JP2000347191A

JP2000347191A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000347191A
Application number: JP11161305A
Authority: JP
Inventors: Shigefumi Kuramoto; 成史倉本; Hironobu Toribuchi; 浩伸鳥淵; Shinji Wakatsuki; 伸治若槻; Norikuni Sasaki; 令晋佐々木
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】スペーサをインクジェット方式にて分散配置
するに際し使用する溶媒が水を含有するような表面張力
の高いものであってもスペーサの凝集が発生しにくく、
また、スペーサの移動の起こりにくい液晶表示装置、そ
の製造方法およびスペーサの分散配置方法を提供する。【解決手段】固体微粒子とバインダー樹脂とを含むス
ペーサを用いる、および／または、有機質無機質複合体
微粒子を含むスペーサを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置、そ
の製造方法およびスペーサの分散配置方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＬＣＤを製造する際にスペー
サの基板上への散布は湿式や乾式散布が行われている。
しかしながら、スペーサは画素上にも分散配置されるた
め、スペーサの存在部分は表示されず、しかも、スペー
サ自身や、液晶の配向乱れによるスペーサ周囲は、バッ
クライトの光が通過するという光抜けが発生し、その結
果、ＬＣＤのコントラスト低下やざらつきの要因となっ
て表示品位が大幅に低下するという問題があった。特に
モニターやテレビ等の大面積ＬＣＤの用途においては、
高表示品位の達成が必須の課題であった。

【０００３】そこで、画素以外の非表示領域へスペーサ
を配置する方法や、カラーフィルタのブラックマトリク
ス上に柱状のスペーサを形成する方法が知られている。
スペーサを配置する方法としては、スペーサをインクジ
ェット方式により基板上へ配置する方法が知られている
（ＡＳＩＡＤＩＳＰＬＡＹ９８ｐ２０３〜２０
６）。この方法では、スペーサとしてジビニルベンゼン
系粒子を用いて行うことが開示されている。しかしなが
ら、スペーサをインクジェット方式で散布後、溶媒が蒸
発する際スペーサの移動により凝集が発生しやすく溶媒
の選択が重要である。水系の溶媒では表面張力が高く、
溶媒蒸発時にスペーサの凝集が発生しやすく、逆にスペ
ーサの凝集を防ぐために表面張力の低い溶媒を用いると
配向膜にダメージを与える問題があった。また、基板サ
イズが大型になったり（例えば５５０×６５０ｍｍ以
上）、パネルサイズが大きくなったり（例えば１４イン
チ以上）すると、パネル製造工程においてスペーサが移
動しやすいため、ギャップ均一性が悪くなったり、画素
部へスペーサが移動してコントラスト低下を引き起こす
問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、スペーサをインクジェット方式にて分散配置す
るに際し使用する溶媒が水を含有するような表面張力の
高いものであってもスペーサの凝集が発生しにくく、ま
た、スペーサの移動の起こりにくい液晶表示装置、その
製造方法およびスペーサの分散配置方法を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、以下の構成を提供する。 (1) 液晶材料を介在して対向配置された一対の電極基板
と、前記電極基板間にインクジェット方式にて選択的に
分散配置されて前記電極基板の間隔を保持するスペーサ
とを備えた液晶表示装置であって、前記スペーサが固体
微粒子とバインダー樹脂とを含むことを特徴とする、お
よび／または、前記スペーサが有機質無機質複合体粒子
を含むことを特徴とする。

【０００６】(2) 液晶材料を介在して対向配置された一
対の電極基板と、前記電極基板間に選択的に分散配置さ
れて前記電極基板の間隔を保持するスペーサとを備えた
液晶表示装置の製造方法において、固体微粒子とバイン
ダー樹脂とを含むスペーサをインクジェット方式にて所
定の位置に分散配置することを特徴とする、および／ま
たは、有機質無機質複合体微粒子を含むスペーサをイン
クジェット方式にて所定の位置に分散配置することを特
徴とする。

【０００７】(3) 基板上にスペーサを分散配置させる方
法であって、固体微粒子とバインダー樹脂とを含むスペ
ーサをインクジェット方式にて所定の位置に分散配置す
ることを特徴とする、、および／または、有機質無機質
複合体粒子を含むスペーサをインクジェット方式にて所
定の位置に分散配置することを特徴とする、スペーサの
分散配置方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の液晶表示装置の構成につ
いて図１を参照しながら説明する。本発明の液晶表示装
置は、液晶材料を介在して対向配置された一対の電極基
板（第１電極基板１１０と第２電極基板１２０）と、ス
ペーサとを備える。第１電極基板１１０は、第１基板１
１と、第１基板１１の表面に形成された電極５とを有す
る。第２電極基板１２０は、第２基板１２と、第２基板
１２の表面に形成された電極５とを有する。第１電極基
板１１０と第２電極基板１２０とはその周辺部でシール
材２によって接着されている。スペーサは、前記基板間
に選択的に分散配置されて、前記基板の間隔を保持する
ものであり、シール材２中に分散するシール部スペーサ
３と面内に分散する面内スペーサ８とが存在する。液晶
材料７は、第１電極基板１１０と第２電極基板１２０と
の間に封入されており、第１電極基板１１０と第２電極
基板１２０とシール材２とで囲まれた空間に充填されて
いる。

