JP5326236B2 - インク、液晶表示装置用スペーサの形成方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク、液晶表示装置用スペーサの形成方法及び液晶表示装置に関する。

近年、カラーテレビやパーソナルコンピュータのモニターなどの表示装置として、液晶表示装置が用いられている。液晶表示装置は、一般に、透明電極などを有する透明な１対の基板が１〜１０μｍのギャップを開けて対向配置され、該１対の基板間に液晶物質を封入して液晶層が形成された構成を有する。液晶層に対して電極を通じて電界を印加することにより液晶物質を配向させ、液晶物質の配向によりバックライトの光の透過・不透過をコントロールして画像を表示させる。

液晶表示装置の液晶層の厚さが不均一であると表示ムラやコントラスト異常が発生するため、基板間のギャップを一定に保って液晶層の厚さを均一にすることが必要とされる。そのため、従来、均一な粒度分布を有するシリカ粒子、金属酸化物粒子、及び熱可塑性樹脂粒子などのビーズを基板上に散布し、それらをスペーサとして基板間に配置する方法により、基板間のギャップを一定に保つ方法が用いられてきた。

しかし、散布されたビーズをスペーサ（粒子状スペーサ）として用いる上記従来の方法の場合、ビーズが固定されていないため、液晶表示装置の振動によりビーズが移動して表示バラツキが生じる問題があった。また、散布の際にビーズを所望の位置に精度よく配置することが困難であるため、その分布にバラツキが生じやすく、場合によっては液晶表示装置の表示領域にビーズが配置されて、ビーズが表示バラツキや光抜けなどの表示不良の要因となることもあった。

粒子状スペーサの移動を抑制するため、低い軟化点を有する熱可塑性樹脂やワックス等で表面を被覆した粒子状スペーサが提案されている（特許文献１）。しかし、この場合も散布により粒子状スペーサが配置されるため、分布バラツキの問題は解消されない。

そこで、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィー法によって一方の基板上にスペーサを形成する方法が検討されている（特許文献２）。この方法によれば、所望の位置にスペーサとしてのレジストパターンを高い位置精度で形成することが可能であり、また一般にレジストパターンの基板への付着力は比較的高いため、粒子状スペーサを用いる場合と比べて、配向異常やコントラスト低下など点で改善され得ると考えられる。

ただし、フォトリソグラフィー法は、一旦、基板の全面にスペーサ材料として感光性樹脂を塗布した後に不要部分を取り除くために材料のロスが多く、また、現像、剥離などの複数の工程が必要であり、製造工程が複雑化してしまうといった問題を有している。また、各製品に対応するフォトリソグラフィー法用の版を準備する必要があり、この点でも工程が複雑化するという問題があった。更には、近年の液晶表示装置の大型化にともなって、スペーサ材料の均一な塗布や、対応する版の準備が困難になる傾向があった。

ところで、近年プリント配線板などの配線形成手法として、特許文献３に記載されているようなインクジェット印刷装置の適用が提案されている。インクジェット印刷装置を用いるとＣＡＤデータなどの電子データに基づいて直接パターニングできるため、フォトリソグラフィー法のような版の準備を必要としない。ヘッドから吐出される液滴量を一定にコントロールできるため、厚みムラも起きにくいという利点もある。また、インクジェット印刷装置をスペーサ付カラーフィルタの製造に利用することも提案されている（特許文献４）。
特許第３０９８０８６号公報 特開平３−８９３２０号公報 特開２００３−８０６９４号公報 特開２００１−８３５２４号公報

本発明者らは、液晶表示装置用スペーサをインクジェット法によって形成する方法について詳細な検討を行った。しかし、インクジェット法によればフォトリソグラフィー法と比較して簡易な工程でスペーサを形成できるものの、従来のインクでは、形成されるスペーサのサイズを十分に小さくすることが困難であることが明らかとなった。特に近年の高精細化した液晶表示装置の場合、表示不良を十分に抑制するためにはスペーサのサイズをできるだけ小さくすることが強く求められるため、インクジェット法の採用にあたっては、スペーサのサイズの点で更なる改良が必要とされる状況にある。

