JP4157632B2 - 液晶表示素子用スペーサ分散液、液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子用スペーサ分散液、該液晶表示素子用スペーサ分散液を用いた液晶表示素子の製造方法、及び、該液晶表示素子の製造方法を用いて製造された液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子において、液晶とスペーサとの界面で液晶分子の配向が変則的になる異常配向現象が発生することにより、表示品質が低下するおそれがあることは以前より周知であった。特に、近年需要の伸びているスーパーツイステッドネマチック液晶（ＳＴＮ液晶）でこのような異常配向現象が起こり易かった。
【０００３】
このような異常配向現象が起こると、液晶表示素子を点灯表示させた際に、スペーサの周囲で光抜けと呼ばれるバックライトからの光が透過する現象が生じる。これは、液晶画面に強い衝撃を与えた際に生じることが多く、その後消えることはない。
また、上記光抜けが画素内に存在する多くのスペーサに発生すると、液晶表示素子のコントラストが著しく低下し、そのため、表示品質が大きく低下することがあった。
【０００４】
このような光抜けは、液晶表示素子が衝撃を受けるとスペーサ表面と液晶とが激しく振動し、その結果、液晶とスペーサとの界面において、液晶分子がスペーサ表面の親水性部分と吸着し、液晶の配向が正常時とは異なることとなることにより発生すると考えられている。
【０００５】
このような異常配向現象に起因する光抜けの問題を解決する方法として、例えば、特開平９−１１３９１５号公報には、表面が長鎖アルキル基を有する化合物で形成された液晶表示素子用スペーサを用いる方法が開示されており、この方法を用いることで、異常配向現象の問題は解決できると考えられていた。
【０００６】
しかしながら、表面が長鎖アルキル基を有する化合物で形成された液晶表示素子用スペーサは、その表面が疎水性であるため、液晶表示素子用スペーサの凝集塊が発生し易く、そのため、基板上へ湿式散布法を用いて散布するのが難しかった。このような凝集塊が発生するのは、通常、湿式散布法で用いられる分散媒が、火災や爆発等を避けるため、水を少なくとも３０体積％含有しているからである。このように、配向異常現象の問題を解決するため、表面が長鎖アルキル基を有する化合物で形成された液晶表示素子用スペーサを用いた場合であっても、他の要因、即ち、液晶表示素子用スペーサの凝集塊に起因する表示品質の低下が起こる場合があった。
【０００７】
通常、上記分散液は、例えば、特開昭５８−１５６９２０号公報や特開昭６３−９４２２４号公報等に開示されているように、水以外の溶剤として、イソプロパノールやエチルアルコール等が含有されている。
そこで、水とイソプロパノール又はエチルアルコールとを混合した分散媒において、火災や爆発等の起こらない程度に分散媒の疎水性を高めて、即ち、イソプロパノール又はエチルアルコール等の濃度を高めて、液晶基板上にスペーサの散布を行うことも考えられる。しかし、溶剤として上記アルコールを使用した場合には、最大限に疎水性を高めた分散媒であっても、スペーサの凝集塊を完全になくすことは難しかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑み、凝集塊を形成することなく、基板上に液晶表示素子用スペーサを散布することができる液晶表示素子用スペーサ分散液を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分散媒に、少なくとも表面が長鎖アルキル基を有する化合物からなる液晶表示素子用スペーサを分散した液晶表示素子用スペーサ分散液であって、上記分散媒は、少なくとも３０体積％の水と、溶剤とからなり、上記溶剤は、常圧での沸点が８５〜１４０℃で、かつ、水に対する溶解度が５ｇ以上であることを特徴とする液晶表示素子用スペーサ分散液である。
以下に、本発明を詳述する。
【００１０】
本発明の液晶表示素子用スペーサ分散液は、少なくとも表面が長鎖アルキル基を有する化合物からなる液晶表示素子用スペーサを分散媒に分散したものである。このような液晶表示素子用スペーサを用いることにより、液晶表示素子が強い衝撃を受けた場合に、液晶表示素子用スペーサに光抜け（年輪）が発生する等の不都合を回避することができる。