【０００９】本発明ではスペーサ（主として面内スペー
サ）をインクジェット方式を用いて所定の位置に分散配
置する。インクジェット方式は、インク滴の生成原理に
より、連続ジェット方式とドロップ・オン・デマンド方
式の２方式に分類される。本発明では、いずれの方式も
好ましく採用できる。連続ジェット方式は、インク滴を
連続して生成させ、記録信号に応じてインク滴を選択し
て記録を行う方式である。連続ジェット方式ではインク
滴の発生を定常状態で行わせるため、インク滴の発生周
期を短くすることができ高速記録が可能である。また、
噴出したインク滴の飛翔速度も速いため、ノズルと記録
媒体までの間隔を離すことができるので、曲面などへの
記録も可能である。連続ジェット方式には、Ｓｗｅｅｔ
型、マイクロドット型、Ｈｅｒｚ型、ＩＲＩＳ型などが
ある。

【００１０】Ｓｗｅｅｔ型では、外部からノズルに機械
的振動を与え、その周波数を液滴の自然発生的な分裂速
度と一致させ、分裂した液滴の質量が同一の質量になる
ように発生した液滴を利用する。具体的には、ノズル部
にピエゾ圧電素子を取り付け、インクの分裂周期で加振
し、均一なインク滴を発生させる。インクが分裂する部
分に荷電電極を設け、インク滴を帯電させる。この帯電
したインク滴は偏向電極の間を通過する。インク滴は電
界により垂直方向の静電力を受けて、その軌道が変化す
る。このときの偏向電圧の加え方により、２値偏向型と
多値偏向型がある。

【００１１】マイクロドット型は、インク滴が分裂する
際にインク滴の間にサテライトと呼ばれる小滴を取り出
して記録を行う方式である。この方法では一対の電極の
各々に異なる電圧を印加することにより、帯電と偏向の
両方の動作を行わせる。Ｈｅｒｚ型では、細いノズルか
ら加圧したインクを噴出させ、インク滴をリング状の電
極中を通過させる。電極に電圧を印加するとインク滴に
帯電した電荷の反発力によって、スプレー状の細かい霧
へ分裂する。分裂してスプレーとなったときは記録せ
ず、分裂しないときのインク滴を記録に用いる。

【００１２】ＩＲＩＳ型は、Ｈｅｒｚ型の改良形で、ピ
エゾ振動子をノズルに設置することによりインク滴の大
きさを一定に保つようにしているのが特徴である。ドロ
ップ・オン・デマンド方式は、記録信号に応じてインク
を噴出させる方式である。記録速度は連続ジェット方式
に比べ遅いが、全体の機構としては簡単になる。ドロッ
プ・オン・デマンド方式には、圧力パルス方式、サーマ
ルジェット方式、ＥＲＦ方式などがある。

【００１３】圧力パルス方式は、ピエゾ圧電素子などを
用い、インクチャンバ内で圧力波を発生させ、インクを
噴出させる方式であり、プリントヘッドの構造により、
Ｓｔｅｍｍｅ方式、Ｇｏｕｌｄ方式、Ｋｙｓｅｒ方式な
どがある。サーマルジェット方式は、ノズル内に発熱素
子を設け、インクを気化させて気泡とし、この気泡によ
りインクが押し出されてノズルにより噴出される。

【００１４】ＥＲＦ方式は、プリントヘッドがインクの
流路とそれを挟むように設けられた一対の電極からな
り、ＥＲＦインクはポンプなどにより加圧されている。
電極間に電圧が印加されるとインクに加わる見かけの圧
力が０となり、インクはノズルから噴出されず、電極の
電圧を０にするとインクは加圧されているのでノズルよ
り噴出する。

【００１５】スペーサを分散配置する場合には、まず液
晶表示装置の電極基板上、あるいはカラーフィルタ上の
どの位置に配置するのか決めなければならない。液晶表
示装置のコントラスト向上や高表示品位の達成には画素
領域すなわち表示領域にスペーサを分散配置するのは好
ましくなく、非画素領域すなわち非表示領域にスペーサ
を分散配置することが好ましい。画素領域に分散配置さ
れるとスペーサの存在部分が表示されず、スペーサ自身
や、液晶の配向乱れによりスペーサ周囲は光抜けが発生
するからである。したがって、例えば、ＴＮモードの場
合には、文字や図案の周辺や間隙等、表示に直接かかわ
らない領域のみにスペーサを分散配置させることが好ま
しい。また、例えば、ＳＴＮモードの場合には、電極基
板の透明電極がストライプ状に配列されているので、そ
れらの透明電極の間隙にスペーサを分散配置させること
が好ましい。また、例えば、ＴＦＴやＳＴＮのカラー表
示の場合、カラーフィルタの画素のＲ、Ｇ、Ｂ以外の部
分、すなわち、ブラックマトリクス上に分散配置させる
ことが好ましい。また、カラーフィルタのある基板と対
向した電極基板上に分散配置する場合は、ブラックマト
リクスに対する位置へ分散配置させることが好ましい。

【００１６】また、分散配置させるスペーサの位置の数
は、液晶表示装置のセルギャップが均一に保持できれば
特に限定はないが、少なすぎるとギャップの均一性が悪
くなり、多すぎると低温発泡等が発生し易くなる。ま
た、分散配置の数は表示領域の一つの画素の大きさによ
っても左右される。本発明の液晶表示装置に用いられる
スペーサについて説明する。

