KR20090008296A - 액정 스페이서 형성용 잉크 및 이것을 사용한 액정 표시 장치 - Google Patents

액정 스페이서 형성용 잉크 및 이것을 사용한 액정 표시 장치 Download PDF

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KR20090008296A
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spacer
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야스시 구마시로
나오키 마루야마
가즈노리 야마모토
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히다치 가세고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 잉크젯 인쇄법에 의해 형성되는 액정 스페이서의 도트의 직경을 충분히 작게 할 수 있는 액정 스페이서 형성용 잉크를 제공하는 것을 목적으로 하며, 25℃에서의 표면 장력이 28 mN/m 이상이고, 또한 25℃에서의 점도가 50 mPa·s 이하인, 액정 스페이서 형성용 잉크를 제공한다.

Description

액정 스페이서 형성용 잉크 및 이것을 사용한 액정 표시 장치{INK FOR FORMING LIQUID CRYSTAL SPACER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING SUCH INK}
본 발명은, 액정 스페이서 형성용 잉크 및 이것을 사용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 컬러 텔레비전이나 퍼스널 컴퓨터의 모니터 등의 표시 장치로서 액정 표시 장치가 사용되고 있다. 이들 액정 표시 장치에서는, 투명 전극 등을 설치한 유리 등 투명한 2개의 기판 사이에 1∼10㎛ 정도의 갭이 형성되어 있고, 이 갭에 액정 물질이 밀봉되어 액정층이 형성되어 있다. 그리고, 이 액정층에 대하여 전극을 통해서 전계를 인가하여 액정 물질을 배향시킴으로써, 백라이트 광의 투과·불투과를 컨트롤하고, 화상을 표시한다.
이와 같은 액정 표시 장치에서, 액정층의 두께가 불균일하면, 표시 불균일이나 콘트라스트 이상 등이 발생한다. 그러므로, 종래, 균일한 입도 분포를 가지는 실리카 입자나 금속 산화물 입자, 열가소성 수지 입자 등의 비즈를 스페이서로서 기판 사이에 배치하고, 기판 사이의 갭을 일정하게 유지하여 액정층의 두께를 균일하게 하는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 이러한 종류의 입자를 사용한 액정 스페이서(입자상 스페이서)는, 기판 상에 산포하는 방법으로 배치되어 있으므로, 기판 표면에 고정되어 있지 않고, 액정 표시 장치의 진동에 의해 입자상 스페이서가 이동하여 표시 불균일이 생기는 문제가 있다. 또한, 산포에 의해 입자상 스페이서를 배치하므로 원하는 위치에 배치하지 못하고 분포에 불균일이 생기거나, 불필요한 부분에 입자상 스페이서가 배치되는 등, 표시 불균일이나 광 누출 등의 표시 불량이 발생하는 경우가 있다.
이러한 입자상 스페이서의 이동의 문제를 개선하기 위하여, 입자상 스페이서의 표면을, 저융점의 합성 수지나 왁스 등의 부착층으로 피복한 것이 제안되어 있다. 그러나, 부착층을 형성한 입자상 스페이서도 산포에 의해 기판 상에 배치되므로 분포 불균일의 문제는 피할 수 없다.
또한, 전술한 문제를 개선하는 방법으로서, 한쪽 기판 상에 자외선 경화형 수지를 도포하고, 건조한 후, 노광·현상(포토리소그래피법)을 행함으로써 액정 스페이서를 형성하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에 의하면, 원하는 위치에 액정 스페이서로 되는 패턴을 형성할 수 있고, 또한, 일반적으로 기판에 대한 부착력도 있으므로, 입자상 스페이서와 비교하여 배향 이상이나 콘트라스트 저하 등의 문제를 개선할 수 있다.
그러나, 이와 같은 포토리소그래피법에서는, 일단 기판 전체면에 스페이서 재료를 도포한 후에 불필요한 부분을 제거하는 작업이 필요하며, 재료의 손실이 많아지거나, 현상·박리 등의 단계를 포함하므로 제조 라인이 길어지는 문제가 있다. 또한, 원하는 위치에 스페이서를 형성하기 위해서는, 각 제품에 대응하는 포토리소그래피법용의 판을 준비할 필요가 있어서, 단계가 복잡하게 되어 있다. 또한, 최근, 액정 표시 장치의 제조 사이즈의 대형화가 진행되어, 스페이서 재료의 균일 도포나 대응하는 판의 준비 등, 대형화에 따른 대응에 고심하고 있다.
그런데, 최근 프린트 배선판 등의 배선 형성 방법으로서 하기 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 잉크젯 인쇄 장치를 적용하는 것이 제안되어 있다. 잉크젯 인쇄 장치는 CAD 데이터 등 전자 데이터로부터 직접 패터닝할 수 있으므로, 포토리소그래피법과 같이 판을 준비할 필요가 없는 이점이 있다. 또한, 헤드로부터 토출되는 액적량을 일정하게 컨트롤할 수 있으므로, 형성되는 막 패턴의 두께 불균일도 쉽게 생기지 않는다.