そこで、本発明は、十分に小さいサイズを有する液晶表示装置用スペーサをインクジェット法により形成することが可能なインクを提供することを目的とする。また、本発明は、係るインクによって形成された液晶表示装置用スペーサを有する液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、（１）硬化性樹脂と、（２）溶剤と、（３）揺変剤とを含有する、液晶表示装置用スペーサを形成するために用いられるインクを提供する。このインクは、揺変剤を含有しているため、揺変剤を含有していない場合よりも、インクが拡がるのを抑制することができる。すなわち、インクがインクジェット法で印刷された際に、インクの飛翔方向（吐出方向）とは略垂直な方向にインクが拡がるのを抑制することができる。このため、十分な高さ（吐出方向と平行方向における長さ）を有しつつ十分に小さいサイズ（基板などの被印刷物上における面積サイズ）を有する液晶表示装置用スペーサを形成することができる。

本発明のインクは、２５℃における粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。インクが上記の粘度範囲であれば、インクジェット印刷時の不吐出ノズルの発生や、ノズルの目詰まりを防止することができる。

また、本発明では、インクに含有される溶剤の２５℃における蒸気圧が１．３４×１０^３Ｐａ未満であることが好ましい。これにより、溶剤の揮発によるインク粘度の上昇が十分に抑制され、インクジェットの目詰まり発生を抑制することができる。

また、本発明では、インクに含有される揺変剤が、ウレアウレタン、変性ウレア、ポリヒドロキシカルボン酸アミド、ポリヒドロキシカルボン酸エステル、ウレア変性ポリアミド、酸化ポリエチレンアミド、酸化ポリエチレン及び脂肪酸アミドからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。インクが上述の揺変剤を含有すれば、インクジェット法で印刷された際に、インクがインクの飛翔方向（吐出方向）とは垂直な方向に拡がるのを一層抑制することができるために、より十分な高さを有しつつより十分に小さいサイズを有する液晶表示装置用スペーサを形成することができる。

また、本発明では、インクに含有される硬化性樹脂が熱硬化性樹脂であることが好ましい。硬化前の熱硬化性樹脂の粘度は比較的低いため、熱硬化性樹脂を用いることによりインクが低粘度化されて、より安定して吐出されることとなる。これにより、十分な高さと十分に小さいサイズとを有する液晶表示装置用スペーサを形成することができるとともに、インクの着弾位置精度をも向上させることができる。

また、本発明では、インクに含有される硬化性樹脂がエポキシ樹脂及びその硬化剤を含むことが好ましい。エポキシ樹脂や硬化剤の種類を適宜選択することにより、所望の物性を有する液晶表示装置用スペーサを形成することができる。エポキシ樹脂は、耐熱性や接着性の観点から、フェノール化合物とアルデヒド化合物との縮合物のグリシジルエーテル化物であることが好ましく、硬化剤は、硬化性の観点からフェノール化合物とアルデヒド化合物との縮合物であることが好ましい。

また、本発明のインクは、当該インクからなる２０ｐＬの液滴をインクジェット法により５〜１０ｍ／ｓの飛翔速度で吐出して基板上に印刷し、基板上の液滴から溶剤を除去するとともに硬化性樹脂を硬化してスペーサを形成したときに、スペーサの基板の主面と平行な方向における最大径Ｒ及びスペーサの高さＨがＲ／Ｈ≦４２を満たすことが好ましい。このようなインクを用いれば、十分な高さと十分に小さいサイズとを有する液晶表示装置用スペーサを確実に形成することができる。

本発明ではまた、上述のインクからなる液滴をインクジェット法により基板上に印刷し、基板上の液滴から溶剤を除去するとともに硬化性樹脂を硬化して、基板上の所定の位置に配された液晶表示装置用スペーサを形成させる、液晶表示装置用スペーサの形成方法を提供する。この方法では、上述の特徴を有するインクを用いて液晶表示装置用スペーサの形成するため、十分な高さと十分に小さいサイズとを有する液晶表示装置用スペーサを形成することができる。

本発明ではまた、対向配置された１対の基板と、該１対の基板間に配された液晶層及び液晶表示装置用スペーサと、を備え、液晶表示装置用スペーサが、上述のインクからなる液滴をインクジェット法により基板上に印刷し、基板上の液滴から溶剤を除去するとともに硬化性樹脂を硬化して液晶表示装置用スペーサを形成させる方法により形成されたものである液晶表示装置を提供する。このような液晶表示装置は、本発明のインクを用いて形成される液晶表示装置用スペーサを備える。この液晶表示装置用スペーサは、十分な高さを有しつつ十分に小さいサイズを有するものであるため、表示不良の発生を十分に抑制することができる。

