JPH08248426A - 液晶表示素子用スペーサー及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 相互にブロッキングすることがなく、良好な
単粒子分散性が得られ、また液晶の配向を乱すことのな
い液晶表示素子用スペーサーを提供すること。樹脂が液
晶中に溶け出したり膨潤することがないスペーサーを提
供すること。 【構成】 シリカ粒子の表面にホットメルト型接着剤層
が形成されている液晶表示素子用スペーサー。そのホッ
トメルト型接着剤層は、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０
０，０００〜５００，０００の範囲にあり、重量平均分
子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比（Ｍｗ／Ｍ
ｎ）が２．０〜２．５の範囲にあり、且つガラス転移温
度が６０℃〜９０℃の範囲にある、（メタ）アクリル酸
エステル重合体もしくは共重合体からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置の液晶セル
内に配置される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に関し、詳しくは表面にホットメル
ト型接着剤層が形成されていて液晶表示素子の基板に良
好に固着させることができる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に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より液晶セル内に配置される液晶表
示素子用スペーサーの基板に対する接着性を良くするた
めに、例えば以下に示すように、微球体の表面にホット
メルト型接着剤層が形成された液晶表示素子用スペーサ
ーが使用されている。

【０００３】（１）粒子の表面に、オレフィン系樹脂か
らなる接着剤層が形成されたスペーサー（特開平１−２
４７１５５号公報）。

【０００４】（２）微球体の表面に、機械的な方法（メ
カノフュージョン法）でアクリル系樹脂微球体を固着す
ることにより、接着剤層を形成したスペーサー（特開昭
６３−９４２２４号公報）。

【０００５】（３）微球体表面に、エポキシ樹脂からな
る接着剤層を形成したスペーサー。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記（１）のスペーサ
ーにおいては、オレフィン系樹脂は常温でも粘着性を持
つためにこのスペーサーを長時間放置するとブロッキン
グを起こす傾向があり、従って、長期保存に耐えられな
かった。また、オレフィン系樹脂は液晶の正常な配向を
乱し易いという欠点を持っていた。

【０００７】上記（２）のスペーサーにおいては、接着
剤層を形成するアクリル系樹脂が液晶に溶解し易いため
に液晶を注入したセル中でスペーサーを基板に固定する
ことが困難であった。さらに、アクリル系樹脂が液晶中
に溶け出し液晶を汚染することによって液晶表示体の性
能を低下させるという問題もあった。

【０００８】上記（３）のスペーサーにおいては、エポ
キシ樹脂の硬化剤として使用される、例えばアミン系化
合物が液晶の作動に悪影響を及ぼすという問題があり、
さらにその硬化剤の作用で保存中に硬化反応が進行する
ために、スペーサーを低温で保存しなければならないと
いう問題があった。

【０００９】本発明は上記の欠点を解消するためになさ
れたものであって、その目的とするところは、相互にブ
ロッキングするということがなくて、良好な単粒子分散
性が得られ、また液晶の配向を乱すこともない液晶表示
素子用スペーサーを提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、樹脂が液晶中に溶け
出したり、膨潤することがなく、従って、基板に確実に
固定することができ、しかも液晶を汚染することのない
液晶表示素子用スペーサーを提供することにある。

【００１１】本発明のさらに他の目的は液晶の作動に悪
影響を及ぼすことがなく、保管も容易な液晶表示素子用
スペーサーを提供することにある。

【００１２】本発明のさらに他の目的は、上記液晶表示
素子用スペーサーを用いた液晶表示素子を提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子用
スペーサーは、シリカ粒子の表面に、重量平均分子量
（Ｍｗ）が１００，０００〜５００，０００の範囲にあ
り、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）と
の比（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０〜２．５の範囲にあり、且
つガラス転移温度が６０℃〜９０℃の範囲にある、（メ
タ）アクリル酸エステル重合体もしくは共重合体からな
るホットメルト型接着剤層が形成されていることを特徴
とし、そのことにより上記目的が達成される。

【００１４】本発明の液晶表示素子は、上記液晶表示素
子用スペーサーが用いられていることを特徴とし、その
ことにより上記目的が達成される。

【００１５】本発明に使用されるシリカ粒子の形状は、
特に限定されるものではないが、例えば、真球状、楕円
球状、円柱状のものを用いることができる。該シリカ粒
子の平均粒径は１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。こ
の際、粒子径の変動係数は１０％以下が好ましく、より
好ましくは５％以下である。

