JPH06289402A - 液晶表示素子用スペーサーおよびそれを用いた液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ブラックマトリックス上へスペーサーを選択的
に散布することを可能とし、表示画素中に散布されるス
ペーサー量を極めて少なくすることにより、液晶表示品
質を著しく向上させる。 【構成】架橋剤、例えば、ジビニルベンゼンおよび光重
合開始剤を含む熱可塑性樹脂、例えば、ポリメチルメタ
クリレートを表面に有する液晶表示素子用スペーサー、
および、光不透過性物質でパターニングした光透過性基
板上に上記の液晶表示素子用スペーサーを散布し、該液
晶表示素子用スペーサーを散布した面とは反対側の面か
ら光を照射して、光不透過性物質上に存在する液晶表示
素子用スペーサーの熱可塑性樹脂中の架橋剤を重合させ
ることなく、光不透過性物質上に存在せずに光の照射を
受けた液晶表示素子用スペーサーの熱可塑性樹脂中の架
橋剤を重合させて架橋樹脂とし、次いで、熱可塑性樹脂
の溶融温度以上且つ該架橋樹脂の溶融温度または分解温
度未満の温度で加熱し、その後、架橋樹脂を表面に有す
るスペーサーを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高い表示品質を実現し
うる液晶表示素子の製造に使用する液晶表示素子用スペ
ーサーおよびそれを使用した液晶表示素子の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、液晶とスペーサーを挟
んだ２枚の光透過性基板で構成されており、スペーサー
は２枚の光透過性基板の間で液晶の配向を可能にするた
めの間隙調整用として使用される。現在では、上記スペ
ーサーとして粒子径のバラツキが小さいポリスチレンや
シリカ等の球状粒子が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ス
ペーサーを散布する際、スペーサーが表示画素内にも散
布されてしまうため、液晶層内に点状に目立ってしまい
表示品質を著しく低下させてしまうという問題があっ
た。

【０００４】一般に液晶表示素子は、数多くの画素で構
成されており、各画素はブラックマトリックスと呼ばれ
る黒色の枠で仕切られ、表示画素以外の領域の光もれを
防いでコントラスト比を向上させることが行われてい
る。ブラックマトリックス上に存在する液晶は、画像表
示のためには機能していないことになるために、その上
にスペーサーを選択的に散布することができれば、スペ
ーサーが画像表示を阻害することはなくなる。そこで、
スペーサーを液晶表示素子内のブラックマトリックス上
に選択的に散布する技術が望まれていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
問題に鑑み鋭意研究を重ねてきた結果、本発明を提案す
るに到った。

【０００６】即ち、本発明は、架橋剤および光重合開始
剤を含む熱可塑性樹脂を表面に有する液晶表示素子用ス
ペーサーであり、また、該液晶表示素子用スペーサーを
ブラックマトリックスのような光不透過性物質上に選択
的に散布した液晶表示素子の製造方法として、光不透過
性物質でパターニングした光透過性基板上に上記液晶表
示素子用スペーサーを散布し、該液晶表示素子用スペー
サーを散布した面とは反対側の面から光を照射して、光
不透過性物質上に存在する液晶表示素子用スペーサーの
熱可塑性樹脂中の架橋剤を重合させることなく、光不透
過性物質上に存在せず光の照射を受けた液晶表示素子用
スペーサーの熱可塑性樹脂中の架橋剤を重合させて架橋
樹脂とし、次いで、熱可塑性樹脂の溶融温度以上且つ該
架橋樹脂の溶融温度または分解温度未満の温度で加熱
し、その後、架橋樹脂を表面に有するスペーサーを除去
して液晶表示素子を製造する方法をも提供するものであ
る。

【０００７】本発明において、液晶表示素子用スペーサ
ー（以下、単にスペーサーともいう。）は、架橋剤およ
び光重合開始剤を含む熱可塑性樹脂を表面に有する。該
スペーサーの基材は、公知のものを何等制限なく用いる
ことができる。一般には液晶組立ての封止工程における
１５０〜２００℃の温度での加熱で溶融しない材質、例
えば、ポリスチレン、スチレン−ジビニルベンゼン共重
合体、ベンゾグアナミン樹脂などの合成樹脂；アルミ
ナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の無機酸化物を挙
げることができる。

