JPH09281503A - 液晶表示用スペーサー及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示用スペーサーの周り及びスペーサー
間で液晶の異常配向現象が起こらず、均質で良好な画像
の得られる液晶表示装置を製造可能な液晶表示用スペー
サー及びそれを用いた液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 重合体微粒子からなる液晶表示用スペー
サーであって、該重合体微粒子の表面にノニルフェノー
ルエチレンオキシド付加物が存在する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示用スペー
サー及び液晶表示装置に関する。さらに、詳細には初期
状態及び高電圧印加時におけるスペーサー周り及びスペ
ーサー間の液晶の異常配向を防止し、均一な表示を可能
とする液晶表示用スペーサー及び液晶表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のスペーサーを用いたＴＮ（ツイス
テッドネマチック）モードの液晶表示装置は、図１に示
されるように、１対の基板８，１０と、この基板８と１
０の間に封入されたネマチック液晶１１と、基板８，１
０の周囲に充填されたシール部材１と基板８，１０の表
面に被覆された偏光シート１２，１３を構成材料とし、
上記１対の基板８，１０間のギャップを一定に保持する
ために、基板８，１０間にはスペーサー９が配置されて
いる。

【０００３】上記基板８，１０は、ガラス製透明基板
２，５の片面にＩＴＯ膜等からなる透明電極３，６のパ
ターンを形成し、この透明電極３，６及び透明基板２，
５の表面にポリイミド膜等からなる配向制御膜４，７を
被覆することにより得られる。上記配向制御膜４，７に
はラビングによって配向制御処理が施される。

【０００４】上記スペーサー９用材料としては、一般
に、有機又は無機材料が使用される。無機材料のスペー
サーとしては、酸化アルミ、二酸化ケイ素等を含むもの
が挙げられる（例えば、特開昭６３−７３２２５号公
報、特開平１−５９９７４号公報等参照）。また、有機
材料のスペーサーは、液晶層の熱膨張や熱収縮による厚
みの変化に追随し易く、さらにセル内でのスペーサー移
動が少ない等の特徴があり、主としてポリスチレン系や
ベンゾグアナミン系ポリマー等が用いられている（例え
ば、特開昭６０−２００２２８号公報、特開平１−２９
３３１６公報等参照）。

【０００５】しかしながら、上記スペーサーを使用して
作製された液晶表示装置は、セルの作製直後（以後初期
状態という）及び高電圧の印加時に液晶スペーサーまわ
りで液晶の異常配向が発生するという問題があった。そ
して、特にＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）
液晶を使用した表示装置では、その傾向が顕著となり均
質な画像を保持できないという問題点があった。この異
常配向の原因は液晶分子がスペーサーまわりに配向する
ためであり、さらに、この異常配向の大小は液晶分子の
配向の程度に依存するものと推定されている。

【０００６】このような異常配向を解決するために、ス
ペーサーの誘電率（特開平６−６７１８２号公報参照）
やスペーサー表面組成（特開平６−１１８４２１号公報
参照）を変える検討が行われている。しかしながら、上
記いずれの方法においても、重合段階で油滴同士の合着
を防ぐために界面保護剤（例えば、重合分散媒である水
及び重合するモノマーの両者に親和性のある水溶性高分
子が用いられる）が添加されるが、洗浄後も除去されず
に微粒子表面上に残存する。このような水溶性高分子に
覆われた微粒子を液晶表示用スペーサーとして使用する
と、親水基と液晶とが相互に強く作用して異常配向現象
（ドメイン状及び光抜け）が発生するという問題点があ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされ、その目的は、液晶表示用スペーサーの
周り及びスペーサー間で液晶の異常配向現象が起こら
ず、均質で良好な画像の得られる液晶表示装置を製造可
能な液晶表示用スペーサー及びそれを用いた液晶表示装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示用スペ
ーサーは、重合体微粒子からなる液晶表示用スペーサー
であって、該重合体微粒子の表面にノニルフェノールエ
チレンオキシド付加物が存在することを特徴とするもの
である。

【０００９】本発明の液晶表示用スペーサーとして用い
られる重合体微粒子は、その表面にノニルフェノールエ
チレンオキシド付加物が存在するものである。上記重合
体微粒子表面におけるノニルフェノールエチレンオキシ
ド付加物の存在量は、少なくなるとスペーサーの異常配
向を防止する十分な性能が発現せず、多くなるとスペー
サーの力学的強度が低下するので、２〜８０重量％が好
ましく、より好ましくは４〜３０重量％である。