【００１６】このようなシリカ粒子は、例えば、次の方
法によって得ることができる。

【００１７】アルコキシシランを、水及びアルコールを
含有するアルカリ性溶液中で、加水分解してシリカ粒子
を製造する方法において、先ず、０〜１０℃で０．５〜
３時間反応させることにより、シリカのシード粒子を生
成させ、次いで１時間当たり５〜８℃の昇温速度で１５
〜２０℃まで昇温させることにより、シード粒子の表面
にシリカを生成させ、シード粒子を成長させてシリカ粒
子を得る。

【００１８】上記アルコキシシランとしては、一般式Ｓ
i（ＯＲ¹）₄で表されるテトラアルコキシシラン、一般
式Ｓi（ＯＲ¹）₃Ｒ²で表されるトリアルコキシシラン及
びこれらのアルコキシシランを部分的に加水分解して得
られる低縮合物等が挙げられる。

【００１９】ここで、Ｒ¹、Ｒ²はメチル基、エチル基、
イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基等が好ま
しく、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシ
シラン、トリメトキシシラン、トリエトキシラン等が挙
げられる。これらのアルコキシシランは単独で使用して
も、二種以上を混合して使用してもよい。

【００２０】上記アルコールとしては、メタノール、エ
タノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレング
リコール、プロピレングリコール、等が挙げられ、特に
エタノールが好ましい。これらのアルコールは単独で使
用しても、二種以上を混合して使用してもよい。

【００２１】水及びアルコールを含有するアルカリ性水
溶液は、水とアルコールとの混合溶液に、アンモニア
水、アンモニアガス、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、第四級アンモニウム塩、アミン塩等のアルカリを溶
解させることにより得ることができ、特にアンモニア水
が好ましい。これらのアルカリは単独で使用しても、二
種以上を混合して使用してもよい。

【００２２】本発明に使用されるホットメルト型接着剤
層は、アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸
エステルを用いて常法に従って重合して得られる重合体
もしくは共重合体からなる。

【００２３】アクリル酸エステルとしては、アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリ
ル酸２−エチルヘキシル等があげられ、メタクリル酸エ
ステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エ
チル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘ
キシル等があげられる。本発明では、これらモノマーの
一種もしくは二種以上が使用される。また、スチレン、
α−メチルスチレン、エチルスチレン、アクリロニトリ
ル、塩化ビニル、酢酸ビニル等が共重合モノマーとして
使用されてもよい。

【００２４】該ホットメルト型接着剤層を形成し得る重
合体もしくは共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は１０
０，０００〜５００，０００の範囲であり、好ましく
は、１２０，０００〜３００，０００である。該ホット
メルト型接着剤層を形成し得る重合体もしくは共重合体
の重量平均分子量（Ｍｗ）が１００，０００未満である
と、該ホットメルト型接着剤層が溶剤や液晶に膨張した
り溶解するので好ましくなく、５００，０００を超える
と、該ホットメルト型接着剤層の軟化温度が高くなり過
ぎる。

【００２５】該ホットメルト型接着剤層を形成し得る重
合体もしくは共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平
均分子量（Ｍｎ）との比（Ｍｗ／Ｍｎ）は２．０〜２．
５であり、好ましくは、２．２〜２．５である。該重量
平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比（Ｍ
ｗ／Ｍｎ）が２．０を下回ると、ホットメルト型接着剤
層の接着性能が低下するために好ましくない。比（Ｍｗ
／Ｍｎ）が２．５を超えると、重合体の低分子量成分が
液晶に溶解するため液晶を汚染し易くなる。

【００２６】該ホットメルト型接着剤層を形成し得る重
合体もしくは共重合体のガラス転移温度は６０℃〜９０
℃の範囲であり、好ましくは、６５〜８０℃である。該
ガラス転移温度が６０℃未満であると、スペーサーを長
期に保管する際に、スペーサー相互で合着しブロッキン
グを起こすことがあり、ガラス転移温度が９０℃を超え
ると、ホットメルト型接着剤層の軟化温度が高くなって
取り扱い性が劣る。

