JP5480780B2 - 液晶表示素子用スペーサ及び液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子用スペーサ及び液晶表示素子 Download PDF

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本発明は、光抜けや糸状ドメインの発生を防ぎ、液晶の配向を乱すことなく高品位な表示性能の液晶表示素子を得ることができる液晶表示素子用スペーサに関する。また、本発明は、該液晶表示素子用スペーサを用いてなる液晶表示素子に関する。
液晶表示素子は二枚のガラス基板間に液晶を挟持して構成されており、ガラス基板間の間隔の大きさ(ギャップ)を均一かつ一定に保つためのギャップ制御材として粒子径の揃った微粒子(スペーサ)が使用されている。
液晶表示素子では、液晶とスペーサとの界面で液晶分子がスペーサの表面に沿って配向してしまい、スペーサ周辺で配向膜によって規制された液晶分子の配向が変則的になることがあった。このようなスペーサ周辺での液晶分子の異常な配向が起こると、スペーサの周囲に「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、コントラスト低下や「ホワイトスポット」と呼ばれる表示品質の低下を起こしていた。このような異常配向による光抜け現象は、基板間に電圧を印加した際等に生じ、その後液晶表示素子の電源を落としても消えることはない。
液晶分子のスペーサ周囲での異常配向を防止する方法として、例えば、特許文献1には、微球体の表面を有機シラン化合物により被覆することが開示されている。この方法によれば、スペーサ表面に存在する有機シラン化合物によって液晶分子はスペーサ表面に対して垂直に配向するようになるため、異常配向をある程度抑制することができる。
しかしながら、微球体の材質と有機シラン化合物の分子構造との組み合わせによっては何ら効果を示さないことがあった。
特に、STN(Super Twisted Nematic)型液晶表示素子では、初期状態の表示性能においては光抜けの少ない良好な特性を発揮する場合でも、液晶表示素子に外力が加わり基板間のギャップが変化すると、スペーサとスペーサとを直線上に結ぶ「糸状ドメイン」と呼ばれる糸状の光の透過が発生するという問題があった。
また、特許文献2には、表面に長鎖アルキル基を有するグラフト重合体鎖を導入した重合体粒子からなる液晶用スペーサが開示されている。しかしながら、特許文献2の実施例等に記載された液晶用スペーサを用いてなる液晶表示素子では、光抜けは防止されているものの、「糸状ドメイン」の発生を防止することはできなかった。
特開昭64−59212号公報 特開平9−194842号公報
本発明は、光抜けや糸状ドメインの発生を防ぎ、液晶の配向を乱すことなく高品位な表示性能の液晶表示素子を得ることができる液晶表示素子用スペーサを提供することを目的とする。また、該液晶表示素子用スペーサを用いてなる液晶表示素子を提供することを目的とする。
本発明は、基材微粒子と、前記基材微粒子の表面に形成された被覆樹脂層とを有する液晶表示素子用スペーサであって、前記被覆樹脂層は、炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーに由来する成分の導入率が5〜30%である液晶表示素子用スペーサである。
以下に本発明を詳述する。
本発明者らは、STN型液晶表示素子に発生する糸状ドメインは、スペーサとスペーサとを直線で結ぶように生じていることを確認し、この糸状ドメインはスペーサとスペーサとを直線で結ぶように液晶分子が異常配向しているため発生することを見出した。
糸状ドメインと呼ばれる異常配向が生じる理由は、以下の通りであると考えられる。
液晶表示素子は、通常、複数のスペーサを介して形成された一対の基板間に液晶が封入された液晶セルに、偏光板等を貼り付けることで製造される。液晶セルを形成した段階では、液晶分子はスペーサの周囲ではスペーサ表面に対して垂直方向に配向し、スペーサから離れている箇所では配向膜による規制力に従って配向している。偏光板等の貼り付けは、ローラー等で押圧力を加えながら行われるため、このとき加えられる押圧力によって配向膜の規制力に従って配向した液晶分子に流れが生じてその配向状態に乱れが発生する。スペーサから充分に離れた部分の液晶分子は、ローラー等からの押圧力が除去されると、配向膜の規制力に従って所定の配向状態に戻る。しかし、スペーサ近傍の液晶分子は、ローラー等からの押圧力が除去されても、配向膜の配向規制力よりも強いスペーサ表面の垂直配向規制力に支配され配向膜の規制力に従った所定の配向状態に戻らず異常な方向に配向したままスペーサとスペーサとを直線状に結んでいると思われる。このように糸状ドメインはスペーサ表面の強い垂直配向規制力により発生すると思われる。
本発明者らは、基材微粒子の表面に所定の構造からなる被覆樹脂層が形成された液晶表示素子用スペーサを用いることにより、特にSTN型液晶表示素子を製造した場合であっても、液晶とスペーサとの界面、及び、スペーサ間において液晶の異常配向を生じさせることがなく、光抜け及び糸状ドメインの発生を防止でき、表示品質に優れたSTN型液晶表示素子とすることができるということを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明の液晶表示素子用スペーサは、基材微粒子と、上記基材微粒子の表面に形成された被覆樹脂層とを有する。
上記基材微粒子を構成する材料としては特に限定されず、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。