【００１１】
上記分散媒は、水と溶剤とからなるものであり、水を少なくとも３０体積％含有する。水の含有量が３０体積％未満では、火災や爆発等の起こる危険性があるため、水の含有量は上記範囲に限定される。
【００１２】
上記溶剤は、常圧での沸点が８５〜１４０℃である。溶剤の常圧での沸点が８５℃未満では、湿式散布方式を用いて散布する際に、ノズル付近に液晶表示素子用スペーサの塊が生じ、更に、生じたスペーサの塊がその自重でガラス基板上に落下し、１つのスペーサとして振る舞うため、液晶表示素子を製造した際に、２枚の基板の間隔が不均一となり、一方、溶剤の常圧での沸点が１４０℃を超えると、散布後、ガラス基板上に溶剤が残ることがあり、更に、該溶剤が液晶表示素子を作製した際の不純物となり、表示品質の低下を招き、信頼性試験等において不具合を生じることとなるため、上記範囲に限定される。
【００１３】
上記溶剤は、水に対する溶解度が５ｇ以上である。水に対する溶解度が５ｇ未満では、湿式散布方式を用いて散布する際に、液晶表示素子用スペーサ分散液中の液晶表示素子用スペーサの分散状態が悪く、基板上に散布できないため上記範囲に限定される。なお、水に対する溶解度とは、水１００ｇに溶解する溶剤のｇ数をいう。
【００１４】
上記溶剤としては、上記した常圧での沸点、及び、水に対する溶解度を有するものであれば特に限定されず、例えば、ノルマルイソプロピルアルコール、１−ブタノール、２−ブタノール、イソブチルアルコール、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、イソペンチルアルコール、ｔｅｒｔ−ペンチルアルコール、３−メチル−２−ブタノール、ジオキサン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、１、２−ジエトキシエタン、アセタール、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−イソプロポキシエタノール、２−ブトキシエタノール等が挙げられる。
これらのなかでは、水に対する溶解度が高く、水の沸点と近い沸点を有することからノルマルプロピルアルコールが好ましい。
また、上記ノルマルプロピルアルコールは、上記分散媒に２０体積％以上含有されていることが好ましい。
上記溶剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１５】
上記液晶表示素子用スペーサ分散液における、分散媒と液晶表示素子用スペーサとの配合割合としては特に限定されないが、分散媒１００ｃｃに対して、液晶表示素子用スペーサを０．１〜３０ｇ配合するのが好ましい。液晶表示素子用スペーサの配合量が０．１ｇ未満では散布に時間のかかりすぎることがあり、３０ｇを超えると、液晶表示素子用スペーサ分散液がスラリー状になるため、流動性が悪くなることがある。
【００１６】
上記液晶表示素子用スペーサ分散液を調製する方法としては、例えば、溶剤と液晶表示素子用スペーサとを配合した後、分散処理を施し、更に、水を配合して分散処理を施す方法、溶剤と水とを混合した後、そこへ液晶表示素子用スペーサを配合して分散処理を施す方法等が挙げられる。
上記分散処理は、例えば、超音波発振器等を用いて行うことができる。
【００１７】
本発明の液晶表示素子の製造方法は、上記液晶表示素子用スペーサ分散液を用いる方法であれば特に限定されず、例えば、以下に示す方法が挙げられる。即ち、まず、配向膜を表面に形成した２枚の基板の一方に、本発明の液晶表示素子用スペーサ分散液をスペーサ湿式散布装置を用いて散布する。次に、基板周辺部に接着層を形成して２枚の基板を接着し、加圧及び加熱処理を施した後、液晶を上記基板の間隙に注入することにより液晶表示素子を製造する。
【００１８】
上記基板は、配向膜が表面に形成されたものであれば特に限定されず、従来用いられているものを用いることができる。
上記スペーサ湿式散布装置は特に限定されず、例えば、特開昭６２−２８６０２３号公報、特開平１−１６１２１８号公報等に開示されているスペーサ湿式散布装置等公知のスペーサ湿式散布装置を用いることができる。
【００１９】
