DE3510661C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Abstandhalter für ein Flüssigkristall-Display.

Ein Flüssigkristall-Display wird im allgemeinen hergestellt, indem ein Flüssigkristall in einem Raum angeordnet wird, der dadurch gebildet wird, daß zwei zueinander parallele, gegenüberliegende transparente Elektrodenträger unter Zwischenschaltung von Abstandhaltern- Partikeln angeordnet werden. Die Dicke der Schicht des Flüssigkristalls wird auf eine Größenordnung von 10 µm eingestellt. Da der elektrooptische Effekt der Flüssigkristall-Displayvorrichtung stark von der Dicke der Flüssigkristall-Schicht abhängt, ist es wichtig, daß die Abstandhalter der Dicke der Flüssigkristall-Schicht bei ihrem optimalen Wert halten. Dies gilt besonders für große Displays, bei denen leicht Abweichungen in der Gleichmäßigkeit der Dicke der Flüssigkristall-Schicht und dadurch Interferenzfarben und ungleichmäßige Erkennbarkeit auftreten können.

In der DE-OS 23 28 345 ist angegeben, daß Abstandhalter-Partikel für Flüssigkristall-Displays aus Glaskugeln, Keramikkugeln, Metallkugeln, Plastikkugeln, Glasfasern, Metallfasern, Borsten oder anderen faserigen Elementen sowie feinen Keramikbruchstücken und dergleichen bestehen können. Ähnliche Angaben finden sich in den japanischen Offenlegungsschriften SHO 57 (1982) - 70 552, SHO 57 (1982) - 210 323, SHO 56 (1981) - 40 809 und SHO 51 (1976) - 64 945.

In der EU 00 50 357 A1 ist dazu angegeben, daß kugelförmige Partikel ungeeignet sind, weil sie zu hohen punktförmigen Belastungen der Träger-Oberflächen und entsprechenden Deformationen führen können, statt dessen werden stabförmige Partikel in Form kurzer Glasfasern empfohlen. Mit diesen ist es jedoch sehr schwierig, Flüssigkristall-Schichten von gleichmäßiger Dicke zu erzeugen; es hat sich gezeigt, daß bei dem Druck, der auf die Abstandhalter ausgeübt wird, wenn die beiden gegenüberliegenden transparenten Elektrodenträger während der Herstellung der Flüssigkristall-Displayeinheit gegeneinander gepreßt werden, die Glasfasern zerbrechen und ihre Funktion als Abstandhalter infolgedessen nicht richtig erfüllen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Abstandhalter für eine Flüssigkristall-Displayvorrichtung bereitzustellen, die ohne besondere zusätzliche Maßnahmen geeignet sind, eine Flüssigkristall- Schicht in einem Flüssigkristall-Display genau in einer gleichförmigen Dicke zu bilden und zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung nach dem Hauptanspruch gelöst, die Unteransprüche beschreiben weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Nach der Erfindung werden kugelförmige Partikel verwendet, die in gleichmäßiger Größe und mit gleichmäßigem Durchmesser aus einem unlöslichen unschmelzbaren gehärteten Aminoharz gebildet sind und deshalb sowohl eine genügende Festigkeit und Formbeständigkeit haben, um auch unter der Einwirkung der beim Zusammenbau des Displays angewandten Drucke den gewünschten Abstand einzustellen, als auch eine genügende Nachgiebigkeit, um Beschädigungen der Träger auszuschließen; außerdem können Kugeln - im Gegensatz zu stabförmigen Partikeln - sich nicht übereinanderlegen und bei Druckeinwirkung gegenseitig beschädigen. Schließlich sind die thermische und die chemische Beständigkeit so hoch, daß den bei der Herstellung und im Betrieb des Displays auftretenden Bedingungen voll widerstanden wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittzeichnung, die ein typisches Flüssigkristall- Display gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und

Fig. 2 ist eine Schnittzeichnung, die ein typisches Flüssigkristall- Display gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Eine Flüssigkristall-Displayvorrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wird erhalten, indem Abstandhalter 4 gemäß der vorliegenden Erfindung, nämlich feine kugelförmige gehärtete Partikel mit einem Durchmesser gleich der Dicke einer zu bildenden Flüssigkristall-Schicht 5, mit einem Klebstoffdichtungsmittel 3 in einem Mengenverhältnis von 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 8 Gew.-%, sorgfältig gemischt werden, das entstandene Gemisch auf den Umfangsabschnitt eines der beiden transparenten Träger 1 aufgetragen wird, der mit einer transparenten Elektrode 2, beispielsweise mittels Siebdruck, versehen worden ist, der andere transparente Träger 1, welcher in ähnlicher Weise mit einer transparenten Elektrode 2 versehen worden ist, gegen die aufgetragene Schicht gepreßt wird, die beiden gegenüberliegenden transparenten Träger 1 unter ausreichendem Druck gegeneinander gepreßt gehalten werden und zur gleichen Zeit auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 300°C, vorzugsweise 100 bis 150°C für 10 bis 90 Minuten, vorzugsweise 30 bis 60 Minuten erhitzt werden, wodurch die aufgetragene Klebstoffdichtung thermisch gehärtet und der Flüssigkristall in einem Raum eingeschlossen wird, der zwischen den transparenten Elektroden 2 und 3 gebildet ist.