【００２７】上記シリカ粒子の表面にホットメルト型接
着剤層を形成するには、例えば、以下の方法がある。

【００２８】（ａ）接着剤となる樹脂を溶剤により溶解
させたものをシリカ粒子と混ぜ合わせた後、溶剤を乾燥
させ、ボールミル等により解砕する方法。

【００２９】（ｂ）接着剤となる樹脂を溶剤（Ａ）によ
り溶解させた液を溶剤（Ａ）とは溶け合わない他の溶剤
（Ｂ）中で乳化させ、この乳化液中にシリカ粒子を加え
ることにより、乳化粒子をシリカ粒子表面に被覆させた
後、溶剤（Ａ）及び溶剤（Ｂ）に共に溶解性を持つ溶剤
（Ｃ）を加えることにより、シリカ粒子表面に緻密な接
着剤被覆層を形成する方法。

【００３０】（ｃ）接着剤となる樹脂微粉とシリカ粒子
とを機械的に混合させることによって、機械的剪断力に
より、シリカ粒子表面に接着剤層を形成する方法。

【００３１】得られた液晶表示素子用スペーサーの表面
にはホットメルト接着剤層が形成され、該ホットメルト
接着剤層の軟化温度以上にスペーサーを加熱することに
より、該スペーサーを液晶表示素子の基板表面に接着さ
せることができる。ホットメルト接着剤層の厚みは、
０．０５〜０．５μm が好ましい。

【００３２】上記の液晶表示素子用スペーサーを用いて
液晶表示素子を作製するには、例えば、次のような方法
が採用される。

【００３３】先ず、二枚の電極付き透明基板を用意す
る。そして、一方の透明基板の周辺部に、周辺部スペー
サーを分散させた光又は熱硬化型接着剤からなるシール
材を、液晶注入口を残して枠状に塗工する。また、他方
の透明基板の全面に、液晶表示素子用スペーサーとし
て、分級により粒度を調整した前記の液晶表示素子用ス
ペーサーの水分散液を散布し乾燥させる。

【００３４】その後、上記一方の透明基板を他方の透明
基板の上に重ね合わせ、シール材及び液晶表示素子用ス
ペーサーを介して一定の間隙をおいて対向させ、周辺部
のシール材を光又は熱により硬化させてセルを形成す
る。ここでセルを加熱することにより、液晶表示素子用
スペーサーは両基板に接着される。

【００３５】次に、液晶注入口からセル内に液晶を封入
した後、液晶注入口を光又は熱硬化型液晶注入口封止剤
で塞ぎ、この封止剤を光又は熱により硬化させ、それに
より液晶注入口を封止して、液晶表示素子を作製する。

【００３６】得られた液晶表示素子において、液晶表示
素子用スペーサーは、セル間隙内の液晶と接する基板全
面に散在し、かつ基板内面に接着している。

【００３７】液晶としては、一般に、ネマティック液
晶、特に正の誘電率異方性を有するネマティック液晶が
用いられるが、コレステリック液晶やスメクチック液晶
も使用できる。

【００３８】

【作用】ホットメルト型接着剤層を形成する重合体また
は共重合体を、アクリル酸エステルおよび／またはメタ
クリル酸エステルから形成することにより、形成された
ホットメルト型接着剤層は液晶材料との相互作用が小さ
いため液晶分子の正常な配向に悪影響を及ぼすことがな
い。

【００３９】また、その重合体または共重合体の重量平
均分子量が１００，０００以上であることにより、ホッ
トメルト型接着剤層が溶剤や液晶に膨張したり溶解する
ことがない。従って、本発明によるスペーサーを例えば
イソプロピルアルコール２０重量％を含む水溶液に分散
させてノズルにより基板上に湿式散布を行う際、スペー
サー同志が合着して塊を生じたりすることがなく良好な
単粒子性がもたらされる。

【００４０】さらに、液晶が注入されたセル内でホット
メルト型接着剤層が液晶に溶け込むことがないために、
スペーサーの基板への接着性が低下することはなく、ま
た、液晶汚染を起こすこともない。

【００４１】さらに、（メタ）アクリル酸エステル重合
体もしくは共重合体の重量平均分子量が５００，０００
以下に制限されていることにより、スペーサーを基板上
に散布した後、１２０℃〜１７０℃の範囲で加熱するこ
とによって、シリカ粒子の表面に形成されている接着剤
層を良好に融解させて基板上にスペーサーを固着させる
ことができる。