【００１７】本発明において用いられるスペーサは、固
体微粒子を含むものであるが、(1) 固体微粒子とバイン
ダー樹脂とを含むスペーサ（スペーサ１）であるか、お
よび／または、(2) 有機質無機質複合体微粒子を含むス
ペーサ（スペーサ２）であり、最も好ましくは、スペー
サ１とスペーサ２の性質を兼ね備えた、有機質無機質複
合体微粒子とバインダー樹脂とを含むスペーサである。
バインダー樹脂を含むことで、モニターやテレビ等に用
いられるような基板サイズが大型の場合（例えば５５０
×６５０ｍｍ以上）や、パネルサイズが大きい場合（例
えば１４インチ以上、好ましくは１５インチ以上、さら
には１７インチ以上）にも、スペーサの移動を防止する
ことができる。固体微粒子として有機質無機質複合体微
粒子を用いることで、使用する溶媒が水を含有する表面
張力の高いものであってもスペーサの凝集を起こさない
利点が得られる。また、電極基板、配向膜、カラーフィ
ルタの損傷防止や両電極基板間の隙間距離の均一性が得
やすくなる。

【００１８】上記固体微粒子の平均粒子径は、好ましく
は１〜３０μｍ、より好ましくは１〜２０μｍ、最も好
ましくは１〜１５μｍである。平均粒子径が上記範囲を
外れると、スペーサーとして用いられないことがある。
上記固体微粒子の粒子径の変動係数（ＣＶ）は、好まし
くは１０％以下、より好ましくは８％以下、さらに好ま
しくは６％以下である。粒子径の変動係数が１０％を超
えると、液晶層の厚みを均一かつ一定に保持することが
困難となり、画像ムラを起こしやすくなる。

【００１９】上記固体微粒子の形状は、球状、針状、板
状、鱗片状、破砕状、俵状、まゆ状、金平糖状等の任意
の粒子形状で良く、特に限定されないが、液晶表示板の
隙間距離を均一に一定とする上では球状が好ましい。こ
れは、粒子が球状であると、すべてまたはほぼすべての
方向について一定またはほぼ一定の粒径を有することが
できるからである。

【００２０】スペーサ１においては、固体微粒子として
は、特に限定はされないが、たとえば、有機架橋重合体
粒子、無機系粒子、有機質無機質複合体粒子等を用いる
ことができる。これらの中でも、ビニル系架橋重合体粒
子および有機質無機質複合体粒子が、電極基板、配向膜
またはカラーフィルターの損傷防止や両電極基板間の隙
間距離の均一性を得やすい点で好ましく、さらに有機質
無機質複合体粒子が使用する溶媒が水を含有する表面張
力の高いものであってもスペーサの凝集を起こさない点
で最も好ましい。

【００２１】前記有機架橋重合体粒子としては、特に限
定はされないが、たとえば、ジビニルベンゼン等のビニ
ル基を２個以上有する架橋性ビニル単量体を単独で重合
あるいは他のビニル単量体と共重合させて得られるジビ
ニルベンゼン架橋樹脂粒子（特開平１−１４４４２９号
公報参照）等のビニル系架橋重合体粒子が挙げられる。

【００２２】前記無機系粒子としては、特に限定はされ
ないが、たとえば、ガラス、シリカ、アルミナ等の球状
微粒子等が挙げられる。前記有機質無機質複合体粒子
は、有機質部分と無機質部分とからなる複合粒子であ
る。この有機質無機質複合体粒子において、前記無機質
部分の割合は、特に限定はされないが、たとえば、前記
有機質無機質複合体粒子の重量に対して、無機酸化物換
算で、好ましくは１０〜９０ｗｔ％、より好ましくは２
５〜８５ｗｔ％、より好ましくは３０〜８０ｗｔ％の範
囲である。無機質部分の割合を示す無機酸化物換算と
は、有機質無機質複合体粒子を空気中などの酸化雰囲気
中で高温（たとえば１０００℃）で焼成した前後の重量
を測定することにより求めた重量百分率で示される。有
機質無機質複合体粒子の無機質部分の割合が、無機酸化
物換算で前記範囲を下回ると、有機質無機質複合体粒子
が軟らかくなり、電極基板への散布個数が増えることが
あり、また、前記範囲を上回ると、硬すぎて配向膜の損
傷やＴＦＴの断線が生じやすくなることがある。

【００２３】このような有機質無機質複合体粒子として
は、特に限定はされないが、たとえば、有機ポリマー骨
格と、前記有機ポリマー骨格中の少なくとも１個の炭素
原子にケイ素原子が直接化学結合した有機ケイ素を分子
内に有するポリシロキサン骨格とを含み、前記ポリシロ
キサン骨格を構成するＳｉＯ₂の量が１０ｗｔ％以上で
ある、有機質無機質複合体粒子等を挙げることができ
る。有機ポリマー骨格としては、ビニル系ポリマーがギ
ャップコントロールを制御できる高復元性を与えるた
め、好ましい。有機質無機質複合体粒子は、染料および
／または顔料を含むことで着色されていてもよい。

【００２４】有機質無機質複合体粒子の製造方法として
は、特に限定されないが、たとえば、縮合工程と重合工
程と熱処理工程とを含む下記の製造方法が挙げられる。
縮合工程は、ラジカル重合性基含有シリコン化合物を用
いて加水分解・縮合する工程である。ラジカル重合性基
含有シリコン化合物は、次の一般式（１）：

