JP2006091196A - Column spacer - Google Patents

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Minoru Suezaki
穣 末▲崎▼
Yoshio Nishimura
善雄 西村
Tatsuhiko Shimizu
達彦 清水
Sayaka Kobayashi
さやか 小林
Toru Takahashi
徹 高橋
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a column spacer in which occurrence of color irregularities caused by the failure of flowing down of liquid crystal by gravity is effectively suppressed, and a liquid crystal display element formed by using the column spacer. <P>SOLUTION: The column spacer is used for the liquid crystal display element, and has an elastic coefficient of 0.13 to 0.65 GPa when compressed with the volume reduction by 15% at 60°C. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、低温発泡を生ずることなく、重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制できるカラムスペーサ、該カラムスペーサを用いてなる液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a column spacer that can effectively suppress the occurrence of color unevenness due to poor gravity without causing low-temperature foaming, and a liquid crystal display device using the column spacer.

一般に、液晶表示素子は、2枚のガラス基板の間隙を一定に維持するためのスペーサを具備し、これらの他に透明電極や偏光板及び液晶物質を配向させる配向層等から構成されている。現在スペーサとしては、主に粒子径が数μm程度の微粒子スペーサが用いられている。しかし、従来の液晶表示素子の製造方法では、ガラス基板上に微粒子スペーサをランダムに散布していたことから、画素部内に微粒子スペーサが配置されてしまうことがあった。画素部内に微粒子スペーサがあると、スペーサ周辺の液晶配向の乱れから光が漏れて画像のコントラストが低下したりする等、画像品質を低下させることがあるという問題がある。これに対して、微粒子スペーサが画素部に配置されないような微粒子スペーサの配置方法が種々検討されているが、いずれも操作が煩雑であり実用性に乏しいものであった。 In general, a liquid crystal display element includes a spacer for maintaining a constant gap between two glass substrates, and includes a transparent electrode, a polarizing plate, an alignment layer for aligning a liquid crystal substance, and the like. At present, fine particle spacers having a particle diameter of about several μm are mainly used as spacers. However, in the conventional method for manufacturing a liquid crystal display element, since the fine particle spacers are randomly distributed on the glass substrate, the fine particle spacers may be disposed in the pixel portion. If there is a fine particle spacer in the pixel portion, there is a problem that image quality may be deteriorated, for example, light leaks from disturbance of liquid crystal alignment around the spacer and image contrast is lowered. On the other hand, various arrangement methods of the fine particle spacer in which the fine particle spacer is not arranged in the pixel portion have been studied. However, all of them are complicated and impractical.

また、近年、液晶表示素子の生産性を上げるために、ワンドロップフィル法(One Drop Fill Technology:ODF法)が提案されている。この方法は、ガラス基板の液晶封入面上に、所定量の液晶を滴下し、もう一方の液晶パネル用基板を真空下で所定のセルギャップを維持できる状態で対峙させ、貼り合わせることにより液晶表示素子を製造する方法である。この方法によれば、従来の方法に比べて液晶表示素子が大面積化し、セルギャップが狭小化しても、液晶の封入が容易であることから、今後はODF法が液晶表示素子の製造方法の主流になると考えられる。
しかし、ODF法において微粒子スペーサを用いると、液晶の滴下時、又は、対向基板の貼り合わせ時に散布した微粒子スペーサが液晶の流動とともに流されて、基板上における微粒子スペーサの分布が不均一となる問題が生じる。微粒子スペーサの分布が不均一になると、液晶セルのセルギャップにバラツキが生じ、液晶表示に色ムラが発生してしまうという問題があった。
In recent years, one drop fill technology (ODF method) has been proposed in order to increase the productivity of liquid crystal display elements. In this method, a predetermined amount of liquid crystal is dropped on the liquid crystal sealing surface of a glass substrate, and the other liquid crystal panel substrate is held in a state where a predetermined cell gap can be maintained under vacuum, and bonded together to display a liquid crystal display. This is a method of manufacturing an element. According to this method, even when the liquid crystal display element has a larger area than the conventional method and the cell gap is narrowed, it is easy to enclose the liquid crystal. It will be mainstream.
However, when fine particle spacers are used in the ODF method, the fine particle spacers scattered when the liquid crystal is dropped or bonded to the counter substrate are flowed along with the flow of the liquid crystal, resulting in a non-uniform distribution of the fine particle spacers on the substrate. Occurs. If the distribution of the fine particle spacers is non-uniform, there is a problem that the cell gap of the liquid crystal cell varies and color unevenness occurs in the liquid crystal display.

これに対して、従来の微粒子スペーサに代って、液晶基板上にフォトリソグラフの手法によってセルギャップを均一保持するための凸型パターンを形成したカラムスペーサが提案され、実用化されるようになってきている(例えば、特許文献1、特許文献2等)。カラムスペーサを用いれば、画素部内にスペーサが配置されてしまう問題や、ODF法においてスペーサムラが生じてしまう問題を解決することができる。 On the other hand, instead of the conventional fine particle spacer, a column spacer in which a convex pattern for holding the cell gap uniformly on a liquid crystal substrate by a photolithographic technique is proposed and put into practical use. (For example, Patent Document 1, Patent Document 2, etc.). If the column spacer is used, the problem that the spacer is arranged in the pixel portion and the problem that the spacer unevenness occurs in the ODF method can be solved.

しかしながら、カラムスペーサを用いてODF法により製造した大型液晶表示素子においては、表示装置の使用中に液晶セル内の液晶が下方へ流動することにより、表示パネルの上半面と下半面において色ムラが生じる「重力不良」と呼ばれる欠陥が発生することがあり、大きな問題となっていた。この「重力不良」の現象は、バックライトより発生する熱によって液晶セル内の液晶が膨張してセルギャップを押し広げ、その際にカラムスペーサから基板が浮き上がってしまい、このスペーサによって保持されなくなった体積分の液晶が重力によって下方への流動することにより生じると考えられている。 However, in a large-sized liquid crystal display device manufactured by the ODF method using column spacers, the liquid crystal in the liquid crystal cell flows downward during use of the display device, thereby causing color unevenness on the upper half surface and the lower half surface of the display panel. A defect called “gravity failure” may occur, which is a big problem. The phenomenon of “gravity failure” is that the liquid crystal in the liquid crystal cell expands due to the heat generated from the backlight and widens the cell gap. At that time, the substrate rises from the column spacer and is not held by this spacer. It is considered that a volume of liquid crystal is generated by flowing downward due to gravity.