【００１０】上記表面にノニルフェノールエチレンオキ
シド付加物が存在する重合体微粒子の製造方法として
は、例えば、重合体微粒子の重合の過程で、ノニルフェ
ノールエチレンオキシド付加物を共重合する方法が挙げ
られる。

【００１１】上記ノニルフェノールエチレンオキシド付
加物は、一般式ＣＨ₂ ＝ＣＨＣＯＯ（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）
_n −Ｃ₉ Ｈ₁₉（式中、ｎ＝４，８）で表される、ノニル
フェノールエチレンオキシド（ｎ＝４）アクリレート及
びノニルフェノールエチレンオキシド（ｎ＝８）アクリ
レートのアクリレート誘導体が挙げられる。

【００１２】上記表面にノニルフェノールエチレンオキ
シド付加物が存在する重合体微粒子は、例えば、上記ノ
ニルフェノールエチレンオキシド付加物と、以下に示す
ラジカル重合性単量体及び架橋性単量体とを懸濁重合す
ることにより得られる。

【００１３】上記ラジカル重合性単量体としては、例え
ば、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレ
ン、ｐ−クロロスチレン、クロロメチルスチレン等のス
チレン誘導体；塩化ビニル；酢酸ビニル、プロピオン酸
ビニル等のビニルエステル類；アクリロニトリル等の不
飽和ニトリル類；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）
アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メ
タ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル
酸ステアリル、エチレングリコール（メタ）アクリレー
ト、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）
アクリル酸エステル誘導体；ブタジエン、イソプレン等
の共役ジエン類などが挙げられる。これらは単独で用い
られてもよく、２種以上が併用されてもよい。

【００１４】上記架橋性単量体は、スペーサーの強度を
向上させるために添加され、例えば、ジビニルベンゼ
ン、エチレンオキシドジ（メタ）アクリレート、テトラ
エチレンオキシドジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘ
キサンジオールアクリレート、ネオペンチルグリコール
ジアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）
アクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレー
ト、テトラメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレ
ート、ジアリルフタレート及びその異性体、トリアリル
イソシアヌレート及びその誘導体などが挙げられる。こ
れらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されて
もよい。

【００１５】上記架橋性単量体の使用割合は、ラジカル
重合性単量体と架橋性単量体との合計量中、１０〜９５
重量％であることが好ましい。

【００１６】また、上記ノニルフェノールエチレンオキ
シド付加物の使用割合は、ラジカル重合性単量体と架橋
性単量体との合計量中、１０〜９５重量％であることが
好ましい。

【００１７】上記ノニルフェノールエチレンオキシド付
加物は、最初からラジカル重合性単量体及び架橋性単量
体と共に添加して共重合してもよく、懸濁重合の途中で
添加して共重合させてもよい。

【００１８】上記表面にノニルフェノールエチレンオキ
シド付加物が存在する重合体微粒子の別の製造方法とし
ては、上記ノニルフェノールエチレンオキシド付加物を
シード重合によりシード粒子に共重合する方法が挙げら
れる。シード粒子としては、特に限定されないが、例え
ば、ラジカル重合性単量体を乳化重合、ソープフリー重
合、分散重合等により重合して得られる粒子や、懸濁重
合により得られた粒子を分級したものなどが用いられ
る。

【００１９】上記ノニルフェノールエチレンオキシド付
加物をシード重合によりシード粒子に共重合する方法と
しては、上記シード粒子を、水又はアルコール等の親水
性有機液体（水との混合液を含む）に分散させた後、ノ
ニルフェノールエチレンオキシド付加物を添加してシー
ド重合を行えばよい。この際、ノニルフェノールエチレ
ンオキシド付加物に、ラジカル重合性単量体及び架橋性
単量体を混合してシード重合を行ってもよい。

【００２０】シード重合は、特公平１─３２９４５号公
報に記載の重合方法によって行うことができる。

【００２１】前記懸濁重合やシード重合に用いられる重
合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化
ラウロイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメ
トキシ過酸化ベンゾイル、３，５，５−トリメチルヘキ
サノイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパ−オキシ−２−
エチルヘキサノエート、ジ−ｔ−ブチルパ−オキサイド
等の有機過酸化物；アゾビスイソブチロニトリル、アゾ
ビスシクロヘキサカルボニトリル、アゾビス（２，４−
ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系化合物が挙げられ
る。

