酢酸ブチル等のエステル、メチルエチルケトンやシクロヘキサノン等のケトン、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のグリコールおよびその誘導体等が挙げられる。
【００２６】
本発明に使用されるインクには、必要に応じて、油を配合することができる。油の種類は特に限定されず、一般にインク用途で使用されている油が使用できる。一例としては、亜麻仁油や大豆油、ひまし油等の植物油、重合油や号外ワニス等の加工油、軽油やマシン油等の鉱油等が挙げられる。
【００２７】
本発明に使用されるインクには，必要に応じて粘度調整剤を配合することができる。その種類は特に限定されず、一般にインク用途で使用されている粘度調整剤が使用できる。一例としては、アルミニウムキレートや超微粉シリカなどが挙げられる。
【００２８】
超微粉シリカは、例えば日本アエロジル株式会社製商品名アエロジル、水澤化学株式会社商品名ミズカシル、富士シリシア化学株式会社製商品名サイリシア、サイロホービック、扶桑化学工業株式会社商品名クォートロンなどがあげられる。
【００２９】
本発明で使用されるインクの好適な組成について述べる。
スペーサ粒子の重量を１００重量部としたとき、スペーサ粒子以外の成分の重量は４０〜２０００重量部とすることが好ましく、６０〜１０００重量部とすることが更に好ましい。スペーサー粒子以外の成分が４０重量部未満であると、インクの粘度が著しく高くなり、印刷に適さない。また、これが２０００重量部を超えると、粒子が一個もないドットが形成される確率が非常に高くなるため、ディスプレー用スペーサーの用途には適さない。
また、スペーサ粒子の重量を１００重量部としたとき、樹脂の重量は１〜２０００重量部とすることが好ましく、１０〜１０００重量部とすることが更に好ましい。樹脂の重量が１重量部未満であると、スペーサー粒子を安定に定着させることが難しくなり、また２０００重量部を超えると、粒子が一個もないドットが形成される確率が非常に高くなるため、ディスプレー用スペーサーの用途には適さない。
【００３０】
本発明に使用されるインクの粘度は、乾式平板印刷に適用できれば、特に限定されるものではない。地汚れやインクの伸び等を考慮して溶剤等により調整することができ、一般的には塑性粘度が１０〜１０００Ｐａ・ｓの範囲で使用されている。
【実施例】
【００３１】
（実施例1）
市販の乾式平板印刷用メジューム（東洋インク株式会社製UV硬化型）70重量部に対して、スペーサ粒子（ナトコ株式会社製「ナトコスペーサ」）30重量部を配合し、均一になるよう混合した。得られたインクの粘度は、25℃環境下で804Pa.s（0.5rpm時）、464Pa.s（2rpm時）であった。
【００３２】
得られたインクを、紅羊社製エクター印刷機に乾式平板印刷版を取り付けて、評価した。乾式平板印刷版は、東レ株式会社製「CTP版」とし、シリコーンゴムブランケットを用いた。版へのインク供給、ブランケットへの受理、基板への転写速度は、20mm/secで行った。ガラス板の表面に、ITO／ポリイミド配向膜を形成し、ラビング処理を施した後、ガラス板の配向膜面へとスペーサ用インクを印刷した。
【００３３】
この結果、ガラス板表面にはドットが形成され、そのドット内に粒子が観察された。図１は、このドットを示す写真であり、図２は、図１の拡大図である。各スペーサ（隆起部）中に、それぞれ、スペーサ粒子が安定して定着されており、スペーサ粒子のないスペーサ隆起は観測されなかった。
【００３４】
印刷を施したガラス基板を、所定の条件で硬化処理した後、シール剤を基材周辺部に形成し、定法により、印刷を施していない基板と貼り合せ、セルを形成した。基板間のセル内に、液晶（メルク社製「ZLI-4792」）を注入することにより、TN型液晶基板を作成した。上記方法により作成された液晶基板に対して５Vの交流電圧を印加した結果、点灯可能であった。
【００３５】
更に、上記の印刷を連続して３０回行ったが、印刷物にムラ等の異常は観察されなかった。更に、３０回の印刷後にも、版にインクを供給するためのインキングローラー上には、均一にインクが残っていた。特に異常は観察されず、そのまま次の印刷が可能な状態であった。
【００３６】
（比較例1）
WO2005-073327記載の実施例1に従って、グラビアオフセット印刷用インクを作成した。得られたインクを紅羊社製エクター印刷機にガラス凹版を取り付けて評価した。印刷は特開2000-35582号に記載された方法でガラス基板上に実施した。
【００３７】
印刷実施後、インクかきとりブレードに付着した余分なインクをテフロン（登録商標）製スクレーパでかきとり回収した。その後かきとりブレードを装置より取り外して重量を精秤した後、ブレードに付着しているインクをアセトンを浸したウエスで拭き取り、洗浄し、再度精秤した。その結果、重量は0.5ｇ減少した。
【００３８】
また、前記印刷を連続して３０回行ったところ、印刷物にスジムラが発生した。インクかきとり後の版上を観察したところ、かきとり方向に対して平行にインクのかき残しが観察された。ブレードの刃先を観察したところ、かき残しの部分に対応する部位にキズを確認した。また１回の印刷につき１回のブレード洗浄が必要であったので、洗浄により無駄になったインク量は１５ｇに達した。
【００３９】
（実施例２）
市販の乾式平板印刷用メジューム（大日本インク製熱乾燥型）60重量部に対して、スペーサ粒子35部、専用レジューサ5部を配合し、均一になるよう混合した。得られたインクの粘度は、35℃環境下で210Pa.s（0.5rpm時）、128Pa.s（2rpm時）であった。
【００４０】
得られたインクを、紅羊社製エクター印刷機に乾式平板印刷版を取り付けて、評価した。乾式平板印刷版は東レ「CTP版」とし、シリコーンゴム製ブランケットを用いた。版へのインク供給、ブランケットへの受理、基板への転写速度は、20mm/secで行った。ITO／ポリイミド配向膜をガラス板の表面に形成し、ラビング処理を施した後、ガラス板への印刷を行った。
【００４１】
この結果、ガラス板表面にはドットが形成され、そのドット内に粒子が観察された。図３は、このドットを示す写真であり、図４は、図３の拡大図である。各スペーサ（隆起部）中に、それぞれ、スペーサ粒子が安定して定着されており、スペーサ粒子のないスペーサ隆起は観測されなかった。
【００４２】
印刷を施したガラス基板を、所定の条件で硬化処理した後、シール剤を基材周辺部に形成し、定法により、印刷を施していない基板と貼り合せ、セルを作製した。次いで、液晶（メルク社製「ZLI-4792」）をセル内に注入することにより、TN型液晶基板を作成した。
【００４３】
上記方法により作成された液晶基板に対して５Vの交流電圧を印加した結果、点灯可能であった。また、印刷を連続して３０回行ったが、印刷物にムラ等の異常は観察されなかった。
版にインクを供給するためのインクングローラー上には、均一にインクが残っていた。特に異常は観察されず、そのまま次の印刷が可能な状態であった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例１で作製されたスベーサを示す写真である。
【図２】図１のスペーサを拡大して示す写真である。
【図３】実施例２で作製されたスペーサを示す写真である。
【図４】図３のスペーサを拡大して示す写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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