本発明によれば、十分に小さいサイズを有する液晶表示装置用スペーサをインクジェット法により形成することが可能なインクを提供することができる。また、本発明によれば、液晶表示装置用スペーサのサイズが十分に小さいため、表示不良の発生が十分に抑制された液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本実施形態のインクは、液晶表示装置用スペーサの形成に用いられるものであり、（１）硬化性樹脂と、（２）溶剤と、（３）揺変剤とを含有する。以下、インクに含有される各成分について詳細に説明する。

（１）硬化性樹脂は、電気絶縁性を示し、基材への付着性を付与できる材料であればどのようなものでも良い。具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン変性ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、シアネートエステル樹脂、ＢＴレジン、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂などが挙げられるが、特にこれらに制限されない。これらの硬化性樹脂の一種を単独で又は二種類以上を組み合わせて用いることができる。

本実施形態のインクに含有される硬化性樹脂は、硬化性樹脂の中でも、絶縁信頼性、接着性、耐熱性の観点から、熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。熱硬化性樹脂は、モノマー、オリゴマー等を溶剤に溶解し、基板に塗布後、加熱処理することにより溶剤除去されるとともに硬化する。なお、必要に応じて硬化促進剤、カップリング剤、酸化防止剤、充填剤などを配合しても良い。

エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、またはフェノール、クレゾール、アルキルフェノール、カテコール、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳなどのフェノール類とホルムアルデヒドやサリチルアルデヒドなどのアルデヒド類との縮合物のグリシジルエーテル化物、その他、二官能フェノール類のグリシジルエーテル化物、二官能アルコールのグリシジルエーテル化物、ポリフェノール類のグリシジルエーテル化物、及びそれらの水素添加物、ハロゲン化物などが挙げられる。これらのうち、耐熱性や接続信頼性の観点から、フェノール類とアルデヒド類との縮合物のグリシジルエーテル化物が好ましい。これらのエポキシ樹脂の分子量はどのようなものでもよい。上述のエポキシ樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

エポキシ樹脂とともに用いられる硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタキシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ｍ−フェニレンジアミン、ジシアンジアミドなどのアミン類；無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸などの酸無水物；イミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、４，５−ジフェニルイミダゾール、２−メチルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン、２−ウンデシルイミダゾリン、２−ヘプタデシルイミダゾリン、２−イソプロピルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾリン、２−イソプロピルイミダゾリン、２，４−ジメチルイミダゾリン、２−フェニル−４−メチルイミダゾリンなどのイミダゾール類；イミノ基がアクリロニトリル、フェニレンジイソシアネート、トルイジンイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、メチレンビスフェニルイソシアネート、メラミンアクリレートなどでマスクされたイミダゾール類；ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ポリビニルフェノールなどのフェノール類；フェノール、クレゾール、アルキルフェノール、カテコール、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳなどのフェノール類とホルムアルデヒドやサリチルアルデヒドなどのアルデヒド類との縮合物及びこれらのハロゲン化物などがあるが、耐熱性や接続信頼性の観点から、フェノール類とアルデヒド類との縮合物が好ましい。これらの化合物の分子量はどのようなものでも良い。上述の硬化剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

（２）溶剤としては、２５℃における蒸気圧が１．３４×１０^３Ｐａ未満のものが好ましい。２５℃の蒸気圧が１．３４×１０^３未満の溶剤を使用することで、溶剤の揮発によるインク粘度の上昇を抑えることができる。例えば蒸気圧が１．３４×１０^３以上の溶剤のみを使用するとインク液滴が乾燥しやすくなり、インクジェットヘッドのノズルから液滴を吐出することが困難になる傾向、及びインクジェットヘッドの目詰まりが発生し易い傾向がある。蒸気圧を所望の値にすることでこの現象を回避することができる。

本実施形態のインクは、蒸気圧が１．３４×１０^３Ｐａ未満の溶剤と、蒸気圧が１．３４×１０^３Ｐａ以上の溶剤とを併せて含んでも良い。しかし、溶剤全体に対して、蒸気圧が１．３４×１０^３Ｐａ以上の溶剤の配合割合を６０質量％以下とすることが好ましく、５０質量％以下とすることがより好ましく、４０質量％以下とすることがさらに好ましい。蒸気圧が１．３４×１０^３Ｐａ以上の溶剤の配合割合を下げることによって、インクジェットヘッドの目詰まりの発生を防止し、インクが基板に着弾した後のインク液滴の移動を抑制することができる。

