JPH04301620A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

液晶表示素子の製造方法

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JPH04301620A
JPH04301620A JP6637691A JP6637691A JPH04301620A JP H04301620 A JPH04301620 A JP H04301620A JP 6637691 A JP6637691 A JP 6637691A JP 6637691 A JP6637691 A JP 6637691A JP H04301620 A JPH04301620 A JP H04301620A
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正典 坂本
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】[発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子の製造方法
に係り、特にスペ−サ粒子の分散性を向上させた液晶表
示素子の製造方法に関する。
【0003】
【従来の技術】近年、液晶表示素子は、腕時計、電卓、
テレビなどの表示装置として広く使用されている。
【0004】一般にこの液晶表示素子は、配向層を形成
した 2枚の透明電極基板を、基板間隔を規制する多数
のスペ―サ粒子を介して重ね合わせ、周辺を封止してセ
ルを形成するとともに、このセルの内部に液晶材料を封
入した構造を有している。この素子において、高い表示
特性を得るためには、セルの厚さを均一にすることが重
要であり、そのためにはスペ―サ粒子を液晶セル内に均
一に凝集することのないように分散させる必要がある。
【0005】従来、このスペ―サ粒子には、径を揃えた
ポリスチレン樹脂のビ−ズが使用されており、その電極
基板上への散布は、フレオンや水等を分散媒として樹脂
ビ−ズの分散液を作り、これを高温槽内で基板上に吹き
付ける方法が一般に行われてきた。
【0006】しかしながら、フレオンは環境保護の上か
ら使用が禁止され、また、水を用いる方法では、十分な
分散性が期待できない上に液ダレを起こすおそれがあっ
た。このような中で、近時、静電塗装用ガンを用いて樹
脂ビ−ズを帯電させて散布する方法が開発され、溶媒を
用いず、操作性に優れ、しかも樹脂ビ−ズの分散性も良
好であることから注目されている。
【0007】しかしながら、この方法は、静電塗装用ガ
ンで高電圧をかけるため感電等の危険性があり、また電
圧を抑えると場合によっては十分な分散性が得られない
ことがあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、特性の良
い液晶表示素子を得るためには、スペーサ粒子を凝集さ
せることなく均一に分散させることが必要であり、かか
る分散性を向上させた方法として、静電塗装用ガンを用
いてスペ−サ粒子を帯電させて散布する方法が開発され
てきた。
【0009】しかしながら、従来のこの方法では、安全
面や分散性の安定性の面でやや問題があった。
【0010】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、スペーサ粒子の分散性を
十分かつ安全にあげることができ、セル厚さの均一な表
示特性に優れた液晶表示素子を製造しうる方法を提供す
ることを目的とする。
【0011】[発明の構成]
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、帯電されたス
ぺーサ粒子を第1の電極基板上に散布し、第2の電極基
板を前記スぺーサ粒子を介して前記第1の電極基板と対
向配置して固定するとともに、これらの電極基板間に液
晶組成物を封入することからなる液晶表示素子の製造方
法において、前記スペーサ粒子の帯電量Qを、少なくと
も下記の式     32π2  r3 ε0 T ≦Q2 ≦64
π2  r3 ε0 T              
 …(I)および     hwε0  r3 / Z0 2 ≦Q2 ≦
 2hwε0  r3 / Z0 2        
 …(II)(式中、rは平均粒子半径、ε0 は真空
誘電率、Tは水膜の表面張力、hwはLifshitz
−van der Waals定数、Z0 は 4×1
0−10 (m) である。)のいずれかを満足する値
としたことを特徴とするもので、特に前記帯電を摩擦帯
電により行った場合に、安全性、分散性、経済性などの
点でより優れた効果が得られる。請求項2記載の発明で
ある。
【0013】本発明において、スぺーサ粒子の帯電量を
上記のように規定したのは、次の理由による。
【0014】すなわち、スぺーサ粒子が散布もしくは封
入される際にスぺーサ粒子同士が凝集する力は、主に、
ファンデルワールス力と空気中の湿気が原因の液架橋に
よる力と考えられる。
