JP2008015346A - Spacer particle dispersion liquid, method for manufacturing liquid crystal display device, and liquid crystal display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spacer particle dispersion liquid with which the spacer particles can be rapidly and accurately and selectively arranged in specific positions corresponding to the non-pixel region on a substrate by using an ink jet device, a method for manufacturing a liquid crystal display device, and a liquid crystal display device. <P>SOLUTION: The spacer particle dispersion liquid contains the spacer particles 1 and a solvent 5 and is used for arranging the spacer particles on the surface of a substrate using the ink jet device. In a step of drying the droplets discharged and formed on the surface of the substrate, the spacers aggregate each other within the droplets before the droplets completely dry up, and the boiling point of the solvent is 50 to 190°C. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェット装置を用いて、迅速に、かつ、基板上の非画素領域に対応する特定の位置に、精度よく選択的にスペーサ粒子を配置することができるスペーサ粒子分散液、液晶表示装置の製造方法、及び、液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a spacer particle dispersion liquid crystal device capable of quickly and selectively disposing spacer particles at a specific position corresponding to a non-pixel region on a substrate using an ink jet device, and a liquid crystal display device And a liquid crystal display device.

現在、液晶表示装置はパソコン、携帯電子機器等に広く用いられている。一般的な液晶表示装置では、図9に示されているように、2枚の透明基板201、202が対向し合うように重ね合わせられた構造を有する。 Currently, liquid crystal display devices are widely used in personal computers, portable electronic devices, and the like. As shown in FIG. 9, a general liquid crystal display device has a structure in which two transparent substrates 201 and 202 are stacked so as to face each other.

透明基板201の内表面には、カラーフィルタ203及びカラーフィルタ203を画するブラックマトリックス204が形成されている。カラーフィルタ203及びブラックマトリックス204上には、オーバーコート層205が形成されている。オーバーコート層205上には、透明電極206が形成されている。更に、透明電極206を覆うように、配向膜207が形成されている。他方、透明基板202の内表面には、カラーフィルタ203と対向する位置において、透明電極208が形成されている。更に、透明基板202の内表面と透明電極208とを覆うように、配向膜209が形成されている。一方、透明基板201、202の外表面には、それぞれ偏光板210、211が配置されている。透明電極206、208は、画素領域に配置された画素電極と、画素領域以外に配置された電極とを有する。 On the inner surface of the transparent substrate 201, a color filter 203 and a black matrix 204 that defines the color filter 203 are formed. An overcoat layer 205 is formed on the color filter 203 and the black matrix 204. A transparent electrode 206 is formed on the overcoat layer 205. Further, an alignment film 207 is formed so as to cover the transparent electrode 206. On the other hand, a transparent electrode 208 is formed on the inner surface of the transparent substrate 202 at a position facing the color filter 203. Further, an alignment film 209 is formed so as to cover the inner surface of the transparent substrate 202 and the transparent electrode 208. On the other hand, polarizing plates 210 and 211 are disposed on the outer surfaces of the transparent substrates 201 and 202, respectively. The transparent electrodes 206 and 208 include a pixel electrode disposed in the pixel region and an electrode disposed outside the pixel region.

透明基板201と透明基板202とは、それぞれの外周縁近傍において、シール剤212を介して接合されている。配向膜207と配向膜209との空隙には、スペーサ粒子213が配置されており、更に液晶214が封入されている。このような構造の液晶表示装置において、スペーサ粒子213は、2枚の透明基板201、202の間隔を規制し、適正な液晶層の厚み(セルギャップ)を維持するように機能している。 The transparent substrate 201 and the transparent substrate 202 are bonded via a sealant 212 in the vicinity of the outer peripheral edge of each. Spacer particles 213 are arranged in the gap between the alignment film 207 and the alignment film 209, and liquid crystal 214 is sealed. In the liquid crystal display device having such a structure, the spacer particles 213 function to regulate the distance between the two transparent substrates 201 and 202 and maintain an appropriate thickness (cell gap) of the liquid crystal layer.

従来の液晶表示装置の製造方法では、スペーサは、透明基板の基板上に均一にランダムに散布されるため、図9に示されるように、画素電極上、すなわち液晶表示装置の表示部(画素領域)にもスペーサが配置されやすかった。スペーサは、一般的に合成樹脂やガラス等から形成されており、画素電極上にスペーサが配置されると、消偏作用によりスペーサ部分が光り漏れを起こす。また、スペーサ表面での液晶の配向が乱れると光抜けが起こり、コントラストや色調が低下し、表示品質が悪化する。他方、TFT液晶表示装置においては、基板上にTFT素子が配置されている。スペーサがこのTFT素子上に配置されると、基板に圧力が加わったときにTFT素子が破損することがあった。 In the conventional method for manufacturing a liquid crystal display device, the spacers are uniformly and randomly distributed on the transparent substrate, and as shown in FIG. 9, on the pixel electrode, that is, the display portion (pixel region) of the liquid crystal display device. ) Was also easy to place a spacer. The spacer is generally made of synthetic resin, glass, or the like, and when the spacer is disposed on the pixel electrode, the spacer portion leaks light due to the biasing action. Further, if the alignment of the liquid crystal on the spacer surface is disturbed, light leakage occurs, the contrast and color tone are lowered, and the display quality is deteriorated. On the other hand, in a TFT liquid crystal display device, TFT elements are arranged on a substrate. When the spacer is disposed on the TFT element, the TFT element may be damaged when pressure is applied to the substrate.

このようなスペーサのランダム散布に伴う問題点を解決するために、スペーサを遮光層(画素領域を画する部分、以下非画素領域ともいう)下に配置する種々の試みがなされている。 In order to solve such problems associated with random dispersion of spacers, various attempts have been made to dispose the spacers under a light-shielding layer (a portion defining a pixel region, hereinafter also referred to as a non-pixel region).

スペーサを特定の位置にのみ配置する方法として、例えば、特許文献1には、開口部を有するマスクを配置させたい位置と合致させた後に、マスクを通してスペーサを散布する方法が開示されている。また、特許文献2には、感光体に静電的にスペーサを吸着させた後、透明基板にスペーサを転写する方法が開示されている。更に、特許文献3には、基板上の画素電極に電圧を印加し、帯電させたスペーサを散布することで、静電的斥力によって特定の位置にスペーサを配置させる液晶表示装置の製造方法が開示されている。 As a method of arranging the spacers only at specific positions, for example, Patent Document 1 discloses a method of dispersing the spacers through the mask after matching the position where the mask having the opening is desired to be arranged. Patent Document 2 discloses a method of electrostatically attracting a spacer to a photosensitive member and then transferring the spacer to a transparent substrate. Further, Patent Document 3 discloses a method for manufacturing a liquid crystal display device in which a spacer is arranged at a specific position by electrostatic repulsion by applying a voltage to pixel electrodes on a substrate and dispersing charged spacers. Has been.

しかしながら、特許文献1又は特許文献2に記載の方法では、基板上にマスクや感光体が直接接触するために、基板上の配向膜が損傷を受け、製造した液晶表示装置の液晶表示の画質が低下するという問題があった。また、特許文献3に記載の方法では、配置させるパターンに従った電極を必要とするため、任意の位置にスペーサを配置することが不可能であった。 However, in the method described in Patent Document 1 or Patent Document 2, since the mask and the photoconductor are in direct contact with the substrate, the alignment film on the substrate is damaged, and the liquid crystal display image quality of the manufactured liquid crystal display device is low. There was a problem of lowering. Further, in the method described in Patent Document 3, an electrode according to the pattern to be arranged is required, so that it is impossible to arrange the spacer at an arbitrary position.

このような問題に対し、例えば、特許文献4には、インクジェット装置を用いてスペーサを配置する方法が開示されている。この方法では、基板そのものにマスクや感光体が直接接触することがなく、任意の位置に任意のパターンでスペーサを配置できる。 For example, Patent Document 4 discloses a method of arranging spacers using an ink jet apparatus to deal with such a problem. In this method, the mask and the photoconductor do not come into direct contact with the substrate itself, and the spacer can be arranged in an arbitrary pattern at an arbitrary position.

しかしながら、吐出するスペーサ粒子分散液中には、粒径が1〜10μm程度のスペーサ粒子が含まれているため、直線的に吐出するためには、インクジェットヘッドのノズル径を大きくせざるを得なかった。その結果、基板上に吐出された液滴が大きくなって、画素領域ではない遮光領域を狙って吐出しても、液滴が非画素領域から画素領域にはみ出し、スペーサが画素領域に配置されることがあった。 However, since the spacer particle dispersion to be discharged contains spacer particles having a particle size of about 1 to 10 μm, the nozzle diameter of the inkjet head must be increased in order to discharge linearly. It was. As a result, even if the droplets ejected onto the substrate become large and ejected aiming at a light-shielding region that is not a pixel region, the droplets protrude from the non-pixel region to the pixel region, and the spacer is disposed in the pixel region. There was a thing.

画素領域にはみ出した液滴は、着弾中心を中心として乾燥縮小すると、図10(a)に示すように、液滴40中のスペーサ粒子41は、液滴40の外周部が縮小する力により移動し、非画素領域に凝集配置させることができるが、図10(b)に示すように、液滴40’が着弾径のまま乾燥して液滴40’が着弾中心に向かって縮小せず、スペーサ粒子41’が非画素領域に凝集配置されないことも多かった。このため、インクジェット装置で吐出したスペーサ粒子分散液の液滴は、着弾中心に縮小するとともに、スペーサ粒子が非画素領域に集まるような工夫をしなければならなかった。このような工夫をしない場合には、スペーサが画素領域に配置されてしまい、コントラストや色調が低下し、表示品質が悪化することがあった。なお、図10(a)、(b)は、従来の基板表面に着弾させたスペーサ粒子分散液の液滴を乾燥させる様子を模式的に示す説明図である。 When the liquid droplets that protrude into the pixel area are dried and reduced around the center of landing, the spacer particles 41 in the liquid droplets 40 are moved by a force that reduces the outer periphery of the liquid droplets 40 as shown in FIG. However, as shown in FIG. 10B, the droplet 40 ′ is dried with the landing diameter, and the droplet 40 ′ is not reduced toward the landing center. In many cases, the spacer particles 41 ′ are not aggregated in the non-pixel region. For this reason, the droplets of the spacer particle dispersion discharged by the ink jet apparatus have to be devised so that the spacer particles are reduced to the center of landing and the spacer particles are collected in the non-pixel region. Without such a device, the spacers are arranged in the pixel region, and the contrast and color tone may be lowered, and the display quality may be deteriorated. FIGS. 10A and 10B are explanatory views schematically showing a state of drying the droplets of the spacer particle dispersion liquid landed on the conventional substrate surface.

例えば、特許文献5、6等には、スペーサを分散する媒体を、適切な沸点と表面張力とを有する溶媒の組み合わせすることや、基板とこれらの溶媒の相互作用の結果による後退接触角を適宜調整することにより、図10(a)に示すように、液滴を着弾した際の液滴径より乾燥時に縮めることによりスペーサ粒子を特定領域に凝集配置させる方法が開示されている。
しかしながら、これらの方法であっても、基板、とりわけ配向膜(特に、高表面張力を有し、後退接触角が5度以下であるような配向膜)の種類によっては、スペーサ粒子分散液の液滴の乾燥過程でも液滴径が縮小せず、図10(b)に示すように、スペーサ粒子が集合しないという問題があった。
更に、一般的にスペーサ粒子分散液の液滴の後退接触角を高くしようとすると、溶剤として高表面張力のものを使用しがちであり、このような高表面張力の溶剤は沸点が高いため乾燥しにくいという問題があった。
特開平4−198919号公報 特開平6−258647号公報 特開平10−339878号公報 特開昭57−58124号公報 特開2003−279999号公報 特開2005−189651号公報
For example, in Patent Documents 5 and 6, etc., the medium in which the spacer is dispersed is combined with a solvent having an appropriate boiling point and surface tension, and the receding contact angle resulting from the interaction between the substrate and these solvents is appropriately set. As shown in FIG. 10 (a), a method is disclosed in which spacer particles are aggregated and arranged in a specific region by shrinking the droplet diameter at the time of drying, as shown in FIG.
However, even with these methods, depending on the type of substrate, particularly an alignment film (particularly an alignment film having a high surface tension and a receding contact angle of 5 degrees or less), the liquid of the spacer particle dispersion liquid may be used. There was a problem that the droplet diameter was not reduced even during the drying process of the droplets, and the spacer particles did not collect as shown in FIG.
Furthermore, in general, when trying to increase the receding contact angle of the droplets of the spacer particle dispersion liquid, a solvent having a high surface tension is apt to be used, and such a high surface tension solvent has a high boiling point and is thus dried. There was a problem that it was difficult to do.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-198919 JP-A-6-258647 JP-A-10-339878 JP-A-57-58124 JP 2003-279999 A JP 2005-189651 A

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、インクジェット装置を用いて、迅速に、かつ、基板上の非画素領域に対応する特定の位置に、精度よく選択的にスペーサ粒子を配置することができるスペーサ粒子分散液、液晶表示装置の製造方法、及び、液晶表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to arrange spacer particles quickly and accurately at a specific position corresponding to a non-pixel region on a substrate using an ink jet apparatus in view of the above-described state of the prior art. The object is to provide a spacer particle dispersion, a method for manufacturing a liquid crystal display device, and a liquid crystal display device.

本発明は、スペーサ粒子と溶剤とを含有し、インクジェット装置を用いて基板の表面に前記スペーサ粒子を配置する際に用いられるスペーサ粒子分散液であって、前記基板の表面に吐出し形成した液滴を乾燥する工程において、前記液滴が完全に乾燥する前に液滴内部で前記スペーサ同士が凝集し、前記溶剤の沸点が50〜190℃であるスペーサ粒子分散液である。 The present invention relates to a spacer particle dispersion liquid that contains spacer particles and a solvent and is used when the spacer particles are arranged on the surface of the substrate using an ink jet apparatus, and is a liquid that is formed by discharging onto the surface of the substrate. In the step of drying the droplets, the spacer particles are dispersed in the droplets before the droplets are completely dried, and the solvent has a boiling point of 50 to 190 ° C.

また、本発明は、画素領域と非画素領域とを有する液晶表示装置の製造方法であって、第1の基板又は第2の基板の表面に、インクジェット装置を用いてスペーサ粒子分散液を吐出することにより、前記非画素領域に対応する特定の位置にスペーサ粒子分散液の液滴を配置する工程1、前記スペーサ粒子分散液の液滴中でスペーサ粒子を凝集させる工程2、及び、前記第1の基板と前記第2の基板とを、液晶及び凝集させた前記スペーサ粒子を介して対向するように重ね合わせる工程3を有する液晶表示装置の製造方法である。 The present invention is also a method for manufacturing a liquid crystal display device having a pixel region and a non-pixel region, and the spacer particle dispersion is discharged onto the surface of the first substrate or the second substrate using an ink jet device. Thereby, a step 1 of arranging droplets of the spacer particle dispersion at a specific position corresponding to the non-pixel region, a step 2 of aggregating spacer particles in the droplets of the spacer particle dispersion, and the first This is a method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising the step 3 of superposing the second substrate and the second substrate so as to face each other through the liquid crystal and the agglomerated spacer particles.

また、本発明は、本発明のスペーサ粒子分散液又は本発明の液晶表示装置の製造方法を用いてなる液晶表示装置である。
以下、本発明を詳細に説明する。
Moreover, this invention is a liquid crystal display device which uses the manufacturing method of the spacer particle dispersion liquid of this invention or the liquid crystal display device of this invention.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明者らは、鋭意検討の結果、インクジェット装置を用いて基板の表面にスペーサ粒子を配置する際に用いられるスペーサ粒子分散液が、沸点が所定の範囲内にある溶剤を含有し、かつ、基板の表面に吐出し形成した液滴の状態がその乾燥過程において変化する、すなわち、液滴の乾燥過程でスペーサ粒子の溶剤に対する分散性が変化するものであると、スペーサ粒子を迅速にかつ目的とする領域に確実に配置させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that a spacer particle dispersion used when arranging spacer particles on the surface of a substrate using an inkjet device contains a solvent having a boiling point within a predetermined range, and If the state of the droplets discharged and formed on the surface of the substrate changes during the drying process, that is, if the dispersibility of the spacer particles in the solvent changes during the drying process, the spacer particles can be quickly and purposefully As a result, the present invention has been completed.

本発明のスペーサ粒子分散液は、スペーサ粒子と溶剤とを含有し、インクジェット装置を用いて基板の表面に上記スペーサ粒子を配置する際に用いられるものである。
本発明のスペーサ粒子分散液は、上記基板の表面に吐出した液滴を乾燥する工程において、該液滴が完全に乾燥する前に液滴内部で上記スペーサ粒子同士が凝集する。すなわち、本発明のスペーサ粒子分散液が液滴内部でスペーサ粒子同士が凝集するとは、基板表面に吐出し形成された液滴を乾燥させると、図10(a)を用いて説明した従来のスペーサ粒子分散液とは異なり、液滴中のスペーサ粒子が液滴の外周部が縮小する力によらず、スペーサ粒子同士が凝集するものである。また、場合によっては、スペーサ粒子同士の凝集に引き続いて液滴外周が収縮する場合もある。
The spacer particle dispersion of the present invention contains spacer particles and a solvent, and is used when the spacer particles are arranged on the surface of a substrate using an ink jet apparatus.
In the step of drying the droplets discharged onto the surface of the substrate, the spacer particle dispersion of the present invention aggregates the spacer particles inside the droplets before the droplets are completely dried. That is, the spacer particle dispersion of the present invention causes the spacer particles to aggregate inside the droplet. When the droplet formed by discharging onto the substrate surface is dried, the conventional spacer described with reference to FIG. Unlike the particle dispersion, the spacer particles aggregate in the droplets regardless of the force with which the outer periphery of the droplets shrinks. In some cases, the outer periphery of the droplet contracts following aggregation of the spacer particles.

図1は、基板表面に吐出した本発明のスペーサ粒子分散液からなる液滴の乾燥工程を示す断面図であり、(a)は、基板表面に形成した液滴の着弾径が液滴の乾燥に伴って縮小する場合を示し、(b)は、基板表面に形成した液滴の着弾径が液滴の乾燥に伴って変化しない場合を示す。なお、図1(a)、(b)において、破線は、液滴の着弾径を示し、「着弾径」とは、本発明のスペーサ粒子分散液を、インクジェット装置を用いて基板表面に吐出し形成した液滴を上方から見たときに外周の描く円の直径を意味する。また、図1(a)中、矢印は、液滴5が縮小する方向を示す。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a drying process of droplets made of the spacer particle dispersion of the present invention discharged onto the substrate surface. FIG. 1 (a) shows the droplet diameter formed on the substrate surface when the droplets are dried. (B) shows the case where the landing diameter of the droplet formed on the substrate surface does not change as the droplet dries. In FIGS. 1A and 1B, the broken lines indicate the landing diameters of the droplets, and the “landing diameter” means that the spacer particle dispersion of the present invention is discharged onto the substrate surface using an ink jet apparatus. It means the diameter of a circle drawn on the outer periphery when the formed droplet is viewed from above. Further, in FIG. 1A, an arrow indicates a direction in which the droplet 5 is reduced.

図1(a)に示すように、本発明のスペーサ粒子分散液からなる液滴の着弾径が乾燥に伴って縮小する場合、着弾直後の液滴5中のスペーサ粒子1は、液滴5中で凝集していないが、液滴5を乾燥させると、液滴5は縮小する一方、該液滴5中のスペーサ粒子1は、液滴5の外周部が縮小する力によらず、着弾中心付近に凝集した状態となる。その後、液滴5は、乾燥の進行に伴って縮小し続け、乾燥完了後においては、基板表面にスペーサ粒子1のみが凝集した状態で配置される。
一方、図1(b)に示すように、本発明のスペーサ粒子分散液からなる液滴の着弾径が乾燥に伴って変化しない場合、着弾直後の液滴5’中のスペーサ粒子1’は、液滴5’中で凝集していないが、液滴5’を乾燥させると、液滴5’の着弾径は変化せずその高さが低くなる一方、該液滴5’中のスペーサ粒子1’は、液滴5’の外周部が縮小する力によらず、着弾中心付近に凝集した状態となる。その後、液滴5’は、乾燥の進行に伴って高さが低くなり続け、乾燥完了後においては、基板表面にスペーサ粒子1’のみが凝集した状態で配置される。
なお、本発明のスペーサ粒子分散液において、乾燥を行う前の液滴中のスペーサ粒子は、図1に示したように、液滴中に分散した状態であってもよいが、例えば、液滴の底面部分に広がって沈降した状態であってもよい。
As shown in FIG. 1A, when the landing diameter of the droplet made of the spacer particle dispersion of the present invention is reduced as it is dried, the spacer particles 1 in the droplet 5 immediately after landing are in the droplet 5. However, when the droplet 5 is dried, the droplet 5 is reduced. On the other hand, the spacer particle 1 in the droplet 5 does not depend on the force that the outer peripheral portion of the droplet 5 is reduced. It will be in the aggregated state in the vicinity. Thereafter, the droplets 5 continue to shrink as the drying progresses, and after the drying is completed, only the spacer particles 1 are arranged in an aggregated state on the substrate surface.
On the other hand, as shown in FIG. 1B, when the landing diameter of the droplet made of the spacer particle dispersion of the present invention does not change with drying, the spacer particles 1 ′ in the droplet 5 ′ immediately after landing are: Although not aggregated in the droplet 5 ', when the droplet 5' is dried, the landing diameter of the droplet 5 'does not change and its height decreases, while the spacer particles 1 in the droplet 5' are reduced. “Is agglomerated in the vicinity of the center of impact, regardless of the force by which the outer periphery of the droplet 5 ′ shrinks. Thereafter, the droplet 5 ′ continues to decrease in height as the drying progresses, and after the drying is completed, only the spacer particles 1 ′ are aggregated on the substrate surface.
In the spacer particle dispersion of the present invention, the spacer particles in the droplet before drying may be dispersed in the droplet as shown in FIG. It may be in a state where it spreads and settles down on the bottom part of.

本発明のスペーサ粒子分散液は、図1(a)及び(b)に示したように、基板表面に形成した液滴の重量を5重量%以上減少させたとき(以下、この状態を乾燥後期ともいう)に、液滴中のスペーサ粒子が凝集することが好ましい。すなわち、本発明のスペーサ粒子分散液は、基板表面に形成した液滴を乾燥させ、その重量を5重量%以上減少させたときに、液滴の組成が変化するものであることが好ましい。
上記液滴の重量を5重量%未満減少させたときに上記スペーサ粒子が凝集するものであると、本発明のスペーサ粒子分散液の取り扱い性に劣り、インクジェット装置を用いて基板表面に吐出する前にスペーサ粒子が凝集し、ノズルの詰まりや液滴の配置精度が低下することがある。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the spacer particle dispersion of the present invention reduces the weight of the droplets formed on the substrate surface by 5% by weight or more (hereinafter, this state is referred to as a late drying stage). It is also preferable that the spacer particles in the droplets aggregate. That is, the spacer particle dispersion of the present invention is preferably such that the composition of the droplet changes when the droplet formed on the substrate surface is dried and its weight is reduced by 5% by weight or more.
When the spacer particles are aggregated when the weight of the droplets is reduced by less than 5% by weight, the spacer particle dispersion of the present invention is inferior in handleability and before being discharged onto the substrate surface using an ink jet device. In some cases, the spacer particles agglomerate, and the clogging of the nozzles and the arrangement accuracy of the droplets may decrease.

このような本発明のスペーサ粒子分散液は、本発明のスペーサ粒子分散液に用いられる溶剤のうち、基板の表面に形成した液滴の乾燥後期に残存する溶剤を、スペーサ粒子の分散性が悪いものとすることにより、液滴の乾燥後期にスペーサ粒子の凝集を実現することができる。これに対して、例えば、スペーサ粒子分散液に用いられる溶剤のうち、液滴の乾燥後期に残存する溶剤に対してスペーサ粒子の分散性が変化しない場合、又は、分散性がよくなるような場合、液滴の乾燥の進行に伴ってスペーサ粒子分散液が凝集することがない。特に、本発明のスペーサ粒子分散液の後退接触角が低い場合(すなわち、液滴が乾燥に伴って縮小しないとき、図10(b)参照)、スペーサ粒子が液滴の乾燥の進行に伴って液滴の縮小により凝集することもないため、スペーサ粒子を基板表面の目的とする位置に凝集した状態で配置することができない。 In the spacer particle dispersion of the present invention, among the solvents used in the spacer particle dispersion of the present invention, the solvent remaining in the late drying stage of the droplets formed on the surface of the substrate is poor in spacer particle dispersibility. By doing so, aggregation of the spacer particles can be realized in the late drying stage of the droplets. On the other hand, for example, among the solvents used in the spacer particle dispersion liquid, when the dispersibility of the spacer particles does not change relative to the solvent remaining in the late drying stage of the droplets, or when the dispersibility is improved, As the drying of the droplet proceeds, the spacer particle dispersion does not aggregate. In particular, when the receding contact angle of the spacer particle dispersion of the present invention is low (that is, when the droplet does not shrink with drying, see FIG. 10B), the spacer particles move with the progress of drying of the droplet. Since the droplets do not aggregate due to the reduction of the droplets, the spacer particles cannot be arranged in an aggregated state at the target position on the substrate surface.

上記液滴の組成が該液滴の乾燥の進行に伴って変化する本発明のスペーサ粒子分散液において、上記溶剤は、沸点等の乾燥条件の異なる複数の溶剤を混合した混合溶剤であって、液滴の形成直後ではスペーサ粒子の分散性に優れる一方、上記液滴の乾燥後期以降では上記スペーサ粒子の分散性が低下するような組成の混合溶剤が好適に用いられる。 In the spacer particle dispersion of the present invention in which the composition of the droplets changes as the drying of the droplets progresses, the solvent is a mixed solvent in which a plurality of solvents having different drying conditions such as boiling point are mixed, A mixed solvent having such a composition as to be excellent in the dispersibility of the spacer particles immediately after the formation of the droplets, while decreasing the dispersibility of the spacer particles in the later drying stage of the droplets is preferably used.

上記混合溶剤を構成する乾燥条件の異なる複数の溶剤として、例えば、沸点の異なる溶剤を混合したものを選択した場合、使用するスペーサ粒子に対する分散性を考慮しつつ、沸点の差が10℃以上のものを選択することが好ましい。10℃未満であると、本発明のスペーサ粒子分散液からなる液滴を基板の表面に形成した後、該液滴が完全に乾燥するまで、スペーサ粒子分散液の溶剤組成が変化しにくく、スペーサ粒子の分散性が変わらないため、上記スペーサ粒子が凝集するといった本発明の効果が得られないことがある。
ただし、本発明のスペーサ粒子分散液において、上記溶剤は沸点の下限が50℃、上限が190℃である。50℃未満であると、上記溶剤が揮発しやすくなりすぎ、インクジェット装置を用いて本発明のスペーサ粒子分散液を吐出する際に、ノズル近傍で溶剤が揮発しスペーサ粒子が凝集してしまい、190℃を超えると、基板表面に形成した本発明のスペーサ粒子分散液の液滴が乾燥しにくく、本発明のスペーサ粒子分散液を用いてスペーサ粒子を配置するのに長時間を要する。従って、上記混合溶剤として沸点の異なる溶剤を混合したときは、沸点の下限が50℃、上限が190℃の範囲内である溶剤を適宜選択する。
上記溶剤の沸点の好ましい下限は70℃、好ましい上限は150℃である。なお、本明細書において、溶剤の沸点とは1気圧下における値である。
As a plurality of solvents having different drying conditions constituting the mixed solvent, for example, when a solvent having a different boiling point is selected, the difference in boiling point is 10 ° C. or more while considering dispersibility with respect to the spacer particles to be used. It is preferable to select one. When the temperature is lower than 10 ° C., the solvent composition of the spacer particle dispersion is less likely to change until the droplet is completely dried after the droplet made of the spacer particle dispersion of the present invention is formed on the surface of the substrate. Since the dispersibility of the particles does not change, the effect of the present invention that the spacer particles aggregate may not be obtained.
However, in the spacer particle dispersion of the present invention, the solvent has a lower limit of boiling point of 50 ° C. and an upper limit of 190 ° C. When the temperature is lower than 50 ° C., the solvent is likely to be volatilized too easily, and when the spacer particle dispersion of the present invention is discharged using an ink jet apparatus, the solvent volatilizes in the vicinity of the nozzle and the spacer particles agglomerate. When the temperature exceeds ℃, the droplets of the spacer particle dispersion of the present invention formed on the substrate surface are difficult to dry, and it takes a long time to arrange the spacer particles using the spacer particle dispersion of the present invention. Therefore, when solvents having different boiling points are mixed as the mixed solvent, a solvent having a lower limit of boiling point within the range of 50 ° C. and an upper limit within 190 ° C. is appropriately selected.
The minimum with the preferable boiling point of the said solvent is 70 degreeC, and a preferable upper limit is 150 degreeC. In the present specification, the boiling point of the solvent is a value under 1 atm.