【化１】（ここで、Ｒ^aは水素原子またはメチル基を示し；Ｒ^b
は、置換基を有していても良い炭素数１〜２０の２価の
有機基を示し；Ｒ^cは、水素原子と、炭素数１〜５のア
ルキル基と、炭素数２〜５のアシル基とからなる群から
選ばれる少なくとも１つの１価基を示す。ｌは１又は２
である。）と、次の一般式（２）：

【００２５】

【化２】

【００２６】（ここで、Ｒ^dは水素原子またはメチル基
を示し；Ｒ^eは、水素原子と、炭素数１〜５のアルキル
基と、炭素数２〜５のアシル基とからなる群から選ばれ
る少なくとも１つの１価基を示す。ｍは１又は２であ
る。）と、次の一般式（３）：

【００２７】

【化３】

【００２８】（ここで、Ｒ^fは水素原子またはメチル基
を示し；Ｒ^gは、置換基を有していても良い炭素数１〜
２０の２価の有機基を示し；Ｒ^hは、水素原子と、炭素
数１〜５のアルキル基と、炭素数２〜５のアシル基とか
らなる群から選ばれる少なくとも１つの１価基を示す。
ｎは１又は２である。）とからなる群から選ばれる少な
くとも１つの一般式で表される化合物またはその誘導体
であることが好ましい。

【００２９】重合工程は、縮合工程中および／または縮
合工程後に、ラジカル重合性基をラジカル重合反応させ
て粒子を得る工程である。熱処理工程は、重合工程で生
成した重合体粒子を好ましくは８００℃以下、より好ま
しくは１００〜６００℃の温度で乾燥および焼成する工
程である。熱処理工程は、たとえば、１０容量％以下の
酸素濃度を有する雰囲気中や減圧下で行われることが好
ましい。

【００３０】縮合工程、重合工程および熱処理工程から
選ばれる少なくとも１つの工程中および／または後に、
生成した粒子を着色する着色工程をさらに含んでいても
よい。上記固体微粒子は、染料および顔料からなる群か
ら選ばれる少なくとも１つ等を含むことで着色されてい
てもよい。その色は、光が透過しにくいか、または、透
過しない色が、スペーサー自身の光抜けを防止でき画質
のコントラストを向上できる点で好ましい。光が透過し
にくいか、または、透過しない色としては、たとえば、
黒、濃青、紺、紫、青、濃緑、緑、茶、赤等の色が挙げ
られるが、特に好ましくは、黒、濃青、紺色である。

【００３１】なお、染料および／または顔料は、単に固
体微粒子に含まれるものでもよく、あるいは、染料およ
び／または顔料と固体微粒子を構成するマトリックスと
が化学結合によって結び付けられた構造を有するもので
もよい。スペーサ１におけるバインダー樹脂は、インク
ジェット方式にて使用する溶媒が水を含有する表面張力
の高いものであってもスペーサの凝集を起こさず、基板
上の所定の位置へスペーサを固定化するために用いられ
る。バインダー樹脂としては、上記理由により、好まし
くは、エチレン性不飽和単量体の単独重合体または共重
合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ
る。これらのバインダー樹脂は、１種のみ用いてもよい
し、２種以上を併用してもよい。

【００３２】エチレン性不飽和単量体の単独重合体また
は共重合体の原料となるエチレン性不飽和単量体として
は、特に限定はされないが、たとえば、ビニルエステル
系単量体（酢酸ビニル等）、ビニル芳香族系単量体（ス
チレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、α−ク
ロロスチレン、ビニルナフタレン、ビニルキシレン
等）、（メタ）アクリル系単量体（（メタ）アクリル
酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アク
リレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプ
ロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレ
ート、ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキ
シル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレ
ート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等）、共役
ジオレフィン系単量体（ブタジエン、イソブチレン、ク
ロロプレン等）、エチレン性不飽和カルボン酸（フマル
酸、無水マレイン酸等）等が挙げられる。これらの中で
も、（メタ）アクリル酸エステルおよびスチレンが、表
面張力の高い溶媒であってもスペーサの凝集を抑え、所
定位置へスペーサを固定化するための接着力が高いため
好ましい。

【００３３】前記バインダー樹脂としては、表面張力の
高い溶媒であってもスペーサの凝集を抑え、所定位置へ
スペーサを固定化するための接着力をより向上させる観
点から、エチレン性不飽和単量体の単独重合体または共
重合体が好ましく、中でも（メタ）アクリル系樹脂およ
び（メタ）アクリル−スチレン系樹脂からなる群の中か
ら選ばれた少なくとも１種が最も好ましい。

【００３４】バインダー樹脂のガラス転移温度は、好ま
しくは４０〜１００℃、より好ましくは４５〜９０℃、
さらに好ましくは５０〜８０℃である。ガラス転移温度
が４０℃未満では、スペーサが貯蔵中に融着等を起こし
たり、電極基板上に分散配置する際の分散性が悪くなる
場合がある。一方、ガラス転移温度が１００℃を超える
と、分散配置させる際の加熱又は加圧時に、バインダー
樹脂が溶融しにくく、そのため、所定位置へスペーサを
固定化するための接着力が不充分となる場合がある。

【００３５】バインダー樹脂の軟化温度は、好ましくは
５０〜１６０℃、より好ましくは６０〜１５０℃、さら
に好ましくは７０〜１４０℃である。軟化温度が５０℃
未満では、スペーサが貯蔵中に融着等を起こしたり、電
極基板上に分散配置する際の分散性が悪くなる場合があ
る。一方、軟化温度が１６０℃を超えると、分散配置さ
せる際の加熱又は加圧時に、バインダー樹脂が溶融しに
くく、そのため、所定位置へスペーサを固定化するため
の接着力が不充分となる場合がある。

