JPH09281505A - 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グリシジル基が
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１−５９９９７４号公報等参照）。しかし、
従来の無機材料のスペーサーは、硬度が高いために配向
膜を傷つけたり、熱膨張、収縮による厚み変化が基板に
追随し難いためギャップむら不良の原因となっていた。

【０００５】また、有機材料のスペーサーは、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号公報等参照）。

【０００６】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）及び高電圧印加後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。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。

【０００７】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。

【０００８】

【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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示用スペ
ーサーとして用いられる重合体微粒子は、該重合体微粒
子の表面にグリシジル基が存在することを特徴とするも
のである。

【００１０】上記重合体微粒子の全表面積中、グリシジ
ル基成分が占める表面積は２０〜８０％であることが好
ましい。２０％未満では、スペーサーの異常配向を防止
する効果が十分でなく、８０％を超えるとスペーサーの
力学的強度が低下する。

【００１１】上記グリシジル基が占める表面積は、例え
ば、飛行時間型二次イオン質量分析装置（ＴＯＦ−ＳＩ
ＭＳ）によって微粒子表面の組成を分析することにより
測定することができる。この装置を使用することによっ
て、０．２μｍ角の微小面積につき、厚さ方向０．０１
μｍ程度の極表層部分のみを分析可能である。この装置
によって検出される質量スペクトルのカウント数から、
各組成の表面における割合を算出できる。ここでいう官
能基が占める面積とは、このような極表層部分を分析し
たものである。

【００１２】上記重合体微粒子は、例えば、グリシジル
基を有するする単量体、その他の単量体及び架橋性単量
体を、重合開始剤の存在下で懸濁重合によって共重合す
ることにより得られる。

【００１３】上記グリシジル基を有する単量体として
は、グリシジル（メタ）アクリレート、グリシジルエチ
ル（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼンモノオキシ
ド、ｐ−グリシジルスチレン、ｐ−グリシジル−α−メ
チルスチレン、アリルグリシジルエーテル等が挙げられ
る。

【００１４】上記その他の単量体としては、該架橋性単
量体と共重合可能なエチレン性不飽和基を有する単量体
が好ましく、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。

【００１５】上記架橋性単量体としては、エチレン性不
飽和基を２つ以上有するものが好ましく、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
（メタ）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。

【００１６】上記架橋性単量体は、スペーサーの強度を
向上させるために使用され、その含有量は、全単量体
（グリシジル含有単量体＋その他の重合性単量体＋架橋
性単量体）中、４０〜９０重量％であることが好まし
い。４０重量％未満では、スペーサーの力学的強度が低
下し、９０重量％を超えると異常配向及び付着性に対す
る十分な効果が得られなくなる。

【００１７】上記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。

【００１８】上記重合体微粒子はシード重合によって合
成してもよく、シード重合方法としては、例えば、特公
平１−３２９４５号公報等に記載されているものが挙げ
られる。

【００１９】上記シード重合では、例えば、グリシジル
基を有するする単量体をシード粒子に吸収させて重合を
行う。シード粒子としては、例えば、上記その他の単量
体又は架橋性単量体を、乳化重合、ソープフリー重合、
分散重合又は懸濁重合したものが挙げられるが、特にこ
れらに限定されない。さらに、このシード粒子を、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、グリシジル基を有するする単量体を添
加してシード粒子に吸収させた後、シード重合を行えば
よい。また、グリシジル基を有するする単量体に、その
他の単量体や架橋性単量体を混合してシード重合を行っ
てもよい。

【００２０】上記重合体微粒子を得る方法としては、上
記の方法に限定されず、粒子の表面修飾反応や、グリシ
ジル基を有するする単量体を含有する樹脂で粒子表面を
コーティングしてもよい。

【００２１】上記重合体微粒子の平均粒径は１〜１５μ
ｍが好ましい。また、上記重合体微粒子の粒径分布Ｃｖ
値〔（標準偏差／平均粒径）×１００で表される〕は、
１０以下であることが好ましい。１０を超える粒径分布
では、液晶表示装置のギャップ距離にばらつきを生じ均
質な画像が得られなくなる。

【００２２】本発明の液晶表示装置は、配向膜及び透明
電極が配置した２枚のガラス基板を、上記で得られた液
晶表示用スペーサーを介して対向させ、該ガラス基板間
に液晶を封入することにより得られる。

【００２３】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。

【００２４】

【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）ラウリル硫酸ナトリウムの３重量％水溶液
８００重量部に、ジビニルベンゼン６０重量部、グリシ
ジルメタクリレート４０重量部及び過酸化ベンゾイル２
重量部の混合液を加えて微分散させ、攪拌しながら窒素
気流下８０℃で１５時間重合反応を行った。得られた微
粒子をイオン交換水及びメタノールにて洗浄後分級操作
を行って、平均粒径６．０μｍ、Ｃｖ値＝５の重合体微
粒子（スペーサー）を得た。

【００２５】上記重合体微粒子につき、下記の測定及び
評価を行った。 １）表面の組成分析 上記スペーサーを、飛行時間型二次イオン質量分析装置
（ＣｈａｒａｌｅｓＥｖａｎｓ社製「ＴＯＦ−ＳＩＭ
Ｓ」）にかけて、微粒子表面の組成分析を行った結果、
全表面積中４０％にグリシジルメタクリレートが存在す
ることが判明した。