このような「重力不良」を解消するためには、バックライトより発生する熱によって液晶セル内の液晶が膨張してセルギャップを押し広げる際に、いったん圧縮されていたカラムスペーサを圧縮変形からの弾性回復によりセルギャップの変化に追随できるようにし、基板とカラムスペーサとの間に隙間が生じないようにすれば解決可能であると考えられる。
しかし、従来の方法では、カラムスペーサに高い変形回復力を持たせるためには、カラムスペーサを形成する樹脂を高度に架橋し圧縮時に塑性変形を起こりにくくする必要があるところ、このような高度な架橋構造を有する樹脂は一般的に圧縮弾性率が高く、硬くなってしまう傾向にある。このような硬い樹脂によりカラムスペーサを形成した場合には、カラムスペーサを圧縮変形させる課程において、大きな圧力が必要であり、得られた液晶表示素子においては、圧縮されたカラムスペーサによる液晶セルを押し広げようとする大きな力を内包することになる。このようなカラムスペーサが液晶セルを押し広げようとする力が大きい場合、低温時に液晶セル内の液晶の体積収縮が起こると液晶セル内の内圧が急激に低下して気泡が発生する「低温発泡」という現象を生じてしまうという問題があった。
In order to eliminate such “gravity failure”, when the liquid crystal in the liquid crystal cell expands due to the heat generated from the backlight and expands the cell gap, the column spacer once compressed is removed from the compression deformation. It is considered that the problem can be solved by making it possible to follow the change of the cell gap by elastic recovery so that no gap is generated between the substrate and the column spacer.
However, in the conventional method, in order to give the column spacer a high deformation recovery force, it is necessary to highly crosslink the resin forming the column spacer to make it difficult to cause plastic deformation during compression. Resins having a crosslinked structure generally have a high compression modulus and tend to be hard. When the column spacer is formed of such a hard resin, a large pressure is required in the process of compressing and deforming the column spacer. In the obtained liquid crystal display element, the liquid crystal cell by the compressed column spacer is pushed. It contains a great force to spread. When the column spacer has a large force to push the liquid crystal cell, if the volume shrinkage of the liquid crystal in the liquid crystal cell occurs at a low temperature, the internal pressure in the liquid crystal cell rapidly decreases and bubbles are generated. ”Has occurred.

これに対して、室温においてカラムスペーサが液晶セルを押し広げようとする力、即ち、カラムスペーサの圧縮弾性係数を調整し、「重力不良」や「低温発泡」を防止することも考えられる。しかしながら、従来のカラムスペーサでは、通常使用時に発生するバックライトの熱や、液晶表示素子の製造時におけるシール剤の硬化工程時の熱により、圧縮弾性係数が変化し、上述した「重力不良」や「低温発泡」の問題が生じることがあった。 On the other hand, it is also conceivable to prevent the “gravitational failure” and the “low temperature foaming” by adjusting the force with which the column spacer tries to spread the liquid crystal cell at room temperature, that is, the compression elastic coefficient of the column spacer. However, in the conventional column spacer, the compressive elastic modulus changes due to the heat of the backlight generated during normal use or the heat of the sealing agent curing process during the manufacture of the liquid crystal display element, and the above-mentioned "gravity failure" The problem of “cold foaming” sometimes occurred.

特開2001−91954号公報JP 2001-91954 A 特開2001−159707号公報JP 2001-159707 A

本発明は、上記現状に鑑み、低温発泡を生ずることなく、重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制できるカラムスペーサ、該カラムスペーサを用いてなる液晶表示素子を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a column spacer that can effectively suppress the occurrence of color unevenness due to poor gravity without causing low-temperature foaming, and a liquid crystal display element using the column spacer. .

本発明は、液晶表示素子に用いられるカラムスペーサであって、60℃において15%圧縮したときの弾性係数が0.13〜0.65GPaであるカラムスペーサである。
以下に本発明を詳述する。
The present invention is a column spacer used for a liquid crystal display element, and has a modulus of elasticity of 0.13 to 0.65 GPa when compressed by 15% at 60 ° C.
The present invention is described in detail below.

本発明者らは、鋭意検討の結果、60℃における圧縮弾性係数が一定の範囲内にあるカラムスペーサを液晶表示素子に用いることにより、重力不良や低温発泡の発生を防止できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
これは、液晶表示素子の通常の使用条件下においては、バックライトより発生する熱によって液晶セル内に60℃程度の温度がかかって液晶が膨張し、セルギャップを押し広げようとする力が生じている場合であっても、この温度下においてカラムスペーサが一定の弾性特性を有する場合には、セルギャップの変化に充分に追随でき、基板がカラムスペーサから離れて浮き上がってしまうことがないためであると考えられる。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the use of a column spacer having a compression elastic modulus at 60 ° C. within a certain range for a liquid crystal display element can prevent the occurrence of poor gravity and low-temperature foaming. It came to complete.
This is because, under the normal use conditions of the liquid crystal display element, a temperature of about 60 ° C. is applied to the liquid crystal cell by the heat generated from the backlight, and the liquid crystal expands, generating a force to push the cell gap. Even when the column spacer has a certain elastic characteristic at this temperature, it can sufficiently follow the change of the cell gap, and the substrate does not float away from the column spacer. It is believed that there is.

本発明のカラムスペーサは、60℃において15%圧縮したときの弾性係数の下限が0.13GPa、上限が0.65GPaである。0.13GPa未満であると、軟らかすぎてセルギャップの保持が困難であり、0.65GPaを超えると、硬すぎて回復に必要な充分な弾性変形が得られない。60℃において15%圧縮したときの弾性係数がこの範囲内であることにより、バックライトより発生する熱等によって液晶セル内が60℃程度になり、液晶が膨張してセルギャップを押し広げようとする力が生じている場合であっても、基板がカラムスペーサから離れて浮き上がってしまうことがなく、重力不良の発生を防止することができる。好ましい下限は0.2GPa、好ましい上限は0.6GPaである。 In the column spacer of the present invention, the lower limit of the elastic modulus when compressed 15% at 60 ° C. is 0.13 GPa, and the upper limit is 0.65 GPa. If it is less than 0.13 GPa, it is too soft to hold the cell gap, and if it exceeds 0.65 GPa, it is too hard to obtain sufficient elastic deformation necessary for recovery. Since the elastic modulus at 15% compression at 60 ° C. is within this range, the temperature inside the liquid crystal cell becomes about 60 ° C. due to heat generated from the backlight, and the liquid crystal expands and tries to widen the cell gap. Even when a force is generated, the substrate is not lifted away from the column spacer, and the occurrence of a gravity defect can be prevented. A preferred lower limit is 0.2 GPa and a preferred upper limit is 0.6 GPa.