【００２２】上記液晶表示用スペーサーとして使用され
る重合体微粒子の平均粒径は１〜１５μｍが好ましい。

【００２３】本発明の液晶表示装置は、配向膜及び透明
電極が配置された２枚のガラス基板が、上記液晶表示用
スペーサーを介して対向され、該ガラス基板間に液晶が
封入されていることを特徴とするものである。

【００２４】上記液晶表示装置としては、例えば、図１
に示したものが挙げられる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。 （実施例１） 〔シード粒子の製造〕ポリビニルピロリドン（重量平均
分子量３万）２．５重量部、アニオン系界面活性剤（和
光純薬社製「エアロゾルＯＴ」）０．５重量部及びアゾ
ビスイソブチロニトリル１．４３重量部をエタノール８
３．８重量部に溶解させた溶液を調製し、この溶液を攪
拌しながら窒素気流下でスチレン１５重量部を投入し７
０℃に昇温して２４時間重合反応を行い、シード粒子
（Ａ）〔重量平均分子量９，０００、平均粒径２．５μ
ｍ〕の分散液を得た。

【００２６】〔スペーサーの合成〕上記シード粒子
（Ａ）５重量部に、イオン交換水２００重量部と界面活
性剤としてラウリル硫酸ナトリウム０．１３重量部とを
加えて均一に分散させた後、ジビニルベンゼン５２．５
重量部、ノニルフェノールエチレンオキシド（ｎ＝８）
アクリレート（共栄社化学製「ライトアクリレートＮＰ
−８ＥＡ」）２２．５重量部及び過酸化ベンゾイル３重
量部を混合してホジナイザーで分散させ０．２μｍに微
分散乳化した。得られた乳化液をシード粒子（Ａ）の分
散液に加え、２５℃、２００ｒｐｍの回転数で３時間攪
拌してシード粒子（Ａ）に吸収させた。このシード粒子
（Ａ）の分散液に、ラウリル硫酸ナトリウム３重量％水
溶液１００重量部を加えた後、２００ｒｐｍの回転数で
攪拌しながら窒素雰囲気下７０℃で１２時間重合反応を
行い、次いで、得られた分散液から遠心分離によりポリ
マー粒子を取り出し、このポリマー粒子を８０℃以上に
加熱したイオン交換水及びメタノールで界面活性剤を完
全に洗浄した後乾燥して、平均粒径６．０μｍの粒子
（スペーサー）を得た。

【００２７】１）液晶表示装置の評価 上記で合成したスペーサーを用いて、基板サイズ５０
（ｍｍ）×５０（ｍｍ）、セルギャップ６．０μｍのＳ
ＴＮ型液晶表示装置を作製した後、以下のようにしてセ
ル評価を行った。まず、液晶表示装置にＡＣ３Ｖの電圧
を印加して初期状態のセル表示特性を評価し、次いで、
装置に４００Ｈｚ、２０〜５０Ｖの電圧を印加した後、
さらに３Ｖの電圧を印加して電圧印加状態でのセル表示
特性を評価した。その結果、セル作製直後及び電圧印加
後ともにスペーサー周りで異常配向は認められなかっ
た。

【００２８】２）湿式散布性の評価 散布溶液を、水／イソプロピルアルコール（容積比７：
３）溶液５０ｍｌに、上記で合成したスペーサー２ｇを
均一に分散して調製し、圧力３ｋｇ／ｃｍ³ 、距離７０
０ｍｍでガラス基板上に散布して凝集状態を評価した結
果、スペーサーの凝集は起こらなかった。

【００２９】３）付着性の評価 ポリイミド配向膜付きガラス基板上にスペーサーを散布
し、９５℃×１時間の熱処理後、エアブロー試験（３ｋ
ｇ／ｃｍ² ×５ｓｅｃ）を行った結果、残留率は６２％
と良好な性能を示した。

【００３０】（実施例２）ジビニルベンゼンを１５重量
部、ノニルフェノールエチレンオキシド（ｎ＝８）アク
リレート（共栄社化学「ライトアクリレートＮＰ−８Ｅ
Ａ」）を６０重量部使用したこと以外は、実施例１と同
様にして重合反応を行い、平均粒径６．０μｍの重合体
微粒子（スペーサー）を得た。このスペーサーにつき、
実施例１と同様な評価を行い、その結果を表１に示し
た。