또한, 이 잉크젯 인쇄 장치를 스페이서 부착 컬러 필터의 제조에 이용하는 것이 제안되어 있다(하기 특허 문헌 2 참조). 이 방법에서는, 컬러 필터 상에 잉크젯 인쇄법에 의해 스페이서를 형성하고, 이 스페이서 부착 컬러 필터를, 액정을 협지하는 기판으로서 사용한다.
[특허 문헌 1] 일본 특허출원 공개번호 2003-80694호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허출원 공개번호 2001-83524호 공보
액정 표시 장치는, 해마다 고정밀 화상을 얻기 위해 표시 화소수가 증가하고 있고, 이에 따라 기판 상에 형성하는 스페이서의 직경도 작게 할 필요가 있다. 이론 상, 잉크젯 인쇄법에서는, 토출 액적량을 적게 함으로써 도트의 직경(도트 직경)을 작게 할 수 있다. 그러나, 전술한 방법을 사용하여 도트의 직경을 작게 할 경우, 토출 안정성의 확보가 곤란한 등의 문제가 생기기 쉽다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 잉크젯 인쇄법에 의해 형성되는 액정 스페이서의 도트의 직경을 충분히 작게 할 수 있는 액정 스페이서 형성용 잉크, 및 이것을 사용한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 25℃에서의 표면 장력이 28 mN/m 이상이며, 또한 25℃에서의 점도가 50 mPa·s 이하인 액정 스페이서 형성용 잉크를 제공한다.
이러한 액정 스페이서 형성용 잉크에 의하면, 전술한 범위의 표면 장력 및 점도를 가짐으로써, 잉크젯 인쇄법에 의해 액정 스페이서를 형성할 경우, 도트의 직경을 충분히 작게 할 수 있다. 또한, 이러한 액정 스페이서 형성용 잉크에 의하면, 잉크젯 헤드의 막힘의 발생을 충분히 억제할 수 있고, 양호한 인자성(印字性)을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크는, 절연성의 수지 조성물과 25℃에서의 증기압이 1.34×103Pa 미만인 용제를 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 용제를 함유함으로써, 액정 스페이서 형성용 잉크는, 용제의 휘발에 의한 잉크 점도의 상승을 충분히 억제할 수 있고, 잉크젯 헤드의 막힘의 발생을 충분히 억제할 수 있게 된다.
여기서, 상기 절연성의 수지 조성물은, 열경화성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 절연성의 수지 조성물로서 열경화성 수지를 포함함으로써, 액정 스페이서 형성용 잉크는, 잉크의 저점도화가 가능하게 되고, 안정된 토출성을 얻을 수 있다.
또한, 상기 절연성의 수지 조성물은, 에폭시 수지와 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 절연성의 수지 조성물로서 에폭시 수지와 경화제를 포함함으로써, 액정 스페이서 형성용 잉크는, 수지 골격이 상이한 에폭시 수지나 경화제를 적절하게 선택하여 사용함으로써, 경화물의 물성을 원하는 값으로 컨트롤할 수 있게 된다.
또한, 상기 에폭시 수지는, 내열성이나 접착성의 관점에서, 페놀 화합물과 알데히드 화합물을 축합 반응시켜 얻어지는 글리시딜에테르화물인 것이 바람직하다. 또한, 상기 경화제는, 동일한 관점에서, 페놀 화합물과 알데히드 화합물을 축합 반응시켜서 얻어지는 축합물인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크는, 직경의 표준 편차가 10% 이하인 입자를 함유해도 된다. 액정 스페이서 형성용 잉크가 이러한 입자를 함유하는 경우, 액정층의 두께를 일정하게 유지하는 것이 용이해진다.
여기서, 상기 입자는, 평균 입자 직경이 1.0∼10.0㎛인 것이 바람직하다. 입자의 평균 입자 직경으로서 1.0∼10.0㎛의 범위 내에서 원하는 입자 직경을 선택함으로써, 액정층의 두께를 적절한 값으로 일정하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 상기 입자는, 무기 화합물로 이루어지는 입자라도 되고, 유기 화합물로 이루어지는 입자라도 된다. 상기 입자가 무기 화합물로 이루어지는 입자인 경우, 내변형성이나 내열성의 관점에서 바람직하다. 한편, 상기 입자가 유기 화합물로 이루어지는 입자인 경우, 물성의 조정의 용이성 등의 관점에서 바람직하다.
본 발명은 또한, 대향시켜 배치한 2개의 기판과, 상기 기판 사이에 밀봉된 액정 물질로 이루어지는 액정층과, 상기 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위하여 상기 기판 사이에 배치된 액정 스페이서를 구비하는 액정 표시 장치로서, 상기 액정 스페이서가, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄법에 의해 상기 기판 상의 원하는 위치에 형성된, 액정 표시 장치를 제공한다.