【0015】ここで、ファンデルワールス力Fv およ
び液架橋による力Fw は、それぞれ次式(III )
および(IV)で与えられる。
【0016】       Fv =hw・r /16π(a+Z0 
) 2                 …(III
 )      Fw = 2πrT        
                        …
(IV)(式中、hwはLifshitz−van d
er Waals定数、rは平均粒子半径、aは粒子間
距離、Z0 は 4×10−10 (m) 、Tは水膜
の表面張力である。)したがって、これらの力を越える
だけの帯電によるクーロン反発力を付与すれば、必要か
つ十分な分散性を付与することができるはずである。
【0017】以下、このことを確認した実験および結果
について記載する。
【0018】スぺーサ粒子として、平均粒子径10μm
 のミクロパールSP−210(積水ファインケミカル
社製  商品名)を、静電塗装用ガンを用いて帯電させ
金属基板上に散布し、スぺーサ粒子 1個当たりの帯電
量と凝集率(スペ―サ粒子 100個当たりの凝集を起
こしたスペ―サ粒子の数)との関係を調べた。結果は図
1に示した通りで、ミクロパールSP−210の式(I
)より求めた帯電量の最小所要値が±4.34×10−
14 Cであるのとよく一致している。すなわち式(I
)から求めた最少帯電量±4.34×10−14 Cを
越えてスぺーサ粒子を帯電させれば、凝集を十分に抑え
ることができることを示している。
【0019】なお、図2は、上記実験方法を説明する図
で、同図において、静電塗装用ガン1と、この静電塗装
用ガン1から任意の距離で配置された金属基板2との間
には、これらの静電塗装用ガンと金属基板2間の放電が
小さくなる位置に、接地したグリット3が配置される。 そして金属基板2に電気量を測定するエレクトロメータ
4が直接接続され、さらに、このエレクトロメータ4に
、測定した電気量を記録するレコーダー5が接続される
。金属基板2はエレクトロメータ4を介して接地される
。しかして、静電塗装用ガン1から金属基板2に向けて
帯電放出されたスぺーサ粒子の帯電量は、エレクトロメ
ータ4による測定値から、スぺーサ粒子が静電塗装用ガ
ン1から金属基板2に到達するまでの放電を考慮して算
出される。なお、エレクトロメータ4には、直接電気量
を測定できるKEITHLEY 610C (ケスレー
社製  商品名)を用いた。
【0020】また、一方、散布する環境やスぺーサ粒子
の状態によってはさらに多くの帯電量を必要とすること
が考えられる。しかして、この場合、上記(III )
式または(IV)式から得られるファンデルワールス力
または液架橋による力に相当するクーロン反発力を得る
のに必要な最少帯電量の 2倍の帯電量を付与すれば、
ほぼいかなる環境、条件の場合にも良好な分散状態を得
ることができることが、詳細は省略するが、実験より確
認された。
【0021】このような理論および実験に基づいて得ら
れたスぺーサ粒子の良好な分散を得るための帯電量の範
囲が上記(I)および(II)式のいずれかで示した範
囲である。すなわち(I)式はファンデルワールス力、
(II)式は液架橋による力に、それぞれ対向し得るに
十分なクーロン反発力を示す帯電量の範囲で、少なくと
も、そのいずれか一方の式を満たす帯電量が付与されれ
ば、スぺーサ粒子の凝集を抑え、均一かつ良好に分散さ
せることができる。
【0022】本発明においては、かかる条件の帯電方法
として、前述した静電塗装用ガンを用いる方法を採るよ
うにしてもよいが、次に説明するような摩擦帯電による
方法が特に好ましい。
【0023】この方法は、人工的に微粒子を帯電させる
手段として知られるコロナ放電と接触帯電のうち、先の
静電塗装用ガンを用いる方法がコロナ放電を利用したも
のであるのに対し、後者の接触帯電を利用したものであ
る。接触帯電は、異なった物質を接触させて得られるも
のであり、摩擦帯電は、この接触帯電を連続的に起こさ
せて帯電させるもので、温度上昇等の因子も加わり帯電
がさらに促進される。接触帯電においては帯電列が存在
し、物質により帯電の正負の向きが決まってくるが、本
発明においては、正負いずれに帯電させてもよく、使用
するスぺーサ粒子の帯電列に応じて、適宜接触させる材
料を選択するようにする。ただし、帯電列がスぺーサ粒
子と近接していないものが望ましい。
【0024】具体的な例をあげて説明すると、スぺーサ
粒子として汎用されているポリスチレン樹脂ビーズの場
合、帯電列からするとやや負に帯電し易いものの、正負
いずれにも帯電する可能性がある。そこでこれを負に帯
電させる場合、帯電列でポリスチレンより正に帯電し易
い物質と接触させればよく、また、正に帯電させるとき
にはポリスチレンより負に帯電し易い物質と接触させる
。この場合、それぞれ帯電列でポレスチレンに対し近接
していないことが望ましく、ガラス、ナイロン、アクリ
ル樹脂、ポリエチレン、塩化ビニル、テフロン、鉄、銅
、鉛、ニッケル、アルムニウム、クロム等の金属とその
合金等が好適に使用される。
