CN101180568A - 液晶间隔物、间隔物分散液、液晶显示装置的制造方法及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供:在制造液晶显示装置之时可以正确地控制2片基板的间隔,并且可以牢固地固定于基板表面的液晶间隔物;在制造液晶显示装置之时可以正确地控制2片基板的间隔,并且可以将间隔物粒子牢固地固定于基板表面的间隔物分散液;及可以在基板上的特定的位置高精度地配置间隔物粒子的间隔物分散液;液晶显示装置的制造方法;以及液晶显示装置。本发明的液晶间隔物是由基材粒子和设于上述基材粒子的表面的粘接层构成的液晶间隔物,上述粘接层的表观中心与上述基材粒子的表观中心不一致。
Description
技术领域
本发明涉及在制造液晶显示装置之时可以正确地控制2片基板的间隔,并且可以牢固地固定于基板表面的液晶间隔物;在制造液晶显示装置之时可以正确地控制2片基板的间隔,并且可以将间隔物粒子牢固地固定于基板表面的间隔物分散液;及可以利用喷墨装置在基板上的特定的位置上高精度地配置间隔物粒子的间隔物分散液、液晶显示装置的制造方法;以及液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置现在已经广泛地应用于个人电脑、携带电子机器等中。图20是表示液晶显示装置的一个例子的剖面图。如图20所示,一般来说在液晶显示装置200中,相互面对地配置有2片透明基板201、202。
在透明基板201的内表面,形成有滤色片203划分滤色片203的黑矩阵204,在该滤色片203及黑矩阵204上,形成有保护涂层205。另外,在该保护涂层205上,形成有透明电极206及覆盖该透明电极206的取向膜207。
另一方面,在透明基板202的内表面,在与滤色片203相面对的位置形成有透明电极208,另外,覆盖透明基板202的内表面与透明电极208地形成有取向膜209。透明电极206、208具有配置于像素区域的像素电极、配置于像素区域以外的电极。
另外,透明基板201及202在其外表面分别配置有偏振片210、211,在各自的外周缘附近夹隔着密封材料212而接合。另外,在由取向膜207、209及密封材料202包围的空间中,封入了液晶214,在取向膜207与取向膜209之间,配置有间隔物粒子213。该间隔物粒子213起到如下的作用,即,限制2片透明基板201及202的间隔,维持合适的液晶层的厚度,即维持单元间隙。
以往的液晶显示装置的制造方法中,由于在形成了像素电极的基板上随机并且均匀地散布间隔物,因此间隔物也会配置在像素电极上,即配置在液晶显示装置的显示部(像素区域)。间隔物一般来说是由合成树脂或玻璃等制成,一旦将间隔物配置于像素电极上,就会产生偏振光紊乱而丧失偏光性的现象,即所谓的消偏现象,会有产生间隔物部分引起漏光的问题的情况。
另外,因在间隔物表面液晶的取向发生紊乱,而会引起暗点(光拔け),从而会有对比度或色调降低而产生显示质量恶化的问题的情况。
另外,在TFT液晶显示装置中,在基板上配置有TFT元件,而一旦将间隔物配置于该TFT元件上,则在对基板施加压力时,就会有产生将TFT元件破损的重大的问题的情况。
为了抑制伴随着此种间隔物粒子的随机并且均匀分布而造成的问题的产生,研究过仅在遮光层(划分像素区域的部分)下配置间隔物的方法。作为像这样仅在特定的位置配置间隔物的方法,例如公布有如下的彩色液晶面板(例如参照专利文献1),即,在将具有开口部的掩模的开口部与所要配置的位置对齐后,仅在与开口部相当的位置配置间隔物。另外,还公布有在使间隔物静电地吸附在感光体上后向透明基板转印的液晶显示装置及其制造方法(例如参照专利文献2)。但是,这些方法由于掩模或感光体与基板上直接接触,因而容易损伤基板上的取向膜,从而有带来显示质量的降低的问题。
另外,公布有如下的液晶显示装置的制造方法(例如参照专利文献3),即,通过对基板上的像素电极施加电压而散布带电的间隔物,而利用静电排斥力将间隔物配置于特定的位置。
但是,该方法由于需要依照所配置的图案的电极,因此不可能将间隔物配置于完全任意的位置,从而有可以适用的液晶显示装置的种类受到制约的问题。
另一方面,公布有如下的液晶显示装置的制造方法(例如参照专利文献4),即,在对置面上覆盖形成了透明电极的透光性电极基板间的间隙部中夹设了间隔物及液晶的液晶显示元件中,使用喷墨装置将间隔物分散配置于电极基板上,即,利用喷墨打印方式来配置间隔物。
该方法由于不会像上述的方法那样有与基板本身直接接触的情况,另外,可以在任意的位置以任意的图案配置间隔物,因此可以说是有效的方法。
但是,由于在以喷墨打印方式喷出的间隔物分散液中含有1~10μm左右的大小的间隔物,因此有时无法利用间隔物分散液从喷嘴中直线地喷出。另外,为了将间隔物分散液直线地喷出,就不得不增大喷墨装置的喷头的喷嘴直径,其结果是,向基板上喷出的间隔物分散液的液滴变大,即使瞄准基板上的遮光区域喷出间隔物分散液,也会有间隔物分散液的液滴从遮光区域向像素区域渗出的问题。
这样,如果不进行将间隔物分散液的液滴以遮光区域上的命中点为中心干燥缩小,并与之相伴地将间隔物向命中点会聚等任何的努力,则间隔物就会配置到像素区域,从而无法获得提高对比度或色调等画质,即提高显示质量的所希望的效果。
另外,在此种将间隔物分散液的液滴以命中点为中心干燥缩小而将间隔物向命中点会聚的方法中,由于间隔物容易在液滴中,或者容易与干燥中液滴一起移动,因此会有在将液滴干燥并利用热处理将间隔物固着在基板上后的间隔物的固着性差的情况。如果间隔物的固着性差,则在注入液晶之时就会有间隔物发生移动的问题。
作为提高间隔物在基板上的固着性的方法,公布有如下形成的芯壳型的间隔物(例如参照专利文献5),即,以氧化硅粒子作为芯,在该氧化硅粒子的表面均匀地覆盖具有粘接性的粘接层。此种芯壳型的间隔物在制造液晶显示装置之时,可以通过夹持在基板间并加热加压而将间隔物固着在基板上。
但是,由于以往的芯壳型的间隔物是在成为基材的芯粒子的表面以均一的厚度形成了粘接层的材料,因此在将间隔物固着在基板上时,存在于芯粒子与基板之间并将芯粒子固着在基板上的粘接层只有极少的量,由此间隔物在基板上的固着性就不一定令人满意。
专利文献1:特开平4-198919号公报
专利文献2:特开平6-258647号公报
专利文献3:特开平10-339878号公报
专利文献4:特开昭57-58124号公报
专利文献5:特开2002-327030号公报
发明内容
本发明鉴于上述现状,目的在于,提供在制造液晶显示装置之时可以正确地控制2片基板的间隔,并且可以牢固地固定于基板表面的液晶间隔物;在制造液晶显示装置之时可以正确地控制2片基板的间隔,并且可以将间隔物粒子牢固地固定于基板表面的间隔物分散液;及可以在基板上的特定的位置上高精度地配置间隔物粒子的间隔物分散液、液晶显示装置的制造方法;以及液晶显示装置。
本发明提供一种液晶间隔物,是由基材粒子和设于上述基材粒子的表面的粘接层构成的液晶间隔物,上述粘接层的表观中心与上述基材粒子的表观中心不一致。
另外,本发明提供一种间隔物分散液(以下也称作本发明之一的间隔物分散液),其由本发明的液晶间隔物、分散该液晶间隔物的溶剂构成。
另外,本发明提供一种间隔物分散液(以下也称作本发明之二的间隔物分散液),其含有间隔物粒子、粘接性粒子以及由水及/或亲水性有机溶剂构成的溶剂。
另外,本发明提供一种间隔物分散液(以下也称作本发明之三的间隔物分散液),是含有间隔物粒子和溶剂成分,在使用喷墨装置向液晶显示元件的基板上喷出,而在该基板上配置上述间隔物粒子之时所用的间隔物分散液,上述溶剂成分含有1重量%以上的沸点在200℃以上并且表面张力在42mN/m以上的溶剂。
另外,本发明提供一种液晶显示装置的制造方法,是具备具有像素区域和非像素区域并被对置的第一、第二基板的液晶显示装置的制造方法,包括:从喷墨装置的喷嘴中,将分散有间隔物粒子的间隔物分散液向上述第一基板上喷出,在上述第一基板的与非像素区域对应的区域配置间隔物粒子的工序;将配置了间隔物粒子的上述第一基板以夹隔间隔物粒子相面对的方式与上述第二基板叠合的工序;向叠合了的第一、第二基板间注入液晶,或在将上述第一、第二基板叠合的工序之前在第一基板或第二基板上配置液晶的工序,上述间隔物分散液至少含有沸点在200℃以上并且表面张力在42mN/m以上的溶剂,在配置上述间隔物粒子的工序中,从1个喷嘴中一次所喷出的间隔物分散液中所含的沸点在200℃以上并且表面张力在42mN/m以上的溶剂的量为0.5~15ng。
另外,本发明提供一种使用本发明的液晶间隔物或使用本发明的间隔物分散液制成的液晶显示装置。
下面,对本发明进行详述。
(液晶间隔物)
本发明人等进行了深入研究,结果发现,通过将具有基材粒子和设于该基材粒子的表面的粘接层的液晶间隔物的粘接层的形状设为特定的形状,就可以极为牢固地粘接、固定在基板表面,从而完成了本发明的液晶间隔物。
本发明的液晶间隔物是由基材粒子和设于该基材粒子的表面的粘接层构成的材料。
上述基材粒子在使用本发明的液晶间隔物制造液晶显示装置之时,由2片基板夹持,起到限制这2片基板的间隔,维持合适的单元间隙的作用,上述粘接层在使用本发明的液晶间隔物制造液晶显示装置之时,通过在将上述基材粒子夹持在2片基板中后熔融,而起到将上述基材粒子牢固地粘接、固定在2片基板的一方或双方的表面的作用。
本发明的液晶间隔物中,上述粘接层既可以是设于上述基材粒子的表面的一部分的构造,也可以设于上述基材粒子的表面整体的构造。
在本发明的液晶间隔物为在上述基材粒子的表面的一部分设置了粘接层的构造的情况下,例如可以举出像图1所示的液晶间隔物10那样,将球状的基材粒子11的一部分嵌设于比基材粒子11更小的粘接层15中的构造;或像图2所示的液晶间隔物20那样,将球状的基材粒子21的一部分嵌设于比基材粒子21更大的粘接层25中的构造。另外,在本发明的液晶间隔物为在基材粒子的表面整体设置了粘接层的构造的情况下,例如可以举出像图3所示的液晶间隔物30那样,将球状的基材粒子31以偏靠粘接层35的一方的表面的状态完全地嵌设的构造等。这里,图1~3都是示意性地表示本发明的液晶间隔物的一个例子的剖面图。
本发明的液晶间隔物的上述粘接层的表观中心与上述基材粒子的表观中心不一致。在上述粘接层的表观中心与基材粒子的表观中心一致的情况下,上述粘接层就会以均一的厚度形成于基材粒子的表面,在将上述间隔物粒子固着在基板上之时,存在于间隔物粒子与基板之间而将间隔物粒子固着在基板上的粘接层就变得极少,间隔物粒子向基板上的固着性变得不充分。
而且,本说明书中,所谓粘接层的表观中心如图1及图2所示,是指将上述粘接层的表面看作球体的表面的一部分时的该球体的中心,或者如图3所示,是指将上述粘接层看作球体时的该球体的中心,所谓上述基材粒子的表观中心如图1~3中所示,是指将上述基材粒子看作球体时的该球体的中心。但是,本发明的液晶间隔物是如图1及图2所示的构造的情况,会有上述粘接层的一部分被基材粒子的全面薄薄地覆盖的情况,该情况下,可以考虑将上述被薄薄地覆盖的部分从用于求得上述粘接层的表观中心点的球体的表面中除去。
本发明的液晶间隔物的粘接层的表观中心及基材粒子的表观中心是否一致可以通过用透过性电子显微镜(TEM)观察本发明的液晶间隔物的剖面来认定。
即,在本发明的液晶间隔物为图1及图2所示的构造的情况下,在用TEM观察时,在将粘接层的剖面的外周看作圆的一部分时的该外周未与基材粒子的剖面的外周形成同心圆时,认定粘接层的表观中心与基材粒子的表观中心不一致。另外,在本发明的液晶间隔物的构造为图3所示的构造的情况下,在从正交的至少2个方向用TEM观察液晶间隔物的剖面形状时,当从至少一个方向观察的粘接层的剖面的外周与基材粒子的剖面的外周不形成同心圆时,则认定粘接层的表观中心与基材粒子的表观中心不一致。而且,在本发明的液晶间隔物为图3所示的构造的情况下,从正交的至少2个方向用TEM观察液晶间隔物的剖面形状是因为,当仅从一个方向进行利用TEM的观察时,有时会因剖面的选取方法,基材粒子的剖面的外周与粘接层的剖面的外周形成同心圆。
本发明的液晶间隔物最好上述基材粒子的表观直径(a)与上述粘接层的表观直径(b)的比(b/a)的下限为0.3,上限为1.5。当小于0.3时,则在使用本发明的液晶间隔物制造的液晶显示装置中,会有无法将上述基材粒子牢固地粘接、固定在基板的表面的情况。当超过1.5时,在使用本发明的液晶间隔物制造的液晶显示装置中,会有在基材粒子与基板之间不均一地残留粘接层,无法均一地控制单元间隙的情况。
而且,本说明书中,所谓基材粒子的表观直径(a)如图1~3所示,是指将上述基材粒子看作球体时的该球体的直径。另外,所谓上述粘接层的表观直径(b)如图1及图2所示,是指将上述粘接层的表面看作球体的表面的一部分时的该球体的直径,或者如图3所示,是指将上述粘接层看作球体时的该球体的直径。但是,在本发明的液晶间隔物为如图1及图2所示的构造的情况下,会有上述粘接层的一部分被基材粒子的全面薄薄地覆盖的情况,该情况下,可以考虑将上述被薄薄地覆盖的部分从用于求得上述粘接层的表观直径(b)的球体的表面中除去。
本发明的液晶间隔物中,如果上述基材粒子的表观直径(a)与上述粘接层的表观直径(b)的比满足上述范围,则既可以比上述粘接层更大,也可以相同或更小。
作为上述基材粒子的表观直径(a)大于上述粘接层的表观直径(b)的构造的液晶间隔物,例如可以举出图1所示的液晶间隔物10那样的构造,此种本发明的液晶间隔物的上述基材粒子的表观直径(a)与上述粘接层的表观直径(b)的比(b/a)在0.3以上而小于1.0。
另外,在上述粘接层的表观直径(b)与上述基材粒子的表观直径(a)相同或更大的情况下,作为本发明的液晶间隔物的构造,例如可以举出图2所示的液晶间隔物等,此种本发明的液晶间隔物的上述基材粒子的表观直径(a)与上述粘接层的表观直径(b)的比(b/a)的下限为1.0,上限为1.5。而且,在上述粘接层的表观直径(b)大于上述基材粒子的表观直径(a)的情况下,即在上述(b/a)超过1.0的情况下,本发明的液晶间隔物也可以是如图3所示的在基材粒子的表面整体设置了粘接层的构造。
而且,本发明的液晶间隔物最好上述粘接层的表观直径(b)与上述基材粒子的表观直径(a)相同或更大。当使用此种构造的本发明的液晶间隔物制造液晶显示装置时,则由于上述粘接层的成瘤状突出的部分足够大,因此就会以上述成瘤状突出的部分与2片基板双方接触的状态被夹持。当在该状态下加热加压而将上述瘤状的突出部分熔融时,则上述成瘤状突出的部分就将上述基材粒子与2片基板双方粘接,将基材粒子非常牢固地固定。
另外,本发明的液晶间隔物的长轴方向的长度(c)小于上述基材粒子的表观直径(a)与粘接层的表观直径(b)的和。在上述长轴方向的长度(c)与上述基材粒子的表观直径(a)和粘接层的表观直径(b)的和相同或更大的情况下,则会因上述基材粒子与粘接层只是接触,或者变为各自分离的状态,而无法制造图像质量优良的液晶显示装置。
而且,所谓上述长轴方向的长度(c)如图1~3所示,是指连结本发明的液晶间隔物的表面的2点之间的直线当中的最长的长度。
此种本发明的液晶间隔物中,上述粘接层最好具有从上述基材粒子的表面成瘤状突出的部分。而且,本说明书中,所谓「成瘤状突出的部分」是指,设于上述基材粒子的表面的粘接层当中的与其他部分相比以一定程度以上的厚度鼓出的部分,不包括以均一的厚度将基材粒子的表面整体覆盖的方式设置粘接层的情况;以很薄的膜状将粘接层设于基材粒子的表面的一部分的情况。
例如,在如图1及图2所示的液晶间隔物10及20那样,本发明的液晶间隔物是在基材粒子的表面的一部分设置了粘接层的构造的情况下,粘接层15及粘接层25自身成为上述成瘤状突出的部分,在如图3所示的液晶间隔物30那样,本发明的液晶间隔物是在基材粒子的表面整体设置了粘接层的构造的情况下,包含基材粒子31的粘接层35当中的从基材粒子31的表面看最厚的部分的粘接层35成为上述成瘤状突出的部分。
当将此种构造的本发明的液晶间隔物散布在基板上时,则本发明的液晶间隔物受到重力的影响而被以上述粘接层的成瘤状突出的部分与基板接触的状态放置。当在该状态下将上述粘接层的成瘤状突出的部分熔融时,则上述成瘤状突出的部分的大部分就被用于上述基材粒子与基板的粘接中,将基材粒子牢固地粘接在基板上。
在此种构造的本发明的液晶间隔物中,作为构成上述基材粒子的材料没有特别限定,例如可以使用以往公知的有机及/或无机材料。
在作为构成上述基材粒子的材料使用有机材料的情况下,作为用作该有机材料的原料的聚合性单体没有特别限定,例如可以举出非交联性单体、交联性单体。这些单体既可以分别单独使用,也可以并用。
作为上述非交联性单体没有特别限定,例如可以举出苯乙烯、α甲基苯乙烯、p-甲基苯乙烯、p-氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯等苯乙烯系单体;(甲基)丙烯酸、马来酸、马来酸酐等含羧基单体;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酸三氟乙基酯、(甲基)丙烯酸五氟丙基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯酸聚氧乙烯酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯等含氧原子(甲基)丙烯酸酯类;(甲基)丙烯腈等含腈单体;甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚等乙烯基醚类;乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、氟乙烯、氯乙烯、丙酸乙烯酯等酸乙烯酯类;乙烯、丙烯、丁烯、甲基戊烯、异戊二烯、丁二烯等不饱和烃等。
作为上述交联性单体没有特别限定,例如可以举出四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯;甘油二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯类;(异)氰脲酸三烯丙基酯、苯偏三酸三烯丙基酯、二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙基酯、二烯丙基丙烯酰胺、二烯丙基醚等;γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基苯乙烯、乙烯基三甲氧基硅烷等含硅烷单体;邻苯二甲酸等二酸类;二胺类;邻苯二甲酸二烯丙基酯、苯胍胺、三烯丙基异氰酸酯、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺等丙烯酰胺类等。
作为由上述聚合性单体构成的有机材料的具体例,没有特别限定,例如可以举出以聚乙烯、聚丁二烯等聚烯烃;聚乙二醇、聚丙二醇等聚醚;聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯酯、聚乙烯醚、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、酚醛树脂、烯丙树脂、呋喃树脂、聚酯、环氧树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂、蜜胺树脂、苯胍胺树脂、聚氨酯、氟树脂、丙烯腈/苯乙烯树脂、苯乙烯/丁二烯树脂、ABS树脂、乙烯基树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯、聚缩醛、聚砜、聚醚砜、聚苯醚、糖、淀粉、纤维素、多肽等为主成分的缩合物、聚合物等。这些有机材料既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为上述无机材料没有特别限定,例如可以举出金属、金属氧化物、氧化硅等。
在本发明的液晶间隔物中,上述基材粒子既可以仅由上述有机材料或仅由上述无机材料构成,也可以是具有上述有机材料和无机材料的复合构造的间隔物。其中,由于具有不会损伤形成于液晶显示装置的基板上的取向膜的合适的硬度,容易追随由热膨胀或热收缩造成的厚度的变化,因此优选仅由上述有机材料构成。
另外,为了提高使用本发明的液晶间隔物制造的液晶显示元件的对比度,上述基材粒子也可以是着色了的着色基材粒子。
作为将上述基材粒子着色的方法没有特别限定,例如可以举出利用碳黑、分散染料、酸性染料、碱性染料、金属氧化物等着色剂的着色处理法;在基材粒子的表面形成有机物的膜,将该有机物的膜在高温下分解或碳化而将其着色的方法等,采用何种方法都可以。而且,在形成上述基材粒子的材质自身着色的情况下,也可以不实施着色处理,直接作为着色基材粒子使用。
在上述基材粒子是由将上述的非交联性单体及/或交联性单体聚合而成的有机材料构成的情况下,作为其聚合方法没有特别限定,例如可以举出悬浊聚合法、乳化聚合法、种子聚合法、分散聚合法等以往公知的聚合法,无论是何种聚合法都可以。
上述悬浊聚合法及乳化聚合法由于粒径分布比较宽,可以获得多分散的粒子,因此适于制造多品种的粒径的微粒的目的。但是,在将利用悬浊聚合法制造的粒子作为间隔物粒子使用的情况下,最好进行分级操作,选择使用具有所需的粒径或粒径分布的粒子。
另外,种子聚合法由于不需要分级操作,可以获得单分散的粒子,因此适于大量地制造特定的粒径的微粒的目的。
作为上述聚合法中所用的聚合引发剂,例如可以举出过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、邻氯过氧化苯甲酰、邻甲氧基过氧化苯甲酰、3,5,5-三甲基过氧化己酰、叔丁基过氧基-2-乙基己酸酯、二-叔丁基过氧化物等有机过氧化物;偶氮双异丁腈、偶氮双环己腈、偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等偶氮系化合物等。而且,上述聚合引发剂的使用量相对于上述的非交联性单体及/或交联性单体100重量份,优选的下限为0.1重量份,优选的上限为10重量份。
作为上述聚合法中所用的介质没有特别限定,只要根据所用的单体的种类或单体组成适当地选择即可,例如可以举出水;甲醇、乙醇及丙醇等醇类;甲基溶纤剂、乙基溶纤剂等溶纤剂类;丙酮、甲基乙基酮、甲基丁基酮、2-丁酮等酮类;乙酸乙酯、乙酸丁酯等乙酸酯类;乙腈、N,N-二甲替甲酰胺、二甲亚砜等烃类等。这些介质既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为上述基材粒子的平均粒径,由于根据所用的液晶显示装置而不同,因此没有特别限定,优选的下限为0.5μm。当小于0.5μm时,则使用本发明的液晶间隔物制造的液晶显示装置的单元间隙变得过小,会有无法获得显示质量优良的液晶显示装置的情况。更优选的下限为1μm。
而且,上述基材粒子的平均粒径可以对使用光学显微镜、电子显微镜、库尔特计数器等计测的粒径进行统计学处理而求得。
另外,上述基材粒子的平均粒径的变动系数优选在10%以下。当超过10%时,则在制造液晶显示装置之时,很难任意地控制相面对的2片基板之间的间隔。而且,所谓上述变动系数,是将由粒径分布得到的标准偏差用平均粒径除而得的数值。
另外,上述基材粒子由于被作为限制2片基板间的间隔的间隔物(间隙材料)使用,因此最好具有一定的强度,在上述基材粒子的直径发生10%位移时的压缩弹性模量(10%K值)的优选的下限为2000MPa,优选的上限为15000MPa。当小于2000MPa时,则由于组装液晶显示装置之际的冲压压力,上述基材粒子会发生变形,从而有难以形成合适的间隙的情况,当超过15000MPa时,则在将本发明的液晶间隔物装入液晶显示装置之时,会损伤基板上的取向膜,从而有发生显示异常的情况。
而且,上述10%K值可以使用微小压缩试验机(例如岛津制作所制「PCT-200」等),对粒子测定在用由直径50μm的金刚石制圆柱制成的平滑压头端面,在压缩速度2.6mN/秒、最大试验载荷10g的条件下,压缩基材粒子时的压缩位移(mm),利用下述式子求得。
K值(N/mm2)=(3/21/2)·F·S-3/2·R-1/2
F:基材粒子的10%压缩变形下的载荷值(N)
S:基材粒子的10%压缩变形下的压缩位移(mm)
R:基材粒子的半径(mm)
为了获得10%K值满足上述条件的基材粒子,基材粒子最好由将具有乙烯性不饱和基的聚合性单体聚合而成的树脂制成,该情况下,作为构成成分更优选含有至少20重量%交联性单体。
上述基材粒子的回复率的下限优选为20%。当小于20%时,则由于在将本发明的液晶间隔物压缩的情况下即使变形也不会复原,因此会有无法将液晶显示装置的相面对的基板之间固定的情况。更优选的下限为40%。而且,上述所谓回复率是指对基材粒子加载了9.8mN的载荷后的回复率。
作为构成上述粘接层的材料,只要是由具有粘接性的树脂构成的材料,就没有特别限定,例如可以利用与上述基材粒子中所用的材料同种的材料。其中,由于因加热而软化变形,增大基板与上述基材粒子的粘接面积,其结果是,粘接力变强,因此优选使用热塑性树脂。