溶剤としては、蒸気圧が所望の範囲で、かつ絶縁性の樹脂を分散又は溶解するものであれば種々のものを用いることができる。

２５℃における蒸気圧が１．３４×１０^３Ｐａ未満の溶剤としては、具体的には、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アニソール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。また、２５℃における蒸気圧が１．３４×１０^３Ｐａ以上の溶剤として具体的には、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、イソプロピルアルコール等が挙げられる。これらの溶剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

（３）揺変剤は、チキソトロピー付与剤又は剪断減粘剤とも称される成分である。このような揺変剤としては、インク中において、一時的な剪断力が加わった時に破壊されるような網目構造を形成するものを好適に用いることができる。このような揺変剤として、例えばウレア基等を有することによって水素結合を形成する化合物を挙げることができる。具体的には、ウレアウレタン、変性ウレア、ポリヒドロキシカルボン酸アミド、ポリヒドロキシカルボン酸エステル、ウレア変性ポリアミド、酸化ポリエチレンアミド、酸化ポリエチレン、脂肪酸アミド等を挙げることができる。より具体的には、ビックケミー・ジャパン（株）のＢＹＫ−４０５、ＢＹＫ−４１０、ＢＹＫ−４１１、ＢＹＫ−４２０、ＢＹＫ−４２５、ＢＹＫ−４３０、ＢＹＫ−Ｒ６５０、ＢＹＫ−Ｒ６０６（以上、商品名）や楠本化成（株）のＤＩＳＰＥＲＬＯＮシリーズの４２００−２０、４２００−１０、ＰＦ−９１１、４４０１−２５Ｘ、４４０１−２５Ｍ、ＮＳ−３０、ＮＳ−５０１０、ＮＳ−５０２５、ＮＳ−５２１０、ＮＳ−５３１０（以上、商品名）などを例示することができる。これらのうち１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。本実施形態のインクは、このような揺変剤を含有することによって、インクジェット法で形成されるスペーサの高さを維持しつつ最大径（スペーサと基板主面との接触面におけるスペーサの直径の最大値）を小さくすることができる。

揺変剤の含有量は、スペーサの最大径を小さくする観点から、インク全体量を１００質量部とした場合、０．０５〜１０質量部であることが好ましい。該含有量が、０．０５質量部未満の場合、揺変剤の添加効果を十分に得ることができず、スペーサの最大径を十分に小さくすることが困難になる傾向がある。また、該含有量が１０質量部を超えると、インク全体の粘度が上昇してインクジェット装置からの吐出性が不安定となる傾向がある。

本実施形態のインクの粘度は２５℃で５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。インクの粘度を５０ｍＰａ・ｓ以下にすることで、インクジェット印刷時の不吐出ノズルの発生や、ノズルの目詰まりを防止することができる。また、インクの粘度は、インク液滴の小滴化の観点から、１．０〜３０ｍＰａ・ｓであることがより好ましい。

本実施形態のインクの粘度の値は、例えば、振動式粘度計（Ａ＆Ｄ社製、ＣＪＶ−５０００やＳＶ−１０（いずれも製品名））を用いて、測定開始から１０秒後の表示値（η１０ｓ）を採用することができる。なお、このような振動式粘度計を用いたインク粘度測定において、測定開始から１０秒後の表示値（η１０ｓ）と１０分後の表示値（η１０ｍｉｎ）との粘度比（η１０ｓ／η１０ｍｉｎ）が２以下であるインクが好ましい。この粘度比が２より大きいインクの場合、インクジェット装置からのインクの吐出性が不安定となる傾向がある。

本実施形態のインクは、上述の（１）硬化性樹脂、（２）溶剤、及び（３）揺変剤の他に任意の成分を含有することができる。例えば、従来、散布法などで粒子状スペーサとして使用されてきた粒子（ビーズ）を含有することができる。粒子の材質としては、シリカ、ガラス、金属酸化物などの無機化合物や、ポリスチレン、ポリプロピレン、シリコーン樹脂、ジビニルベンゼン、ベンゾグアナミン、スチレンなどのモノマーを重合あるいは架橋して得られる球状のポリマー等を挙げることができる。これらの粒子は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