本発明のカラムスペーサを製造する際には、2枚のガラス基板を合わせて液晶を封入する
際の液晶表示素子用シール剤の硬化工程において、必然的に120℃程度の高温で熱圧着される。従って、本発明のカラムスペーサは、120℃にて熱圧着されたときにも一定の弾性特性を発揮できることが好ましい。
本発明のカラムスペーサは、120℃において15%圧縮したときの弾性係数の好ましい下限が0.1GPa、好ましい上限が0.5GPaである。0.1GPa未満であると、軟らかすぎてセルギャップの保持が困難となることがあり、0.5GPaを超えると、硬すぎて回復に必要な充分な弾性変形が得られないことがある。より好ましい下限は0.12GPa、より好ましい上限は0.36GPaである。
When the column spacer of the present invention is manufactured, it is inevitably subjected to thermocompression bonding at a high temperature of about 120 ° C. in the curing process of the liquid crystal display element sealing agent when the liquid crystal is sealed by combining two glass substrates. . Therefore, it is preferable that the column spacer of the present invention can exhibit a certain elastic characteristic even when thermocompression bonded at 120 ° C.
The column spacer of the present invention has a preferable lower limit of the elastic modulus when compressed by 15% at 120 ° C. and a preferable upper limit of 0.5 GPa. If it is less than 0.1 GPa, it may be too soft to hold the cell gap, and if it exceeds 0.5 GPa, it may be too hard to obtain sufficient elastic deformation necessary for recovery. A more preferable lower limit is 0.12 GPa, and a more preferable upper limit is 0.36 GPa.

なお、本発明において15%圧縮とは、カラムスペーサの高さの変形率が15%となるように圧縮することを意味する。また、弾性係数は、以下の方法により測定したものである。
即ち、まず、基板上に形成したカラムスペーサを10mN/sの荷重印加速度で圧縮し、初期高さの85%に相当する高さになるまで圧縮し、この時点での荷重をFとする。次いで、この荷重Fを5秒間保持し、定荷重での変形を与えた後、10mN/秒の荷重印加速度で負荷を取り除き、下記式(1)により弾性係数Eを算出することができる。
In the present invention, 15% compression means compression so that the deformation rate of the column spacer height is 15%. The elastic modulus is measured by the following method.
That is, first, the column spacer formed on the substrate is compressed at a load application speed of 10 mN / s until it reaches a height corresponding to 85% of the initial height, and the load at this time is F. Next, after holding the load F for 5 seconds and applying deformation at a constant load, the load is removed at a load application speed of 10 mN / sec, and the elastic modulus E can be calculated by the following equation (1).

E=F/(D×S) (1)
なお、式(1)中、Fは荷重(N)を表し、Dはカラムスペーサの高さの変形率を表し、Sはカラムスペーサの断面積(m)を表す。
E = F / (D × S) (1)
In Formula (1), F represents the load (N), D represents the deformation rate of the column spacer height, and S represents the cross-sectional area (m 2 ) of the column spacer.

このような弾性特性を実現した本発明のカラムスペーサは、例えば、カプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物を含有する硬化性樹脂組成物を用いることにより得ることができる。
なお、本明細書において(メタ)アクリレート化合物をカプロラクトン変性するとは、(メタ)アクリレート化合物のアルコール由来部位と(メタ)アクリロイルオキシ基の間に、カプロラクトンの開環体又は開環重合体を導入することを意味し、また、(メタ)アクリレート化合物のカプロラクトン変性体とは、このようなカプロラクトン変性が施された(メタ)アクリレート化合物を意味する。
The column spacer of the present invention that realizes such elastic properties can be obtained by using, for example, a curable resin composition containing a caprolactone-modified trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound.
In this specification, to modify a (meth) acrylate compound with caprolactone is to introduce a caprolactone ring-opening polymer or ring-opening polymer between the alcohol-derived site of the (meth) acrylate compound and the (meth) acryloyloxy group. Further, the caprolactone-modified product of the (meth) acrylate compound means a (meth) acrylate compound that has been subjected to such caprolactone modification.

(メタ)アクリレート化合物をカプロラクトン変性する具体的な方法としては特に限定されず、例えば、触媒の存在下に高温でアルコールとカプロラクトンとを反応させ、カプロラクトン変性アルコールを合成した後に、該カプロラクトン変性アルコールと(メタ)アクリル酸とを酸性触媒の存在下、脱水溶媒を使用してエステル化反応させる方法;(メタ)アクリル酸とカプロラクトンとを反応させ、カプロラクトン変性(メタ)アクリル酸を合成した後に、カプロラクトン変性(メタ)アクリル酸とアルコールとをエステル化反応させる方法等が挙げられる。 The specific method for modifying the (meth) acrylate compound with caprolactone is not particularly limited. For example, after reacting an alcohol with caprolactone at a high temperature in the presence of a catalyst to synthesize the caprolactone-modified alcohol, the caprolactone-modified alcohol A method in which (meth) acrylic acid is esterified using a dehydrating solvent in the presence of an acidic catalyst; (meth) acrylic acid and caprolactone are reacted to synthesize caprolactone-modified (meth) acrylic acid, and then caprolactone Examples include a method of esterifying a modified (meth) acrylic acid and an alcohol.

カプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物の変性度としては、ベースとなる3官能以上の(メタ)アクリレート化合物の官能基数をnとしてときに、3官能以上の(メタ)アクリレート化合物1モルに対して0.5n〜5nモルのカプロラクトンを導入して変性することが好ましい。カプロラクトンの導入量が0.5nモル未満であると、得られるカラムスペーサの柔軟性が不充分となることがあり、5nモルを超えると、露光時に反応性が低下してスペーサのパターニングが困難となることがある。より好ましくは1n〜3nモルである。 The degree of modification of the caprolactone-modified trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound is defined as trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound 1 where n is the number of functional groups of the trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound. It is preferable to modify by introducing 0.5 n to 5 nmole of caprolactone with respect to mol. If the amount of caprolactone introduced is less than 0.5 nmol, the flexibility of the resulting column spacer may be insufficient, and if it exceeds 5 nmol, the reactivity decreases during exposure and spacer patterning is difficult. May be. More preferably, it is 1n-3nmol.