作为构成上述具有粘接性的树脂的单体没有特别限定,例如可以举出乙烯、丙烯、丁烯、甲基戊烯、丁二烯、异戊二烯等烯烃类及其衍生物;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、p-甲基苯乙烯、p-氯苯乙烯、二乙烯基苯、氯甲基苯乙烯等苯乙烯衍生物;氟乙烯、氯乙烯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯基酯类;丙烯腈等不饱和腈类;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酸三氟乙基酯、(甲基)丙烯酸五氟丙基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯衍生物;丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、丙烯二丙烯酰胺等丙烯酰胺类;γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基苯乙烯、乙烯基三甲氧基硅烷等含硅烷单体;邻苯二甲酸等二酸类;二胺类;环氧类;邻苯二甲酸二烯丙基酯;苯胍胺;(异)氰脲酸三烯丙基酯、苯偏三酸三烯丙基酯、二烯丙基醚、邻苯二甲酸二烯丙基酯、苯胍胺、三烯丙基异氰酸酯等。上述单体既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为上述粘接层的软化点没有特别限定,优选的下限为50℃,优选的上限为120℃。当小于50℃时,则因凝聚等本发明的液晶间隔物的处理性变差,当超过120℃时,则在将本发明的液晶间隔物固定于2片基板之间时的加热温度升高,玻璃基板的负担大,从而有成为变形等的原因的情况。
作为将上述粘接层设于上述基材粒子的表面的至少一部分的方法没有特别限定,然而优选使用如下的方法,即,在形成了上述基材粒子与由构成上述粘接层的单体构成的聚合性液滴的复合体后,将由上述单体构成的聚合性液滴聚合。
作为形成由构成上述粘接层的单体构成的聚合性液滴,与基材粒子复合化的方法,可以举出(1)在将构成上述粘接层的单体在分散稳定剂的存在下悬浊于非溶解性的介质中后,添加基材粒子而复合化的方法;(2)在基材粒子表面形成了可以用构成上述粘接层的单体膨胀的树脂层(以下也称作壳种层:shell seed layer)后,将该壳种层用构成上述粘接层的单体膨胀的方法。作为与上述基材粒子复合化的方法,由于会使所形成的粘接层的大小的均一性提高,因此优选形成上述壳种层的方法。而且,通过适当地选择上述基材粒子与构成粘接层的单体的极性、表面张力等,就可以控制复合状态。
作为上述介质,只要是与上述单体不相溶的,就没有特别限定,例如可以举出水、甲醇、乙醇、二甲亚砜、二甲替甲酰胺等及它们的混合液。其中,由于容易处理,因此优选水。
为了将上述聚合性液滴稳定地分散于上述介质中,例如最好添加聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氧化乙烯、纤维素等分散稳定剂、聚烷撑二醇烷基醚、聚烷撑二醇烷基苯基醚、脂肪酸二乙醇酰胺、十二烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、长链脂肪酸、长链烷基三甲基胺盐酸盐、二甲基烷基甜菜碱等离子性、非离子性表面活性剂。
另外,在上述介质中,也可以还添加辅助稳定剂、pH调整剂、防老化剂、防氧化剂、防腐剂等通常在悬浊聚合法或乳化聚合法中所用的添加剂。
作为构成上述壳种层的树脂层,只要是吸收构成上述粘接层的单体,形成聚合性液滴的材料,就没有特别限定,可以使用构成基材粒子的有机材料。而且,由于容易吸收构成上述粘接层的单体而形成聚合性液滴,因此构成上述壳种层的材料优选非交联的材料。
作为制造上述壳种层的方法没有特别限定,例如可以举出(1)使构成上述壳种层的树脂层向基材粒子表面析出的方法、(2)将基材粒子和上述树脂层的原料单体分散于介质中,在基材粒子表面利用分散聚合、乳化聚合、悬浊聚合、无乳化剂析出聚合等形成上述树脂层的方法、(3)向基材粒子表面导入反应性官能基,使具有能够与该反应性官能基化学结合的官能基的树脂发生接枝反应的方法、(4)向基材粒子表面导入聚合性官能基,以该聚合性官能基作为基点而接枝聚合上述树脂的原料单体的方法等。
作为将上述壳种层用构成粘接层的单体膨胀的方法没有特别限定,例如可以举出(1)将构成上述粘接层的单体与具有壳种层的基材粒子混合后,添加与构成粘接层的单体不相溶的溶剂的方法、(2)在与构成粘接层的单体不相溶的溶剂中分散了具有壳种层的基材粒子后,添加构成粘接层的单体的方法等。而且,为了防止利用构成上述粘接层的单体膨胀的壳种层之间合并,也可以添加在乳化聚合、悬浊聚合、分散聚合等中所用的表面活性剂及/或分散稳定剂等。
另外,为了提高向后述的间隔物分散液的介质中的分散性,也可以还对所得的粘接层的表面进行亲水基导入等处理。
作为上述壳种层的厚度,虽然根据所得的粘接层的大小而不同,没有特别限定,但是优选从0.01μm到基材粒子的粒径的20%。当小于0.01μm时,则在利用构成粘接层的单体将其膨胀之时,会有无法以必需量的单体来膨胀,或膨胀状态变得不均一的情况。当超过基材粒子的粒径的20%时,则会有所得的粘接层的物性由壳种层的物性支配的情况。
通过将此种本发明的液晶间隔物分散于溶剂中,就可以使用喷墨装置等,正确地分散配置于基板上的规定的位置。
由此种本发明的液晶间隔物和分散该液晶间隔物的溶剂构成的间隔物分散液也是本发明的一项。
(本发明之一的间隔物分散液)
本发明之一的间隔物分散液由本发明的液晶间隔物、分散该液晶间隔物的溶剂构成。
作为构成本发明之一的间隔物分散液的上述溶剂,优选由水及/或亲水性有机溶剂构成。
一般来说,在介质为水或亲水性有机溶剂的情况下,就有喷墨装置可以稳定地喷出的倾向,在介质为疏水性的强有机溶剂的情况下,就会产生构成喷头的构件被介质侵蚀、粘接构件的粘接剂的一部分向介质中溶解析出等问题。所以,在使用喷墨装置进行本发明的液晶间隔物的配置的情况下,间隔物分散液的介质优选为水或亲水性有机溶剂。
作为上述水没有特别限定,例如可以举出离子交换水、纯水、地下水、自来水、工业用水等。它们既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为上述亲水性有机溶剂没有特别限定,例如可以举出乙醇、正丙醇、2-丙醇、正丁醇、2-丁醇、1-甲氧基-2-丙醇、糠醇、四氢糠醇等单醇类;乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇等乙二醇的多聚物;丙二醇、二丙甘醇、三丙甘醇、四丙甘醇等丙二醇的多聚物;乙二醇的多聚物或丙二醇的多聚物的单甲醚、单***、单异丙醚、单丙醚、单丁醚等低级单烷基醚类;乙二醇的多聚物或丙二醇的多聚物的二甲醚、二***、二异丙醚、二丙醚等低级二烷基醚类;乙二醇的多聚物或丙二醇的多聚物的单乙酸酯、二乙酸酯等烷基酯类;1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、己-3-烯-2,5-二醇、1,5-戊二醇、2,4-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,5-己二醇、1,6-己二醇、新戊二醇等二醇类;二醇类的醚衍生物;二醇类的乙酸酯衍生物;甘油、1,2,4-丁三醇、1,2,6-己三醇、1,2,5-戊三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇等多元醇类;多元醇类的醚衍生物;多元醇类的乙酸酯衍生物等或二甲亚砜、硫二甘醇、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、1,3-二甲基-2-咪唑烷、环丁砜、甲酰胺、N,N-二甲替甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、α-松油醇、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、双-β-羟基乙基砜、双-β-羟基乙基脲、N,N-二乙基乙醇胺、松香醇、二丙酮醇、尿素等。这些亲水性有机溶剂可以单独使用,也可以并用2种以上。
另外,上述水及亲水性有机溶剂既可以分别单独使用,也可以将两者并用。
本发明之一的间隔物分散液中,在使用喷墨装置进行本发明的液晶间隔物的配置的情况下,由上述水及/或亲水性有机溶剂构成的溶剂的20℃的表面张力的下限优选25mN/m,上限优选50mN/m。当上述溶剂的20℃的表面张力脱离上述范围时,则会有所得的间隔物分散液的喷出性或喷出精度变得不充分的情况。特别是,当表面张力小于25mN/m时,则会有喷墨装置的喷头的喷嘴面润湿而使得喷出状态变得不稳定的情况,当超过50mN/m时,则在向喷头中填充间隔物分散液之时,就容易在喷头内的油墨室(与压电元件邻接的喷嘴正前方的油墨小室)中残存气泡,从而有产生无法喷出等不佳状况的情况。但是,在将喷墨装置的喷头内的油墨室等的接液部分用亲水性高的材料(例如SUS、陶瓷、玻璃等)构成的情况下,及/或在填充间隔物分散液之前,用2-丙醇等表面张力低而可以将油墨室良好地浸润的溶剂填充,将气泡充分地除去后,可以不卷入气泡地用间隔物分散液将流路、喷头内置换的情况下,虽然像这样在设备上、工序上需要花费一定工夫,但是即使使用超过50mN/m的间隔物分散液也可以喷出。
本发明之一的间隔物分散液中,例如对于表面张力为了满足上述要件,最好将低沸点且低表面张力的溶剂与高沸点且高表面张力的溶剂混合。通过选择此种组合,由于命中的间隔物分散液的液滴随着干燥表面张力逐渐变高,因此就会作用有随着液滴干燥而使液滴的直径变小的力,可以限定最终的间隔物粒子固着的范围。
在本发明中所用的上述低沸点的溶剂中,优选含有沸点小于150℃的亲水性有机溶剂,更优选含有沸点在70℃以上而小于100℃的亲水性有机溶剂。而且,本说明书中,所谓沸点是指1个气压的条件下的沸点。
作为上述沸点小于150℃的亲水性有机溶剂没有特别限定,例如可以举出乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇等低级单醇类或丙酮等。它们既可以单独使用,也可以并用2种以上。其中,最优选2-丙醇。
上述沸点小于150℃的亲水性有机溶剂在将本发明之一的间隔物分散液向基板上喷出后而干燥之时会在比较低的温度下挥发。特别是,本发明之一的间隔物分散液中,由于当溶剂在高温下与取向膜接触时,就会将取向膜污染而损害液晶显示装置的显示质量,因此无法使干燥温度很高。所以,优选使用上述沸点小于150℃的亲水性有机溶剂。但是,当上述沸点小于150℃的亲水性有机溶剂在室温下容易挥发时,则在本发明之一的间隔物分散液的制造时或贮藏时容易产生凝聚粒子,或在喷墨装置的喷嘴附近的本发明之一的间隔物分散液容易干燥,而损害喷墨喷出性,因此不优选在室温下容易挥发的亲水性有机溶剂。另外,作为上述沸点小于150℃的亲水性有机溶剂没有特别限定,然而20℃的表面张力的上限优选28mN/m。
一般来说,喷墨装置在所喷出的间隔物分散液的20℃的表面张力为30~50mN/m的情况下显示出良好的喷出精度。另一方面,向基板上喷出的间隔物分散液的液滴的表面张力较高的话,则适于在干燥过程中移动间隔物。
由于当沸点小于150℃的亲水性有机溶剂的20℃的表面张力在28mN/m以下时,则在喷出时本发明之一的间隔物分散液的表面张力就会处于比较低的状态,因此可以获得良好的喷出精度,在向基板上喷出后,由于与本发明之一的间隔物分散液中的其他的介质成分相比先挥发,使得本发明之一的间隔物分散液的表面张力变高,所以干燥过程中的液晶间隔物的移动就会变得容易。
本发明中所用的溶剂中的沸点小于150℃的亲水性有机溶剂的含量只要是不脱离溶剂的20℃的表面张力的下限为25mN/m、上限为50mN/m的范围,就没有特别限定,然而优选的下限为10重量%,优选的上限为80重量%。当小于10重量%时,则会有无法充分地获得因含有沸点小于150℃的亲水性有机溶剂而带来的上述效果的情况,当超过80重量%时,则在本发明之一的间隔物分散液的制造时或贮藏时容易干燥而产生凝聚粒子,或喷墨装置的喷嘴附近的本发明之一的间隔物分散液过度地干燥而有损害喷出性或喷出精度的情况。而且,在将喷墨装置的喷头内的油墨室等接液部分用亲水性高的材料(例如SUS、陶瓷、玻璃等)制成的情况下,及/或在填充间隔物分散液之前用2-丙醇等表面张力低而将油墨室良好地润湿的溶剂填充,在将气泡充分地除去后,可以不卷入气泡地用间隔物分散液将流路、喷头内置换的情况下,在使用超过50mN/m的间隔物分散液时,最好不添加这些低表面张力的溶剂,或者设为小于10重量%。
另外,本发明中所用的溶剂中,优选含有沸点在150℃以上的亲水性有机溶剂,更优选含有沸点为150~200℃的亲水性有机溶剂。
作为上述沸点在150℃以上的亲水性有机溶剂没有特别限定,例如可以举出乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇等各种丁二醇等。它们既可以单独使用,也可以并用2种以上。它们当中,最优选乙二醇,其次优选丙二醇、1,3-丙二醇。
上述沸点在150℃以上的亲水性有机溶剂可以抑制在本发明之一的间隔物分散液的制造时或贮藏时干燥而产生凝聚粒子的情况,或在使用喷墨装置进行本发明的液晶间隔物的配置时,可以抑制在喷嘴附近本发明之一的间隔物分散液过度地干燥而损害喷出性或喷出精度的情况。
另外,作为上述沸点在150℃以上的亲水性有机溶剂没有特别限定,然而20℃的表面张力的下限优选为30mN/m。当沸点在150℃以上的亲水性有机溶剂的20℃的表面张力的下限为30mN/m时,则由于在从向基板上喷出的本发明之一的间隔物分散液中挥发出沸点更低的亲水性有机溶剂后,可以将本发明之一的间隔物分散液的表面张力保持得较高,因此干燥过程中的液晶间隔物的移动就会变得容易。
本发明中所用的溶剂中的沸点在150℃以上的亲水性有机溶剂的含量只要是不脱离溶剂的20℃的表面张力的下限为25mN/m、上限为50mN/m的范围,则没有特别限定,然而优选的下限为10重量%,优选的上限为80重量%。当小于10重量%时,则会有无法充分地获得因含有沸点在150℃以上的亲水性有机溶剂而带来的上述效果的情况,当超过80重量%时,则本发明之一的间隔物分散液的干燥时间明显变长而使生产性降低,或将取向膜污染而有损害液晶显示装置的显示质量的情况。而且,对于水,虽然沸点为100℃,表面张力为72.6mN/m,沸点低且表面张力高,然而在添加有沸点在150℃以上且表面张力在30mN/m以上、更优选35mN/m以上的溶剂的情况下,由于不会有损害上述将低沸点低表面张力的溶剂与高沸点高表面张力的溶剂混合的目的的情况,即,不会有损害间隔物随着干燥而集聚的目的的情况,因此可以添加。
另外,本发明之一的间隔物分散液也可以含有沸点在200℃以上并且20℃的表面张力在42mN/m以上的溶剂X。通过含有此种溶剂X,就可以通过使将本发明之一的间隔物分散液向基板表面喷出而形成的液滴干燥,使液晶间隔物有效地向特定的位置集聚。这样,就可以将液晶间隔物高精度地配置于与基板的非像素区域对应的区域,可以提高所制造的液晶显示装置的显示画质。
在本发明之一的间隔物分散液含有上述溶剂X的情况下,该上述溶剂X最好在除去液晶间隔物以外的本发明之一的间隔物分散液中含有1重量%以上。当小于1重量%时,则会有无法从后述的喷墨装置的喷嘴中稳定地喷出本发明的间隔物分散液的情况,或有液晶间隔物难以集聚的情况。更优选的下限为10重量%,更优选的上限为100重量%。而且,在压接间隔物在间隔物分散液中容易沉降的情况下,更优选的溶剂X的含有比例的下限为80重量%,上限为100重量%。
另外,最好将上述溶剂X调整为,本发明之一的间隔物分散液在从后述的喷墨装置的1个喷嘴中一次所喷出的液滴中所含的量的下限为0.5ng,上限为15ng。当小于0.5ng时,则在将形成于基板表面的由本发明之一的间隔物分散液构成的液滴干燥时,液晶间隔物不会集聚,容易将液晶间隔物配置于与非像素区域对应的区域。当超过15ng时,则在将形成于基板表面的由本发明之一的间隔物分散液构成的液滴干燥时,例如就需要在70℃以上的高温下干燥,或者在小于70℃的温度下用长时间来干燥。在70℃以上的高温下干燥的情况下,取向膜容易损伤,在小于70℃的温度下用长时间来干燥的情况下,例如在干燥中需要10分钟以上,生产效率变差。
当上述溶剂X的沸点小于200℃时,则本发明之一的间隔物分散液就容易在后述的喷墨装置的喷嘴的头端干燥,容易产生喷嘴的堵塞。而且,如果是仅含有沸点小于180℃的溶剂的间隔物分散液,则会有更容易产生喷嘴的堵塞的情况。另外,由于沸点小于200℃的溶剂的粘度、密度低,因此在不含有沸点在200℃以上的溶剂的情况下,会有难以将间隔物分散液的粘度设为合适的范围的情况。另外,如果是仅含有沸点小于200℃的溶剂的间隔物分散液,则会有液晶间隔物容易沉降的情况。
当上述溶剂X的表面张力小于42mN/m时,则在将形成于基板上的由本发明之一的间隔物分散液构成的液滴干燥时,液晶间隔物不会集聚,容易将液晶间隔物配置于非像素区域。
作为上述溶剂X,只要是具有上述的沸点及表面张力的溶剂,就没有特别限定,例如可以举出1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二甘醇、三甘醇、甘油、2-吡咯烷酮、硝基苯等。其中,由于可以在干燥时在短时间内有效地将液晶间隔物集聚,因此优选使用1,3-丙二醇、1,4-丁二醇及甘油。由于可以在干燥时在短时间内更为有效地将液晶间隔物集聚,因此更优选使用甘油。这些溶剂X既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为本发明之一的间隔物分散液中的液晶间隔物的固形成分浓度没有特别限定,优选的下限为0.05重量%,优选的上限为5重量%。当小于0.05重量%时,则会有在所喷出的本发明之一的间隔物分散液的液滴中不含有有效量的液晶间隔物的情况,当超过5重量%时,则在使用喷墨装置进行本发明的液晶间隔物的配置时,喷墨装置的喷嘴容易闭塞,所喷出的本发明之一的间隔物分散液的液滴中的液晶间隔物的含量变得过多,从而会有干燥过程中的液晶间隔物的移动变得困难的情况。更优选的下限为0.1重量%,更优选的上限为2重量%。
本发明之一的间隔物分散液中,本发明的液晶间隔物优选以单粒子状分散于上述溶剂中。当本发明的液晶间隔物在溶剂中不是以单粒子状分散,而是处于凝聚状态时,则在使用喷墨装置进行本发明的液晶间隔物的配置时,就会有喷出性或喷出精度降低或引起喷墨装置的喷嘴堵塞的情况。
另外,本发明之一的间隔物分散液中,在不妨碍本发明的目的的实现的范围内,也可以根据需要,例如添加粘接剂等粘接性赋予剂、粘性调整剂、pH调整剂、表面活性剂、消泡剂、防氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、着色剂等各种添加剂的1种或2种以上。
(本发明之二的间隔物分散液)
本发明之二的间隔物分散液是含有间隔物粒子、粘接性粒子以及由水及/或亲水性有机溶剂构成的溶剂的间隔物分散液。
本发明人等进行了深入研究,结果发现,在规定的溶剂中分散了间隔物粒子和将该间隔物粒子固定于基板上的粘接性粒子的间隔物分散液可以将间隔物粒子极为牢固地粘接、固定在基板表面,从而完成了本发明之二的间隔物分散液。
本发明之二的间隔物分散液含有间隔物粒子、粘接性粒子和溶剂。上述间隔物粒子在使用本发明之二的间隔物分散液制造液晶显示装置之时夹持于2片基板之间,限制这2片基板的间隔,起到维持合适的单元间隙的作用。
作为此种间隔物粒子没有特别限定,例如可以举出与上述的本发明之一的间隔物分散液的基材粒子相同的粒子。另外,也可以使用上述的本发明的液晶间隔物。
在本发明之二的间隔物分散液中,出于提高在间隔物分散液中的分散性或固着性等目的,上述间隔物粒子既可以被能够赋予亲水性或粘接性的有机材料覆盖,也可以被实施物理的或化学的处理。
作为上述覆盖间隔物粒子的有机材料,只要是能够赋予亲水性或粘接性的材料,就没有特别限定,例如可以举出以(不)饱和烃、芳香族烃、(不)饱和脂肪酸、芳香族羧酸、(不)饱和脂酮、芳香族酮、(不)饱和醇、芳香族醇、(不)饱和胺、芳香族胺、(不)饱和硫醇、芳香族硫醇、有机硅化合物、它们的衍生物、由它们的1种以上的化合物构成的缩合物、由它们的1种以上的化合物构成的聚合物等作为主成分的材料等。这些有机材料既可以单独使用,也可以并用2种以上。
而且,本说明书中,所谓(不)饱和是指饱和及不饱和双方的意思。
作为上述缩合物及聚合物没有特别限定,例如可以举出以聚乙烯、聚丁二烯等聚烯烃、聚乙二醇、聚丙二醇等聚醚、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯酯、酚醛树脂、蜜胺树脂、烯丙树脂、呋喃树脂、聚酯、环氧树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯、氟树脂、丙烯腈/苯乙烯树脂、苯乙烯/丁二烯树脂、ABS树脂、乙烯基树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯、聚缩醛、聚醚砜、聚氧化乙烯、糖、淀粉、纤维素、多肽等为主成分的缩合物、聚合物等。
作为上述将间隔物粒子利用上述有机材料覆盖的方法没有特别限定,可以使用以往公知的方法,例如可以举出1)向上述有机材料的溶液中添加间隔物粒子,将其均匀地分散后,将溶剂干燥,用上述有机材料覆盖的方法;2)通过在加热下将由上述有机材料构成的微粉末与间隔物粒子高速搅拌,在间隔物粒子表面附着有机材料的方法(杂化法);3)将上述有机材料利用一段或多段的化学反应导入粒子表面的方法;4)在向粒子表面导入了乙烯基、自由基引发基、链转移基等聚合性官能基后,以该聚合性官能基作为基点,进行接枝聚合的方法;5)在利用化学反应或等离子体照射等,向粒子表面导入了羟基后,使氧化还原引发剂与构成上述有机材料的单体共存,进行接枝聚合的方法等。
作为本发明之二的间隔物分散液中的间隔物粒子的固体成分浓度没有特别限定,然而优选的下限为0.05重量%,优选的上限为8重量%。当小于0.05重量%时,则会有在所喷出的本发明之二的间隔物分散液的液滴中不含有有效量的间隔物粒子的情况,当超过8重量%时,则在使用喷墨装置进行间隔物粒子的配置时,会有喷墨装置的喷嘴容易闭塞的情况,或利用如后所述的方法向基板上喷出的本发明之二的间隔物分散液的液滴中的间隔物粒子的含量变得过多,干燥过程中的间隔物粒子及粘接性粒子的移动变得困难的情况。更优选的下限为0.1重量%,更优选的上限为4重量%。
上述粘接性粒子起到如下的作用,即,在使用本发明之二的间隔物分散液制造液晶装置之时,在将上述间隔物粒子夹持在2片基板中后,通过加热而发生熔融,将上述间隔物粒子牢固地粘接、固定在基板的表面。
作为构成上述粘接性粒子的材料,只要是因加热而熔融或软化,可以将上述间隔物粒子粘接在基板的表面的材料,就没有特别限定,然而由于因加热而熔融或软化变形,增大基板与上述间隔物粒子的粘接面积,结果使得粘接力变强,因此优选使用热塑性树脂。
作为形成构成上述粘接性粒子的树脂的单体没有特别限定,可以使用与上述的构成间隔物粒子的有机材料相同的材料。
作为上述粘接性粒子的软化点没有特别限定,然而优选的下限为40℃,优选的上限为120℃。当小于40℃时,则在长时间使用液晶面板之时,粘接性粒子因发热等而软化,使得损害间隔物的固着性的危险性变高,当超过120℃时,则将间隔物粒子固定于2片基板之间时的加热温度变高,玻璃基板的负担变大,会有成为变形等的原因的情况。
作为将上述粘接性粒子的软化点控制在上述的范围的方法没有特别限定,例如可以举出选择构成粘接性粒子的有机材料的Tg的方法;控制有机材料的交联度的方法等。
在将上述有机材料交联的情况下,交联成分优选含有有机材料的5重量%以下。通过像这样将粘接性粒子轻微交联,就可以防止构成粘接性粒子的有机材料向间隔物分散液中及液晶显示装置的液晶中溶解析出,可以获得没有污染的良好的液晶显示装置。
为了减少对液晶的污染,上述粘接性粒子优选使用离子成分少的材料。例如将粘接性粒子1g和10mL超纯水封入石英管中,在120℃下萃取24小时后,萃取液中的钠、钾等金属离子或氯等卤素离子的含量分别优选在10ppm以下。作为将上述金属离子或卤素离子的含量设为10ppm以下的方法,例如可以使用特开2005-82695号公报中所记载的方法等。
作为制造上述粘接性粒子的方法,没有特别限定,可以使用以外公知的方法。例如可以举出微粒乳液聚合法、乳液聚合法、相转移乳化聚合法、微悬浮聚合法、悬浊聚合法、分散聚合法、无皂(析出)聚合法等。它们当中,优选使用在粒径的控制性方面优良,并且不使用表面活性剂的分散聚合法、无皂(析出)聚合法。