【００２６】２）液晶表示装置の評価 上記で得られたスペーサーを用いて、基板サイズ５０
（ｍｍ）×５０（ｍｍ）の配向膜処理したガラス基板に
散布した後、液晶を注入して液晶表示装置を作製した。
ラビングはひねりをつけずにホモジニアスセルとした。
上記液晶表示装置につき、次の初期状態及び電圧印加状
態で評価した。 初期状態：セル作製後に液晶表示装置にＡＣ３Ｖの電
圧を印加し、スペーサー周辺の液晶配向状態を光学顕微
鏡で観察した。初期状態ではスペーサー周辺が暗くなる
ドメイン状面積の大きさを比較し、表１に示した。ドメ
イン状面積が小さいほど液晶表示装置として良好であ
る。 電圧印加状態：液晶表示装置に４００Ｈｚ、５０Ｖの
電圧を１０秒間印加した後観測電圧３Ｖをかけて、スペ
ーサー周辺の液晶配向状態を光学顕微鏡で観察した。電
圧印加後ではスペーサー周辺が明るくなる光抜け状態を
観察した。(a) スペーサー全周で光抜けが起こる状態を
金環、(b) スペーサー周辺が暗くなる状態をドメイン、
(c) １部分が光抜ける状態を部分として、(a) 〜(c) の
割合を表１に示した。金環状態になるほどコントラスト
低下となるため好ましい。

【００２７】（実施例２）ジビニルベンゼンを８０重量
部、グリシジルメタクリレートを２０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、Ｃｖ値＝５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
測定及び評価を行い、その結果を表１に示した。

【００２８】（実施例３）ジビニルベンゼンを４０重量
部、グリシジルメタクリレートを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、Ｃｖ値＝５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
測定及び評価を行い、その結果を表１に示した。

【００２９】（実施例４） 〔シード粒子の合成〕ポリビニルピロリドン（重量平均
分子量３万）１．２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」）０．５７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
８３．８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１０重量部を投入し
７０℃に昇温して２４時間重合反応を行い、シード粒子
（Ａ）〔平均粒径２．２μｍ、Ｃｖ値＝３．０〕の分散
液を得た。

【００３０】〔スペーサーの合成〕上記シード粒子
（Ａ）１重量部に、イオン交換水８０重量部と界面活性
剤としてラウリル硫酸ナトリウム０．１重量部とを加え
て均一に分散させた。別途、ジビニルベンゼン１８重量
部、グリシジルメタクリレート１２重量部及び過酸化ベ
ンゾイル１．５重量部を混合してホジナイザーで微分散
乳化した。得られた乳化液をシード粒子（Ａ）の分散液
に加えて、２００〜２５０ｒｐｍの回転数で３時間攪拌
してシード粒子（Ａ）に吸収させた。この分散液をさら
に２００ｒｐｍの回転数で攪拌しながら窒素気流下７０
℃で１２時間重合反応を行った。得られた、ポリマー粒
子をイオン交換水及びメタノールにて洗浄後分級操作を
行って、平均粒径６．１μｍ、Ｃｖ値＝３．５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と同様な測定及び評価を行い、その結果を表１
に示した。

【００３１】（実施例５）ラウリル硫酸ナトリウムの３
重量％水溶液８００重量部に、ジビニルベンゼン１００
重量部及び過酸化ベンゾイル２重量部の混合液を加えて
微分散させ、攪拌しながら窒素気流下８０℃で１５時間
重合反応を行った。得られた微粒子をイオン交換水及び
メタノールにて洗浄後分級操作を行って、平均粒径６．
０μｍ、Ｃｖ値＝５の微粒子を得た。

【００３２】上記で得られた微粒子１０重量部に、イオ
ン交換水５００重量部及びラウリル硫酸ナトリウム０．
１重量部を加えて均一に分散させ分散液を得た。別途、
グリシジルメタクリレート１０重量部及び過酸化ベンゾ
イル１．５重量部を混合してホジナイザーで微分散乳化
した。得られた乳化液を微粒子の分散液に加えて、２０
０〜２５０ｒｐｍの回転数で３時間攪拌して微粒子に吸
収させた。この分散液をさらに２００ｒｐｍの回転数で
攪拌しながら窒素気流下７０℃で１５時間重合反応を行
った。得られたポリマー粒子をイオン交換水及びメタノ
ールにて洗浄した後乾燥し、平均粒径６．０μｍ、Ｃｖ
値＝５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と同様な測定及び評価を行い、
その結果を表１に示した。

【００３３】（実施例６）グリシジルメタクリレートに
代えてアリルグリシジルエーテルを４０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、Ｃｖ値＝５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
な測定及び評価を行い、その結果を表１に示した。

【００３４】（比較例１）ポリビニルアルコールの３重
量％水溶液８００重量部に、ジビニルベンゼン１００重
量部及び過酸化ベンゾイル２重量部の混合液を加えて微
分散させ、攪拌しながら窒素気流下８０℃で１５時間重
合反応を行った。得られた微粒子をイオン交換水及びメ
タノールにて洗浄後分級操作を行って、平均粒径６．０
μｍ、Ｃｖ値＝５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と同様な測定及び
評価を行い、その結果を表１に示した。

【００３５】（比較例２）ジビニルベンゼンを１００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、Ｃｖ値＝５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と同様な測定及び評価を行い、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グリシジル基が
   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】 重合体微粒子の全表面積中、グリシジル
   基含有成分が占める表面積が１０〜８０％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、請求項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。