上記カプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物としては特に限定されないが、3官能では、例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタン(メタ)アクリレートジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等
のカプロラクトン変性体が好適であり、4官能以上では、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトール(メタ)テトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等のカプロラクトン変性体が好適である。これらのカプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記カプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物は、上述の方法により(メタ)アクリレート化合物をカプロラクトン変性して用いてもよいし、日本化薬社製の「KAYARAD DPCA−120」(カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)、新中村化学工業社製の「NKエステル AD−TMP−4CL」(カプロラクトン変性ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート)等の市販品を用いてもよい。
The trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound modified with caprolactone is not particularly limited, but for trifunctional, for example, pentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane (meth) A caprolactone modified product such as acrylate di (meth) acrylate or dipentaerythritol tri (meth) acrylate is suitable. For tetra- or higher functional groups, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol Caprolactone-modified products such as (meth) tetraacrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate are preferred. These caprolactone-modified trifunctional or higher functional (meth) acrylate compounds may be used alone or in combination of two or more.
The above-mentioned caprolactone-modified trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound may be used by modifying the (meth) acrylate compound by caprolactone by the above-mentioned method, or “KAYARAD DPCA-120” (caprolactone) manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. Commercially available products such as “modified dipentaerythritol hexaacrylate” and “NK ester AD-TMP-4CL” (caprolactone-modified ditrimethylolpropane tetraacrylate) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. may be used.

上記硬化性樹脂組成物は、柔軟性を損なわない範囲内で、反応性等を調整する目的でカプロラクトン変性されていない多官能(メタ)アクリレート化合物を含有してもよい。 The curable resin composition may contain a polyfunctional (meth) acrylate compound that is not caprolactone-modified for the purpose of adjusting reactivity and the like within a range that does not impair flexibility.

上記硬化性樹脂組成物は、アルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物を含有することが好ましい。
上記アルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物としては特に限定されず、例えば、カルボキシル基含有単官能不飽和化合物と不飽和2重結合を有する単官能化合物とを共重合した共重合体(以下、単に共重合体ともいう)等が挙げられる。
The curable resin composition preferably contains an alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound.
The alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound is not particularly limited. For example, a copolymer obtained by copolymerizing a carboxyl group-containing monofunctional unsaturated compound and a monofunctional compound having an unsaturated double bond (hereinafter simply referred to as a copolymer). Also referred to as a polymer).

上記カルボキシル基含有単官能不飽和化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。
上記不飽和2重結合を有する単官能化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル酸エステル系単量体;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン等の芳香族ビニル系単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物;無水マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸無水物;フェニルマレイミド、ベンジルマレイミド、ナフチルマレイミド、o−クロロフェニルマレイミド等の芳香族置換マレイミド;メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、イソプロピルマレイミド等のアルキル置換マレイミド等が挙げられる。
Examples of the carboxyl group-containing monofunctional unsaturated compound include acrylic acid and methacrylic acid.
Examples of the monofunctional compound having an unsaturated double bond include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 2 -(Meth) acrylic acid ester monomers such as ethylhexyl and hydroxyethyl (meth) acrylate; aromatic vinyl monomers such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene and p-chlorostyrene; acrylonitrile Vinyl cyanide compounds such as methacrylonitrile; unsaturated dicarboxylic anhydrides such as maleic anhydride; aromatic substituted maleimides such as phenylmaleimide, benzylmaleimide, naphthylmaleimide, o-chlorophenylmaleimide; methylmaleimide, ethylmaleimide, propyl Maleimide, isopropylmaleimide Include alkyl-substituted maleimide of.

上記共重合体において、カルボキシル基含有単官能不飽和化合物に起因する成分の比の好ましい下限は10重量%、好ましい上限は40重量%である。10重量%未満であると、アルカリ可溶性を付与することが困難であり、40重量%を超えると、現像時の膨潤が著しくパターンの形成が困難となることがある。より好ましい下限は15重量%、より好ましい上限は30重量%である。 In the above copolymer, the preferred lower limit of the ratio of the components attributable to the carboxyl group-containing monofunctional unsaturated compound is 10% by weight, and the preferred upper limit is 40% by weight. If it is less than 10% by weight, it is difficult to impart alkali solubility, and if it exceeds 40% by weight, swelling during development may be remarkably difficult to form a pattern. A more preferred lower limit is 15% by weight, and a more preferred upper limit is 30% by weight.

上記共重合体の重量平均分子量としては、アルカリ現像可能であれば特に限定されないが、好ましい下限は5000、好ましい上限は10万であり、より好ましい下限は8000、より好ましい上限は3万である。 The weight average molecular weight of the copolymer is not particularly limited as long as it can be alkali-developed, but the preferable lower limit is 5000, the preferable upper limit is 100,000, the more preferable lower limit is 8000, and the more preferable upper limit is 30,000.

上記カルボキシル基含有単官能不飽和化合物と不飽和2重結合を有する単官能化合物とを共重合する方法としては特に限定されず、例えば、ラジカル重合開始剤及び必要に応じて分子量調節剤を用いて、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、分散重合、乳化重合等の従来公知の方法により重合する方法が挙げられる。なかでも、溶液重合が好適である。 The method for copolymerizing the carboxyl group-containing monofunctional unsaturated compound and the monofunctional compound having an unsaturated double bond is not particularly limited. For example, using a radical polymerization initiator and, if necessary, a molecular weight regulator. And polymerizing by a conventionally known method such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, dispersion polymerization, and emulsion polymerization. Of these, solution polymerization is preferred.