作为上述粘接性粒子的平均粒径没有特别限定,然而优选的上限为上述间隔物粒子的平均粒径的1/2。当超过1/2时,则存在于间隔物与面板基板之间的粘接层就会过厚,从而有单元间隙变得不均一的情况。对于下限虽然没有特别限定,但是优选的下限为50nm。当小于50nm时,则会有无法赋予足够的粘接性的情况。
另外,作为上述粘接性粒子,也可以将平均粒径不同的2种以上的粒子混合使用。
本发明之二的间隔物分散液中的上述粘接性粒子的配合量相对于上述间隔物粒子100重量份,优选的下限为1重量份,优选的上限为200重量份。当小于1重量份时,则会有无法将上述间隔物粒子充分地粘接在基板表面的情况,当超过200重量份时,则在油墨干燥时会存在未能向间隔物周边集聚的粘接性粒子,成为暗点等的原因,从而有对比度或色调降低而成为显示质量恶化的原因的情况。更优选的下限为3重量份,更优选的上限为100重量份。
本发明之二的间隔物分散液中,上述粘接性粒子既可以以与上述间隔物粒子不同的独立的形态配合,也可以像图8所示的粘接性粒子12那样,以在间隔物粒子11的表面固定化、复合化的形态配合。
作为将上述粘接性粒子在上述间隔物粒子的表面固定化的方式没有特别限定,既可以物理地固定,也可以用化学的方法固定。
本发明之二的间隔物分散液含有将上述间隔物粒子和粘接性粒子分散的由水及/或亲水性有机溶剂构成的溶剂。
作为上述由水及/或亲水性有机溶剂构成的溶剂,可以举出与上述的本发明之一的间隔物分散液中所说明的水及/或亲水性有机溶剂相同的溶剂。
另外,本发明之二的间隔物分散液也可以在与本发明之一的间隔物分散液相同的条件下含有本发明之一的间隔物分散液中所说明的溶剂X,即,沸点在200℃以上并且20℃的表面张力在42mN/m以上的溶剂。
下面,对使用本发明之二的间隔物分散液将间隔物粒子固着在基板表面的规定的位置的方法进行说明。
图7(a)~(d)是示意性地表示使用本发明之二的间隔物分散液将间隔物粒子固定于基板表面的规定的位置的样子的剖面图。
首先,向基板上的规定的位置喷出本发明之二的间隔物分散液而形成液滴。此时,如图7(a)所示,向基板44上的规定的位置喷出的液滴中,形成间隔物粒子41与粘接性粒子42分散于溶剂43中的状态。
这里,上述液滴需要以使其中央部附近成为配置基板上的间隔物粒子的位置的方式形成。这是因为,通过经过后述的工序,间隔物粒子就会集聚在上述喷出的液滴的中央部附近。
作为将本发明的间隔物分散液向基板上的规定的位置喷出的方法,可以根据所用的喷墨装置等适当地决定。而且,对于喷墨装置将在后面叙述。
作为从上述喷墨装置的喷嘴中喷出的液滴的直径没有特别限定,然而优选的下限为10μm,优选的上限为80μm。
作为将从喷嘴中喷出的液滴的直径控制为上述优选的范围的方法没有特别限定,例如可以举出将喷嘴的口径最佳化的方法、将控制喷墨装置的电信号最佳化的方法等,采用何种方法都可以。特别是,在使用后述的压电方式的喷墨装置的情况下,优选采用后者的方法。
另外,作为向基板上喷出的液滴的直径没有特别限定,然而优选的下限为30μm,优选的上限为150μm。为了设为小于30μm,需要使喷嘴口径非常小,从而有由本发明的液晶间隔物造成的喷嘴堵塞的可能性变大,或必须提高喷嘴加工的精度的情况。当超过150μm时,则会有上述间隔物粒子的配置精度降低的情况。
作为成为本发明之二的间隔物分散液的喷出的对象的基板没有特别限定,例如可以举出玻璃板或树脂板等一般来说作为液晶显示装置的面板基板使用的材料。另外,在上述液晶显示装置的面板基板的表面设有聚酰亚胺膜等取向膜的情况下,将本发明之二的间隔物分散液向该取向膜上喷出。
然后,如图7(b)所示,通过将向基板44上喷出的液滴短暂地静置,使在上述液滴中分散的间隔物粒子41和粘接性粒子42向基板44上沉降。
这里,为了使所制造的液晶显示装置的单元间隙均一,需要按照使沉降的间隔物粒子41及粘接性粒子42不会叠层,而在基板44上成为单一的层的方式来调整。
作为按照使沉降的间隔物粒子及粘接性粒子成为单一的层的方式调整的方法,例如可以举出适当地调整本发明的间隔物分散液中的间隔物粒子及粘接性粒子的大小、浓度等及介质的粘度等的方法。
然后,将向基板44上喷出的液滴中的介质43干燥。
通过将上述液滴中的介质43干燥,就可以如图7(c)所示,伴随着溶剂43的干燥、蒸发,基板44上的液滴的体积减少,利用溶剂44所具有的表面张力,使沉降的间隔物粒子41和粘接性粒子42向在基板44上喷出后不久的液滴的中央部附近集聚。
为了像这样在溶剂43的干燥过程中,使间隔物粒子41和粘接性粒子42向喷出后不久的间隔物分散液的液滴的中央部附近集聚,将溶剂43的沸点、干燥温度、干燥时间、溶剂43的表面张力、溶剂43与基板表面(或取向膜)的接触角、间隔物粒子41及粘接性粒子42的浓度等设定为适当的条件十分重要,干燥条件尤为重要。
作为上述干燥条件,例如最好以在间隔物粒子41及粘接性粒子42在基板上移动期间溶剂42不会消失的方式具有一定程度的时间宽度来干燥。
因此,不优选使溶剂43急剧地干燥这样的干燥条件。另外,由于当溶剂43在高温下长时间与取向膜接触时,在将取向膜上喷出的情况下,会有将该取向膜污染而损害所制造的液晶显示装置的显示质量的情况,因此不优选高温长时间的干燥条件。另外,由于当溶剂43在常温下容易挥发时,则喷墨装置的喷嘴附近的本发明之二的间隔物分散液容易干燥而损害喷出性,或在本发明之二的间隔物分散液的制造时或贮藏罐内的贮藏时会引起由干燥造成的间隔物粒子的凝聚,因此不优选在常温下容易挥发的溶剂43。另外,由于即使是基板的表面温度比较低的条件,当干燥时间明显变长时,则液晶显示装置的生产性降低,因此也不优选低温长时间的干燥条件。
当考虑此种制约条件时,虽然作为本发明之二的间隔物分散液的液滴命中基板上的时刻的基板的表面温度没有特别限定,但是优选比间隔物分散液的溶剂中所含的最低沸点的介质成分的沸点低20℃以上的温度。当小于20℃时,则最低沸点的溶剂成分急剧地挥发,在干燥过程中间隔物粒子及粘接性粒子将会无法移动,或者因最低沸点的介质成分的急剧的沸腾,间隔物粒子及粘接性粒子随液滴在基板上来回移动,从而有间隔物粒子的配置精度明显降低的情况。
另外,在间隔物分散液的液滴命中基板上后慢慢地提高基板的表面温度的同时使溶剂挥发的干燥方法中,虽然作为间隔物分散液的液滴命中基板上的时刻的基板的表面温度没有特别限定,但是优选比间隔物分散液的溶剂中所含的最低沸点的介质成分的沸点低20℃以上的温度,并且优选干燥结束之前期间的基板的表面温度在90℃以下,更优选在70℃以下。当小于20℃时,则最低沸点的溶剂成分急剧地挥发,在干燥过程中间隔物粒子及粘接性粒子将会无法移动,或者因最低沸点的介质成分的急剧的沸腾,间隔物粒子及粘接性粒子随液滴在基板上来回移动,从而有间隔物粒子的配置精度明显降低的情况。另外,当干燥结束之前期间的基板的表面温度超过90℃时,则在向取向膜上喷出的情况下,会有将该取向膜污染而损害所制造的液晶显示装置的显示质量的情况。
通过在上述条件下结束上述液滴中的溶剂43的干燥,则如图7(d)所示,存在于上述液滴中的间隔物粒子41和粘接性粒子42被以向在基板44上喷出后不久的液滴的中央部附近集聚的状态配置。而且,所谓溶剂的干燥结束是指向基板上喷出的间隔物分散液的液滴消失的时刻。
其后,夹隔间隔物粒子叠合其他的基板,当加热到粘接性粒子的玻璃化温度(Tg)以上时,则粘接性粒子在间隔物粒子的周围熔融或软化,将间隔物粒子与基板牢固地粘接、固定,并且将多个间隔物粒子间也固定,因此间隔物粒子就以多点与基板粘接,具有非常优良的粘接性。
将示意性地说明利用粘接性粒子牢固地固着配置于基板上的间隔物粒子的机理的剖面图表示于图9中。
图9(a)表示将本发明之二的间隔物分散液的液滴利用喷墨方式向基板上的任意的位置喷出,并将介质干燥后的状态。这里,间隔物粒子41与基板44接触,在其间配置有粘接性粒子42。通过在该状态下加热而将粘接性粒子42熔融(图9(b1))或软化(图9(b2)),就可以将间隔物粒子41更为牢固地固着在基板44上。
根据本发明之二的间隔物分散液,可以使用喷墨装置将间隔物粒子正确地配置于基板表面的任意的位置,并且可以将所配置的间隔物粒子牢固地粘接、固定在基板表面。另外,由于不会有在基板与间隔物粒子之间夹隔粘接性粒子的情况,因此本发明之二的间隔物分散液在制造液晶显示装置之时可以正确地控制2片基板的间隔。
(本发明之三的间隔物分散液)
本发明之三的间隔物分散液是含有间隔物粒子和溶剂成分,使用喷墨装置向液晶显示元件的基板上喷出,在该基板上配置上述间隔物粒子之时所用的间隔物分散液,上述溶剂成分含有1重量%以上的沸点在200℃以上并且表面张力在42mN/m以上的溶剂。
作为本发明之三的间隔物分散液中所用的间隔物粒子的材料没有特别限定,例如既可以是氧化硅粒子等无机系粒子,也可以是有机高分子等有机系粒子。其中,由于具有不会损伤形成于液晶显示装置的基板上的取向膜的程度的合适的硬度,容易追随由热膨胀或热收缩所致的厚度的变化,另外在单元内部间隔物粒子难以移动,因此优选使用有机系粒子。而且,作为上述间隔物粒子,也可以使用上述的本发明的液晶间隔物。
作为上述有机系粒子没有特别限定,然而由于强度等处于合适的范围,因此优选使用单官能单体与多官能单体的共聚物。作为构成共聚物的单官能单体与多官能单体的比率没有特别限定,可以根据对有机系粒子要求的强度或硬度适当地调整。
作为上述单官能单体,例如可以举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、p-甲基苯乙烯、p-氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯等苯乙烯衍生物;氯乙烯;醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯酯类;丙烯腈等不饱和腈类;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三氟乙基酯、(甲基)丙烯酸五氟丙基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯等(甲基)丙烯酸酯衍生物等。这些单官能单体既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为上述多官能单体,例如可以举出二乙烯基苯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二烯丙基丙烯酸酯及其异构体、异氰脲酸三烯丙基酯及其衍生物、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯及其衍生物、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯等聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、2,2-双[4-(甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯基]丙烷二(甲基)丙烯酸酯等2,2-双[4-(甲基丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷二(甲基)丙烯酸酯、2,2-加氢双[4-(丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷二(甲基)丙烯酸酯、2,2-双[4-(丙烯酰氧基聚丙氧基)苯基]丙烷二(甲基)丙烯酸酯等。这些多官能单体既可以单独使用,也可以并用2种以上。
另外,作为上述单官能单体或多官能单体,也可以使用具有亲水性基的单体。作为亲水性基,可以举出羟基、羧基、磺酰基、磷酰基、氨基、酰胺基、醚基、硫醇基、硫代醚基。
作为上述具有亲水性基的单体,可以举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、(甲基)丙烯酸1,4-羟基丁基酯、(聚)己内酯改性羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、烯丙基醇、甘油单烯丙基醚等具有羟基的单体;(甲基)丙烯酸、α-乙基丙烯酸、巴豆酸等丙烯酸及它们的α-或β-烷基衍生物;富马酸、马来酸、柠康酸、衣康酸等不饱和二酸;这些不饱和二酸的单2-(甲基)丙烯酰氧基乙基酯衍生物等具有羧基的单体;叔丁基烯丙烯酰胺磺酸、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸等具有磺酰基的单体;磷酸乙烯酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酸酯等具有磷酰基的单体;甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯或甲基丙烯酸二乙基氨基乙基酯等具有丙烯酰基的胺类等具有氨基的化合物;(聚)乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇(甲基)丙烯酸酯等同时具有羟基和醚基的单体;(聚)乙二醇(甲基)丙烯酸酯的末端烷基醚、(聚)丙二醇(甲基)丙烯酸酯的末端烷基醚、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯等具有醚基的单体;(甲基)丙烯酰胺、羟甲基(甲基)丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮等具有酰胺基的单体等。
作为将上述单官能单体和多官能单体共聚而获得间隔物粒子的方法没有特别限定,例如可以举出悬浊聚合法、种子聚合法、分散聚合法等各种聚合法。
利用上述悬浊聚合法,所得的间隔物粒子的粒径分布范围宽,可以获得多分散纳多间隔物粒子。通过进行利用上述悬浊聚合法得到的间隔物粒子的分级操作,可以获得具有所需的粒径、粒径分布的多种间隔物粒子。另一方面,利用种子聚合法或分散聚合法,由于可以不经过分级工序地获得单分散的间隔物粒子,因此适用于大量地获得特定的粒径的间隔物粒子之时。
上述所谓悬浊聚合法是为了达到所需的粒径,将由单体及聚合引发剂构成的单体组合物在不良溶剂中分散而聚合的方法。悬浊聚合法中,作为分散剂,通常使用在水中添加了分散稳定剂的溶剂。作为分散稳定剂,可以举出可溶于介质中的高分子,更具体来说,例如可以举出聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、甲基纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚环氧乙烷等。另外,也可以适当地使用非离子性或离子性的表面活性剂。作为聚合条件,虽然根据上述聚合引发剂或单体的种类而不同,但是通常来说聚合温度为50~80℃的范围,聚合时间为3~24小时的范围。
上述所谓种子聚合法是通过使利用无皂聚合或乳化聚合合成的单分散的种子粒子再吸收单体,而将种子粒子膨大到所需的粒径的聚合方法。作为在种子粒子中所用的有机单体没有特别限定,例如可以使用上述的单体。作为由单分散的种子粒子吸收的单体,为了抑制种子聚合时的相分离,优选使用与单分散的种子粒子具有亲和性的单体。作为由单分散的种子粒子吸收的单体,为了作为进一步的单分散获得粒径分布,更优选使用苯乙烯及其衍生物。
由于上述种子粒子的粒径分布也由种子聚合后的粒径分布反映,因此优选为单分散,Cv值优选为5%以下。作为在种子聚合时吸收的单体,为了防止相发生分离,优选使用与种子粒子具有相似的组成的单体。在种子粒子为苯乙烯系的粒子的情况下,作为种子聚合时吸收的单体,更优选使用芳香族系二乙烯基单体。在种子粒子为丙烯酰系的粒子的情况下,作为种子聚合时吸收的单体,更优选使用丙烯酰系多官能乙烯基单体。
上述种子聚合法中,可以根据需要使用分散稳定剂。作为分散稳定剂,只要是可溶于介质中的高分子就没有特别限定,例如可以举出聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、甲基纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚环氧乙烷等。另外,也可以适当地使用非离子性或离子性的表面活性剂。
上述种子聚合法中,相对于1重量份种子粒子,优选添加并吸附20~100重量份单体。
作为上述种子聚合中所用的介质没有特别限定,可以根据所用的单体适当地变更,然而作为一般优选使用的有机溶剂,可以举出醇类、溶纤剂类、酮类或烃。这些介质可以单独使用,或者与能够与它们相溶的其他的有机溶剂、水等混合使用。作为能够与介质相溶的其他的有机溶剂,具体来说,例如可以举出乙腈、N,N-二甲替甲酰胺、二甲亚砜、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、丙醇等醇类、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂等溶纤剂类、丙酮、甲基乙基酮、甲基丁基酮、2-丁酮等酮类等。
上述所谓分散聚合法是在虽然溶解单体,但是不溶解所生成的聚合物的不良溶剂体系中进行聚合,向该体系中添加高分子系分散稳定剂,使粒子形状的生成聚合物析出的方法。
在上述分散聚合法中,当配合交联成分时,就容易引起粒子的凝聚,难以稳定地获得单分散交联粒子,然而通过调整条件,可以获得单分散交联粒子。
在上述聚合之时,可以使用聚合引发剂。作为聚合引发剂,没有特别限定,然而例如可以优选使用过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、邻氯过氧化苯甲酰、邻甲氧基过氧化苯甲酰、3,5,5-三甲基过氧化己酰、叔丁基过氧基-2-乙基己酸酯、二-叔丁基过氧化物等有机过氧化物;偶氮双异丁腈、偶氮双环己腈、偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等偶氮系化合物等。聚合引发剂相对于聚合中所用的单体100重量份,优选以0.1~10重量份的范围添加。
作为上述间隔物粒子的粒径没有特别限定,可以根据液晶显示元件的种类适当地变更。上述间隔物粒子的粒径的优选的下限为1μm,优选的上限为20μm。当粒径小于1μm时,则间隔物粒子不会充分地发挥作用,从而有相面对的基板之间接触的情况,当超过20μm时,则间隔物粒子容易从基板上的非像素区域等中伸出。另外,当粒径过大时,则相面对的基板间的距离变大,无法充分地应对近年来的液晶显示元件的小型化等要求。
上述间隔物粒子被作为用于维持合适的液晶层的厚度的间隙材料使用。这样,对间隔物粒子就要求一定的强度。作为表示间隔物粒子的压缩强度的指标,使用间隔物粒子的直径位移10%时的压缩弹性模量(10%K值)。为了维持合适的液晶层的厚度,压缩弹性模量优选处于2000~15000MPa的范围。当压缩弹性模量小于2000MPa时,间隔物粒子会因组装液晶显示元件之时的冲压压力而变形,从而有难以获得所需的液晶层的厚度的情况。当压缩弹性模量大于15000MPa时,则在将间隔物粒子配置于液晶显示元件中时,会有损伤形成于基板表面的取向膜的情况。
上述间隔物粒子的压缩弹性模量(10%K值)可以依照特表平6-503180号公报中记载的方法来求得。例如使用微小压缩试验机(PCT-200,岛津制作所公司制),使由金刚石制的直径50μm的圆柱的平滑端面压接间隔物粒子,由间隔物粒子的直径位移10%时的载荷求得。
为了提高液晶显示元件的对比度,也可以将间隔物粒子着色后使用。作为着色了的间隔物粒子,例如可以举出利用碳黑、分散染料、酸性染料、碱性染料、金属氧化物等处理了的间隔物粒子;或在间隔物粒子的表面形成了有机物的膜后,在高温下分解或碳化而着色了的间隔物粒子等。而且,在构成间隔物粒子的材质自身着色的情况下,也可以不将间隔物粒子着色。
对间隔物粒子也可以实施可以带电的处理。所谓可以带电的处理是以在间隔物分散液中间隔物粒子也会带有若干的电位的方式进行处理。该间隔物粒子的电位(电荷)可以使用zeta电位测定仪等现有的测定仪,利用现有的测定方法来测定。
作为实施可以带电的处理的方法,例如可以举出使间隔物粒子中含有带电控制剂的方法、使用含有容易带电的单体成分的单体制造间隔物粒子的方法、对间隔物粒子实施可以带电的表面处理的方法等。
在间隔物粒子可以带电的情况下,间隔物分散液中的间隔物粒子的分散性、分散稳定性就被提高。这样,在散布间隔物粒子时,利用电泳效应,间隔物粒子容易向配线部(阶梯)附近集聚。
作为含有上述带电控制剂的方法,可以举出在获得间隔物粒子之时使带电控制剂共存而进行聚合的方法、使具有可以与构成间隔物粒子的单体共聚的官能基的带电控制剂与构成间隔物粒子的单体共存而进行聚合的方法、在后述的间隔物粒子的表面修饰之时使具有可以与表面修饰中所用的单体共聚的官能基的带电控制剂共存而进行聚合的方法、使具有与表面修饰层或间隔物粒子的表面官能基相反的官能基的带电粒子与间隔物粒子表面反应的方法等。
作为上述带电控制剂没有特别限定,然而例如可以使用特开2002-148865号中记载的带电控制剂。作为带电控制剂没有特别限定,然而可以举出有机金属化合物、螯合化合物、单偶氮系染料金属化合物、乙酰基丙酮金属化合物、芳香族羟基羧酸、芳香族单及聚羧酸及其金属盐、酸酐、酯类、双酚等酚衍生物类等。
作为上述带电控制剂,具体来说,例如可以举出尿素衍生物、含金属水杨酸系化合物、季铵盐、杯芳烃、硅化合物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸-磺酸共聚物、非金属羧酸系化合物、苯胺黑及脂肪酸金属盐等的改性物、三丁基苯基铵-1-羟基-4-萘磺酸盐、四丁基铵四氟硼酸盐等季铵盐;及作为它们的类似物的鏻盐等鎓盐及它们的色淀颜料、三苯基甲烷染料及它们的色淀颜料、高级脂肪酸的金属盐、二丁基氧化锡、二辛基氧化锡、二环己基氧化锡等二有机锡氧化物、二丁基锡硼酸盐、二辛基锡硼酸盐、二环己基锡硼酸盐等二有机锡硼酸盐类等。作为上述色淀颜料中所用的色淀化剂,可以举出磷钨酸、磷钼酸、磷钨钼酸、单宁酸、月桂酸、没食子酸、铁氰化物、亚铁氰化物等。这些带电控制剂既可以单独使用,也可以并用2种以上。
含有上述带电控制剂的间隔物粒子的极性可以通过适当地选择上述带电控制剂而设定。即,可以与周围的环境对应地使间隔物粒子带正电或带负电。
作为使用上述含有容易带电的单体成分的单体制造间隔物粒子的方法,可以举出在上述的单体之中,组合使用具有亲水性官能基的单体的方法。通过从这些具有亲水性官能基的单体中适当地选择合适的单体,就可以与周围的环境对应地使间隔物粒子带正电或带负电。
作为对上述间隔物粒子实施可以带电的表面处理的方法,例如可以举出像特开平1-247154号公报中记载的那样在间隔物粒子表面析出树脂而修饰的方法、像特开平9-113915号公报或特开平7-300587号公报中记载的那样使与间隔物粒子表面的官能基反应的化合物作用间隔物粒子表面而修饰的方法、像特开平11-223821号公报或特开2003-295198号公报中记载的那样在间隔物粒子表面进行接枝聚合而修饰表面的方法、在间隔物粒子表面形成化学地结合的表面层的方法等。在实施这些表面处理之时,可以以将间隔物粒子带电处理的方式选择适当的方法。
作为对上述间隔物粒子实施可以带电的表面处理的方法,在液晶显示装置的单元中,为了防止表面层剥离而向液晶中溶解析出,优选在间隔物粒子表面形成化学地结合的表面层的方法。
通过如上所述地对间隔物粒子实施表面处理,就可以提高间隔物粒子与基板的粘接性。另外,通过适当地选择构成间隔物粒子的单体,就可以在液晶显示元件中抑制液晶的取向的紊乱。
通过在可以分散上述间隔物粒子的溶剂成分中,分散上述的间隔物粒子,就可以获得本发明之三的间隔物分散液。
本发明之三的间隔物分散液作为上述溶剂成分至少含有沸点在200℃以上并且20℃的表面张力在42mN/m以上的溶剂X。
作为上述溶剂X的含有比例,优选调整为使得本发明之三的间隔物分散液在从后述的喷墨装置的1个喷嘴中一次所喷出的液滴中所含的量的下限为0.5ng,上限为15ng。当小于0.5ng时,则在将形成于基板表面的由本发明之三的间隔物分散液构成的液滴干燥时,间隔物粒子不会集聚,容易将间隔物粒子配置于与非像素区域对应的区域。当超过15ng时,则在将形成于基板表面的由本发明之三的间隔物分散液构成的液滴干燥时,例如就需要在70℃以上的高温下干燥,或者在小于70℃的温度下用长时间来干燥。在70℃以上的高温下干燥的情况下,取向膜容易损伤,在小于70℃的温度下用长时间来干燥的情况下,例如在干燥中需要10分钟以上,生产效率变差。
上述溶剂X在除去间隔物粒子的本发明之三的间隔物分散液中含有1重量%以上。当小于1重量%时,则本发明之三的间隔物分散液无法从后述的喷墨装置的喷嘴中稳定地喷出,另外,间隔物粒子难以集聚。优选的下限为10重量%,优选的上限为100重量%。而且,在间隔物粒子在间隔物分散液中不容易沉降的情况下,更优选的溶剂X的含有比例的下限为80重量%,上限为100重量%。