ただし、インクがこのようなビーズを含有する場合、インクジェット法による印刷において、インクの着弾位置精度が不十分となる傾向、及びサテライトが発生する傾向がある。これは、インクジェットノズル先端においてインクの界面（メニスカス）形状の均一性が粒子状スペーサのような固形状粒子の存在に起因して乱され、その結果、吐出された液滴の飛行曲がり及び吐出速度の不均一が生じるためと推察される。液滴の飛行曲がりや吐出速度の不均一があると、着弾位置精度が低下したり、サテライトが発生したりする。

かかる観点から、本実施形態にかかるインクは、ビーズのような固形状粒子を実質的に含有しないことが好ましい。例えば、固形分（粒径１μｍ以上の固形状粒子）の含有量が、インク質量に対して６質量％未満のインクであれば、インクジェット法による印刷において、サテライトの発生が抑制され、十分に高い位置精度でスペーサを形成することができる。

なお、従来のインクでは、固形状粒子を含まない場合、基板上に十分な高さの液晶表示装置用スペーサを形成することができなかったが、本実施形態のインクは揺変剤を含有しているため、固形状粒子を含有しなくても基板上に十分な高さの液晶表示装置用スペーサを形成することができる。したがって、本実施形態のインクが固形状粒子を含まない場合、十分に小さいサイズを有する液晶表示装置用スペーサを十分に高い位置精度で形成することができる。なお、位置精度を更に向上させる観点から、インクに含まれる固形分（粒径１μｍ以上の固形状粒子）の含有量は、インク質量に対して、５質量％未満であることがより好ましく、２質量％未満であることがさらに好ましい。

図１は、本発明の液晶表示装置用スペーサの製造方法により基板上に形成された液晶表示装置用スペーサの一実施形態を示す模式断面図である。樹脂層２０からなる液晶表示装置用スペーサ１１は、基板２３上に設けられる。以下、液晶表示装置用スペーサ１１の形成方法について説明する。

本実施形態の液晶表示装置用スペーサの形成方法では、まず、液晶表示装置に用いられる基板２３上に、硬化性樹脂、溶剤及び揺変剤を含有するインクをインクジェット法で印刷する。そして、加熱処理等により溶媒を除去し、硬化性樹脂を硬化させることによって、樹脂層２０を形成することができる。これによって、基板２３上に樹脂層２０からなる液晶表示装置用スペーサ１１を形成することができる。

上述のインクジェット法としては、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や、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、一般的な吐出方法を使用できる。このようなインクジェット法を実施するためには、例えば、通常のインクジェット装置を用いることができる。

インクジェット法では、例えば、樹脂固形分の濃度が２０質量％であるインクを調製し、インクジェット装置を用いて２０ｐＬの該インクの液滴を５〜１０ｍ／ｓの飛翔速度で吐出して基板２３上に印刷することができる。そして、基板２３上のインク液滴から溶媒を除去するとともに硬化性樹脂を硬化することによって、樹脂層２０、すなわちスペーサ１１が形成することができる。このようにして形成されるスペーサ１１は、その高さ（Ｈ）に対する最大径（Ｒ）の比（Ｒ／Ｈ）が４２以下であることが好ましく、３５以下であることがより好ましい。なお、ここでいうスペーサ１１の高さ（Ｈ）とは、スペーサ１１の基板２３の主面２３ａとは直交する方向の最大長さといい、最大径（Ｒ）とは、スペーサ１１の基板２３の主面２３ａと平行な方向における最大長さをいう。したがって、スペーサ１１の最大径（Ｒ）を小さくすれば、基板２３の主面２３ａ上に占めるスペーサ１１のサイズ（主面２３ａ上におけるスペーサ１１の面積）を小さくすることができる。

当該比（Ｒ／Ｈ）が４２以下であれば、ある程度の高さ（Ｈ）と、小さい最大径（Ｒ）とを兼ね備えたスペーサ１１を形成することができる。また、当該比（Ｒ／Ｈ）が２３以下であれば、十分な高さ（Ｈ）と十分に小さい最大径（Ｒ）とを兼ね備えたスペーサ１１を形成することができる。十分な高さ（Ｈ）と十分に小さい最大径（Ｒ）とを兼ね備えたスペーサ１１は、液晶表示装置用スペーサとして特に好適に用いることができる。なお、当該比（Ｒ／Ｈ）が４２より大きい場合、最大径（Ｒ）が小さくてもスペーサ１１の高さ（Ｈ）が十分でない傾向があるため好ましくない。