このような沸点を有する溶剤としては、例えば、水の他、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール(イソブチルアルコール)、2−メチル−2−プロパノール(tert−ブチルアルコール)、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール(イソペンチルアルコール)、2−メチル−2−ブタノール(tert−ペンチルアルコール)、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール(ネオペンチルアルコール)、1−ヘキサノール、1−メトキシ−2−プロパノール、2−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール(メチルイソブチルカルビノール)、2−エチル−1−ブタノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、1,2−プロパンジオール(プロピレングリコール)、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノt−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジアセテート(二酢酸エチレン)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ蟻酸エステル、1,2−プロパンジオール(プロピレングリコール)、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールジアセテート、3−メトキシブタノール(1,3−ブタンジオールモノメチルエーテル)、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルイソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、グリセリンモノアセタート(モノアセチン)、ジオキサン、トリオキサン、THF、アセトン、MEK、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酪酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、マロン酸ジメチル、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、フェノール、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、トルエン、エチルベンゼン、DMF、DMSO、ジイソプロピルエーテル、ジプロピルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルエタノールアミン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。 Examples of the solvent having such a boiling point include water, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol (isobutyl alcohol), 2- Methyl-2-propanol (tert-butyl alcohol), 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol (isopentyl alcohol), 2- Methyl-2-butanol (tert-pentyl alcohol), 3-methyl-2-butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol (neopentyl alcohol), 1-hexanol, 1-methoxy-2-propanol, 2-methyl -1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol (methyl isobutyl) Lucalbinol), 2-ethyl-1-butanol, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, 1,2-propanediol (propylene glycol), ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol Monobutyl ether, ethylene glycol mono t-butyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol diacetate (ethylene acetate), ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monoformate ester, 1, 2-propanediol (propylene glycol), propylene Glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol diacetate, 3-methoxy Butanol (1,3-butanediol monomethyl ether), 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl isopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropyl Lenglycol dimethyl ether, glycerin monoacetate (monoacetin), dioxane, trioxane, THF, acetone, MEK, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, ethyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, malonic acid Dimethyl, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, phenol, hexane, heptane, octane, nonane, decane, toluene, ethylbenzene , DMF, DMSO, diisopropyl ether, dipropyl ether, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylethanolamine, diacetone alcohol and the like. That.

また、上記混合溶剤としては、本発明のスペーサ粒子分散液に用いられるスペーサ粒子との関係を考慮して上述した溶剤の中から適宜決定されるが、例えば、(1)上記液滴の乾燥後期までの間(以下、乾燥前期ともいう)における溶解度パラメータ(SP値)とスペーサ粒子表面のSP値との差(A)が下記式(1)を満たし、かつ、上記液滴の乾燥後期の溶剤混合物の溶解度パラメータ(SP値)とスペーサ粒子表面の溶解度パラメータ(SP値)との差(B)が下記式(2)を満たす混合溶剤、(2)上記液滴の乾燥前期におけるスペーサ粒子との接触角(θs1)と、上記液滴の乾燥後期におけるスペーサ粒子との接触角(θs2)との差(θs2−θs1)が1度以上である混合溶剤、(3)上記液滴の乾燥前期におけるスペーサ粒子のゼータ電位が、上記液滴の乾燥後期におけるスペーサ粒子のゼータ電位よりも高くなる混合溶剤等が挙げられる。
|A|≦5 (1)
|B|≧|A|+0.2 (2)
Further, the mixed solvent is appropriately determined from the above-mentioned solvents in consideration of the relationship with the spacer particles used in the spacer particle dispersion of the present invention. For example, (1) Late drying stage of the droplets The difference (A) between the solubility parameter (SP value) and the SP value on the surface of the spacer particles in the period up to (hereinafter also referred to as the first drying period) satisfies the following formula (1), and the solvent in the latter drying stage of the droplets The difference (B) between the solubility parameter (SP value) of the mixture and the solubility parameter (SP value) of the spacer particle surface satisfies the following formula (2), and (2) the spacer particles in the first drying stage of the droplets A mixed solvent in which the difference (θs2−θs1) between the contact angle (θs1) and the contact angle (θs2) with the spacer particles in the latter stage of drying of the droplet is 1 degree or more; (3) in the first drying stage of the droplet Spacer grain The zeta potential of a mixed solvent or the like to be higher than the zeta potential of the spacer particles in the dry later of the droplet and the like.
| A | ≦ 5 (1)
| B | ≧ | A | +0.2 (2)

上記式(1)及び(2)を満たす混合溶剤としては、上記スペーサ粒子の表面のSP値により適宜決定され、特に限定されないが、例えば、上記スペーサ粒子として、表面にカルボン酸基のような強い親水性基を有する等により表面のSP値が11以上であるものを用いる場合、上述した溶剤の中から高沸点でSP値の低い溶剤と、これより低沸点でSP値の高い溶剤とを組み合わせ、SP値が9〜(スペーサ表面のSP値)程度としたもの等が挙げられる。このような混合溶剤は、液滴の乾燥の進行に伴い、SP値がより低くなり、上記スペーサ粒子の分散性が低下する。
このような混合溶剤としては、上述した溶剤の中から上記条件を満たすものを適宜選択して用いればよく、具体的には、上記高沸点でSP値が低い溶剤として、例えば、モノアルコール(1級アルコール)、グリコール等のジオールのモノエーテル又はジエーテル等のジオールのエーテル等を選択した場合、これより低沸点のグリコール等のジオール類や水等を選択すればよい。
The mixed solvent satisfying the above formulas (1) and (2) is appropriately determined depending on the SP value of the surface of the spacer particles, and is not particularly limited. For example, the spacer particles are strong as carboxylic acid groups on the surface. When using a surface having an SP value of 11 or more due to having a hydrophilic group, etc., a combination of the above-mentioned solvents having a high boiling point and a low SP value is combined with a solvent having a low boiling point and a high SP value. The SP value is about 9 to (the SP value of the spacer surface). Such a mixed solvent has a lower SP value as the drying of the droplet proceeds, and the dispersibility of the spacer particles is lowered.
As such a mixed solvent, a solvent satisfying the above conditions may be appropriately selected and used from the above-mentioned solvents. Specifically, as a solvent having a high boiling point and a low SP value, for example, monoalcohol (1 Grade alcohol), monoethers of diols such as glycols, or ethers of diols such as diethers, diols such as glycols having a lower boiling point, water, and the like may be selected.

また、上記スペーサ粒子として、表面に水酸基やエーテル基等の中程度の親水性基を主に有する等により表面のSP値が9〜11程度であるようなものを用いる場合、上述した溶剤の中から高沸点でSP値の高い溶剤と、これより低沸点でSP値の低い溶剤とを組み合わせ、混合溶剤のSP値が、(スペーサ表面のSP値)〜15程度としたもの等が挙げられる。このような混合溶剤は、液滴の乾燥の進行に伴い、SP値がより高くなり、上記スペーサ粒子の分散性が低下する。
このような混合溶剤としては、例えば、上述した溶剤の中から上記条件を満たすものを適宜選択して用いればよく、具体的には、上記高沸点でSP値が高い溶剤として、グリコール等のジオール類や水等を選択した場合、これより低沸点のモノアルコール(1級アルコール)や、グリコール等のジオールのモノエーテル又はジエーテル等のジオールのエーテル等を選択すればよい。
Further, in the case of using the spacer particles having a surface SP value of about 9 to 11 due to mainly having a moderate hydrophilic group such as a hydroxyl group or an ether group on the surface, And a solvent having a high boiling point and a high SP value combined with a solvent having a low boiling point and a low SP value, and the mixed solvent has an SP value of about (spacer surface SP value) to about 15 or the like. Such a mixed solvent has a higher SP value as the drying of the droplet proceeds, and the dispersibility of the spacer particles is lowered.
As such a mixed solvent, for example, a solvent satisfying the above conditions may be appropriately selected from the above-mentioned solvents, and specifically, a solvent such as glycol having a high boiling point and a high SP value may be used. When water or water is selected, a monoalcohol (primary alcohol) having a lower boiling point than this, a monoether of diol such as glycol, or an ether of diol such as diether may be selected.

上記液滴の乾燥前期におけるSP値とスペーサ粒子表面のSP値との差(A)が上記式(1)を外れる場合、スペーサ分散液が保存中に凝集する等、初期の分散性が悪化するため好ましくなく、このようなスペーサ粒子分散液を無理に使おうとすると、常に超音波照射が必要になる等装置が大がかりになるといった問題も発生する。また、上記液滴の乾燥後期における溶剤混合物のSP値とスペーサ粒子表面のSP値との差(B)が上記式(2)を外れる場合、上記液滴が乾燥するにつれ液滴中でスペーサ粒子が凝集しにくくなる。 When the difference (A) between the SP value in the first drying stage of the droplet and the SP value on the surface of the spacer particles deviates from the above formula (1), the initial dispersibility deteriorates, for example, the spacer dispersion aggregates during storage. For this reason, it is not preferable, and if such a spacer particle dispersion is forcibly used, there is a problem that the apparatus becomes large, such as always requiring ultrasonic irradiation. Further, when the difference (B) between the SP value of the solvent mixture and the SP value of the spacer particle surface in the latter drying stage of the droplet deviates from the above formula (2), the spacer particles in the droplet are dried as the droplet is dried. Becomes difficult to aggregate.

なお、上記溶剤及び混合溶剤のSP値、並びに、スペーサ粒子表面のSP値は、接着40巻8号(1996)p342−350[高分子刊行会]の沖津らによるパラメータ(当該文献 表3−3)を用い、混合溶剤の場合は、当該文献の式(2・8)、スペーサ粒子表面の場合は、式(3・4)(3・5)を用いて計算により算出した値である。
ここで、混合溶剤のSP値は、混合溶剤の配合比から求める。スペーサ粒子表面のSP値はTOF−SIMS(飛行時間型2次イオン質量分析法)によりスペーサ表面の分析を行い、スペーサ表面がどのようなモノマーの共重合体になっているかを測定し(ポリマー構成成分としてのモノマー種とそのモノマー単位(例えば、アクリルモノマーであると「 −CH−CHCOOR−」)のモル比を測定により算出し)、測定値より計算で算出する。すなわち、スペーサ粒子表面のSP値は、スペーサを作ったり、スペーサの表面修飾をしたりする際のモノマーの仕込み配合量で計算してはいない。これは、モノマーの配合比や量が同じであっても、開始剤や重合方法の違いで、スペーサ表面の化学的物理的状態が異なるためである。
In addition, SP value of the said solvent and mixed solvent, and SP value of the spacer particle | grain surface are the parameters (the said literature Table 3-3 by adhesion) Vol. 40 No. 8 (1996) p342-350 [polymer publication society]. In the case of a mixed solvent, it is a value calculated by calculation using the formulas (2 · 8) of the document, and in the case of the spacer particle surface, formulas (3 · 4) and (3 · 5).
Here, the SP value of the mixed solvent is determined from the blending ratio of the mixed solvent. The SP value of the spacer particle surface is analyzed by TOF-SIMS (time-of-flight secondary ion mass spectrometry), and the monomer surface copolymer is measured (polymer composition). The molar ratio of the monomer type as a component and its monomer unit (for example, “—CH 2 —CHCOOR—” for an acrylic monomer is calculated by measurement), and is calculated from the measured value. That is, the SP value on the surface of the spacer particles is not calculated by the amount of monomer charged when the spacer is made or the surface of the spacer is modified. This is because even if the monomer mixing ratio and amount are the same, the chemical / physical state of the spacer surface varies depending on the initiator and the polymerization method.

上記(2)の混合溶剤において、該混合溶剤のスペーサ粒子に対する接触角は、本発明のスペーサ粒子分散液を基板上に塗布し、乾燥させる等して通常の接触角測定装置で測定できるような面積以上の領域にスペーサ粒子を均一に敷き詰めて、そこに、上記混合溶剤や、上記液滴の乾燥後期に残存する組成の溶剤(又は混合溶剤)を滴下し、一定時間経過した後に測定されるこれら混合溶剤液滴のスペーサ粒子群表面に対する接触角である。この接触角は、表面の濡れ性を測定する一般の接触角測定装置で測定でき、スペーサ粒子表面の溶剤の親和性を示している。すなわち、接触角が低ければ、より溶剤に対して親和性を示すと言える。なお、例えば、上記混合溶剤を構成する溶剤のいずれもスペーサ粒子表面との親和性が比較的高い場合、その差を見るときに長時間放置しておくと接触角がいずれも0度となり差を見ることができないので、液滴がスペーサ粒子群の上に接触してから比較的短時間の後での接触角の差を見る必要がある。この場合、高速度ビデオカメラを有する接触角測定装置を使用することが好ましい。
なお、この接触角測定装置で撮影された液滴の接触角が時間とともに変化する(液滴がスペーサ粒子群表面上に濡れ広がっていく様子を撮影した)ビデオ画像から、この接触角の時間変化率を測定し、スペーサ粒子表面の濡れ性の尺度とすることもできる。接触角の時間変化率が大きいとスペーサ粒子表面がその混合溶剤により濡れやすく(スペーサ粒子が分散しやすく)なっているということができる。接触角の時間変化率が小さかったり、接触角そのものの値が大きかったりする場合は、それらの溶剤に対してスペーサ粒子が分散しがたくなっているということができる。
In the mixed solvent of the above (2), the contact angle of the mixed solvent with respect to the spacer particles can be measured with a normal contact angle measuring device by applying the spacer particle dispersion of the present invention on a substrate and drying it. Measured after a certain period of time has elapsed after spacer particles are uniformly spread over an area larger than the area, and the mixed solvent or a solvent (or mixed solvent) having a composition remaining in the late drying stage of the droplet is dropped therein. It is the contact angle of these mixed solvent droplets with the spacer particle group surface. This contact angle can be measured with a general contact angle measuring device that measures the wettability of the surface, and shows the affinity of the solvent on the surface of the spacer particles. That is, it can be said that the lower the contact angle, the more the affinity for the solvent is exhibited. For example, if any of the solvents constituting the mixed solvent has a relatively high affinity with the spacer particle surface, the contact angle will be 0 degrees if left for a long time when the difference is observed. Since it cannot be seen, it is necessary to see the difference in contact angle after a relatively short time since the droplet contacted the spacer particles. In this case, it is preferable to use a contact angle measuring device having a high-speed video camera.
In addition, the contact angle of the liquid droplet photographed with this contact angle measurement device changes with time (from the video image of the droplet spreading wet on the surface of the spacer particles), and the time variation of this contact angle. The rate can also be measured and used as a measure of the wettability of the spacer particle surface. If the time change rate of the contact angle is large, it can be said that the surface of the spacer particles is easily wetted by the mixed solvent (the spacer particles are easily dispersed). When the time change rate of the contact angle is small or the value of the contact angle itself is large, it can be said that the spacer particles are hardly dispersed in those solvents.

上記差(θs2−θs1)が1度未満(負の値も含む)である混合溶剤を使用した場合、スペーサ粒子が、スペーサ粒子分散液液滴が乾燥するにつれ液滴中で凝集するにつれ、スペーサ粒子が凝集しにくくなる。 When a mixed solvent in which the difference (θs2−θs1) is less than 1 degree (including a negative value) is used, the spacer particles agglomerate in the droplets as the spacer particle dispersion droplets dry. Particles are less likely to aggregate.

上記差(θs2−θs1)が1度以上となる混合溶剤としては、例えば、上述した溶剤の中から高沸点の溶剤には濡れ性が低い溶剤、すなわち、溶剤自身の凝集力が高い(表面張力が高い)溶剤と、それより沸点も表面張力も低い溶剤の組み合わせを選択することが好ましい。具体的には、例えば、高沸点で表面張力が高い溶剤として、例えば、グリコール等のジオール類や水等を選択した場合、これよりも沸点の低いモノアルコール(1級アルコール)や、グリコール等のジオールのモノエーテル又はジエーテル等のジオールのエーテル等を選択すればよい。 Examples of the mixed solvent in which the difference (θs2−θs1) is 1 degree or more include, for example, a solvent having low wettability among the above-described solvents, that is, the solvent itself has high cohesive force (surface tension) It is preferable to select a combination of a solvent having a high boiling point and a lower boiling point and surface tension. Specifically, for example, when a diol such as glycol or water is selected as a solvent having a high boiling point and a high surface tension, for example, monoalcohol (primary alcohol) having a lower boiling point than this, glycol or the like A diol ether such as a diol monoether or a diether may be selected.

なお、3種以上の溶剤を混合する場合(これは、(1)の混合溶剤及び後述する(3)の混合溶剤においても同様に)、沸点が中間の溶剤の表面張力が最も高い場合があるが、このような場合は、最初の混合溶剤の表面張力より、乾燥過程での表面張力やSP値や接触角θs2が大きくなれば、本発明の目的にかなう。 In addition, when mixing 3 or more types of solvents (this also applies to the mixed solvent (1) and the mixed solvent (3) described later), the surface tension of the solvent having the middle boiling point may be the highest. However, in such a case, if the surface tension, SP value, and contact angle θs2 in the drying process are larger than the surface tension of the first mixed solvent, the object of the present invention is met.

上記(3)の混合溶剤としては、基板表面に吐出する前(乾燥前期)において、上記スペーサ粒子のゼータ電位が大きくなるような溶剤の組み合わせが用いられる。すなわち、同じスペーサ粒子でもゼータ電位は、溶剤の分極率や誘電率が高い場合、大きくなるので、混合溶剤としては、沸点が低い溶剤として、例えば、水やグリコール等の分極率や誘電率が高い溶剤を混合し、これに、これより沸点が高く、分極率や誘電率が低い溶剤を加えればよい。
ここで、ゼータ電位が高いとは、電位の絶対値が大きいということであり、溶剤混合物を0Vとしてそれに対し、正負いずれか高い電位をもつということである。
As the mixed solvent (3), a combination of solvents that increases the zeta potential of the spacer particles before being discharged onto the substrate surface (pre-drying period) is used. That is, even in the same spacer particles, the zeta potential increases when the polarizability or dielectric constant of the solvent is high. Therefore, the mixed solvent is a solvent having a low boiling point, for example, a high polarizability or dielectric constant such as water or glycol. A solvent is mixed, and a solvent having a higher boiling point and lower polarizability and dielectric constant may be added thereto.
Here, the high zeta potential means that the absolute value of the potential is large, and it means that the solvent mixture is set to 0 V and has a positive or negative potential.

また、上記基板の表面に形成した液滴中のスペーサ粒子表面のゼータ電位を、液滴を基板の表面に吐出し形成した直後と該液滴の乾燥後期とで差を設ける方法としては、上述した溶剤を適宜組み合わせる方法のほか、後述するスペーサ粒子に帯電可能な処理を施す方法が挙げられる。このような基板の表面に形成した液滴中のスペーサ粒子表面のゼータ電位が、液滴を基板の表面に吐出し形成した直後と該液滴の乾燥後期とで差を有する本発明のスペーサ粒子分散液は、とりわけ、図1(b)に示したように、本発明のスペーサ粒子分散液の基板に対する後退接触角が高くなく、基板の表面に形成した液滴の着弾径自体は縮小しないような場合に好適である。 In addition, as a method of providing a difference in zeta potential on the surface of the spacer particles in the droplet formed on the surface of the substrate immediately after the droplet is discharged and formed on the surface of the substrate and in the late drying stage of the droplet, In addition to a method of appropriately combining the above solvents, there is a method of performing a chargeable treatment on the spacer particles described later. The spacer particles of the present invention in which the zeta potential on the surface of the spacer particles in the droplet formed on the surface of the substrate has a difference between immediately after the droplet is discharged and formed on the surface of the substrate and the late drying stage of the droplet. In particular, as shown in FIG. 1B, the dispersion liquid does not have a high receding contact angle with respect to the substrate of the spacer particle dispersion liquid of the present invention, and does not reduce the landing diameter of the droplet formed on the surface of the substrate. It is suitable in such a case.

上記液滴の乾燥前期におけるスペーサ粒子のゼータ電位が上記液滴の乾燥後期におけるスペーサ粒子のゼータ電位よりも低い場合、スペーサ粒子が、液滴が乾燥するにつれ液滴中で凝集しにくくなる。 When the zeta potential of the spacer particles in the first drying stage of the droplet is lower than the zeta potential of the spacer particles in the second drying stage of the droplet, the spacer particles are less likely to aggregate in the droplet as the droplet dries.

上記混合溶剤を構成する溶剤の配合比としては特に限定されず、上記液滴の乾燥後期においてその組成が変化するよう適宜決定される。 The mixing ratio of the solvent constituting the mixed solvent is not particularly limited, and is appropriately determined so that the composition changes in the latter drying stage of the droplet.

また、本発明のスペーサ粒子分散液に用いられる溶剤としては、本発明のスペーサ粒子分散液が後述するインクジェット装置のヘッドから吐出される温度で液体であるものが用いられ、なかでも、水溶性又は親水性の溶剤が好適に用いられる。なお、一部のインクジェット装置のヘッドは、水系媒体用にできているため、これらのヘッドを使用する際は、疎水性の強い溶剤は、ヘッドを構成する部材を侵したり、部材を接着する接着剤の一部を溶解したりすることがあるので好ましくない。 Further, as the solvent used in the spacer particle dispersion of the present invention, a solvent that is liquid at a temperature discharged from the head of an ink jet apparatus described later is used. A hydrophilic solvent is preferably used. In addition, since the heads of some ink jet apparatuses are made for aqueous media, when these heads are used, a strong hydrophobic solvent may damage the members constituting the head or bond the members. Since a part of the agent may be dissolved, it is not preferable.

上記水溶性又は親水性の溶剤としては、上述した溶剤中、例えば、水の他、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ヘキサノール、1−メトキシ−2−プロパノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール等のモノアルコール類、プロピレングリコール、グリコール類のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノイソプロピルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等の低級モノアルキルエーテル類;ジイソプロピルエーテル、ジプロピルエーテル等の低級ジアルキルエーテル類;モノアセテート、ジアセテート等のアルキルエステル類、ジオール類のエーテル誘導体、ジオール類のアセテート誘導体、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルエタノールアミン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。 Examples of the water-soluble or hydrophilic solvent include, in addition to water, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 1-hexanol, and 1-methoxy-2- Monoalcohols such as propanol, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, etc., lower monoalkyl ethers such as propylene glycol, glycol monomethyl ether, monoethyl ether, monoisopropyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether; Lower dialkyl ethers such as dipropyl ether; alkyl esters such as monoacetate and diacetate, ether derivatives of diols, acetate derivatives of diols, N, N-dimethylformamide, N, N Diethylformamide, N, N-diethylethanolamine, diacetone alcohol and the like.

また、本発明のスペーサ粒子分散液において、上記溶剤(混合溶剤)は、インクジェット装置を用いて本発明のスペーサ粒子分散液を吐出する基板に対する初期接触角が5度以上となるものが好ましい。上記基板に対する初期接触角が5度未満であると、本発明のスペーサ粒子分散液を基板の表面に着弾させた初期段階、すなわち、液滴の乾燥前期において本発明のスペーサ粒子分散液が基板上で濡れ広がってしまい、スペーサ粒子上部が液滴から露出しまう等して液滴中でスペーサ粒子が移動しにくくなり、スペーサ粒子が凝集しないことがある。 In the spacer particle dispersion of the present invention, the solvent (mixed solvent) preferably has an initial contact angle of 5 degrees or more with respect to the substrate on which the spacer particle dispersion of the present invention is discharged using an ink jet apparatus. When the initial contact angle with respect to the substrate is less than 5 degrees, the spacer particle dispersion of the present invention is applied to the substrate in the initial stage of landing the spacer particle dispersion of the present invention on the surface of the substrate, that is, in the first stage of drying the droplets. The spacer particles are difficult to move in the droplets because the upper portion of the spacer particles is exposed from the droplets, and the spacer particles may not aggregate.

また、本発明のスペーサ粒子分散液は、インクジェット装置により安定的に吐出できることが必要であり、そのため、上記溶剤(混合溶剤)は、所定の範囲の表面張力を有し、かつ、インクジェット装置から本発明のスペーサ粒子分散液を吐出させるときの粘度が所定の範囲であることが好ましい。
具体的には、上記溶剤(混合溶剤)の表面張力の好ましい下限は25mN/m、好ましい上限は50mN/mである。上記溶剤(混合溶剤)の20℃における表面張力が上記範囲を逸脱すると、得られるスペーサ粒子分散液の吐出性や吐出精度が不充分となることがある。特に、表面張力が25mN/m未満であると、インクジェット装置のヘッドのノズル面が濡れたりして吐出状態が不安定になることがあり、また、基板上で液滴が濡れ拡がり(着弾液滴径が大きくなり)、スペーサ粒子の寄り集まり性に悪影響を与えることがある。50mN/mを超えると、ヘッドにスペーサ粒子分散液を充填する際、ヘッド内のインク室(ピエゾに隣接するノズル直前のインクチャンバー)に、気泡が残存しやすく吐出しなくなる等の不具合が生じることがある。但し、インクジェット装置のヘッド内のインク室等の接液部分を親水性の高い材料(例えば、SUS、セラミック、ガラス等)で構成する場合、及び/又は、スペーサ粒子分散液を充填する前に2−プロパノール等の表面張力が低くインク室をよくぬらす溶剤で充填し、気泡を充分に除去した後、気泡を巻き込まないようにしてスペーサ粒子分散液で流路、ヘッド内を置換できる場合は、このように設備上・工程上手間がかかるものの、表面張力が50mN/mを超えるスペーサ粒子分散液でも吐出可能となる。なお、上記溶剤(混合溶剤)の粘度については後述する。
In addition, the spacer particle dispersion of the present invention needs to be able to be stably ejected by an ink jet apparatus. Therefore, the above-mentioned solvent (mixed solvent) has a surface tension within a predetermined range, and the ink can be discharged from the ink jet apparatus. The viscosity when discharging the spacer particle dispersion of the invention is preferably within a predetermined range.
Specifically, the preferable lower limit of the surface tension of the solvent (mixed solvent) is 25 mN / m, and the preferable upper limit is 50 mN / m. If the surface tension of the solvent (mixed solvent) at 20 ° C. is outside the above range, the dischargeability and discharge accuracy of the resulting spacer particle dispersion may be insufficient. In particular, when the surface tension is less than 25 mN / m, the nozzle surface of the head of the ink jet apparatus may get wet and the discharge state may become unstable, and the liquid droplets wet and spread on the substrate (landing liquid droplets). The diameter may increase), and the gathering property of the spacer particles may be adversely affected. If it exceeds 50 mN / m, when the head is filled with the spacer particle dispersion liquid, problems such as bubbles are likely to remain in the ink chamber in the head (the ink chamber immediately before the nozzle adjacent to the piezo) and cannot be discharged. There is. However, when the liquid contact part such as the ink chamber in the head of the ink jet apparatus is made of a highly hydrophilic material (for example, SUS, ceramic, glass, etc.) and / or before filling with the spacer particle dispersion liquid. -If the surface of the flow path and the head can be replaced with the spacer particle dispersion liquid after filling with a solvent that wets the ink chamber well, such as propanol, after sufficiently removing the bubbles and preventing the bubbles from getting involved. As described above, although it takes time and effort on facilities and processes, even a spacer particle dispersion liquid having a surface tension exceeding 50 mN / m can be discharged. The viscosity of the solvent (mixed solvent) will be described later.