当上述溶剂X的沸点小于200℃时,则本发明之三的间隔物分散液就容易在后述的喷墨装置的喷嘴的头端干燥,容易产生喷嘴的堵塞。而且,如果是仅含有沸点小于180℃的溶剂的间隔物分散液,则会有更容易产生喷嘴的堵塞的情况。另外,由于沸点小于200℃的溶剂的粘度、密度低,因此在不含有沸点在200℃以上的溶剂的情况下,会有难以将间隔物分散液的粘度设为合适的范围的情况。另外,如果是仅含有沸点小于200℃的溶剂的间隔物分散液,则会有间隔物粒子容易沉降的情况。当上述溶剂X的表面张力小于42mN/m时,则在将形成于基板上的由本发明之三的间隔物分散液构成的液滴干燥时,间隔物粒子不会集聚,容易将间隔物粒子配置于非像素区域。
作为上述溶剂X,只要是具有上述的沸点及表面张力的溶剂,就没有特别限定,例如可以举出1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二甘醇、三甘醇、甘油、2-吡咯烷酮、硝基苯等。其中,由于可以在干燥时在短时间内有效地将间隔物粒子集聚,因此优选使用1,3-丙二醇、1,4-丁二醇及甘油。由于可以在干燥时在短时间内更为有效地将间隔物粒子集聚,因此更优选使用甘油。这些溶剂X既可以单独使用,也可以并用2种以上。
本发明之三的间隔物分散液中,除了上述溶剂X以外,例如还可以含有在从喷嘴中喷出的温度下为液体的各种溶剂。其中,优选水溶性或亲水性的溶剂。在喷墨装置中,有时使用水系介质用的喷嘴。在使用水系介质用的喷嘴的情况下,当作为间隔物分散液的介质使用疏水性强的介质时,则会有溶剂侵入构成喷嘴的构件中,或粘接构件的粘接剂的一部分溶解于溶剂中的情况。这样,在使用水系介质用的喷嘴的情况下,最好在间隔物分散液中含有水溶性或亲水性的溶剂。
作为上述水溶性或亲水性的溶剂,可以举出与本发明之一的间隔物分散液中所说明的水及/或亲水性有机溶剂相同的溶剂。
本发明之三的间隔物分散液优选含有沸点在150℃以上的溶剂。另外,更优选含有沸点在150℃以上并且表面张力在30mN/m以上的溶剂。当含有沸点在150℃以上并且表面张力在30mN/m以上的溶剂时,则可以增大后述的后退接触角(θr)。另外,当含有沸点在150℃以上并且表面张力在30mN/m以上的溶剂时,由于向基板喷出并命中本发明之三的间隔物分散液时的液滴直径变小,因此难以产生液滴的扩散。另外,间隔物粒子容易向液滴的命中中心移动。所以,就可以在基板上高精度地配置间隔物粒子。
本发明之三的间隔物分散液的表面张力优选的下限为25mN/m,优选的上限为50mN/m。当本发明之三的间隔物分散液的表面张力小于25mN/m时,则会有向基板喷出并命中本发明之三的间隔物分散液时的液滴直径变得过大的情况,另外,会有喷墨装置的喷头的喷嘴面润湿而使喷出状态变得不稳定的情况。当超过50mN/m时,则在向喷头中填充间隔物分散液之时,在喷墨装置的喷头内的油墨室中容易残存气泡,从而有产生无法喷出等不佳状况的情况。但是,在将喷墨装置的喷头内的油墨室等的接液部分用亲水性高的材料(例如SUS、陶瓷、玻璃等)构成的情况下,及/或在填充间隔物分散液之前,用2-丙醇等表面张力低而可以将油墨室良好地浸润的溶剂填充,将气泡充分地除去后,可以不卷入气泡地用间隔物分散液将流路、喷头内置换的情况下,虽然像这样在设备上、工序上需要花费一定工夫,但是即使使用超过50mN/m的间隔物分散液也可以喷出。
本发明之三的间隔物分散液的表面张力可以通过适当地组合上述的溶剂来调整。
为了将本发明之三的间隔物分散液的表面张力设为50mN/m以下,本发明之三的间隔物分散液的溶剂除了上述溶剂X以外,最好还含有沸点小于150℃的溶剂。更优选含有沸点在70℃以上而小于100℃的溶剂。
作为上述沸点小于150℃的溶剂,例如可以举出乙醇、正丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇等低级单醇类或丙酮等。它们既可以单独使用,也可以并用2种以上。其中,最优选2-丙醇。
上述沸点小于150℃的溶剂在将本发明之三的间隔物分散液向基板上喷出后而干燥之时会在比较低的温度下挥发。特别是,本发明之三的间隔物分散液中,由于当溶剂在高温下与取向膜接触时,就会将取向膜污染而损害液晶显示装置的显示质量,因此无法使干燥温度很高。所以,优选使用上述沸点小于150℃的溶剂。但是,当上述沸点小于150℃的溶剂在室温下容易挥发时,则在本发明之三的间隔物分散液的制造时或贮藏时容易产生凝聚粒子,或在喷墨装置的喷嘴附近的本发明之三的间隔物分散液容易干燥,而损害喷墨喷出性,因此不优选在室温下容易挥发的溶剂。
当使向基板喷出的本发明之三的间隔物分散液干燥的温度为高温时,则会有损伤取向膜,液晶显示装置的显示画质恶化的情况,然而通过使用上述沸点小于150℃的溶剂,就可以降低干燥温度,可以防止取向膜的损伤。
相对于除去间隔物粒子的本发明之三的间隔物分散液100重量份,沸点小于150℃的溶剂的含量的优选的下限为1.5重量份,优选的上限为50重量份。当小于1.5重量份时,则干燥速度变慢,会有液晶显示装置的生产效率降低的情况。当超过50重量份时,则本发明之三的间隔物分散液容易在喷墨装置的喷嘴的头端干燥,另外,在制造本发明之三的间隔物分散液之时,或在保管本发明之三的间隔物分散液之时干燥,从而有间隔物粒子凝聚的情况。
上述沸点小于150℃的溶剂的20℃的表面张力优选小于28mN/m,更优选25mN/m以下。当溶剂的表面张力在28mN/m以上时,则本发明之三的间隔物分散液的表面张力升高,从而有因喷墨装置的喷嘴的接液部分的表面张力使得喷出性变差的情况。
当本发明之三的间隔物分散液含有沸点小于150℃、表面张力小于28mN/m的溶剂时,则容易将间隔物分散液导入后述的喷墨装置,在喷出之时喷出性提高。
在将本发明之三的间隔物分散液干燥之时,沸点低的溶剂先挥发。因沸点低的溶剂先挥发,残存的本发明之三的间隔物分散液的溶剂X的比率就会提高。当溶剂X的比率提高时,则残存的本发明之三的间隔物分散液的表面张力进一步提高,间隔物粒子容易向命中地点中心移动。
本发明之三的间隔物分散液的20℃的粘度的优选的下限大于5mPa·s,优选的上限小于20mP·s。当粘度在5mPa·s以下时,则分散于本发明之三的间隔物分散液中的间隔物粒子容易随时间推移而沉降。当粘度在20mPa·s以上时,则在从喷嘴中将本发明之三的间隔物分散液喷出之时,会有难以控制喷出量的情况。为了控制喷出性,必须将本发明之三的间隔物分散液过度地加温。
本发明之三的间隔物分散液的20℃的密度的优选的下限为1.00g/cm3。当小于1.00g/cm3时,则分散于本发明之三的间隔物分散液中的间隔物粒子容易随时间推移而沉降。
本发明之三的间隔物分散液的沉降速度的优选的下限为150分钟。上述所谓沉淀速度是指,在向内径φ5mm的试管中导入了本发明之三的间隔物分散液,使得高度达到10cm后,静置后以目视在试管底部确认到间隔物粒子的堆积的时间。
当本发明之三的间隔物分散液的沉降速度的下限为150分钟时,则从将本发明之三的间隔物分散液导入了喷墨装置后到喷出本发明之三的间隔物分散液前期间,间隔物粒子难以沉降。由此,就可以使用喷墨装置稳定地喷出本发明之三的间隔物分散液。
在向基板上喷出之时,本发明之三的间隔物分散液的与基板的后退接触角(θr)的优选的下限为5度。当后退接触角(θr)的下限为5度时,则在将向基板喷出的本发明之三的间隔物分散液干燥时,液滴容易朝向本发明之三的间隔物分散液的命中中心缩小。另外,即使在1个液滴中含有多个间隔物粒子的情况下,间隔物粒子也容易朝向命中中心集聚。
上述后退接触角(θr)是指,在向基板上喷出的本发明之三的间隔物分散液命中基板上后,将其干燥前的过程中,命中基板上的本发明之三的间隔物分散液的命中直径开始变小时,即,液滴开始缩小时的接触角,或液滴的挥发成分当中的80~95重量%挥发时的接触角。
作为将上述后退接触角(θr)设为5度以上的方法,可以举出调整上述的本发明之三的间隔物分散液的溶剂的组成的方法;或对基板进行表面处理的方法等。
在调整本发明之三的间隔物分散液的溶剂的组成之时,既可以单独使用后退接触角(θr)在5度以上的溶剂,也可以并用2种以上溶剂。当将2种以上的溶剂混合使用时,则可以容易地调整间隔物粒子的分散性、使用本发明之三的间隔物分散液时的操作性、本发明之三的间隔物分散液的干燥速度等。
在混合使用上述2种以上的溶剂的情况下,所混合的溶剂当中沸点最高的溶剂的后退接触角(θr)优选在5度以上。当沸点最高的溶剂的后退接触角(θr)小于5度时,则在干燥过程中就会残留沸点最高的溶剂,该情况下,本发明之三的间隔物分散液的液滴直径变大,在基板上液滴容易扩散。另外,间隔物粒子容易朝向命中中心集聚。
上述后退接触角(θr)与本发明之三的间隔物分散液命中基板后不久的初期的接触角相比有变小的倾向。可以认为是因为,初期的接触角下,构成本发明之三的间隔物分散液的溶剂不是与基板表面充分接触的状态,而后退接触角(θr)下,溶剂与基板表面充分接触。在上述后退接触角(θr)相对于初期接触角来说明显更低的情况下,就会有取向膜因溶剂而受到损伤的情况。
本发明之三的间隔物分散液的与基板的初期的接触角的优选的下限为10度,优选的上限为110度。当小于10度时,则向基板上喷出的本发明之三的间隔物分散液向基板上扩散,会有间隔物粒子的配置间隔变大的情况。当超过110度时,则液滴容易在基板上移动,从而有配置精度降低,间隔物粒子与基板的密接性变差的情况。
从喷墨装置的喷嘴中喷出时的本发明之三的间隔物分散液的粘度的优选的下限为0.5mPa·s,优选的上限为15mPa·s。当小于0.5mPa·s时,则会有难以控制喷出量的情况,当超过15mPa·s时,则会有喷出变得困难的情况。更优选的下限为5mPa·s,更优选的上限为10mPa·s。
另外,在喷出本发明之三的间隔物分散液之时,通过将喷墨装置的喷嘴使用压电元件或制冷剂等冷却,或用加热器等加温,就可以将喷出后的本发明之三的间隔物分散液的温度调整为从-5℃到50℃的范围。
本发明之三的间隔物分散液中的间隔物粒子的固体成分浓度的优选的下限为0.01重量%,优选的上限为5重量%。当小于0.01重量%时,则会有在所喷出的液滴中不含有间隔物粒子的情况,当超过5重量%时,则喷墨装置的喷嘴容易堵塞,另外所喷出的液滴中所含的间隔物粒子的数目变得过多,在干燥过程中间隔物粒子难以移动。更优选的下限为0.2重量%,更优选的上限为2重量%。
而且,本发明之三的间隔物分散液中的间隔物粒子的固体成分浓度可以根据配置于基板上的间隔物粒子的配置个数适当地设定。
上述间隔物粒子优选以单粒子状分散于本发明之三的间隔物分散液中。当在本发明之三的间隔物分散液中存在凝聚了的间隔物粒子时,则会有喷出精度降低、喷墨装置的喷嘴堵塞的情况。
对于本发明之三的间隔物分散液,也可以在不妨碍本发明的效果的范围中,向本发明之三的间隔物分散液中添加用于赋予粘接性的粘接成分。作为上述粘接成分,例如可以举出上述的本发明之二的间隔物分散液的粘接性成分等。
另外,为了提高间隔物粒子的分散性,控制表面张力或粘度等物理的特性而提高喷出精度,提高干燥时的间隔物粒子的移动性能,本发明之三的间隔物分散液也可以添加各种表面活性剂、粘性调整剂等。
这里,虽然上述的本发明之一、之二及之三的间隔物分散液(以下也将它们统一称作本发明的间隔物分散液)分别含有上述的溶剂,但是该溶剂的组成最好与后述的喷墨装置的喷头内的油墨室的状态等匹配地适当组合而调整。
作为构成本发明的间隔物分散液的溶剂的优选的组合,例如在将喷墨装置的喷头内的油墨室等的接液部分用亲水性高的材料(SUS、陶瓷、玻璃等)构成的情况下,及/或在填充本发明的间隔物分散液之前,用2-丙醇等表面张力低而可以将油墨室良好地浸润的溶剂填充,将气泡充分地除去后,可以不卷入气泡地用本发明的间隔物分散液将流路、喷头内置换的情况下,可以举出:上述的沸点在150℃以上且表面张力在30mN/m以上的溶剂的优选的下限为30重量%、优选的上限为96重量%(更优选的下限为45重量%,更优选的上限为94重量%);与水的优选的下限为4重量%、优选的上限为70重量%(更优选的下限为6重量%,更优选的上限为55重量%)的组合。在上述溶剂为此种组合的情况下,当水小于4重量%时,则本发明的间隔物分散液的粘度过高,从而有产生难以从喷墨头中喷出的(驱动电压变得过高的)问题的情况,当超过70重量%时,则本发明的间隔物分散液的粘度变得过低,会有产生喷出稳定性,特别是高频驱动状态的稳定性降低的问题的情况。
另外,在喷墨装置不使用如上所述的喷头的情况下,作为上述溶剂的优选的组合,例如可以举出:上述的沸点小于150℃而表面张力小于28mN/m的溶剂的优选的下限为2重量%、优选的上限为40重量%(更优选的下限为5重量%,更优选的上限为20重量%);与上述的沸点在150℃以上且表面张力在30mN/m以上的溶剂的优选的下限为30重量%、优选的上限为96重量%(更优选的下限为40重量%,更优选的上限为90重量%);与水的优选的下限为0重量%、优选的上限为60重量%(更优选的下限为5重量%,更优选的上限为40重量%)的组合。而且,在上述溶剂为此种组合的情况下,将上述沸点小于150℃且表面张力小于28mN/m的溶剂与水相加的比例设为去掉了沸点在150℃以上且表面张力在30mN/m以上的溶剂的量,即,将优选的下限设为4重量%,将优选的上限设为70重量%(更优选将下限设为6重量%,更优选将上限设为55重量%)。
当上述沸点小于150℃且表面张力小于28mN/m的溶剂小于2重量%时,则本发明的间隔物分散液的表面张力变得过高,在将本发明的间隔物分散液导入喷头之时,在油墨室中残存气泡,引起产生不喷出的喷嘴的问题的概率提高。当超过40重量%时,则本发明的间隔物分散液的表面张力变得过低,在将本发明的间隔物分散液向基板上喷出之时,命中基板上的液滴的命中直径变大,从而有产生间隔物粒子在基板上难以集聚的问题的情况。
另外,当将水与沸点小于150℃且表面张力小于28mN/m的溶剂相加的量小于4重量%时,则本发明的间隔物分散液的粘度过高,从而有产生难以从喷墨头中喷出的(驱动电压变得过高的)问题的情况,当超过70重量%时,则本发明的间隔物分散液的粘度变得过低,会有产生喷出稳定性,特别是高频驱动状态的稳定性降低的问题的情况。
另外,在本发明之三的间隔物分散液以及本发明之一及本发明之二的间隔物分散液的溶剂含有上述的X溶剂的情况下,即,在表面张力高的基板上使间隔物集聚的情况下,作为上述溶剂的优选的组合,例如可以举出:上述沸点小于150℃且表面张力小于28mN/m的溶剂的优选的下限为2重量%、优选的上限为40重量%(更优选的下限为5重量%,更优选的上限为20重量%);与上述沸点在150℃以上且表面张力在30mN/m以上的溶剂的优选的下限为0重量%、优选的上限为95重量%(更优选的下限为40重量%,更优选的上限为90重量%);与上述溶剂X的优选的下限为1重量%、优选的上限为96重量%(更优选的下限为3重量%,更优选的上限为40重量%);与水的优选的下限为0重量%、优选的上限为60重量%(更优选的下限为5重量%,更优选的上限为40重量%)的组合。而且,在上述含有溶剂X的溶剂为此种组合的情况下,将上述沸点小于150℃且表面张力小于28mN/m的溶剂与水相加的比例设为4~70重量%(更优选6~55重量%),将上述沸点在150℃以上且表面张力在30mN/m以上的溶剂与溶剂X相加的比例设为30~96重量%(更优选40~90重量%)。
当上述沸点小于150℃且表面张力小于28mN/m的溶剂小于2重量%时,则本发明的间隔物分散液的表面张力变得过高,在将本发明的间隔物分散液导入喷头之时,在油墨室中残存气泡,引起产生不喷出的喷嘴的问题的概率提高。当超过40重量%时,则本发明的间隔物分散液的表面张力变得过低,在将本发明的间隔物分散液向基板上喷出之时,命中基板上的液滴的命中直径变大,从而有产生间隔物粒子在基板上难以集聚的问题的情况。
另外,当将水与沸点小于150℃且表面张力小于28mN/m的溶剂相加的量小于4重量%时,则本发明的间隔物分散液的粘度过高,从而有产生难以从喷墨头中喷出的(驱动电压变得过高的)问题的情况,当超过70重量%时,则本发明的间隔物分散液的粘度变得过低,会有产生喷出稳定性,特别是高频驱动状态的稳定性降低的问题的情况。
当上述溶剂X小于1重量%时,则会产生在表面张力高的基板上间隔物粒子难以集聚的问题,当超过96重量%时,则为将命中基板上的本发明的间隔物分散液液滴干燥要费很多时间,从而产生生产性降低的问题,或需要在高温下加热,从而产生给取向膜造成损伤的可能性变高等问题。
而且,在上述的含有溶剂X的情况下,例如在将喷墨装置的喷头内的油墨室等的接液部分用亲水性高的材料(SUS、陶瓷、玻璃等)构成的情况下,及/或在填充本发明的间隔物分散液之前,用2-丙醇等表面张力低而可以将油墨室良好地浸润的溶剂填充,将气泡充分地除去后,可以不卷入气泡地用本发明的间隔物分散液将流路、喷头内置换的情况下,作为上述溶剂的优选的组合,例如不需要添加上述沸点小于150℃且表面张力小于28mN/m的溶剂,作为组合由除它以外的溶剂的组合构成,可以举出:上述沸点在150℃以上且表面张力在30mN/m以上的溶剂的优选的下限为0重量%、优选的上限为95重量%(更优选的下限为40重量%,更优选的上限为90重量%);与上述溶剂X的优选的下限为1重量%、优选的上限为96重量%(更优选的下限为3重量%,更优选的上限为40重量%);与水的优选的下限为4重量%、优选的上限为70重量%(更优选的下限为6重量%,更优选的上限为55重量%)的组合。而且,在上述含有溶剂X的溶剂为此种组合的情况下,将上述沸点在150℃以上且表面张力在30mN/m以上的溶剂与溶剂X相加的比例设为30~96重量%(更优选40~90重量%)。
在上述溶剂为此种组合的情况下,当水小于4重量%时,则本发明的间隔物分散液的粘度过高,从而有产生难以从喷墨头中喷出的(驱动电压变得过高的)问题的情况,当超过70重量%时,则本发明的间隔物分散液的粘度变得过低,会有产生喷出稳定性,特别是高频驱动状态的稳定性降低的问题的情况。
当上述溶剂X小于1重量%时,则会产生在表面张力高的基板上间隔物粒子难以集聚的问题,当超过96重量%时,则为将命中基板上的本发明的间隔物分散液液滴干燥要费很多时间,从而产生生产性降低的问题,或需要在高温下加热,从而产生给取向膜造成损伤的可能性变高等问题。
本发明的间隔物分散液优选含有粘接剂。
上述粘接剂在命中基板上的本发明的间隔物分散液干燥的过程中发挥粘接力,是具有将间隔物粒子更为牢固地固着在基板上的作用的物质。其中,优选本发明之三的间隔物分散液含有上述粘接剂。这是因为,除了在干燥时可以在短时间内有效地将间隔物粒子集聚的上述效果以外,还可以将所配置的间隔物粒子牢固地固着于基板上。
上述粘接剂既可以溶解于本发明的间隔物分散液中,也可以分散于其中。在分散有上述粘接剂的情况下,其分散直径优选间隔物粒子的粒径的10%以下。
为了不损害间隔物粒子的间隙保持能力,上述粘接剂优选非常柔软的粘接剂,即,优选(硬化后的)弹性模量与间隔物粒子相比更低的。作为上述粘接剂,可以举出玻璃化点在150℃以下的热塑性树脂;利用溶剂的挥发而固化的树脂;热硬化性树脂、光硬化性树脂、光热硬化性树脂等硬化性树脂等。而且,上述粘接剂在其中更优选使用低分子量的物质。
上述玻璃化点在150℃以下的热塑性树脂因将基板热压接之时的热熔融或软化而发挥粘接力,可以将间隔物粒子牢固地固定于基板上。
上述玻璃化点在150℃以下的热塑性树脂优选不溶解于取向膜溶剂中的,另外,优选不溶解取向膜的。在使用了溶解于取向膜溶剂中或溶解取向膜的热塑性树脂的情况下,会有成为液晶污染的原因的情况。
作为上述玻璃化点在150℃以下并且不溶解于取向膜溶剂中、不溶解取向膜的热塑性树脂没有特别限定,例如可以举出聚(甲基)丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、纤维素树脂;聚丁二烯、聚丁烯等聚烯烃树脂;聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯等聚乙烯基树脂;聚丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚缩醛树脂等。另外,在苯乙烯-丁二烯-苯乙烯树脂等的共聚物中,可以使用调整了单体成分而使玻璃化点在150℃以下的材料。
因本发明的间隔物分散液的溶剂的挥发而硬化的树脂在配合于间隔物分散液中的期间是不硬化的状态,而在将本发明的间隔物分散液向基板喷出后,因溶剂挥发而硬化,可以将间隔物粒子牢固地固定于基板上。
作为此种树脂,例如在溶剂为水系的情况下,可以举出利用了嵌段异氰酸酯的丙烯酸粘接剂等。其中,优选属于水溶性并且可以交联的树脂。
上述热硬化性树脂、光硬化性树脂、光热硬化性树脂等硬化性树脂在配合于间隔物分散液中期间是不硬化的状态,在将间隔物分散液向基板喷出后,因加热及/或光照射而硬化,可以将间隔物粒子牢固地固定于基板上。
作为上述热硬化性树脂没有特别限定,例如可以举出酚醛树脂、蜜胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、马来酰亚胺树脂等。另外,还可以使用利用加热来引发反应的烷氧基甲基丙烯酰胺等;通过预先混合交联剂而进行加热引起交联反应(氨基甲酸酯反应、环氧基交联反应等)的具有反应性官能基的树脂;利用加热进行反应而变为交联性高分子的单体混合物(例如在侧链中具有环氧基的低聚物与引发剂的混合物)等。
作为上述光硬化性树脂没有特别限定,例如可以举出利用光引发反应的引发剂与各种单体的混合物(例如光自由基引发剂与丙烯酰单体-粘合剂混合物;光酸反生引发剂与环氧基低聚物混合物等);具有利用光交联的反应基的高分子(肉桂酸系化合物等);叠氮化合物等。
本发明的间隔物分散液中,上述粘接剂优选为共聚物(A)与多元化合物(B)的混合物,其中共聚物(A)具有以下述通式(1)表示的构成单位、以下述通式(2)表示的构成单位,并且以下述通式(1)表示的构成单位的含量为5~90摩尔%,以下述通式(2)表示的构成单位的含量为10~95摩尔;多元化合物(B)是选自由多元羧酸酐、多元羧酸、芳香族多元酚及芳香族多元胺构成的组中的至少一种。而且,以下也将作为上述共聚物(A)与多元化合物(B)的混合物的粘接成分称作「由混合物构成的粘接剂」。
【化1】
【化2】
式中,R1、R3分别表示氢原子或甲基,R2表示碳数为1~8的烷基,R4表示碳数为1~12的烷基、碳数为5~12的环烷基或芳香族基。另外,上述环烷基及芳香族基也可以具有取代基。
当上述粘接剂为由上述混合物构成的粘接剂时,则本发明的间隔物分散液就不会引起在通常的酸-环氧基共聚物中所见到的那样的由交联反应的进行导致的凝胶化,可以提高由上述混合物构成的粘接剂的环氧基含有率。另外,由于含有由上述混合物构成的粘接剂的本发明的间隔物分散液可以实现高浓度及低粘度,因此可以进行利用喷墨装置的对间隔物粒子的散布,并且由于与间隔物粒子一起散布于基板上的由上述混合物构成的粘接剂具有将间隔物粒子固着于基板上的高的能力,进而在硬化后可以获得高的交联密度,因此可以形成各种耐受性优良的间隙保持材料。另外,还可以提高耐热性。即,通过作为粘接剂含有由上述混合物构成的粘接剂,在使用喷墨装置将本发明的间隔物分散液的液滴喷出而命中基板上的规定的位置后,就可以通过将其干燥而将间隔物粒子正确并且牢固地配置于基板上的规定的位置。
由上述混合物构成的粘接剂中所含的共聚物(A)具有以上述通式(1)表示的构成单位(以下也称作构成单位(a1))、以通式(2)表示的构成单位(以下也称作构成单位(a2))。
作为成为上述构成单位(a1)的单体,例如可以举出具有环氧基的自由基聚合件化合物。
作为上述具有环氧基的自由基聚合性化合物没有特别限定,例如可以举出丙烯酸缩水甘油基酯、甲基丙烯酸缩水甘油基酯、α-乙基丙烯酸缩水甘油基酯、α-正丙基丙烯酸缩水甘油基酯、α-正丁基丙烯酸缩水甘油基酯、丙烯酸-3,4-环氧基丁酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧基丁酯、丙烯酸-6,7-环氧基庚酯、甲基丙烯酸-6,7-环氧基庚酯、α-乙基丙烯酸-6,7-环氧基庚酯等。其中,优选使用丙烯酸缩水甘油基酯、甲基丙烯酸缩水甘油基酯。它们既可以单独使用,也可以并用2种以上。
上述共聚物(A)中,上述构成单位(a1)的含量的下限为5摩尔%,上限为90摩尔%。当小于5摩尔%时,则由上述混合物构成的粘接剂的耐热性及耐药品性就会降低,当超过90摩尔%时,则含有由上述混合物构成的粘接剂的本发明的间隔物分散液就会凝胶化。优选的下限为10摩尔%,优选的上限为70摩尔%。
作为成为上述构成单位(a2)的单体,例如可以举出单烯烃系不饱和化合物。