전술한 액정 표시 장치는, 상기 액정 스페이서가 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 형성되어 있으므로, 액정 스페이서의 도트의 직경을 충분히 작게 할 수 있어서 더욱 고정밀화를 실현할 수 있다. 또한, 액정 스페이서를, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄법에 의해 형성하는 경우, 공정 시간을 단축할 수 있고, 또한 기판의 원하는 위치에 액정 스페이서를 효율적으로 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 잉크젯 인쇄법에 의해 형성되는 액정 스페이서의 도트의 직경을 충분히 작게 할 수 있는 액정 스페이서 형성용 잉크를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄법에 의해 형성된 액정 스페이서를 구비하는 고정밀 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 입자를 함유하지 않은 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄법에 의해 형성한 액정 스페이서의 일례를 나타낸 모식 단면도이다.
도 2는 도 1의 액정 스페이서의 상면도이다.
도 3은 입자를 함유한 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄법에 의해 형성한 액정 스페이서의 일례를 나타낸 모식 단면도이다.
도 4는 도 1의 액정 스페이서의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 액정 표시 장치의 일실시예를 나타낸 모식 단면도이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1: 액정 표시 장치 2a, 2b: 전극
3a, 3b: 기판 부재 5a, 5b: 편광판
6a, 6b: 기판 7: 컬러 필터
8: 위상차판 9: 백라이트
10, 20: 액정 스페이서 13: 시일재
17a, 17b: 배향층 18: 액정층
21: 입자 22: 수지
23: 기판
이하, 경우에 따라 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 그리고, 도면 중에서, 동일하거나 동일한 것에 해당하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크(액정 표시 장치용 스페이서 형성 잉크)는, 잉크젯 인쇄법에 의해 액정 스페이서를 형성하기 위해 적합하게 사용된다.
이 액정 스페이서 형성용 잉크는, 25℃에서의 표면 장력이 28 mN/m 이상일 필요가 있다. 잉크의 표면 장력을 28 mN/m 이상으로 설정함으로써, 잉크젯 인쇄법에 의해 기판 상에 잉크를 인쇄한 경우, 얻어지는 액정 스페이서의 도트의 직경을 충분히 작게 할 수 있다. 또한, 액정 스페이서 형성용 잉크의 25℃에서의 표면 장력은, 액정 스페이서의 도트의 직경을 더욱 작게 할 수 있으므로, 28∼80 mN/m의 범위인 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크에는, 표면 자유 에너지를 원하는 범위로 조정하기 위하여, 일반적으로 알려진 첨가제나 용제, 수지, 물 등을 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크의 점도는, 25℃에서 50 mPa·s 이하일 필요가 있다. 잉크의 점도를 50 mPa·s 이하로 함으로써, 잉크젯 인쇄시의 토출되지 않는 노즐의 발생이나, 노즐의 막힘을 충분히 방지할 수 있고, 양호한 인자성을 얻을 수 있다. 또한, 액정 스페이서 형성용 잉크의 25℃에서의 점도는, 인자성을 보다 향상시킬 수 있고, 액적을 작게 하는 면에서 효과적이므로, 3∼30 mPa·s인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크는, 절연성의 수지 조성물과 25℃에서의 증기압이 1.34×103Pa 미만인 용제를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크에 있어서, 25℃에서의 증기압이 1.34×103Pa 미만의 용제를 사용함으로써, 용제의 휘발에 의한 잉크 점도의 상승을 충분히 억제할 수 있다. 예를 들면, 25℃에서의 증기압이 1.34×103Pa 이상의 잉크를 사용하면, 액적이 건조하기 쉽고 잉크젯 헤드의 노즐로부터 액적을 토출하기 곤란하게 되고, 또한 잉크젯 헤드의 막힘이 쉽게 생기기 된다. 이에 비해, 잉크의 증기압을 1.34×103Pa 미만의 원하는 값으로 함으로써, 전술한 현상을 회피할 수 있다. 그리고, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크는, 증기압이 1.34×103Pa 미만인 용제와 함께, 증기압이 1.34×103Pa 이상인 용제를 포함해도 되지만, 그 배합 비율은, 용제 전량을 기준으로 하여 60 질량% 이하로 사용하는 것이 바람직하고, 50 질량% 이하로 사용하는 것이 더 바람직하고, 40 질량% 이하로 사용하는 것이 한층 더 바람직하다.