溶液重合法により上記共重合体を製造する場合の溶媒としては特に限定されず、例えば、
メタノール、エタノール、イソプロパノール、グリコール等の脂肪族アルコール類;セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類;カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類;酢酸セロソルブ、酢酸カルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;テトラヒドロフラン等の環状エーテル、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の極性を有する有機溶剤等を用いることができる。
また、懸濁重合、分散重合、乳化重合等の非水系の分散重合により上記共重合体を製造する場合の媒体としては特に限定されず、例えば、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン等の液状の炭化水素や、その他の非極性の有機溶剤等を用いることができる。
The solvent in the case of producing the copolymer by the solution polymerization method is not particularly limited, for example,
Aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and glycol; cellosolves such as cellosolve and butylcellosolve; carbitols such as carbitol and butylcarbitol; esters such as cellosolve acetate, carbitol acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate Ethers such as diethylene glycol dimethyl ether; cyclic ethers such as tetrahydrofuran; ketones such as cyclohexanone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; polar organic solvents such as dimethyl sulfoxide and dimethylformamide can be used.
Further, the medium for producing the copolymer by non-aqueous dispersion polymerization such as suspension polymerization, dispersion polymerization, emulsion polymerization and the like is not particularly limited. For example, liquid carbonization such as benzene, toluene, hexane, cyclohexane, etc. Hydrogen, other nonpolar organic solvents, or the like can be used.

上記共重合体を製造する場合に用いるラジカル重合開始剤としては特に限定されず、例えば、過酸化物、アゾ開始剤等の従来公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。重合開始剤の使用量としては、例えば、全単量体成分100重量部に対して好ましい下限は0.001重量部、好ましい上限は5.0重量部であり、より好ましい下限は0.5重量部、より好ましい上限は3.0重量部である。 It does not specifically limit as a radical polymerization initiator used when manufacturing the said copolymer, For example, conventionally well-known radical polymerization initiators, such as a peroxide and an azo initiator, can be used. As a usage-amount of a polymerization initiator, a preferable minimum is 0.001 weight part with respect to 100 weight part of all the monomer components, for example, a preferable upper limit is 5.0 weight part, A more preferable minimum is 0.5 weight. Parts, more preferred upper limit is 3.0 parts by weight.

上記分子量調節剤としては、例えば、α−メチルスチレンダイマー、メルカプタン系の連鎖移動剤等を用いることができる。なかでも、炭素数8以上の長鎖アルキルメルカプタンが、臭気や着色の少なさの点で好ましい。 Examples of the molecular weight modifier include α-methylstyrene dimer, mercaptan chain transfer agent, and the like. Of these, a long-chain alkyl mercaptan having 8 or more carbon atoms is preferable in terms of odor and little coloring.

上記硬化性樹脂組成物における上記カプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物とアルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物との配合比としては特に限定されないが、上記アルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物100重量部に対する上記カプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物の配合量の好ましい下限は25重量部、好ましい上限は900重量部である。25重量部未満であると、充分に光硬化せずにフォトリソグラフィーによりパターンを形成することができないことがあり、900重量部を超えると、アルカリ現像液への溶解性が不足し、現像性が不充分となることがある。好ましい下限は50重量部、好ましい上限は500重量部である。 The blending ratio of the caprolactone-modified tri- or higher functional (meth) acrylate compound and the alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound in the curable resin composition is not particularly limited, but the alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound is not limited. A preferable lower limit of the amount of the trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound modified with caprolactone based on 100 parts by weight is 25 parts by weight, and a preferable upper limit is 900 parts by weight. If the amount is less than 25 parts by weight, the pattern may not be formed by photolithography without sufficient photocuring. If the amount exceeds 900 parts by weight, the solubility in an alkaline developer is insufficient, and the developability is low. It may be insufficient. A preferred lower limit is 50 parts by weight and a preferred upper limit is 500 parts by weight.

上記硬化性樹脂組成物は、光反応開始剤を含有することが好ましい。
上記光反応開始剤としては特に限定されず、例えば、ベンゾイン、ベンゾフェノン、ベンジル、チオキサントン及びこれらの誘導体等の従来公知の光反応開始剤を用いることができる。具体的には、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ミヒラーケトン、(4−(メチルフェニルチオ)フェニル)フェイルメタノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−メチル−1(4−メチルチオ)フェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン等が挙げられる。これらの光反応開始剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The curable resin composition preferably contains a photoreaction initiator.
The photoinitiator is not particularly limited, and conventionally known photoinitiators such as benzoin, benzophenone, benzyl, thioxanthone, and derivatives thereof can be used. Specifically, for example, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isobutyl ether, Michler ketone, (4- (methylphenylthio) phenyl) failmethanone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1- ON, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, 1- (4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl) -2-hydroxy-2 -Methyl-1-propan-1-one, 2-methyl-1 (4-methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholino Phenyl) -butanone-1, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphospho Oxide, bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethyl-pentylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, 2,4-diethylthioxanthone, 2-chloro Examples include thioxanthone. These photoinitiators may be used independently and may use 2 or more types together.

上記硬化性樹脂組成物における上記光重合開始剤の配合量としては、上記カプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物100重量部に対して好ましい下限
が0.01重量部、好ましい上限が50重量部である。0.01重量部未満であると、光硬化しないことがあり、50重量部を超えると、フォトリソグラフィーにおいてアルカリ現像できないことがある。より好ましい下限は0.05重量部、より好ましい上限は20重量部である。
As a compounding quantity of the said photoinitiator in the said curable resin composition, a preferable minimum is 0.01 weight part and a preferable upper limit with respect to 100 weight part of the trifunctional or more than trifunctional (meth) acrylate compound modified | denatured. 50 parts by weight. If it is less than 0.01 part by weight, it may not be photocured. If it exceeds 50 parts by weight, alkali development may not be possible in photolithography. A more preferred lower limit is 0.05 parts by weight, and a more preferred upper limit is 20 parts by weight.

上記硬化性樹脂組成物は、酸素による反応障害を軽減するために反応助剤を含有してもよい。このような反応助剤と水素引き抜き型の光反応開始剤とを併用することにより光照射したときの硬化速度を向上させることができる。
上記反応助剤としては、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリエチレンテトラミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等のアミン系;トリ−n−ブチルホスフィン等のホスフィン系;s−ベンジルイソチウロニウム−p−トルエンスルフィネート等のスルホン酸のもの等を用いることができる。これらの反応助剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
The curable resin composition may contain a reaction aid in order to reduce reaction disturbance due to oxygen. By using such a reaction aid and a hydrogen abstraction type photoreaction initiator in combination, the curing rate when irradiated with light can be improved.
Examples of the reaction aid include amines such as n-butylamine, di-n-butylamine, triethylamine, triethylenetetramine, ethyl p-dimethylaminobenzoate, isoamyl p-dimethylaminobenzoate; tri-n-butylphosphine, etc. Phosphinic compounds such as sulphonic acid such as s-benzylisothiouronium-p-toluenesulfinate can be used. These reaction aids may be used alone or in combination of two or more.