作为上述的单烯烃系不饱和化合物没有特别限定,例如可以举出甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯等甲基丙烯酸烷基酯;丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丙酯等丙烯酸烷基酯;甲基丙烯酸环己基酯、甲基丙烯酸2-甲基环己基酯、甲基丙烯酸二环戊二烯基氧基乙基酯、甲基丙烯酸异冰片基酯等甲基丙烯酸环状烷基酯;丙烯酸环己基酯、丙烯酸2-甲基环己基酯、丙烯酸二环戊二烯基酯、丙烯酸二环戊二烯基氧基乙基酯、丙烯酸异冰片基酯等丙烯酸环状烷基酯;甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸苄酯等甲基丙烯酸芳基酯;马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯等二酸二酯;甲基丙烯酸2-羟基乙基酯、甲基丙烯酸2-羟基丙基酯等羟基烷基酯;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对甲氧基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、氯乙烯、偏氯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、醋酸乙烯酯等。其中,优选使用甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、苯乙烯、甲基丙烯酸二环戊二烯基酯、对甲氧基苯乙烯。它们既可以单独使用,也可以并用2种以上。
上述共聚物(A)中,上述构成单位(a2)的含量的下限为10摩尔%,上限为95摩尔%。当小于10摩尔%时,则含有由上述混合物构成的粘接剂的本发明的间隔物分散液就会凝胶化,当超过95摩尔%时,则由上述混合物构成的粘接剂的耐热性及耐药品性就会降低。优选的下限为30摩尔%,优选的上限为90摩尔%。
这里,在仅由成为上述构成单位(a1)的单体、成为上述构成单位(a2)的单体来制造共聚物时,会有环氧基与羧酸基反应、交联而使聚合体系凝胶化的情况。
但是,含有由上述混合物构成的粘接剂的本发明的间隔物分散液由于作为由该混合物构成的粘接剂含有上述多元化合物(B),因此不会引起在通常的酸-环氧基共聚物中所见到的那样的由交联反应的进行导致的凝胶化,可以提高由上述混合物构成的粘接剂的环氧基含有率。另外,由于含有由上述混合物构成的粘接剂的本发明的间隔物分散液可以实现高浓度及低粘度,因此可以进行利用喷墨装置的对间隔物粒子的散布,并且由于与间隔物粒子一起散布于基板上的由上述混合物构成的粘接剂具有将间隔物粒子固着于基板上的高的能力,进而在硬化后可以获得高的交联密度,因此可以形成各种耐受性优良的间隙保持材料。另外,还可以提高耐热性。
作为制造此种具有构成单位(a1)和构成单位(a2)的共聚物(A)的方法没有特别限定,例如可以举出将上述的成为构成单位(a1)的单体、成为构成单位(a2)的单体以达到上述配合比的方式在公知的溶剂中共聚的公知的方法。
上述多元化合物(B)是作为上述共聚物(A)的硬化剂发挥作用的物质,作为此种上述多元化合物(B),是选自由多元羧酸酐、多元羧酸、芳香族多元酚及芳香族多元胺构成的组中的至少一种。
作为上述多元羧酸酐,例如可以举出衣康酸酐、丁二酸酐、柠康酸酐、十二碳烯丁二酸酐、丙三羧酸酐、马来酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、降冰片烯二酸酐等脂肪族二酸酐;1、2、3、4-丁四酸二酐、环己四酸二酐等脂环族多元羧酸二酐;邻苯二甲酸酐、均苯四酸酐、偏苯三酸酐、二苯甲酮四酸酐等芳香族多元羧酸酐;乙二醇双偏苯三酸酐、丙三醇三偏苯三酸酐等含酯基酸酐等。其中,从耐热性的方面考虑,优选芳香族多元羧酸酐。
另外,还可以合适地使用市售的由无色的酸酐构成的环氧树脂硬化剂。作为市售的由无色的酸酐构成的环氧树脂硬化剂,例如可以举出AdekaHardener EH-700(旭电化工业公司制)、Rikasid MH、Rikasid MH-700(新日本理化公司制)、Epicure 126、Epicure YH-306、Epicure DX-126(油化Shell Epoxy公司制)、Epicron B-4400(大日本油墨化学工业公司制)等。
作为上述多元羧酸,例如可以举出丁二酸、戊二酸、己二酸、丁四酸、马来酸、衣康酸等脂肪族多元羧酸;六氢邻苯二甲酸、1,2-环己酸、1,2,4-环己三酸、环戊四酸等脂环族多元羧酸;邻苯二甲酸、异邻苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸、均苯四酸、1,2,5,8-萘四酸等芳香族多元羧酸等。其中,从反应性、耐热性等观点考虑,优选芳香族多元羧酸。
这些硬化剂既可以单独使用,也可以并用2种以上。
由上述化合物构成的粘接剂中,虽然作为上述共聚物(A)与多元化合物(B)的配合比没有特别限定,但是在上述共聚物(A)100重量份中,上述多元化合物(B)的优选的下限为1重量份,优选的上限为100重量份。当小于1重量份时,则会有硬化物的耐热性及耐药品性降低的情况,当超过100重量份时,则会大量地残留未反应的硬化剂,会有硬化物的耐热性及对液晶的非污染性降低的情况。更优选的下限为3重量份,更优选的上限为50重量份。
在含有由上述混合物构成的粘接剂的本发明的间隔物分散液中,由上述混合物构成的粘接剂也可以含有除了上述共聚物(A)及多元化合物(B)以外的成分,例如也可以根据需要配合硬化促进剂、粘接助剂等配合剂。
上述硬化促进剂一般来说是为了促进上述共聚物(A)的环氧基与多元化合物(B)的反应,提高交联密度而使用的物质,例如优选具有包含二级氮原子及三级氮原子的杂环构造的化合物,例如可以举出吡咯、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、吲哚、因嗪、苯并咪唑、异氰脲酸等。具体来说,可以举出2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基-咪唑、2-十七烷基咪唑、4-甲基-2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基-1-(2’-氨基乙基)咪唑、2-乙基-4-甲基-1-[2’-(3”,5”-二氨基三叠氮基)乙基]咪唑、苯并咪唑等咪唑衍生物,其中,优选使用2-乙基4-甲基咪唑、4-甲基-2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑。
这些硬化促进剂既可以单独使用,也可以并用2种以上。
在含有上述硬化促进剂的情况下,作为其配合量没有特别限定,然而相对于上述共聚物(A)100重量份,优选的下限为0.01重量份,优选的上限为2重量份。当小于0.01重量份时,则基本上无法获得配合硬化促进剂的效果,当超过2重量份时,则会残留未反应的硬化促进剂,从而有硬化物的耐热性及对液晶的非污染性降低的情况。
另外,本发明的间隔物分散液中,上述粘接剂是具有由以下述通式(1)表示的构成单位及以下述通式(2)表示的构成单位、来源于不饱和羧酸及/或不饱和羧酸酐的构成单位的共聚物,上述共聚物最好以下述通式(1)表示的构成单位的含量为1~70摩尔%,以下述通式(2)表示的构成单位的含量为10~98摩尔%,此外来源于上述不饱和羧酸及/或不饱和羧酸酐的构成单位的含量为1~70摩尔%。而且,以下也将作为具有由以上述通式(1)表示的构成单位及以下述通式(2)表示的构成单位、来源于不饱和羧酸及/或不饱和羧酸酐的构成单位的共聚物的粘接剂称作「由共聚物构成的粘接剂」。
【化3】
【化4】
式中,R1、R3分别表示氢原子或甲基,R2表示碳数为1~8的烷基,R4表示碳数为1~12的烷基、碳数为5~12的环烷基或芳香族基。另外,上述环烷基及芳香族基也可以具有取代基。
当上述粘接剂为上述由共聚物构成的粘接剂时,则由于本发明的间隔物分散液的上述由共聚物构成的粘接剂具有来源于不饱和羧酸及/或不饱和羧酸酐的构成单位,因此就难以使得上述由共聚物构成的粘接剂中所含的环氧基与羧基反应而使聚合体系凝胶化,另外,成为保持稳定性也优良的材料。另外,由于仅利用加热就可以使上述由共聚物构成的粘接剂容易地硬化,因此不需要使用特定的硬化剂,可以获得对于基板上的取向膜及液晶的污染物质极少的液晶显示装置的间隙保持材料。即,通过作为粘接剂含有上述由共聚物构成的粘接剂,就可以使用喷墨装置将间隔物粒子正确并且牢固地配置于基板上的规定的位置,并且在用于液晶显示装置的制造之时,对取向膜及液晶的污染性低。
上述由共聚物构成的粘接剂是具有由以上述通式(1)表示的构成单位(以下也称作构成单位(a))及以上述通式(2)表示的构成单位(以下也称作构成单位(b))、来源于不饱和羧酸及/或不饱和羧酸酐的构成单位(以下也称作构成单位(c))的共聚物。
作为成为上述构成单位(a)的单体没有特别限定,例如可以举出与上述的由混合物构成的粘接剂的构成单位(a1)具有相同的环氧基的自由基聚合性化合物。
上述共聚物中,上述构成单位(a)的含量的下限为1摩尔%,上限为70摩尔%。当小于1摩尔%时,则上述由共聚物构成的粘接剂的耐热性及耐药品性降低,当超过70摩尔%时,则含有上述由共聚物构成的粘接剂的间隔物分散液就会凝胶化。优选的下限为5摩尔%,优选的上限为40摩尔%。更优选的上限为20摩尔%。
作为成为上述构成单位(b)的单体没有特别限定,例如可以举出与上述的由混合物构成的粘接剂的构成单位(a2)具有相同的单烯烃系不饱和化合物。
上述共聚物中,上述构成单位(b)的含量的下限为10摩尔%,上限为98摩尔%。当小于10摩尔%时,则含有上述由共聚物构成的粘接剂的本发明的间隔物分散液就会凝胶化,当超过98摩尔%时,则上述由共聚物构成的粘接剂的耐热性及耐药品性就会降低。优选的下限为20摩尔%,优选的上限为90摩尔%。
作为成为上述构成单位(c)的单体,例如可以举出丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等单酸;马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸等二酸;及它们的酸酐等。其中,优选使用丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐。它们既可以单独使用,也可以并用2种以上。
上述共聚物中,上述构成单位(c)的含量的下限为1摩尔%,上限为70摩尔%。当小于1摩尔%时,则上述由共聚物构成的粘接剂的耐热性及耐药品性降低,当超过70摩尔%时,则含有上述由共聚物构成的粘接剂的本发明的间隔物分散液就会凝胶化。优选的下限为5摩尔%,优选的上限为40摩尔%。更优选的上限为20摩尔%。
这里,在仅由成为上述构成单位(a)的单体、成为上述构成单位(b)的单体来制造共聚物之时,环氧基与羧基反应、交联,而有聚合体系凝胶化的情况。
但是,由于上述由共聚物构成的粘接剂是成为上述构成单位(c)的单体在上述的范围内被与上述成为构成单位(a)的单体及成为构成单位(b)的单体共聚,因此就难以使得环氧基与羧基反应而使聚合体系凝胶化,另外在保持稳定性方面也优良。
另外,含有上述由共聚物构成的粘接剂的本发明的间隔物分散液由于仅利用加热就可以将上述由共聚物构成的粘接剂容易地硬化,因此不需要使用特定的硬化剂,可以获得来自本发明的间隔物分散液的对基板上的取向膜及液晶的污染物质极少的液晶显示装置的间隙保持材料。
作为上述粘接剂的向间隔物分散液中的添加量没有特别限定,然而优选的下限为0.001重量%,优选的上限为10重量%。当小于0.001重量%时,则会有无法获得添加粘接剂的效果,即将间隔物粒子固着的效果的情况,当超过10重量%时,则在干燥后间隔物粒子被粘接剂完全覆盖,从而有间隙精度恶化,或间隔物分散液的粘度上升而使喷出精度恶化的情况。更优选的下限为0.01重量%,更优选的上限为5重量%。
而且,本发明中作为间隔物分散液的溶剂,为了将间隔物集聚等而将间隔物粒子的集合范围缩小化,优选使用亲水性高的溶剂。所以,为了可以容易地溶解或分散于间隔物分散液的溶剂中,上述「由混合物构成的粘接剂」、上述「由共聚物构成的粘接剂」都优选亲水性溶剂溶解性高的粘接剂。
从间隔物分散液向溶剂中的溶解性的观点考虑,上述粘接剂或构成它的共聚物的重均分子量优选在40万以下,更优选在20万以下。当超过40万时,则不仅间隔物分散液向溶剂中的溶解性变差,而且间隔物分散液的粘度上升,产生触变性,从而有在喷墨式喷出中产生对喷出性造成不良影响的问题的情况。另外可以认为,当超过40万时,则粘接剂自身就会具有作为高分子分散材料等那样的表面活性剂的作用,命中基板后的间隔物分散液的液滴难以收缩。
为了获得亲水性溶剂溶解性高的粘接剂,无论是在由混合物构成的粘接剂中,还是在由共聚物构成的粘接剂中,共聚物都优选含有至少20重量%以上的具有亲水性官能基的单体单位,更优选含有40重量%以上。
作为上述具有亲水性官能基的单体,除了上述的成为构成单位(c:来源于不饱和羧酸及/或不饱和羧酸酐的构成单位)的单体以外,例如还可以举出具有羟基、磺酰基、磷酰基、氨基、酰胺基、醚基、硫醇基、硫代醚基等亲水性官能基的乙烯基系单体。其中,由于与液晶的相互作用少,因此优选具有羟基、羧基(羧酸基)及醚基的乙烯基系单体。
作为上述具有亲水性官能基的乙烯基系单体没有特别限定,例如可以举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、(甲基)丙烯酸1,4-羟基丁基酯、(聚)己内酯改性羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、烯丙基醇、甘油单烯丙基醚等具有羟基的乙烯基系单体;叔丁基丙烯酰胺磺酸、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸等具有磺酰基的乙烯基系单体;磷酸乙烯酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酸酯等具有磷酰基的乙烯基系单体;甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙基酯等具有氨基的乙烯基系单体;(聚)乙二醇(甲基)丙烯酸酯的末端烷基醚、(聚)丙二醇(甲基)丙烯酸酯的末端烷基醚、四氢糠基(甲基)丙烯酸酯等具有醚基的乙烯基系单体;(聚)乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇(甲基)丙烯酸酯等具有羟基及醚基的乙烯基系单体;(甲基)丙烯酰胺、羟甲基(甲基)丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮等具有酰胺基的乙烯基系单体等。这些具有亲水性官能基的乙烯基系单体既可以单独使用,也可以并用2种以上。
本发明的间隔物分散液可以通过使用后述的喷墨装置将间隔物粒子配置于基板表面的非像素区域,可以制造如图10所示的构造的液晶显示装置。
图10是示意性地表示通过使用上述喷墨装置和本发明的间隔物分散液而得的液晶显示装置的局部剖开前视剖面图。
图10中所示的液晶显示装置100中,将2片第二基板102、第一基板103相面对地配置。
在构成第二基板102的透明基板102A的内表面,等间隔地形成有黑矩阵104。在黑矩阵104上及黑矩阵104之间的透明基板102A的内表面,基本上达到一定的厚度地形成有由红、绿、蓝三色构成的滤色片105。在滤色片105上,形成有保护涂层106,使得表面变得平坦。覆盖表面涂层106地形成有大致为一定的厚度的ITO透明电极107,将该ITO透明电极107用大致为一定的厚度的取向膜108覆盖。
另一方面,在构成第一基板103的透明基板103A的内表面,在与黑矩阵103对应的位置上,形成有配线109。在配线109-109之间,并且与配线109-109夹隔一定间隔地,在透明基板103A的内表面形成于大致为一定的厚度的ITO透明电极110。覆盖配线109和ITO透明电极110地形成有大致为一定的厚度的取向膜111。第一基板103中,在形成有配线109的部分,取向膜111具有***部分111a。
第二基板102与第一基板103在各自的外周缘附近,借助未图示的密封材料接合。在由第二基板102与第一基板103包围的空间中,封入液晶112。在与黑矩阵103对应的位置,即,非像素区域配置有多个间隔物粒子113。利用间隔物粒子113限制第一、第二基板103、102的间隔,维持合适的液晶层的厚度。
而且,本发明的间隔物分散液中,将配置间隔物粒子的基板称作第一基板,在上述的第二基板102上配置间隔物粒子的情况下,第二基板就成为第一基板。
作为此种第一、第二基板,例如可以举出通常的液晶显示装置的作为面板基板使用的玻璃或树脂板等。另外,作为第一基板或第二基板,可以使用在像素区域设置了滤色片的基板。该情况下,像素区域由黑矩阵划分,该黑矩阵构成非像素区域。上述黑矩阵由实质上基本不透过光的分散了铬等金属或碳黑等成分的树脂等制成。
使用图11(a)~(c)对使用本发明的间隔物分散液在上述的第一基板103上配置间隔物粒子113的方法进行说明。图11(a)~(c)中,将配置间隔物粒子的过程分阶段地以局部剖开前视剖面图表示。
如图11(a)所示,以包括与黑矩阵104对应的非像素区域,即配线109部分的取向膜111的***部分111a的方式,喷出含有1个或多个间隔物粒子113的间隔物分散液113A。所喷出的间隔物分散液113A如图11(b)所示,命中与黑矩阵104对应的非像素区域。之后,将间隔物分散液113A干燥,如图11(c)所示,间隔物粒子113配置于与黑矩阵103对应的非像素区域,即配线109部分的取向膜111的***部分111a的阶梯面上。如图11(c)所示,如果在将间隔物分散液113A干燥之时含有多个间隔物粒子113,则间隔物粒子113就会朝向***部分111a的阶梯面集聚地移动,将多个间隔物粒子113相互接触地配置。
如上所述,如图12中局部剖开前视剖面图所示,得到在与黑矩阵104对应的非像素区域分别配置了1个或多个间隔物粒子113的第一基板103。该第一基板103以夹隔间隔物粒子113相面对的方式与第二基板102叠合。向所叠合的第一、第二基板103、102之间注入液晶,或者在将第一、第二基板103、102叠合之前在第一基板103或第二基板102上配置液晶112,就可以构成图10所示的液晶显示装置100。
作为将上述的本发明的间隔物分散液向基板上的规定的位置喷出的方法,可以根据所用的喷墨装置等适当地决定。
在使用喷墨装置进行间隔物粒子(以下,也包括本发明的液晶间隔物)的配置的情况下,作为上述喷墨装置没有特别限定,例如可以举出利用压电元件的振动将液体从喷嘴中喷出的压电方式、利用急剧的加热所致的液体的膨胀将液体从喷嘴中喷出的热方式、利用发热元件的急剧的加热将液体从喷嘴中喷出的Bubble Jet(注册商标)方式等,采用何种方式都可以。
上述喷墨装置的收纳本发明的间隔物分散液的油墨室的接液部优选由表面张力在31mN/m以上的亲水性的材料构成。作为接液部的材料,也可以使用亲水性聚酰亚胺等亲水性的有机材料,然而从耐久性方面考虑,优选使用无机材料,即陶瓷或玻璃、腐蚀性少的不锈钢等金属材料。
通常的喷墨装置中,为了在喷头部分确保与电压施加构件的绝缘等,在接液部中使用树脂等,该接液部中所用的树脂多由表面张力低于31mN/m的材料制成。该情况下,在将间隔物分散液导入喷头之时,间隔物分散液的浸润差,容易残存气泡。残存了气泡的喷嘴中,有时无法喷出间隔物分散液。
另外,从上述喷墨装置的1个喷嘴中一次所喷出的间隔物分散液的量的优选的下限为5ng,优选的上限为35ng。当小于5ng时,则会有难以喷出间隔物分散液的情况,当超过35ng时,则向基板喷出的间隔物分散液量过多而在干燥中需要很多时间,从而有无法在短时间内将间隔物粒子有效地向与非像素区域对应的区域集聚的情况。
作为控制从1个喷嘴中一次所喷出的间隔物分散液的量的方法,可以举出将喷嘴的口径最佳化的方法、将控制喷墨头的电信号最佳化的方法等。后者在使用了压电方式的喷墨装置时特别有效。
上述喷墨装置的喷嘴的口径相对于间隔物粒子的粒径优选在7倍以上。当喷嘴的口径小于7倍时,则喷嘴直径相对于间隔物粒子的粒径过小而使喷出精度降低,在明显的情况下会有喷嘴堵塞而无法喷出的情况。
对于喷出精度降低的理由可以如下考虑。例如在压电方式的喷墨装置中,在利用压电元件的振动对与压电元件靠近的油墨室抽吸了油墨后,从油墨室中送出油墨,从喷嘴的头端将油墨喷出。作为液滴的喷出方法,可以举出如下的方法,即,在喷出前不久抽拉喷嘴头端的弯月面,即油墨与气体的界面后,将液体压出的抽打法;从弯月面待机停止的位置开始直接将液体压出的压打法。一般的喷墨装置中,由于所喷出的液滴很小,因此前者的抽打法为主流。本发明中,由于喷嘴的直径有一定程度的大小,并且要求所喷出的液滴很小,因此抽打法是有效的。
但是,抽打法中,由于在喷出前不久抽拉弯月面,因此在喷嘴的口径小的情况下,例如在喷嘴的口径小于间隔物粒子的粒径的7倍时,则如图13(a)所示,如果在所抽拉的弯月面21附近有间隔物粒子22,则会有所抽拉的弯月面21不会轴对称的情况。这样,在抽拉了弯月面21后,将弯月面21压出之时,间隔物分散液23的液滴不会直行而发生弯曲。该情况下,喷出精度降低。当为了消除喷出之时的液滴的曲行,过多地增大喷嘴的口径时,则所喷出的液滴就会变大,液滴的命中直径也会变大。这样,带电油墨或间隔物粒子22的配置精度就会降低。
在喷嘴的口径大的情况下,例如在喷嘴的口径为间隔物粒子的粒径的7倍以上时,则如图13(b)所示,即使在所抽拉的弯月面21附近存在间隔物粒子22,弯月面21也不会受到间隔物粒子22的影响。这样,弯月面21就被轴对称地抽拉。这样,抽拉了弯月面21后,将弯月面21压出之时,间隔物分散液23的液滴就会直行。该情况下,喷出精度变得良好。
作为上述喷墨装置的喷嘴口径没有特别限定,然而优选的下限为20μm,优选的上限为100μm。当小于20μm时,则在喷出粒径为2~10μm的间隔物粒子的情况下,与粒径的差过小,喷出精度降低,或引起喷嘴堵塞而有无法喷出的情况。当超过100μm时,则所喷出的液滴的直径变大,向基板上喷出的液滴的直径也变大,因此会有间隔物粒子的配置精度降低的情况。
作为从上述喷嘴中喷出的液滴的直径没有特别限定,然而优选的下限为10μm,优选的上限为80μm。
作为将从喷嘴中喷出的液滴的直径控制为上述优选的范围的方法没有特别限定,例如可以举出将喷嘴的口径最佳化的方法、将控制喷墨装置的电信号最佳化的方法等,采用何种方法都可以。特别是,在使用压电方式的喷墨装置的情况下,优选采用后者的方法。
另外,虽然作为向基板上喷出的液滴的直径没有特别限定,然而优选的下限为30μm,优选的上限为150μm。为了设为小于30μm,需要使喷嘴口径非常小,从而会有由本发明的液晶间隔物造成的喷嘴堵塞的可能性变大,或必须提高喷嘴加工的精度的情况。当超过150μm时,则会有上述间隔物粒子的配置精度降低的情况。
在上述喷墨装置的喷头中,利用一定的配置方式设置多个如上所述的喷嘴。例如,上述喷嘴在与喷头的移动方向正交的方向上等间隔地设置64个或128个。而且,上述喷嘴也可以设置多列。
上述喷墨装置的喷嘴的间隔因压电元件等的构造或喷嘴的口径等而受到制约。所以,对于如上所述地以一定的间隔设置的喷嘴,在以与喷嘴的间隔不同的间隔将间隔物液向基板喷出的情况下,必须针对该喷出间隔准备各种各样的喷头。但是,准备各种各样的喷头是很困难的。由此,在喷出间隔小于喷头的间隔的情况下,通常来说在将与喷头的扫描方向成直角地配置的喷头保持与基板平行的同时,在与基板平行的平面内将喷头倾斜或旋转而喷出。另一方面,在喷出间隔大于喷嘴的间隔的情况下,不使用全部的喷嘴喷出间隔物分散液,而仅使用一部分的喷嘴喷出,或进一步倾斜喷头等而喷出。
另外,为了提高生产效率,也可以在喷墨装置上安装多个喷头,然而在增加了所安装的喷头的数目的情况下,其控制会变得更为困难。
图19(a)、(b)中,示意性地表示本发明中所用的喷墨装置的喷头的一个例子。图19(a)是示意性地表示喷墨头的一个例子的构造的局部剖开立体图,(b)是在喷嘴孔部分表示剖面构造的局部剖开立体图。
如图19(a)、(b)所示,喷头140具备利用抽吸等预先填充有油墨的油墨室141;及从油墨室141送入油墨的油墨室142。在喷头140上,形成有从油墨室142直到喷出面143的喷嘴孔144。喷出面143为了防止油墨的污染,被预先进行了疏水处理。在喷头140上,设有用于调整油墨的粘度的温度控制机构145。喷头140具有从油墨室141向油墨室142送入油墨的功能。喷头140具备发挥将送入油墨室142的油墨从喷嘴孔144中喷出的作用的压电元件146。
喷头140中,设有温度控制机构145。这样,在油墨的粘度过高的情况下,可以利用加热器加热油墨,降低油墨的粘度。另一方面,在油墨的粘度过低的情况下,可以利用珀耳贴元件将油墨冷却,提高油墨的粘度。
通过使用此种喷墨装置和本发明的间隔物分散液,就可以制造如图10所示的构造的液晶显示装置。