Fig. 2 erläutert eine andere Ausführungsform der Erfindung. Eine Flüssigkristall-Displayvorrichtung, wie sie dort dargestellt ist, wird erhalten, indem sehr kleine kugelförmige gehärtete Abstandhalter 4a gemäß der Erfindung in einem Lösungsmittel oder in einer Lösung einer filmbildenden hochmolekularen Substanz, beispielsweise einem Epoxidharz, in einem Lösungsmittel dispergiert werden, die entstandene Dispersion durch Aufschleudern (spinner method) auf einen der beiden transparenten Träger 1, der mit einer transparenten Elektrode 2 versehen ist, aufgetragen wird, die aufgetragene Dispersionsschicht auf dem transparenten Träger 1 erhitzt wird, wodurch die hochmolekulare Substanz zu einem Film 6 getrocknet wird und gleichzeitig die Abstandhalter 4a auf dem transparenten Träger 1 fixiert werden, worauf eine Dispersion von anderen Abstandhaltern 4 in einem Klebstoffdichtungsmittel 3 auf den Umfangsabschnitt des transparenten Trägers 1 aufgetragen wird, der andere transparente Träger 1, welcher in ähnlicher Weise mit einer transparenten Elektrode 2 versehen ist, hinzugefügt wird, wobei die einander gegenüberliegenden transparenten Träger 1 unter geeignetem Druck gegeneinandergepreßt werden und zur gleichen Zeit auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 300°C, vorzugsweise 100 bis 150°C, für die Dauer von 10 bis 90 Minuten, vorzugsweise 30 bis 60 Minuten, erhitzt werden, wodurch das aufgetragene Klebstoffdichtungsmittel thermisch gehärtet und der Flüssigkristall in einem Raum eingeschlossen wird, der zwischen den transparenten Elektroden 2 und 2 gebildet ist.

Die feinen kugelförmigen gehärteten Partikel aus Aminoharz, die erfindungsgemäß verwendet werden, werden aus Formaldehyd und mindestens einer der Aminoverbindungen Benzoguanamin, Melamin oder Harnstoff erhalten. Sie werden nach bereits bekannten (DE-PS 23 49 964) oder in der vorliegenden Beschreibung vorgeschlagenen Methoden hergestellt. Zwei Beispiele für solche Herstellungsmethoden werden nachfolgend wiedergegeben.

• 1. Feine kugelförmige gehärtete Harzpartikel werden nach einem Verfahren erhalten, welches darin besteht, daß man Benzoguanamin oder ein Gemisch aus 100 bis 50 Gew.-Teilen Benzoguanamin mit 0 bis 50 Gew.-Teilen Melamin mit Formaldehyd in einem Verhältnis von 1 Mol Benzoguanamin oder dessen Gemisches mit 1,2 bis 3,5 Mol Formaldehyd reagieren läßt, bis das Reaktionsprodukt hydrophob geworden ist, worauf man das Reaktionsprodukt zu einer gerührten wäßrigen Schutzkolloidlösung gibt und dadurch das Reaktionsprodukt emulgiert, und daß man die Emulsion in Gegenwart eines zugesetzten Härtungskatalysators polymerisiert, wobei man eine Suspension eines feinen kugelförmigen gehärteten Harzes erhält, worauf man das gehärtete Harz von der Suspension abtrennt, mit Wasser wäscht und das Harz trocknet und danach das Harz zu feinen kugelförmigen Partikeln zerschlägt (DE-PS 23 49 964).
• Die Umsetzungen werden bei einem pH-Wert im Bereich von 5 bis 10 und bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 100°C durchgeführt. Die Aushärtung des Reaktionsprodukts in dessen emulgiertem Zustand wird bewirkt, indem die Emulsion in Gegenwart eines zugesetzten Härtungskatalysators auf eine Temperatur von 50 bis 100°C erhitzt wird. Der Härtungskatalysator kann zweckmäßigerweise aus einer Gruppe von Polymerisationshärtungskatalysatoren ausgewählt werden, wie sie für Aminoharze verwendet werden. Beispiele für solche Katalysatoren sind Mineralsäuren wie Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, Carbonsäuren wie Benzoesäure, Phthalsäure, Essigsäure, Propionsäure und Salicylsäure, Ammoniumsalze wie Ammoniumchlorid und Ammoniumphosphat, Benzolsulfonsäure, Paratoluolsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure und verschiedene andere latente Härtungskatalysatoren. Unter den Katalysatoren haben sich Sulfonsäuren als besonders zweckmäßig erwiesen. Der Polymerisationshärtungskatalysator wird in einer wirksamen Menge von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 0,2 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Reaktionsprodukt eingesetzt.
• 2. Auf andere Weise werden die feinen kugelförmigen gehärteten Harzpartikel nach einem Verfahren erhalten, welches darin besteht, daß man mindestens eine der Aminoverbindungen Benzoguanamin, Melamin oder Harnstoff mit Formaldehyd in einem Verhältnis von 1 Mol der Aminoverbindung zu 1,2 bis 6,0 Mol Formaldehyd reagieren läßt, das Reaktionsprodukt zu einer gerührten wäßrigen Lösung eines oberflächenaktiven Mittels gibt, wodurch das Reaktionsprodukt emulgiert wird, die Emulsion in Gegenwart eines zugesetzten Härtungskatalysators polymerisiert, wobei eine Suspension eines feinen kugelförmigen gehärteten Harzes entsteht, das gehärtete Harz von der Suspension abtrennt, das Harz mit Wasser wäscht und trocknet und darauf das Harz zu feinen kugelförmigen Partikeln zerkleinert.