本発明のスペーサ粒子分散液は、上記溶剤として沸点の下限が100℃、上限が190℃の溶剤を含有することが好ましい。更に、沸点の下限が100℃、上限が190℃である溶剤として、表面張力が30mN/m以上である溶剤のみを用いることが好ましい。上記沸点の下限が100℃、上限が190℃である溶剤として、表面張力が38mN/m以上である溶剤のみを用いることで、上記溶剤の基板に対する初期接触角を5度以上とすることができ、後述する本発明のスペーサ粒子分散液の基板に対する後退接触角(θr)を高くすることができる。更に、本発明のスペーサ粒子分散液を基板表面に吐出した際に着弾液滴径が大きくならず、着弾液滴径が初期より拡がり難くなり、着弾地点中心に向かってスペーサ粒子が移動しやすくなる。よって、基板に精度よく選択的にスペーサ粒子を配置することが可能となる。なお、本明細書において、沸点とは、1気圧の条件下での沸点を意味する。 The spacer particle dispersion of the present invention preferably contains a solvent having a lower limit of boiling point of 100 ° C. and an upper limit of 190 ° C. as the solvent. Furthermore, it is preferable to use only a solvent having a surface tension of 30 mN / m or more as a solvent having a boiling point of 100 ° C. and an upper limit of 190 ° C. By using only a solvent having a surface tension of 38 mN / m or more as a solvent having a boiling point of 100 ° C. and an upper limit of 190 ° C., the initial contact angle of the solvent with respect to the substrate can be 5 degrees or more. The receding contact angle (θr) with respect to the substrate of the spacer particle dispersion of the present invention to be described later can be increased. Furthermore, when the spacer particle dispersion liquid of the present invention is discharged onto the substrate surface, the landing droplet diameter does not increase, the landing droplet diameter is difficult to expand from the initial stage, and the spacer particles easily move toward the center of the landing point. . Therefore, it is possible to selectively and accurately arrange the spacer particles on the substrate. In addition, in this specification, a boiling point means the boiling point on 1 atmosphere conditions.

上記沸点の下限が100℃、上限が190℃の溶剤としては、上述した溶剤中、例えば、水、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール(イソブチルアルコール)、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール(イソペンチルアルコール)、2−メチル−2−ブタノール(tert−ペンチルアルコール)、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール(ネオペンチルアルコール)、1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール(メチルイソブチルカルビノール)、2−エチル−1−ブタノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、1,2−プロパンジオール(プロピレングリコール)、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノt−ブチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジアセテート(二酢酸エチレン)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ蟻酸エステル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールジアセテート、3−メトキシブタノール(1、3−ブタンジオールモノメチルエーテル)、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルイソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、グリセリンモノアセタート(モノアセチン)、ジオキサン、トリオキサン、酢酸n−プロピル、酢酸ブチル、酪酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、マロン酸ジメチル、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、フェノール、オクタン、ノナン、デカン、トルエン、エチルベンゼン、DMF、DMSO等が挙げられる。 Examples of the solvent having a lower limit of the boiling point of 100 ° C. and an upper limit of 190 ° C. include, for example, water, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol (isobutyl alcohol), and 1-pentanol. 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol (isopentyl alcohol), 2-methyl-2-butanol (tert-pentyl alcohol), 3-methyl- 2-butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol (neopentyl alcohol), 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol (methyl isobutyl carbinol), 2-ethyl -1-butanol, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, 1,2-propane All (propylene glycol), ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol mono t-butyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol diacetate (ethylene diacetate), Ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monoformate ester, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, prop Pyrene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol diacetate, 3-methoxybutanol (1,3-butanediol monomethyl ether), 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, diethylene glycol dimethyl ether, Diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl isopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, glycerin monoacetate (monoacetin), dioxane, trioxane, n-propyl acetate, butyl acetate, ethyl butyrate, methyl lactate , Ethyl lactate, butyl lactate, dimethyl malonate, ethyl-3 -Ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, phenol, octane, nonane, decane, toluene, ethylbenzene, DMF, DMSO and the like.

本発明のスペーサ粒子分散液において、上記溶剤は、沸点が100℃未満の溶剤と沸点が100℃以上の溶剤とを含有することが好ましい。このような溶剤を用いることで、本発明のスペーサ粒子分散液の表面張力を30mN/m以上とすることができる。本発明のスペーサ粒子分散液の表面張力が30mN/mより低いと、基板上に着弾したスペーサ粒子分散液の液滴径が大きくなりすぎることがある。更に、上記沸点が100℃未満の溶剤として、沸点が70℃以上100℃未満の有機溶剤を含有させることが好ましい。 In the spacer particle dispersion of the present invention, the solvent preferably contains a solvent having a boiling point of less than 100 ° C. and a solvent having a boiling point of 100 ° C. or more. By using such a solvent, the surface tension of the spacer particle dispersion of the present invention can be set to 30 mN / m or more. If the surface tension of the spacer particle dispersion of the present invention is lower than 30 mN / m, the droplet diameter of the spacer particle dispersion that has landed on the substrate may be too large. Furthermore, it is preferable to contain an organic solvent having a boiling point of 70 ° C. or more and less than 100 ° C. as the solvent having a boiling point of less than 100 ° C.

本発明のスペーサ粒子分散液を用いて液晶表示装置を製造する際に、本発明のスペーサ粒子分散液を後述するインクジェット装置を用いて基板の表面に吐出し形成した液滴を乾燥させる際に、溶剤が高温になると配向膜を汚染して液晶表示装置の表示画質を損なうため、乾燥温度をあまり高くできない。このため、上記のような100℃未満の溶剤を使用することにより、乾燥温度を低くできるので配向膜を汚染することがない。
上記沸点が100℃未満の溶剤としては、例えば、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール等の低級モノアルコール類、アセトン等が好ましく使用される。
When manufacturing a liquid crystal display device using the spacer particle dispersion liquid of the present invention, when the droplets formed by discharging the spacer particle dispersion liquid of the present invention onto the surface of the substrate using an ink jet apparatus described later are dried, When the temperature of the solvent becomes high, the alignment film is contaminated and the display image quality of the liquid crystal display device is impaired, so that the drying temperature cannot be increased too much. For this reason, since the drying temperature can be lowered by using a solvent of less than 100 ° C. as described above, the alignment film is not contaminated.
As the solvent having a boiling point of less than 100 ° C., for example, lower monoalcohols such as ethanol, n-propanol and 2-propanol, acetone and the like are preferably used.

上記沸点が100℃未満の溶剤の配合量としては、上記スペーサ粒子を除く本発明のスペーサ粒子分散液100重量%に対して好ましい下限が1.5重量%、好ましい上限が80重量%である。1.5重量%未満であると、本発明のスペーサ粒子分散液を用いて液晶表示装置を製造する際に、比較的低い温度で本発明のスペーサ粒子分散液の液滴を乾燥させると乾燥速度が遅くなり生産効率が低下する。80重量%を超えると、インクジェット装置のノズル付近の本発明のスペーサ粒子分散液が乾燥しやすく、インクジェット吐出性を損ねることがある。更に、本発明のスペーサ粒子分散液の製造時やタンクで乾燥しやすく、その結果、スペーサ粒子が凝集した凝集粒子の発生する可能性が高くなることがある。 As the blending amount of the solvent having a boiling point of less than 100 ° C., a preferable lower limit is 1.5% by weight and a preferable upper limit is 80% by weight with respect to 100% by weight of the spacer particle dispersion of the present invention excluding the spacer particles. When the liquid crystal display device is produced using the spacer particle dispersion liquid of the present invention when the amount is less than 1.5% by weight, the drying speed is decreased when the droplets of the spacer particle dispersion liquid of the present invention are dried at a relatively low temperature. Slows production efficiency. If it exceeds 80% by weight, the spacer particle dispersion of the present invention in the vicinity of the nozzles of the ink jet apparatus tends to dry, and the ink jetting properties may be impaired. Further, the spacer particle dispersion of the present invention is easily dried in a tank or in a tank, and as a result, there is a high possibility that aggregated particles in which the spacer particles are aggregated are generated.

また、上記沸点が100℃未満の溶剤は、20℃における表面張力が30mN/m未満であることが好ましい。30mN/m以上であると、本発明のスペーサ粒子分散液の表面張力が高くなりすぎ、インクジェットヘッドのインク室の接液部分の表面張力によっては、インクジェット装置による本発明のスペーサ粒子分散液の吐出性が悪くなることがある。本発明のスペーサ粒子分散液に、沸点100℃未満で表面張力が30mN/m未満の溶剤が含まれていることにより、後述するインクジェット装置に本発明のスペーサ粒子分散液を導入しやすくなり、吐出する際には吐出性を向上できる。更に好ましくは25mN/m以下である。
なお、沸点が100℃以上の溶剤の20℃における表面張力は、30mN/m以上であることが好ましい。
The solvent having a boiling point of less than 100 ° C. preferably has a surface tension at 20 ° C. of less than 30 mN / m. When the surface tension is 30 mN / m or more, the surface tension of the spacer particle dispersion of the present invention becomes too high, and depending on the surface tension of the liquid contact portion of the ink chamber of the inkjet head, the ejection of the spacer particle dispersion of the present invention by the inkjet device is performed. May be worse. When the spacer particle dispersion liquid of the present invention contains a solvent having a boiling point of less than 100 ° C. and a surface tension of less than 30 mN / m, the spacer particle dispersion liquid of the present invention can be easily introduced into an ink jet apparatus to be described later. In this case, the discharge property can be improved. More preferably, it is 25 mN / m or less.
In addition, it is preferable that the surface tension in 20 degreeC of the solvent whose boiling point is 100 degreeC or more is 30 mN / m or more.

本発明のスペーサ粒子分散液では、沸点が100℃未満かつ表面張力が30mN/m未満である溶剤とともに、沸点が100℃以上、190℃以下の溶剤が含まれていることが好ましく、該沸点が100℃以上、190℃以下の溶剤は、表面張力が30mN/m以上であることが好ましい。沸点の下限が100℃、上限が190℃で表面張力が30mN/m以上の溶剤が混合されることにより、後述する本発明のスペーサ粒子分散液の後退接触角がより一層高くなる。すなわち、本発明のスペーサ粒子分散液からなる液滴が基板上に着弾後は、沸点100℃未満の表面張力の低い溶媒が先に揮散し、残された液滴の本発明のスペーサ粒子分散液の表面張力が高くなり、着弾地点中心に向かってスペーサ粒子の凝集が起こりやすくなる。 The spacer particle dispersion of the present invention preferably contains a solvent having a boiling point of 100 ° C. or more and 190 ° C. or less together with a solvent having a boiling point of less than 100 ° C. and a surface tension of less than 30 mN / m. The solvent having a temperature of 100 ° C. or more and 190 ° C. or less preferably has a surface tension of 30 mN / m or more. By mixing a solvent having a lower limit of boiling point of 100 ° C., an upper limit of 190 ° C. and a surface tension of 30 mN / m or more, the receding contact angle of the spacer particle dispersion of the present invention described later is further increased. That is, after the droplet made of the spacer particle dispersion liquid of the present invention lands on the substrate, the solvent having a boiling point of less than 100 ° C. having a low surface tension is volatilized first, and the remaining liquid droplets of the spacer particle dispersion liquid of the present invention are left. The surface tension of the spacer increases, and the spacer particles tend to aggregate toward the center of the landing point.

上記沸点の下限が100℃、上限が190℃の溶剤の表面張力が30mN/m未満であると、本発明のスペーサ粒子分散液からなる液滴が基板上に着弾した後は、沸点100℃未満の表面張力の低い溶剤が先に揮散するので、残された液滴の本発明のスペーサ粒子分散液の表面張力が初期より低くなる。よって、着弾液滴径が小さくならず、着弾液滴径が初期より拡がりやすくなり、着弾地点中心に向かってスペーサ粒子が凝集し難くなる。 When the surface tension of the solvent having a lower limit of boiling point of 100 ° C. and an upper limit of 190 ° C. is less than 30 mN / m, after the droplet made of the spacer particle dispersion liquid of the present invention has landed on the substrate, the boiling point is less than 100 ° C. Since the solvent having a low surface tension volatilizes first, the surface tension of the spacer particle dispersion of the present invention of the remaining droplets is lower than the initial. Therefore, the diameter of the landing droplet is not reduced, the diameter of the landing droplet is likely to expand from the initial stage, and the spacer particles are less likely to aggregate toward the center of the landing point.

本発明のスペーサ粒子分散液に含有される上記スペーサ粒子の材料としては、液晶表示装置においてギャップ制御特性を有し、更に、後述するように、インクジェット装置を用いて基板の表面に着弾させた液滴を乾燥させたときに、該液滴に含有されるスペーサ粒子同士が凝集するようなものであれば特に限定されず、例えば、シリカ粒子等の無機系粒子であっても、有機高分子等の有機系粒子であってもよい。なかでも、有機系粒子は、液晶表示装置の基板上に形成された配向膜を傷つけない適度の硬度を有し、熱膨張や熱収縮による厚みの変化に追随しやすく、更に、セル内部でのスペーサ粒子の移動が比較的少ないという長所を持つため好適である。 As the material of the spacer particles contained in the spacer particle dispersion of the present invention, a liquid having a gap control characteristic in a liquid crystal display device and, as will be described later, a liquid landed on the surface of a substrate using an ink jet device. When the droplets are dried, there is no particular limitation as long as the spacer particles contained in the droplets are aggregated together. For example, even inorganic particles such as silica particles, organic polymers, etc. Organic particles may be used. Among them, the organic particles have an appropriate hardness that does not damage the alignment film formed on the substrate of the liquid crystal display device, can easily follow a change in thickness due to thermal expansion and contraction, and further, the inside of the cell. This is preferable because it has the advantage that the movement of the spacer particles is relatively small.

上記有機系粒子としては特に限定されないが、通常は、強度等が適切な範囲にあるので、単官能単量体と多官能単量体との共重合体が好ましく用いられる。この際、単官能単量体と多官能単量体との比率は特に限定されず、得られる有機系粒子に要求される強度や硬度により適宜調整される。 Although it does not specifically limit as said organic type particle | grain, Usually, since intensity | strength etc. exist in the suitable range, the copolymer of a monofunctional monomer and a polyfunctional monomer is used preferably. In this case, the ratio of the monofunctional monomer to the polyfunctional monomer is not particularly limited, and is appropriately adjusted depending on the strength and hardness required for the obtained organic particles.

上記単官能単量体としては、例えば、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、クロロメチルスチレン等のスチレン誘導体;塩化ビニル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類;(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)アクリル酸ステアリル、エチレングリコール(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル誘導体等が挙げられる。これら単官能単量体は単独で用いてもよく、2種以上が併用されてもよい。なお、本明細書において、(メタ)アクリルとは、アクリル及びメタクリルを意味する。 Examples of the monofunctional monomer include styrene derivatives such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, p-chlorostyrene, and chloromethylstyrene; vinyl chlorides; vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate. Unsaturated nitriles such as acrylonitrile; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, ethylene glycol (meth) ) Acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, pentafluoropropyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid ester derivatives such as cyclohexyl (meth) acrylate, and the like. These monofunctional monomers may be used alone or in combination of two or more. In the present specification, (meth) acryl means acryl and methacryl.

上記多官能単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールジ(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、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジアリルフタレート及びその異性体、トリアリルイソシアヌレート及びその誘導体、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びその誘導体、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(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、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス[4−(メタクリロキシエトキシ)フェニル]プロパンジ(メタ)アクリレート等の2,2−ビス[4−(メタクリロキシポリエトキシ)フェニル]プロパンジ(メタ)アクリレート、2,2−水添ビス[4−(アクリロキシポリエトキシ)フェニル]プロパンジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス[4−(アクリロキシエトキシポリプロポキシ)フェニル]プロパンジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これら多官能単量体は単独で用いてもよく、2種以上が併用されてもよい。 Examples of the polyfunctional monomer include divinylbenzene, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tetramethylolmethanetri (meth) acrylate, tetramethylolpropanetetra (meta ) Acrylate, diallyl phthalate and its isomer, triallyl isocyanurate and its derivative, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and its derivative, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (Meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate such as ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, etc. Ripropylene glycol di (meth) acrylate, polytetramethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 2,2-bis [4- (methacrylic) 2,2-bis [4- (methacryloxypolyethoxy) phenyl] propane di (meth) acrylate such as loxyethoxy) phenyl] propanedi (meth) acrylate, 2,2-hydrogenated bis [4- (acryloxypolyethoxy) Phenyl] propane di (meth) acrylate, 2,2-bis [4- (acryloxyethoxypolypropoxy) phenyl] propane di (meth) acrylate, and the like. These polyfunctional monomers may be used independently and 2 or more types may be used together.

また、上記単官能又は多官能単量体として、後述する溶剤への分散性を上げるために親水性基を有する単量体が用いられてもよい。親水性基としては、水酸基、カルボキシル基、スルホニル基、ホスホフォニル基、アミノ基、アミド基、エーテル基、チオール基、チオエーテル基が挙げられる。 In addition, as the monofunctional or polyfunctional monomer, a monomer having a hydrophilic group may be used in order to improve dispersibility in a solvent described later. Examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonyl group, a phosphonyl group, an amino group, an amide group, an ether group, a thiol group, and a thioether group.

このような親水性基を有する単量体としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、1,4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、(ポリ)カプロラクトン変性ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アリルアルコール、グリセリンモノアリルエーテル等の水酸基を有する単量体;(メタ)アクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸等のアクリル酸、及び、それらのα−又はβ−アルキル誘導体;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸;これら不飽和ジカルボン酸のモノ2−(メタ)アクリロイルオキシエチルエステル誘導体等のカルボキシル基を有する単量体;t−ブチルアクリルアミドスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等のスルホニル基を有する単量体;ビニルホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルホスフェート等のホスフォニル基を有する単量体;ジメチルアミノエチルメタクリレートやジエチルアミノエチルメタクリレート等のアクリロイル基を有するアミン類等のアミノ基を有する化合物;(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アクリレート等の水酸基とエーテル基とをともに有する単量体;(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレートの末端アルキルエーテル、(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アクリレートの末端アルキルエーテル、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のエーテル基を有する単量体;(メタ)アクリルアミド、メチロール(メタ)アクリルアミド、ビニルピロリドン等のアミド基を有する単量体等が挙げられる。 As monomers having such a hydrophilic group, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 1,4-hydroxybutyl (meth) acrylate, (poly) caprolactone-modified hydroxyethyl (meth) acrylate, allyl alcohol, glycerin Monomers having a hydroxyl group such as monoallyl ether; acrylic acids such as (meth) acrylic acid, α-ethylacrylic acid and crotonic acid, and α- or β-alkyl derivatives thereof; fumaric acid, maleic acid, citracone Unsaturated dicarboxylic acids such as acids and itaconic acids; monomers having a carboxyl group such as mono 2- (meth) acryloyloxyethyl ester derivatives of these unsaturated dicarboxylic acids; t-butylacrylamidesulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2 -Acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, etc. Monomers having a sulfonyl group; Monomers having a phosphonyl group such as vinyl phosphate and 2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate; Amino groups such as amines having an acryloyl group such as dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate A compound having both a hydroxyl group and an ether group such as (poly) ethylene glycol (meth) acrylate and (poly) propylene glycol (meth) acrylate; a terminal alkyl ether of (poly) ethylene glycol (meth) acrylate , Monomers having an ether group such as (poly) propylene glycol (meth) acrylate terminal alkyl ether, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, etc .; (meth) acrylamide, methylol (meth) acrylate Amides, monomer having a amide group such as vinyl pyrrolidone.

上記単量体を重合して粒子を製造する方法としては特に限定されず、例えば、懸濁重合法、シード重合法、分散重合法等の各種重合法が挙げられる。 The method for producing particles by polymerizing the monomer is not particularly limited, and examples thereof include various polymerization methods such as a suspension polymerization method, a seed polymerization method, and a dispersion polymerization method.

上記懸濁重合法は、得られる粒子の粒子径分布が比較的広く多分散の粒子が得られるため、スペーサ粒子として利用する場合には分級操作を行って、所望の粒子径や粒子径分布を有する多品種の粒子を得る際に好適に用いられる。一方、シード重合、分散重合は、分級工程を経ることなく単分散粒子が得られるので、特定の粒子径の粒子を大量に製造する際に好適に用いられる。 In the suspension polymerization method, since the particle size distribution of the obtained particles is relatively wide and polydisperse particles are obtained, when used as spacer particles, classification operation is performed to obtain a desired particle size or particle size distribution. It is suitably used when obtaining various types of particles. On the other hand, seed polymerization and dispersion polymerization can be suitably used when producing a large amount of particles having a specific particle diameter because monodispersed particles can be obtained without going through a classification step.

上記懸濁重合法とは、単量体及び重合開始剤よりなる単量体組成物を、目的とする粒子径となるよう貧溶媒中に分散し重合する方法である。懸濁重合に使用する分散媒は、通常、水に分散安定剤を加えたものが使用される。分散安定剤としては媒体中に可溶の高分子、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等が挙げられる。またノニオン性又はイオン性の界面活性剤も適宜使用される。重合条件は上記重合開始剤や単量体の種類により異なるが、通常、重合温度は50〜80℃、重合時間は3〜24時間である。 The suspension polymerization method is a method in which a monomer composition comprising a monomer and a polymerization initiator is dispersed and polymerized in a poor solvent so as to have a target particle size. As the dispersion medium used for the suspension polymerization, a solution obtained by adding a dispersion stabilizer to water is usually used. Examples of the dispersion stabilizer include polymers soluble in the medium, such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, methyl cellulose, ethyl cellulose, polyacrylic acid, polyacrylamide, and polyethylene oxide. Nonionic or ionic surfactants are also used as appropriate. The polymerization conditions vary depending on the polymerization initiator and the type of monomer, but the polymerization temperature is usually 50 to 80 ° C. and the polymerization time is 3 to 24 hours.

上記懸濁重合法とは、単量体及び重合開始剤よりなる単量体組成物を、目的とする粒子径となるよう貧溶媒中に分散し重合する方法である。懸濁重合に使用する分散媒は、通常、水に分散安定剤を加えたものが使用される。分散安定剤としては媒体中に可溶の高分子、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等が挙げられる。またノニオン性又はイオン性の界面活性剤も適宜使用される。重合条件は上記重合開始剤や単量体の種類により異なるが、通常、重合温度は50〜80℃、重合時間は3〜24時間である。 The suspension polymerization method is a method in which a monomer composition comprising a monomer and a polymerization initiator is dispersed and polymerized in a poor solvent so as to have a target particle size. As the dispersion medium used for the suspension polymerization, a solution obtained by adding a dispersion stabilizer to water is usually used. Examples of the dispersion stabilizer include polymers soluble in the medium, such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, methyl cellulose, ethyl cellulose, polyacrylic acid, polyacrylamide, and polyethylene oxide. Nonionic or ionic surfactants are also used as appropriate. The polymerization conditions vary depending on the polymerization initiator and the type of monomer, but the polymerization temperature is usually 50 to 80 ° C. and the polymerization time is 3 to 24 hours.

上記シード重合法とは、ソープフリー重合や乳化重合にて合成された単分散の種粒子に、更に単量体を吸収させることにより、狙いの粒子径にまで膨らませる重合方法である。種粒子に用いられる有機単量体としては特に限定されず、上記の単量体が用いられるが、種粒子の組成は、シード重合時の相分離を抑えるために、シード重合時の単量体成分と親和性のある単量体であることが好ましく、粒子系分布の単分散性の点等からスチレン及びその誘導体等が好ましい。 The seed polymerization method is a polymerization method in which a monodispersed seed particle synthesized by soap-free polymerization or emulsion polymerization is further expanded to a target particle size by further absorbing a monomer. The organic monomer used for the seed particles is not particularly limited, and the above-mentioned monomers are used. The composition of the seed particles is a monomer for seed polymerization in order to suppress phase separation during seed polymerization. A monomer having an affinity for the component is preferred, and styrene and its derivatives are preferred from the viewpoint of monodispersity of the particle system distribution.

上記種粒子の粒子径分布は、シード重合後の粒子径分布にも反映されるのでできるだけ単分散であることが好ましく、Cv値として5%以下であることが好ましい。上述したようにシード重合時には種粒子との相分離が起きやすいため、シード重合時に吸収させる単量体は、できるだけ種粒子組成と近い組成が好ましく、種粒子がスチレン系であれば芳香族系ジビニル単量体、アクリル系であればアクリル系多官能ビニル単量体を吸収させて重合させるのが好ましい。 Since the particle size distribution of the seed particles is also reflected in the particle size distribution after seed polymerization, it is preferably monodispersed as much as possible, and the Cv value is preferably 5% or less. As described above, phase separation from the seed particles is likely to occur during seed polymerization. Therefore, the monomer absorbed during seed polymerization is preferably as close to the seed particle composition as possible. If the seed particles are styrene, aromatic divinyl is used. In the case of a monomer or acrylic, it is preferable to polymerize by absorbing an acrylic polyfunctional vinyl monomer.

また、シード重合法においては、必要に応じて分散安定剤を用いることもできる。分散安定剤としては、媒体中に可溶の高分子であれば特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等が挙げられる。また、ノニオン性又はイオン性の界面活性剤も適宜使用される。 In the seed polymerization method, a dispersion stabilizer can be used as necessary. The dispersion stabilizer is not particularly limited as long as it is a polymer soluble in the medium, and examples thereof include polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, methyl cellulose, ethyl cellulose, polyacrylic acid, polyacrylamide, and polyethylene oxide. Nonionic or ionic surfactants are also used as appropriate.

上記シード重合法においては、種粒子1重量部に対して、単量体を20〜100重量部加えることが好ましい。 In the seed polymerization method, it is preferable to add 20 to 100 parts by weight of the monomer with respect to 1 part by weight of the seed particles.

上記シード重合に使用する媒体としては特に限定されず、使用する単量体によって適宜決定されるべきであるが、一般的に好適な有機溶媒としては、アルコール類、セロソルブ類、ケトン類又は炭化水素を挙げることができ、更にこれらを単独、又は、これらと互いに相溶しあう他の有機溶剤、水等との混合溶媒として用いることができる。具体的には、例えば、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、シメチルスルホキシド、酢酸エチル、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、2−ブタノン等のケトン類等を挙げることができる。 The medium used for the seed polymerization is not particularly limited and should be appropriately determined depending on the monomer used. Generally, suitable organic solvents include alcohols, cellosolves, ketones or hydrocarbons. Furthermore, these can be used alone or as a mixed solvent with other organic solvents, water, etc. which are compatible with each other. Specifically, for example, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, alcohols such as ethyl acetate, methanol, ethanol and propanol, cellosolves such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve, acetone, methyl ethyl ketone and methyl butyl ketone And ketones such as 2-butanone.

上記分散重合法とは、単量体は溶解するが、生成したポリマーは溶解しない貧溶媒系で重合を行い、この系に高分子系分散安定剤を添加することにより生成ポリマーを粒子形状で析出させる方法である。 The above dispersion polymerization method is a polymerization in a poor solvent system in which the monomer is dissolved but the generated polymer is not dissolved, and the resulting polymer is precipitated in a particle shape by adding a polymer dispersion stabilizer to this system. It is a method to make it.

また、一般に架橋成分を分散重合により重合すると、粒子の凝集が起こりやすく、安定的に単分散架橋粒子を得ることが難しいが、条件を選定することにより、架橋成分を含んだ単量体を重合することが可能となる。 In general, when the cross-linking component is polymerized by dispersion polymerization, the particles tend to aggregate and it is difficult to stably obtain monodisperse cross-linked particles. However, by selecting the conditions, the monomer containing the cross-linking component is polymerized. It becomes possible to do.

上記重合に際しては、重合開始剤が用いられ、特に限定されないが、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジ−t−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサカルボニトリル、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物等が好適に用いられる。なお、重合開始剤の使用量は通常、重合に際して用いられる単量体100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲が好ましい。 In the polymerization, a polymerization initiator is used and is not particularly limited. For example, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, orthochlorobenzoyl peroxide, orthomethoxybenzoyl peroxide, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, Organic peroxides such as t-butylperoxy-2-ethylhexanoate and di-t-butylperoxide, azobisisobutyronitrile, azobiscyclohexacarbonitrile, azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) An azo compound such as) is preferably used. In general, the amount of the polymerization initiator used is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the monomer used in the polymerization.

上記の方法により得られたスペーサ粒子は、本発明のスペーサ粒子分散液を用いて製造する液晶表示装置のコントラスト向上のために着色されて用いられてもよい。着色されたスペーサ粒子としては、例えば、カーボンブラック、分散染料、酸性染料、塩基性染料、金属酸化物等により処理されたスペーサ粒子、また、スペーサ粒子の表面に有機物の膜が形成され高温で分解又は炭化されて着色されたスペーサ粒子等が挙げられる。なお、スペーサ粒子を形成する材質自体が色を有している場合には着色せずにそのまま用いられてもよい。 The spacer particles obtained by the above method may be colored and used for improving the contrast of a liquid crystal display device produced using the spacer particle dispersion of the present invention. Colored spacer particles include, for example, spacer particles treated with carbon black, disperse dyes, acid dyes, basic dyes, metal oxides, etc., and an organic film is formed on the surface of the spacer particles and decomposes at a high temperature. Or the carbonized spacer particle | grains etc. are mentioned. In addition, when the material itself which forms spacer particle | grains has a color, you may use as it is, without coloring.