作为使用上述喷墨装置和本发明的间隔物分散液来制造如图10所示的构造的液晶显示装置的方法,例如优选如下的方法,是具备具有像素区域和非像素区域并被对置了的第一、第二基板的液晶显示装置的制造方法,包括:从喷墨装置的喷嘴中向上述第一基板上喷出分散有间隔物粒子的间隔物分散液,在上述第一基板上的与非像素区域对应的区域配置间隔物粒子的工序;将配置了间隔物粒子的上述第一基板夹隔间隔物粒子相面对地与上述第二基板叠合的工序;向叠合了的第一、第二基板之间注入液晶,或者在将上述第一、第二基板叠合的工序之前,在第一基板或第二基板上配置液晶的工序。
根据上述液晶显示装置的制造方法,可以使用本发明的间隔物分散液将间隔物粒子配置于规定的位置。其中,上述液晶显示装置的制造方法中所用的本发明的间隔物分散液由于含有在本发明之三的间隔物分散液中所说明的溶剂,通过将其喷出量控制为规定的范围内,可以特别恰当地将间隔物粒子向特定的位置集聚、配置,因此优选。特别优选使用了此种间隔物分散液的液晶显示装置的制造方法,即,是具备上述的各工序的液晶显示装置的制造方法,是间隔物分散液至少含有沸点在200℃以上并且表面张力在42mN/m以上的溶剂,在配置上述间隔物粒子的工序中,从1个喷嘴中一次所喷出的间隔物分散液中所含的沸点在200℃以上并且表面张力在42mN/m以上的溶剂的量为0.5~15ng的液晶显示装置的制造方法。此种液晶显示装置的制造方法也是本发明的一项内容。
本发明的液晶显示装置的制造方法中,使用喷墨装置,向第一基板的表面,喷出间隔物分散液,在第一基板上的与非像素区域对应的区域配置间隔物粒子。
在上述间隔物分散液向基板上喷出而命中后,该间隔物分散液的后退接触角的下限优选为5度。作为提高上述后退接触角的方法,例如可以举出将基板的表面设为低能量表面的方法。
作为将上述基板的表面设为低能量表面的方法,可以举出在基板表面设置氟膜或硅膜等具有低能量表面的树脂的方法、为了控制液晶分子的取向而在基板表面设置被称作取向膜的通常为0.1μm以下的树脂薄膜的方法。一般来说进行在基板表面设置树脂薄膜的方法。
作为构成上述树脂薄膜的材料,通常来说可以举出聚酰亚胺树脂。上述聚酰亚胺树脂膜是通过在基板上涂设了可溶于溶剂的聚酰胺酸后将其热聚合,或在基板上涂设了可溶性聚酰亚胺树脂后将其干燥而构成的。作为上述聚酰亚胺树脂,为了能够将基板的表面设为低能量表面,更优选使用具有长链的侧链、主链的树脂。
另外,出于控制液晶的取向的目的,所涂设的上述取向膜最好对表面进行摩擦处理。而且,作为上述间隔物分散液的溶剂,优选不会有因向取向膜中渗透或溶解等而将取向膜污染的情况的溶剂。
在被喷出上述间隔物分散液的第一基板上,在与非像素区域对应的区域,优选设有具有低能量表面的部位。即,优选将上述间隔物分散液的液滴配置于具有低能量表面的部位。这里,所谓与非像素区域对应的区域是指具有非像素区域的基板的非像素区域,即,例如如果是滤色片基板,则是指上述的黑矩阵形成部分。或者在将具有非像素区域的基板与另一方的基板叠合之时,在另一方的基板中,与具有非像素区域的基板的非像素区域相面对的区域是与非像素区域对应的区域。例如,如果是TFT液晶面板,则另一方的基板为TFT阵列基板,在将TFT阵列基板与具有非像素区域的基板叠合之时,TFT阵列基板的配线部等是与非像素区域对应的区域。
上述基板表面的具有低能量表面的部位的表面能的优选的上限为50mN/m。当超过50mN/m时,则只要使用具有可以用喷墨装置喷出的程度的表面张力的上述间隔物分散液,则所喷出的液滴就会在基板上浸润扩展,从而有间隔物粒子从非像素区域中伸出的情况。更优选的上限为40mN/m。
在上述基板表面设置取向膜等而构成的低能量表面既可以只是上述间隔物分散液所命中的部位,也可以是基板表面全部。当考虑图案处理等工序的烦杂性时,通常将基板表面全部设为低能量表面。
上述基板中,优选在上述间隔物分散液的液滴的命中中心部分设有阶梯。该情况下,由于间隔物粒子向规定的位置有效地移动,因此可以提高间隔物粒子的配置精度。另外,优选向上述间隔物分散液的液滴的命中中心部分,喷出静电性地作用的带电油墨,将带电油墨干燥。
设于上述基板表面的所谓阶梯是指,由设于基板上的配线等与周围形成了高低差的并非有意形成的凹凸,或者为了将间隔物粒子会集而有意地设置的凹凸,而不论凸凹的构造如何。所以,上述阶梯是指凹凸形状的凹部或凸部与基板的平坦部,即基准面的阶梯。
作为上述阶梯,具体来说,例如在TFT阵列基板中,可以举出如图14(a)~(c)所示,由栅极或源极形成的0.2μm左右的阶梯,如图14(g)所示,由阵列形成的1.0μm左右的阶梯等。
另外,例如在滤色片基板中,可以举出如图14(d)~(f)、(h)所示,在黑矩阵上的滤色片之间的1.0μm左右的凹部阶梯等。
在将上述间隔物粒子的粒径设为D(μm),将阶梯的高低差设为B(μm)时,上述阶梯的高低差优选满足0.01μm<|B|<0.95D的关系。当上述阶梯的高低差小于0.01μm时,则会有间隔物粒子难以集聚在阶梯周边的情况,当超过0.95D时,则会有间隔物粒子对基板的间隙调整效果不充分的情况。
在上述基板表面具有阶梯的情况下,由于在上述间隔物分散液向基板上喷出并被干燥的阶段,液滴的一部分被固定于阶梯部分,因此可以将间隔物粒子配置在阶梯周边的有限的位置。这样,通过在与非像素区域对应的区域设置阶梯,就可以将间隔物粒子集中在与非像素区域对应的区域。
在如图15(a)~(c)所示,将上述间隔物分散液干燥后,对于配置间隔物粒子131的部位,一般来说如果是凸部132就会处于角部,如果是凹部133就会处于该凹陷之中。在凹部133的大小大于间隔物粒子的粒径或所喷出的间隔物分散液的液滴的命中直径的情况下,间隔物粒子不仅配置于凹部133之中,而且还配置于凹部133的周边部。
在由配线等形成的阶梯部分,或者夹隔着取向膜等而在其附近有金属种的情况下,或者在配线部分含有带电控制剂的情况下,因静电的相互作用,即,因静电的电泳效应,液滴中的间隔物粒子会向特定的位置移动。这样,为了控制间隔物粒子的集聚,最好调整金属种或带电控制剂的种类。
另外,在对配线实施了表面处理的情况下,因静电的电泳效应,液滴中的间隔物粒子也会向特定的位置移动。该情况下,最好对在配线等的表面处理中所用的化合物,例如使用离子性的官能基改变化合物的官能基等。而且,可以对源配线或栅配线等配线或基板表面全部,施加不会损害电路的程度的正或负的电压,控制间隔物粒子的集聚。配置于基板上的间隔物粒子的配置个数(散布密度)优选处于50~350个/mm2的范围。
本发明的液晶显示装置的制造方法中所用的间隔物分散液优选以由下述式(1)表示的值以上的间隔向基板喷出。喷出间隔是指命中基板的本发明的间隔物分散液的2个液滴间的最短距离。
35×[D/(2-3cosθ+cos3θ)1/3(μm) (1)
上述式(1)中,D表示间隔物粒子的粒径(μm),θ表示上述的初期接触角。
当以比上述的式(1)表示的值更小的间隔喷出时,则会引起命中基板的间隔物分散液的液滴的合聚,从而会有在干燥过程中间隔物粒子不朝向一个地方集聚的情况。该情况下,干燥后的间隔物粒子的配置精度降低。另外,当为了减少从1个喷嘴中喷出的间隔物分散液的量而减小喷嘴的口径时,则由于间隔物粒子的粒径相对于喷嘴的口径相对地变大,因此例如无法总是从喷嘴中朝向同一个方向直线地喷出间隔物粒子,产生飞行弯曲,间隔物粒子的配置精度降低。另外,会有由间隔物粒子将喷嘴堵塞的情况。
上述间隔物粒子如只要配置于黑矩阵等与非像素区域对应的区域,或者配置于配线等与非像素区域对应的区域,则对于所配置的部分及配置图案没有特别限定。但是,为了防止间隔物粒子向像素区域伸出,例如在将基板的与非像素区域对应的区域制成格子状的情况下,更优选瞄准与格子状的非像素区域对应的区域的纵横交叉的格子点喷出上述间隔物分散液。
一个部位中的间隔物粒子的配置个数可以根据配置部位适当地设定,然而一般来说优选为1~12个左右。作为平均配置个数优选2~6个左右。其配置个数可以利用间隔物粒子的粒径及间隔物分散液的浓度适当地调整。
在将上述间隔物分散液向基板喷出之时,既可以进行1次喷墨装置的喷头的扫描,也可以分为多次进行。特别是在配置间隔物粒子的间隔小于以上述的式(1)表示的值的情况下,最好在以由上述的式(1)表示的值的整数倍的间隔喷出上述间隔物分散液,并将间隔物分散液干燥后,以该间隔量移动喷头,再次喷出上述间隔物分散液。在上述间隔物分散液的喷出之时,既可以在将喷头的移动方向例如每次交互改变地往复的同时喷出,也可以在将喷头仅朝一定方向移动的同时喷出。
作为将上述间隔物粒子配置于基板上的方法,如特开2002-015493号公报中所记载的那样,在对基板表面引出垂线后,以与该垂线具有规定的角度的方式倾斜喷头而喷出液滴,另外控制喷头与基板的相对的移动速度。通过如此操作,就可以减小上述间隔物分散液的液滴的命中直径,可以在与非像素区域对应的区域高精度地配置间隔物粒子。
另外,在将上述间隔物分散液利用喷墨装置喷出的基板表面的非像素区域形成有凸部的情况下,优选将本发明的间隔物分散液向该凸部上喷出。即使在可以在上述凸部上配置间隔物粒子,例如使用了粒径在5μm以下程度的微小的间隔物粒子的情况下,也可以将所制造的液晶显示装置的液晶层的厚度设为适度的范围。该情况下,最好上述间隔物分散液的间隔物粒子的粒径在5μm以下,20℃的表面张力为33mN/m以上,并且间隔物粒子浓度为0.01~5重量%,在配置上述的间隔物粒子的工序中,从1个喷嘴中一次所喷出的间隔物分散液的重量为5~20ng。由于从1个喷嘴中一次所喷出的间隔物分散液的重量为5~20ng,因此可以减小向凸部上喷出的间隔物分散液的液滴的命中直径,所以,可以在基板表面的与非像素区域对应的区域中所形成的凸部上高精度地配置间隔物粒子。
作为上述凸部的形状,既可以是格子状的形状,也可以是具有长度方向和宽度方向的形状。而且,在具有长度方向和宽度方向的形状中,包括长方形、椭圆形等。
在向上述凸部上喷出上述间隔物分散液的情况下,最好该凸部具有格子状的形状,被喷出上述间隔物分散液的部分的凸部的宽度的下限为15μm,上限为40μm。通过使凸部的宽度处于上述范围,就可以可靠地防止向凸部上喷出的间隔物分散液从凸部上伸出,可以更高精度地配置间隔物粒子。这样,就可以提高所制造的液晶显示装置的显示画质。
对在将上述本发明的液晶显示装置的制造方法中所用的间隔物分散液向基板上喷出,所喷出的间隔物分散液命中基板表面后,将间隔物分散液干燥的方法进行说明。
作为在上述间隔物分散液命中基板表面后将间隔物分散液干燥的方法没有特别限定,可以举出加热放置基板的载台的方法、向基板吹送热风的方法、利用远红外线等加热基板的方法、利用减压干燥将向基板上喷出的本发明的间隔物分散液干燥的方法等。干燥过程中,为了将间隔物粒子向液滴的命中中心附近集聚,最好将干燥温度、干燥时间、分散液的沸点、分散液的表面张力、分散液与取向膜的接触角、分散液中的间隔物粒子浓度等设定为适当的条件。
作为将向上述基板上喷出的间隔物分散液干燥的方法,由于将基板减压干燥的方法不需要对基板加热,基板、基板上的取向膜、间隔物粒子不会受到加热所致的损伤,因此优选。
在将向基板上喷出的间隔物分散液利用减压干燥来干燥的情况下,既可以将喷出了上述间隔物分散液的基板放入减压装置而将间隔物分散液干燥,也可以将间隔物配置装置本身设于减压干燥机中,将上述间隔物分散液干燥。通过如此操作,就可以调整基板上的间隔物分散液的干燥速度。作为减压装置,可以举出在放入基板的减压室上,连接有与该减压室相比容量更大的例如预先被减压了的减压罐的装置,由于如果使用该减压装置,就可以迅速地并且容易地减压,因此优选。
为了在干燥过程中将间隔物粒子向液滴的命中中心点附近集聚,最好以使间隔物粒子在基板表面移动期间液体不会消失的方式,用一定程度的时间进行干燥。即,优选在溶剂不会急剧地干燥的温度下干燥。由于当高温的溶剂长时间与取向膜接触时,则会将取向膜污染而有损害作为液晶显示装置的显示画质的情况,因此优选在低温下干燥。
当使用在室温下容易挥发的溶剂,或在溶剂将会急剧地挥发的条件下使用上述间隔物分散液时,则喷墨装置的喷嘴附近的间隔物分散液容易干燥,从而有喷出性变差的情况。另外,在制造上述间隔物分散液之时,或保管间隔物分散液之时,会有间隔物分散液干燥,间隔物粒子凝聚的情况。
上述间隔物分散液命中基板表面后的基板的表面温度优选为比间隔物分散液中所含的最低沸点的溶剂的沸点低20℃以上的温度。当基板的表面温度高于最低沸点的溶剂的沸点一20℃时,则最低沸点的溶剂急剧地挥发,间隔物粒子难以移动,在明显的情况下,因溶剂的激烈的沸腾,含有间隔物粒子的液滴在基板表面来回移动,从而有间隔物粒子的配置精度明显降低的情况。
上述间隔物分散液命中基板表面后,在慢慢地升高基板的表面温度的同时,将溶剂干燥。此时,干燥结束前的基板的表面温度优选在90℃以下,更优选在70℃以下。当干燥结束前的基板的表面温度超过90℃时,则会有将取向膜污染而降低液晶显示装置的显示画质的情况。而且,将基板表面的液滴消失的时刻作为干燥结束的时刻。
在上述间隔物分散液的干燥结束后,为了提高间隔物粒子与基板的固着性,除去残留溶剂,例如也可以将基板进一步加热到120~230℃左右的温度。
而且,在作为本发明的间隔物分散液,使用了上述的本发明之一的间隔物分散液或本发明之二的间隔物分散液的情况下,通过进行上述加热处理,本发明之一的间隔物分散液的粘接层及本发明之二的间隔物分散液的粘接性粒子会在间隔物粒子的周围熔融或软化,将间隔物粒子与基板牢固地粘接、固定,并且将多个间隔物粒子之间也固定,因此间隔物粒子会以多点与基板粘接,具有非常优良的粘接性。
配置了上述间隔物粒子的第一基板被以夹隔间隔物粒子而相面对的方式与未配置间隔物粒子的第二基板叠合。在将第一、第二基板例如在外周缘附近使用周边密封剂加热压接后,向第一、第二基板之间的空隙中填充液晶而制作液晶显示装置(真空注入法)。
或者,例如在第一基板或第二基板的任意一方的基板的外周缘附近涂布周边密封剂,向由周边密封剂包围的范围内滴下液晶。之后,与另一方的基板贴合,将密封剂硬化而制作液晶显示装置(液晶滴下工艺)。
根据本发明,可以提供:在制造液晶显示装置之时可以正确地控制2片基板的间隔,并且可以牢固地固定于基板表面的液晶间隔物;在制造液晶显示装置之时正确地控制2片基板的间隔,并且可以将间隔物粒子牢固地固定于基板表面的间隔物分散液;及可以在基板上的特定的位置高精度地配置间隔物粒子的间隔物分散液;液晶显示装置的制造方法;以及液晶显示装置。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的液晶间隔物的一个例子的剖面图。
图2是示意性地表示本发明的液晶间隔物的一个例子的剖面图。
图3是示意性地表示本发明的液晶间隔物的一个例子的剖面图。
图4是实施例1中制作的液晶间隔物的电子显微镜照片。
图5是实施例2中制作的液晶间隔物的电子显微镜照片。
图6是实施例3中制作的液晶间隔物的电子显微镜照片。
图7是示意性地表示使用本发明之二的间隔物分散液将间隔物粒子固着在基板表面的规定的位置的样子的剖面图。
图8是示意性地表示将粘接性粒子在间隔物粒子的表面固定化复合化的一个方式的剖面图。
图9是示意性地说明配置于基板上的间隔物粒子被粘接性粒子牢固地固着的机理的剖面图。
图10是示意性地表示利用本发明的液晶显示装置的制造方法得到的液晶显示装置的局部剖开前视剖面图。
图11(a)~(c)是阶段性地表示利用本发明之三的间隔物分散液配置间隔物粒子的过程的局部剖开前视剖面图。
图12是表示配置了间隔物粒子的第一基板的局部剖开前视剖面图。
图13是示意性地表示从喷墨装置的喷嘴中喷出液滴时的状态的图,(a)表示弯月面并非轴对称的情况,(b)表示弯月面为轴对称的情况。
图14(a)~(h)是沿着设于基板的表面的阶梯部分的横截面方向的切割部剖面图。
图15(a)~(c)是示意性地表示间隔物粒子所残留的位置的图。
图16(a)是将在构成实施例5~31及比较例4~8中所用的滤色片基板之时,在玻璃基板的内表面设置了黑矩阵的状态放大表示的局部剖开俯视图,(b)是将实施例5~31及比较例4~8中所用的滤色片基板放大表示的局部剖开前视剖面图。
图17(a)是将在构成实施例5~31及比较例4~8中所用的TFT阵列模型基板之时,在玻璃基板的内表面设置了阶梯的状态放大表示的局部剖开俯视图,(b)是将实施例5~31及比较例4~8中所用的TFT阵列模型基板放大表示的局部剖开前视图。
图18是表示间隔物粒子的存在范围的评价方法的示意图。
图19(a)是示意性地表示喷墨装置的喷头的一个例子的构造的局部剖开立体图,(b)是示意性地表示喷嘴孔部分的剖面构造的局部剖开立体图。
图20是示意性地表示液晶显示装置的一个例子的前视剖面图。
其中,10、20、30 液晶间隔物,11、21、31 基材粒子,15、25、35 粘接粒子,41、113、131 间隔物粒子,42 粘接性粒子,43 溶剂,44 基板,51 滤色片基板,52、62 玻璃基板,53、104 黑矩阵,54、105 黑矩阵,55、106 保护涂层,56、64、110 ITO透明电极,57、65、108、111 取向膜,61A、61B TFT阵列模型基板,63 阶梯,100 液晶显示装置,102 第二基板,102A、103A 透明基板,103 第一基板,107 透明电极,109 配线,111a ***部分,112 液晶,132 凸部,133 凹部,140 喷头,141、142 油墨室,143 喷出面,144 喷嘴孔,145 温度控制机构,146 压电元件。
具体实施方式
下面给出实施例而对本发明进行进一步详细说明,然而本发明并不仅限定于这些实施例。
(实施例1)
作为基材粒子,使用了粒径4.1μm(CV5%)的以二乙烯基苯作为主成分的粒子(商品名「Micropearl SP-2401」,积水化学工业制)。
在可分离烧瓶中,称量离子交换水80重量份、乙醇320重量份、聚乙烯基吡咯烷酮(K-30)0.5重量份、苯乙烯5重量份及基材粒子10重量份,均匀地搅拌混合,得到了基材粒子分散液。
然后,将均匀地混合了离子交换水10重量份、乙醇40重量份、2,2’-偶氮双异丁腈0.8重量份的溶液投入基材粒子分散液,在60℃下聚合20小时后,清洗,得到了在基材粒子表面具有壳种层的壳种粒子(1)。
对所得的壳种粒子(1),使用粒度分布计(Colter公司制)进行了粒度测定,其结果为,平均粒径为4.2μm,形成了厚度50nm的壳种层。
在可分离烧瓶中称量离子交换水200重量份、聚乙烯醇(GL-03,日本合成公司制)的5%水溶液40重量份、壳种粒子(1)2重量份,以200rpm搅拌,得到了壳种粒子分散液(1)。
然后,在离子交换水100重量份、十二烷基硫酸钠2重量份中,使用孔径0.4μm的SPG膜分散甲基丙烯酸羟乙基酯3重量份、乙二醇二甲基丙烯酸酯0.5重量份、甲基丙烯酸2-乙基己基酯2重量份及过氧化苯甲酰1重量份的混合液,得到了1.1μm的聚合性单体乳化液(1)。将所得的聚合性单体乳化液(1)添加到所得的壳种粒子分散液(1)中,以100rpm搅拌,在氮气气流下,在室温下使壳种层吸收聚合性单体24小时,得到了聚合性液滴。
然后,设为250rpm,通过加热到90℃而使聚合性液滴聚合,得到了具有粘接层的液晶间隔物(1)。将所得的液晶间隔物(1)分级,用透过型电子显微镜(TEM)观察了其剖面,其结果为,是(a)为4.2μm,(b)为1.5μm,(b)/(a)为0.4,并且(c)为5.5μm的具有从基材粒子的表面成瘤状突出的部分的构造。
(2)间隔物分散液的配制
将乙二醇60重量份、异丙醇20重量份及离子交换水20重量份均匀地搅拌混合,配制了介质。所得的介质的20℃的表面张力为35mN/m。将所制造的液晶间隔物(1)0.5重量份慢慢地添加到介质100重量份中,利用超声波振荡器均匀地搅拌混合,配制了间隔物分散液(1)。
(实施例2)
除了使用实施例1中所得的壳种粒子(1),在配制聚合性单体乳化液之时,使用了将离子交换水160重量份、乙二醇二甲基丙烯酸酯0.2重量份、甲基丙烯酸2-乙基己基酯0.8重量份、甲基丙烯酸羟乙基酯0.2重量份、过氧化苯甲酰0.05重量份及十二烷基磺酸钠1.2重量份用均化器均匀地乳化的聚合性单体乳化液以外,与实施例1相同地得到了具有粘接层的液晶间隔物(2)。
用透过型电子显微镜(TEM)观察了所得的液晶间隔物(2)的剖面,其结果如图4所示,是(a)为4.2μm,(b)为6.1μm,(b)/(a)为1.5,(c)为7.2μm,并在基材粒子的表面的一部分设置了粘接层的构造。其后,与实施例1相同地配制了间隔物分散液(2)。
(实施例3)
除了使用实施例1中所得的壳种粒子(1),在配制聚合性单体乳化液之时,使用了将离子交换水160重量份、乙二醇二甲基丙烯酸酯0.6重量份、甲基丙烯酸2-乙基己基酯2.4重量份、甲基丙烯酸羟乙基酯0.6重量份、过氧化苯甲酰0.15重量份及十二烷基磺酸钠1.2重量份用均化器均匀地乳化的聚合性单体乳化液以外,与实施例1相同地得到了具有粘接层的液晶间隔物(3)。
用透过型电子显微镜(TEM)观察了所得的液晶间隔物(3)的剖面,其结果如图5所示,(a)为4.2μm,(b)为4.5μm,(b)/(a)为1.1,(c)为5.1μm,是在基材粒子的表面的一部分设置了粘接层的构造。其后,与实施例1相同地配制了间隔物分散液(3)。
(实施例4)
液晶间隔物(4)的合成
在可分离烧瓶中称量二甲亚砜50重量份、基材粒子(商品名「Micropearl SP2041」,积水化学工业制)50重量份、甲基丙烯酸2-羟基酯50重量份及甲基丙烯酸异丁基酯50重量份,以200rpm搅拌,得到了基材粒子分散液。
然后,将在1M硝酸水溶液10重量份中溶解了硝酸二铵铈1.5重量份的溶液添加到基材粒子分散液中,通过在氮气气流下加热到50℃,得到了壳种粒子(2)。
对所得的壳种粒子(2)使用粒度分布计(Colter公司制)进行了粒度测定,其结果为,平均粒径为4.2μm,形成了厚50nm的壳种层。
在可分离烧瓶中称量离子交换水200重量份、聚乙烯醇(GL-03,日本合成公司制)的5%水溶液40重量份、壳种粒子(2)2重量份,以200rpm搅拌,得到了壳种粒子分散液(3)。
另外,另行将离子交换水160重量份、乙二醇二甲基丙烯酸酯1.5重量份、甲基丙烯酸2-乙基己基酯1.5重量份、过氧化苯甲酰0.30重量份及十二烷基磺酸钠1.2重量份用均化器均匀地乳化,得到了聚合性单体乳化液。
将所得的聚合性单体乳化液添加到所得的壳种粒子分散液(3)中,以100rpm搅拌,在氮气气流下,在室温下使接枝层吸收聚合性单体24小时,得到了聚合性液滴。
然后,将搅拌速度设为200rpm,通过加热到90℃而使聚合性液滴聚合,得到了具有粘接层的液晶间隔物(4)。
用透过型电子显微镜(TEM)观察了所得的液晶间隔物(4)的剖面,其结果如图6所示,(a)为4.2μm,(b)为5.7μm,(b)/(a)为1.4,并且(c)为5.7μm,是设于基材粒子的表面整体的构造。
其后,与实施例1相同地配制了间隔物分散液(4)。
(比较例1)
液晶间隔物(5)的合成
作为基材粒子,使用了粒径5.0μm(CV5%)的以二乙烯基苯作为主成分的粒子(商品名「Micropearl SP-205」,积水化学工业制)。
在可分离烧瓶中,称量甲基乙基酮200重量份、甲基丙烯酰基异氰酸酯30重量份及基材粒子10重量份,均匀地搅拌混合,通过在室温下反应30分钟,得到了在表面具有聚合性乙烯基的粒子。
在利用甲基乙基酮清洗后,添加甲基乙基酮200重量份、甲基丙烯酸甲酯20重量份、甲基丙烯酸2-乙基己基酯80重量份、甲基丙烯酸羟乙基酯20重量份及过氧化苯甲酰0.5重量份,在氮气气流下在70℃进行4小时接枝聚合反应,得到了具有粘接层的液晶间隔物(5)。
用透过型电子显微镜(TEM)观察了所得的液晶间隔物(5)的剖面,其结果为,形成了厚100μm的大致均一的粘接层。
其后,与实施例1相同地配制了间隔物分散液(5)。
使用喷墨装置将实施例1~4及比较例1中配制的间隔物分散液向基板上喷出,进行了液晶间隔物的配置。
在用所安装的加热器加热为45℃的载台上,放置规定的TFT阵列基板。
将实施例1~4及比较例1中配制的间隔物分散液用不锈钢筛网(网眼10μm)过滤而除去了凝聚物后,用在压电方式的喷头头端搭载了口径50μm的喷嘴的喷墨装置,瞄准TFT阵列基板的与滤色片基板的黑矩阵对应的位置,每隔纵向的1列线地向纵向的线上以110μm的间隔喷出间隔物分散液的液滴,以纵110μm×横150μm的间距配置了液晶间隔物。而且,喷出之时的喷嘴(喷头面)与基板的间隔设为0.5mm,使用了双脉冲方式。如此配置的液晶间隔物的散布密度为180个/mm2。
在利用目视确认向载台上的基板喷出的间隔物分散液完全干燥后,再除去残留的分散介质,为了将液晶间隔物固着于基板上,移至加热为150℃的加热平板上加热,放置了15分钟。
将配置了液晶间隔物的TFT阵列基板与滤色片玻璃基板的周边部借助密封剂贴合,通过将密封剂在150℃下加热1小时而将其硬化,制作了单元间隙成为液晶间隔物的基材粒子的粒径的空单元后,向该空单元中利用真空法填充液晶(商品名「ZLI-4720-000」,Merck公司制),用封口剂将注入口密封而制作了液晶显示装置。