Diese Umsetzungen werden bei einem pH-Wert im Bereich von 5 bis 10 und bei einer Temperatur im Bereich von 50° bis 100°C durchgeführt. Die Härtung des Reaktionsprodukts in dessen emulgiertem Zustand wird bewirkt, indem die Emulsion in Gegenwart eines zugesetzten Härtungskatalysators auf eine Temperatur von 50 bis 100°C erhitzt wird. Der Härtungskatalysator kann aus einer Vielzahl von für Aminoharze verwendbaren Polymerisationshärtungskatalysatoren ausgewählt werden. Beispiele für solche Katalysatoren sind Mineralsäuren wie Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, Carbonsäuren wie Benzoesäure, Phthalsäure, Essigsäure, Propionsäure und Salicylsäure, Ammoniumsalze wie Ammoniumchlorid und Ammoniumphosphat, Benzolsulfonsäure, Paratoluolsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure und verschiedene andere latente Härtungskatalysatoren. Unter den Katalysatoren haben sich Sulfonsäuren als besonders zweckmäßig erwiesen. Der Polymerisationshärtungskatalysator wird in einer wirksamen Menge von 0,01 bis 20 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0,2 bis 10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Reaktionsprodukts verwendet.

Bei jeder der vorstehend beschriebenen Methoden werden unlösliche unschmelzbare feine kugelförmige gehärtete Partikel erhalten, die eine enge Teilchengrößenverteilung und keine Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweisen. Um gleichmäßige kugelförmige gehärtete Partikel zu erhalten, die eine noch engere Teilchengrößenverteilung aufweisen, wird es vorgezogen, die Partikel nach einer geeigneten Methode wie Naßklassierung oder pneumatische Klassierung zu sortieren. Nach dieser Methode können die kugelförmigen gehärteten Partikel leicht mit einem gewünschten Durchmesser zubereitet werden. Zur Verwendung als Abstandhalter für Flüssigkristall-Displayvorrichtungen können feine kugelförmige gehärtete Partikel, die einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 15 µm, vorzugsweise 2 bis 12 µm aufweisen, mit einer Genauigkeit von ±0,5 µm erhalten werden.

Die aus Formaldehyd und mindestens einer der Aminoverbindungen Benzoguanamin, Melamin oder Harnstoff erhaltenen feinen kugelförmigen gehärteten Partikel sind unlöslich und unschmelzbar und sind in der Lage, der Wirkung des Klebstoffdichtungsmittels zu widerstehen, ihre Festigkeit auch bei Wärmebehandlung beizubehalten und den verschiedensten Verarbeitungsbedingungen zu widerstehen. Die feinen kugelförmigen gehärteten Partikel sind so hart, daß sie, wenn die beiden vertikal einander gegenüberliegenden transparenten Elektrodenträger vereinigt werden, indem sie gegeneinandergepreßt werden, weder zerbrechen noch in die transparenten Elektrodenträger einschneiden. Somit ermöglichen sie es, daß eine Flüssigkristall-Schicht in akkurater gleichmäßiger Dicke erhalten bleibt. Insbesondere sind die feinen kugelförmigen gehärteten Partikel aus dem Benzoguanamin/ Formaldehyd-Harz oder Benzoguanamin/Melamin/Formaldehyd- Harz ausgezeichnet hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Lösungsmitteln und können sehr leicht in der gewünschten Teilchengröße produziert werden; sie bringen daher große Vorteile mit sich. Gewünschtenfalls können Benzoguanamin, Melamin und Harnstoff teilweise durch Paratoluolsulfonamid ersetzt werden. Wenn diese Ersatzverbindungen in übermäßiger Menge verwendet wird, kann dies dazu führen, daß der Widerstand der Partikeln gegen Lösungsmittel verschlechtert wird. Deshalb muß die Menge dieser Ersatzverbindung sorgfältig beschränkt werden.