上記有機材料は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を重合させて得られる樹脂、ジビニルベンゼン−ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン−スチレン樹脂、ジビニルベンゼン−アクリル酸エステル樹脂、ジアクリルフタレート樹脂等が挙げられる。
上記無機材料は、例えば、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、ソーダ石灰ガラス、アルミナ、アルミナシリケートガラス等が挙げられる。
上記基材微粒子は、上記有機材料のみ又は上記無機材料のみからなる基材微粒子であってもよいし、上記有機材料と無機材料との複合構造を有する基材微粒子であってもよい。なかでも、製造した本発明の液晶表示素子用スペーサが液晶表示素子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いことから有機材料を含むことが好ましい。
上記基材微粒子の平均粒子径の好ましい下限は1μm、好ましい上限は20μmである。上記基材微粒子の平均粒子径が1μm未満であると、本発明の液晶表示素子用スペーサを用いて製造する液晶表示素子のセルギャップが狭くなりすぎ、表示品質に優れる液晶表示素子を得ることができないことがあり、20μmを超えると、製造した液晶表示素子のセルギャップが不均一となることがある。上記基材微粒子の平均粒子径のより好ましい上限は10μmである。
なお、上記基材微粒子の平均粒子径は、光学顕微鏡、電子顕微鏡、コールタカウンター等を用いて計測した粒子径を統計的に処理して求めることができる。
上記基材微粒子の粒子径のCV値は10%以下であることが好ましい。上記基材微粒子の粒子径のCV値が10%を超えると、本発明の液晶表示素子用スペーサを用いてなる液晶表示素子のセルギャップが不均一となり、表示画面の品質が劣ることがある。
上記被覆樹脂層は、炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーに由来する成分を含有する。このような炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーに由来する成分を含有する被覆樹脂層を有する本発明の液晶表示素子用スペーサを用いることにより、光抜けのない液晶表示素子を製造することができる。また、本発明の液晶表示素子用スペーサをSTN型液晶表示素子の製造に用いた場合、従来の表面処理スペーサでは異常配向を生じる程度の押圧力がローラー等で加えられても、押圧力が除去されると配向膜の規制力に従って所定の配向状態に戻り、液晶表示素子に糸状ドメインが生じることがほとんどない。仮に糸状ドメインが発生したときでも、超音波等により処理を行うことで糸状ドメインのない元の状態にすることができる。
なお、上記長鎖アルキル基は、直鎖状であってもよいし、分鎖状であってもよい。
また、本明細書において「炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマー」における炭素数は、該モノマーに含まれる長鎖アルキル基の炭素数を意味する。例えば、メチルメタクリレートの場合、含まれる長鎖アルキル基の炭素数は1である。
上記長鎖アルキル基含有モノマーのアルキル基の炭素数が24未満であると、導入率が低い場合には光抜けが生じ、導入率が高い場合には糸状ドメインが発生して、光抜けの発生防止と糸状ドメインの発生防止とを両立させることができない。上記長鎖アルキル基含有モノマーのアルキル基の炭素数が24以上であると、導入率を調整することにより光抜けの発生防止と糸状ドメインの発生防止とを両立させることができる。上記長鎖アルキル基含有モノマーのアルキル基の炭素数の好ましい下限は26である。
上記長鎖アルキル基含有モノマーのアルキル基の炭素数の上限は特に限定されないが、現時点で入手可能な長鎖アルキル基含有モノマーのアルキル基の炭素数は30が上限である。
上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーは、例えば、アルキル基の炭素数が24であるテトラコシル(メタ)アクリレート、炭素数が25であるペンタコシル(メタ)アクリレート、炭素数が26であるヘキサコシル(メタ)アクリレート、炭素数が27であるヘプタコシル(メタ)アクリレート、炭素数が28であるオクタコシル(メタ)アクリレート、炭素数が29であるノナコシル(メタ)アクリレート、炭素数が30であるトリアコンチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記被覆樹脂層における上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーに由来する成分の導入率の下限は5%、上限は30%である。上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーに由来する成分の導入率が5%未満であると、光抜けが生じ、30%を超えると糸状ドメインが発生する。上記樹脂層における上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーに由来する成分の導入率の好ましい上限は20%である。
なお、本明細書において「炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーに由来する成分の導入率」とは、表面処理層を構成するコポリマー中の炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーが占める割合を意味する。