インクが基板２３上に着弾した後のインク液滴（樹脂ドット）から溶媒を除去して硬化性樹脂を硬化させる方法としては、例えば、基板２３を加熱したり、熱風を吹き付けたりする加熱処理方法を採用することができる。このような加熱処理は、例えば、加熱温度１５０〜２５０℃、加熱時間０．２〜１時間で行うことができる。なお、硬化性樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合、溶媒の除去後、または溶媒除去と同時に樹脂を硬化させることができる。

図２は、図１のスペーサ１１の上面図である。樹脂層２０は基板２３の主面２３ａを覆うように設けられる。

基板２３は、液晶表示装置に用いられる基板であり、液晶表示装置用スペーサ１１が形成される面側に、例えば、電極や配向層を有するものを用いることができる。なお、スペーサ形成用インクは、液晶表示装置において対向配置される２枚の基板のうち、一方の基板表面に吐出することが好ましく、スペーサを配置する領域としては、カラーフィルタのブラックマトリックス等の非表示領域上であることが好ましい。

次に、本発明の液晶表示装置について説明する。本発明の液晶表示装置は、対向配置された一対の基板と、上記一対の基板間に封入された液晶物質からなる液晶層と、上記液晶層の厚さを一定に保つために上記基板間に配置された液晶表示装置用スペーサと、を備える。そして、上記液晶表示装置用スペーサは、上述の実施形態にかかるスペーサ形成用インクを用いてインクジェット印刷法により上記基板上の所望の位置に形成されたものである。ここで、液晶表示装置用スペーサは、例えば、スペーサ形成用インクをインクジェット印刷装置により基板上の所望の位置に塗布し、加熱処理により基板上のインク液滴から溶剤を除去するとともに硬化性樹脂を硬化させて形成することができる。

図３は、本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す模式断面図である。図３に示すように、液晶表示装置１は、対向させて配設された一対の基板部材６ａ、６ｂを有している。基板部材６ａは、電極２ａ、カラーフィルタ７、基板３ａ、位相差板８及び偏光板５ａからなり、これらがこの順序で積層されている。また、基板部材６ｂは、電極２ｂ、基板３ｂ及び偏光板５ｂからなり、これらがこの順序で積層されている。また、基板部材６ｂにおける偏光板５ｂの外側には、バックライト９が配置されている。さらに、基板部材６ａ、６ｂの電極２ａ、２ｂが形成されている側には、それぞれ配向層１７ａ、１７ｂが積層されている。そして、液晶層１８は、配向層１７ａ，１７ｂを介して、基板部材６ａ、６ｂによって挟持されている。そして、液晶層１８の周縁部であって基板部材６ａ、６ｂの間にはシール材１３が設けられており、これにより基板部材６ａ、６ｂが結合されている。

このような液晶表示装置１において、図３に示すように、液晶表示装置用スペーサ１０は液晶層１８の厚さを一定に保つために、液晶表示装置１の所定の位置に配設される。液晶表示装置用スペーサ１０は、高品位な画像を表示する観点から、透光部である表示ドット部以外の位置に配設されることが好ましい。

また、液晶表示装置用スペーサ１０は、十分な高さと十分に小さいサイズ（配向層１７ｂとの接触面における面積サイズ）を有することが好ましい。この液晶表示装置用スペーサ１０は、上記実施形態にかかるスペーサ形成用インクを用いてインクジェット法により形成されているため、十分な高さとともに十分に小さいサイズを有している。したがって、画面表示全領域にわたって表示不良を十分に抑制することができる。また、固形分の含有量が低いインクを用いれば、十分に高い位置精度で十分に小さいサイズの液晶表示装置用スペーサ１０を形成することができ、表示バラツキや光抜けなどの表示不良を一層十分に抑制することが可能となる。

このような液晶表示装置は、基板３ｂ上に設けられた配向層１７ｂ上に、硬化性樹脂、溶剤及び揺変剤を含有するインクからなる液滴をインクジェット法により印刷し、溶媒を除去するとともに硬化性樹脂を硬化することによって液晶表示装置用スペーサ１０を形成する工程を備える製造方法によって形成される。