【００３６】バインダー樹脂は、染料および顔料からな
る群から選ばれる少なくとも１つ等を含むことで着色さ
れていてもよい。その色は、光が透過しにくいか、また
は、透過しない色が、光抜けを防止でき画質のコントラ
ストを向上できる点で好ましい。光が透過しにくいか、
または、透過しない色としては、たとえば、黒、濃青、
紺、紫、青、濃緑、緑、茶、赤等の色が挙げられるが、
特に好ましくは、黒、濃青、紺色である。

【００３７】バインダー樹脂の着色に使用できる染料お
よび顔料としては、特に限定はされない。固体微粒子に
対するバインダー樹脂の重量割合は、特に限定はされな
いが、好ましくは１〜２００％、より好ましくは３〜１
００％、特に好ましくは５〜５０％である。バインダー
樹脂の重量割合が２００％を超えると、樹脂分が多くな
って、溶融した際にスペーサの分散配置の面積が大きく
なり、液晶表示板の表示領域へスペーサを分散配置した
り、非表示領域へ分散配置しても表示領域まで被覆し
て、液晶表示板の画質低下を招く恐れがある。一方、バ
インダー樹脂の重量割合が少ないと、所定位置へスペー
サを固定化するための接着力が低下する。

【００３８】上記バインダー樹脂は固体微粒子表面に存
在していることが、表面張力の高い溶媒であってもスペ
ーサの凝集防止が最も効果的であるため好ましく、固体
微粒子表面の少なくとも一部を被覆するものであっても
よいし、固体微粒子表面と化学結合していてもよい。そ
の場合のバインダー樹脂層の厚みは、特に限定はされな
いが、通常、０．０１〜５μｍの範囲、好ましくは０．
０５〜２μｍの範囲である。厚みが上記範囲より小さい
と、所定位置へスペーサを固定化するための接着力が低
下するおそれがあり、また、厚みが上記範囲より大きい
と、スペーサの分散配置の面積が広くなって、液晶表示
板の表示領域へスペーサを分散配置したり、非表示領域
へ分散配置しても表示領域まで被覆して、液晶表示板の
表示品位が低下するおそれがある。

【００３９】バインダー樹脂層が固体微粒子表面に存在
している場合の平均粒子径（固体微粒子本体にバインダ
ー樹脂層の厚みが付与されたものの平均粒子径）は特に
限定されないが、好ましくは１．５〜２５μｍ、より好
ましくは２〜２５μｍ、さらに好ましくは２．５〜１７
μｍである。固体微粒子をバインダー樹脂で被覆する方
法、もしくは固体微粒子表面とバインダー樹脂とを化学
結合させる方法としては、特に限定はされないが、たと
えば、バインダー樹脂の溶液中に、固体微粒子を分散さ
せ、充分攪拌混合した後、溶剤を蒸発除去し、得られた
塊状物を粉砕する方法や、溶融させたバインダー樹脂中
に、固体微粒子を分散させ、混練して充分に分散させ、
冷却後に塊状物を粉砕する方法；固体微粒子表面に各種
官能基（ビニル基、エポキシ基、水酸基等）を導入し、
その官能基を起点としてモノマーを重合させたり、その
官能基とポリマーとを反応させて、粒子表面にグラフト
させる方法等がある。

【００４０】また、上記方法以外に、「表面の改質」
（日本化学会編化学総説No.44 、第45〜52頁、1987年発
行）や「粉体の表面改質と高機能化技術」（「表面」第
25巻第１号第１〜19頁および表紙写真、1987年発行）に
詳細に記載されている、Ｉｎｓｉｔｕ重合法、コアセル
ベーション法、界面重合法、液中硬化被覆法、液中乾燥
法、高速気流中衝撃法、気中懸濁被覆法、スプレードラ
イング法等の従来公知の樹脂被覆方法によっても、被覆
することができる。特に、高速気流中衝撃法は、たとえ
ば、固体微粒子と、バインダー樹脂の粉体とを混合し、
この混合物を気相中に分散させ、衝撃力を主体とする機
械的熱的エネルギーを前記粒子と前記バインダー樹脂粉
体とに与えることで、前記粒子の表面を前記バインダー
樹脂で被覆する方法であり、簡便に被覆することができ
るので、最も好ましい。この高速気流中衝撃法を行う際
に用いられる前記バインダー樹脂粉体の平均粒子径は、
特に限定はされないが、たとえば、好ましくは２μｍ以
下、より好ましくは１．８μｍ以下、最も好ましくは１
μｍ以下である。

【００４１】上記高速気流中衝撃法を利用した装置とし
ては、特に限定はされないが、たとえば、奈良機械製作
所（株）製ハイブリダイゼーションシステムや、ホソカ
ワミクロン（株）製メカノフュージョンシステム、川崎
重工業（株）製クリプトロンシステム等がある。本発明
ではスペーサをインクジェット方式により分散配置する
ため、分散配置の際には、スペーサはいわゆるインクと
して用いられることが必要である。そのとき用いられる
インクは、スペーサと溶剤とを必須に含み、該溶剤中に
スペーサが微分散したものである。