また、「炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーに由来する成分の導入率」は、例えば、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS分析法)を用いて、炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有ホモポリマーとの強度比により測定することができる。
上記被覆樹脂層を構成する他の成分としては特に限定されず、例えば、液晶表示素子用スペーサに親水性を付与したい場合には、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等の水酸基や、エチレングリコール成分を有する単量体等が挙げられる。また、得られる液晶表示素子用スペーサに疎水性を付与したい場合には、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ステアリル等のアルキル(メタ)アクリレートや、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)アクリレート等のフッ素含有(メタ)アクリレートや、スチレン、p−クロロスチレン等のスチレン誘導体や、反応部位を有するグリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド等を挙げることができる。また、得られる液晶表示素子用スペーサのシェル層に反応性を付与したい場合には、上記水酸基に加え、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基、更にはカルボキシル基等を有する単量体等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、これら単量体と共重合可能な他の重合性単量体を併用してもよい。
上記被覆樹脂層を上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーと上記他の成分である単量体との混合物を用いて形成する場合において、上記混合物中における上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーの含有量(仕込量)の好ましい下限は10mol%、好ましい上限は50mol%である。上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーの仕込量を10〜50mol%に調整することにより、上記被覆樹脂層における上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーに由来する成分の導入率を5〜30%にすることができる。上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーの仕込量のより好ましい上限は30mol%である。
上記被覆樹脂層の厚さは、上記基材微粒子の粒子径や、使用する被覆樹脂層を構成する材料の種類や組成等を考慮して適宜決定されるが、好ましい下限は5nm、好ましい上限は300nmである。上記被覆樹脂層の厚さが5nm未満であると、異常配向を防止する性能が不充分なことがあり、本発明の液晶表示素子用スペーサを用いてなる液晶表示素子が、スペーサ付近で光抜けを生じることがある。上記被覆樹脂層の厚さが300nmを超えると、本発明の液晶表示素子用スペーサ同士の合着が起こりやすく、また、被覆樹脂層の変形によって得られる液晶表示素子のセルギャップが不均一となることがある。上記被覆樹脂層のより好ましい下限は10nm、より好ましい上限は100nmである。
上記被覆樹脂層は、上記基材微粒子の表面の全部に形成されていてもよいし、一部にのみ形成されていてもよい。上記被覆樹脂層が上記基材微粒子の表面の一部にのみ形成されている場合、上記被覆樹脂層により被覆される上記基材微粒子の表面の面積の割合の好ましい下限は0.15%である。上記被覆樹脂層により被覆される面積が0.15%未満であると、充分な光抜け防止、糸ドメイン発生防止効果が得られないことがある。
本発明の液晶表示素子用スペーサを製造する方法は、例えば、上記基材微粒子の表面の官能基に、硝酸第二セリウムアンモニウム等のセリウム系触媒の存在下、上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーを含むモノマー混合物を反応させる方法(Ce法)や、上記基材微粒子の表面の官能基に、メタクリロキシエチルイソシアネート等の重合官能基含有のイソシアネートを反応させて重合性官能基を導入した後、これに上記炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーを含むモノマー混合物を反応させる方法(重合法)等が挙げられる。
上記基材微粒子の表面の官能基は、例えば、有機材料を用いて上記基材微粒子を製造する際に分散助剤としてポリビニルアルコールを用いた場合には、ポリビニルアルコールの一部が有機材料の架橋構造に絡み合ったり、基材微粒子の表面に吸着したりする。このため、基材微粒子の表面にポリビニルアルコールが存在することとなる。基材微粒子の表面上のポリビニルアルコールは、基材微粒子を加熱しながら充分に洗浄した後であっても洗浄除去されない。上記基材微粒子の表面上のポリビニルアルコールに由来する水酸基を起点として、上記Ce法や重合法により本発明の液晶表示素子用スペーサを製造することができる。
基材微粒子を作成する際にポリビニルアルコールを用いていない場合には、基材微粒子の表面に適当な反応性官能基を導入し、該反応性官能基を起点として、上記Ce法や重合法により本発明の液晶表示素子用スペーサを製造することができる。