本発明に使用されるスペーサ粒子の粒径は、製造する液晶表示素子の種類により適宜選択可能なため特に限定されないが、上記スペーサ粒子の粒径の好ましい下限は1μm、好ましい上限は20μmである。1μm未満であると、対向する基板同士が接触して液晶表示素子のスペーサとして充分機能しないことがある。20μmを超えると、スペーサ粒子を配置すべき基板上の非画素領域等からはみ出しやすくなり、また、対向する基板間の距離が大きくなって近年の液晶表示素子の小型化等の要請に充分に応えられなくなることがある。 The particle diameter of the spacer particles used in the present invention is not particularly limited because it can be appropriately selected depending on the type of liquid crystal display element to be produced, but the preferred lower limit of the particle diameter of the spacer particles is 1 μm and the preferred upper limit is 20 μm. If it is less than 1 μm, the opposing substrates may come into contact with each other and may not function sufficiently as a spacer of the liquid crystal display element. If it exceeds 20 μm, it will be easy to protrude from the non-pixel region etc. on the substrate on which the spacer particles are to be arranged, and the distance between the opposing substrates will become large enough to meet the recent demand for miniaturization of liquid crystal display elements. It may not be possible.

本発明で使用されるスペーサ粒子は、適正な液晶層の厚みを維持するためのギャップ材として用いられるため、一定の強度が必要とされる。粒子の圧縮強度を示す指標として、粒子の直径が10%変位した時の圧縮弾性率(10%K値)で表した場合、本発明のスペーサ粒子分散液を用いて製造した液晶表示装置の適正な液晶層の厚みを維持するためには、好ましい下限が2000MPa、好ましい上限が15000MPaである。2000MPaより小さいと、本発明のスペーサ粒子分散液を用いて液晶表示素子を製造する際のプレス圧により、スペーサ粒子が変形して適切なギャップが出にくい。15000MPaより大きいと、本発明のスペーサ粒子分散液を用いて液晶表示素子を製造する際に、基板上の配向膜を傷つけて製造する液晶表示装置に表示異常が発生することがある。 Since the spacer particles used in the present invention are used as a gap material for maintaining an appropriate thickness of the liquid crystal layer, a certain strength is required. Appropriateness of the liquid crystal display device manufactured using the spacer particle dispersion of the present invention when expressed as a compressive elastic modulus (10% K value) when the particle diameter is displaced by 10% as an index indicating the compressive strength of the particles In order to maintain the thickness of the liquid crystal layer, the preferable lower limit is 2000 MPa, and the preferable upper limit is 15000 MPa. When the pressure is less than 2000 MPa, the spacer particles are deformed by a press pressure at the time of producing a liquid crystal display device using the spacer particle dispersion of the present invention, so that an appropriate gap is hardly generated. When the pressure is higher than 15000 MPa, when a liquid crystal display element is produced using the spacer particle dispersion of the present invention, a display abnormality may occur in a liquid crystal display device produced by damaging the alignment film on the substrate.

上記スペーサ粒子の圧縮弾性率(10%K値)は、特表平6−503180号公報記載の方法に準拠して求められた値である。例えば、微小圧縮試験器(PCT−200、島津製作所社製)を用い、ダイヤモンド製の直径50μmの円柱の平滑端面で、スペーサ粒子を10%歪ませるための加重から求められる。 The compression elastic modulus (10% K value) of the spacer particles is a value determined in accordance with the method described in JP-T-6-503180. For example, using a micro compression tester (PCT-200, manufactured by Shimadzu Corporation), a smooth end surface of a diamond cylinder having a diameter of 50 μm is used to determine the weight for straining spacer particles by 10%.

上記スペーサ粒子は、表面の溶解度パラメータ(SP値)δの下限が9.50であることが好ましい。9.50未満であると、溶解度パラメータが比較的低い溶剤混合物に対してしか分散できなくなり、そのような溶剤混合物に分散したスペーサ粒子分散液を基板上に吐出すると、基板上での初期接触角が小さくなり(すなわち、液滴径が大きくなり)スペーサの寄り集まりがよくなくなる。 The spacer particles preferably have a lower limit of the surface solubility parameter (SP value) δ of 9.50. If it is less than 9.50, it can be dispersed only in a solvent mixture having a relatively low solubility parameter. When a spacer particle dispersion liquid dispersed in such a solvent mixture is discharged onto the substrate, the initial contact angle on the substrate is reduced. Becomes smaller (i.e., the droplet diameter becomes larger), and the spacers do not gather well.

本発明のスペーサ粒子分散液において、上記スペーサ粒子は、表面処理が施されていることが好ましい。スペーサ粒子に施す表面処理に合わせて上述した溶剤の組成等を適宜選択することにより、本発明のスペーサ粒子分散液をインクジェット装置で基板の表面に吐出し形成した液滴中で上記スペーサ粒子同士を好適に凝集させることができる。
例えば、上記スペーサ粒子の表面修飾により、上記混合溶剤のSP値とスペーサ粒子表面のSP値との差が5以内になるようにする。上記混合溶剤がグリコールや水を主成分とした親水性の混合溶剤(表面張力が30mN/m以上)の場合は、スペーサ表面に官能基として親水基を持つように表面処理を行えばよく、一方、疎水性の高い混合溶剤(表面張力が30mN/m未満)の場合は、スペーサ表面に官能基として疎水性を主に持つようにすればよい。
なお、上記スペーサ粒子表面を得るにあたっては、上記のように有機微粒子を製造し、その後その表面に修飾を行っても、有機微粒子を作る際にそのような表面ができるように配合、合成方法を工夫してもよい。
In the spacer particle dispersion of the present invention, the spacer particles are preferably subjected to a surface treatment. By appropriately selecting the composition of the solvent described above in accordance with the surface treatment applied to the spacer particles, the spacer particles are dispersed in the droplets formed by discharging the spacer particle dispersion of the present invention onto the surface of the substrate with an ink jet device. It can be suitably aggregated.
For example, the surface modification of the spacer particles causes the difference between the SP value of the mixed solvent and the SP value of the spacer particle surface to be within 5. When the above mixed solvent is a hydrophilic mixed solvent mainly composed of glycol or water (surface tension is 30 mN / m or more), the surface treatment may be performed so that the spacer surface has a hydrophilic group as a functional group. In the case of a mixed solvent with high hydrophobicity (surface tension of less than 30 mN / m), the spacer surface may be mainly provided with hydrophobicity as a functional group.
In addition, in obtaining the spacer particle surface, the organic fine particles are manufactured as described above, and then the surface is modified, and the compounding and synthesizing method is performed so that such a surface can be formed when forming the organic fine particles. You may devise.

上記スペーサ粒子の表面処理としては、例えば、上記スペーサ粒子の表面を修飾する方法が挙げられ、具体的には、特開平1−247154号公報に開示されているようにスペーサ粒子表面に樹脂を析出させて修飾する方法、特開平9−113915号公報や特開平7−300587号公報に開示されているようにスペーサ粒子表面の官能基と反応する化合物を作用させて修飾する方法、特開平11−223821号公報、特開2003−295198号公報に記載のようにスペーサ粒子表面でグラフト重合を行って表面修飾を行う方法、特願2005−354832号、特願2005−354831号、特願2005−239162号に記載のようにスペーサ粒子にモノマーを膨潤や吸着させ重合を行うことで表面修飾を行う方法、特願2005−354832号に記載のようにコアシェル粒子のシェル部にモノマーを吸収させ重合する方法、特願2005−239162号に記載のように超臨界法により粒子表面にモノマーを吸収させ重合する方法、特願2005−354831号に記載のように粒子表面に吸着させた化合物にモノマーを吸収させ重合する方法、その他特願2005−216065号、特願2005−180312号等に記載の方法等が挙げられる。 Examples of the surface treatment of the spacer particles include a method of modifying the surface of the spacer particles. Specifically, as disclosed in JP-A-1-247154, a resin is deposited on the surface of the spacer particles. And a method of modifying by acting a compound that reacts with a functional group on the surface of the spacer particles as disclosed in JP-A-9-1193915 and JP-A-7-300587, No. 223821, JP-A 2003-295198, a method of performing surface modification by graft polymerization on the surface of spacer particles, Japanese Patent Application No. 2005-354832, Japanese Patent Application No. 2005-354831, Japanese Patent Application No. 2005-239162. A method for surface modification by swelling and adsorbing monomers onto spacer particles as described in No. A method in which a monomer is absorbed in the shell portion of the core-shell particles as described in JP-A-05-34832 and a polymerization method, a method in which a monomer is absorbed into the particle surface by a supercritical method as described in Japanese Patent Application No. 2005-239162, and a polymerization method. As described in Japanese Patent Application No. 2005-354831, a method in which a monomer is adsorbed and polymerized on a compound adsorbed on the particle surface, and other methods described in Japanese Patent Application Nos. 2005-216065 and 2005-180312 are exemplified.

上記スペーサ粒子の表面修飾方法としては、スペーサ粒子表面に化学的に結合した表面層を形成する方法が、液晶表示装置のセル中で表面層の剥離や液晶への溶出という問題が少ないので好ましい。なかでも、特開平11−223821号公報に記載の表面に還元性基を有する粒子に酸化剤を反応させ、粒子表面にラジカルを発生させて表面にグラフト重合を行う方法が、表面層の密度が高くでき、充分な厚みの表面層を形成できるために好ましい。 As a method for modifying the surface of the spacer particles, a method of forming a surface layer chemically bonded to the surface of the spacer particles is preferable because there are few problems such as peeling of the surface layer and elution into the liquid crystal in the cell of the liquid crystal display device. Among them, the method described in JP-A No. 11-223820 is a method in which an oxidizing agent is reacted with particles having a reducing group on the surface, radicals are generated on the particle surface, and graft polymerization is performed on the surface. This is preferable because a surface layer having a sufficient thickness can be formed.

また、このように表面処理を施すことにより、スペーサ粒子の基板に対する接着性が高まったり、使用する単量体を適宜選択すれば、液晶表示体での液晶の配向が乱されなくなるという効果もある。 In addition, by performing the surface treatment in this way, there is an effect that the adhesion of the spacer particles to the substrate is increased, or if the monomer to be used is appropriately selected, the alignment of the liquid crystal in the liquid crystal display body is not disturbed. .

上記スペーサ粒子は、グラフト処理により表面修飾されていることが好ましい。具体的には、上記スペーサ粒子の表面に親水性官能基及び/又は炭素数1〜22のアルキル基を有するビニル系単量体をラジカル重合してなるビニル系熱可塑性樹脂がグラフト重合により結合されていることが好ましい。 The spacer particles are preferably surface-modified by grafting. Specifically, a vinyl thermoplastic resin obtained by radical polymerization of a vinyl monomer having a hydrophilic functional group and / or an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms is bonded to the surface of the spacer particle by graft polymerization. It is preferable.

上記親水性官能基としては特に限定されず、例えば、水酸基、カルボキシル基、スルホニル基、ホスホニル基、アミノ基、アミド基、エーテル基、チオール基、チオエーテル基等が挙げられるが、なかでも、液晶との相互作用が少ないことから、水酸基、カルボキシル基及びエーテル基が好適に用いられる。これらの親水性官能基は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。特に、上記スペーサ粒子は、カルボキシル基が表面に存在するように表面修飾されていることが好ましい。この場合、カルボキシル基を含有するモノマーの表面の存在比の好ましい下限は10モル%である。10モル%未満であると、スペーサ粒子分散液中での分散性が低くなったり、液滴が乾燥するにつれ液滴内部で凝集しにくくなったりする。 The hydrophilic functional group is not particularly limited, and examples thereof include a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonyl group, a phosphonyl group, an amino group, an amide group, an ether group, a thiol group, and a thioether group. Therefore, a hydroxyl group, a carboxyl group, and an ether group are preferably used. These hydrophilic functional groups may be used independently and 2 or more types may be used together. In particular, the spacer particles are preferably surface-modified so that a carboxyl group is present on the surface. In this case, the preferable lower limit of the abundance ratio of the surface of the monomer containing a carboxyl group is 10 mol%. If it is less than 10 mol%, the dispersibility in the spacer particle dispersion liquid becomes low, or the liquid droplets are less likely to aggregate inside the liquid droplets as it dries.

上記親水性官能基を有するビニル系単量体としては特に限定されず、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、1,4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、(ポリ)カプロラクトン変性ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アリルアルコール、グリセリンモノアリルエーテル等の水酸基を有するビニル系単量体;(メタ)アクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸等のアクリル酸及びそれらのα−アルキル誘導体又はβ−アルキル誘導体;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸;上記不飽和ジカルボン酸のモノ2−(メタ)アクリロイルオキシエチルエステル誘導体等のカルボキシル基を有するビニル系単量体;t−ブチルアクリルアミドスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等のスルホニル基を有するビニル系単量体;ビニルホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルホスフェート等のホスホニル基を有するビニル系単量体;ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレートなどのアミノ基を有するビニル系単量体;(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレートの末端アルキルエーテル、(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アクリレートの末端アルキルエーテル、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のエーテル基を有するビニル系単量体;(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アクリレート等の水酸基及びエーテル基を有するビニル系単量体;(メタ)アクリルアミド、メチロール(メタ)アクリルアミド、ビニルピロリドン等のアミド基を有するビニル系単量体等が挙げられる。これらの親水性官能基を有するビニル系単量体は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The vinyl monomer having a hydrophilic functional group is not particularly limited. For example, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 1,4-hydroxybutyl (meth) acrylate, (poly) caprolactone-modified hydroxyethyl (meth) ) Vinyl monomers having a hydroxyl group such as acrylate, allyl alcohol, glycerin monoallyl ether; acrylic acid such as (meth) acrylic acid, α-ethylacrylic acid, crotonic acid, and their α-alkyl derivatives or β-alkyl Derivatives; Unsaturated dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid, citraconic acid and itaconic acid; vinyl monomers having a carboxyl group such as mono 2- (meth) acryloyloxyethyl ester derivatives of the above unsaturated dicarboxylic acids; t -Butylacrylamide sulfonic acid, styrene sulfonic acid, A vinyl monomer having a sulfonyl group such as acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid; a vinyl monomer having a phosphonyl group such as vinyl phosphate and 2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate; dimethylaminoethyl methacrylate; Vinyl monomers having amino groups such as diethylaminoethyl methacrylate; terminal alkyl ether of (poly) ethylene glycol (meth) acrylate, terminal alkyl ether of (poly) propylene glycol (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate Vinyl monomers having an ether group such as: (poly) ethylene glycol (meth) acrylate, (poly) propylene glycol (meth) acrylate, etc., a vinyl monomer having a hydroxyl group and an ether group ; (Meth) acrylamide, methylol (meth) acrylamide, vinyl monomers having a amide group such as vinyl pyrrolidone. These vinyl monomers having a hydrophilic functional group may be used alone or in combination of two or more.

上記炭素数1〜22のアルキル基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ノナデシル基、エイコデシル基、ヘニコシル基、ドコシル基、イソボルニル基等が挙げられる。これらの炭素数3〜22のアルキル基は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 It does not specifically limit as said C1-C22 alkyl group, For example, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, n -Pentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, Nonadecyl group, eicodecyl group, henicosyl group, docosyl group, isobornyl group and the like can be mentioned. These C3-C22 alkyl groups may be used independently and 2 or more types may be used together.

上記炭素数1〜22のアルキル基を有するビニル系単量体としては特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸と上記炭素数1〜22のアルキル基とからなるエステル化合物;ビニルアルコールと上記炭素数1〜22のアルキル基とからなるエステル化合物;ビニル基と上記炭素数1〜22のアルキル基とからなるビニルエーテル化合物等が挙げられる。これらの炭素数1〜22のアルキル基を有するビニル系単量体は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
また、上記親水性官能基を有するビニル系単量体及び炭素数1〜22のアルキル基を有するビニル系単量体は、それぞれ単独で用いられてもよく、両者が併用されてもよい。
The vinyl monomer having an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms is not particularly limited. For example, an ester compound composed of (meth) acrylic acid and the alkyl group having 1 to 22 carbon atoms; vinyl alcohol and the above Examples thereof include ester compounds composed of an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms; vinyl ether compounds composed of a vinyl group and the above alkyl group having 1 to 22 carbon atoms. These vinyl monomers having an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms may be used alone or in combination of two or more.
The vinyl monomer having a hydrophilic functional group and the vinyl monomer having an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms may be used alone, or both may be used in combination.

また、上記ビニル系熱可塑性樹脂は、構成するビニル系単量体が上記親水性官能基を有するビニル系単量体を15〜80モル%含有し、上記炭素数1〜22のアルキル基を有するビニル系単量体を5〜60モル%含有することが好ましい。なお、ここでのモル%はこれらのモノマーを使用して表面処理を行う際、重合時の仕込みのモル%ではなく、TOF−SIMS等の方法で測定した表面に存在する共重合体のモノマー単位(モノマーフラグメント)のモル%である。 The vinyl thermoplastic resin contains 15 to 80 mol% of a vinyl monomer having a hydrophilic functional group as a constituent vinyl monomer, and has an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms. It is preferable to contain 5 to 60 mol% of a vinyl monomer. In addition, the mol% here is not the mol% of the charge at the time of polymerization when performing surface treatment using these monomers, but the monomer unit of the copolymer present on the surface measured by a method such as TOF-SIMS. Mol% of (monomer fragment).

上記ビニル系単量体中における親水性官能基を有するビニル系単量体の含有量が15モル%未満であると、得られるスペーサ粒子を、本発明のスペーサ粒子分散液中に充分に単粒子化した状態で分散させることが難しくなって、凝集粒子が発生しやすくなり、インクジェット装置での安定的な吐出が困難となったり、本発明のスペーサ粒子分散液を用いて製造する液晶表示装置のセルギャップを正確に形成できなくなったりすることがある。上記ビニル系単量体中における親水性官能基を有するビニル系単量体の含有量が80モル%を超えると、本発明のスペーサ粒子分散液を用いて液晶表示装置のセルを形成した際に、表示画素中にはみ出したスペーサ粒子の表面において液晶の異常配向を来たしやすくなって、製造する液晶表示装置の表示品質の低下につながることがある。 When the content of the vinyl monomer having a hydrophilic functional group in the vinyl monomer is less than 15 mol%, the obtained spacer particles are sufficiently single particles in the spacer particle dispersion of the present invention. The liquid crystal display device manufactured using the spacer particle dispersion liquid of the present invention is difficult to disperse in a converted state, and agglomerated particles are likely to be generated, making it difficult to stably discharge the ink jet device. The cell gap may not be formed accurately. When the content of the vinyl monomer having a hydrophilic functional group in the vinyl monomer exceeds 80 mol%, a cell of a liquid crystal display device is formed using the spacer particle dispersion of the present invention. The surface of the spacer particles that protrude into the display pixel is liable to cause abnormal alignment of the liquid crystal, leading to deterioration in display quality of the liquid crystal display device to be manufactured.

また、上記ビニル系単量体中における炭素数1〜22のアルキル基を有するビニル系単量体の含有量が5モル%未満であると、本発明のスペーサ粒子分散液を用いて液晶表示装置のセルを形成した際に、表示画素中にはみ出したスペーサの表面において液晶の異常配向を来たしやすくなって、製造する液晶表示装置の表示品質の低下につながることがあり、上記ビニル系単量体中における炭素数1〜22のアルキル基を有するビニル系単量体の含有量が60モル%を超えると、得られるスペーサ粒子の溶剤中への分散安定性が低下することがある。 Further, when the content of the vinyl monomer having an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms in the vinyl monomer is less than 5 mol%, the liquid crystal display device using the spacer particle dispersion of the present invention is used. When the cell is formed, the liquid crystal display device is likely to be abnormally aligned on the surface of the spacer that protrudes into the display pixel, leading to deterioration of the display quality of the liquid crystal display device to be manufactured. If the content of the vinyl monomer having an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms exceeds 60 mol%, the dispersion stability of the resulting spacer particles in the solvent may be lowered.

なお、上記スペーサ粒子の表面に上記親水性官能基及び/又は炭素数1〜22のアルキル基を有するビニル系単量体をラジカル重合してなるビニル系熱可塑性樹脂をグラフト重合により結合させてスペーサ粒子の表面被覆層の厚みを厚くする等の目的で、複数の異なった組成のビニル系熱可塑性樹脂層を積層する場合、上記親水性官能基を有するビニル系単量体を15〜80モル%含有し、上記炭素数1〜22のアルキル基を有するビニル系単量体を5〜60モル%含有してなる好ましいビニル系単量体の使用は、表面被覆層の最外層となるビニル系熱可塑性樹脂についてのみ考慮すればよい。これは、スペーサ粒子分散液やインクジェットインクに用いられる媒体に対する分散性や液晶異常配向の抑制等の機能はスペーサの表面近傍の状態によって発現するからである。
このような表面処理を行うことにより、パネル作製後の衝撃テスト等でのスペーサ移動がなくなる。
The spacer particles are bonded by graft polymerization with a vinyl thermoplastic resin obtained by radical polymerization of the vinyl monomer having the hydrophilic functional group and / or the alkyl group having 1 to 22 carbon atoms on the surface of the spacer particles. When laminating a plurality of vinyl thermoplastic resin layers having different compositions for the purpose of increasing the thickness of the particle surface coating layer, the vinyl monomer having the hydrophilic functional group is added in an amount of 15 to 80 mol%. The use of a preferable vinyl monomer containing 5 to 60 mol% of the above-mentioned vinyl monomer having an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms is a vinyl heat that becomes the outermost layer of the surface coating layer. Only the plastic resin need be considered. This is because the functions such as the dispersibility of the spacer particle dispersion and the medium used in the ink-jet ink and the suppression of abnormal liquid crystal orientation are manifested by the state near the surface of the spacer.
By performing such a surface treatment, spacer movement is eliminated in an impact test or the like after the panel is manufactured.

また、上記スペーサ粒子は、帯電可能な処理が施されていてもよい。上記スペーサ粒子に帯電可能な処理が施されていることで、本発明のスペーサ粒子分散液を用いた液晶表示装置の製造する際の乾燥過程において、ゼータ電位等で示されるスペーサ粒子の表面電位を変化させることができる。上記スペーサ粒子の表面のゼータ電位が高いと、スペーサ粒子分散液中でスペーサ粒子同士が反発しやすく、凝集しにくいといえる。
なお、上記帯電可能な処理とは、スペーサ粒子が、本発明のスペーサ粒子分散液中でも何らかの電位を持つように処理することであり、この電位(電荷)は、ゼータ電位測定器等既存の方法によって測定できる。
The spacer particles may be subjected to a chargeable process. Since the spacer particles are subjected to a chargeable treatment, the surface potential of the spacer particles indicated by zeta potential or the like is reduced in the drying process when manufacturing the liquid crystal display device using the spacer particle dispersion of the present invention. Can be changed. When the zeta potential on the surface of the spacer particles is high, it can be said that the spacer particles are likely to repel each other in the spacer particle dispersion and are less likely to aggregate.
The chargeable treatment means that the spacer particles are treated so as to have some potential even in the spacer particle dispersion of the present invention, and this potential (charge) is determined by an existing method such as a zeta potential measuring device. It can be measured.

上記スペーサ粒子に帯電可能な処理を施す方法としては、例えば、スペーサ粒子中に荷電制御剤を含有させる方法、帯電しやすい単量体を含む単量体からスペーサ粒子を製造する方法、上述した表面処理をする方法を利用してスペーサ粒子に帯電可能な表面処理をする方法等が挙げられる。
なお、このようにスペーサ粒子が帯電可能であると、本発明のスペーサ粒子分散液中でのスペーサ粒子の分散性や分散安定性が高められるだけでなく、散布時に電気泳動効果で配線部(段差)部近傍にスペーサ粒子が寄り集まりやすくなるという効果もある。
Examples of a method for performing chargeable treatment on the spacer particles include, for example, a method of containing a charge control agent in the spacer particles, a method of manufacturing spacer particles from a monomer containing a monomer that is easily charged, and the surface described above. For example, a method of performing a surface treatment capable of charging the spacer particles by using a method of performing the treatment may be used.
In addition, when the spacer particles can be charged in this way, not only the dispersibility and dispersion stability of the spacer particles in the spacer particle dispersion liquid of the present invention are improved, but also the wiring portion (step difference) due to the electrophoretic effect at the time of spraying. There is also an effect that the spacer particles are likely to gather near the portion.

上記荷電制御剤を含有させる方法としては、スペーサ粒子を重合させる際に荷電制御剤を共存させて重合を行いスペーサ粒子中に含有させる方法、スペーサ粒子を重合する際に、スペーサ粒子を構成するモノマーと共重合可能な官能基を有する荷電制御剤を、スペーサ粒子を構成するモノマーと共重合させてスペーサ粒子中に含有させる方法、上述したスペーサ粒子の表面修飾の際に、表面修飾に用いられるモノマーと共重合可能な官能基を有する荷電制御剤を共重合させて表面修飾層に含有させる方法、表面修飾層又はスペーサ粒子の表面官能基と反応する官能基を有する荷電粒子を反応させて表面に含有させる方法等が挙げられる。 As a method of containing the charge control agent, there are a method in which the charge control agent is allowed to coexist when polymerizing the spacer particles and the polymerization is performed in the spacer particles, and a monomer constituting the spacer particles when the spacer particles are polymerized. A charge control agent having a functional group copolymerizable with a monomer constituting a spacer particle and containing the charge controlling agent in the spacer particle, a monomer used for surface modification in the above-described surface modification of the spacer particle A method of copolymerizing a charge control agent having a functional group copolymerizable with a surface modification layer into a surface modification layer, reacting charged particles having a functional group that reacts with the surface modification layer or the surface functional group of spacer particles on the surface The method of making it contain etc. are mentioned.

上記荷電制御剤としては特に限定されず、例えば、特開2002−148865号公報に記載の化合物を用いることができる。具体的には、例えば、有機金属化合物、キレート化合物、モノアゾ系染料金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族ヒドロキシルカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体類等が挙げられる。 It does not specifically limit as said charge control agent, For example, the compound as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-148865 can be used. Specifically, for example, organometallic compounds, chelate compounds, monoazo dye metal compounds, acetylacetone metal compounds, aromatic hydroxyl carboxylic acids, aromatic mono and polycarboxylic acids and their metal salts, anhydrides, esters, bisphenols, etc. Phenol derivatives and the like.

また、上記荷電制御剤としては特に限定されないが、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、ケイ素化合物、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル−スルホン酸共重合体、非金属カルボン酸系化合物、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の4級アンモニウム塩、及び、これらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物等が挙げられる)、高級脂肪酸の金属塩、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレート類等が好ましく用いられる。
これらの荷電制御剤は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
Further, the charge control agent is not particularly limited, but urea derivatives, metal-containing salicylic acid compounds, quaternary ammonium salts, calixarene, silicon compounds, styrene-acrylic acid copolymers, styrene-methacrylic acid copolymers, styrene -Acrylic-sulfonic acid copolymer, non-metal carboxylic acid compound, modified product with nigrosine and fatty acid metal salt, 4 such as tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate Onium salts such as quaternary ammonium salts and their analogs such as phosphonium salts and lake pigments thereof, triphenylmethane dyes and lake lake pigments (as rake agents, phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, phosphotungsten) Molybdic acid, Ninnic acid, lauric acid, gallic acid, ferricyanide, ferrocyanide, etc.), metal salts of higher fatty acids, diorganotin oxides such as dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, dicyclohexyltin oxide, dibutyltin borate, dioctyltin Diorganotin borates such as borate and dicyclohexyl tin borate are preferably used.
These charge control agents may be used independently and 2 or more types may be used together.

上記荷電制御剤を含有するスペーサ粒子の極性は、上記荷電制御剤の中から適切なものを適宜選択することにより設定され得る。すなわち、スペーサ粒子を周りの環境に対して正に帯電させたり、負に帯電させたりすることができる。 The polarity of the spacer particles containing the charge control agent can be set by appropriately selecting an appropriate one from the charge control agents. That is, the spacer particles can be charged positively or negatively with respect to the surrounding environment.