【００３１】（実施例３）ジビニルベンゼンを５２．５
重量部、ノニルフェノールエチレンオキシド（ｎ＝８）
アクリレートに代えてノニルフェノールエチレンオキシ
ド（ｎ＝４）アクリレート（共栄社化学製「ライトアク
リレートＮＰ−４ＥＡ」）を２２．５重量部使用したこ
と以外は、実施例１と同様にして重合反応を行い、平均
粒径６．０μｍの重合体微粒子（スペーサー）を得た。
このスペーサーにつき、実施例１と同様な評価を行い、
その結果を表１に示した。

【００３２】（実施例４）セパラブルフラスコに、ジビ
ニルベンゼンを５２．５重量部、ノニルフェノールエチ
レンオキシド（ｎ＝８）アクリレート（共栄社化学製
「ライトアクリレートＮＰ−８ＥＡ」）を２２．５重量
部、ラウリル硫酸ナトリウムの３重量％水溶液５００重
量部及びベンゾイルパーオキサイド１５重量部を入れ、
攪拌しながら８０℃に昇温した後２４時間重合反応を行
い、ポリマーの分散液を得た。得られた分散液から遠心
分離によりポリマー粒子を取り出し、８０℃以上に加熱
したイオン交換水及びメタノールで分散剤を完全に洗浄
した後乾燥して、平均粒径６．０μｍの重合体微粒子
（スペーサー）を得た。このスペーサーにつき、実施例
１と同様な評価を行い、その結果を表１に示した。

【００３３】（比較例１）スペーサーの合成時にジビニ
ルベンゼンを７５重量部使用したこと以外は、実施例１
と同様にしてシード重合反応を行い、平均粒径５．９μ
ｍの重合体微粒子（スペーサー）を得た。このスペーサ
ーにつき、実施例１と同様な評価を行い、その結果を表
１に示した。

【００３４】（比較例２）ジビニルベンゼンを５２．５
重量部、ノニルフェノールエチレンオキシド（ｎ＝８）
アクリレートに代えて２−（パーフルオロブチル）エチ
ルアクリレート（ダイキン化成品販売「Ｒ１４２０」）
を２２．５重量部使用したこと以外は、実施例１と同様
にして重合反応を行い、平均粒径６．１μｍの重合体微
粒子（スペーサー）を得た。このスペーサーにつき、実
施例１と同様な評価を行い、その結果を表１に示した。
尚、散布性の評価において、数個のスペーサーの凝集体
が数多く発生した。

【００３５】（比較例３）ジビニルベンゼンを５２．５
重量部、ノニルフェノールエチレンオキシド（ｎ＝８）
アクリレートに代えて２−エチルヘキシルメタクリレー
トを２２．５重量部使用したこと以外は、実施例１と同
様にして重合反応を行い、平均粒径６．０μｍの粒子
（スペーサー）を得た。このスペーサーにつき、実施例
１と同様な評価を行い、その結果を表１に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明の液晶表示用スペーサーは、上述
の構成であり、液晶表示装置の製造工程において、スペ
ーサー同志の凝集がなく基板上への良好な散布性を有す
ると共に基板への付着性にも優れる。本発明の液晶表示
装置は、上記液晶表示用スペーサーを使用することによ
り、液晶表示用スペーサーの間及び周りで液晶の異常配
向現象が起こらず、均質で良好な画像を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示装置を示す模式断面図である。

【符号の説明】

１ シール部材 ２ 透明基板 ３ 透明電極 ４ 配向制御膜 ５ 透明基板 ６ 透明電極 ７ 配向制御膜 ８ 基板 ９ スペーサー １０ 基板 １１ ネマティック液晶

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重合体微粒子からなる液晶表示用スペー
   サーであって、該重合体微粒子の表面にノニルフェノー
   ルエチレンオキシド付加物が存在することを特徴とする
   液晶表示用スペーサー。
2. 【請求項２】 重合体微粒子の表面にノニルフェノール
   エチレンオキシド付加物が存在し、該ノニルフェノール
   エチレンオキシド付加物の存在量が２〜８０重量％であ
   ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示用スペーサ
   ー。
3. 【請求項３】 配向膜及び透明電極が配置された２枚の
   ガラス基板が、請求１又は請求項２記載の液晶表示用ス
   ペーサーを介して対向され、該ガラス基板間に液晶が封
   入されていることを特徴とする液晶表示装置。