本発明の液晶表示素子用スペーサを用いてなる液晶表示素子もまた、本発明の1つである。特に本発明の液晶表示素子が特にSTN型液晶表示素子である場合には、光抜けの発生と糸状ドメインの発生とを効果的に防止することができる。
本発明の液晶表示素子において、本発明の液晶表示素子用スペーサの1mmあたりの配置密度の好ましい下限は10個/mm、好ましい上限は1000個/mmである。液晶表示素子用スペーサの配置密度が10個/mm未満であると、セルギャップが均一にならない場合があり、1000個/mmを超えると、得られる液晶表示素子のコントラストが低下することがある。
本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶表示素子用スペーサを用いる以外は、従来公知の方法で製造することができる。
本発明によれば、光抜けや糸状ドメインの発生を防ぎ、液晶の配向を乱すことなく高品位な表示性能の液晶表示素子を得ることができる液晶表示素子用スペーサを提供することができる。また、該液晶表示素子用スペーサを用いてなる液晶表示素子を提供することができる。
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。
(実施例1)
(1)基材微粒子Aの作製
3重量%ポリビニルアルコール水溶液800重量部に、カーボンブラック5重量部、ジビニルベンゼン100重量部、過酸化ベンゾイル2重量部を加え、ホモジナイザーにて撹拌して粒度調整を行った。その後、撹拌しながら窒素気流化にて80℃まで昇温し15時間反応を行い、微粒子を得た。得られた微粒子を熱イオン交換水及びメタノールにて洗浄後、分級操作を行うことにより基材微粒子Aを得た。得られた基材微粒子Aは、平均粒子径6.0μm、CV値5%であった。
(2)液晶表示素子用スペーサの製造
セパラブルフラスコに、得られた基材微粒子A100g、ジメチルスルホキシド200g、及び、(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液270gを加え、撹拌した。
このとき(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液270gには、トリアコンチルメタクリレート69.9g(10mol%)、イソボルニルメタクリレート138.0g(45mol%)、メチルメタクリレート62.1g(45mol%)を加えた。
次いで、反応系に窒素ガスを導入し、30℃にて3時間撹拌した。その後、1N硝酸水溶液で調製した0.1モル/Lの硝酸第二セリウムアンモニウム溶液50gを追加し、10時間反応させた。反応終了後、得られた微粒子をテトラヒドロフランにて洗浄し、真空乾燥器にて、減圧乾燥を行い、基材微粒子Aの表面に長鎖アルキル基を含有する被覆層が形成された液晶表示素子用スペーサを得た。
得られた液晶表示素子用スペーサの平均粒子径を測定し、基材微粒子Aの平均粒子径との差から被覆層の厚さを求めたところ、0.03μmであった。
また、飛行時間型二次イオン質量分析TOF−SIMS(ION−TOF社製、TOF−SIMS5型)により、液晶表示素子用スペーサ表面における全ポリマーに対する長鎖アルキルポリマーのスペクトル強度比を測定した。TOF−SIMSにより負の電荷を帯びたトリアコンチルメタアクリレートポリマー、イソボルニルメタクリレートポリマー、メチルメタクリレートポリマーを分析し、炭素数30の長鎖アルキル基含有モノマー(トリアコンチルメタアクリレート)に由来する成分の導入率を求めたところ6%であった。
(実施例2)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、トリアコンチルメタクリレート155g(30mol%)、イソボルニルメタクリレート79.3g(35mol%)、メチルメタクリレート35.7g(35mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.02μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(トリアコンチルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は18%であった。
(実施例3)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、トリアコンチルメタクリレート204.8g(50mol%)、イソボルニルメタクリレート44.9g(25mol%)、メチルメタクリレート20.2g(25mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(トリアコンチルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は30%であった。
(実施例4)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、ヘキサコシルメタクリレート64.0g(10mol%)、イソボルニルメタクリレート142.0g(45mol%)、メチルメタクリレート64.0g(45mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.02μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(ヘキサコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は5%であった。