上記スペーサ粒子を製造する際、帯電しやすい単量体を含む単量体から適宜単量体を選択する方法としては、上述したスペーサ粒子を製造する単量体として、親水性官能基を有するものを組み合わせて用いる方法が挙げられる。これらの親水性官能基を有する単量体の中から適切な単量体を適宜選択することにより、スペーサ粒子を周りの環境に対して正に帯電させたり、負に帯電させたりすることができる。 When producing the spacer particles, as a method for selecting a monomer appropriately from monomers including monomers that are easily charged, the monomer for producing the spacer particles described above has a hydrophilic functional group. The method of using these in combination. By appropriately selecting an appropriate monomer from these monomers having a hydrophilic functional group, the spacer particles can be charged positively or negatively with respect to the surrounding environment. .

これら以外にも上記スペーサ粒子には、液滴中で、あるいは、基板表面に吐出した本発明のスペーサ粒子分散液の液滴端が縮む場合、その際に基板上で動きやすく、上記液滴が乾燥した後は強固に固着するという要請のため、上述したようなスペーサ粒子の表面処理を行うだけでなく、スペーサ粒子の表面状態に気を付けたり、また、表面処理を行う際には際には、その厚みや得られた表面の形状にも注意を払ったりする必要がある。
すなわち、スペーサ粒子の表面があまりにも凸凹であったり、表面処理層が液滴中で膨潤したような状態であまりにも厚みが厚かったりすると、液滴中をスペーサ粒子が動きにくく、また、液滴中でのスペーサ粒子の表面組成が、基板の表面組成と近い等、化学的な相互作用があったり、液滴中でスペーサ粒子と基板との間で強力な静電的な相互作用があったりすると、同様にスペーサ粒子が動きにくく、結果として後述する液滴中でのスペーサ粒子の凝集が起こりにくくなる。
In addition to these, the spacer particles are easily moved on the substrate when the droplet ends of the spacer particle dispersion liquid of the present invention discharged on the substrate surface or in the droplet are shrunk. Because of the demand to firmly fix after drying, not only the surface treatment of the spacer particles as described above, but also the surface state of the spacer particles, or when performing the surface treatment It is necessary to pay attention to the thickness and the shape of the surface obtained.
That is, if the surface of the spacer particles is too uneven, or if the surface treatment layer is swollen in the droplets, the spacer particles are difficult to move in the droplets. There are chemical interactions such as the surface composition of the spacer particles in the inside being close to the surface composition of the substrate, and there is a strong electrostatic interaction between the spacer particles and the substrate in the droplets. Then, similarly, the spacer particles are difficult to move, and as a result, the aggregation of the spacer particles in the droplet described later is difficult to occur.

本発明のスペーサ粒子分散液は、上述した溶剤(混合溶剤)に、上記スペーサ粒子を分散させてなるものであるが、なかでも、スペーサ粒子が表面にカルボキシル基を有し、かつ、基板表面に吐出し形成した液滴の重量を5重量%以上減少させたときに(乾燥後期)、溶剤として水と沸点が190℃以下の溶剤とを10重量%以上含有するものであることが好ましい。スペーサ粒子が表面にカルボキシル基を有することで上記水と沸点が190℃以下の溶剤との混合溶剤中での分散性に優れるとともに、上記液滴の乾燥後期における凝集性に優れ、上記溶剤として水と沸点が190℃以下の溶剤との混合溶剤を用いることで、形成直後に液滴が濡れ広がることを防止できる。また、乾燥後期における水と沸点が190℃以下の溶剤との混合溶剤が10重量%未満であると、スペーサ粒子が充分に凝集する前に上記混合溶剤が減少してしまい、スペーサ粒子が所定の位置に凝集できないことがある。 The spacer particle dispersion of the present invention is obtained by dispersing the spacer particles in the above-described solvent (mixed solvent). Among them, the spacer particles have a carboxyl group on the surface, and are formed on the substrate surface. When the weight of the droplets formed by discharge is reduced by 5% by weight or more (late drying stage), the solvent preferably contains 10% by weight or more of water and a solvent having a boiling point of 190 ° C. or lower. Since the spacer particles have a carboxyl group on the surface, they have excellent dispersibility in a mixed solvent of the above water and a solvent having a boiling point of 190 ° C. or less, and are excellent in cohesiveness in the late drying stage of the droplets. And a solvent having a boiling point of 190 ° C. or lower can prevent the droplets from spreading out immediately after the formation. Further, if the mixed solvent of water and a solvent having a boiling point of 190 ° C. or lower in the latter stage of drying is less than 10% by weight, the mixed solvent decreases before the spacer particles are sufficiently aggregated, and the spacer particles May not be able to aggregate at the location.

このような溶剤とスペーサ粒子とからなる本発明のスペーサ粒子分散液は、基板の表面に吐出された直後の液滴の着弾径Dと、上記基板の表面に吐出された液滴の重量が5重量%以上減少したときのスペーサ粒子の凝集径Dとが、下記式(1)の関係を有することが好ましい。 The spacer particle dispersion of the present invention comprising such a solvent and the spacer particles, the impact diameter D 1 of the droplets of the liquid just discharged to the surface of the substrate, the weight of the liquid droplets ejected on the surface of the substrate 5 and aggregate diameter D 2 of the spacer particles upon reduction wt% or more, it is preferable, wherein the following formula (1).

<(D×0.5) (1) D 2 <(D 1 × 0.5) (1)

なお、上記スペーサ粒子の凝集径Dとは、本発明のスペーサ粒子分散液の液滴中で凝集したスペーサ粒子を平面視したときに、凝集したスペーサ粒子に内接する円の直径を意味する。 Note that the aggregate diameter D 2 of the spacer particles, when the spacer particles aggregate in the droplets of the spacer particle dispersion of the present invention in plan view, means the diameter of a circle inscribed in aggregated spacer particles.

上記式(1)は、上記スペーサ粒子の凝集径Dが、上記液滴の着弾径Dの1/2未満であることを意味する。上記式(1)の関係を有さない場合、すなわち、上記スペーサ粒子の凝集径Dが、上記液滴の着弾径Dの1/2以上であると、本発明のスペーサ粒子分散液に含有されるスペーサ粒子の量が多すぎるか、又は、上記液滴の乾燥後期においてスペーサ粒子が充分に凝集していないこととなり、本発明のスペーサ粒子分散液を用いて液晶表示装置を製造した場合、上記スペーサ粒子が基板上の非画素領域に配置されることがあり、得られる液晶表示装置の表示画質に劣ることがある。 The formula (1) is agglomerated diameter D 2 of the spacer particles, meaning that less than half of the landing diameter D 1 of the said droplet. If no relationship of the above formula (1), i.e., agglomerated diameter D 2 of the spacer particles, if it is 1/2 or more landing diameter D 1 of the said droplet, the spacer particle dispersion of the present invention When the amount of the spacer particles contained is too large, or the spacer particles are not sufficiently aggregated in the late drying stage of the droplets, and the liquid crystal display device is manufactured using the spacer particle dispersion of the present invention. The spacer particles may be disposed in the non-pixel region on the substrate, and the display image quality of the obtained liquid crystal display device may be inferior.

本発明のスペーサ粒子分散液は、保存時(20℃)における粘度が、3mPa・sより大きく、20mPa・s未満であることが好ましい。3mPa・s以下であると、本発明のスペーサ粒子分散液中に分散されているスペーサ粒子が経時に沈降しやすくなるし、低粘度で吐出しにくいヘッドでは、冷却機構をつけて粘度を上げようとしても吐出可能な粘度にならない等の問題が発生する。20mPa・s以上であると、インクジェット装置を用いて吐出する際に、ヘッドを加温し、粘度を下げることのできない種類のヘッドでは吐出できなくなったり、吐出量を制御し難くなったりすることが起こるし、更に吐出性を改善するためにスペーサ粒子分散液を過剰に加温しなければならないことがある。
なお、加温できるヘッドを使用する場合、上記粘度の好ましい上限は100mPa・sである。これは加温できるにせよ、粘度を下げようとあまりに高温にしすぎると、スペーサ粒子分散液やヘッドが劣化するため、60℃程度までしか加温できないためである。なお、より好ましくは、60℃程度の加温で20mPa・s未満である。
また、本発明のスペーサ粒子分散液の吐出時の粘度の好ましい下限が0.5mPa・s、好ましい上限が20mPa・sである。0.5mPa・s未満であると、吐出できても吐出量をコントロールすることが困難になる等安定的に吐出できなくなることがあり、20mPa・sを超えると、インクジェット装置で吐出できないことがある。より好ましい下限は5mPa・s、より好ましい上限は15mPa・sである。
なお、ここで吐出時の粘度とは、本発明のスペーサ粒子分散液を吐出する際に、インクジェット装置のヘッド温度をペルチェ素子や冷媒等により冷却したり、ヒーター等で加温したりして、スペーサ粒子分散液の吐出時の液温を−5℃から50℃の間に調整した粘度のことである。もちろん、冷却、加温機構のないヘッドでは周囲温度のことである。
すなわちスペーサ粒子分散液の保管時の粘度は、加温冷却等による吐出時の粘度制御をするしないのいずれの場合もヘッドで吐出できる粘度の範囲で、できるだけ高い方が、沈降防止の観点から好ましい。
なお、これらの粘度はE型粘度計やB型粘度計のような通常の粘度計で、それぞれの温度(測定温度、使用温度)で測定されたものである。
The spacer particle dispersion of the present invention preferably has a viscosity during storage (20 ° C.) of greater than 3 mPa · s and less than 20 mPa · s. When the pressure is 3 mPa · s or less, the spacer particles dispersed in the spacer particle dispersion of the present invention are likely to settle over time, and a low-viscosity and difficult-to-discharge head is provided with a cooling mechanism to increase the viscosity. However, there arises a problem that the viscosity cannot be discharged. When it is 20 mPa · s or more, when discharging using an inkjet apparatus, the head may be heated, and it may not be possible to discharge with a type of head that cannot lower the viscosity, or the discharge amount may be difficult to control. Occasionally, the spacer particle dispersion may need to be overheated to further improve ejection properties.
In addition, when using the head which can be heated, the preferable upper limit of the said viscosity is 100 mPa * s. This is because, even if the temperature can be increased, if the temperature is too high so as to lower the viscosity, the spacer particle dispersion and the head deteriorate, so that the temperature can only be increased up to about 60 ° C. More preferably, it is less than 20 mPa · s when heated to about 60 ° C.
Moreover, the preferable minimum of the viscosity at the time of discharge of the spacer particle dispersion liquid of this invention is 0.5 mPa * s, and a preferable upper limit is 20 mPa * s. If it is less than 0.5 mPa · s, even if it can be discharged, it may be difficult to control the discharge amount, and it may become impossible to discharge stably, and if it exceeds 20 mPa · s, it may not be able to be discharged by the ink jet device. . A more preferred lower limit is 5 mPa · s, and a more preferred upper limit is 15 mPa · s.
Here, the viscosity at the time of discharge means that when discharging the spacer particle dispersion of the present invention, the head temperature of the ink jet device is cooled by a Peltier element or a refrigerant, or heated by a heater or the like, It is the viscosity which adjusted the liquid temperature at the time of discharge of a spacer particle dispersion liquid between -5 degreeC and 50 degreeC. Of course, this is the ambient temperature for a head without a cooling and heating mechanism.
That is, the viscosity during storage of the spacer particle dispersion is preferably as high as possible within the range of the viscosity that can be discharged by the head in any case of not controlling the viscosity at the time of discharge by heating and cooling, etc. from the viewpoint of preventing sedimentation. .
These viscosities were measured at respective temperatures (measurement temperature and use temperature) with ordinary viscometers such as E-type viscometers and B-type viscometers.

本発明のスペーサ粒子分散液は、スペーサ粒子分散液を構成する溶剤混合物の20℃における比重が、1.00g/cm以上であることが好ましい。1.00g/cm未満であると、本発明のスペーサ粒子分散液中に分散されているスペーサ粒子が経時に沈降しやすくなる。 In the spacer particle dispersion of the present invention, the specific gravity at 20 ° C. of the solvent mixture constituting the spacer particle dispersion is preferably 1.00 g / cm 3 or more. If it is less than 1.00 g / cm 3 , the spacer particles dispersed in the spacer particle dispersion of the present invention are likely to settle over time.

本発明のスペーサ粒子分散液は、スペーサ粒子の沈降速度が30分以上であることが好ましい。上記スペーサ粒子の沈降速度は、本発明のスペーサ粒子分散液に含有される溶剤の種類及び配合量を適宜設定することにより調整することができ、上記沈降速度が150分以上であると、本発明のスペーサ粒子分散液をインクジェット装置に導入してから吐出するまでの間に、スペーサ粒子が沈降し難くなる。よって、インクジェット装置を用いて、本発明のスペーサ粒子分散液を安定に吐出することができ、基板上に精度よく選択的にスペーサ粒子を配置することができる。なお、本明細書において、「沈降速度」とは、内径φ5mmの試験管に本発明のスペーサ粒子分散液を高さ10cmとなるように導入した後、静置した際に、目視にて試験管底にスペーサ粒子の堆積が確認されるまでの時間をいう。 The spacer particle dispersion of the present invention preferably has a settling rate of spacer particles of 30 minutes or more. The settling speed of the spacer particles can be adjusted by appropriately setting the type and blending amount of the solvent contained in the spacer particle dispersion of the present invention, and the settling speed is 150 minutes or more. The spacer particles are less likely to settle during the period from the introduction of the spacer particle dispersion liquid into the ink jet apparatus until the discharge. Therefore, the spacer particle dispersion liquid of the present invention can be stably discharged using an ink jet device, and the spacer particles can be selectively and accurately arranged on the substrate. In this specification, “sedimentation velocity” means that the spacer particle dispersion of the present invention is introduced into a test tube having an inner diameter of 5 mm so as to have a height of 10 cm and then left to stand visually. The time until the deposition of spacer particles is confirmed at the bottom.

また、本発明のスペーサ粒子分散液は、吐出される基板に対する後退接触角(θr)が5度以上であるとなお好ましい。上記後退接触角が5度以上あれば、基板に着弾したスペーサ粒子分散液の液滴が乾燥し、その中心に向かって縮小していくとともに、その液滴中に1個以上含まれるスペーサ粒子がその液滴中心に寄り集まることが可能となる(図1(a)参照)。また、その中心にあらかじめ、静電的に作用する力による荷電インクが着弾していたり、着弾液滴径内に段差があるとそこへのスペーサ粒子の移動がより起こりやすくなり、スペーサ粒子の配置精度がより向上する。
なお、上記「後退接触角」とは、基板上に置かれた本発明のスペーサ粒子分散液の液滴が、基板上に置かれてから乾燥するまでの過程で、基板上に最初に置かれた際の着弾径より小さくなりだした時(液滴が縮みだした時)に示す接触角、又は、液滴の揮発成分のうち80〜95重量%が揮発した際に示す接触角をいう。
In addition, the spacer particle dispersion of the present invention preferably has a receding contact angle (θr) of 5 degrees or more with respect to the substrate to be discharged. If the receding contact angle is 5 degrees or more, the droplets of the spacer particle dispersion that have landed on the substrate dries and shrinks toward the center, and at least one spacer particle contained in the droplets. It is possible to gather near the center of the droplet (see FIG. 1A). In addition, if charged ink due to electrostatically acting force is landed at the center in advance, or if there is a step within the diameter of the landed droplet, the movement of the spacer particles is more likely to occur. The accuracy is further improved.
The “retreat contact angle” is the first time the droplet of the spacer particle dispersion liquid of the present invention placed on the substrate is placed on the substrate until it is dried. This is the contact angle indicated when the impact diameter starts to be smaller (when the droplet begins to shrink) or the contact angle indicated when 80 to 95% by weight of the volatile component of the droplet has volatilized.

上記後退接触角を5度以上にする方法としては、本発明のスペーサ粒子分散液の混合溶剤の組成を調整する方法、又は、基板の表面を調整する方法等が挙げられる。 Examples of the method of setting the receding contact angle to 5 degrees or more include a method of adjusting the composition of the mixed solvent of the spacer particle dispersion liquid of the present invention, a method of adjusting the surface of the substrate, and the like.

本発明のスペーサ粒子分散液の後退接触角(θr)を5度以上とするには、上記混合溶剤の混合される溶剤の中で最も沸点の高い溶剤の後退接触角(θr)が5度以上となるように混合する。最も沸点の高い溶剤の後退接触角(θr)が5度以上であると、乾燥後期で液滴径が小さくなり(基板上で液滴が縮み)、スペーサ粒子が基板上で着弾中心になお一層寄り集まりやすくなる。 In order to set the receding contact angle (θr) of the spacer particle dispersion of the present invention to 5 ° or more, the receding contact angle (θr) of the solvent having the highest boiling point among the mixed solvents is 5 ° or more. Mix so that When the receding contact angle (θr) of the solvent having the highest boiling point is 5 degrees or more, the droplet diameter becomes small in the latter stage of drying (the droplet shrinks on the substrate), and the spacer particles are further on the landing center on the substrate. It becomes easy to gather together.

なお、本発明に至る過程において、後退接触角は、いわゆる接触角(液滴を基板に置いた際の初期接触角で通常はこれを接触角と呼ぶことがほとんどである)に比べ小さくなる傾向があることがわかった。これは、初期の接触角は、スペーサ粒子分散液を構成する溶剤に接触していない基板表面上での液滴の基板に対する接触角であるのに対し、後退接触角はスペーサ粒子分散液を構成する溶剤に接触した後の基板表面上での液滴の基板に対する接触角であるためと考えられる。すなわち、後退接触角が初期接触角に対して著しく低い場合は、それらの溶剤によって配向膜が損傷を受けていることを示しており、これらの溶剤を使用することが、配向膜汚染に対して、好ましくないこともわかった。 In the process of reaching the present invention, the receding contact angle tends to be smaller than the so-called contact angle (the initial contact angle when the droplet is placed on the substrate, which is usually called the contact angle in most cases). I found out that This is because the initial contact angle is the contact angle of the droplet with respect to the substrate on the surface of the substrate not in contact with the solvent constituting the spacer particle dispersion, whereas the receding contact angle constitutes the spacer particle dispersion. This is considered to be due to the contact angle of the droplet with respect to the substrate on the surface of the substrate after contacting with the solvent. That is, when the receding contact angle is significantly lower than the initial contact angle, it indicates that the alignment film is damaged by those solvents, and using these solvents can prevent the alignment film from being contaminated. It was also found that it was not preferable.

また、本発明のスペーサ粒子分散液は、基板面との初期接触角θが、5度以上であることが好ましい。5度未満であると、基板上に吐出された本発明のスペーサ粒子分散液の液滴が、基板上に濡れ拡がった状態となりスペーサ粒子の配置間隔が狭くならないことがある。本発明のスペーサ粒子分散液の基板面との初期接触角は、10〜110度になるように調整されることがより好ましい。110度より大きいと、少しの振動で液滴が基板上を動き回りやすく、結果として配置精度が悪化したり、スペーサ粒子と基板との密着性が悪くなったりすることがある。 The spacer particle dispersion of the present invention preferably has an initial contact angle θ with the substrate surface of 5 degrees or more. If it is less than 5 degrees, the droplets of the spacer particle dispersion liquid of the present invention discharged onto the substrate may be in a state of being wet spread on the substrate, and the arrangement interval of the spacer particles may not be reduced. More preferably, the initial contact angle with the substrate surface of the spacer particle dispersion of the present invention is adjusted to be 10 to 110 degrees. If it is larger than 110 degrees, the liquid droplets are likely to move around on the substrate with a slight vibration, and as a result, the placement accuracy may deteriorate and the adhesion between the spacer particles and the substrate may deteriorate.

本発明のスペーサ粒子分散液中のスペーサ粒子の固形分濃度の好ましい下限は0.01重量%、好ましい上限は10重量%である。0.01重量%未満であると、吐出された液滴中にスペーサ粒子を含まない確率が高くなり、10重量%を超えると、インクジェット装置のノズルが閉塞しやすくなることがあり、また、着弾した分散液滴中に含まれるスペーサ粒子の数が多くなりすぎて、乾燥過程でスペーサ粒子の移動が起こりにくくなる。より好ましい下限は0.1重量%、より好ましい上限は3重量%である。
また、スペーサ粒子分散液中のスペーサは、基板のギャップ安定性のために必要な場合は、粒子径が異なる2種以上の粒子を混合して用いてもよい。
The preferable lower limit of the solid content concentration of the spacer particles in the spacer particle dispersion of the present invention is 0.01% by weight, and the preferable upper limit is 10% by weight. If it is less than 0.01% by weight, there is a high probability that the ejected droplets do not contain spacer particles. If it exceeds 10% by weight, the nozzles of the ink jet apparatus may be easily blocked, and landing The number of spacer particles contained in the dispersed droplets becomes too large, and the spacer particles are less likely to move during the drying process. A more preferred lower limit is 0.1% by weight, and a more preferred upper limit is 3% by weight.
Further, the spacer in the spacer particle dispersion may be used by mixing two or more kinds of particles having different particle diameters when necessary for the gap stability of the substrate.

また、本発明のスペーサ粒子分散液は、スペーサ粒子が単粒子状に分散されていることが好ましい。本発明のスペーサ粒子分散液中にスペーサ粒子の凝集物が存在すると、吐出精度が低下するばかりでなく、著しい場合はインクジェット装置のノズルに閉塞を起こす場合がある。 Moreover, it is preferable that the spacer particle | grain dispersion liquid of this invention is disperse | distributing the spacer particle | grains to single particle form. If aggregates of spacer particles are present in the spacer particle dispersion of the present invention, not only the discharge accuracy is lowered, but in some cases, the nozzles of the ink jet apparatus may be clogged.

本発明のスペーサ粒子分散液は、本発明の効果を阻害しない範囲で、接着性を付与するための接着成分、スペーサ粒子の分散を改良したり、表面張力や粘度等の物理特性を制御して吐出精度を改良したり、スペーサ粒子の移動性を改良する目的で各種の界面活性剤、粘性調整剤などが添加されていてもよい。 The spacer particle dispersion liquid of the present invention is an adhesive component for imparting adhesiveness, improves the dispersion of spacer particles, and controls physical properties such as surface tension and viscosity within the range that does not impair the effects of the present invention. Various surfactants, viscosity modifiers, and the like may be added for the purpose of improving the discharge accuracy and improving the mobility of the spacer particles.

本発明のスペーサ粒子分散液を基板の表面に吐出するインクジェット装置としては特に限定されず、例えば、ピエゾ素子の振動によって液体を吐出するピエゾ方式、急激な加熱による液体の膨張を利用して液体を吐出させるサーマル方式等の通常の吐出方法によるインクジェット装置が用いられる。なかでも、本発明のスペーサ粒子分散液に対して熱的な影響の少ないピエゾ方式が好適に用いられる。 The ink jet apparatus for discharging the spacer particle dispersion liquid of the present invention to the surface of the substrate is not particularly limited. For example, a piezo system that discharges liquid by vibration of a piezo element, and liquid expansion by rapid expansion of liquid. An ink jet apparatus using a normal discharge method such as a thermal method for discharging is used. Among them, a piezo method with little thermal influence on the spacer particle dispersion of the present invention is preferably used.

上記インクジェット装置の本発明のスペーサ粒子分散液を収納しているインク室の接液部は、表面張力が31mN/m以上親水性の材料で構成されていることが好ましい。その材料としては、親水性ポリイミド等の親水性の有機材料を用いたり、通常のインク室の接液部の材料からなるヘッドに親水化処理剤で処理を行ったり(接液部の材料により酸化処理や親水性有機薄膜のコーティング処理を行ったり)することもできるが、耐久性の点で無機材料が用いられる。 It is preferable that the liquid contact portion of the ink chamber containing the spacer particle dispersion of the present invention of the ink jet apparatus is made of a hydrophilic material having a surface tension of 31 mN / m or more. As the material, a hydrophilic organic material such as hydrophilic polyimide is used, or a head made of a material of a liquid contact part of a normal ink chamber is treated with a hydrophilizing agent (oxidized by the material of the liquid contact part). In addition, an inorganic material is used from the viewpoint of durability.

通常のヘッドではこの部分に電圧印加部品との絶縁等のために樹脂等が用いられているが、このような表面張力が31mN/mより低い材料では、本発明のスペーサ粒子分散液をヘッドに導入する際、スペーサ粒子分散液とのなじみが悪いので気泡が残存しやすく、気泡が残存すると気泡が残存したノズルは吐出できないことがあるので好ましくない。 In a normal head, a resin or the like is used in this portion for insulation from a voltage application component. However, in a material having a surface tension lower than 31 mN / m, the spacer particle dispersion of the present invention is used for the head. At the time of introduction, since the familiarity with the spacer particle dispersion is poor, bubbles are likely to remain. If bubbles remain, the nozzle in which the bubbles remain may not be ejected, which is not preferable.

また、上記インクジェット装置のノズル口径は、スペーサ粒子径に対して5倍以上が好ましい。5倍未満であると粒子径に比較しノズル径が小さすぎて吐出精度が低下したり、著しい場合はノズルが閉塞し吐出ができなくなるので好ましくない。更に好ましくは7倍以上である。なお、上記吐出精度が低下する理由は、以下のように考えられる。 The nozzle diameter of the ink jet apparatus is preferably 5 times or more the spacer particle diameter. If it is less than 5 times, the nozzle diameter is too small compared to the particle diameter and the discharge accuracy is lowered, and if it is remarkable, the nozzle is blocked and discharge is not preferable. More preferably, it is 7 times or more. The reason why the discharge accuracy is lowered is considered as follows.

すなわち、ピエゾ方式では、ピエゾ素子の振動によりピエゾ素子に近接したインク室に、インクを吸引、又は、インク室からインクをノズルの先端を通過させて吐出させている。液滴の吐出法として、吐出の直前にノズル先端のメニスカス(インクと気体との界面)を引き込んでから、液を押し出す引き打ち法とメニスカスが待機停止している位置から直接液を押し出す押し打ち法があるが、一般のインクジェット装置においては前者の引き打ち法が主流であり、これの特徴として小さな液滴が吐出できる。本発明のスペーサ粒子分散液の吐出においてはノズルの径がある程度大きく、かつ小液滴の吐出が要求されるため、この引き打ち法が有効である。
しかしながら、引き打ち法の場合、吐出直前にメニスカスを引き込むため、例えば、ノズル口径が、スペーサ粒子径の5倍未満のようなノズル径が小さい場合、図2(a)に示すように、引き込んだメニスカス2近傍にスペーサ粒子1があると、メニスカス2が軸対称に引き込まれない。よって、引き込みの後の押し出しの際、スペーサ粒子分散液3の液滴は直進せず曲がってしまい、吐出精度が低下すると考えられる。例えば、ノズル口径がスペーサ粒子径の7倍以上のようなノズル径が大きい場合、図2(b)に示すように、引き込んだメニスカス2近傍にスペーサ粒子1があっても、スペーサ粒子1の影響を受けない。よって、メニスカス2は軸対称に引き込まれ、引き込みの後の押し出しの際、スペーサ粒子分散液3の液滴は直進し、吐出精度がよくなると考えられる。しかしながら、吐出の際の液滴の曲がりをなくすために、不必要にノズル径を大きくすると、吐出される液滴が大きくなり着弾径も大きくなるので、荷電インクやスペーサ粒子1を配置する精度が粗くなり好ましくない。
That is, in the piezo method, ink is sucked into the ink chamber adjacent to the piezo element due to the vibration of the piezo element, or the ink is ejected from the ink chamber through the tip of the nozzle. As a droplet discharge method, a meniscus (interface between ink and gas) at the tip of the nozzle is pulled in immediately before discharge, and then the liquid is pushed out and the liquid is pushed out directly from the position where the meniscus is on standby Although there is a method, in the general ink jet apparatus, the former striking method is the mainstream, and as a feature thereof, small droplets can be ejected. In the discharge of the spacer particle dispersion liquid of the present invention, the diameter of the nozzle is somewhat large and the discharge of small droplets is required, so this striking method is effective.
However, in the case of the pulling method, the meniscus is pulled in immediately before discharge, so that, for example, when the nozzle diameter is small, such as less than five times the spacer particle diameter, the drawing is performed as shown in FIG. If the spacer particles 1 are present in the vicinity of the meniscus 2, the meniscus 2 is not drawn in an axisymmetric manner. Therefore, it is considered that the liquid droplets of the spacer particle dispersion liquid 3 are not straight but bent during the extrusion after the drawing, and the discharge accuracy is lowered. For example, when the nozzle diameter is large such that the nozzle diameter is 7 times or more of the spacer particle diameter, even if the spacer particle 1 exists in the vicinity of the drawn meniscus 2 as shown in FIG. Not receive. Therefore, it is considered that the meniscus 2 is drawn in an axisymmetric manner, and the liquid droplets of the spacer particle dispersion liquid 3 go straight in the push-out after the pull-in to improve the discharge accuracy. However, if the nozzle diameter is unnecessarily increased in order to eliminate the bending of the droplets during ejection, the ejected droplets become larger and the landing diameter becomes larger. Therefore, the accuracy with which the charged ink and spacer particles 1 are arranged is improved. It becomes rough and is not preferable.