각각의 용제는, 25℃에서의 증기압이 원하는 범위이며, 또한 후술하는 절연성의 수지를 분산 또는 용해할 수 있으면 어떤 것이라도 된다. 25℃에서의 증기압이 1.34×103Pa 미만인 용제로서 구체적으로는, 감마부티로락톤, 시클로헥사논, N-메틸-2-피롤리돈, 아니솔, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 트리프로필렌글리콜디메틸에테르 등을 들 수 있다. 또한, 25℃에서의 증기압이 1.34×103Pa 이상인 용제로서 구체적으로는, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소 부틸 케톤, 톨루엔, 이소프로필 알코올 등을 들 수 있다. 이들 용제는, 하나의 종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.
액정 스페이서 형성용 잉크 중의 용매의 함유 비율에 대해서는, 특별히 한정하지 않고, 액정 스페이서 형성용 잉크의 25℃에서의 점도 및 표면 장력이 전술한 범위 내로 되도록 적절하게 조정하는 것이 바람직하지만, 통상 액정 스페이서 형성용 잉크 총량을 기준으로 하여 50∼99 질량%로 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크에 사용되는 절연성의 수지 조성물은, 일반적으로 전기 절연성을 나타내고, 기재에 부착성을 가지도록 할 수 있는 재료를 함유하는 것이면 어떠한 것이라도 되고, 예를 들면, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 실리콘 변성 폴리아미드이미드 수지, 폴리에스테르 수지, 시안산염 에스테르 수지, BT 레진, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지, 알키드 수지 등을 구성하는, 모노머, 올리고머 및 폴리머 등을 포함하는 조성물을 들 수 있다. 이들은 하나의 종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
또한, 이들 절연체 재료를 인쇄 배선판에 사용하는 경우, 내열성, 절연성 및 접착성의 관점에서, 열경화성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 에폭시 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 열경화성 수지를 사용하는 경우, 모노머, 올리고머 등을 필요에 따라 용제에 용해시켜 기판에 도포한 후, 가열 처리하여 용제 제거 및 수지의 경화를 행함으로써 액정 스페이서를 형성할 수 있다. 또한, 수지 조성물에는 필요에 따라 경화 촉진제, 커플링제, 산화 방지제, 충전제 등을 배합해도 된다.
상기 A에폭시 수지로서는, 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비페놀형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 고리형지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르형 에폭시 수지, 페놀 화합물과 알데히드 화합물을 축합 반응시켜 얻어지는 글리시딜에테르화물 등을 들 수 있다.
전술한 것 중에서도, 에폭시 수지로서는, 내열성이나 접착성의 관점에서, 페놀 화합물과 알데히드 화합물을 축합 반응시켜 얻어지는 글리시딜에테르화물를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 페놀 화합물로서는, 페놀, 크레졸, 알킬 페놀, 카테콜, 비스페놀 F, 비스페놀 A, 비스페놀 S 등을 들 수 있다. 또한, 상기 알데히드 화합물로서는, 포름알데히드나 살리실 알데히드 등을 들 수 있다.
또한, 에폭시 수지로서는, 전술한 것 외에, 예를 들면, 2관능성 페놀류의 글리시딜에테르화물, 2관능성 알코올의 글리시딜에테르화물, 폴리페놀류의 글리시딜에테르화물, 및 이들의 수소 또는 할로겐화물 등을 사용할 수 있다.
그리고, 전술한 에폭시 수지의 분자량은 특별히 제한되지 않는다. 또한, 전술한 에폭시 수지는, 하나의 종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크에서는, 상기 수지 조성물이 상기 에폭시 수지와, 상기 에폭시 수지를 경화시키는 경화제를 함유하는 것이 바람직하다.
에폭시 수지와 함께 사용되는 경화제로서는, 예를 들면, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 메타크실렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐술폰, m-페닐렌디아민, 디시안디아미드 등의 아민류； 무수프탈산, 테트라히드로 무수프탈산, 헥사히드로 무수프탈산, 메틸테트라히드로 무수프탈산, 메틸헥사히드로 무수프탈산, 무수 메틸나지크산, 무수 피로멜리트산, 무수 트리멜리트산 등의 산무수물류； 이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-운데실이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 4, 5-디페닐이미다졸, 2-메틸이미다졸린, 2-페닐이미다졸린, 2-운데실이미다졸린, 2-헵타데실이미다졸린, 2-이소프로필이미다졸, 2, 4-디메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸린, 2-이소프로필이미다졸린, 2, 4-디메틸이미다졸린, 2-페닐-4-메틸이미다졸린 등의 이미다졸류； 이미노기가 아크릴로니트릴, 페닐렌디이소시아네이트, 톨루이딘이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트, 메틸렌비스페닐이소시아네이트, 멜라민아크릴레이트 등으로 마스킹된 이미다졸류； 비스페놀 F, 비스페놀 A, 비스페놀 S, 폴리비닐페놀 등의 페놀류； 페놀, 크레졸, 알킬 페놀, 카테콜, 비스페놀 F, 비스페놀 A, 비스페놀 S 등의 페놀 화합물과 포름알데히드나 살리실 알데히드 등의 알데히드 화합물과의 축합물 및 이들의 할로겐화물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 경화제로서는, 내열성이나 접착성의 관점에서, 페놀 화합물과 알데히드 화합물의 축합물이 바람직하다. 이들 화합물의 분자량은 특별히 제한되지 않는다. 또한, 이들 경화제는, 하나의 종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.