(実施例5)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、ヘキサコシルメタクリレート198.9g(50mol%)、イソボルニルメタクリレート49.1g(25mol%)、メチルメタクリレート22.1g(25mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(ヘキサコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は29%であった。
(実施例6)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、テトラコシルメタクリレート60.9g(10mol%)、イソボルニルメタクリレート144.2g(45mol%)、メチルメタクリレート64.9g(45mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.02μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(テトラコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は6%であった。
(実施例7)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、テトラコシルメタクリレート195.4g(50mol%)、イソボルニルメタクリレート51.4g(25mol%)、メチルメタクリレート23.2g(25mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(テトラコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は30%であった。
(実施例8)
(1)基材微粒子Bの作製
ポリビニルアルコールの3%水溶液800重量部に、ジビニルベンゼン100重量部、過酸化ベンゾイル2重量部の混合液を加え、撹拌して粒度調整を行った。その後、撹拌しながら80℃まで昇温して、15時間反応を行い、微粒子を得た。得られた微粒子を熱イオン交換水及びメタノールにて洗浄後、分級操作を行うことにより基材微粒子Bを得た。得られた基材微粒子Bは、平均粒子径5.9μm、CV値5%であった。
(2)液晶表示素子用スペーサの製造
得られた基材微粒子Bを用いた以外は、実施例2と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.02μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(トリアコンチルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は18%であった。
(実施例9)
(1)基材微粒子A表面への重合性ビニル基の導入
セパラブルフラスコに、トルエン100重量部、基材微粒子A5重量部を加えて、ソニケーターにより充分分散させた後、均一に撹拌を行った。更にトルエン10重量部で希釈したジラウリン酸ジ−n−ブチルすず0.05重量部を添加して充分撹拌を行った。ここにトルエン10重量部で希釈したメタクリロキシエチルイソシアネート5重量部を滴下し、滴下終了後に系を80℃まで昇温して5時間反応を続けた。
反応終了後、反応液を取り出し、3μmのメンブランフィルターにて粒子と反応液をろ別した。この粒子をエタノール及びアセトンにて充分洗浄し、真空乾燥機にて減圧乾燥を行い、表面に重合性ビニル基を導入した基材微粒子Aを得た。
(2)液晶表示素子用スペーサの製造
セパラブルフラスコに、トルエン200重量部、(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液270g、及び、得られた表面に重合性ビニル基を導入した基材微粒子A5重量部を加えて、ソニケーターにより充分分散させた後、均一に撹拌を行った。
このとき、(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液270gには、トリアコンチルメタクリレート155.0g(30mol%)、イソボルニルメタクリレート79.3g(35mol%)、メチルメタクリレート35.71g(35mol%)を加えた。
次いで、反応系に窒素ガスを導入し、30℃にて1時間撹拌を続けた。その後系を60℃に昇温し、トルエン10重量部に溶かした過酸化ベンゾイル0.1重量部を滴下し4時間反応を行った。反応終了後、反応液を取り出し、トルエンにて遊離しているホモポリマーを回収した後、3μmのメンブランフィルターにて粒子とトルエンをろ別した。この粒子をトルエン及びアセトンにて充分洗浄し、真空乾燥機にて減圧乾燥を行い、液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.02μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(トリアコンチルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は20%であった。
(実施例10)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、ヘキサコシルメタクリレート147.2g(30mol%)、イソボルニルメタクリレート84.7g(35mol%)、メチルメタクリレート38.2g(35mol%)にした以外は、実施例9と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(ヘキサコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は15%であった。