上記ノズルから吐出される本発明のスペーサ粒子分散液の液滴量としては、10〜80pLの範囲が好ましい。液滴量を制御する方法としては、ノズルの口径を最適化する方法やインクジェットヘッドを制御する電気信号を最適化する方法がある。後者はピエゾ方式のインクジェット装置を用いた時に特に重要である。 The amount of droplets of the spacer particle dispersion liquid of the present invention discharged from the nozzle is preferably in the range of 10 to 80 pL. As a method for controlling the droplet amount, there are a method for optimizing the nozzle diameter and a method for optimizing an electric signal for controlling the ink jet head. The latter is particularly important when a piezo ink jet apparatus is used.

上記インクジェット装置において、インクジェットヘッドには、上述した様なノズルが、複数個、一定の配置方式により設けられている。例えば、ヘッドの移動方向に対して直交する方向に等間隔で64個や128個設けられている。なお、これらが2列等複数列設けられている場合もある。 In the ink jet apparatus, the ink jet head is provided with a plurality of nozzles as described above in a fixed arrangement. For example, 64 or 128 are provided at equal intervals in a direction orthogonal to the moving direction of the head. In some cases, these are provided in a plurality of rows such as two rows.

上記ノズルの間隔は、ピエゾ素子等の構造やノズル径等の制約を受ける。従って、本発明のスペーサ粒子分散液を、上記ノズルが配置されている間隔以外の間隔で基板に吐出する場合には、その吐出間隔それぞれにヘッドを準備するのは難しい。よって、ヘッドの間隔より小さい場合は、通常はヘッドのスキャン方向に直角に配置されているヘッドを基板と平行を保ったまま基板と平行な面内で傾けてあるいは回転させて吐出する。ヘッドの間隔より大きい場合は、全てのノズルで吐出するのではなく一定のノズルのみで吐出したり、加えてヘッドを傾ける等して吐出する。
また、生産性を上げる等のために、このようなヘッドを複数個、インクジェット装置に取り付けることも可能であるが、取り付ける数を増やすと制御の点で複雑になるので注意を要する。
The interval between the nozzles is restricted by the structure of the piezoelectric element and the nozzle diameter. Accordingly, when the spacer particle dispersion of the present invention is discharged onto the substrate at intervals other than the intervals at which the nozzles are arranged, it is difficult to prepare a head at each discharge interval. Accordingly, when the distance is smaller than the distance between the heads, the head, which is normally arranged at right angles to the scanning direction of the head, is discharged while being tilted or rotated in a plane parallel to the substrate while being parallel to the substrate. When the interval is larger than the interval between the heads, the discharge is not performed by all the nozzles, but is performed by discharging only a certain nozzle, or by additionally tilting the head.
In order to increase productivity, a plurality of such heads can be attached to the ink jet apparatus. However, if the number of attachments is increased, the control becomes complicated, so care must be taken.

図8(a)、(b)に、本発明で用いられるインクジェット装置のヘッドの一例を模式的に示す。図8(a)、(b)に示すように、ヘッド100は吸引等によって予めインクが充填されるインク室101、及びインク室101からインクが送り込まれるインク室102を備えている。ヘッド100には、インク室102から吐出面103に至るノズル孔104が形成されている。吐出面103は、インクによる汚染を防止するため、予め撥水処理がされている。ヘッド100には、インクの粘度を調整するための温度制御手段105が設けられている。ヘッド100は、インク室101からインク室102にインクを送り込むように機能し、更にインクをノズル孔104から吐出するように機能するピエゾ素子106を備えている。 FIGS. 8A and 8B schematically show an example of a head of an ink jet apparatus used in the present invention. As shown in FIGS. 8A and 8B, the head 100 includes an ink chamber 101 in which ink is filled in advance by suction or the like, and an ink chamber 102 into which ink is sent from the ink chamber 101. A nozzle hole 104 extending from the ink chamber 102 to the ejection surface 103 is formed in the head 100. The ejection surface 103 is previously subjected to water repellent treatment in order to prevent contamination with ink. The head 100 is provided with temperature control means 105 for adjusting the viscosity of the ink. The head 100 includes a piezo element 106 that functions to send ink from the ink chamber 101 to the ink chamber 102 and further functions to discharge ink from the nozzle hole 104.

ヘッド100では、温度制御手段105が設けられているため、本発明のスペーサ粒子分散液の粘度が高すぎる場合に、本発明のスペーサ粒子分散液を加熱して粘度を低下させることができ、粘度が低すぎる場合には、ペルチェにより本発明のスペーサ粒子分散液を冷却して粘度を上昇させることが可能とされている。 In the head 100, since the temperature control means 105 is provided, when the viscosity of the spacer particle dispersion of the present invention is too high, the spacer particle dispersion of the present invention can be heated to reduce the viscosity. Is too low, the spacer particle dispersion of the present invention can be cooled by Peltier to increase the viscosity.

上記インクジェット装置を用いて本発明のスペーサ粒子分散液を吐出する基板としては特に限定されず、例えば、ガラスや樹脂板等通常液晶表示装置のパネル基板として使用されるものを用いることができる。
また、本発明のスペーサ粒子分散液を用いて液晶表示装置を製造する場合、2枚の基板を用いるが、一方の基板としては、画素領域にカラーフィルタが設けられた基板を用いることができる。この場合、画素領域は、実質的にほとんど光を通さないクロム等の金属やカーボンブラック等が分散された樹脂等のブラックマトリックスで画されている。このブラックマトリックスが、非画素領域を構成することになる。
The substrate for discharging the spacer particle dispersion of the present invention using the inkjet device is not particularly limited, and for example, a substrate such as glass or a resin plate that is usually used as a panel substrate of a liquid crystal display device can be used.
In the case of manufacturing a liquid crystal display device using the spacer particle dispersion of the present invention, two substrates are used. As one substrate, a substrate provided with a color filter in a pixel region can be used. In this case, the pixel region is defined by a black matrix such as a resin in which a metal such as chrome or carbon black that hardly transmits light is dispersed. This black matrix constitutes a non-pixel region.

本発明のスペーサ粒子分散液は、基板の表面に吐出し形成した液滴を乾燥する工程において、上記液滴が完全に乾燥する前に、好ましくは、上記液滴の重量を5重量%以上減少させたときに、上記液滴中のスペーサ粒子が凝集するものであるため、インクジェット装置を用いて、基板上の目的とする位置に精度よく選択的にスペーサ粒子を配置することができる。
このような本発明のスペーサ粒子分散液は、本発明の液晶表示装置の製造方法に好適に用いることができる。
The spacer particle dispersion of the present invention preferably reduces the weight of the droplets by 5% by weight or more before the droplets are completely dried in the step of drying the droplets formed by discharging onto the surface of the substrate. When this is done, the spacer particles in the droplets aggregate. Therefore, the spacer particles can be selectively and accurately placed at a target position on the substrate using an ink jet apparatus.
Such a spacer particle dispersion of the present invention can be suitably used in the method for producing a liquid crystal display device of the present invention.

本発明の液晶表示装置の製造方法は、画素領域と非画素領域とを有する液晶表示装置の製造方法であって、第1の基板又は第2の基板の表面に、インクジェット装置を用いてスペーサ粒子分散液を吐出することにより、前記非画素領域に対応する特定の位置に前記スペーサ粒子分散液の液滴を配置する工程1、前記スペーサ粒子分散液の液滴中でスペーサ粒子を凝集させる工程2、及び、前記第1の基板と前記第2の基板とを、液晶及び凝集させた前記スペーサ粒子を介して対向するように重ね合わせる工程3を有する。 The method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention is a method for manufacturing a liquid crystal display device having a pixel region and a non-pixel region, and spacer particles are formed on the surface of the first substrate or the second substrate using an ink jet device. Disposing the spacer particle dispersion liquid droplets at a specific position corresponding to the non-pixel region by discharging the dispersion liquid, Step 1 aggregating the spacer particles in the spacer particle dispersion liquid droplets 2 And a step 3 of superimposing the first substrate and the second substrate so as to face each other through the liquid crystal and the agglomerated spacer particles.

本発明の液晶表示装置の製造方法は、画素領域と非画素領域とを有する液晶表示装置を製造するものである。
上記画素領域と非画素領域とを有する液晶表示装置としては、図9を用いて説明した構造の液晶表示装置が挙げられ、上記画素領域としては、例えば、カラーフィルタが形成された領域が挙げられ、上記非画素領域としては、例えば、ブラックマトリクスが形成された領域が挙げられる。
The method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention is to manufacture a liquid crystal display device having a pixel region and a non-pixel region.
Examples of the liquid crystal display device having the pixel region and the non-pixel region include the liquid crystal display device having the structure described with reference to FIG. 9, and examples of the pixel region include a region where a color filter is formed. Examples of the non-pixel region include a region where a black matrix is formed.

本発明の液晶表示装置の製造方法は、第1の基板又は第2の基板の表面に、インクジェット装置を用いてスペーサ粒子分散液を吐出することにより、前記非画素領域に対応する特定の位置に前記スペーサ粒子分散液の液滴を配置する工程1を有する。 In the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the spacer particle dispersion is discharged onto the surface of the first substrate or the second substrate using an ink jet device, so that the liquid crystal display device is placed at a specific position corresponding to the non-pixel region. A step 1 of disposing droplets of the spacer particle dispersion;

上記第1の基板又は第2の基板としては特に限定されず、液晶表示装置を構成する従来公知の、カラーフィルタ基板やTFTアレイ基板等が挙げられる。 The first substrate or the second substrate is not particularly limited, and examples thereof include conventionally known color filter substrates and TFT array substrates that constitute liquid crystal display devices.

本工程1では、上記第1の基板又は第2の基板の表面にインクジェット装置を用いてスペーサ粒子分散液を吐出する。この際、基板上、特に、スペーサ粒子分散液の液滴が吐出され着弾する箇所は、スペーサ粒子分散液の初期接触角が5度以上となるように調整されるとより好ましい。 In step 1, the spacer particle dispersion is discharged onto the surface of the first substrate or the second substrate using an ink jet apparatus. At this time, it is more preferable that the location where the droplets of the spacer particle dispersion are discharged and landed on the substrate is adjusted so that the initial contact angle of the spacer particle dispersion is 5 degrees or more.

上記基板上の初期接触角を高める方法としては、基板の表面を低エネルギー表面とする方法が挙げられる。
上記基板の表面を低エネルギー表面とする方法としては、フッ素膜やシリコーン膜等の低エネルギー表面を有する樹脂を塗設する方法であってもよいが、上記基板の表面には液晶分子の配向を規制する必要があるため配向膜と呼ばれる樹脂薄膜(通常は0.1μm以下)を設ける方法が一般に行われる。
Examples of the method for increasing the initial contact angle on the substrate include a method in which the surface of the substrate is a low energy surface.
As a method for making the surface of the substrate a low energy surface, a method of coating a resin having a low energy surface such as a fluorine film or a silicone film may be used. Since it is necessary to regulate, a method of providing a resin thin film (usually 0.1 μm or less) called an alignment film is generally performed.

上記配向膜には、通常、ポリイミド樹脂膜が用いられ、該ポリイミド樹脂膜は、溶剤に可溶なポリアミック酸を塗設後熱重合させたり、可溶性ポリイミド樹脂を塗設後乾燥させることにより得られる。
これらのポリイミド樹脂としては、長鎖の側鎖、主鎖を有するものが、低エネルギー表面を得るのにより好ましい。
また、上記配向膜は、液晶の配向を制御するため、塗設後、表面がラビング処理される場合がある。なお、上述のスペーサ粒子分散液の媒体は、この配向膜中に浸透したり溶解したりして配向膜汚染性が無いものを選ぶ必要がある。
A polyimide resin film is usually used for the alignment film, and the polyimide resin film is obtained by applying a polyamic acid soluble in a solvent and then thermally polymerizing it, or applying a soluble polyimide resin and then drying it. .
As these polyimide resins, those having a long side chain and a main chain are more preferable for obtaining a low energy surface.
The alignment film may be rubbed on the surface after coating in order to control the alignment of the liquid crystal. In addition, it is necessary to select the medium of the above-described spacer particle dispersion liquid that does not contaminate the alignment film by permeating or dissolving in the alignment film.

なお、本発明においては、スペーサ粒子分散液が吐出される第1の基板又は第2の基板には、非画素領域に対応する領域中で、低エネルギー表面を有する箇所があり、着弾後の液滴が低エネルギー表面を有する箇所に存在するように、スペーサ粒子分散液の液滴を着弾させる。ここで、非画素領域に対応する領域とは、非画素領域(カラーフィルタ基板であれば上述のブラックマトリックス)、あるいは、もう一方の基板(TFT液晶パネルであればTFTアレイ基板)上で、その基板を非画素領域を有する基板と重ね合わせた際、その非画素領域を有する領域に対応する領域(TFTアレイ基板であれば配線部等)のいずれかを指す。 In the present invention, the first substrate or the second substrate to which the spacer particle dispersion is discharged has a portion having a low energy surface in the region corresponding to the non-pixel region, and the liquid after landing The droplets of the spacer particle dispersion are landed so that the droplets are present at locations having a low energy surface. Here, the region corresponding to the non-pixel region is the non-pixel region (the above-described black matrix for a color filter substrate) or the other substrate (a TFT array substrate for a TFT liquid crystal panel). When the substrate is overlapped with a substrate having a non-pixel region, it indicates one of regions corresponding to the region having the non-pixel region (such as a wiring portion in the case of a TFT array substrate).

上記低エネルギー表面を有する箇所の表面エネルギーは、45mN/m以下であることが好ましく、より好ましくは40mN/m以下である。45mN/mを超えると、インクジェット装置で吐出できる程度の表面張力を有するスペーサ粒子分散液を使用する限り、その液滴が基板上で濡れ拡がりスペーサ粒子が非画素領域からはみ出すことになる。 The surface energy of the portion having the low energy surface is preferably 45 mN / m or less, more preferably 40 mN / m or less. When it exceeds 45 mN / m, as long as a spacer particle dispersion having a surface tension that can be discharged by an ink jet apparatus is used, the droplets wet and spread on the substrate, and the spacer particles protrude from the non-pixel region.

上記配向膜を塗る等して得られる低エネルギー表面は、スペーサ粒子が着弾する箇所だけであってもよいし、基板全面であってもよい。パターニング等の工程を考えると通常は全面が低エネルギー表面とされる。 The low energy surface obtained by applying the alignment film or the like may be only the location where the spacer particles land, or the entire surface of the substrate. Considering processes such as patterning, the entire surface is usually a low energy surface.

また、本発明において、スペーサ粒子分散液が吐出される第1の基板又は第2の基板には、非画素領域に対応する領域中で、低エネルギー表面を有する箇所があり、着弾後の液滴が、低エネルギー表面を有する箇所に存在するようにスペーサ粒子分散液の液滴を着弾させているが、そこには、周囲と段差を有する箇所が含まれていてもよい。また、段差を有する箇所のみに荷電インクが吐出乾燥させられているとなお好ましい。 In the present invention, the first substrate or the second substrate to which the spacer particle dispersion is discharged has a portion having a low energy surface in the region corresponding to the non-pixel region, and the droplet after landing However, although the droplets of the spacer particle dispersion liquid are landed so as to be present at a portion having a low energy surface, a portion having a step with the periphery may be included therein. In addition, it is more preferable that the charged ink is discharged and dried only at a portion having a step.

なお、ここでいう段差とは、基板上に設けられた配線等によって生じる非意図的な凹凸(周囲との高低差)、あるいは、本発明のようにスペーサ粒子を集めるために意図的に設けられた凹凸をいい、凸凹表面下の構造は問わない。従ってここでいう段差は、表面凹凸形状における凹部又は凸部と平坦部(基準面)との段差をいう。 Here, the step is an unintentional unevenness (level difference from the surroundings) caused by wiring provided on the substrate, or intentionally provided to collect spacer particles as in the present invention. The structure below the uneven surface is not important. Therefore, the step here refers to a step between a concave portion or a convex portion and a flat portion (reference surface) in the surface uneven shape.

具体的には、例えば、TFT液晶パネルでのアレイ基板では、図3(a)〜(c)に示されているようなゲート電極やソース電極による段差(0.2μm程度)、図3(g)に示されているようなアレイによる段差(1.0μm程度)等が挙げられる。更に、カラーフィルタ基板では。図3(d)〜(f)、(h)に示されているようなブラックマトリックス上での画色カラーフィルタ間の凹部段差(1.0μm程度)等が挙げられる。 Specifically, for example, in an array substrate in a TFT liquid crystal panel, a step (about 0.2 μm) due to a gate electrode or a source electrode as shown in FIGS. 3A to 3C, FIG. ), A step (about 1.0 μm) due to the array as shown in FIG. Furthermore, with color filter substrates. Examples thereof include a concave step (about 1.0 μm) between the image color filters on the black matrix as shown in FIGS. 3D to 3F and 3H.

本発明では、スペーサ粒子径をD(μm)、段差をB(μm)とすると、段差は0.01μm<|B|<0.95Dの関係があるような段差であることが好ましい。0.01μmより小さいと、段差周辺にスペーサ粒子を集めることが困難になることがあり、0.95Dを超えるとスペーサ粒子による基板のギャップ調整効果が得にくくなることがある。 In the present invention, when the spacer particle diameter is D (μm) and the step is B (μm), the step is preferably a step having a relationship of 0.01 μm <| B | <0.95D. If it is smaller than 0.01 μm, it may be difficult to collect spacer particles around the step, and if it exceeds 0.95 D, it may be difficult to obtain a substrate gap adjusting effect by the spacer particles.

なお、段差の作用については、段差が有る場合、乾燥の最終段階で液滴乾燥中心が段差部に擬似的に固定されるので、着弾したスペーサ粒子分散液の液滴が乾燥した後、スペーサ粒子を非画素領域に対応する領域中にある段差周辺のごく限られた位置に集めることができると説明される。
この場合、図4に示されているように、スペーサ粒子11が乾燥後、最終的に残留する位置は、凸部ならば角で、凹部であればそのくぼみの中であることが多い。
As for the action of the step, if there is a step, the droplet drying center is artificially fixed to the step portion at the final stage of drying, so the spacer particle dispersion liquid droplets are dried and then the spacer particles are dried. Can be collected at a very limited position around the step in the region corresponding to the non-pixel region.
In this case, as shown in FIG. 4, the position where the spacer particles 11 finally remain after drying is often a corner if it is a convex part, or in a recess if it is a concave part.

また、段差の作用に関しては、配線等の段差部分又は配向膜等の薄膜を挟んでその近傍に金属があり、スペーサ粒子に表面修飾がされていたり、帯電制御剤が含有されている場合、静電的相互作用いわゆる静電的な「電気泳動」効果により液滴中で粒子がその部分に移動、吸着されていくとも考えられる。この場合、金属種や、例えば、イオン性の官能基を使用する等して配線等の表面処理に使用される化合物の官能基等を変えたり、帯電制御剤の種類を調整しながら加えたり、あるいは、ソース配線やゲート配線等の配線や基板全面に回路が破損しない程度の正又は負の電圧を印加したりする。このようにすると、スペーサ粒子の寄り集まりを制御することができる。 Regarding the effect of the step, if there is a metal in the vicinity of a step portion such as a wiring or a thin film such as an alignment film and the spacer particles are surface-modified or contain a charge control agent, Electrical interaction It is also considered that particles are moved and adsorbed by the so-called electrostatic “electrophoresis” effect. In this case, the metal species and, for example, the functional group of the compound used for the surface treatment such as wiring is changed by using an ionic functional group, or the charge control agent is added while adjusting the type, Alternatively, a positive or negative voltage is applied to the wiring such as the source wiring and the gate wiring and the entire surface of the substrate so as not to damage the circuit. In this way, the crowding of the spacer particles can be controlled.

本工程1では、インクジェット装置を用いてスペーサ粒子分散液を上述した基板の非画素領域に対応する特定の位置に吐出する。具体的には、上記スペーサ粒子分散液を基板の表面の非画素領域を含むような位置に吐出する。 In Step 1, the spacer particle dispersion is discharged to a specific position corresponding to the non-pixel region of the substrate described above using an inkjet device. Specifically, the spacer particle dispersion is discharged to a position including a non-pixel region on the surface of the substrate.

本工程1では、上記スペーサ粒子分散液は下記式(1)以上の間隔をもって基板に対して吐出することが好ましい。なお、この間隔は、着弾したスペーサ粒子分散液の液滴が乾燥しない間に次の液滴が吐出される場合のそれら液滴間の最低間隔である。 In this step 1, it is preferable that the spacer particle dispersion is discharged onto the substrate with an interval of the following formula (1) or more. This interval is the minimum interval between droplets when the next droplet is ejected while the landed spacer particle dispersion droplet is not dried.

Figure 2008015346
Figure 2008015346

上記式(1)中、Dはスペーサ粒子の粒子径(μm)を表し、θはスペーサ粒子分散液と基板面との初期接触角を表す。 In the above formula (1), D represents the particle diameter (μm) of the spacer particles, and θ represents the initial contact angle between the spacer particle dispersion and the substrate surface.

上記式(1)よりも小さな間隔で吐出しようとすると、液滴径が大きいままなので着弾径も大きくなり液滴の合着が起き、乾燥過程でスペーサ粒子の凝集方向が一カ所に向かって起こらなくなる。結果として、乾燥後のスペーサ粒子の配置精度が悪くなる問題が発生する。また、吐出液滴量を小さくしようとしてノズル径を小さくすると、相対的にスペーサ粒子径がノズル径に対して大きくなるため、本発明のスペーサ粒子において説明したように、インクジェットヘッドノズルより安定的に、例えば、常に同一方向に直線的にスペーサ粒子を吐出できず、飛行曲がりにより着弾位置精度が低下する。また、スペーサ粒子によってノズルが閉塞する場合がある。なお、図11は、上記方法によりスペーサ粒子分散液を基板に吐出し、後述する乾燥を経て配置する様子を示す模式図である。
ただし、ある一方向のみ液滴を重ねて配置することは、表面状態次第では可能である。すなわち、好ましくは接触角や後退接触角があまり高くない基板表面上では、液滴が、円上に合着していくのではなくその方向のみにしか合着せず、棒状に合着するので、乾燥後、その方向のみにスペーサを、線状あるいは破線状に配置することが可能となる。図12は、このような方法によりスペーサ粒子分散液を基板に吐出し、後述する乾燥を経て配置する様子を示す模式図である。
If the droplets are ejected at an interval smaller than the above formula (1), the droplet diameter remains large, the landing diameter also increases and droplet coalescence occurs, and the aggregation direction of the spacer particles occurs toward one place during the drying process. Disappear. As a result, there arises a problem that the arrangement accuracy of the spacer particles after drying is deteriorated. In addition, when the nozzle diameter is reduced in order to reduce the discharge droplet amount, the spacer particle diameter is relatively larger than the nozzle diameter. Therefore, as described in the spacer particle of the present invention, it is more stable than the inkjet head nozzle. For example, the spacer particles cannot always be ejected linearly in the same direction, and the landing position accuracy decreases due to the flight bend. Further, the nozzle may be blocked by the spacer particles. FIG. 11 is a schematic view showing a state in which the spacer particle dispersion is discharged onto the substrate by the above-described method and disposed after drying described later.
However, it is possible to arrange the droplets so as to overlap only in one direction, depending on the surface condition. That is, preferably on the substrate surface where the contact angle and receding contact angle are not so high, the droplets do not coalesce on a circle, but only in that direction, and adhere in a rod shape. After drying, the spacers can be arranged in a linear or broken line only in that direction. FIG. 12 is a schematic view showing a state in which a spacer particle dispersion is discharged onto a substrate by such a method and disposed through drying described later.

上記式(2)のようにして吐出されて基板上に配置されるスペーサ粒子の配置個数(散布密度)は、通常50〜1000個/mmであることが好ましい。より好ましくはは50〜350個/mmである。また、散布密度は、配置する基板や、得ようとするギャップと使用するスペーサの粒子径の差等により適宜調整される。一般的にスペーサの変形量(得ようとするギャップと使用するスペーサの粒子径の差)をできるだけ小さくしたいと考える場合は、散布密度の適正値は150〜1000個/mmであることが好ましい。これらの粒子密度を満たす範囲であれば、ブラックマットリックス等の非画素領域や配線等の非画素領域に対応する領域のどのような部分にどのようなパターンで配置しても構わない。しかしながら、表示部(画素領域)へのはみ出しを防止するため、格子状の遮光領域(非画素領域)からなるカラーフィルタに対しては、一方の基板上のその格子状の遮光領域の格子点に対応する箇所を狙って配置することがより好ましい。
なお、1カ所の配置位置におけるスペーサ粒子の個数は、配置箇所毎に違うが、一般的には0〜20個程度であって、平均個数として、2〜6個程度である。その平均個数は、スペーサ粒子の粒子径及びスペーサ粒子分散液の濃度により調整される。
It is preferable that the arrangement number (dispersion density) of the spacer particles discharged and arranged on the substrate as in the above formula (2) is usually 50 to 1000 / mm 2 . More preferably from 50 to 350 pieces / mm 2. The spray density is appropriately adjusted depending on the substrate to be arranged, the gap to be obtained and the difference in the particle diameter of the spacer used. Generally, when it is desired to reduce the deformation amount of the spacer (the difference between the gap to be obtained and the particle diameter of the spacer to be used) as much as possible, the appropriate value of the spraying density is preferably 150 to 1000 / mm 2. . Any pattern may be arranged in any part of the region corresponding to the non-pixel region such as black matrix and the non-pixel region such as wiring as long as the particle density is satisfied. However, in order to prevent protrusion to the display portion (pixel region), for a color filter composed of a lattice-shaped light-shielding region (non-pixel region), the lattice point of the lattice-shaped light-shielding region on one substrate It is more preferable to arrange for the corresponding part.
The number of spacer particles at one arrangement position varies depending on the arrangement position, but is generally about 0 to 20, and the average number is about 2 to 6. The average number is adjusted by the particle diameter of the spacer particles and the concentration of the spacer particle dispersion.

また、このように、スペーサ粒子分散液を吐出し液滴を基板上に着弾させるには、インクジェットヘッドのスキャンを1回で行うことも、複数回に分けて行うこともできる。特に、スペーサ粒子を配置しようとする間隔が上記式(2)よりも狭い場合は、その間隔の整数倍の間隔で吐出し、いったん乾燥させてから、その間隔分だけずらして、再度吐出するなどしてもよい。移動(スキャン)方向に関しても、1回毎に交互に変えて(往復吐出)吐出することもでき、片方向に移動時のみ吐出(単方向吐出)することもできる。 Further, in this way, in order to discharge the spacer particle dispersion and land the droplets on the substrate, the inkjet head can be scanned once or divided into a plurality of times. In particular, when the interval at which the spacer particles are to be arranged is narrower than the above formula (2), the particles are discharged at an integral multiple of the interval, dried once, shifted by the interval, and then discharged again. May be. With respect to the moving (scanning) direction as well, it can be alternately changed (reciprocating discharge) for each discharge and discharged only when moving in one direction (unidirectional discharge).

更に、このような配置方法として、特願2000−194956号にあるように、ヘッドを基板面に対する垂線と角度を持つように傾け、液滴の吐出方向を変え(通常は基板面に対する垂線と平行)、更にヘッドと基板との相対速度をコントロールする。このようにすることで、着弾する液滴径を小さくし、より一層非画素領域又はそれに対応する領域中にスペーサ粒子を配置しやすくすることも可能である。 Further, as such an arrangement method, as disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-194556, the head is tilted so as to have an angle with a perpendicular to the substrate surface, and the droplet discharge direction is changed (usually parallel to the perpendicular to the substrate surface). ) Further, the relative speed between the head and the substrate is controlled. By doing so, it is also possible to reduce the diameter of the droplets that land and make it easier to arrange the spacer particles in the non-pixel region or the region corresponding thereto.