액정 스페이서 형성용 잉크 중의 절연성 수지 조성물의 함유 비율에 대해서 는, 액정 스페이서 형성용 잉크의 25℃에서의 점도 및 표면 장력이 전술한 범위 내로 되도록 적절하게 조정하는 것이 바람직하지만, 통상 액정 스페이서 형성용 잉크 총량을 기준으로 1∼50 질량%로 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크는, 직경의 표준 편차가 10% 이하인 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 입자 직경의 표준 편차는, 5% 이하인 것이 보다 바람직하고, 3% 이하인 것이 특히 바람직하다. 직경의 표준 편차가 10% 이하인 입자를 사용함으로써, 액정층의 두께의 불균일을 억제할 수 있다.
입자의 직경은, 원하는 기판 사이의 갭에 맞추어서 적절하게 선택할 수 있지만, 일반적으로는 평균 입자 직경이 1.0∼10.0㎛인 입자가 사용된다. 상기 입자로서, 원하는 액정층의 두께만큼의 직경을 가지는 입자를 선택함으로써, 액정층의 두께를 원하는 값으로 일정하게 유지할 수 있다.
이 입자(비즈)의 재질로서는, 실리카, 유리, 금속 산화물 등 무기 화합물이나, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 실리콘 수지, 디비닐벤젠, 벤조구아나민, 스티렌 등 모노머를 중합 또는 가교하여 얻어지는 구형의 폴리머 등, 상기 용제에 용해되지 않는 가교 집합체 등 플라스틱으로 이루어지는 유기 입자가 바람직하다. 이러한 입자로서는, 종래, 산포법 등에서 입자상 스페이서로서 사용된 입자나, 이와 동등한 역학적 특성이나 순도를 가지는 입자를 사용할 수 있다. 또한, 이들 입자는, 하나의 종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.
액정 스페이서 형성용 잉크 중의 상기 입자의 함유 비율에 대해서는, 액정 스페이서 형성용 잉크의 25℃에서의 점도 및 표면 장력이 전술한 범위 내로 되도록 적절하게 조정하는 것이 바람직하지만, 통상, 액정 스페이서 형성용 잉크 총량을 기준으로 0.01∼25 질량%로 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 입자의 분산성을 향상시키기 위하여, 수지 용액 중에 입자를 분산시킨 후, 또는 입자와 용제의 혼합물의 상태로, 호모지나이저, 비즈 밀, 샌드 밀 등 분산기에 의한 분산 처리를 단독으로 또는 조합시켜서 행하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 입자의 평균 분산 직경을 저감시킬 수 있다. 또한, 초음파 발진기를 구비한 장치에 의해 입자를 분산시킬 수도 있다. 분산 후, 얻어진 복합 재료액 내에서 기포가 발생한 경우, 감압 하에서 방치하거나, 감압 하에서 교반 탈포 등에 의해 복합 재료액 내의 기포를 제거할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여, 잉크젯 인쇄법에 의해 기판 상에 형성한 액정 스페이서의 일례를 나타낸 모식 단면도이다. 또한, 도 2는 도 1의 액정 스페이서의 상면도이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 액정 스페이서(20)는, 상기 액정 스페이서 형성용 잉크를 건조하여 이루어지는 것으로서, 상기 입자를 함유하지 않고, 수지로 구성되며, 기판(23) 상에 도트형으로 형성된다. 그리고, 이 액정 스페이서(20)는, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 형성되어 있으므로, 도트의 직경이 충분히 작게 되어 있다.
한편, 도 3은 상기 입자를 함유하는 경우, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여, 잉크젯 인쇄법에 의해 기판 상에 형성한 액정 스페이서의 일례를 나타낸 모식 단면도이다. 또한, 도 4는 도 3의 액정 스페이서의 상면도이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 액정 스페이서(20)는, 상기 액정 스페이서 형성용 잉크를 건조하여 이루어지는 것으로서, 입자(21)와 수지(22)로 구성되며, 기판(23) 상에 도트형으로 형성된다. 그리고, 이 액정 스페이서(20)는, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 형성되어 있으므로, 도트의 직경이 충분히 작게 되어 있다. 또한, 액정 스페이서(20)가 입자(21)를 포함함으로써, 액정 표시 장치를 형성한 경우, 액정층의 두께를 일정하게 유지하는 효과가 커지게 된다. 그리고, 액정 스페이서(20)가 상기 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 도트형으로 형성됨으로써, 입자(21)는 가열 건조 시의 액적 내의 대류 등에 의해, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 액정 스페이서(20) 내의 중앙부에 모이기 쉽다. 그러므로, 불필요한 장소에 입자(21)가 배치되지 않고, 액정 표시 장치를 형성한 경우, 액정층의 두께를 효과적으로 일정하게 유지하기가 용이해진다.