なお、図３に示す基板部材６ａ、ｂはそれぞれ、上述した各層が積層された構造を有しているが、必ずしもこれら全てが積層されている必要はない。また、基板部材６ａ、ｂには、必要に応じて、さらに絶縁層、ブラックマトリックスの層、緩衝材層、ＴＦＴ等が設けられていてもよい。

電極２ａ、２ｂとしては、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等の透明電極を用いることができる。また、基板３ａ、３ｂとしては、プラスチック板、ガラス板等を例示できる。また、カラーフィルタ７、位相差板８、偏光板５ａ、５ｂ及びバックライト９としては、それぞれ公知のものを用いることができる。また、配向層１７ａ、１７ｂについても、公知の液晶配向剤を用いて形成することができる。

以下、本発明を実施例及び比較例によって、より具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

なお、各実施例及び比較例のスペーサ形成用インクの各種測定は次の通り行った。株式会社エー・アンド・ディー社製の小型振動式粘度計ＣＪＶ５０００（商品名）を用い２５℃でインクの粘度測定を行い、測定開始１０秒後の表示値を当該インクの粘度とした。

形成したスペーサを光学顕微鏡で観察して２０点のスペーサの最大径（基板主面上におけるスペーサの直径の最大長さ）を測長し、それらの平均値を当該スペーサの最大径（Ｒ）とした。また、株式会社テックサイエンス製触針式段差・表面形状測定装置ＸＰ−２（３Ｄモード、５μｍステップ）を用いて、２０点のスペーサの最大高さを測定し、それらの平均値を当該スペーサの高さ（Ｈ）とした。基板の表面自由エネルギーは、協和界面化学製ドロップマスターＤＭ５００を用い、プローブ液体に水、ホルムアミド、グリセリンを使用して２２℃で測定した接触角からＡｃｉｄ−Ｂａｓｅ法により算出した。

（実施例１）
ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業株式会社、商品名：Ｎ−８６５）９．６８ｇ、ビスフェノールＡノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社、商品名：ＶＨ−４１７０）５．３１ｇ、２−エチル−４−メチルイミダゾール（東京化成工業株式会社製）０．０１ｇをガンマブチロラクトン（２５℃における蒸気圧２．３×１０^２Ｐａ）８５．０ｇに溶解してインクを調製した。当該インク１００質量部に対して、揺変剤（特殊変性ウレア、ビックケミー・ジャパン株式会社製、商品名：ＢＹＫ−４１０）を０．５質量部添加し、スペーサ形成用のインクを調製した。当該スペーサ形成用インクの粘度は５．８ｍＰａ・ｓであった。

（実施例２）
揺変剤として、ＢＹＫ−４１０に代えて、ＢＹＫ−４３０（ウレア変性ポリアミド、ビックケミー・ジャパン株式会社製、商品名）を用いたこと以外は実施例１と同様にしてスペーサ形成用インクを調製した。当該スペーサ形成用インクの粘度は６．２ｍＰａ・ｓであった。

（比較例１）
揺変剤（特殊変性ウレア、ビックケミー・ジャパン株式会社製、商品名：ＢＹＫ−４１０）を添加しないこと以外は実施例１と同様にしてスペーサ形成用インクを調製した。当該スペーサ形成用インクの粘度は５．７ｍＰａ・ｓであった。

上記の通り調製した各スペーサ形成用インクの評価を以下の通り実施した。

＜印字性評価＞
インクジェット印刷装置（マイクロジェット製、商品名：ＭＪＰ−１５００Ｖ）に、上記各実施例及び比較例で得られたスペーサ形成用インクを充填し、当該インクジェット印刷装置を用いて印刷を行ったところ、実施例１及び実施例２並びに比較例１のいずれのインクを用いた場合も、インクジェットヘッドの目詰まりを生じることなく良好に印刷できた。

＜スペーサ最大径（Ｒ）の測定＞
ピエゾ式ヘッドを搭載したインクジェット印刷装置（マイクロジェット製、商品名：ＭＪＰ−１５００Ｖ）にスペーサ形成用インク充填し、当該インクジェット印刷装置を用いて、ガラス基板上に設けられたポリイミド配向膜の表面（表面自由エネルギー３５ｍＪ／ｍ^２）上に当該インクを印刷した。なお、印刷条件は、インク１滴当たりの量２０ｐＬ、飛翔速度７．５ｍ／ｓとした。