Aus den feinen kugelförmigen gehärteten Partikeln aus dem Aminoharz, hergestellt aus Formaldehyd und mindestens einer der Aminoverbindungen Benzoguanamin, Melamin oder Harnstoff, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, werden die Abstandhalter für eine Flüssigkristall-Displayvorrichtung nach einem Verfahren erzeugt, welches darin besteht, daß man die feinen kugelförmigen gehärteten Partikel in einem Klebstoffdichtungsmittel dispergiert, wie einem Epoxyharz oder Polyimidharz, die entstandene Dispersion auf die Abschlußseite einer Flüssigkristall-Displayvorrichtung mittels Siebdruck aufträgt und die Dispersion thermisch härtet, oder nach einem Verfahren, welches darin besteht, daß man die feinen kugelförmigen gehärteten Partikel in einem Lösungsmittel oder in einer Lösung einer filmbildenden hochmolekularen Substanz in einem Lösungsmittel dispergiert, die entstandene Dispersion auf einen transparenten Elektrodenträger aufträgt, die aufgebrachte Dispersionsschicht thermisch trocknet, wodurch die Lösung in einen Film umgewandelt wird und zur gleichen Zeit die Partikel auf dem transparenten Elektrodenträger fixiert werden und Abstandhalter entstehen. Erfindungsgemäß wird nicht hinsichtlich der Methoden unterschieden, die für die Erzeugung der Abstandshalter für Flüssigkristall- Displayvorrichtungen angewandt werden.

Das Klebstoff-Abdichtungsmittel wird dazu verwendet, die Flüssigkristall- Displayvorrichtung dicht zu halten und zu verhindern, daß Feuchtigkeit in die Vorrichtung eindringt und das Innere des Flüssigkristalls beschädigt. Das Klebstoff-Dichtungsmittel ist ein organischer Klebstoff. Beispiele für organische Klebstoffe, die für diesen Zweck geeignet sind, sind wärmehärtende Harze, vorzugsweise Epoxidharze oder Polyimidharz.

Zinnoxid, Indiumoxid oder ein Gemisch dieser Oxide können als Material für die transparente Elektrode verwendet werden. Die transparente Elektrode wird erhalten, indem dieses Material durch Vakuumaufdampfung oder durch Sputtern auf einen Glasträger aufgebracht wird. Indiumoxid übertrifft Zinnoxid hinsichtlich Lichtdurchlässigkeit und elektrischem Widerstand, ist jedoch gegenüber Säuren empfindlich. Falls für die transparente Elektrode Indiumoxid verwendet wird, muß deshalb sorgfältig achtgegeben werden, wenn der Träger gewaschen wird.

Beispiele für Flüssigkristall-Materialien sind nematische Flüssigkristalle wie Azomethin-Verbindungen, Azo-Verbindungen, Azoxy-Verbindungen, Ester-Verbindungen und Biphenyl-Verbindungen, smectische Flüssigkristalle wie Terephthal-bis-(4-n-butylanilin), 4,4′-Azoxybenzoesäure-di-ethylester, 4,4′-Di-n-Dodecyloxy- azoxybenzol, 4-para-substituierte Benzyliden-aminozimtsäureester- Verbindungen, cholesterische Flüssigkristalle wie 3-Methyl-2,6-bis-(4-methoxybenzyliden)-cyclohexanon, 2-(4-Methoxybenzyliden)- 6-(4-amyloyloxy-benzyliden)-cyclohexanon und Heptyl-p-(methoxybenzylidenamino)-cinnamat und Gemische dieser Flüssigkristalle. Der Einschluß solcher Flüssigkristalle zwischen die gegenüberliegenden Platten kann bewerkstelligt werden unter Anwendung von Oberflächenspannung oder von Druckdifferenzen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.

Beispiel 1

In einem mit Rührer, Rückflußkühler und Thermometer ausgerüstetem Vierhalskolben wurden 75 Teile Benzoguanamin, 75 Teile Melamin, 290 Teile Formalin (Formaldehydgehalt 37%) und 1,16 Teile einer wäßrigen 10%igen Natriumcarbonatlösung gemischt, und das entstandene Gemisch wurde auf einen pH-Wert von 8,0 eingestellt. Dieses Gemisch wurde gerührt und auf 85°C erwärmt und bei dieser Temperatur 1,5 Stunden gehalten, um die Reaktion einzuleiten und eine lösliche Harzlösung zu erzeugen, die eine Wassertoleranz von 200% aufwies.