本工程1においては、スペーサ粒子分散液を基板上に着弾させた時の基板表面温度は、スペーサ粒子分散液に含まれる最も低沸点の溶剤の沸点より20℃以上低い温度であることが好ましい。最も低沸点の溶媒の沸点より20℃低い温度より高くなると、最も低沸点の溶媒が急激に揮散し、スペーサ粒子が移動できないばかりでなく、著しい場合は溶剤の急激な沸騰で液滴ごと基板上を動き回り、スペーサ粒子の配置精度が著しく低下することがある。より好ましくは、室温付近(15〜35℃)である。 In this step 1, the substrate surface temperature when the spacer particle dispersion is landed on the substrate is preferably 20 ° C. or more lower than the boiling point of the lowest boiling solvent contained in the spacer particle dispersion. When the temperature is higher by 20 ° C. than the boiling point of the lowest boiling point solvent, the lowest boiling point solvent volatilizes rapidly, and not only the spacer particles cannot move. And the spacer particle placement accuracy may be significantly reduced. More preferably, it is around room temperature (15 to 35 ° C.).

本発明の液晶表示装置の製造方法は、上記スペーサ粒子分散液の液滴中でスペーサ粒子を凝集させる工程2を有する。
本工程2は、工程1で基板上の非画素領域に対応する特定の位置に配置したスペーサ粒子分散液の液滴中でスペーサ粒子を凝集させる。具体的には、上記液滴中の溶剤を乾燥させる。スペーサ粒子分散液として、上述した本発明のスペーサ粒子分散液を用いることにより、このような液滴の乾燥によりスペーサ粒子を凝集させることができる。
The manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention includes the step 2 of aggregating the spacer particles in the droplets of the spacer particle dispersion.
In this step 2, the spacer particles are aggregated in the droplets of the spacer particle dispersion liquid arranged in a specific position corresponding to the non-pixel region on the substrate in the step 1. Specifically, the solvent in the droplet is dried. By using the above-described spacer particle dispersion of the present invention as the spacer particle dispersion, the spacer particles can be aggregated by drying such droplets.

上記液滴を乾燥させる方法としては特に限定されず、例えば、上記基板を加熱したり、熱風や冷風を吹き付けたり減圧乾燥する方法が挙げられる。しかしながら、スペーサ粒子を本工程2で液滴の着弾中心付近に寄せ集めるためには、溶剤の沸点、乾燥温度、乾燥時間、溶剤の表面張力、溶剤の配向膜に対する接触角、スペーサ粒子の濃度等を適当な条件に設定することが好ましい。 The method of drying the droplets is not particularly limited, and examples thereof include a method of heating the substrate, blowing hot air or cold air, or drying under reduced pressure. However, in order to gather the spacer particles in the vicinity of the droplet landing center in Step 2, the boiling point of the solvent, the drying temperature, the drying time, the surface tension of the solvent, the contact angle of the solvent with respect to the alignment film, the concentration of the spacer particles, etc. Is preferably set to an appropriate condition.

上記スペーサ粒子を本工程2で液滴の中で凝集させるためには、スペーサ粒子が基板上を移動する間に溶剤がなくならないように、ある程度の時間幅をもって乾燥する。このため、溶剤が急激に乾燥する条件は好ましくない。
また、溶剤は、高温で配向膜と接触すると、配向膜を汚染して液晶表示装置としての表示画質を損なうことがあるため好ましくない。従って、乾燥が完了するまでの間の基板表面温度は90℃以下とすることが好ましく、更に好ましくは60℃以下である。乾燥が完了するまでの間の基板温度が90℃を超えると、配向膜を損傷して液晶表示装置の表示画質を損なうことがある。
In order to agglomerate the spacer particles in the droplets in this step 2, the spacer particles are dried with a certain time width so that the solvent does not run out while the spacer particles move on the substrate. For this reason, the conditions for the solvent to dry rapidly are not preferred.
In addition, the solvent is not preferable if it contacts the alignment film at a high temperature because the alignment film may be contaminated and the display image quality of the liquid crystal display device may be impaired. Accordingly, the substrate surface temperature until the drying is completed is preferably 90 ° C. or less, more preferably 60 ° C. or less. If the substrate temperature until the drying is completed exceeds 90 ° C., the alignment film may be damaged and the display image quality of the liquid crystal display device may be impaired.

上記溶剤として室温で著しく揮発しやすいものや、激しく揮発するような条件下でそれらの溶剤を使用すると、インクジェット装置のノズル付近のスペーサ粒子分散液が乾燥しやすくインクジェット吐出性を損なうので好ましくない。また、分散液の製造時やタンクで乾燥によってスペーサ粒子の凝集が生成する可能性があるので好ましくない。 It is not preferable to use a solvent that is remarkably volatile at room temperature or a solvent that violently evaporates, because the spacer particle dispersion near the nozzles of the ink jet device is easily dried and impairs the ink jetting properties. In addition, spacer particles may be aggregated during the production of the dispersion or by drying in a tank, which is not preferable.

また、上記基板温度が比較的低い条件であっても、乾燥時間が著しく長くなると液晶表示装置の生産効率が低下するだけでなく、スペーサ粒子分散液の溶剤が長時間、配向膜と接触することによる配向膜の汚染や損傷が発生するので好ましくない。 Further, even when the substrate temperature is relatively low, not only the production efficiency of the liquid crystal display device is lowered when the drying time is remarkably increased, but also the solvent of the spacer particle dispersion liquid is in contact with the alignment film for a long time. This is not preferable because the alignment film is contaminated or damaged by the above.

また、本工程2で、基板温度を徐々に上昇させながら液滴を乾燥させる際には、乾燥が完了するまでの間の基板表面温度は90℃以下が好ましく、更に好ましくは60℃以下である。乾燥が完了するまでの間の基板温度が90℃を超えると、配向膜を損傷して液晶表示装置の表示画質を損なうので好ましくない。 In addition, when the droplets are dried while gradually increasing the substrate temperature in this step 2, the substrate surface temperature until the drying is completed is preferably 90 ° C. or less, more preferably 60 ° C. or less. . If the substrate temperature until the drying is completed exceeds 90 ° C., it is not preferable because the alignment film is damaged and the display image quality of the liquid crystal display device is impaired.

このように、配向膜の損傷を防止するための乾燥方法としては、できるだけ低温で、短時間に乾燥完了させることが好ましい。具体的には、基板の表面温度を60℃以下にし、液滴が接触してから5秒から4分以内(更に好ましくは5秒から2分以内)に液滴を乾燥させてしまうことが好ましい。あまりに短時間で乾燥させてしまうと上述したようにスペーサ粒子の凝集が悪化するし、長時間かかると配向膜が損傷することがある。
これを達成する手段としては、液滴近傍の溶剤蒸気を速やかに取り除く、すなわち、風を当てたり、減圧下で乾燥を行ったりする方法が挙げられる。ただし、その風量は、あまり強すぎるとスペーサ粒子が液滴内を動き回り、結果としてスペーサ粒子の凝集が阻害されるので、風量は適宜調整する必要がある。
また、配向膜の種類によっては、スペーサ粒子の凝集をよくするために、90℃を超える高温で短時間で乾燥してもよい。具体的には、100〜150℃で5〜20秒程度の乾燥を行うことが好ましい。
なお、本発明中でいう乾燥完了とは基板上の液滴の溶剤が消失した時点をいう。
As described above, as a drying method for preventing the alignment film from being damaged, it is preferable to complete the drying in a short time at as low a temperature as possible. Specifically, it is preferable that the surface temperature of the substrate is set to 60 ° C. or less, and the droplets are dried within 5 seconds to 4 minutes (more preferably within 5 seconds to 2 minutes) after the droplets contact. . If the drying is performed in an excessively short time, the aggregation of the spacer particles is deteriorated as described above, and if it takes a long time, the alignment film may be damaged.
As a means for achieving this, there is a method of quickly removing the solvent vapor in the vicinity of the droplets, that is, applying a wind or drying under reduced pressure. However, if the air flow is too strong, the spacer particles move around in the droplets, and as a result, the aggregation of the spacer particles is inhibited. Therefore, the air flow needs to be adjusted as appropriate.
Further, depending on the type of the alignment film, in order to improve the aggregation of the spacer particles, the alignment film may be dried at a high temperature exceeding 90 ° C. in a short time. Specifically, it is preferable to perform drying at 100 to 150 ° C. for about 5 to 20 seconds.
In the present invention, the completion of drying means the time when the solvent of the droplets on the substrate disappears.

本工程2では、上記液滴の乾燥完了後、スペーサ粒子の基板に対する固着性を高めたり、残留溶剤を除去したりするため、より高い温度(120〜230℃程度)に基板を加熱してもよい。 In Step 2, after the drying of the droplets is completed, the spacer particles can be fixed to the substrate or the residual solvent can be removed. Therefore, even if the substrate is heated to a higher temperature (about 120 to 230 ° C.). Good.

本発明の液晶表示装置の製造方法は、上記第1の基板と上記第2の基板とを、液晶及び凝集させた上記スペーサ粒子を介して対向するように重ね合わせる工程3を有する。 The manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention includes the step 3 of superimposing the first substrate and the second substrate so as to face each other through the liquid crystal and the agglomerated spacer particles.

本工程3は、具体的には、上記工程2でスペーサ粒子を配置した基板を、スペーサ粒子が配置されていない基板と周辺シール剤とを用いて加熱圧着し、形成された基板間の空隙に液晶を充填し、液晶表示装置を製造する(真空注入法)。あるいは、片方の基板に周辺シール剤を塗布し、それに囲まれた範囲内に液晶を滴下し、もう一方の基板と貼り合わせて、シール剤を硬化させ、液晶表示装置を製造する(液晶滴下工法)。この場合、いずれの基板にスペーサ粒子が配置されてもよい。 Specifically, in this step 3, the substrate on which the spacer particles are arranged in the above step 2 is thermocompression-bonded using a substrate on which the spacer particles are not arranged and a peripheral sealing agent, and is formed in the gap between the formed substrates. A liquid crystal display device is manufactured by filling the liquid crystal (vacuum injection method). Alternatively, a peripheral sealing agent is applied to one substrate, a liquid crystal is dropped within a range surrounded by the substrate, and the liquid crystal display device is manufactured by bonding the other substrate and curing the sealing agent (liquid crystal dropping method) ). In this case, spacer particles may be disposed on any substrate.

本発明の液晶表示装置の製造方法によると、スペーサ粒子分散液を基板の表面に吐出し形成した液滴中のスペーサ粒子を凝集させる工程2により、スペーサ粒子を目的とする液晶表示装置の非画素領域に好適に配置することができる。特に上記スペーサ粒子分散液として、本発明のスペーサ粒子分散液を用いることで、製造する液晶表示装置は、画素領域にスペーサ粒子が配置されることがなく、表示品質に優れたものとなる。
このような本発明のスペーサ粒子分散液又は本発明の液晶表示装置の製造方法を用いてなる液晶装置も、本発明の1つである。
According to the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, a non-pixel of a liquid crystal display device intended for spacer particles is obtained by aggregating spacer particles in droplets formed by discharging a spacer particle dispersion onto the surface of a substrate. It can arrange suitably in a field. In particular, by using the spacer particle dispersion liquid of the present invention as the spacer particle dispersion liquid, the manufactured liquid crystal display device is excellent in display quality without spacer particles being arranged in the pixel region.
A liquid crystal device using the spacer particle dispersion of the present invention or the method for producing a liquid crystal display device of the present invention is also one aspect of the present invention.

本発明のスペーサ粒子分散液は、基板の表面に吐出し形成した液滴を乾燥する工程において、上記液滴が完全に乾燥する前、好ましくは液滴の重量を5重量%以上減少させたときに、上記液滴中の上記スペーサ粒子が凝集するものであるため、インクジェット装置を用いて、基板上の目的とする位置に精度よく選択的にスペーサ粒子を配置することができる。
また、上記溶剤の沸点の下限が50℃、上限が190℃であるため、基板表面に形成した液滴の乾燥を迅速に行うことができる。
また、本発明の液晶表示装置の製造方法は、インクジェット装置を用いて第1の基板又は第2の基板の表面にスペーサ粒子分散液を吐出し、非画素領域に対応する位置に配置した液滴を乾燥させ、該液滴中のスペーサ粒子を凝集させる工程を有するため、スペーサ粒子を基板上の非画素領域に配置することができる。特に、スペーサ粒子分散液として本発明のスペーサ粒子分散液を用いることで、スペーサ粒子を基板上の非画素領域に好適に配置することができ、製造する液晶表示装置は、画素領域にスペーサ粒子が配置されることがなく、表示品質に優れたものとなる。
本発明によると、インクジェット装置を用いて、迅速に、かつ、基板上の非画素領域に対応する特定の位置に、精度よく選択的にスペーサ粒子を配置することができるスペーサ粒子分散液、液晶表示装置の製造方法、及び、液晶表示装置を提供することができる。
The spacer particle dispersion of the present invention is preferably used in the step of drying the droplets formed by discharging onto the surface of the substrate before the droplets are completely dried, preferably when the weight of the droplets is reduced by 5% by weight or more. In addition, since the spacer particles in the droplets are aggregated, the spacer particles can be selectively and accurately placed at a target position on the substrate using an ink jet apparatus.
Moreover, since the lower limit of the boiling point of the solvent is 50 ° C. and the upper limit is 190 ° C., the droplets formed on the substrate surface can be quickly dried.
In addition, according to the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the liquid droplets are disposed at positions corresponding to the non-pixel regions by discharging the spacer particle dispersion liquid onto the surface of the first substrate or the second substrate using an ink jet device. The spacer particles can be disposed in a non-pixel region on the substrate because the spacer particles are dried and the spacer particles in the droplets are aggregated. In particular, by using the spacer particle dispersion liquid of the present invention as the spacer particle dispersion liquid, the spacer particles can be suitably arranged in the non-pixel region on the substrate, and the liquid crystal display device to be manufactured has spacer particles in the pixel region. It is not arranged and the display quality is excellent.
According to the present invention, a spacer particle dispersion, a liquid crystal display capable of quickly and selectively arranging spacer particles at a specific position corresponding to a non-pixel region on a substrate using an inkjet device. A device manufacturing method and a liquid crystal display device 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.

(スペーサ粒子の調製)
セパラブルフラスコにて、ジビニルベンゼン15重量部と、イソオクチルアクリレート5重量部と、重合開始剤として過酸化ベンゾイル1.3重量部とを均一に混合した。次に、ポリビニルアルコール(商品名「クラレポバールGL−03」、クラレ社製)の3%水溶液20重量部と、ドデシル硫酸ナトリウム0.5重量部とを投入しよく攪拌した。しかる後、イオン交換水140重量部を添加した。この溶液を攪拌しながら窒素気流下80℃で15時間反応を行った。得られた粒子を熱水及びアセトンにて洗浄後、分級操作を行い、平均粒子径が4.0μm、CV値が3.0%のスペーサ粒子を得た。
(Preparation of spacer particles)
In a separable flask, 15 parts by weight of divinylbenzene, 5 parts by weight of isooctyl acrylate, and 1.3 parts by weight of benzoyl peroxide as a polymerization initiator were uniformly mixed. Next, 20 parts by weight of a 3% aqueous solution of polyvinyl alcohol (trade name “Kuraray Poval GL-03”, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) and 0.5 parts by weight of sodium dodecyl sulfate were added and stirred well. Thereafter, 140 parts by weight of ion-exchanged water was added. The solution was reacted at 80 ° C. for 15 hours under a nitrogen stream while stirring. The obtained particles were washed with hot water and acetone and then classified to obtain spacer particles having an average particle size of 4.0 μm and a CV value of 3.0%.

(スペーサ粒子の表面修飾)
得られた平均粒子径が4.0μm、CV値が3.0%のスペーサ粒子5重量部を、下記表1に示した配合比からなるモノマー合計20重量部中に投入し、ソニケータによって均一に分散させた。しかる後、反応系に窒素ガスを導入し30℃にて2時間撹拌を続けた。
次に、1Nの硝酸水溶液で調製した0.1mol/Lの硝酸第2セリウムアンモニウム溶液10重量部を添加し、5時間反応を続けた。反応終了後、2μmのメンブランフィルタにて粒子と反応液とを濾別した。この粒子をエタノール及びアセトンにて充分洗浄し、真空乾燥器にて減圧乾燥を行い、表面修飾されたスペーサ粒子S1、S2、S3、S4及びRS1を得た。
(Surface modification of spacer particles)
5 parts by weight of the obtained spacer particles having an average particle diameter of 4.0 μm and a CV value of 3.0% are put into a total of 20 parts by weight of monomers having the blending ratio shown in Table 1 below, and are uniformly mixed by a sonicator. Dispersed. Thereafter, nitrogen gas was introduced into the reaction system and stirring was continued at 30 ° C. for 2 hours.
Next, 10 parts by weight of a 0.1 mol / L ceric ammonium nitrate solution prepared with a 1N nitric acid aqueous solution was added, and the reaction was continued for 5 hours. After completion of the reaction, the particles and the reaction solution were separated by filtration with a 2 μm membrane filter. The particles were sufficiently washed with ethanol and acetone and dried under reduced pressure in a vacuum drier to obtain surface-modified spacer particles S1, S2, S3, S4 and RS1.

Figure 2008015346
Figure 2008015346

このようにして得られたスペーサ粒子のスペーサ粒子分散液に使用されている混合溶剤と、乾燥後期に残存する混合溶剤との分散性、及び、スペーサ粒子に対するスペーサ粒子分散液に使用されている混合溶剤と、乾燥後期に残存する混合溶剤との接触角を下記のようにして評価した。結果を表2、3に示した。 Dispersibility of the mixed solvent used in the spacer particle dispersion liquid of the spacer particles thus obtained and the mixed solvent remaining in the late drying stage, and mixing used in the spacer particle dispersion liquid with respect to the spacer particles The contact angle between the solvent and the mixed solvent remaining in the late stage of drying was evaluated as follows. The results are shown in Tables 2 and 3.

(乾燥後期に残存する溶剤混合物の準備)
下記表4に記載した組成の溶剤混合物5gを、真空乾燥機でスペーサ粒子分散液をインクジェット装置で吐出し乾燥させる温度(45℃)で、4gになるまで乾燥させることで、乾燥後期に残存する溶剤混合物相当の溶剤混合物を得た。
(Preparation of solvent mixture remaining in late drying stage)
5 g of the solvent mixture having the composition described in Table 4 below is dried at a temperature (45 ° C.) at which the spacer particle dispersion is discharged by an inkjet apparatus using a vacuum dryer and dried to 4 g, thereby remaining in the latter stage of drying. A solvent mixture corresponding to the solvent mixture was obtained.

(分散性の評価)
0.1wt%になるようにスペーサ粒子を、スペーサ粒子分散液に使用されている溶剤混合物や、乾燥後期に残存する溶剤混合物に添加し、超音波を照射しながら、5分以上攪拌する。その後、顕微鏡にて400倍でスペーサ粒子の分散度合いを目視で観察し、下記の基準に従い分類した。
◎:1視野中に2ヶ玉以上の凝集が1個以内
○:1視野中に2ヶ玉以上の凝集が2〜5個
△:1視野中でほとんどが1ヶ玉だが、3ヶ玉以上の凝集が5個以上
×:1視野中でほとんどが2ヶ玉以上
(Evaluation of dispersibility)
The spacer particles are added to the solvent mixture used in the spacer particle dispersion or the solvent mixture remaining in the latter stage of drying so as to be 0.1 wt%, and stirred for 5 minutes or more while being irradiated with ultrasonic waves. Thereafter, the degree of dispersion of the spacer particles was visually observed with a microscope at a magnification of 400 and classified according to the following criteria.
◎: Less than 1 aggregate of 2 balls or more in 1 field of view ○: 2 to 5 aggregates of 2 or more balls in 1 field of view △: Mostly 1 ball in 1 field of view, but 3 or more balls Aggregation of 5 or more x: Mostly 2 balls or more in the field of view

(接触角の評価)
得られたスペーサ粒子を5wt%になるようにメチルエチルケトンに超音波を照射しながら、5分以上攪拌し分散させ、得られたスペーサ粒子のメチルエチルケトン分散液を、アルミカップに乾燥後の坪量が100(g/m)程度になるような量を入れ乾燥させた。乾燥後、アルミカップの周辺部を取り除き、スペーサ粒子が一面に敷き詰められた表面上に、スペーサ粒子分散液に使用されている溶剤混合物や、乾燥後期に残存する溶剤混合物を滴下し、接触角計で接触角を測定した。接触角測定には、FTA社の動的接触角測定装置FTA125を用い、滴下0.2秒後の接触角を測定した。
(Evaluation of contact angle)
The obtained spacer particles were stirred and dispersed for 5 minutes or more while irradiating methyl ethyl ketone with ultrasonic waves so that the concentration was 5 wt%, and the obtained spacer particles were dispersed in an aluminum cup with a basis weight of 100 after drying in an aluminum cup. An amount of about (g / m 2 ) was added and dried. After drying, the peripheral part of the aluminum cup is removed, and the solvent mixture used in the spacer particle dispersion or the solvent mixture remaining in the latter stage of drying is dropped on the surface on which the spacer particles are spread all over, and the contact angle meter The contact angle was measured. For the contact angle measurement, a contact angle after 0.2 seconds from dropping was measured using a dynamic contact angle measuring device FTA125 manufactured by FTA.

(スペーサ粒子分散液の調製)
上述した方法で得られたスペーサ粒子を所定の粒子濃度になるように必要量をとり、下記表4に記載した組成の溶媒にゆっくり添加し、超音波を照射しながら充分撹拌することによって分散させた。しかる後、10μmの目開きのステンレスメッシュで濾過して凝集物を除去し、実施例1〜10及び比較例1〜8に係るスペーサ粒子分散液を得た。
(Preparation of spacer particle dispersion)
The spacer particles obtained by the above-mentioned method are taken in a necessary amount so as to have a predetermined particle concentration, slowly added to a solvent having the composition described in Table 4 below, and dispersed by sufficiently stirring while irradiating ultrasonic waves. It was. Thereafter, the mixture was filtered through a stainless mesh having an opening of 10 μm to remove aggregates, and spacer particle dispersions according to Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 8 were obtained.

得られたスペーサ粒子分散液の20℃における表面張力は、白金板を使用するウイルヘルミー法で測定した。
また、内径φ5mmの試験管にスペーサ粒子分散液を高さ10cmまで導入した後、静置した際に、目視にて試験管底にスペーサ粒子の堆積が確認されるまでの時間を測定し、スペーサ粒子分散液の沈降速度を評価した。表面張力、粘度、比重、及び、沈降速度の測定結果を下記表2、3に示した。
The surface tension at 20 ° C. of the obtained spacer particle dispersion was measured by the Wilhelmy method using a platinum plate.
In addition, after introducing the spacer particle dispersion liquid to a height of 10 cm into a test tube having an inner diameter of 5 mm, when standing, the time until the spacer particle deposition is visually confirmed on the bottom of the test tube is measured. The sedimentation rate of the particle dispersion was evaluated. The measurement results of surface tension, viscosity, specific gravity, and sedimentation speed are shown in Tables 2 and 3 below.

また、スペーサ粒子分散液中のスペーサ粒子のゼータ電位と、スペーサ粒子分散液を乾燥させる過程における乾燥後期(20重量%減少時)でのゼータ電位とを下記のように測定し、その測定結果を下記表2、3に示した。
ゼータ電位計は、日本ルフト社製のゼータ電位計を用い、0.1wt%程度に希釈し測定した。なお、スペーサ粒子分散液を乾燥させる過程における乾燥後期でのゼータ電位に関しては、濃度のみを0.05wt%程度にしたスペーサ粒子分散液5gを真空乾燥機で、スペーサ粒子分散液をインクジェット装置で吐出し乾燥させる温度(45℃)で、4gになるまで乾燥させてから測定した。なお、測定結果に関しては、ゼータ電位として得られた電位値を記載するが、凝集が多数ある場合は測定できなかったので、測定できずとした。
In addition, the zeta potential of the spacer particles in the spacer particle dispersion and the zeta potential in the latter stage of drying (when reduced by 20% by weight) in the process of drying the spacer particle dispersion are measured as follows, and the measurement results are The results are shown in Tables 2 and 3 below.
The zeta electrometer was measured by diluting to about 0.1 wt% using a zeta electrometer manufactured by Nippon Luft. Regarding the zeta potential in the late drying stage in the process of drying the spacer particle dispersion, 5 g of the spacer particle dispersion having a concentration of about 0.05 wt% is discharged by a vacuum dryer and the spacer particle dispersion is discharged by an inkjet device. The temperature was measured after drying to 4 g at a drying temperature (45 ° C.). In addition, regarding the measurement result, the potential value obtained as the zeta potential is described, but it could not be measured because it could not be measured when there were many aggregates.

(基板の作製)
液晶テストパネル用の第1の基板としてカラーフィルタ基板、及び、第2の基板としてTFTアレイ基板にある段差を模したTFTアレイモデル基板を用いた。
(Production of substrate)
A color filter substrate was used as the first substrate for the liquid crystal test panel, and a TFT array model substrate simulating a step in the TFT array substrate was used as the second substrate.

(カラーフィルタ基板)
図5(a)に、カラーフィルタ基板に用いるガラス基板に、ブラックマトリックスが設けられた状態の一部を拡大して示す部分切欠平面図で示す。図5(b)に、カラーフィルタ基板の一部を拡大して示す部分切欠正面断面図で示す。
実施例及び比較例に用いた表面が平滑なカラーフィルタ基板21は、以下のように作製した。
(Color filter substrate)
FIG. 5A is an enlarged partial cutaway plan view showing a part of a state in which a black matrix is provided on a glass substrate used for a color filter substrate. FIG. 5B is an enlarged partial cutaway front sectional view showing a part of the color filter substrate.
The color filter substrate 21 having a smooth surface used in Examples and Comparative Examples was produced as follows.

図5(a)、(b)に示されているように、300mm×360mmのガラス基板22の上に通常の方法により、金属クロムからなるブラックマトリックス23(幅25μm、縦間隔150μm、横間隔75μm、厚み0.2μm)を設けた。ブラックマトリックス23上及びその間に、赤、緑、青の3色からなるカラーフィルタ24画素(厚み1.5μm)を表面が平坦となるように形成した。その上にほぼ一定の厚みのオーバーコート層25及びITO透明電極26設けた。
更にその上に、スピンコート法によってポリイミド樹脂溶液を塗布した。塗布後、150℃で乾燥した後に230℃で1時間焼成し、硬化させてほぼ一定の厚みの配向膜27を形成した。このとき、PI1、PI2、PI3の配向膜のいずれかを形成するために、以下に示す3種類の異なるポリイミド樹脂溶液のいずれかを用いた。なお、形成された配向膜の表面張力(γ)は、以下の通りであった。
As shown in FIGS. 5A and 5B, a black matrix 23 (width 25 μm, vertical interval 150 μm, horizontal interval 75 μm) made of metallic chromium on a 300 mm × 360 mm glass substrate 22 by a normal method. , Thickness 0.2 μm). On and between the black matrix 23, color filter 24 pixels (thickness 1.5 μm) composed of three colors of red, green and blue were formed so as to have a flat surface. An overcoat layer 25 and an ITO transparent electrode 26 having a substantially constant thickness were provided thereon.
Further thereon, a polyimide resin solution was applied by spin coating. After coating, the film was dried at 150 ° C., then baked at 230 ° C. for 1 hour, and cured to form an alignment film 27 having a substantially constant thickness. At this time, in order to form any of the alignment films of PI1, PI2, and PI3, any one of the following three different polyimide resin solutions was used. The surface tension (γ) of the formed alignment film was as follows.

PI1:商品名「サンエバーSE130」、日産化学社製、表面張力(γ):46mN/m)
PI2:商品名「サンエバーSE150」、日産化学社製、表面張力(γ):39mN/m)
PI3:商品名「サンエバーSE1211」、日産化学社製、表面張力(γ):26mN/m)
PI1: Trade name “Sunever SE130”, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., surface tension (γ): 46 mN / m)
PI2: Trade name “Sunever SE150”, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., surface tension (γ): 39 mN / m)
PI3: trade name “Sunever SE1211”, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., surface tension (γ): 26 mN / m)

(TFTアレイモデル基板)
図6(a)に、TFTアレイモデル基板に用いるガラス基板に、段差が設けられた状態の一部を拡大して示す部分切欠平面図で示す。図6(b)に、TFTアレイモデル基板の一部を拡大して示す部分切欠正面図で示す。
段差が設けられたTFTアレイモデル基板31は、以下のように作製した。
(TFT array model substrate)
FIG. 6A is a partially cutaway plan view showing a part of a state in which a step is provided on a glass substrate used for a TFT array model substrate. FIG. 6B is a partially cutaway front view showing an enlarged part of the TFT array model substrate.
The TFT array model substrate 31 provided with the steps was manufactured as follows.