다음에, 본 발명의 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 액정 표시 장치는, 대향시켜 배치한 2개의 기판과, 상기 기판 사이에 밀봉된 액정 물질로 이루어지는 액정층과, 상기 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위하여 상기 기판 사이에 배치된 액정 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치이다. 그리고, 상기 액정 스페이서는, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄법에 의해 상기 기판 상의 원하는 위치에 형성된 것이다. 여기서, 액정 스페이서는, 예를 들면 액정 스페이서 형성용 잉크를 잉크젯 인쇄 장치에 의해 기판 상의 원하는 위치에 도포하고, 가열 처리에 의해 수지의 경화 및/또는 용제 제거를 행함으로써 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 액정 표시 장치의 일실시예를 나타낸 모식 단면도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 장치(1)는, 대향시켜 설치된 한쌍의 기판 부재(6a, 6b)를 포함하고 있다. 기판 부재(6a)는, 전극(2a), 컬러 필터(7), 기판(3a), 위상차판(8) 및 편광판(5a)으로 이루어지고, 이들이 이 순서대로 적층되어 있다. 또한, 기판 부재(6b)는, 전극(2b), 기판(3b) 및 편광판(5b)으로 이루어지고, 이들이 이 순서대로 적층되어 있다. 또한, 기판 부재(6b)의 편광판(5b)의 외측에는 백라이트(9)가 배치되어 있다. 또한, 기판 부재(6a, 6b)의 전극(2a, 2b)이 형성되어 있는 측에는, 각각 배향층(17a, 17b)이 적층되어 있다. 그리고, 액정층(18)은, 배향층(17a, 17b)을 개재하여 기판 부재(6a, 6b)에 의해 협지되어 있다. 그리고, 액정층(18)의 주위 둘레부로서 기판 부재(6a, 6b) 사이에는 시일재(13)가 설치되어 있고, 시일재(13)에 의해 기판 부재(6a, 6b)가 결합되어 있다.
이와 같은 액정 표시 장치에서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 액정 스페이서(10)는, 액정층(18)의 두께를 일정하게 유지하기 위하여, 액정 표시 장치(1)의 소정의 위치에 설치된다. 액정 스페이서(10)는, 고품위 화상을 표시하는 관점에서, 투광부인 표시 도트부 이외의 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 액정 스페이서(10)는, 화면 표시 전체 영역에 걸쳐서 균등한 간격으로 설치되는 것이 바람직하다. 이 액정 스페이서(10)는, 본 발명의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄법에 의해 형성되어 있으므로, 화면 표시 전체 영역에 걸쳐서 균등한 간격으로 용이하게 설치될 수 있고, 또한 도트의 직경을 충분히 작게 할 수 있어서, 고정밀 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 5에 나타낸 각각의 기판 부재(6a, 6b)는 전술한 각각의 층이 적층된 구조 를 가지고 있지만, 반드시 이들 모두가 적층되어 있을 필요는 없다. 또한, 기판 부재(6a, 6b)에는, 필요에 따라 절연층, 블랙 매트릭스 층, 완충재층, TFT 등이 더 설치되어 있어도 된다.
전극(2a, 2b)으로서는, 산화인듐주석(ITO) 등으로 형성된 투명 전극을 사용할 수 있다. 또한, 기판(3a, 3b)은, 예를 들면 플라스틱 판, 유리판 등이 있다. 또한, 컬러 필터(7), 위상차판(8), 편광판(5a, 5b) 및 백라이트(9)는, 각각 공지된 것을 사용할 수 있다. 또한, 배향층(17a, 17b)도, 공지된 액정 배향제를 사용하여 형성할 수 있다.
[실험예]
이하, 실험예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 각 실험예 및 비교예의 액정 스페이서 형성용 잉크의 점도는, 가부시키가이야 에이·앤·디사(A&D Company, Limited) 제품인 소형 진동식 점도계 CJV5000(상품명)을 사용하여 25℃에서 측정하였다. 또한, 액정 스페이서 형성용 잉크의 표면 장력은, Wilhelmy법(백금 플레이트 법)에 의한 표면 장력 측정 장치 및 교와 카이멘카가쿠사(Kyowa Interface Science Co., LTD) 제품인 전자동 표면 장력계(상품명: CBVP-Z)를 사용하여 25℃에서 측정하였다.