【００４２】溶剤としては、水系、油系のいずれも使用
可能であるが、配向膜へのダメージを与えない点で水系
が好ましく、水に若干のアルコール類が混合されたもの
が好ましい。また、ケトン類、エステル類、グリコール
・エーテル類、炭化水素類なども使用可能である。ま
た、インクには、界面活性剤、調湿剤、消泡剤、酸化防
止剤、インク乾燥剤、防カビ剤、緩衝溶液、キレート剤
等を添加しても良い。

【００４３】インクの２５℃での粘度は１〜１０ｃｐｓ
が好ましく、１〜５ｃｐｓがより好ましい。１０ｃｐｓ
を越えると粘性抵抗のためにインク速度が遅くなりイン
ク滴が大きくなってスペーサの凝集が発生し易くギャッ
プが不均一になりやすい。インクの２５℃での表面張力
は３０〜７５ｄｙｎ／ｃｍが好ましく、４０〜７０ｄｙ
ｎ／ｃｍがより好ましい。表面張力が前記範囲よりも小
さいと細かいインク滴が発生し、所定の位置以外へもス
ペーサが配置される場合があり、ギャップ均一性の低下
やコントラストの低下が生じやすい。前記範囲よりも大
きいとインク滴の方向が変化してやはり所定の位置以外
へもスペーサが配置される場合があり、ギャップ均一性
の低下やコントラストの低下が生じやすい。

【００４４】また、インクのｐＨは５〜１１が好まし
く、６〜１０がより好ましい。この範囲を外れるとイン
クの安定性に問題があり、スペーサが凝集しやすくな
る。本発明の液晶表示装置において、スペーサ以外の、
電極基板、シール材、液晶材料などについては従来と同
様のものを従来と同様に使用することができる。電極基
板は、ガラス基板、フィルム基板などの基板と、基板の
表面に形成された電極とを有しており、必要に応じて、
電極基板の表面に電極を覆うように形成された配向膜を
さらに有する。また、カラー対応の液晶表示装置の場
合、カラーフィルタを有する。シール材としては、エポ
キシ樹脂接着シール材などが使用される。液晶として
は、従来より用いられているものでよく、たとえば、ビ
フェニル系、フェニルシクロヘキサン系、シッフ塩基
系、アゾ系、アゾキシ系、安息香酸エステル系、ターフ
ェニル系、シクロヘキシルカルボン酸エステル系、ビフ
ェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、ジオキサン
系、シクロヘキシルシクロヘキサンエステル系、シクロ
ヘキシルエタン系、シクロヘキセン系、フッ素系などの
液晶が使用できる。

【００４５】本発明の液晶表示装置を製造する方法とし
ては、たとえば、面内スペーサを２枚の電極基板のうち
の一方の電極基板にインクジェット方式により所定の位
置に分散配置したものの上に、エポキシ樹脂等の接着シ
ール材にシール部スペーサを分散させたものをもう一方
の電極基板の接着シール部分にスクリーン印刷などの手
段により塗布したものを載せ、適度の圧力を加え、１０
０〜１８０℃の温度で１〜６０分間の加熱、または、照
射量４０〜３００ｍＪ／cm²の紫外線照射により、接着
シール材を加熱硬化させた後、液晶を注入し、注入部を
封止する方法を挙げることができるが、これに限定され
るものではない。

【００４６】本発明の液晶表示装置は、従来の液晶表示
装置と同じ用途、たとえば、テレビ、モニター、パーソ
ナルコンピューター、ワードプロセッサー、カーナビゲ
ーションシステム、ＤＶＤ、デジタルビデオカメラ、Ｐ
ＨＳ（携帯情報端末）などの画像表示素子として使用さ
れる。

【００４７】

【実施例】以下に実施例によりさらに詳細に本発明を説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。実
施例中で「部」、「％」とは特にことわりがない限り、
それぞれ「重量部」、「重量％」を表すものとする。＜固体微粒子の平均粒子径、粒子径の変動係数＞固体微
粒子を電子顕微鏡により観察して、その撮影像の任意の
粒子２００個の粒子径を実測し、次式に従って、平均粒
子径、粒子径の標準偏差および粒子径の変動係数を求め
た。

【００４８】

【数１】

【００４９】

【数２】

【００５０】

【数３】

【００５１】＜バインダー樹脂のガラス転移温度＞パー
キンエルマー社製のＤＳＣ−７を用いて測定した。＜バインダー樹脂の軟化温度＞島津製作所製フローテス
タＣＦＴ−５００Ｃ型を用いて、以下の条件で昇温法に
より測定し、流出開始温度を軟化温度とした。

【００５２】開始温度：室温終了温度：２３０℃ 昇温速度：６℃／分試験荷重：２０．０ｋｇｆダイ穴径：０．５０ｍｍダイ長さ：１．００ｍｍ＜バインダー樹脂の平均粒子径＞上記固体微粒子の平均
粒子径の測定方法に準じた。＜固体微粒子（１）の合成例１＞冷却管、温度計、滴下
口のついた四つ口フラスコ中に２５％アンモニア水溶液
４．５ｇ、水３８７．３ｇを混合した溶液（Ａ液）を入
れ、２５±２℃に保持し、攪拌しながら該溶液中に、γ
−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン６２ｇ、
ビニルトリメトキシシラン２８ｇ、テトラエトキシシラ
ンの四〜五量体５ｇ、ラジカル重合開始剤として２，
２′−アゾビス−（４−メトキシ−２，４−ジメチルバ
レロニトリル）０．３４ｇを混合した溶液（Ｂ液）を滴
下口から添加して、γ−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシランと、ビニルトリメトキシシランと、テトラ
エトキシシランの四〜五量体との共加水分解・重縮合を
行った。攪拌を継続しながら２０分後、Ｎ₂雰囲気中で
６０±５℃に加熱し、ラジカル重合を行った。