上記硬化性樹脂組成物は、更に、ブロックイソシアネート基を2つ以上有する化合物を含有してもよい。上記ブロックイソシアネート基を2つ以上有する化合物は熱架橋剤として働き、上記硬化性樹脂組成物に熱硬化性を付与することができる。
上記ブロックイソシアネート基を2つ以上有する化合物としては特に限定されず、例えば、トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、及び、これらのオリゴマーからなる多官能イソシアネートを、活性メチレン系、オキシム系、ラクタム系、アルコ−ル系等のブロック剤化合物によりブロック化することにより得られるものが挙げられる。これらのブロックイソシアネート基を2つ以上有する化合物は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
このようなブロックイソシアネート基を2つ以上有する熱架橋剤のうち市販されているものとしては、例えば、デュラネート17B−60PX、デュラネートE−402−B80T(以上、旭化成ケミカルズ社製)等が挙げられる。
The curable resin composition may further contain a compound having two or more blocked isocyanate groups. The compound having two or more blocked isocyanate groups functions as a thermal crosslinking agent, and can impart thermosetting properties to the curable resin composition.
The compound having two or more blocked isocyanate groups is not particularly limited. For example, tolylene diisocyanate, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylene bis (4-cyclohexyl isocyanate), trimethyl Examples include those obtained by blocking hexamethylene diisocyanate and polyfunctional isocyanates composed of these oligomers with a blocking agent compound such as active methylene, oxime, lactam, and alcohol. These compounds having two or more blocked isocyanate groups may be used alone or in combination of two or more.
Examples of commercially available thermal crosslinking agents having two or more such blocked isocyanate groups include Duranate 17B-60PX, Duranate E-402-B80T (above, manufactured by Asahi Kasei Chemicals) and the like.

上記硬化性樹脂組成物における上記ブロックイソシアネート基を2つ以上有する化合物の配合量としては、上記アルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物100重量部に対して好ましい下限が0.01重量部、好ましい上限が50重量部である。0.01重量部未満であると、充分に熱硬化しないことがあり、50重量部を超えると、得られる硬化物の架橋度が高くなりすぎて上述の弾性特性を満たさないことがある。より好ましい下限は0.05重量部、より好ましい上限は20重量部である。 As a compounding quantity of the compound having two or more blocked isocyanate groups in the curable resin composition, a preferable lower limit is 0.01 parts by weight and a preferable upper limit is 100 parts by weight of the alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound. 50 parts by weight. If it is less than 0.01 part by weight, it may not be sufficiently cured by heat, and if it exceeds 50 parts by weight, the degree of crosslinking of the resulting cured product may become too high to satisfy the above-mentioned elastic characteristics. A more preferred lower limit is 0.05 parts by weight, and a more preferred upper limit is 20 parts by weight.

上記硬化性樹脂組成物は、粘度を調整するために希釈剤により希釈してもよい。上記希釈剤としては、上記硬化性樹脂組との相溶性、塗工方法、乾燥時の膜均一性、乾燥効率等を考慮して選択すればよく特に限定されないが、上記硬化性樹脂組をスピンコーター、スリットコーターを用いて塗工する場合には、例えば、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、エチルセルソルブアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、イソプロピルアルコール等の有機溶媒が好適である。これらの希釈剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The curable resin composition may be diluted with a diluent in order to adjust the viscosity. The diluent is not particularly limited as long as it is selected in consideration of compatibility with the curable resin group, coating method, film uniformity during drying, drying efficiency, and the like. In the case of coating using a coater or a slit coater, for example, organic solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monoethyl ether acetate, and isopropyl alcohol are suitable. These diluents may be used independently and may use 2 or more types together.

上記硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、基板との密着性を向上するためのシランカップリング剤等の従来公知の添加剤を含有してもよい。 The said curable resin composition may contain conventionally well-known additives, such as a silane coupling agent for improving adhesiveness with a board | substrate as needed.

上記硬化性樹脂組成物を用いて本発明のカラムスペーサを製造する方法としては特に限定されず、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、上記カプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物、アルカ
リ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物、光反応開始剤、ブロックイソシアネート基を2つ以上有する化合物、及び、必要に応じて使用する希釈剤等を従来公知の方法により混合して上記硬化性樹脂組成物を調製する。
It does not specifically limit as a method of manufacturing the column spacer of this invention using the said curable resin composition, For example, the following method is mentioned.
First, the above-mentioned caprolactone-modified trifunctional or higher functional (meth) acrylate compound, alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound, photoinitiator, compound having two or more blocked isocyanate groups, and dilution used if necessary The curable resin composition is prepared by mixing an agent and the like by a conventionally known method.

次に、調製した硬化性樹脂組成物を所定の厚さになるように基板上に塗工して被膜を形成させる。塗工の方法としては特に限定されず、例えば、スピンコート、スリットコート、スプレーコート、ディップコート、バーコート等の従来公知の塗工法を用いることができる。 Next, the prepared curable resin composition is applied onto a substrate so as to have a predetermined thickness, thereby forming a film. The coating method is not particularly limited, and conventionally known coating methods such as spin coating, slit coating, spray coating, dip coating, and bar coating can be used.

次いで、得られた被膜上に、所定のパターンが形成されたマスクを介して、紫外線等の活性光線を照射する。これにより、光照射部においては、上記硬化性樹脂組成物中に含まれるカプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物と光反応開始剤とが反応して光硬化する。これをアルカリ現像すれば、基板上に光硬化した硬化性樹脂組成物からなる所定のパターンのカラムスペーサが得られる。なお、上記硬化性樹脂組成物がブロックイソシアネート基を2つ以上有する化合物を含有する場合には、更に加熱して、含有されるアルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物とブロックイソシアネート基を2つ以上有する化合物とを反応させる。 Next, actinic rays such as ultraviolet rays are irradiated on the obtained coating film through a mask on which a predetermined pattern is formed. Thereby, in a light irradiation part, the trifunctional or more than trifunctional (meth) acrylate compound by which the caprolactone modification | denaturation contained in the said curable resin composition reacts with a photoreaction initiator, and photocures. If this is alkali-developed, a column spacer having a predetermined pattern made of a curable resin composition photocured on the substrate can be obtained. In addition, when the said curable resin composition contains the compound which has 2 or more block isocyanate groups, it heats further and has an alkali-soluble carboxyl group-containing high molecular compound and 2 or more blocked isocyanate groups to contain. The compound is reacted.