(実施例11)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、テトラコシルメタクリレート142.8g(30mol%)、イソボルニルメタクリレート87.7g(35mol%)、メチルメタクリレート39.5g(35mol%)にした以外は、実施例9と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(テトラコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は18%であった。
(比較例1)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、トリアコンチルメタクリレート38.3g(5mol%)、イソボルニルメタクリレート159.7g(47.5mol%)、メチルメタクリレート71.9g(47.5mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(トリアコンチルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は2%であった。
(比較例2)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、トリアコンチルメタクリレート214.2g(55mol%)、イソボルニルメタクリレート38.5g(22.5mol%)、メチルメタクリレート17.3g(22.5mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(トリアコンチルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は36%であった。
(比較例3)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、ヘキサコシルメタクリレート34.6g(5mol%)、イソボルニルメタクリレート162.3g(47.5mol%)、メチルメタクリレート73.1g(47.5mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(ヘキサコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は3%であった。
(比較例4)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、ヘキサコシルメタクリレート208.9g(55mol%)、イソボルニルメタクリレート42.2g(22.5mol%)、メチルメタクリレート19.0g(22.5mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(ヘキサコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は38%であった。
(比較例5)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、テトラコシルメタクリレート32.7g(5mol%)、イソボルニルメタクリレート163.6g(47.5mol%)、メチルメタクリレート73.7g(47.5mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.02μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(テトラコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は3%であった。
(比較例6)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、テトラコシルメタクリレート205.8g(55mol%)、イソボルニルメタクリレート44.3g(22.5mol%)、メチルメタクリレート19.9g(22.5mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.02μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(テトラコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は35%であった。
(比較例7)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、ドコシルメタクリレート57.7g(10mol%)、イソボルニルメタクリレート146.4g(45mol%)、メチルメタクリレート65.9g(45mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(ドコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は6%であった。
(比較例8)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、ドコシルメタクリレート138.2g(30mol%)、イソボルニルメタクリレート90.9g(35mol%)、メチルメタクリレート40.9g(35mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(ドコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は18%であった。