【００５３】２時間加熱を続けた後、室温まで冷却し、
重合体粒子の懸濁体を得た。この懸濁体を濾過により固
液分離し、得られたケーキをメタノールによるデカンテ
ーションで３回洗浄した。洗浄したケーキを濾過し、得
られた粒子を窒素雰囲気中で３００℃で２時間焼成して
球状の固体微粒子（１）を得た。

【００５４】得られた固体微粒子（１）は、有機質無機
質複合体であり、平均粒子径５．７μｍ、粒子径の変動
係数３．５％、ポリシロキサン骨格の割合が固体微粒子
（１）の重量に対してＳｉＯ₂換算量で４６．０ｗｔ％
であった。＜固体微粒子（２）の合成例２＞ジビニルベンゼン８０
重量％とジペンタエリスリトールヘキサアクリレート２
０重量％とからなる単量体混合物を懸濁重合させた。デ
カンテーションによりスラリーから生成重合体粒子を分
離し、水洗した後、分級することにより、球状の固体微
粒子（２）を得た。

【００５５】得られた固体微粒子（２）は、平均粒子径
５．８μｍ、粒子径の変動係数４．０％であった。＜固体微粒子（３）の合成例３＞スチレン５０重量％と
メチルメタクリレート１５重量％とγ−メタクリロキシ
プロピルトリメトキシシラン３５重量％とからなる単量
体混合物を分散重合させた。次いで、酢酸を添加してメ
トキシシリル基の加水分解・縮合を行わせた。デカンテ
ーションによりスラリーから生成重合体粒子を分離し、
水洗した後、分級し、２００℃で減圧乾燥させて、球状
の固体微粒子（３）を得た。

【００５６】得られた固体微粒子（３）は、平均粒子径
５．７μｍ、粒子径の変動係数３．８％であった。＜バインダー樹脂の合成例＞バインダー樹脂（１）とし
て、ブチルアクリレート／スチレン（重量比２０／８
０）のモノマー組成からなる樹脂をソープフリー重合で
合成した。ガラス転移温度は６７℃、軟化温度は１１７
℃、平均粒子径は０．３μｍであった。［実施例１］固体微粒子として、合成例で得られた固体
微粒子（１）３５ｇと、バインダー（１）１４ｇとを混
合した後、奈良機械製作所（株）製ハイブリダイゼーシ
ョンシステムＮＨＳ−０型を使用して高速気流中衝撃法
により固体微粒子（１）の表面をバインダー（１）で被
覆処理して接着性粒子（１）を得た。

【００５７】次に、水／イソプロピルアルコール（重量
比８／２）の混合溶剤中に接着性粒子（１）が０．５重
量％となるように混合し、超音波分散させた。さらに、
緩衝液を添加して、粘度１．５ｃｐｓ（２５℃）、表面
張力５９ｄｙｎ／ｃｍ（２５℃）、ｐＨ７．８のインク
（１）を得た。次に、１７インチＴＦＴ型液晶表示装置
において、カラーフィルタが設置されている電極基板の
カラーフィルタのブラックマトリクス上に７０μｍおき
にスペーサを分散配置するためにまずスペーサを分散配
置すべきパターンを作製した。

【００５８】次にドロップ・オン・デマンド方式からな
るインクジェット方式により、インク（１）を用いて、
カラーフィルタ上のブラックマトリクス上に接着性粒子
（１）を分散配置し、１５０℃で加熱して、カラーフィ
ルタのブラックマトリクス上に固定化した。接着性粒子
（１）からなるスペーサはブラックマトリクス上の所定
の位置に７０μｍおきに分散配置されており、分散配置
の密度は２０４個／ｍｍ²であった。

【００５９】次に以下の手順でＴＦＴ型液晶表示装置を
作製した。ＴＦＴ素子を有する透明電極基板と、上記の
ようにしてスペーサが分散配置されたカラーフィルタを
有する透明電極基板とを、接着シール材で貼り合わせ、
その後両電極基板の隙間を真空として更に大気圧に戻す
ことによりＴＦＴ用フッ素系ＴＮ液晶を注入し、注入部
を封止した。そして、上下電極基板の外側に偏光フィル
ムを貼り、１７インチのＴＦＴ型液晶表示装置（１）を
得た。

【００６０】得られた液晶表示装置（１）は、色ムラが
ないものであった。これから、液晶表示装置（１）はギ
ャップ均一性が優れたものであり、スペーサの分散配置
が高精度で行われて高さにばらつきのないことがわか
る。また、液晶表示装置（１）はコントラストが高く、
ザラツキのないものであった。これから、スペーサが表
示領域には存在しないことがわかる。以上のように、液
晶表示装置（１）は良好な表示品位を示した。これらの
結果を表１，２に示す。［実施例２］実施例１において、固体微粒子（１）の代
わりに固体微粒子（２）を用いた以外は同様にして接着
性粒子（２）を得た。