本発明のカラムスペーサの高さをセルギャップより若干高くなるように設計して、ODF法等の従来公知の方法により製造することにより、重力不良による色ムラのない液晶表示素子が得られる。
本発明のカラムスペーサを用いてなる液晶表示素子もまた、本発明の1つである。
By designing the column spacer of the present invention so as to be slightly higher than the cell gap and manufacturing the column spacer by a conventionally known method such as the ODF method, a liquid crystal display element free from color unevenness due to gravity failure can be obtained.
A liquid crystal display element using the column spacer of the present invention is also one aspect of the present invention.

本発明によれば、低温発泡を生ずることなく、重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制できるカラムスペーサを製造することができるカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物、該カラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を用いてなるカラムスペーサ及び液晶表示素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the curable resin composition for column spacers which can manufacture the column spacer which can suppress effectively the generation | occurrence | production of the color nonuniformity by poor gravity without producing low-temperature foaming, This curable resin for column spacers A column spacer and a liquid crystal display element using the composition can be provided.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
(1)アルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物の重合
3L容のセパラブルフラスコに、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)60重量部を仕込み、窒素雰囲気下にて90℃に昇温した後、メタクリル酸メチル10重量部、メタクリル酸8重量部、メタクリル酸n−ブチル12重量部、メタクリル酸ヒドロキシエチル10重量部、アゾビスバレロニトリル0.4重量部、及び、n−ドデシルメルカプタン0.8重量部を3時間かけて連続的に滴下した。その後、90℃にて30分間保持した後、温度を105℃に昇温し、3時間重合を継続し、アルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物溶液を得た。
得られたアルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物をサンプリングし、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて分子量を測定したところ、重量平均分子量(Mw)は約20000であった。
Example 1
(1) Polymerization of alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound A 3 L separable flask was charged with 60 parts by weight of diethylene glycol dimethyl ether (DMDG) as a solvent, heated to 90 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then methyl methacrylate. 10 parts by weight, 8 parts by weight of methacrylic acid, 12 parts by weight of n-butyl methacrylate, 10 parts by weight of hydroxyethyl methacrylate, 0.4 parts by weight of azobisvaleronitrile, and 3 parts by weight of 0.8 parts by weight of n-dodecyl mercaptan It was dripped continuously over time. Then, after hold | maintaining for 30 minutes at 90 degreeC, temperature was heated up to 105 degreeC and superposition | polymerization was continued for 3 hours and the alkali-soluble carboxyl group containing polymer compound solution was obtained.
The obtained alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound was sampled and the molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC). As a result, the weight average molecular weight (Mw) was about 20,000.

(2)カラムスペーサ用硬化性樹脂組成物の調製
得られたアルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物溶液100重量部、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬社製、DPCA−120)80重量部、光反応開始剤(チバスペシャリティケミカルズ社製、イルガキュア−90
7)10重量部、光反応開始剤(日本化薬社製、DETX−S)10重量部、熱架橋剤(旭化成ケミカルズ社製、デュラネート17B−60PX)8重量部、及び、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル60重量部を混合してカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を調製した。
(2) Preparation of curable resin composition for column spacer 100 parts by weight of the obtained alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound solution, 80 parts by weight of caprolactone-modified dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., DPCA-120) , Photoreaction initiator (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, Irgacure-90
7) 10 parts by weight, 10 parts by weight of a photoreaction initiator (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., DETX-S), 8 parts by weight of a thermal crosslinking agent (manufactured by Asahi Kasei Chemicals, Duranate 17B-60PX), and diethylene glycol dimethyl ether 60 as a solvent A curable resin composition for column spacers was prepared by mixing parts by weight.

(3)カラムスペーサの作製
透明導電膜が形成されたガラス基板上に得られたカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物をスピンコートにより塗布し、80℃、3分間乾燥して塗膜を得た。得られた塗膜に、30μm角のドットパターンマスクを介して200mJ/cmのし紫外線を照射した後、0.04%KOH溶液により60秒間現像し、純水にて30秒間洗浄してカラムスペーサのパターンを形成した。220℃、1時間のベーキング処理を行った後、カラムスペーサの断面積は30μm×30μm(900μm)、高さは4.5μmであった。
(3) Preparation of Column Spacer A curable resin composition for column spacer obtained on a glass substrate on which a transparent conductive film was formed was applied by spin coating, and dried at 80 ° C. for 3 minutes to obtain a coating film. The obtained coating film was irradiated with UV light of 200 mJ / cm 2 through a 30 μm square dot pattern mask, developed with 0.04% KOH solution for 60 seconds, washed with pure water for 30 seconds, A spacer pattern was formed. After baking at 220 ° C. for 1 hour, the column spacer had a cross-sectional area of 30 μm × 30 μm (900 μm 2 ) and a height of 4.5 μm.

(4)液晶表示素子の製造
得られたカラムスペーサが形成されたガラス基板上に、シール剤(積水化学工業社製)を長方形の枠を描く様にディスペンサーで塗布した。続いて、液晶(チッソ社製、JC−5004LA)の微小滴をガラス基板の枠内全面に滴下塗布し、すぐに他方のガラス基板を重ねあわせてシール部に高圧水銀ランプを用い紫外線を50mW/cmで60秒照射した。その後、液晶アニールを120℃にて1時間行い熱硬化させ、液晶表示素子を作製した。
(4) Manufacture of liquid crystal display element The sealing agent (made by Sekisui Chemical Co., Ltd.) was apply | coated with the dispenser so that the rectangular frame might be drawn on the glass substrate in which the column spacer obtained was formed. Subsequently, fine droplets of liquid crystal (manufactured by Chisso Co., Ltd., JC-5004LA) are dropped on the entire surface of the glass substrate, and the other glass substrate is immediately overlaid, and a high-pressure mercury lamp is used as a seal portion to apply ultraviolet light at 50 mW / Irradiated with cm 2 for 60 seconds. Thereafter, liquid crystal annealing was performed at 120 ° C. for 1 hour for thermosetting to produce a liquid crystal display element.