印刷後、上記ガラス基板を１８０℃のホットプレートで３０分間加熱乾燥して、スペーサを形成し、そのスペーサのポリイミド配向膜の表面における最大径を測定した。その結果、実施例１及び実施例２のスペーサの最大径（Ｒ）は４０μｍであった。一方、比較例１のスペーサの最大径（Ｒ）は５０μｍであり、実施例１及び実施例２のスペーサよりも最大径（Ｒ）が大きかった。

＜スペーサ高さ（Ｈ）の測定＞
上述の最大径の測定を行ったスペーサの高さ（Ｈ）を測定したところ、実施例１及び実施例２のスペーサの高さ（Ｈ）は２．２μｍであった。一方、比較例１のスペーサの高さ（Ｈ）は１．０μｍであり、実施例１及び実施例２のスペーサよりも低かった。

＜スペーサの高さと最大径との比＞
上記の通り求めたスペーサの高さ（Ｈ）とスペーサの最大径（Ｒ）の値から、スペーサの高さ（Ｈ）に対する最大径（Ｒ）の比（Ｒ／Ｈ）を求めた。その結果、実施例１及び実施例２の当該比はともに１８であった。一方、比較例１の当該比は５０であり、実施例１及び実施例２の当該比よりも大きかった。

本発明の液晶表示装置用スペーサの製造方法により基板上に形成された液晶表示装置用スペーサの一実施形態を示す模式断面図である。 図１のスペーサ１１の上面図である。 本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す模式断面図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、２ａ，２ｂ…電極、３ａ，３ｂ，２３…基板、５ａ，５ｂ…偏光板、６ａ，６ｂ…基板部材、７…カラーフィルタ、８…位相差板、９…バックライト、１０，１１…スペーサ、１３…シール材、１７ａ，１７ｂ…配向層、１８…液晶層、２０…樹脂層。

Claims (10)

1. （１）硬化性樹脂と、（２）溶剤と、（３）揺変剤とを含有し、
   前記揺変剤が、ウレアウレタン、変性ウレア、ポリヒドロキシカルボン酸アミド、ポリヒドロキシカルボン酸エステル、ウレア変性ポリアミド、酸化ポリエチレンアミド、酸化ポリエチレン及び脂肪酸アミドからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、液晶表示装置用スペーサを形成するために用いられるインク。
2. ２５℃における粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下である、請求項１記載のインク。
3. 前記溶剤の２５℃における蒸気圧が１．３４×１０^３Ｐａ未満である、請求項１又は２記載のインク。
4. 前記硬化性樹脂が熱硬化性樹脂である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインク。
5. 前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂及びその硬化剤を含む、請求項４記載のインク。
6. 前記エポキシ樹脂がフェノール化合物とアルデヒド化合物との縮合物のグリシジルエーテル化物である、請求項５記載のインク。
7. 前記硬化剤がフェノール化合物とアルデヒド化合物との縮合物である、請求項５又は６記載のインク。
8. 当該インクからなる２０ｐＬの液滴をインクジェット法により５〜１０ｍ／ｓの飛翔速度で吐出して基板上に印刷し、前記基板上の前記液滴から前記溶剤を除去するとともに前記硬化性樹脂を硬化してスペーサを形成したときに、前記スペーサの前記基板の主面と平行な方向における最大径Ｒ及び前記スペーサの高さＨがＲ／Ｈ≦４２を満たす、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインク。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のインクからなる液滴をインクジェット法により基板上に印刷し、前記基板上の前記液滴から前記溶剤を除去するとともに前記硬化性樹脂を硬化して、前記基板上の所定の位置に配された液晶表示装置用スペーサを形成させる、液晶表示装置用スペーサの形成方法。
10. 対向配置された１対の基板と、
    該１対の基板間に配された液晶層及び液晶表示装置用スペーサと、を備え、
    前記液晶表示装置用スペーサが、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインクからなる液滴をインクジェット法により基板上に印刷し、前記基板上の前記液滴から前記溶剤を除去するとともに前記硬化性樹脂を硬化して液晶表示装置用スペーサを形成させる方法により形成されたものである、液晶表示装置。
    

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