【０００８】該スペーサーの基材の平均粒子径は、２枚
の光透過性基板間を液晶の配向に適した間隙に調整する
ために、１〜１０μｍの範囲であることが好適である。
また、２枚の光透過性基板の間隙を一定に保ち、液晶表
示素子のコントラストむらや表示色むらを防止するため
に、粒子径の変動係数が５％以下であることが好まし
い。さらに電子顕微鏡で観察したときの長径と短径との
比で表される真球度が０．９以上の球状粒子であること
が好適である。

【０００９】スペーサーの基材の表面に存在する熱可塑
性樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂であればよく、例
えば、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリ
ル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリアミドなどの公知の樹脂を挙げることができ
る。熱可塑性樹脂は、粒状または膜状のいずれの状態で
スペーサーの基材表面に存在していてもよい。また、熱
可塑性樹脂の粒子径あるいは膜厚は特に制限されない
が、熱可塑性樹脂を溶融して光透過性基板上にスペーサ
ーを付着させるという熱可塑性樹脂の機能から、一般に
は０．０１〜０．５μｍの範囲であればよい。さらに、
熱可塑性樹脂は、５０％以上、さらに８０％以上の被覆
率（スペーサー基材の表面を覆った面積／スペーサー基
材の全表面積×１００）でスペーサーの基材表面を覆っ
ていることが、本発明の効果をより効率的に発揮できる
点で好ましい。

【００１０】熱可塑性樹脂中に含まれる架橋剤は、光重
合によって熱可塑性樹脂を架橋させて、熱可塑性樹脂の
熱可塑性を消失させるかあるいは可塑性を示す温度を上
昇させる目的で使用される。架橋剤としては一分子中に
ラジカル重合性二重結合を二個以上有する公知の多官能
性モノマーまたは多官能性オリゴマーを何等制限なく使
用し得る。例えば、多官能性モノマーとしては、１，６
−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリ
コールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリ
レート、エチレングリコールジメタクリレート、トリプ
ロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリ
コールアジペートジアクリレートなどの多官能性アクリ
レートモノマー；ジビニルベンゼン（ｏ−，ｍ−，ｐ
−）、ジアリルフタレート（ｏ−，ｍ−，ｐ−）等を挙
げることができ、多官能性オリゴマーとしては、ポリエ
ステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタン
アクリレート、ポリオールアクリレートなどを挙げるこ
とができる。

【００１１】上記の架橋剤の熱可塑性樹脂中の含有量は
特に制限されないが、熱可塑性樹脂の架橋による融点の
上昇を十分に行うためには、熱可塑性樹脂１００重量部
に対して５〜４０重量部、さらに１０〜３０重量部の範
囲で含まれることが好ましい。

【００１２】さらに、熱可塑性樹脂に含まれる光重合開
始剤は、紫外線や可視光線でラジカルを発生する公知の
化合物を何等制限なく採用することができる。例えば、
ファインケミカル、１９９１年３月１日号、ｐ１６〜２
７に記載されているような、２−ヒドロキシ−２−メチ
ル−１−フェニル−プロパン−１−オン、ベンジルジメ
チルケタール、１−（４−イソプロピルフェニル）−２
−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒ
ドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、２−メチル
−２−モルホリノ（４−チオメチルフェニル）プロパン
−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−
（４−モルホリノフェニル）−ブタノンなどのアセトフ
ェノン系；ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソ
ブチルエーテルなどのベンゾインエーテル系；ベンゾフ
ェノンに代表されるベンゾフェノン系；２−イソプロピ
ルチオキサントンなどのチオキサントン系；その他、
２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィ
ンオキサイド、メチルフェニルグリオキシエステル等を
例示することができる。

【００１３】光重合開始剤の量は特に制限されないが、
上記架橋剤の重合反応を十分に行うためには架橋剤１０
０重量部に対して０．０５〜１重量部の範囲で含まれて
いることが好ましい。