(评价)
(固着性)
对与滤色片玻璃基板贴合之前的散布了液晶间隔物并热处理了的TFT阵列基板,计测用***吹打风前后的1.0mm2的范围的液晶间隔物数目,计算残存的粒子数的比例,以百分率求得。而且,作为此时的鼓风条件,使用了鼓风压力2.0kg/cm2及4.0kg/cm2、喷嘴口径2mm、垂直距离5mm、时间15秒的条件。将结果表示于表1中。
(显示画质)
对液晶显示装置施加规定的电压,用电子显微镜观察由液晶间隔物引起的暗点等显示不良的有无,利用下述判定基准评价了显示画质。
○…在显示区域中基本上看不到液晶间隔物,没有由液晶间隔物引起的暗点,画质良好。
△…在显示区域中可以看到若干的液晶间隔物,有由液晶间隔物引起的暗点。
×…在显示区域中看到很多液晶间隔物,有由液晶间隔物引起的暗点。
[表1]
显示画质 | 鼓风所致的液晶间隔物残存率 | ||
2kg/cm2 | 4kg/cm2 | ||
实施例1 | △ | 80% | 76% |
实施例2 | △ | 98% | 95% |
实施例3 | ○ | 100% | 100% |
实施例4 | ○ | 100% | 100% |
比较例1 | × | 62% | 25% |
如表1所示,本发明的液晶间隔物很明显固着性、显示画质与比较例相比非常优良。
(实施例5)
(1)粘接性粒子的制作
在安装了4口可分离盖、搅拌桨、三通旋塞、冷凝管、温度传感器的1000mL容量的可分离烧瓶中,称量了甲基丙烯酸甲酯150mmol、甲基丙烯酸异丁酯50mol、二甲基丙烯酸乙二醇酯6mmol、甲基丙烯酸苯基二甲基锍甲基硫酸盐4mmol、2,2’-偶氮双[N-(2-羧基乙基)-2-甲基-丙酸脒]4水合物2mmol及蒸馏水500mL后,以200rpm搅拌,在氮气气氛下,在70℃进行了12小时聚合。
向所得的树脂微粒分散液中添加2-乙醇胺2mmol,继而在70℃搅拌了1小时后,进行了2次利用离心分离操作的对未反应单体、聚合引发剂等的除去、清洗,得到了在表面具有羟基的粘接性粒子。
对所得的粘接性粒子,使用动态光散射粒度分布***(大塚电子公司制,DLS8000)研究了粒径,其结果为,平均粒径为0.25μm,CV值为8.8%。另外,在利用冷冻干燥除去了水后,将粘接性粒子1g和10mL的超纯水封入石英玻璃管,在120℃下进行了24小时加热。对于加热后的水中的离子浓度,对Na+利用无火焰原子吸光光度法进行测定,对Cl-、SO4 2-利用离子色谱法进行测定,结果分别为2.4ppm、3ppm、小于1ppm,是离子含量低的物质。
(2)溶剂的配制
将乙二醇60重量份、异丙醇20重量份及离子交换水20重量份均匀地搅拌混合,配制了介质。所得的介质的20℃的表面张力为35mN/m。
(3)间隔物分散液的配制
作为间隔物粒子,使用了平均粒径为5.0μm(CV5%)的以二乙烯基苯作为主成分的粒子(商品名「Micropearl SP-205」,积水化学工业制)。
将间隔物粒子2重量份、粘接性粒子2重量份慢慢地添加到介质100重量份中,利用超声波振荡器均匀地搅拌混合,配制了间隔物分散液。
(实施例6)
(1)粘接性粒子(6)的制作
在2000mL容量的可分离烧瓶中,称量了甲基丙烯酸甲酯50重量份、甲基丙烯酸异丁酯20重量份、甲基丙烯酸2-乙基己基酯10重量份、水1000重量份、过硫酸钾3重量份后,以250rpm搅拌,得到了混合溶液1。
在氮气气氛下,在70℃引发后,用3小时滴下混合了甲基丙烯酸2-羟基乙基酯15重量份、水100重量份的单体溶液,其后进行了12小时聚合。
所得的树脂微粒分散液进行2次未反应单体、聚合引发剂等的除去、清洗,得到了粘接性粒子(6)。
对所得的粘接性粒子,使用动态光散射粒度分布***(大塚电子公司制,DLS8000)研究了粒径,其结果为,平均粒径为0.50μm,CV值为10.0%。
(2)溶剂的配制
将乙二醇10重量份、异丙醇10重量份及离子交换水80重量份均匀地搅拌混合,配制了介质(6)。所得的介质的20℃的表面张力为36mN/m。
(3)间隔物分散液的配制
作为间隔物粒子,使用了平均粒径为5.Oμm(CV5%)的以二乙烯基苯作为主成分的粒子(商品名「Micropearl SP-205」,积水化学工业制)。
将间隔物粒子2重量份、粘接性粒子2重量份慢慢地添加到介质(6)100重量份中,利用超声波振荡器均匀地搅拌混合,配制了间隔物分散液。
(比较例2)
除了在间隔物分散液中未配合粘接性粒子以外,与实施例5相同地配制了间隔物分散液。
(比较例3)
(1)具有粘接层的间隔物粒子的合成
作为基材粒子,使用了平均粒径为5.0μm(CV5%)的以二乙烯基苯作为主成分的粒子(商品名「Micropearl SP-205」,积水化学工业制)。
在可分离烧瓶中,称量甲基乙基酮200重量份、甲基丙烯酰异氰酸酯30重量份及基材粒子10重量份,均匀地搅拌混合,通过在室温下反应30分钟,得到了在表面具有聚合性乙烯基的粒子。
在利用甲基乙基酮清洗后,添加甲基乙基酮200重量份、甲基丙烯酸甲酯84重量份、甲基丙烯酸异丁酯36重量份及过氧化苯甲酰0.5重量份,在氮气气流下在70℃进行4小时接枝聚合反应,得到了具有粘接层的间隔物粒子。
用透过型电子显微镜(TEM)观察了所得的粘接性液晶间隔物的剖面,其结果为,形成了厚100μm的大致均一的粘接层。
(2)间隔物分散液的配制
将所得的具有粘接层的间隔物粒子2重量份慢慢地添加到实施例1中配制的介质100重量份中,利用超声波振荡器均匀地搅拌混合,配制了间隔物分散液。
(评价)
将实施例5、6及比较例2、3中配制的间隔物分散液用不锈钢筛网(网眼10μm)过滤而除去了凝聚物后,用在压电方式的喷头头端搭载了口径50μm的喷嘴的喷墨装置,瞄准TFT阵列基板的与滤色片基板的黑矩阵对应的位置,每隔纵向的1列线地向纵向的线上以110μm的间隔喷出间隔物分散液的液滴,以纵110μm×横150μm的间距配置了液晶间隔物。而且,喷出之时的喷嘴(喷头面)与基板的间隔设为0.5mm,使用了双脉冲方式。如此配置的液晶间隔物的散布密度为180个/mm2。
在利用目视确认向载台上的基板喷出的间隔物分散液完全干燥后,再除去残留的分散介质,为了将液晶间隔物固着于基板上,移至加热为150℃的加热平板上加热,放置了15分钟,其后自然冷却至室温。
对配制了间隔物粒子的TFT阵列基板,计测用***吹打风前后的1.0mm2的范围的间隔物粒子数,求得残存的间隔物粒子的比例。
而且,作为此时的鼓风条件,使用了鼓风压力5kg/cm2及10kg/cm2、喷嘴口径2mm、垂直距离5mm、时间15秒的条件。
将结果表示于表2中。
[表2]
鼓风所致的液晶间隔物残存率 | ||
5(kg/cm2) | 10(kg/cm2) | |
实施例5 | 100% | 100% |
实施例6 | 100% | 98% |
比较例2 | 0% | 0% |
比较例3 | 60% | 20% |
(间隔物粒子的配制)
将二乙烯基苯15重量份、丙烯酸异辛基酯5重量份、作为聚合引发剂的过氧化苯甲酰1.3重量份在可分离烧瓶中均匀地混合。
然后,将聚乙烯醇(商品名「KurarayPoval GL-03,Kuraray公司制」的3%水溶液20重量份、十二烷基硫酸钠0.5重量份投入可分离烧瓶中,充分搅拌。之后,又添加了离子交换水140重量份。在搅拌该溶液的同时,在氮气气流下,在80℃反应15小时。将所得的粒子用热水及丙酮清洗后,进行分级操作,得到了平均粒径为3、4或5μm;CV值为3.0%的3种间隔物粒子。
(间隔物粒子的表面修饰)
(间隔物粒子SA)
向二甲亚砜(DMSO)20重量份、甲基丙烯酸羟甲基酯2重量份、N-乙基丙烯酰胺18重量份的混合物中,投入所得的平均粒径为3、4或5μm;CV值为3.0%的间隔物粒子5重量份,使用超声波振荡器均匀地分散。之后,向反应体系中导入氮气,在30℃持续搅拌2小时。然后,添加用1N的硝酸水溶液配制的0.1mol/L的硝酸铈铵溶液10重量份,反应5小时。反应结束后,使用2μm的薄膜过滤器,将间隔物粒子与反应液分滤。将该间隔物粒子用乙醇及丙酮充分地清洗,用真空干燥器进行减压干燥,得到了平均粒径为3、4或5μm的3种间隔物粒子SA。
(间隔物粒子SB)
将利用间隔物粒子的配制得到的平均粒径为4μm、CV值为3.0%的间隔物粒子5重量份,投入二甲亚砜(DMSO)20重量份、甲基丙烯酸羟甲基酯2重量份、甲基丙烯酸16重量份、丙烯酸月桂基酯2重量份的混合物中,使用超声波处理机均匀地分散。之后,与间隔物粒子SA相同地得到了平均粒径为4μm的间隔物粒子SB。
(间隔物粒子SC)
将利用间隔物粒子的配制得到的平均粒径为4μm、CV值为3.0%的间隔物粒子5重量份,投入二甲亚砜(DMSO)20重量份、甲基丙烯酸羟甲基酯2重量份、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(分子量800)18重量份的混合物中,使用超声波处理机均匀地分散。之后,与间隔物粒子SA相同地得到了平均粒径为4μm的间隔物粒子SC。
(间隔物分散液的配制)
取必需量的所得的间隔物粒子,使之达到规定的粒子浓度,慢慢地添加到下述表3~6中所示的组成的溶剂中,使用超声波处理机充分地搅拌分散。之后,通过使用10μm的网眼的薄膜过滤器过滤,除去凝聚物而得到了间隔物分散液。
以使用铂板的Wilhelmy法测定了所得的间隔物分散液的20℃的表面张力。另外,在向内径5φmm的试管中导入间隔物分散液直至10cm高度后,测定在静置之时,利用目视在试管底部确认到间隔物粒子的堆积前的时间,评价了间隔物分散液的沉降速度。将所测定的结果表示于下述表3~6中。
(基板的制作)
准备了作为液晶测试面板用的滤色片基板51、作为滤色片基板51的对置基板的设置了阶梯的TFT阵列模型基板61A、61B。
(滤色片基板)
图16(a)中,将滤色片基板51中所用的设置了黑矩阵的玻璃基板放大而用局部剖开俯视图表示。图16(b)中,将滤色片基板51的一部分放大而用局部剖开前视剖面图表示。
如下所示地制作了实施例及比较例中所用的表面平滑的滤色片基板51。
如图16(a)、(b)所示,在300mm×360mm的玻璃基板52上,利用通常的方法,设置了由金属铬制成的黑矩阵53(宽25μm,纵间隔150μm,横间隔75μm,厚0.2μm)。在黑矩阵53上及其间,形成了由RGB三色构成的滤色片54像素(厚1.5μm),使得表面变得平坦。在其上设置了基本上为一定的厚度的保护涂层55及ITO透明电极56。
继而在ITO透明电极56上,利用旋转涂覆法均匀地涂布了含有聚酰亚胺的溶液。涂布后,在80℃干燥后在190℃下烧成1小时,将其硬化,形成了基本上为一定的厚度的取向膜57。
上述取向膜57由下述PI1、PI2或PI3这3种的任意一种取向膜构成。为了构成PI1、PI2或PI3的取向膜,使用了下述聚酰亚胺树脂溶液。所形成的取向膜的表面张力(γ)如下所示。
PI1:商品名「Sunever SE130」,日产化学公司制,表面张力(γ):46mN/m)
PI2:商品名「Sunever SE150」,日产化学公司制,表面张力(γ):39mN/m)
PI3:商品名「Sunever SE1211」,日产化学公司制,表面张力(γ):26mN/m)
(TFT阵列模型基板)
图17(a)中,将TFT阵列模型基板中所用的设置了阶梯的玻璃基板放大而以局部剖开俯视图表示。图17(b)中,将TFT阵列模型基板的一部分放大而以局部剖开前视图表示。
实施例及比较例中所用的设置了阶梯的TFT阵列模型基板61A如下所示地制作。
如图17(a)、(b)所示,在与滤色片基板51的黑矩阵53相面对的位置,在300mm×360mm的玻璃基板62上,利用以往公知的方法设置了由铜制成的阶梯63(宽8μm,厚5nm)。在其上,设置基本上为一定的厚度的ITO透明电极64,继而利用上述的方法形成基本上为一定的厚度的取向膜65。TFT阵列模型基板61A中,在形成有阶梯63的部分,取向膜65***而形成凸部,该凸部的高度,即基板表面的阶梯为5nm。
在构成取向膜65之时,使用了与作为对置基板的滤色片基板51的取向膜57相同的聚酰亚胺树脂溶液。
另行制作了设有阶梯的TFT阵列模型基板61B。TFT阵列模型基板61B与上述的TFT阵列模型基板61A只有阶梯的高度不同的差异。即,TFT阵列模型基板61B中将阶梯63的高度设为200nm,在基板表面设置了200nm的阶梯。TFT阵列模型基板61B中,构成了由PI3制成的取向膜65。
(喷墨装置)
准备了搭载有喷嘴的口径为40μm的喷头的压电方式的喷墨装置。将该喷头的油墨室的接液部用玻璃陶瓷材料构成。喷嘴使用了对喷嘴面实施了氟系的疏水加工的喷嘴。
(间隔物粒子的配置)
将表3~6中所示的间隔物分散液转移至在滤色片基板51或TFT阵列模型基板61A、61B的任意一方的基板上配置间隔物粒子的工序。而且,在将从喷墨装置的喷嘴中喷出的初期的间隔物分散液0.5mL抛弃后,开始间隔物粒子的配置。
在用加热器加热为45℃的载台上,放置了滤色片基板51或TFT阵列模型基板61A、61B。之后,使用上述的喷墨装置,瞄准滤色片基板51上的黑矩阵53部分上,或TFT阵列模型基板61A、61B的与黑矩阵53对应的阶梯部分,喷出了间隔物分散液。
改变向喷墨装置的油墨室导入间隔物分散液后,直至喷出前的时间。即,对导入间隔物分散液后立即喷出的情况(初期)、导入后静置1小时而喷出的情况(1小时后)的情况进行了评价。
喷出之时的喷嘴的头端面与基板表面的间隔设为0.5mm。喷墨装置设为双脉冲方式。对于粘度超过15mPa·s的间隔物分散液,在加热为粘度达到3~15mPa·s的范围的同时喷出。喷出后,利用接触角仪测定了间隔物分散液的液滴与基板的初期接触角(θ)。将结果表示于表3~6中。
喷出间隔物分散液后,将命中滤色片基板51或TFT阵列模型基板61A、61B的间隔物分散液干燥。
实施例7~30及比较例4~8中,在用加热器加热为45℃的载台上,将向基板喷出的间隔物分散液干燥,利用目视确认间隔物分散液完全干燥。之后,除去残留的溶剂,将基板放置于加热为150℃的加热平板上,加热15分钟,将间隔物粒子固着于基板上。
实施例31、32中,将喷出了间隔物分散液的基板放入减压装置,将间隔物分散液干燥。减压干燥时的温度设为45℃,减压度设为10mmHg。
(评价用液晶显示装置的制作)
将在任意一方的基板上配置了间隔物粒子的滤色片基板51、TFT阵列模型基板61A或TFT阵列模型基板61B使用周边密封剂贴合。贴合后,将密封剂在150℃下加热1小时,将其硬化,以使单元间隙达到间隔物粒子的粒径的方式制作了空单元。之后,向贴合的2片基板间利用真空注入法填充液晶,用封口剂将注入口密封,制作了液晶显示装置。
(实施例及比较例的评价)
对下面的项目进行了评价。
(间隔物粒子散布密度)
在将间隔物粒子固着于基板上后,在配置有间隔物粒子的部分,观测散布于每1mm2的间隔物粒子的个数,作为散布目的。
(平均间隔物粒子数)
在1mm2的范围内计测每一个配置部位凝聚的间隔物粒子的个数的平均值,作为平均间隔物粒子数。表3~6中,使用「-」标记表示的是指由于间隔物粒子凝聚而无法测定的情况。
(1小时后的喷出状态)
对向喷墨装置的油墨室导入了间隔物分散液后静置1小时而喷出的情况的喷出状态,依照下述的基准进行了判定。
○:在全部喷嘴中喷出。
△:未喷出喷嘴小于3%。
×:未喷出喷嘴在3%以上。
(间隔物粒子配置精度)
对液滴干燥后的间隔物粒子的配置状态依照下述的基准进行了判定。
○:间隔物粒子的大部分处于与非像素区域对应的区域。
△:间隔物粒子的一部分从与非像素区域对应的区域中伸出。
×:多数间隔物粒子从与非像素区域对应的区域伸出。
(间隔物粒子存在范围)
如图18所示,从黑矩阵或与之对应的部分的中心向两侧等间隔地拉出平行线,将在该2条平行线间以个数计存在95%以上的间隔物粒子的平行线间的距离作为间隔物粒子存在范围。
(显示画质)
观察液晶显示装置的显示画质,依照下述的基准进行了判定。
○:在显示区域中基本上看不到间隔物粒子,没有由间隔物粒子引起的暗点。
△:在显示区域中可以看到微量间隔物粒子,有由间隔物粒子引起的暗点。
×:可以看到间隔物粒子,有由间隔物粒子引起的暗点。
将结果表示于下述表3~6中。
[表3]
实施例 | ||||||||||
7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | ||
溶剂配合量g | 乙醇 | |||||||||
2-丙醇 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | |
水 | 5 | 5 | 5 | 5 | 45 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
乙二醇 | ||||||||||
单***丙二醇 | ||||||||||
乙二醇 | 70 | 70 | 60 | 40 | 70 | 70 | 70 | 70 | ||
1,3-丙二醇 | ||||||||||
1,4-丁二醇 | ||||||||||
二甘醇 | ||||||||||
甘油 | 10 | 10 | 20 | 40 | 40 | 10 | 10 | 10 | 10 | |
间隔物粒子 | 种类 | SA | SA | SA | SA | SA | SA | SA | SA | SA |
粒径(μm) | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 3 | 5 | |
添加量(g) | 0.37 | 0.75 | 1.00 | 2.00 | 2.00 | 0.75 | 0.75 | 0.30 | 2.00 | |
间隔物粒子分散液 | 表面张力γ20(mN/m) | 37.0 | 37.0 | 37.2 | 37.4 | 34.0 | 37.0 | 37.0 | 37.2 | 36.8 |
粘度η20(mPa·s) | 14.3 | 14.3 | 14.4 | 14.5 | 8.0 | 14.3 | 14.3 | 14.0 | 15.0 | |
密度d20(g/cm3) | 1.046 | 1.046 | 1.046 | 1.047 | 1.062 | 1.046 | 1.046 | 1.047 | 1.048 | |
沉降速度(min) | 300 | 300 | 300 | 300 | 60 | 300 | 300 | 300 | 300 | |
1个喷嘴、每一次的间隔物粒子分散液的液滴量(ng) | 40 | 20 | 15 | 7.5 | 7.5 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
1个液滴中的沸点在200℃以上、表面张力在42mN/m以上的溶剂量(ng) | 4 | 2 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
被喷出基板 | 种类 | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A |
阶梯高度(nm) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
取向膜种类 | PI2 | PI2 | PI2 | PI2 | PI2 | PI1 | PI3 | PI2 | PI2 | |
初期接触角θ(度) | 33.0 | 33.0 | 33.5 | 34.0 | 38.0 | 24.8 | 45.0 | 31.0 | 32.5 | |
后退接触角θr(度) | 24.0 | 27.0 | 29.0 | 29.0 | 28.5 | 12.0 | 44.0 | 25.0 | 24.0 | |
对置基板 | 种类 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
阶梯高度(nm) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
取向膜种类 | PI2 | PI2 | PI2 | PI2 | PI2 | PI1 | PI3 | PI2 | PI2 | |
干燥时间(分钟) | 15 | 6 | 10 | 10 | 10 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
初期 | 间隔物粒子散布密度(个/mm2) | 200 | 210 | 190 | 220 | 200 | 210 | 210 | 200 | 105 |
平均间隔物粒子数(个/dot) | 3.3 | 3.5 | 3.1 | 3.6 | 3.3 | 3.5 | 3.5 | 3.3 | 1.7 | |
1小时后 | 喷出状态 | ○ | ○ | ○ | ○ | × | ○ | ○ | ○ | ○ |
间隔物粒子散布密度(个/mm2) | 205 | 220 | 200 | 200 | 90 | 205 | 220 | 200 | 210 | |
平均间隔物粒子数(个/dot) | 3.4 | 3.6 | 3.3 | 3.3 | - | 3.4 | 3.6 | 3.3 | 3.5 | |
间隔物配置精度 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
间隔物存在范围(μm) | 24 | 23 | 23 | 22 | 21 | 24 | 23 | 21 | 24 | |
显示画质 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
[表4]
実施例 | ||||||||||
16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | ||
溶剂配合量g | 乙醇 | 15 | 15 | |||||||
2-丙醇 | 15 | 15 | 15 | 15 | 10 | 15 | 15 | |||
水 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | ||
乙二醇单*** | ||||||||||
丙二醇 | ||||||||||
乙二醇 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | |||
1,3-丙二醇 | 80 | 80 | ||||||||
1,4-丁二醇 | ||||||||||
二甘醇 | ||||||||||
甘油 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 20 | |||
间隔物粒子 | 种类 | SB | SC | SA | SA | SA | SA | SA | SA | SA |
粒径(μm) | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
添加量(g) | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 1.00 | 0.75 | 0.75 | |
间隔物粒子分散液 | 表面张力γ20(mN/m) | 36.9 | 37.2 | 37.0 | 37.0 | 35.2 | 35.2 | 37.7 | 36.5 | 36.5 |
粘度η20(mPa·s) | 14.3 | 14.3 | 14.3 | 14.3 | 13.8 | 13.8 | 15.0 | 15.0 | 15.0 | |
密度d20(g/cm3) | 1.046 | 1.047 | 1.046 | 1.046 | 1.042 | 1.042 | 1.048 | 1.040 | 1.040 | |
沉降速度(min) | 300 | 300 | 300 | 300 | 240 | 240 | 360 | 300 | 300 | |
1个喷嘴、每一次的间隔物粒子分散液的液滴量(ng) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 15 | 20 | 20 | |
1个液滴中的沸点在200℃以上、表面张力在42mN/m以上的溶剂量(ng) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 16 | 16 | |
被喷出基板 | 种类 | 61A | 61A | 51 | 61B | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A |
阶梯高度(nm) | 5 | 5 | 0 | 200 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