(比較例9)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、ドコシルメタクリレート191.7g(50mol%)、イソボルニルメタクリレート54.0g(25mol%)、メチルメタクリレート24.3g(25mol%)にした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.02μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(ドコシルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は33%であった。
(比較例10)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、トリアコンチルメタクリレート38.3g(5mol%)、イソボルニルメタクリレート159.7g(47.5mol%)、メチルメタクリレート71.9g(47.5mol%)にした以外は、実施例9と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.03μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(トリアコンチルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は3%であった。
(比較例11)
(メタ)アクリル酸エステルモノマー混合液を、トリアコンチルメタクリレート214.2g(55mol%)、イソボルニルメタクリレート38.5g(22.5mol%)、メチルメタクリレート17.3g(22.5mol%)にした以外は、実施例9と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
実施例1と同様の方法により測定したところ、得られた液晶表示素子用スペーサの被覆層の厚さは0.02μm、被覆層における長鎖アルキル基含有モノマー(トリアコンチルメタアクリレート)に由来する成分の導入率は34%であった。
(評価)
実施例及び比較例で得られた液晶表示素子用スペーサを用いて、STN型液晶表示素子を作製し、光抜け、糸状ドメイン及び乾式散布性を、下記の評価方法を用いて評価した。
結果を表1に示した。
(1)STN型液晶表示素子の作製
一対の透明ガラス板(縦50mm、横50mm、厚さ0.4mm)の一面に、CVD法によりSiO膜を蒸着した後、SiO膜の表面全体にスパッタリングによりITO膜を形成した。得られたITO膜付きガラス基板に、スピンコート法によりポリイミド配向膜組成物(日産化学社製、SE3510)を塗工し、280℃で90分間焼成することによりポリイミド配向膜を形成した。配向膜にラビング処理を施した後、一方の基板の配向膜側に、液晶表示素子用スペーサを乾式散布機(日清エンジニアリング社製、DISPA−μR)を用いて1mm当たり100〜200個となるように散布した。他方の基板の周辺に周辺シール剤を形成した後、スペーサを散布した基板とラビング方向が90°になるように対向配置させ、両者を貼り合わせた後、160℃で90分間処理してシール剤を硬化させて、空セル(液晶の入ってない画面)を得た。得られた空セルに、カイラル剤入りのSTN型液晶(DIC社製)を注入した後、注入口を封止剤で塞いだ後、120℃で30分間熱処理してSTN型液晶表示素子を得た。
(2)光抜けの評価
得られたSTN型液晶表示素子を、ノーマリーブラック表示モードになるように配置した偏光フィルムで挟み込み、7V、17V、30V及び50Vの電圧を印加した後、顕微鏡で200倍に拡大した写真を撮り光抜けの状態(液晶の配向状態)を観察した。その結果、スペーサ周囲に液晶の異常配向発生がない場合を「◎」、スペーサ周囲のごく一部に液晶の異常配向発生が認められた場合を「○」、スペーサ周囲の全周に液晶の異常配向発生が認められた場合を「×」と評価した。
(3)糸状ドメインの評価
シリコン製ラバーを貼り付けたローラーをプッシュプルゲージに取り付け、プッシュプルゲージをローラー回転方向が地面に対して水平方向を向くようにスタンドへ固定した。このプッシュプルゲージは、地面に対して垂直方向へ移動させることが出来る。ローラーの下へ、スライド式ステージを置き、STN型液晶表示素子を固定できるようにした。
スライド式ステージの上にSTN型液晶表示素子を置き、固定したプッシュプルゲージを下方へ移動させ、STN型液晶表示素子へ圧力を加えた。ローラーで加圧されたSTN型液晶表示素子をスライドさせた後、パネル内に糸状ドメインの発生の有無を、100倍の偏光顕微鏡で確認した。徐々にSTN型液晶表示素子へ加える圧力を高くして、糸状ドメインが発生したときの圧力(糸状ドメイン発生力、N)を測定した。
(4)乾式散布性の評価
得られた液晶表示素子用スペーサを、乾式散布機(日清エンジニアリング社製、DISPA−μR)を用いて面積450cmのガラス基板上に150個/mmの散布密度で散布し、ガラス基板上に液晶表示素子用スペーサを付着させた。その後、6.3mm当たりに3個、4個及び5個以上のスペーサが凝集した塊の個数を計数した。
Figure 0005480780
本発明によれば、光抜けや糸状ドメインの発生を防ぎ、液晶の配向を乱すことなく高品位な表示性能の液晶表示素子を得ることができる液晶表示素子用スペーサを提供することができる。また、該液晶表示素子用スペーサを用いてなる液晶表示素子を提供することができる。

Claims (2)

  1. 基材微粒子と、前記基材微粒子の表面に形成された被覆樹脂層とを有する液晶表示素子用スペーサであって、前記被覆樹脂層は、炭素数24〜30の長鎖アルキル基含有モノマーに由来する成分の導入率が5〜30%であることを特徴とする液晶表示素子用スペーサ。
  2. 請求項1記載の液晶表示素子用スペーサを用いてなることを特徴とする液晶表示素子。
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