【００６１】次に、実施例１において、接着性粒子
（１）の代わりに接着性粒子（２）を用いた以外は同様
にしてインク（２）を得た。得られたインク（２）は、
粘度２．０ｃｐｓ（２５℃）、表面張力４８ｄｙｎ／ｃ
ｍ（２５℃）、ｐＨ８．３であった。次に、１７インチ
のＴＦＴ型液晶表示装置の作製にあたり、実施例１にお
いてインク（１）の代わりにインク（２）を用い、Ｓｗ
ｅｅｔ型の連続方式のインクジェット方式を用いた以外
は同様にして、１７インチのＴＦＴ型液晶表示装置
（２）を得た。その結果を表１，２に示す。［実施例３］実施例１において、接着性粒子（１）の代
わりに固体微粒子（１）を用いた以外は同様にしてイン
ク（３）を得た。得られたインク（３）は、粘度１．６
ｃｐｓ（２５℃）、表面張力５５ｄｙｎ／ｃｍ（２５
℃）、ｐＨ６．５であった。

【００６２】次に、１４インチのＴＦＴ型液晶表示装置
の作製にあたり、実施例１においてインク（１）の代わ
りにインク（３）を用いた以外は同様にして、１４イン
チのＴＦＴ型液晶表示装置（３）を得た。その結果を表
１，２に示す。［実施例４］実施例２において、接着性粒子（２）の代
わりに固体微粒子（３）を用いた以外は同様にしてイン
ク（４）を得た。得られたインク（４）は、粘度２．１
ｃｐｓ（２５℃）、表面張力４３ｄｙｎ／ｃｍ（２５
℃）、ｐＨ７．１であった。

【００６３】次に、１４インチのＴＦＴ型液晶表示装置
の作製にあたり、実施例２においてインク（２）の代わ
りにインク（４）を用いた以外は同様にして、１４イン
チのＴＦＴ型液晶表示装置（４）を得た。その結果を表
１，２に示す。［比較例１］実施例１において、接着性粒子（１）の代
わりに固体微粒子（２）を用いた以外は同様にして比較
インク（１１）を得た。

【００６４】次に、１４インチのＴＦＴ型液晶表示装置
の作製にあたり、実施例１においてインク（１）の代わ
りに比較インク（１１）を用いた以外は同様にして、１
４インチの比較ＴＦＴ型液晶表示装置（１１）を得た。
その結果を表１，２に示す。

【００６５】

【表１】

【００６６】

【表２】

【００６７】

【発明の効果】本発明によって固体微粒子とバインダー
樹脂とを含むスペーサ１を用いると、モニターやテレビ
等に用いられるような基板サイズが大型の場合（例えば
５５０×６５０ｍｍ以上）や、パネルサイズが大きい場
合（例えば１４インチ以上、好ましくは１５インチ以
上、さらには１７インチ以上）にも、スペーサの移動を
防止できる。また、有機質無機質複合体微粒子を含むス
ペーサ２を用いると、使用する溶媒が水を含有する表面
張力の高いものであってもスペーサの凝集を起こさな
い。

【００６８】したがって、本発明によると、スペーサの
非表示領域への正確な分散配置と、所望の高さへの調整
が容易かつ簡便にでき、その結果、コントラストの低
下、ざらつき、色むら等がなく、表示品位に非常に優れ
た液晶表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一例を表わす概略断
面図である。

【符号の説明】

２シール材３シール部スペーサー４配向膜５電極６偏光膜７液晶８面内スペーサー１１下側ガラス基板１２上側ガラス基板１１０下側電極基板１２０上側電極基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若槻伸治大阪府吹田市西御旅町５番８号株式会社日本触媒内 (72)発明者佐々木令晋大阪府吹田市西御旅町５番８号株式会社日本触媒内Ｆターム(参考） 2H089 LA03 LA07 LA08 LA09 MA01X MA03X NA01 NA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶材料を介在して対向配置された一対
の電極基板と、前記電極基板間にインクジェット方式に
て選択的に分散配置されて前記電極基板の間隔を保持す
るスペーサとを備えた液晶表示装置であって、前記スペ
ーサが固体微粒子とバインダー樹脂とを含むことを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項２】液晶材料を介在して対向配置された一対
の電極基板と、前記電極基板間にインクジェット方式に
て選択的に分散配置されて前記電極基板の間隔を保持す
るスペーサとを備えた液晶表示装置であって、前記スペ
ーサが有機質無機質複合体粒子を含むことを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項３】液晶材料を介在して対向配置された一対
の電極基板と、前記電極基板間に選択的に分散配置され
て前記電極基板の間隔を保持するスペーサとを備えた液
晶表示装置の製造方法において、固体微粒子とバインダ
ー樹脂とを含むスペーサをインクジェット方式にて所定
の位置に分散配置することを特徴とする、液晶表示装置
の製造方法。
【請求項４】液晶材料を介在して対向配置された一対
の電極基板と、前記電極基板間に選択的に分散配置され
て前記電極基板の間隔を保持するスペーサとを備えた液
晶表示装置の製造方法において、有機質無機質複合体微
粒子を含むスペーサをインクジェット方式にて所定の位
置に分散配置することを特徴とする、液晶表示装置の製
造方法。
【請求項５】基板上にスペーサを分散配置させる方法
であって、固体微粒子とバインダー樹脂とを含むスペー
サをインクジェット方式にて所定の位置に分散配置する
ことを特徴とする、スペーサの分散配置方法。
【請求項６】基板上にスペーサを分散配置させる方法
であって、有機質無機質複合体粒子を含むスペーサをイ
ンクジェット方式にて所定の位置に分散配置することを
特徴とする、スペーサの分散配置方法。