(실험예 1)
비스페놀 A노볼락형 에폭시 수지[상품명: N-865, 다이닛폰 잉키 카가쿠 고교 가부시키가이야(현재 회사명 DIC Corporation) 제품] 9.68g, 비스페놀 A노볼락 수 지(상품명: VH-4170, 다이닛폰 잉키 카가쿠 고교 가부시키가이야 제품) 5.31g, 및 2-에틸-4-메틸이미다졸[도쿄 카세 고교 가부시키가이야(Tokyo Kasei Kogyo Co., LTD.) 제품] 0.01g을 감마부티로락톤(25℃에서의 증기압 2.3×102Pa) 85.0g에 용해시켜서, 점도 5.8 mPa·s, 표면 장력 44.1 mN/m인 액정 스페이서 형성용 잉크를 얻었다.
(실험예 2)
실험예 1에서 얻어진 액정 스페이서 형성용 잉크에, 폴리에테르 변성 폴리메틸알킬실록산 용액[상품명: BYK-320, 빅케미사(BYK Chemi) 제품]을 0.03g 첨가하여, 점도 5.6 mPa·s, 표면 장력 43.8 mN/m인 액정 스페이서 형성용 잉크를 얻었다.
(실험예 3)
실험예 1에서 얻어진 액정 스페이서 형성용 잉크에, 비닐계 중합물[상품명: 디스팔론(DISPALON®) LHP-90, 쿠스모토 카세사(Kusumoto Chemicals, Ltd.) 제품]을 0.1g 첨가하여, 점도 5.7 mPa·s, 표면 장력 34.0 mN/m인 액정 스페이서 형성용 잉크를 얻었다.
(실험예 4)
비스페놀 A노볼락형 에폭시 수지(상품명: N-865, 다이닛폰 잉키 카가쿠 고교 가부시키가이야 제품) 9.68g, 비스페놀 A노볼락 수지(상품명: VH-4170, 다이닛폰 잉키 카가쿠 고교 가부시키가이야 제품) 5.31g, 및 2-에틸-4-메틸이미다졸(도쿄 카 세고교 가부시키가이야 제품) 0.01g을 감마부티로락톤(25℃에서의 증기압 2.3×102Pa) 60.0g에 용해시키고, 점도 8.9 mPa·s, 표면 장력 44.1 mN/m인 액정 스페이서 형성용 잉크를 얻었다.
(실험예 5)
실험예 1에서 얻어진 액정 스페이서 형성용 잉크에, 디비닐 벤젠 모노머를 가교하여 얻어지는 구형의 가교 집합체 입자(평균 입자 직경 3.8㎛, 표준 편차 5%)를 0.6g 첨가하여, 호모지나이저(회전수 5,500 rpm, 회전 시간 5분)로 교반하고, 점도 5.8 mPa·s, 표면 장력 44.1 mN/m인 액정 스페이서 형성용 잉크를 얻었다.
(실험예 6)
실험예 1에서 얻어진 액정 스페이서 형성용 잉크에, 디비닐벤젠 모노머를 가교하여 얻어지는 구형의 가교 집합체 입자(평균 입자 직경 3.8㎛, 표준 편차 5%)를 1.2g 첨가하여, 호모지나이저(회전수 5,500 rpm, 회전 시간 5분)로 교반하고, 점도 6.1 mPa·s, 표면 장력 44.1 mN/m인 액정 스페이서 형성용 잉크를 얻었다.
(실험예 7)
비스페놀 A노볼락형 에폭시 수지(상품명: N-865, 다이닛폰 잉키 카가쿠 고교 가부시키가이야 제품) 9.68g, 비스페놀 A노볼락 수지(상품명: VH-4170, 다이닛폰 잉키 카가쿠 고교 가부시키가이야 제품) 5.31g, 및 2-에틸-4-메틸 이미다졸(도쿄 카세고교 가부시키가이야 제품) 0.01g을 감마부티로락톤(25℃에서의 증기압 2.3×102Pa) 60.0g에 용해시켜서, 수지 용액을 얻었다. 여기에, 디비닐벤젠 모노머를 가 교하여 얻어지는 구형의 가교 집합체 입자(평균 입자 직경 3.8㎛, 표준 편차 5%)를 1.0g 첨가하여, 호모지나이저(회전수 5,500 rpm, 회전 시간 5분)로 교반하고, 점도 9.9 mPa·s, 표면 장력 44.1 mN/m인 액정 스페이서 형성용 잉크를 얻었다.
(비교 실험예 1)
실험예 1에서 얻어진 액정 스페이서 형성용 잉크에, 아크릴계 중합물(상품명: 디스팔론 LHP-95, 쿠스모토 화성사 제품)을 0.1g 첨가하여, 점도 5.7 mPa·s, 표면 장력 25.0 mN/m인 액정 스페이서 형성용 잉크를 얻었다.
(비교 실험예 2)
감마부티로락톤 85.0g 대신, 메틸에틸케톤(25℃에서의 증기압 1.2×104Pa) 85.0g를 사용한 점 외에는 실험예 1과 동일하게 하여, 점도 3.0 mPa·s, 표면 장력 24.0 mN/m인 액정 스페이서 형성용 잉크를 얻었다.