取向膜种类 | PI2 | PI2 | PI3 | PI3 | PI2 | PI3 | PI2 | PI2 | PI3 | |
初期接触角θ(度) | 33.0 | 34.0 | 44.7 | 43.5 | 33.0 | 45.0 | 32.0 | 29.8 | 41.0 | |
后退接触角θr(度) | 27.0 | 26.5 | 42.0 | 41.0 | 27.0 | 45.0 | 27.0 | 14.0 | 42.0 | |
对置基板 | 种类 | 51 | 51 | 61A | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
阶梯高度(nm) | 0 | 0 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
取向膜种类 | PI2 | PI2 | PI3 | PI3 | PI2 | PI3 | PI2 | PI2 | PI3 | |
干燥时间(分钟) | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 10 | 6 | 6 | |
初期 | 间隔物粒子散布密度(个/mm2) | 210 | 210 | 200 | 195 | 210 | 200 | 200 | 200 | 205 |
平均间隔物粒子数(个/dot) | 3.5 | 3.5 | 3.3 | 3.2 | 3.5 | 3.3 | 3.3 | 3.3 | 3.4 | |
1小时后 | 喷出状态 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
间隔物粒子散布密度(个/mm2) | 220 | 220 | 205 | 210 | 210 | 205 | 200 | 195 | 210 | |
平均间隔物粒子数(个/dot) | 3.6 | 3.6 | 3.4 | 3.5 | 3.5 | 3.4 | 3.3 | 3.2 | 3.5 | |
间隔物配置精度 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
间隔物存在范围(μm) | 24 | 22 | 25 | 21 | 23 | 23 | 22 | 24 | 23 | |
显示画质 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
[表5]
実施例 | |||||||||
25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | ||
溶剂配合量g | 乙醇 | ||||||||
2-丙醇 | 15 | 15 | 10 | 10 | 10 | 10 | 15 | 15 | |
水 | 5 | 5 | 5 | 5 | |||||
乙二醇单*** | |||||||||
丙二醇 | |||||||||
乙二醇 | 40 | ||||||||
1,3-丙二醇 | |||||||||
1,4-丁二醇 | 80 | 80 | 90 | 90 | |||||
二甘醇 | 90 | 90 | |||||||
甘油 | 40 | 80 | |||||||
间隔物粒子 | 种类 | SA | SA | SA | SA | SA | SA | SA | SA |
粒径(μm) | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
添加量(g) | 0.75 | 0.75 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.37 | 0.75 | |
间隔物粒子分散液 | 表面张力γ20(mN/m) | 37.0 | 37.0 | 37.8 | 37.8 | 38.9 | 38.9 | 37.4 | 37.6 |
粘度η20(mPa·s) | 14.5 | 14.5 | 25.0 | 25.0 | 19.0 | 19.0 | 14.5 | 15.0 | |
密度d20(g/cm3) | 1.040 | 1.040 | 1.045 | 1.045 | 1.080 | 1.080 | 1.047 | 1.049 | |
沉降速度(min) | 300 | 300 | 720 | 720 | 900 | 900 | 300 | 360 | |
1个喷嘴、每一次的间隔物粒子分散液的液滴量(ng) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 40 | 20 | |
1个液滴中的沸点在200℃以上、表面张力在42mN/m以上的溶剂量(ng) | 16 | 16 | 18 | 18 | 18 | 18 | 16 | 16 | |
被喷出基板 | 种类 | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A |
阶梯高度(nm) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
取向膜种类 | PI2 | PI3 | PI2 | PI3 | PI2 | PI3 | PI2 | PI2 | |
初期接触角θ(度) | 30.0 | 42.4 | 21.4 | 26.0 | 22.0 | 24.1 | 34.0 | 34.7 | |
后退接触角θr(度) | 14.5 | 45.0 | 10.2 | 18.1 | 9.8 | 19.0 | 29.0 | 29.5 | |
对置基板 | 种类 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
阶梯高度(nm) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
取向膜种类 | PI2 | PI3 | PI2 | PI3 | PI2 | PI3 | PI2 | PI2 | |
干燥时间(分钟) | 6 | 6 | 8 | 8 | 8 | 8 | 10 | 10 | |
初期 | 间隔物粒子散布密度(个/mm2) | 205 | 219 | 180 | 205 | 190 | 195 | 205 | 215 |
平均间隔物粒子数(个/dot) | 3.4 | 3.6 | 3.0 | 3.4 | 3.1 | 3.2 | 3.4 | 3.5 | |
1小时后 | 喷出状态 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
间隔物粒子散布密度(个/mm2) | 200 | 205 | 190 | 195 | 190 | 190 | 210 | 215 | |
平均间隔物粒子数(个/dot) | 3.3 | 3.4 | 3.1 | 3.2 | 3.1 | 3.1 | 3.5 | 3.5 | |
间隔物配置精度 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
间隔物存在范围(μm) | 25 | 24 | 24 | 23 | 22 | 23 | 24 | 24 | |
显示画质 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
[表6]
比較例 | ||||||
4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||
溶剂配合量g | 乙醇 | |||||
2-丙醇 | 15 | 15 | 10 | 15 | 15 | |
水 | 5 | 75 | 40 | 85 | 85 | |
乙二醇单*** | 10 | |||||
丙二醇 | 80 | |||||
乙二醇 | 50 | |||||
1,3-丙二醇 | ||||||
1,4-丁二醇 | ||||||
二甘醇 | ||||||
甘油 | ||||||
间隔物粒子 | 种类 | SA | SA | SA | SA | SA |
粒径(μm) | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
添加量(g) | 0.75 | 0.37 | 0.37 | 0.37 | 0.37 | |
间隔物粒子分散液 | 表面张力γ20(mN/m) | 34.2 | 34.2 | 37.2 | 35.0 | 35.0 |
粘度η20(mPa·s) | 16.0 | 2.3 | 5.4 | 2.3 | 2.3 | |
密度d2n(g/cm3) | 1.044 | 0.962 | 1.018 | 0.967 | 0.967 | |
沉降速度(min) | 300 | 20 | 60 | 20 | 20 | |
1个喷嘴、每一次的间隔物粒子分散液的液滴量(ng) | 20 | 40 | 40 | 40 | 40 | |
1个液滴中的沸点在200℃以上、表面张力在42mN/m以上的溶剂量(ng) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
被喷出基板 | 种类 | 61A | 61A | 61A | 61A | 61A |
阶梯高度(nm) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
取向膜种类 | PI1 | PI3 | PI1 | PI1 | PI3 | |
初期接触角θ(度) | 24.0 | 35.3 | 33.4 | 32.4 | 54.7 | |
后退接触角θr(度) | <5 | <5 | <5 | 10.0 | 42.5 | |
对置基板 | 种类 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
阶梯高度(nm) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
取向膜种类 | PI1 | PI3 | PI1 | PI1 | PI3 | |
干燥时间(分钟) | 2 | 1.5 | 1.5 | <0.5 | <0.5 | |
初期 | 间隔物粒子散布密度(个/mm2) | 205 | 195 | 185 | 180 | 175 |
平均间隔物粒子数(个/dot) | 3.4 | - | 3.1 | 3.0 | 2.9 | |
1小时后 | 喷出状态 | ○ | × | × | × | × |
间隔物粒子散布密度(个/mm2) | 205 | 100 | 80 | 40 | 55 | |
平均间隔物粒子数(个/dot) | 3.4 | - | - | 0.7 | 0.9 | |
间隔物配置精度 | × | × | × | ○ | ○ | |
间隔物存在范围(μm) | 70 | 74 | 44 | 25 | 20 | |
显示画质 | × | × | × | ○ | ○ |
溶剂与取向膜的后退接触角表示于表述表7、8中。
[表7]
溶剂物性 | ||||
沸点bp℃ | 表面张力γmN/m | 粘度η20mPa·s | 密度d20g/cm3 | |
乙醇 | 78 | 22.3 | 1.2 | 0.789 |
2-丙醇 | 82 | 21.7 | 2.4 | 0.786 |
水 | 100 | 72.6 | 1.0 | 0.998 |
乙二醇单*** | 125 | 31.8 | 2.1 | 0.929 |
丙二醇 | 187 | 38.0 | 56.0 | 1.040 |
乙二醇 | 198 | 46.5 | 23.0 | 1.113 |
1,3-丙二醇 | 214 | 47.4 | 42.0 | 1.005 |
1,4-丁二醇 | 229 | 45.3 | 88.8 | 1.015 |
二甘醇 | 245 | 48.5 | 35.7 | 1.118 |
甘油 | 290 | 63.3 | 1412 | 1.263 |
[表8]
后退接触角θr(度) | |||
PI1(取向膜) | PI2(取向膜) | PI3(取向膜) | |
乙醇 | 0 | 0 | 0 |
2-丙醇 | 0 | 0 | 0 |
水 | 15 | 30 | 57 |
乙二醇单*** | 0 | 0 | 0 |
丙二醇 | 0 | <5 | 13 |
乙二醇 | 0 | 15 | 51 |
1,3-丙二醇 | 0 | 13 | 37 |
1,4-丁二醇 | 0 | 11 | 35 |
二甘醇 | 0 | 14 | 33 |
甘油 | 12 | 28 | 45 |
如表3~6中所示,实施例的液晶显示装置中,间隔物粒子被精度优良地配置于非像素区域,显示画质优良。另一方面,如表6所示,比较例的液晶显示装置中,有无法稳定地喷出间隔物分散液的情况。另外,间隔物粒子被配置到非像素区域,显示画质差。
(实施例33)
将由甲基丙烯酸甲酯10重量份、甲基丙烯酸羟基乙基酯60重量份、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(分子量400)10重量份、甲基丙烯酸缩水甘油基酯10重量份及甲基丙烯酸10重量份构成的混合单体100重量份溶解于乙醇300重量份中,加入可分离烧瓶内,进行氮气置换后,在用1小时滴下油溶性偶氮系聚合引发剂(商品名「V-65」,和光纯药工业公司制)的10重量%乙醇溶液10重量份的同时,在65℃进行聚合反应。其后添加200重量份的乙二醇,在40℃减压除去乙醇,将溶剂置换为乙二醇后,得到了粘接成分溶液A。
除了以达到0.1重量%的方式将粘接剂成分添加到溶剂中以外,与实施例8相同地得到了间隔物粒子分散液。
(评价)
在将实施例33、用于比较的实施例8中配制的间隔物分散液用不锈钢筛网(网眼10μm)过滤而除去了凝聚物后,用在压电方式的喷头头端搭载了口径50μm的喷嘴的喷墨装置,瞄准TFT阵列基板的与滤色片基板的黑矩阵对应的位置,每隔纵向的1列线地向纵向的线上以110μm的间隔喷出间隔物分散液的液滴,以纵110μm×横150μm的间距配置了液晶间隔物。而且,喷出之时的喷嘴(喷头面)与基板的间隔设为0.5mm,使用了双脉冲方式。如此配置的液晶间隔物的散布密度为180个/mm2。
在利用目视确认向载台上的基板喷出的间隔物分散液完全干燥后,再除去残留的分散介质,为了将液晶间隔物固着于基板上,移至加热为150℃的加热平板上加热,放置了15分钟,其后自然冷却至室温。
对配制了间隔物粒子的TFT阵列基板,计测用***吹打风前后的1.0mm2的范围的间隔物粒子数,求得残存的间隔物粒子的比例。
而且,作为此时的鼓风条件,使用了鼓风压力5kg/cm2及10kg/cm2、喷嘴口径2mm、垂直距离5mm、时间15秒的条件。
将结果表示于表9中。
[表9]
鼓风所致的液晶间隔物残存率 | ||
5(kg/cm2) | 10(kg/cm2) | |
实施例33 | 100% | 100% |
实施例7 | 70% | 25% |
如表9所示,通过在实施例8中配制的间隔物分散液中添加含有亲水性粘接剂的粘接剂成分A,就可以大幅度地提高配置后的间隔物粒子的固着力。
工业上的利用可能性
根据本发明,可以提供:在制造液晶显示装置之时可以正确地控制2片基板的间隔,并且可以牢固地固定于基板表面的液晶间隔物;在制造液晶显示装置之时可以正确地控制2片基板的间隔,并且可以将间隔物粒子牢固地固定于基板表面的间隔物分散液;及可以在基板上的特定的位置高精度地配置间隔物粒子的间隔物分散液;液晶显示装置的制造方法;以及液晶显示装置。
Claims (21)
1.一种液晶间隔物,由基材粒子和设于上述基材粒子的表面的粘接层构成,其特征是,上述粘接层的表观中心与上述基材粒子的表观中心不一致。
2.根据权利要求1所述的液晶间隔物,其特征是,基材粒子的表观直径(a)与粘接层的表观直径(b)的比(b/a)为0.3~1.5,并且长轴方向的长度(c)小于上述基材粒子的表观直径(a)与上述粘接层的表观直径(b)的和。
3.根据权利要求1或2所述的液晶间隔物,其特征是,粘接层具有从基材粒子的表面成瘤状突出的部分。
4.根据权利要求1、2或3所述的液晶间隔物,其特征是,粘接层设于基材粒子的表面的一部分。
5.根据权利要求1、2或3所述的液晶间隔物,其特征是,粘接层设于基材粒子的表面整体。
6.根据权利要求2、3或4所述的液晶间隔物,其特征是,基材粒子的表观直径(a)与粘接层的表观直径(b)的比(b/a)在0.3以上且小于1.0。
7.根据权利要求2、3、4或5所述的液晶间隔物,其特征是,基材粒子的表观直径(a)与粘接层的表观直径(b)的比(b/a)为1.0~1.5。
8.一种间隔物分散液,其特征是,由权利要求1、2、3、4、5、6、或7所述的液晶间隔物、和分散上述液晶间隔物的溶剂构成。
9.一种间隔物分散液,其特征是,含有间隔物粒子、粘接性粒子、以及由水及/或亲水性有机溶剂构成的溶剂。
10.根据权利要求9所述的间隔物分散液,其特征是,相对于间隔物粒子100重量份,含有1~200重量份的粘接性粒子。
11.根据权利要求9或10所述的间隔物分散液,其特征是,溶剂在20℃的表面张力为25~50mN/m。
12.根据权利要求9、10或11所述的间隔物分散液,其特征是,粘接性粒子的平均粒径在间隔物粒子的平均粒径的1/2以下。
13.根据权利要求9、10、11或12所述的间隔物分散液,其特征是,粘接性粒子的软化点处于40~120℃的范围内。
14.一种间隔物分散液,其含有间隔物粒子和溶剂成分,该间隔物分散液在通过喷墨装置被喷到液晶显示元件的基板上从而在该基板上配置上述间隔物粒子时使用,其特征是,上述溶剂成分含有1重量%以上的沸点在200℃以上且表面张力在42mN/m以上的溶剂。
15.根据权利要求14所述的间隔物分散液,其特征是,溶剂成分含有10~100重量%的沸点在200℃以上且表面张力在42mN/m以上的溶剂。
16.根据权利要求14或15所述的间隔物分散液,其特征是,沸点在200℃以上并且表面张力在42mN/m以上的溶剂是从由1,3-丙二醇、1,4-丁二醇及甘油构成的组中选择的至少一种。
17.根据权利要求14、15或16所述的间隔物分散液,其特征是,还含有水及/或亲水性有机溶剂。
18.一种液晶显示装置的制造方法,所述液晶显示装置具有像素区域和非像素区域,并具有被对置的第一、第二基板,该液晶显示装置的制造方法的特征在于,包括:
从喷墨装置的喷嘴中,将分散有间隔物粒子的间隔物分散液向上述第一基板上喷出,从而在上述第一基板上的与非像素区域对应的区域配置间隔物粒子的工序;
将配置了间隔物粒子的上述第一基板以夹着间隔物粒子而对置的方式叠合在上述第二基板上的工序;
向被叠合的第一、第二基板间注入液晶,或者在将上述第一、第二基板叠合的工序之前在第一基板或第二基板上配置液晶的工序,
上述间隔物分散液至少含有沸点在200℃以上且表面张力在42mN/m以上的溶剂,在配置上述间隔物粒子的工序中,从1个喷嘴一次所喷出的间隔物分散液中所含的沸点在200℃以上且表面张力在42mN/m以上的溶剂的量为0.5~15ng。
19.根据权利要求18所述的液晶显示装置的制造方法,其特征是,在第一基板上的与非像素区域对应的区域中配置间隔物粒子的工序之后,并且在将配置了上述间隔物粒子的上述第一基板以夹着间隔物粒子而对置的方式叠合到第二基板叠合上的工序之前,还包括通过减压干燥将被喷到基板上的间隔物分散液进行干燥的工序。
20.根据权利要求18或19所述的液晶显示装置的制造方法,其特征是,在配置间隔物粒子的工序中,从1个喷嘴一次所喷出的间隔物分散液的量为5~35ng。
21.一种使用权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的液晶间隔物或使用权利要求8、9、10、11、12、13、14、15、16或17所述的间隔物分散液而构成的液晶显示装置。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102736322A (zh) * | 2011-04-06 | 2012-10-17 | 陈国平 | 柔性基板lcd的制作方法及其柔性基板lcd |
CN104749827A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种液晶显示面板及其制作方法 |
CN107329330A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-07 | 武汉华星光电技术有限公司 | 液晶显示面板及其制作方法、柱状隔垫物 |
CN108713224A (zh) * | 2016-03-09 | 2018-10-26 | 奥特司科技株式会社 | 显示装置 |
CN110062909A (zh) * | 2016-12-22 | 2019-07-26 | 大日本印刷株式会社 | 调光构件、调光构件的制造方法、调光体、车辆 |
CN111033372A (zh) * | 2017-07-27 | 2020-04-17 | 株式会社Lg化学 | 基板 |
CN114158213A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-08 | 业成科技(成都)有限公司 | 粘合物、粘合方法及电子产品 |
CN115176199A (zh) * | 2020-03-30 | 2022-10-11 | 三井化学株式会社 | 液晶滴加工艺用密封剂及液晶显示面板的制造方法、以及液晶显示面板 |
-
2006
- 2006-06-21 CN CNA2006800176337A patent/CN101180568A/zh active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102736322A (zh) * | 2011-04-06 | 2012-10-17 | 陈国平 | 柔性基板lcd的制作方法及其柔性基板lcd |
US10303005B2 (en) | 2015-04-22 | 2019-05-28 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Liquid crystal display panel and manufacturing method thereof |
CN104749827A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种液晶显示面板及其制作方法 |
CN104749827B (zh) * | 2015-04-22 | 2018-07-06 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种液晶显示面板及其制作方法 |
CN108713224A (zh) * | 2016-03-09 | 2018-10-26 | 奥特司科技株式会社 | 显示装置 |
CN110062909A (zh) * | 2016-12-22 | 2019-07-26 | 大日本印刷株式会社 | 调光构件、调光构件的制造方法、调光体、车辆 |
CN111033372A (zh) * | 2017-07-27 | 2020-04-17 | 株式会社Lg化学 | 基板 |
US11467452B2 (en) | 2017-07-27 | 2022-10-11 | Lg Chem, Ltd. | Substrate |
CN111033372B (zh) * | 2017-07-27 | 2022-10-21 | 株式会社Lg化学 | 基板 |
CN107329330A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-07 | 武汉华星光电技术有限公司 | 液晶显示面板及其制作方法、柱状隔垫物 |
CN107329330B (zh) * | 2017-07-28 | 2020-05-19 | 武汉华星光电技术有限公司 | 液晶显示面板及其制作方法、柱状隔垫物 |
CN115176199A (zh) * | 2020-03-30 | 2022-10-11 | 三井化学株式会社 | 液晶滴加工艺用密封剂及液晶显示面板的制造方法、以及液晶显示面板 |
CN114158213A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-08 | 业成科技(成都)有限公司 | 粘合物、粘合方法及电子产品 |
CN114158213B (zh) * | 2021-11-30 | 2023-09-22 | 业成科技(成都)有限公司 | 粘合物、粘合方法及电子产品 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080514 |