【００４２】また、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分
子量（Ｍｎ）との比（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下である
ことにより、ホットメルト型接着剤層が加熱により溶け
る際に微球体表面でその流動性が良くなり、ホットメル
ト型接着剤（重合体もしくは共重合体）は微球体と液晶
基板との接触点に集まり易くなり、強固な接着状態が得
られる。

【００４３】さらに、（メタ）アクリル酸エステル重合
体もしくは共重合体のガラス転移温度が６０℃以上であ
ることにより、スペーサーを長期に保管する際に、スペ
ーサー相互で合着してブロッキングを起こすおそれがな
い。また、ガラス転移温度が９０℃以下であるために、
１２０℃〜１７０℃の範囲で接着剤層は充分に軟化し基
板上にスペーサーを容易に固着することができる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例を示す。

【００４５】（実施例１）イソブチルメタクリレートと
メチルメタクリレートとを８０対２０（重量比）の割合
で共重合させて、表１に示す特性を有する熱可塑性樹脂
を得た。

【００４６】得られた熱可塑性樹脂を、シリカ粒子（平
均粒子径：３．７５μｍ、標準偏差：０．１１μｍ）の
表面に被覆することにより接着剤層を形成した。このも
のをイソプロピルアルコール水溶液（水／イソプロピル
アルコール＝８０／２０（重量比））に懸濁させ、得ら
れた懸濁液をノズルにより噴霧し、ポリイミド薄膜が被
覆され且つラビングにより配向処理された液晶基板上に
散布した。

【００４７】他方、別の一枚の液晶基板上にスクリーン
印刷により、液晶注入孔を残した形状でエポキシシール
材を印刷した。

【００４８】上記２枚の液晶基板を重ね合わせてホット
プレスにより加熱硬化させた。次に、液晶注入孔よりス
ーパーツイスト・ネマチック液晶を注入した後、感光性
接着剤により封孔した。このようにして作製した液晶表
示セルに駆動回路を接続し作動させた。その結果を液晶
表示性能として表１に示す。また、上記懸濁液における
スペーサーの分散性および該スペーサーの基板に対する
固着性をあわせて表１に示す。

【００４９】なお、スペーサーの分散性は、分散液を顕
微鏡下で観察することにより判断した。スペーサーの基
板に対する固着性は、粘着テープ（セキスイメンディン
グテープ、積水化学社製）を、スペーサーが散布されて
いる基板表面に貼り付けた後、このテープを剥離し、粒
子が基板から外れたかどうかを２００倍拡大鏡で調べ、
もとの粒子数に対して５０％以上の粒子が残存している
場合を良好とした。

【００５０】（実施例２、３および比較例１〜４）表１
に示す組成および特性を有する熱可塑性樹脂を用いたこ
と以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子用スペー
サーを得た。

【００５１】得られたスペーサーについて実施例１と同
条件で液晶表示性能、スペーサーの分散性およびスペー
サーの基板に対する固着性を測定した。それらの結果を
表１に示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、以下の特性を有する液
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
子を得ることができる。

【００５４】（ａ）相互にブロッキングするということ
がなくて、良好な単粒子分散性が得られ、また液晶の配
向を乱すということもない液晶表示素子用スペーサー。

【００５５】（ｂ）樹脂が液晶中に溶け出したり膨潤す
ることがなく、従って、基板に確実に固定することがで
き、しかも液晶を汚染することのない液晶表示素子用ス
ペーサー。

【００５６】（ｃ）液晶の作動に悪影響を及ぼすことが
なく、保管も容易な液晶表示素子用スペーサー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリカ粒子の表面に、重量平均分子量
   （Ｍｗ）が１００，０００〜５００，０００の範囲にあ
   り、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）と
   の比（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０〜２．５の範囲にあり、且
   つガラス転移温度が６０℃〜９０℃の範囲にある、（メ
   タ）アクリル酸エステル重合体もしくは共重合体からな
   るホットメルト型接着剤層が形成されていることを特徴
   とする液晶表示素子用スペーサー。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の液晶表示素子用スペー
   サーが用いられていることを特徴とする液晶表示素子。