(実施例2)
実施例1で得られたアルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物100重量部、カプロラクトン変性ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート(新中村化学工業社製、NKエステル AD−TMP−4CL)80重量部、光反応開始剤(チバスペシャリティケミカルズ社製、イルガキュアー369)15重量部、熱架橋剤(旭化成ケミカルズ社製、デュラネートE−402−B80T)8重量部、及び、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル60重量部を混合してカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を調製した。得られたカラムスペーサ用硬化性樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法により、カラムスペーサ及び液晶表示素子を得た。
(Example 2)
100 parts by weight of the alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound obtained in Example 1, 80 parts by weight of caprolactone-modified ditrimethylolpropane tetraacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., NK ester AD-TMP-4CL), photoinitiator A column spacer prepared by mixing 15 parts by weight (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd., Irgacure 369), 8 parts by weight of a thermal crosslinking agent (manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., Duranate E-402-B80T), and 60 parts by weight of diethylene glycol dimethyl ether as a solvent. A curable resin composition was prepared. A column spacer and a liquid crystal display element were obtained in the same manner as in Example 1 except that the obtained curable resin composition for column spacer was used.

(比較例1)
カラムスペーサ用硬化性樹脂組成物の調製において、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬社製、DPCA−120)の代わりにジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(共栄社化学社製、DPE−6A)を用いた以外は実施例1と同様の方法により、カラムスペーサ及び液晶表示素子を得た。
(Comparative Example 1)
In preparation of the curable resin composition for column spacers, dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., DPE-6A) is used instead of caprolactone-modified dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., DPCA-120). A column spacer and a liquid crystal display element were obtained in the same manner as in Example 1 except that.

(評価)
実施例1、2で得られたカラムスペーサ及び液晶表示素子について以下の方法により評価を行った。
結果を表1に示した。
(Evaluation)
The column spacers and liquid crystal display elements obtained in Examples 1 and 2 were evaluated by the following methods.
The results are shown in Table 1.

(1)カラムスペーサの評価
温度60℃及び120℃の条件において、カラムスペーサを10mN/sの荷重印加速度で圧縮し、初期高さHの85%に相当する高さになるまで圧縮した。ここで10mNの荷重を印加し、Hの85%に相当するカラムスペーサ高さをH、Hに達した時点での荷重をFとした。得られた各値を用いて、上記式(1)により15%圧縮時の圧縮弾性係数Eを算出した。
(1) Evaluation of column spacers The column spacers were compressed at a load application rate of 10 mN / s under the conditions of 60 ° C. and 120 ° C., and compressed to a height corresponding to 85% of the initial height H 0 . Here, a load of 10 mN was applied, the column spacer height corresponding to 85% of H 0 was H 1 , and the load when the load reached H 1 was F. Using each obtained value, the compression elastic modulus E at the time of 15% compression was calculated by the above formula (1).

(2)液晶表示素子の評価
液晶表示素子を点灯表示し、セルギャップの均一性を表示画面を目視にて観察して、以下の基準により評価した。
また、液晶表示素子を垂直に立てた状態で、60℃の条件下にて2日間放置した。放置後、クロスニコル間に液晶表示素子を設置し、目視により表示画像を観察して、重力不良の発生について以下の基準により評価した。
更に、液晶表示素子を0℃の条件下にて24時間放置した後、クロスニコル間に液晶表示素子を設置し、目視により観察して、低温発泡の発生について以下の基準により評価した。
セルギャップの評価
〇:均一
×:色ムラあり
重力不良の評価
〇:均一
×:色ムラあり
低温発泡の評価
〇:発泡なし
×:発泡あり
(2) Evaluation of liquid crystal display element The liquid crystal display element was turned on and the uniformity of the cell gap was visually observed on the display screen, and evaluated according to the following criteria.
Further, the liquid crystal display element was left standing at 60 ° C. for 2 days in a vertically standing state. After being allowed to stand, a liquid crystal display element was installed between the crossed Nicols, and the display image was observed with the naked eye to evaluate the occurrence of poor gravity according to the following criteria.
Further, after the liquid crystal display element was allowed to stand for 24 hours at 0 ° C., the liquid crystal display element was placed between crossed Nicols and visually observed to evaluate the occurrence of low temperature foaming according to the following criteria.
Evaluation of cell gap ○: Uniform ×: Color unevenness Evaluation of gravity failure ○: Uniform ×: Color unevenness Evaluation of low-temperature foaming ○: No foaming ×: With foaming

Figure 2006091196
Figure 2006091196

本発明によれば、重力不良による色ムラの発生を効果的に抑制できるカラムスペーサ、該カラムスペーサを用いてなる液晶表示素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the column spacer which can suppress effectively generation | occurrence | production of the color nonuniformity by a gravity defect, and the liquid crystal display element using this column spacer can be provided.

Claims (4)

液晶表示素子に用いられるカラムスペーサであって、60℃において15%圧縮したときの弾性係数が0.13〜0.65GPaであることを特徴とするカラムスペーサ。 A column spacer used for a liquid crystal display element, wherein the elastic modulus is 0.13 to 0.65 GPa when compressed by 15% at 60 ° C. 120℃において15%圧縮したときの弾性係数が0.1〜0.5GPaであることを特徴とする請求項1記載のカラムスペーサ。 The column spacer according to claim 1, wherein the elastic modulus is 0.1 to 0.5 GPa when compressed at 15% at 120 ° C. カプロラクトン変性された3官能以上の(メタ)アクリレート化合物、アルカリ可溶性カルボキシル基含有高分子化合物、及び、光反応開始剤を含有する硬化性樹脂組成物からなることを特徴とする請求項1又は2記載のカラムスペーサ。 3. A curable resin composition comprising a caprolactone-modified tri- or higher functional (meth) acrylate compound, an alkali-soluble carboxyl group-containing polymer compound, and a photoreaction initiator. Column spacer. 請求項1、2又は3記載のカラムスペーサを用いてなることを特徴とする液晶表示素子。 A liquid crystal display element comprising the column spacer according to claim 1, 2 or 3.
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