図6(a)、(b)に示されているように、TFTアレイモデル基板31は、上記カラーフィルタ基板21のブラックマトリックス23に相対する位置において、300mm×360mmのガラス基板32上に、従来公知の方法により銅からなるよる段差33(幅8μm、高低差5nm)を設けた。その上に、ほぼ一定の厚みのITO透明電極34を設け、更に上述した方法でほぼ一定の厚みの配向膜35を形成した。なお、TFTアレイモデル基板31では、対向基板と同様のポリイミド樹脂溶液を用いて、配向膜35を形成した。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the TFT array model substrate 31 is placed on a 300 mm × 360 mm glass substrate 32 at a position facing the black matrix 23 of the color filter substrate 21. A step 33 (width 8 μm, height difference 5 nm) made of copper was provided by a known method. An ITO transparent electrode 34 having a substantially constant thickness was provided thereon, and an alignment film 35 having a substantially constant thickness was formed by the method described above. In the TFT array model substrate 31, the alignment film 35 was formed using the same polyimide resin solution as that of the counter substrate.

(インクジェット装置)
ピエゾ方式の口径50μmのヘッド(最適吐出粘度範囲10〜20mPa・s 加温可能)を搭載したインクジェット装置を用意した。このヘッドのインク室の接液部は、ガラスセラミック材料により構成し、ノズル面は、フッ素系撥水加工が施されたものを用いた。
(Inkjet device)
An inkjet apparatus equipped with a piezo-type head having an aperture of 50 μm (optimum discharge viscosity range of 10 to 20 mPa · s can be heated) was prepared. The liquid contact part of the ink chamber of this head was made of a glass ceramic material, and the nozzle surface used was subjected to a fluorine-based water repellent finish.

(インクジェット法によるスペーサ粒子の配置)
本実施例及び比較例では、表4に示したスペーサ粒子分散液、及び、カラーフィルタ基板21、TFTアレイモデル基板31を用いて下記の方法でスペーサ粒子を配置した。なお、スペーサ粒子を配置する際には、インクジェット装置のノズルから吐出される初期のスペーサ粒子分散液0.5mLを捨てた後に配置を開始し、表2、3中、カラーフィルタ基板を用いた場合「21」と表記し、TFTアレイモデル基板を用いた場合「31」と表記した。
(Spacer particle arrangement by inkjet method)
In this example and comparative example, spacer particles were arranged by the following method using the spacer particle dispersion shown in Table 4, the color filter substrate 21, and the TFT array model substrate 31. When arranging the spacer particles, the arrangement is started after discarding 0.5 mL of the initial spacer particle dispersion discharged from the nozzle of the ink jet device, and in Tables 2 and 3, when the color filter substrate is used Indicated as “21” and expressed as “31” when a TFT array model substrate is used.

先ず、ステージ上に、図5に示した段差を有するカラーフィルタ基板21を載せた。このカラーフィルタ基板21上に、上述したインクジェット装置を用いて、ブラックマトリックス23部分を狙って、縦のライン1列おきに、縦のラインの上に、300μm間隔で、表4に示したスペーサ粒子分散液の液滴を縦300μm×横150μmピッチで吐出し、配置し、その後、45℃に加熱されたホットプレート上にて乾燥させた。吐出の際のノズル(ヘッド面)と基板の間隔は0.5mmとし、ダブルパルス方式を用いた。 First, the color filter substrate 21 having the steps shown in FIG. 5 was placed on the stage. On this color filter substrate 21, using the above-described ink jet device, aiming at the black matrix 23 portion, the spacer particles shown in Table 4 are arranged at intervals of 300 μm on every other vertical line on the vertical line. The droplets of the dispersion were ejected at a pitch of 300 μm in length and 150 μm in width, arranged, and then dried on a hot plate heated to 45 ° C. The distance between the nozzle (head surface) and the substrate during ejection was 0.5 mm, and a double pulse method was used.

ステージ上のカラーフィルタ基板21上に吐出されたスペーサ粒子分散液が、目視で完全に乾燥したのを確認した後、更に残留した溶媒を除去し、150℃に加熱されたホットプレート上に移して加熱し15分間放置して、スペーサ粒子を基板に固着させた。なお、そのまま吐出すると、粘度15mPa・sを超えるスペーサ粒子分散液については、粘度が3〜15mPa・sの範囲となるように加熱しながら吐出した。 After confirming that the spacer particle dispersion liquid discharged on the color filter substrate 21 on the stage was completely dried by visual observation, the remaining solvent was further removed and transferred to a hot plate heated to 150 ° C. The mixture was heated and left for 15 minutes to fix the spacer particles to the substrate. In addition, when discharged as it is, the spacer particle dispersion having a viscosity of more than 15 mPa · s was discharged while being heated so that the viscosity was in the range of 3 to 15 mPa · s.

また、ステージ上に、図6に示した段差33を有するTFTアレイモデル基板31を載せた。この基板上に、上述したインクジェット装置を用いて、ブラックマトリックス23に対応する段差33を狙って、縦のライン1列おきに、縦のラインの上に、300μm間隔で、表4に示したスペーサ粒子分散液の液滴を縦300μm×横150μmピッチで吐出し、配置し、その後、45℃に加熱されたホットプレート上にて乾燥させた。吐出の際のノズル(ヘッド面)と基板の間隔は0.5mmとし、ダブルパルス方式を用いた。 A TFT array model substrate 31 having a step 33 shown in FIG. 6 was placed on the stage. On this substrate, using the above-described ink jet device, aiming at the step 33 corresponding to the black matrix 23, the spacers shown in Table 4 are arranged at intervals of 300 μm on every other vertical line and on the vertical line. The droplets of the particle dispersion were discharged at a pitch of 300 μm in length and 150 μm in width, arranged, and then dried on a hot plate heated to 45 ° C. The distance between the nozzle (head surface) and the substrate during ejection was 0.5 mm, and a double pulse method was used.

吐出後、スペーサ粒子分散液の液滴の基板に対する初期接触角(θ)及び後退接触角(θr)を接触角計により測定した。結果を表2、3に示した。
吐出後のスペーサ粒子分散液の液滴の基板に対する初期接触角(θ)並びに後退接触角(θr)を調べるために、別途同一の基板を用いた。液滴を滴下した後、側面から拡大カメラで観察することにより、接触角を求める方式の一般的な接触角計により、それらの接触角を測定した。なお、ここでの後退接触角は、基板上に置かれたスペーサ粒子分散液の液滴が、基板上に置かれてから乾燥するまでの過程で、置かれた際の最初の着弾径より小さくなりだした時(液滴が縮みだした時)の接触角を測定したものである。
また、表2、3中、「<5」とは、液滴の濡れ広がりはないが、接触角計の測定限界以下であったことを意味し、「0.0」とは、液滴が濡れ広がり、接触角の測定ができなかったことを意味する。
After ejection, the initial contact angle (θ) and receding contact angle (θr) of the droplets of the spacer particle dispersion with respect to the substrate were measured with a contact angle meter. The results are shown in Tables 2 and 3.
In order to investigate the initial contact angle (θ) and receding contact angle (θr) of the droplets of the spacer particle dispersion after discharge to the substrate, the same substrate was separately used. After dropping the liquid droplets, the contact angles were measured with a general contact angle meter of a system that obtains the contact angle by observing with a magnifier camera from the side. Here, the receding contact angle is smaller than the initial landing diameter when the spacer particle dispersion droplet placed on the substrate is placed on the substrate and dried. It is a measurement of the contact angle when it starts to form (when the droplet starts to shrink).
In Tables 2 and 3, “<5” means that the droplet did not spread out but was below the measurement limit of the contact angle meter, and “0.0” It means that wetting and spreading and contact angle could not be measured.

(評価用液晶表示装置の作製)
上述のようにしていずれか一方にスペーサ粒子を配置したカラーフィルタ基板21と対向基板となるTFTアレイモデル基板31とを、周辺シール剤を用いて貼り合わせた。貼り合わせた後、シール剤を150℃で1時間加熱して硬化させてセルギャップがスペーサ粒子の粒子径となるような空セルを作製し、次に真空法で液晶を充填し、封口剤で注入口封止して液晶表示装置を作製した。
(Production of liquid crystal display device for evaluation)
As described above, the color filter substrate 21 in which the spacer particles are arranged on either side and the TFT array model substrate 31 as the counter substrate were bonded together using a peripheral sealant. After bonding, the sealing agent is heated and cured at 150 ° C. for 1 hour to produce an empty cell in which the cell gap becomes the particle size of the spacer particles, and then filled with liquid crystal by a vacuum method, A liquid crystal display device was manufactured by sealing the inlet.

(評価)
下記の項目について評価を行った。結果を表2、3に示す。
(Evaluation)
The following items were evaluated. The results are shown in Tables 2 and 3.

(乾燥時間)
表4に示した被吐出基板表面にスペーサ粒子分散液を吐出し形成した液滴の溶剤が実質上消失するまでに要する時間t(分)を目視(顕微鏡)により測定した。
(Drying time)
The time t (minutes) required for the solvent of the droplets formed by discharging the spacer particle dispersion on the surface of the substrate to be discharged shown in Table 4 was measured visually (microscope).

(液滴乾燥時のスペーサ粒子の状態)
表4に示した被吐出基板表面にスペーサ粒子分散液を吐出し形成した液滴を乾燥させ、その重量減少に伴うスペーサ粒子の状態を観測し、下記の基準で判定した。
○:殆どすべてのスペーサ粒子が凝集していた。
△:一部のスペーサ粒子が凝集していなかった。
×:多くのスペーサ粒子が分散されていた。
(State of spacer particles when drying droplets)
The droplets formed by discharging the spacer particle dispersion liquid onto the surface of the substrate to be discharged shown in Table 4 were dried, the state of the spacer particles accompanying the weight reduction was observed, and the determination was made according to the following criteria.
○: Almost all spacer particles were aggregated.
Δ: Some spacer particles were not aggregated.
X: Many spacer particles were dispersed.

(スペーサ粒子散布密度)
基板にスペーサ粒子を固着させた後に、1mmあたりに散布されているスペーサ粒子の個数を観測し、散布密度とした。
(Spacer particle dispersion density)
After the spacer particles were fixed to the substrate, the number of spacer particles dispersed per 1 mm 2 was observed to obtain the distribution density.

(平均スペーサ粒子数)
1配置位置あたりに凝集しているスペーサ粒子の個数の平均値を上記1mmの範囲内で計測した。
(Average number of spacer particles)
An average value of the number of spacer particles aggregated per one arrangement position was measured within the range of 1 mm 2 .

(スペーサ粒子配置精度)
液滴が乾燥した後のスペーサ粒子の配置状態を下記の基準で判定した。
○:殆どすべてのスペーサ粒子が非画素領域に対応する特定の位置(遮光領域)にあった。
△:一部のスペーサ粒子が非画素領域に対応する特定の位置(遮光領域)からはみだした位置にあった。
×:多くのスペーサ粒子が非画素領域に対応する特定の位置(遮光領域)からはみだした位置にあった。
(Spacer particle placement accuracy)
The arrangement state of the spacer particles after the droplets were dried was determined according to the following criteria.
○: Almost all the spacer particles were in a specific position (light shielding region) corresponding to the non-pixel region.
(Triangle | delta): Some spacer particle | grains existed in the position protruded from the specific position (light-shielding area | region) corresponding to a non-pixel area | region.
X: Many spacer particles were in a position protruding from a specific position (light shielding area) corresponding to the non-pixel area.

(スペーサ粒子存在範囲)
図7に示されているように、ブラックマトリックス、又は、これに対応する部分の中心から両側に等間隔で平行線を引き、この2本の平行線間に個数で95%以上のスペーサ粒子が存在する平行線間の距離をスペーサ粒子存在範囲とした。
(Spacer particle existence range)
As shown in FIG. 7, parallel lines are drawn at equal intervals on both sides from the center of the black matrix or the corresponding portion, and 95% or more spacer particles are present between the two parallel lines. The distance between the existing parallel lines was defined as the spacer particle existence range.

(表示画質)
液晶表示装置の表示画質を観察し、下記の基準で判定した。
○:表示領域中にスペーサ粒子が殆ど認められず、スペーサ粒子起因の光抜けがなかった。
△:表示領域中に若干のスペーサ粒子が認められスペーサ粒子起因の光抜けがあった。
×:スペーサ粒子が認められスペーサ粒子起因の光抜けがあった。
(Display quality)
The display image quality of the liquid crystal display device was observed and judged according to the following criteria.
A: Almost no spacer particles were observed in the display area, and no light leakage due to the spacer particles was observed.
Δ: Some spacer particles were observed in the display area, and light leakage due to the spacer particles was observed.
X: Spacer particles were observed and light leakage due to the spacer particles was observed.

また、本実施例及び比較例に用いた溶媒の沸点、粘度、表面張力を下記表2、3に示す。 In addition, Tables 2 and 3 below show boiling points, viscosities, and surface tensions of the solvents used in Examples and Comparative Examples.

Figure 2008015346
Figure 2008015346

Figure 2008015346
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Figure 2008015346
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表2に示すように、実施例に係るスペーサ粒子分散液は、全て乾燥するにつれてスペーサ粒子の溶剤に対する分散性が悪くなっており、また、乾燥時間も1.5分以内であった。また、実施例1〜6、9及び10に係るスペーサ粒子分散液のSP値のスペーサ粒子表面のSP値に対する差は、乾燥するにつれ大きくなっており、更に実施例6〜8に係るスペーサ粒子分散液は、乾燥するにつれてゼータ電位が小さくなっていた。また、実施例7、8に係るスペーサ粒子分散液は、乾燥前後における基板表面に対する接触角差が小さいものの、乾燥するにつれて、スペーサ粒子表面のSP値に対するSP値の差が大きくなり、更に、ゼータ電位も乾燥するにつれて小さくなっていた。なお、実施例3〜5に係るスペーサ粒子分散液は、被吐出基板をTFTモデル基板からカラーフィルターモデル基板に変えた場合や、配向膜を変えた場合であっても、同様の効果が得られた。
一方、表3に示すように、比較例1に係るスペーサ粒子分散液は、実施例7〜10に係るスペーサ粒子分散液に比べ、初期のSP値差が大きく(なお、実施例1〜6に係るスペーサ粒子分散液も同様に大きいが、ゼータ電位が比較例1に係るスペーサ粒子分散液よりも高く安定して分散していた)、ゼータ電位も低いため、初期の分散性がよくなく乾燥に長時間を要した。比較例2に係るスペーサ粒子分散液は、乾燥時間は短かったものの、スペーサ粒子表面のSP値に対するSP値差(A)が小さく、また、乾燥するにつれて、スペーサ粒子表面のSP値に対するSP値(B)及び接触角差が小さくなっており、分散性がよくなっていた。更に、後退接触角も高くないため、スペーサ粒子は液滴中で寄り集まらず液滴も収縮しないため、スペーサ粒子は全く寄り集まらなかった。比較例3〜7に係るスペーサ粒子分散液は、高沸点の溶剤を用いたため、乾燥に長時間を要した。比較例8に係るスペーサ粒子分散液は、乾燥時間は短いものの、被吐出基板に対する初期接触角が5度未満であったため、吐出された直後、スペーサ粒子が寄り集まる前に、被吐出基板上で液滴が広がりスペーサ粒子の大半が露出して寄り集まらなかった。
As shown in Table 2, the dispersion of the spacer particles according to the example all deteriorated in the dispersibility of the spacer particles with respect to the solvent, and the drying time was 1.5 minutes or less. Moreover, the difference with respect to SP value of the spacer particle | grain surface of the spacer particle | grain dispersion liquid which concerns on Examples 1-6, 9 and 10 becomes large as it dries, and spacer particle | grain dispersion | distribution which concerns on Examples 6-8 is further increased. The solution had a lower zeta potential as it dried. In addition, although the spacer particle dispersions according to Examples 7 and 8 have a small contact angle difference with respect to the substrate surface before and after drying, the difference in SP value with respect to the SP value of the spacer particle surface increases as it dries. The potential also decreased as it dried. The spacer particle dispersions according to Examples 3 to 5 can obtain the same effect even when the substrate to be discharged is changed from the TFT model substrate to the color filter model substrate or when the alignment film is changed. It was.
On the other hand, as shown in Table 3, the spacer particle dispersion according to Comparative Example 1 has a larger initial SP value difference than the spacer particle dispersions according to Examples 7 to 10 (in Examples 1 to 6). The spacer particle dispersion is also large, but the zeta potential was higher and more stable than the spacer particle dispersion according to Comparative Example 1), and since the zeta potential is also low, the initial dispersibility is not good and drying is possible. It took a long time. Although the spacer particle dispersion according to Comparative Example 2 had a short drying time, the SP value difference (A) with respect to the SP value on the surface of the spacer particles was small, and the SP value with respect to the SP value on the surface of the spacer particles as it dried ( B) and the contact angle difference were small and the dispersibility was good. Further, since the receding contact angle is not high, the spacer particles do not gather in the droplets and the droplets do not shrink, and therefore the spacer particles do not gather at all. Since the spacer particle dispersions according to Comparative Examples 3 to 7 used a high boiling point solvent, drying took a long time. Although the spacer particle dispersion liquid according to Comparative Example 8 has a short drying time, the initial contact angle with respect to the substrate to be ejected was less than 5 degrees. Therefore, immediately after being ejected, before the spacer particles gathered together, The droplets spread and most of the spacer particles were exposed and did not gather together.

本発明によれば、インクジェット装置を用いて、迅速に、かつ、基板上の非画素領域に対応する特定の位置に、精度よく選択的にスペーサ粒子を配置することができるスペーサ粒子分散液、液晶表示装置の製造方法、及び、液晶表示装置を提供することができる。 According to the present invention, a spacer particle dispersion liquid crystal capable of quickly and selectively disposing spacer particles at a specific position corresponding to a non-pixel region on a substrate using an ink jet device, a liquid crystal A method for manufacturing a display device and a liquid crystal display device can be provided.

(a)及び(b)は、本発明のスペーサ粒子分散液の液滴を乾燥させる様子を示す断面図。(A) And (b) is sectional drawing which shows a mode that the droplet of the spacer particle dispersion liquid of this invention is dried. インクジェットノズルからの液滴吐出状態を表す模式図であり、(a)はメニスカスが軸対象でない場合を示し、(b)はメニスカスが軸対象の場合を示す。It is a schematic diagram showing the droplet discharge state from an inkjet nozzle, (a) shows the case where a meniscus is not an axis object, and (b) shows the case where a meniscus is an axis object. (a)〜(h)は、基板の表面に設けられた段差部分の横断面方向に沿う切断部端面図。(A)-(h) is a cut-part end view which follows the cross-sectional direction of the level | step-difference part provided in the surface of the board | substrate. スペーサ粒子の残留する位置を表す模式図。The schematic diagram showing the position where spacer particle | grains remain. (a)は、実施例及び比較例で使用するカラーフィルタ基板に用いるガラス基板に、ブラックマトリックスが設けられた状態の一部を拡大して示す部分切欠平面図。(b)は、実施例及び比較例で使用するカラーフィルタ基板の一部を拡大して示す部分切欠正面断面図。(A) is a partial notch top view which expands and shows a part of state in which the black matrix was provided in the glass substrate used for the color filter board | substrate used by an Example and a comparative example. (B) is a partial notch front sectional view which expands and shows a part of color filter board | substrate used by an Example and a comparative example. (a)は、実施例及び比較例で使用するTFTアレイモデル基板に用いるガラス基板に、段差が設けられた状態の一部を拡大して示す部分切欠平面図。(b)は、実施例及び比較例で使用するTFTアレイモデル基板の一部を拡大して示す部分切欠正面図。(A) is a partial notch top view which expands and shows a part of state in which the level | step difference was provided in the glass substrate used for the TFT array model board | substrate used by an Example and a comparative example. (B) is a partial notch front view which expands and shows a part of TFT array model board | substrate used by an Example and a comparative example. スペーサ粒子の存在範囲の評価方法を示す模式図。The schematic diagram which shows the evaluation method of the existence range of spacer particle | grains. (a)、(b)は、インクジェットヘッドの一例の構造を模式的に示す部分切欠斜視図、及びノズル孔部分における断面を示す部分切欠斜視図。(A), (b) is the partial notch perspective view which shows typically the structure of an example of an inkjet head, and the partial notch perspective view which shows the cross section in a nozzle hole part. 従来の液晶表示装置を模式的に示す正面断面図。Front sectional drawing which shows the conventional liquid crystal display device typically. (a)、(b)は、従来の基板表面に着弾させたスペーサ粒子分散液の液滴を乾燥させる様子を模式的に示す説明図。(A), (b) is explanatory drawing which shows typically a mode that the droplet of the spacer particle dispersion liquid made to land on the conventional board | substrate surface is dried. スペーサ粒子分散液を基板に吐出し、乾燥させて配置する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that a spacer particle dispersion liquid is discharged to a board | substrate, and it is made to dry and arrange | position. スペーサ粒子分散液を基板に吐出し、乾燥させて配置する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that a spacer particle dispersion liquid is discharged to a board | substrate, and it is made to dry and arrange | position.

符号の説明Explanation of symbols

1、1’…スペーサ粒子
2…メニスカス
3…スペーサ粒子分散液
5、5’…液滴
11…スペーサ粒子
21…カラーフィルタ基板
22…カラス基板
23…ブラックマトリックス
24…カラーフィルタ
25…オーバーコート層
26…透明電極
27…配向膜
31…TFTアレイモデル基板
32…ガラス基板
33…段差
34…透明電極
35…透明電極
40、40’…液滴
41、41’…スペーサ粒子
100…ヘッド
101…インク室1(共通インク室)
102…インク室2(圧力インク室)
103…吐出面(ノズル面)
104…ノズル孔
105…温度制御手段
106…ピエゾ素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1 '... Spacer particle 2 ... Meniscus 3 ... Spacer particle dispersion 5, 5' ... Droplet 11 ... Spacer particle 21 ... Color filter substrate 22 ... Crow substrate 23 ... Black matrix 24 ... Color filter 25 ... Overcoat layer 26 ... Transparent electrode 27 ... Alignment film 31 ... TFT array model substrate 32 ... Glass substrate 33 ... Step 34 ... Transparent electrode 35 ... Transparent electrodes 40 and 40 '... Droplets 41 and 41' ... Spacer particles 100 ... Head 101 ... Ink chamber 1 (Common ink chamber)
102: Ink chamber 2 (pressure ink chamber)
103 ... discharge surface (nozzle surface)
104 ... Nozzle hole 105 ... Temperature control means 106 ... Piezo element

Claims (9)

スペーサ粒子と溶剤とを含有し、インクジェット装置を用いて基板の表面に前記スペーサ粒子を配置する際に用いられるスペーサ粒子分散液であって、
前記基板の表面に吐出し形成した液滴を乾燥する工程において、前記液滴が完全に乾燥する前に液滴内部で前記スペーサ粒子同士が凝集し、
前記溶剤の沸点が50〜190℃である
ことを特徴とするスペーサ粒子分散液。
A spacer particle dispersion containing spacer particles and a solvent, and used when arranging the spacer particles on the surface of the substrate using an inkjet device,
In the step of drying the droplet formed by discharging on the surface of the substrate, the spacer particles aggregate inside the droplet before the droplet is completely dried,
A spacer particle dispersion, wherein the solvent has a boiling point of 50 to 190 ° C.
基板の表面に吐出し形成した液滴の前記基板に対する初期接触角(θ)が5度以上であることを特徴とする請求項1記載のスペーサ粒子分散液。 The spacer particle dispersion according to claim 1, wherein an initial contact angle (θ) of the droplet formed by discharging on the surface of the substrate with respect to the substrate is 5 degrees or more. 基板の表面に吐出し形成した液滴を乾燥する工程において、前記液滴の重量を5重量%以上減少させたときに、前記液滴内部のスペーサ粒子が凝集することを特徴とする請求項1又は2記載のスペーサ粒子分散液。 2. In the step of drying droplets formed by discharging onto the surface of a substrate, spacer particles inside the droplets aggregate when the weight of the droplets is reduced by 5% by weight or more. Alternatively, the spacer particle dispersion according to 2. 溶剤の溶解度パラメータ(SP値)とスペーサ粒子表面の溶解度パラメータ(SP値)との差(A)が下記式(1)を満たし、かつ、
基板の表面に吐出し形成した液滴の重量を5重量%以上減少させたときの溶剤の溶解度パラメータ(SP値)とスペーサ粒子表面の溶解度パラメータ(SP値)との差(B)が下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1、2又は3記載のスペーサ粒子分散液。
|A|≦5 (1)
|B|≧|A|+0.2 (2)
The difference (A) between the solubility parameter (SP value) of the solvent and the solubility parameter (SP value) of the spacer particle surface satisfies the following formula (1), and
The difference (B) between the solubility parameter (SP value) of the solvent and the solubility parameter (SP value) of the spacer particle surface when the weight of the droplet formed by discharging on the surface of the substrate is reduced by 5% by weight or more is expressed by the following formula: The spacer particle dispersion according to claim 1, 2 or 3, wherein (2) is satisfied.
| A | ≦ 5 (1)
| B | ≧ | A | +0.2 (2)
スペーサ粒子表面の溶解度パラメータ(SP値)δが9.50以上であることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のスペーサ粒子分散液。 5. The spacer particle dispersion according to claim 1, wherein the spacer particle surface has a solubility parameter (SP value) δ of 9.50 or more. 基板の表面に吐出し形成した直後の液滴中のスペーサ粒子に対する溶剤の接触角(θs1)と、前記液滴の重量を5重量%以上減少させたときのスペーサ粒子に対する溶剤の接触角(θs2)との差(θs2−θs1)が1度以上であることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載のスペーサ粒子分散液。 The contact angle (θs1) of the solvent with respect to the spacer particles in the droplet immediately after being discharged and formed on the surface of the substrate, and the contact angle (θs2) of the solvent with respect to the spacer particles when the weight of the droplet is reduced by 5% by weight or more 6) The spacer particle dispersion according to claim 1, wherein the difference (θs2−θs1) with respect to (1) is 1 degree or more. スペーサ粒子が表面にカルボキシル基を有し、かつ、基板表面に吐出し形成した液滴の重量を5重量%以上減少させたときに、溶剤として水と沸点が190℃以下の溶剤とを10重量%以上含有することを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載のスペーサ粒子分散液。 When the spacer particles have a carboxyl group on the surface and the weight of the droplets formed by discharging onto the substrate surface is reduced by 5% by weight or more, 10% by weight of water and a solvent having a boiling point of 190 ° C. or less are used as the solvent. The spacer particle dispersion according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6. 画素領域と非画素領域とを有する液晶表示装置の製造方法であって、
第1の基板又は第2の基板の表面に、インクジェット装置を用いてスペーサ粒子分散液を吐出することにより、前記非画素領域に対応する特定の位置に前記スペーサ粒子分散液の液滴を配置する工程1、
前記スペーサ粒子分散液の液滴中でスペーサ粒子を凝集させる工程2、及び、
前記第1の基板と前記第2の基板とを、液晶及び凝集させた前記スペーサ粒子を介して対向するように重ね合わせる工程3を有する
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
A method of manufacturing a liquid crystal display device having a pixel region and a non-pixel region,
By ejecting the spacer particle dispersion liquid onto the surface of the first substrate or the second substrate using an ink jet device, the droplets of the spacer particle dispersion liquid are arranged at specific positions corresponding to the non-pixel regions. Step 1,
Aggregating spacer particles in the droplets of the spacer particle dispersion, and
A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a step 3 of overlapping the first substrate and the second substrate so as to face each other through liquid crystal and the agglomerated spacer particles.
請求項1、2、3、4、5、6若しくは7記載のスペーサ粒子分散液、又は、請求項8記載の液晶表示装置の製造方法を用いてなることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device comprising the spacer particle dispersion according to claim 1, or the method for producing a liquid crystal display device according to claim 8.
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