【００１４】上記した液晶表示素子用スペーサーは、ど
のような方法で製造されてもよい。例えば、熱可塑性樹
脂として樹脂粒子を使用する場合、熱可塑性樹脂粒子と
スペーサー基材との混合は、メカノフュージョンなどの
乾式混合、溶媒中で混合後に乾燥させる湿式混合等の方
法で行うことができる。架橋剤および光重合開始剤は、
予め熱可塑性樹脂と混合して熱可塑性樹脂中に浸透させ
てもよく、また、先にスペーサー基材の表面にこれらを
付着させた後に熱可塑性樹脂をスペーサー基材の表面に
分散させてスペーサー基材表面に付着した架橋剤および
光重合開始剤を熱可塑性樹脂中に浸透させる方法等で熱
可塑性樹脂中に存在させることができる。また、分子鎖
の側鎖または末端に架橋剤を結合させた熱可塑性樹脂を
用いることによって、熱可塑性樹脂中に架橋剤を存在さ
せることも可能である。上記の架橋剤および光重合開始
剤を熱可塑性樹脂中に分散させる場合には、必要に応じ
て溶剤等を用いることもできる。

【００１５】次に、上記したスペーサーを用いた液晶表
示素子の製造方法について説明する。まず、スペーサー
を、いわゆるブラックマトリックス等の光不透過性物質
でパターニングした光透過性基板上にランダムに散布す
る。散布方法は公知の方法で行うことができる。次に、
光透過性基板のスペーサーを散布した面とは反対側の面
から光を照射する。光照射によって、光不透過性物質上
に存在するスペーサーの熱可塑性樹脂中の架橋剤を重合
させずに、光不透過性物質上に存在せず光の照射を受け
たスペーサーの熱可塑性樹脂中の架橋剤を重合する。こ
の時、光源は光照射を受けた架橋剤の重合反応が開始す
るものであればどのような光源でも何等制限なく使用で
きるが、一般的には水銀ランプなどの紫外線が好適に用
いられる。この際、ランプの熱によってスペーサー表面
の熱可塑性樹脂が溶融しないようにする。光照射を受け
たスペーサーの架橋剤は重合して熱可塑性樹脂中で架橋
反応し、架橋樹脂を形成する。架橋樹脂は架橋の程度に
もよるが、熱可塑性樹脂の融点よりも高い融点を有する
か、または、融点を有さずに分解点を有する。

【００１６】さらに、熱可塑性樹脂の溶融温度以上且つ
架橋樹脂の溶融温度または分解温度未満の温度で加熱す
る。この時、光不透過性物質上のスペーサー表面の熱可
塑性樹脂は光照射を受けていないので加熱により溶融
し、光不透過性物質に融着する。一方、光不透過性物質
上に存在せず光の照射を受けたスペーサー表面の熱可塑
性樹脂は架橋剤の重合により架橋樹脂となるので、加熱
によっても溶融せず、基板に融着することはない。

【００１７】最後に、架橋樹脂を表面に有するスペーサ
ーを除去する。除去する方法としては、掃除機などで吸
い取る方法、ガスを吹き付けて飛ばし去る方法、溶剤に
よる洗浄などが挙げられるが、簡単かつ作業環境を汚さ
ない点で掃除機などで吸い取る方法が好ましい。

【００１８】このような方法によって、ブラックマトリ
ックス上に選択的にスペーサーを存在させた液晶表示素
子を製造することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明においては、架橋剤および光重合
開始剤を含む熱可塑性樹脂を表面に有するスペーサーを
使用することにより、ブラックマトリックス等の光不透
過性物質上へスペーサーの選択的散布を可能とした。し
たがって、本発明によれば、表示画素中に散布されたス
ペーサーが液晶層内に点状に目立つという問題を解決で
き、表示品質を著しく向上した液晶表示素子を製造する
ことができる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれに制限されるものではない。