(비교 실험예 3)
비스페놀 A노볼락형 에폭시 수지(상품명: N-865, 다이닛폰 잉키 카가쿠 고교 가부시키가이야 제품) 9.68g, 비스페놀 A노볼락 수지(상품명: VH-4170, 다이닛폰 잉키 카가쿠 고교 가부시키가이야 제품) 5.31g, 및 2-에틸-4-메틸 이미다졸(도쿄 카세고교 가부시키가이야 제품) 0.01g을 감마부티로락톤(25℃에서의 증기압 2.3×102Pa) 22.5g에 용해시켜서, 점도 53.3 mPa·s, 표면 장력 44.1 mN/m인 액정 스페이서 형성용 잉크를 얻었다.
(토출성 평가)
실험예 1∼실험예 7 및 비교예 1∼비교예 3에서 얻어진 액정 스페이서 형성용 잉크를, 잉크젯 인쇄 장치[상품명: MJP-1500V, 마이크로 제트사(Microjet Corporation) 제품]를 사용하여 토출성(막힘의 유무)의 평가를 행하였다. 그 결과, 실험예 1∼실험예 7 및 비교 실험예 1의 액정 스페이서 형성용 잉크는, 잉크젯 헤드의 막힘을 발생시키지 않고 양호하게 토출할 수 있었다. 이에 비해, 비교 실험예 2의 액정 스페이서 형성용 잉크로는, 잉크젯 헤드의 막힘이 발생하였다. 이는, 비교 실험예 2의 액정 스페이서 형성용 잉크의 경우에는, 25℃에서의 증기압이 1.34×103 이상인 메틸에틸케톤을 사용하였기 때문인 것으로 여겨진다. 또한, 비교 실험예 3의 액정 스페이서 형성용 잉크는 토출되지 않았다. 이는, 비교 실험예 3의 액정 스페이서 형성용 잉크의 잉크 점도가 높기 때문인 것으로 여겨진다.
(스페이서 인쇄물 직경의 측정)
실험예 1∼ 실험예 7 및 비교 실험예 1에서 얻어진 액정 스페이서 형성용 잉크를, 표면 자유 에너지가 31mJ/m2인 기판 상에, 잉크젯 인쇄 장치(상품명: MJP-1500V, 마이크로 제트사 제품)를 사용하여, 1 방울당 25pL로 인쇄했다. 그 후, 180℃의 오븐 내에서 60분간 가열 건조시켜서, 도트형의 액정 스페이서를 형성하였다. 이 도트의 직경을 측정한 결과, 실험예 1∼실험예 7의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용한 경우에는 직경이 50㎛였지만, 비교 실험예 1의 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용한 경우에는 70㎛로 큰 직경을 형성하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 잉크젯 인쇄법에 의해, 액정 표시 장치용의 도트의 직경이 작은 액정 스페이서를 형성할 수 있는 액정 스페이서 형성용 잉크 및 이것을 사용한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 25℃에서의 표면 장력이 28 mN/m 이상이면서, 또한 25℃에서의 점도가 50 mPa·s 이하인, 액정 스페이서 형성용 잉크.
  2. 제1항에 있어서,
    절연성 수지 조성물과, 25℃에서의 증기압이 1.34×103 Pa 미만인 용제를 함유하는, 액정 스페이서 형성용 잉크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연성 수지 조성물이 열경화성 수지를 포함하는, 액정 스페이서 형성용 잉크.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 절연성 수지 조성물이 에폭시 수지와 경화제를 포함하는, 액정 스페이서 형성용 잉크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 페놀 화합물과 알데히드 화합물을 축합 반응시켜서 얻어 지는 글리시딜에테르화물인, 액정 스페이서 형성용 잉크.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 경화제는 페놀 화합물과 알데히드 화합물을 축합 반응시켜서 얻어지는 축합물인, 액정 스페이서 형성용 잉크.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    직경의 표준 편차가 10% 이하인 입자를 함유하는, 액정 스페이서 형성용 잉크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 입자는 평균 입자 직경이 1.0㎛ 내지 10.0㎛인, 액정 스페이서 형성용 잉크.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 입자는 무기 화합물로 이루어진 입자인, 액정 스페이서 형성용 잉크.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 입자는 유기 화합물로 이루어진 입자인, 액정 스페이서 형성용 잉크.
  11. 액정 표시 장치에 있어서,
    서로 대향시켜 배치한 2개의 기판과,
    상기 2개의 기판 사이에 봉입(封入)된 액정 물질로 이루어진 액정층과,
    상기 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위하여 상기 기판 사이에 배치된 액정 스페이서
    를 포함하며,
    상기 액정 스페이서가, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 액정 스페이서 형성용 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄법에 의해 상기 기판 상의 원하는 위치에 형성된, 액정 표시 장치.
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