Der Ausdruck "Ausmaß der Wassertoleranz" (x), wie er hier verwendet wird, ist ein Maß für die Affinität des genannten löslichen und schmelzbaren Harzes gegenüber Wasser; es kann folgendermaßen bestimmt werden. Bei einem Test, welcher darin besteht, daß man tropfenweise Wasser zu 2 g eines wäßrigen Reaktionsprodukts aus Formaldehyd und mindestens einer der Aminoverbindungen Benzoguanamin, Melamin oder Harnstoff zusetzt, während man die Temperatur der Lösung bei 15°C hält, wird die Menge Wasser (W₁ g) gemessen, die erforderlich ist, um die Lösung trüb werden zu lassen, und das Ausmaß der Wassertoleranz (x) wird dann wie folgt berechnet:

Einerseits wurden 7,5 Teile eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels (z. B. einem Polyoxyethylenoleyläther) in 2455 Teilen Wasser gelöst, und die entstandene wäßrige Lösung des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels wurde auf 50°C erwärmt und gerührt. Die Harzlösung mit einer Wassertoleranz von 200% (bei 15°C) wurde in die wäßrige Lösung des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels unter Rühren gegossen, um eine weiße Suspension zu erhalten, und 90 Teile einer 5%igen wäßrigen Dodecylbenzolsulfonsäurelösung wurden in die Suspension gegossen, und diese wurde bei einer Temperatur von 50 bis 60°C 3 Stunden gehalten; danach wurde sie durch Zugabe von 2000 Teilen kaltem Wasser verdünnt und einer Trennung durch Sedimentation unterworfen. Die durch Sedimentationstrennung erhaltene Harzpaste wurde zu 3000 Teilen einer wäßrigen Lösung gegeben, in welcher 7,5 Teile Emulgen 430 und 4,5 Teile Dodecylbenzolsulfonsäure gelöst waren, wurde unter Verwendung eines Ultraschallverteilers dispergiert und danach unter Rühren auf 90°C erwärmt und vollkommen ausgehärtet, wobei eine Suspension aus feinen gehärteten Harzpartikeln erhalten wurde. Die feinen gehärteten Harzpartikel wurden von der Suspension unter Vakuum abfiltriert; der gebildete Filterkuchen wurde in einem Heißlufttrockner bei einer Temperatur von 150°C 4 Stunden getrocknet, wobei 120 Teile eines Konglomerats aus feinen gehärteten Harzpartikeln erhalten wurden.

Durch Zerkleinern dieses Konglomerats in einer Kugelmühle wurden feine weiße gehärtete Harzpartikel erhalten. Bei einem Test mit einem Teilchengrößenverteilungs-Tester wurde gefunden, daß die feinen gehärteten Harzpartikeln aus Kügelchen mit einem Durchmesser von 8,0±0,5 µm bestanden. Auch mittels eines Abtastelektronenmikroskops wurde gefunden, daß die Kügelchen einen Durchmesser von 8,0±0,5 µm hatten.

In verschiedenen organischen Lösungsmitteln, einschließlich Methanol, Ethanol, Butanol, Ethylacetat, Butylacetat, Methylcellosolve, Ethylcellosolve, Aceton, Methylketon, Toluol und Xylol zeigten die feinen gehärteten Harzpartikel nicht die geringsten Anzeichen von Quellung oder Lösung. Wurden die feinen gehärteten Harzpartikel auf Temperaturen über 250°C erhitzt, zeigten sie keine erkennbaren Anzeichen von Schmelzen oder Auflösung.

Beispiel 2

In dem gleichen Vierhalskolben, wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, wurden 150 Teile Benzoguanamin, 130 Teile Formalin, (Formaldehydgehalt 37%) und 0,52 Teile einer wäßrigen 10%igen Natriumcarbonatlösung gemischt, und das entstandene Gemisch wurde auf einen pH-Wert von 8,0 eingestellt. Das Gemisch wurde gerührt und auf 95°C erwärmt und bei dieser Temperatur 4 Stunden gehalten, um die Umsetzung einzuleiten und ein lösliches, schmelzbares Harz mit einem Ausmaß an modifizierter Wassertoleranz von 100% zu erhalten.

Der Ausdruck "Ausmaß an modifizierter Wassertoleranz" (y), wie er hier verwendet wird, ist ein Maß für die Affinität des genannten löslichen und schmelzbaren Harzes gegenüber Wasser und kann auf die folgende Weise bestimmt werden. Bei einem Test, welcher darin besteht, daß man tropfenweise Wasser zu einer Lösung von 2 g eines wäßrigen Reaktionsprodukts aus Formaldehyd und mindestens einer der Aminoverbindungen Benzoguanamin, Melamin und Harnstoff in 5 g Methanol gibt, während man die Temperatur der Lösung bei 25°C hält, wird die Menge an Wasser (W₂ g) gemessen, die erforderlich ist, um die Lösung trüb werden zu lassen, und das Ausmaß an modifizierter Wassertoleranz (Y) wird dann wie folgt berechnet:

Getrennt davon wurden 8 Teile eines teilweise verseiften Polyvinylalkohols mit einem Polymerisationsgrad von 500 in 750 Teilen kaltem Wasser gelöst. Die wäßrige Lösung wurde auf 90°C erwärmt und in einem Mischer mit einer Geschwindigkeit von 3000 upm gerührt. Indem das erwähnte lösliche schmelzbare Harz mit einer modifizierten Wassertoleranz von 100% in die gerührte wäßrige Lösung gegossen wurde, wurde eine weiße Emulsion erhalten. Die Emulsion wurde auf 40°C gekühlt. In einem Ankerrührer wurde die gekühlte Emulsion, der 2 Teile Dodecylbenzolsulfonsäure zugesetzt worden waren, vorsichtig gerührt und 2 Stunden bei 40°C gehalten; danach wurde sie jeweils 2 Stunden bei 50°C, bei 60°C und bei 90°C gerührt, um das Harz zu härten. Dabei wurde eine Suspension aus feinen gehärteten Harzpartikeln gewonnen. Die ganze Suspension wurde in 3400 Teile Wasser gegossen, homogenisiert, auf Raumtemperatur gekühlt und durch natürliche Sedimentation klassiert; aus der Suspension aussortierte feine gehärtete Harzpartikeln wurden unter Vakuum abfiltriert, und der entstandene Filterkuchen wurde mit Wasser gewaschen. Die gesamte Menge des Filterkuchens wurde in einem Heißlufttrockner bei einer Temperatur von 80°C 2 Stunden getrocknet und dann auf eine Temperatur von 140°C 3 Stunden erhitzt, um 50 Teile eines Konglomerats aus feinen gehärteten Harzpartikeln zu erhalten. Unter leichtem Druck, wie er von Fingerspitzen ausgeübt wird, zerfiel dieses Konglomerat zu feinen weißen gehärteten Harzpartikeln. Bei einer Untersuchung unter einem Abtastelektronenmikroskop erwiesen sich diese feinen gehärteten Harzpartikeln als Kügelchen mit einem Durchmesser von 10±0,5 µm.

In verschiedenen organischen Lösungsmitteln einschließlich Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, Butanol, Ethylacetat, Butylacetat, Methylcellosolve, Ethylcellosolve, Aceton, Methylethylketon, Toluol und Xylol zeigten diese feinen gehärteten Harzpartikel nicht das geringste Anzeichen von Quellung oder Lösung. Wenn die feinen gehärteten Harzpartikel auf Temperaturen über 250°C erhitzt wurden, zeigten sie kein erkennbares Anzeichen von Schmelzen oder Auflösung.

Beispiel 3

In dem gleichen Vierhalskolben, wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, wurden 150 Teile Melamin, 290 Teile Formalin (Formaldehydgehalt 37%) und 1,16 Teile einer wäßrigen 10%igen Natriumcarbonatlösung gemischt, und das Gemisch wurde auf pH 8,0 eingestellt. Das Gemisch wurde gerührt und auf 70°C erwärmt und bei dieser Temperatur eine Stunde gehalten, um die Reaktion einzuleiten und eine lösliche Harzlösung zu erhalten, die ein Ausmaß an Wassertoleranz von 180% besaß.

Andererseits wurden 12 Teile eines ionischen oberflächenaktiven Mittels z. B. Natriumdodecylbenzolsulfat in 2241 Teilen Wasser gelöst, und die entstandene wäßrige Lösung des anionischen oberflächenaktiven Mittels wurde auf 40°C erwärmt und gerührt. Die Harzlösung mit einem Ausmaß an Wassertoleranz von 180° wurde in die wäßrige Lösung des anionischen oberflächenaktiven Mittels unter Rühren gegossen, und 30 Teile einer 10%igen wäßrigen Lösung von Dodecylbenzolsulfonsäure wurden zugesetzt, um eine weiße Suspension zu erhalten. Die Suspension wurde bei einer Temperatur von 40°C eine Stunde gehalten und danach auf eine Temperatur von 90°C mit einer Geschwindigkeit von 10°C/h erwärmt und gehärtet, wobei eine Suspension von feinen gehärteten Harzpartikeln gewonnen wurde.

Die gesamte Suspension aus den feinen gehärteten Harzpartikeln wurde in 2800 Teile Wasser gegossen, homogenisiert, danach auf Raumtemperatur abgekühlt und erneut klassiert nach der Methode wie in Beispiel 2. Feine gehärtete Harzpartikel wurden durch Zentrifugieren von der Suspension aus sortierten feinen, gehärteten Harzpartikeln abgetrennt. Die gesamte Paste aus feinen gehärteten Harzpartikeln, die durch Zentrifugieren gewonnen worden war, wurde in 1000 Teilen einer 0,1 N wäßrigen Salzsäurelösung dispergiert, unter Ultraschall gewaschen und durch Zentrifugieren abgetrennt. Dieser Vorgang wurde dreimal wiederholt; danach wurde die gesamte Paste aus feinem gehärtetem Harz in 1000 Teilen Wasser dispergiert, unter Ultraschall gewaschen und durch Zentrifugieren abgetrennt. Dieses Verfahren wurde zweimal wiederholt. Die gesamte Paste aus feinem gehärtetem Harz wurde nach dem Waschen in einem Heißlufttrockner bei einer Temperatur von 160°C zwei Stunden getrocknet, wobei 80 Teile eines Konglomerats aus feinen gehärteten Harzpartikeln erhalten wurden. Unter einem leichten Druck, wie er durch Zusammenpressen von Fingerspitzen erzeugt wird, zerfiel dieses Konglomerat zu feinen weißen gehärteten Harzpartikeln. Bei einer Untersuchung unter einem Abtastelektronenmikroskop erwiesen sich diese feinen gehärteten Harzpartikel als Kügelchen mit einem Durchmesser von 3,0 ±0,5 µm.