【0025】接触のさせ方としては、その物質で形成し
たチュ−ブの中をスぺーサ粒子を高速で通過させるなど
して必要十分な帯電量が得られるようにする。帯電量を
増すための方法としては、高速で搬送するほか、チュ−
ブを加熱する、チュ−ブを屈曲させたり内壁に凹凸を設
けて接触面積を大きくする、チュ−ブ長を長くする、チ
ューブ径を細くする、途中に電界を設けるなどの方法が
あり、これらを適宜組み合わせるなどして必要な帯電量
を付与するようにする。
【0026】本発明においては、このように摩擦帯電さ
せたスぺーサ粒子をチュ−ブより放出し、基板上に散布
することにより、スぺーサ粒子を安全かつ良好に分散さ
せることができる。
【0027】
【作用】本発明方法においては、スぺーサ粒子を散布す
る際、スぺーサ粒子同士が凝集する主たる力であるファ
ンデルワールス力と液架橋による力に対抗するに必要か
つ十分なクーロン反発力を与える帯電量を付与するので
、良好な分散が安定に得られ、安全性も向上する。
【0028】特に、摩擦帯電により帯電させる方法では
、静電塗装用ガンを用いる方法のように、特殊な高電圧
静電発生装置を必要とせず、高電圧による危険性が全く
ないので極めて安全で、かつ経済性も良好である。
【0029】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0030】なお、実施例中のスぺーサ粒子の帯電量の
測定は、図2で示した方法に準じて行った。
【0031】実施例1 内径20mm、長さ1mのアルミパイプを用いて、搬送
ガス圧1.5kgf/cm で平均粒子径10μm の
ポリスチレン樹脂ビ−ズ100mgを、電極基板上に散
布した。分散状態は良好で、ポリスチレン樹脂ビ−ズ 
1個あたりの帯電量は、前記(I)式の条件を満たす−
5.3×10−14 Cであった。
【0032】次いで、この上に他の電極基板を重ね合わ
せ、適当な荷重をかけて押圧した後、周縁部を封止剤で
封止してセルを形成し、そのセル内に液晶組成物を封入
して液晶表示素子を製造した。得られた液晶表示素子は
、セル厚も均一で、むらのない高品位な表示が得られた
【0033】実施例2 内径10mm、長さ2mの銅パイプを用いて、搬送ガス
圧2.5kgf/cm で平均粒子径10μm のポリ
スチレン樹脂ビ−ズ 100mgを電極基板上に散布し
た。分散状態は良好で、ポリスチレン樹脂ビ−ズ 1個
あたりの帯電量は、前記(I)式の条件を満たす−7.
5×10−14 Cであった。
【0034】この後、実施例1の場合と同様にして液晶
表示素子を製造したところ、セル厚が均一で、表示特性
も良好な液晶表示素子が得られた。
【0035】実施例3 内径10mm、長さ1.2mのガラスパイプを用いて、
搬送ガス圧2.5kgf/cm で平均粒子径10μm
 のポリスチレン樹脂ビ−ズ 100mgを電極基板上
に散布した。分散状態は良好で、ポリスチレン樹脂ビ−
ズ 1個あたりの帯電量は、前記(I)式の条件を満た
す−7.0×10−14 Cであった。
【0036】この後、実施例1の場合と同様にして液晶
表示素子を製造したところ、セル厚が均一で、表示特性
も良好な液晶表示素子が得られた。
【0037】実施例4 吹出口径を 5mmと縮径した内径10mm、長さ2m
のガラスパイプを用いて、搬送ガス圧3.5kgf/c
m で平均粒子径10μm のポリスチレン樹脂ビ−ズ
 100mgを電極基板上に散布した。分散状態は良好
で、ポリスチレン樹脂ビ−ズ 1個あたりの帯電量は、
前記(I)式の条件を満たす−8.2×10−14 C
であった。
【0038】この後、実施例1の場合と同様にして液晶
表示素子を製造したところ、セル厚が均一で、表示特性
も良好な液晶表示素子が得られた。
【0039】実施例5 内径10mm、長さ1.5mの塩化ビニルパイプを用い
るとともに、その吹出口に20MV/mの電界をかけて
、搬送ガス圧2.5kgf/cm で平均粒子径10μ
m のポリスチレン樹脂ビ−ズ 100mgを電極基板
上に散布した。分散状態は良好で、ポリスチレン樹脂ビ
−ズ 1個あたりの帯電量は、前記(I)式の条件を満
たす−4.7×10−14 Cであった。
【0040】この後、実施例1の場合と同様にして液晶
表示素子を製造したところ、セル厚が均一で、表示特性
も良好な液晶表示素子が得られた。
【0041】実施例6 内径10mm、長さ1.2mのガラスパイプを用いると
ともに、その吹出口に35MV/mの電界をかけて、搬
送ガス圧2.5kgf/cm で平均粒子径10μm 
のポリスチレン樹脂ビ−ズ 100mgを電極基板上に
散布した。分散状態は良好で、ポリスチレン樹脂ビ−ズ
 1個あたりの帯電量は、前記(II)式の条件を満た
す−1.6×10−13 Cであった。  この後、実
施例1の場合と同様にして液晶表示素子を製造したとこ
ろ、セル厚が均一で、表示特性も良好な液晶表示素子が
得られた。
【0042】実施例7 内径10mm、長さ1.5mの塩化ビニルパイプを用い
るとともに、その吹出口に20MV/mの電界をかけて