【００２１】実施例１ メタノール７ｇに架橋剤であるジビニルベンゼン３ｇお
よび光重合開始剤として２−ヒドロキシ−２−メチル−
１−フェニル−プロパン−１−オンと２，４，６−トリ
メチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイドとの
混合物０．０３ｇを溶解させた。この混合溶液のうち
０．６ｇを平均粒子径６．２μｍ、変動係数１％、真球
度１．０の球状シリカ粒子（徳山曹達株式会社製）２５
ｇの表面にコーヒーミルを用いて均一に分散させた。次
に、これらに平均粒子径０．２μｍのポリメチルメタク
リレート粉末（Ｓｏｋｅｎ製、ＭＰ−４９５１）１ｇを
加え、コーヒーミルを用いてスペーサー粒子表面に分散
させた。さらに、これらを一晩放置することによって、
メタノールを蒸発させた。架橋剤および光重合開始剤は
シリカより親和性の強いポリメチルメタクリレートに滲
み込むので、結果としてポリメチルメタクリレート１０
０重量部に対してジビニルベンゼン１８重量部およびジ
ビニルベンゼン１００重量部に対して光重合開始剤を１
重量部含むポリメチルメタクリレートで被覆された（被
覆率５３％）シリカ粒子を得た。

【００２２】こうして得られたスペーサーを乾式散布機
を用いて、ブラックマトリックスをパターニングしたガ
ラス基板上に１００個/mm²になるように散布した。この
ガラス基板のスペーサーを散布してない側から水銀ラン
プを使用して紫外線を照射した。その後、このガラス基
板を９０℃のオーブンにいれ１時間放置した。そして、
スペーサーを散布した面に高圧窒素ガスを吹き付けたと
ころ、ブラックマトリックスの部分だけスペーサーが残
存し、液晶部のスペーサーは吹き飛ばされていた。その
結果、スペーサー散布密度は、平均して２０個/mm²にな
った。

【００２３】このガラス基板と別のスペーサーを散布し
ていないガラス基板をシール剤で通常の方法で接着し
た。この空セルに液晶をいれ、通常の方法で液晶セルを
作成した。点灯試験を行った結果を表１に示した。

【００２４】比較例 実施例１で使用した球状シリカ粒子をそのままガラス基
板上に散布し、実施例１と同様に別のガラス基板と接着
して液晶を封入して液晶セルを作成した。その結果を表
１に示した。

【００２５】実施例２〜５ 実施例１で使用した球状シリカ粒子を用いて、表１に示
す熱可塑性樹脂および架橋剤を使用したこと以外は実施
例１と同様にしてスペーサーを製造し、ブラックマトリ
ックスをパターニングしたガラス基板上に散布した。い
ずれの実施例もブラックマトリックスの部分だけスペー
サーが残存していた。このガラス基板を使用して液晶セ
ルを作成して点灯試験を行い、結果を表１に併記した。

【００２６】但し、表１中の記号は以下のとおりであ
る。

【００２７】ＰＭＭＡ：ポリメチルメタクリレート ＰＳ：ポリスチレン ＤＶＢ：ジビニルベンゼン ＥＧＤＭＡ：エチレングリコールジメタクリレート また、液晶セルの表示品質の評価基準は下記のとおりで
ある。

【００２８】○：色むらがなく、スペーサーに起因する
ギラツキ感の無いコントラストの高い表示であった。

【００２９】△：液晶画素内にスペーサーが確認でき、
上記○よりもコントラストの劣るものであった。

【００３０】

【表１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】架橋剤および光重合開始剤を含む熱可塑性
   樹脂を表面に有する液晶表示素子用スペーサー。
2. 【請求項２】光不透過性物質でパターニングした光透過
   性基板上に請求項１記載の液晶表示素子用スペーサーを
   散布し、該液晶表示素子用スペーサーを散布した面とは
   反対側の面から光を照射して、光不透過性物質上に存在
   する液晶表示素子用スペーサーの熱可塑性樹脂中の架橋
   剤を重合させることなく、光不透過性物質上に存在せず
   光の照射を受けた液晶表示素子用スペーサーの熱可塑性
   樹脂中の架橋剤を重合させて架橋樹脂とし、次いで、熱
   可塑性樹脂の溶融温度以上且つ該架橋樹脂の溶融温度ま
   たは分解温度未満の温度で加熱し、その後、架橋樹脂を
   表面に有する液晶表示素子用スペーサーを除去すること
   を特徴とする液晶表示素子の製造方法。