In verschiedenen organischen Lösungsmitteln einschließlich Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, Butanol, Ethylacetat, Butylacetat, Methylcellosolve, Ethylcellosolve, Aceton, Methylethylketon, Toluol und Xylol zeigten diese feinen gehärteten Harzpartikel nicht das geringste Anzeichen von Quellung oder Lösung. Wenn die feinen gehärteten Harzpartikel auf Temperaturen über 250°C erhitzt wurden, zeigten sie kein erkennbares Anzeichen von Schmelzen oder Auflösung.

Beispiel 4

In dem gleichen Vierhalskolben, wie er in Beispiel 1 verwendet worden war, wurden 120 Teile Benzoguanamin, 30 Teile Harnstoff, 266 Teile Formalin (Formaldehydgehalt 37%) und 1,1 Teile einer wäßrigen 10%igen Natriumcarbonatlösung gemischt. Das Gemisch wurde auf pH 8,0 eingestellt. Dann wurde das Gemisch gerührt und 3 Stunden bei 85°C gehalten, um die Umsetzung einzuleiten und um ein lösliches, schmelzbares Harz zu erhalten mit einer modifizierten Wassertoleranz von 150%. Getrennt davon wurden 8,5 Teile eines völlig verseiften Polyvinylalkohols mit einem Polymerisationsgrad von 1700 in 500 Teilen kaltem Wasser gelöst. Diese wäßrige Lösung wurde auf 80°C erwärmt und in dem gleichen Mixer, wie er in Beispiel 2 verwendet wurde, gerührt, bei einer Geschwindigkeit von 3000 upm. Indem dieses lösliche, schmelzbare Harz mit einer modifizierten Wassertoleranz von 150% in die gerührte wäßrige Lösung gegossen wurde, wurde eine weiße Emulsion erhalten. Diese Emulsion wurde auf 40°C gekühlt. Die gekühle Emulsion, zu der 3 Teile Dodecylbenzolsulfonsäure zugesetzt wurden, wurde vorsichtig in dem Ankerrührer gerührt und 1,5 Stunden bei 50°C gehalten. Danach wurde sie jeweils für 2 Stunden bei 60°C, 70°C und 90°C gehalten, um eine Suspension aus feinen gehärteten Harzpartikeln zu gewinnen. Die gesamte Suspension wurde in 4600 Teile Wasser gegossen, homogenisiert, auf Raumtemperatur gekühlt und nach der gleichen Methode wie in Beispiel 2 wiederholt klassiert. Die klassierten feinen gehärteten Harzpartikel wurden von der Suspension unter Vakuum abfiltriert, und der gebildete Filterkuchen wurde mit Wasser gewaschen. Der gesamte Filterkuchen wurde in einem Heißlufttrockner bei einer Temperatur von 80°C 2 Stunden getrocknet und danach für 3 Stunden auf eine Temperatur von 150°C erhitzt, wobei 75 Teile eines Konglomerats aus feinen gehärteten Harzpartikeln erhalten wurden. Unter einem Druck, wie er durch Zusammenpressen von Fingerspitzen erzeugt wird, zerfiel dieses Konglomerat zu feinen weißen gehärteten Harzpartikeln. In einem Test unter einem Abtastelektronenmikroskop erwiesen sich diese feinen weißen gehärteten Harzpartikel als Kugeln mit einem Durchmesser von 6,5±0,5 µm.

In den gleichen organischen Lösungsmitteln wie sie in den vorangegangenen Beispielen verwendet wurden, zeigten die feinen gehärteten Harzpartikel nicht das geringste Anzeichen von Quellung oder Lösung. Wurden die feinen gehärteten Harzpartikel auf Temperaturen über 250°C erhitzt, zeigten sie kein Anzeichen von Schmelzen oder Auflösung.

Beispiel 5

Hier soll ein Ausführungsbeispiel für eine Flüssigkristall- Displayvorrichtung entsprechend Fig. 1 beschrieben werden.