、搬送ガス圧2.5kgf/cm で平均粒子径10μ
m のシリカビ−ズ100mgを電極基板上に散布した
。分散状態は良好で、シリカビ−ズ 1個あたりの帯電
量は、前記(I)式の条件を満たす−4.5×10−1
4 Cであった。
【0043】この後、実施例1の場合と同様にして液晶
表示素子を製造したところ、セル厚が均一で、表示特性
も良好な液晶表示素子が得られた。
【0044】実施例8 静電塗装用ガンを用い、電圧を100kV 、搬送ガス
圧1.5kgf/cm の条件で、平均粒子径10μm
 のポリスチレン樹脂ビ−ズ100mgを電極基板上に
散布した。分散状態は良好で、ポリスチレン樹脂ビ−ズ
 1個あたりの帯電量は、前記(I)式の条件を満たす
−4.7×10−14 Cであった。
【0045】この後、実施例1の場合と同様にして液晶
表示素子を製造したところ、セル厚が均一で、表示特性
も良好な液晶表示素子が得られた。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
素子の製造方法によれば、スペーサ粒子の分散性を十分
かつ安全にあげることができ、セル厚さの均一な表示特
性に優れた液晶表示素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スぺーサ粒子 1個あたりの帯電量と凝集率と
の関係を示すグラフである。
【図2】スぺーサ粒子の帯電量の測定方法を説明する図
である。
【符号の説明】
1………静電塗装用ガン 2………金属基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  帯電されたスぺーサ粒子を第1の電極
    基板上に散布し、第2の電極基板を前記スぺーサ粒子を
    介して前記第1の電極基板と対向配置して固定するとと
    もに、これらの電極基板間に液晶組成物を封入すること
    からなる液晶表示素子の製造方法において、前記スペー
    サ粒子の帯電量Qを、少なくとも下記の式    32
    π2  r3 ε0 T ≦Q2 ≦64π2  r3
     ε0 T               …(I)お
    よび     hwε0  r3 / Z0 2 ≦Q2 ≦
     2hwε0  r3 / Z0 2        
     …(II)(式中、rは平均粒子半径、ε0 は真空
    誘電率、Tは水膜の表面張力、hwはLifshitz
    −van der Waals定数、Z0 は 4×1
    0−10 (m) である。)のいずれかを満足する値
    としたことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  2. 【請求項2】  スペ−サ粒子の帯電は、摩擦帯電によ
    ることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子の製造
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997050015A1 (fr) * 1996-06-25 1997-12-31 Nippon Shokubai Co., Ltd. Couche d'espacement pour panneaux d'affichage a cristaux liquides, procede de fabrication de cette couche et panneau d'affichage a cristaux liquides
US6091476A (en) * 1997-06-24 2000-07-18 Nippon Shokubai Co., Ltd. Liquid crystal display using spacers having hydrophobic inorganic particles attached to the spacer body

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997050015A1 (fr) * 1996-06-25 1997-12-31 Nippon Shokubai Co., Ltd. Couche d'espacement pour panneaux d'affichage a cristaux liquides, procede de fabrication de cette couche et panneau d'affichage a cristaux liquides
US6091476A (en) * 1997-06-24 2000-07-18 Nippon Shokubai Co., Ltd. Liquid crystal display using spacers having hydrophobic inorganic particles attached to the spacer body

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