上記液晶表示素子の製造方法を用いて製造された液晶表示素子もまた本発明の１つであり、上記液晶表示素子は、初期状態、高電圧印加時、及び、衝撃を受けた際等に異常配向現象を起こすことがなく、高い画像品質を維持することができる。
【００２０】
【実施例】
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。
【００２１】
液晶表示素子用スペーサＡの作製
有機スペーサ（積水フアインケミカル社製、ミクロパールＳＰ２０６：平均粒径６μｍ）１０ｇを２％塩酸水５０ｇとイソプロピルアルコール５０ｇの液に浸漬し、攪拌下にラウリルアルデヒド３ｇをイソプロピルアルコール１０ｇに溶解した液を滴下した。その後、５０℃に昇温し３時間反応させ濾過した後、純水７０ｇとイソプロピルアルコール３０ｇとの液に処理したスペーサを浸漬し濾過した。同じ作業を９回繰り返した後７０ｇのトルエンに浸漬し濾過した。この作業を４回繰り返した後乾燥し、液晶表示素子用スペーサＡを得た。
【００２２】
液晶表示素子用スペーサＢの作製
無機スペーサ（徳山社製、トスパールＳＰ−６３：平均粒径６．３μｍ）１０ｇをトルエン７０ｇに浸漬し、攪拌下にオクタデシルイソシアネート３ｇをトルエン１０ｇに溶解した液を滴下した。その後、５０℃に昇温し３時間反応させ濾過した後、１００ｃｃのトルエン液に処理したスペーサを浸漬し濾過した。同じ作業を９回繰り返した後乾燥し、液晶表示素子用スペーサＢを得た。
【００２３】
実施例１
液晶表示素子用スペーサＡ３ｇを、表１に示した溶剤５０ｃｃに添加し、超音波発振器を用いて、１５分間超音波処理した。更に、水５０ｃｃを添加して同様に超音波処理し、液晶表示素子用スペーサＡ分散液を得た。
得られた液晶表示素子用スペーサＡ分散液を湿式散布装置を用いて、１５ｃｍ角のガラス基板上に散布した。
【００２４】
その後、拡大鏡を用いて、ガラス基板の任意の１０ｃｍ角の領域を、倍率１００倍で観察し、液晶表示素子用スペーサＡが１０個以上凝集した凝集塊の数を測定した。
上記した液晶表示素子用スペーサＡ分散液の散布を５０回繰り返し、散布１回目、及び、７回目、２０回目、３０回目、４０回目、５０回目に上記した方法で、凝集塊の数を測定した。測定した凝集塊の総数を表１に示した。
【００２５】
実施例２〜８
液晶表示素子用スペーサとして、表１に示したものを用い、溶剤を、表１に示したものに代えた以外は実施例１と同様の条件で、液晶表示素子用スペーサ分散液を散布し、実施例１と同様に液晶表示素子用スペーサの凝集塊の数を測定した。結果を表１に示した。
【００２６】
比較例１、２
溶剤を、表１に示したものに代えた以外は実施例１と同様の条件で、液晶表示素子用スペーサ分散液を散布し、実施例１と同様に液晶表示素子用スペーサの凝集塊の数を測定した。結果を表１に示した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【発明の効果】
本発明の液晶表示素子用スペーサ分散液は、上述の構成からなるので、液晶表示素子用スペーサ分散液を散布することにより、凝集塊を形成することなく、基板上に液晶表示素子用スペーサを散布することができる。
また、本発明の液晶表示素子の製造方法は、上述の構成からなるので、初期状態、高電圧印加時、及び、衝撃を受けた際等に異常配向現象を起こすことがなく、高い画像品質を維持する液晶表示素子を製造することができる。

Claims (4)

1. 分散媒に、少なくとも表面が長鎖アルキル基を有する化合物からなる液晶表示素子用スペーサを分散した液晶表示素子用スペーサ分散液であって、
   前記分散媒は、少なくとも３０体積％の水と、溶剤とからなり、
   前記溶剤は、常圧での沸点が８５〜１４０℃で、かつ、水に対する溶解度が５ｇ以上である
   ことを特徴とする液晶表示素子用スペーサ分散液。
2. 溶剤として、ノルマルプロピルアルコールが少なくとも２０体積％含まれていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子用スペーサ分散液。
3. 請求項１又は２記載の液晶表示素子用スペーサ分散液を用いることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
4. 請求項３記載の液晶表示素子の製造方法により製造されたことを特徴とする液晶表示素子。