Abstandhalter 4, nämlich feine gehärtete kugelförmige Partikel gemäß Anspruch 1, die mit einem Durchmesser produziert worden waren, der der Dicke entspricht, die der Flüssigkristall-Schicht in der angestrebten Vorrichtung entspricht, wurden in einem Mengenverhältnis von 1 bis 10 Gew.-% sorgfältig mit einem Epoxidharz 3 als Klebstoffdichtungsmittel vermischt. Das entstandene Gemisch wurde auf den einen der transparenten Träger 1 aufgetragen, der mittels Siebdruck mit einer transparenten Elektrode 2 versehen worden war. Der andere transparente Träger 1 wurde auf die aufgebrachte Schicht des Gemisches gelegt. Das entstandene Gebilde wurde unter einem geeigneten Druck gehalten und auf eine Temperatur von 100 bis 150°C 30 bis 60 Minuten erhitzt, um das Gemisch zu härten. Dann wurde der Flüssigkristall 5 in den Raum gegossen, der durch die Abstandshalter zwischen den einander gegenüberliegenden transparenten Trägern gebildet war, wobei ein Flüssigkristall-Display erhalten wurde.

Die erfindungsgemäßen Abstandhalter, die in der Flüssigkristall- Displayvorrichtung verwendet wurden, wurden weder durch das als Klebstoffabdichtungsmaterial verwendete Epoxyharz korrodiert, noch erweichen sie beim Härten unter Erwärmen, und die zerbrachen auch nicht bei Anwendung unter Druck. Sie erfüllten ihre Funktion, indem sie den Raum zwischen den transparenten Trägern genau bei einer vorgegebenen Breite hielten.

Das hier beschriebene Beispiel erläutert die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform, wie sie vorteilhafterweise in einer kleinen Flüssigkristall-Displayvorrichtung angewandt wird.

Beispiel 6

Hier soll ein anderes Ausführungsbeispiel beschrieben werden, bei welchem die erfindungsgemäßen Abstandhalter in einer Flüssigkristall- Displayvorrichtung gemäß Fig. 2 verwendet werden.

Abstandhalter 4a, nämlich feine gehärtete kugelförmige Partikel gemäß Beispiel 2 wurden in einer Lösung einer filmbildenden hochmolekularen Substanz, z. B. einem Epoxidharz, in einem Lösungsmittel dispergiert. Die entstandene Dispersion wurde auf den einen von zwei transparenten Trägern 1 aufgetragen, die mittels Siebdruck mit einer transparenten Elektrode 2 versehen worden waren. Die auf den transparenten Träger 1 aufgetragene Dispersionsschicht wurde thermisch gehärtet, um die Lösung der hochmolekularen Substanz in einen Film 6 umzuwandeln und gleichzeitig die Abstandhalter 4a auf dem transparenten Träger 1 zu fixieren. Danach wurden Abstandhalter 4 in einem Epoxidharz als Klebstoffdichtungsmittel 3 dispergiert. Die entstandene Dispersion wurde auf den Umfangsbereich des transparenten Trägers 1 aufgetragen. Die beiden transparenten Träger wurden vereinigt und unter einem geeigneten Druck bei einer Temperatur von 100 bis 150°C 30 bis 60 Minuten gehalten, um die Dispersion auszuhärten. Danach wurde Flüssigkristall in den Raum gegossen, der durch die Abstandhalter zwischen den gegenüberliegenden transparenten Trägern gebildet war, wobei eine Flüssigkristall-Displayvorrichtung gewonnen wurde.

Die in diesem Flüssigkristall-Display verwendeten erfindungsgemäßen Abstandhalter wurden weder von dem als Klebstoffabdichtungsmittel verwendeten Epoxyharz noch von der hochmolekularen Substanz korrodiert, erweichten beim Erhitzen nicht, wurden auch nicht zerbrochen und schnitten auch nicht in die transparenten Träger unter Druckeinfluß ein. Sie erfüllten damit ihre Aufgabe, den Raum zwischen den transparenten Trägern exakt bei einer gleichmäßigen Breite zu halten.

In diesem Ausführungsbeispiel regulierten die Abstandhalter nicht nur den Raum in dem abgedichteten Teil der Flüssigkristall- Displayvorrichtung, sondern auch in dem gesamten Bereich der transparenten Träger. Dieses Ausführungsbeispiel illustriert daher die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile insbesondere bei einer großen Flüssigkristall-Displayvorrichtung.

Claims (8)

1. Verwendung von kugelförmigen Partikeln, die aus einem warmgehärteten Aminoharz bestehen, das erhältlich ist aus Formaldehyd und mindestens einer der Aminoverbindungen Benzoguanamin, Melamin oder Harnstoff als Abstandhalter für ein Flüssigkristall-Display.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel in einem Gemisch mit einem Klebstoffabdichtmittel verwendet werden.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel zwischen transparenten Trägern der Flüssigkristall-Displays in anderen Bereichen als den Umfangsbereichen verwendet werden.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aminoharz ein Benzoguanamin/Formaldehyd-Harz ist.

5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aminoharz ein Benzoguanamin/Melamin/Formaldehyd-Harz ist.

6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser in der Größenordnung von 1 bis 15 µm haben.

7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebstoffabdichtungsmittel ein wärmehärtendes Harz ist.

8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtende Harz ein Epoxidharz ist.