JP5928785B2 - 液晶表示装置用スペーサ形成インク及び、液晶表示装置、その製造方法 - Google Patents
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Description
上記課題を解決するためには、樹脂が圧縮変形からの回復力に優れるとともに、高い柔軟性を有する必要がある。
本発明では、スペーサ樹脂の最大荷重50mNでの弾性回復率が90%以上、かつ、柔軟性に優れ、当該スペーサを用いて作製した液晶セルが−30℃保管時に低温気泡を発生しないスペーサ形成用インクを提供するとともに、スペーサ形成用インクを用いた、液晶表示装置及びその製造方法を提供するものである。
上記目的を達成するために、本発明では、(1) 硬化性を有する樹脂、(2)溶剤を成分として含む液晶表示装置用スペーサ形成インクであって、(1)硬化性を有する樹脂が、エポキシ当量200未満、かつ、3官能以上の多官能型エポキシ樹脂であり、樹脂硬化物のガラス転移温度が250℃以上である液晶表示装置用スペーサ形成インクを提供する。
また、本発明の液晶表示装置用スペーサ形成インクは、形成されたスペーサの樹脂硬化物の表面形状が凸曲面であると好ましい。
また、多官能グリシジルエーテル型エポキシ樹脂や多官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂などが例示できる。多官能グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、トリフェニルグリシジルエーテルやテトラフェニルグリシジルエーテルエタンがあり、分子内にt−ブチル基などの疎水基を導入することもできる。多官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂は、トリグリシジルアミノフェノール、トリグリシジルイソシアヌレート、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン等がある。これらは、3官能、4官能などであり、組成物中のエポキシ基量を多くして架橋密度を高めることができる。
4官能ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、商品名:HP4710、エポキシ当量170)11.9g、ビスフェノールノボラック樹脂(DIC株式会社製、商品名:VH−4170)8.0g、2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名:2E4MZ)0.1gを、溶剤であるγ―ブチロラクトン80.0gに溶解し、液晶表示装置用スペーサ形成インク1を調製した。
トリフェニルメタン型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、商品名:1032H60、エポキシ当量169)11.9g、ビスフェノールノボラック樹脂(DIC株式会社製、商品名:VH−4170)8.0g、2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名:2E4MZ)0.1gを、溶剤であるγ―ブチロラクトン80.0gに溶解し、液晶表示装置用スペーサ形成インク2を調製した。
トリフェニルメタン型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、商品名:1032H60、エポキシ当量169)11.9g、ビスフェノールノボラック樹脂(DIC株式会社製、商品名:KH−6021)8.0g、2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名:2E4MZ)0.1gを、溶剤であるγ―ブチロラクトン80.0gに溶解し、液晶表示装置用スペーサ形成インク3を調製した。
ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、平均官能数5.6、商品名:N865、エポキシ当量208)12.8g、ビスフェノールノボラック樹脂(DIC株式会社製、商品名:VH−4170)7.0g、2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名:2E4MZ)0.1gを、溶剤であるγ―ブチロラクトン80.0gに溶解し、液晶表示装置用スペーサ形成インク4を調製した。
ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、平均官能数5.6、商品名:N865、エポキシ当量208)13.6g、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂(明和化成株式会社製、商品名:MEH−7500)6.3g、2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名:2E4MZ)0.1gを、溶剤であるγ―ブチロラクトン80.0gに溶解し、液晶表示装置用スペーサ形成インク5を調製した。
液晶表示装置用スペーサ形成インクを、1μmの目開きのメンブレンフィルタでろ過して異物を除去し、口径50μmのヘッドを搭載したピエゾ方式のインクジェット装置(株式会社マイクロジェット製、商品名:ナノプリンター1000)に供給した。
当該インクジェット装置を用いて、VA(Vertical Alignment)液晶用配向膜が形成されたガラス板(基板)の配向膜が形成された表面上に、150μm間隔で、液滴容量を15pLとして、液晶表示装置用スペーサ形成インクを印刷した。インクを1回印刷した後、当該基板を180℃に加熱したホットプレート上に速やかに移し、30分間乾燥・硬化させて、スペーサを形成した。
形成した液晶表示装置用スペーサを金属顕微鏡で観察し、1視野に8列×10点の合計80点のスペーサが含まれる状態で画像を撮影した。その後、パソコンの画面上で、この画像に予め作製した幅50μmの格子パターン画像を、任意のスペーサの中心が格子パターンの任意の交点になるようにして重ね合わせ、以下の評価基準で着弾位置精度を評価した(n=80)。評価結果は、表1に示す通りであった。
A:格子の枠内に液晶表示装置用スペーサの中心点が位置するように配置されたスペーサの割合が98%以上
B:格子の枠内に液晶表示装置用スペーサの中心点が位置するように配置されたスペーサの割合が98%未満
形成した液晶表示装置用スペーサに市販のセロハンテープを強く圧着させた後、当該セロハンテープを一気に引き剥がして、スペーサの剥がれの有無を確認することにより、密着性の評価を行った。密着性の評価基準は以下の通りである。密着性の評価結果は、表1に示す通りであった。
A:テープ試験により液晶表示装置用スペーサが全く剥がれない。
B:テープ試験により液晶表示装置用スペーサの少なくとも一部が剥がれる。
形成した液晶表示装置用スペーサの高さを、株式会社菱化システム製三次元非接触表面形状計測システム(商品名:Vertscan2.0)により測定し(n=96)、測定値の平均値及び標準偏差を求めた。評価結果は、表1に示す通りであった。
形成した液晶表示装置用スペーサの直径を、顕微鏡で観察して測定した(n=96)。評価結果は、表1に示す通りであった。
液晶表示装置用スペーサ形成インクをアプリケータによりガラス板上に塗布し、180℃で加熱乾燥して硬化樹脂膜を作製した。この硬化樹脂膜をガラス板から剥がして得た樹脂フィルムのガラス転移温度をRSAIII(ティー・エイ・インスツルメント社製)を用いて引張モードで測定した。試験条件は周波数1Hz、測定温度20〜300℃、昇温速度5℃/分とした。評価結果は、表1に示す通りであった。
温度25℃に調整した室内において、液晶表示装置用スペーサを2.5mN/sの荷重印加速度で圧縮し、荷重50mNで5秒間保持し、2.5mN/sの荷重印加速度で負荷を取り除き弾性回復によるスペーサ高さの回復変形を測定した。この間の圧縮変形が最大となった時点のスペーサの変形量をH1とし、負荷を取り除いた時点のスペーサの変形量をH2とした。得られた値を用いた下記式(1)によりスペーサの弾性回復率を算出した。
弾性回復率=[(H1−H2)/H1]×100
評価結果は、表1に示す通りであった。
VA液晶用配向膜塗布ITOガラス基板(100mm×100mm)上に所定の条件で液晶表示装置用スペーサ形成インクを印刷してスペーサパターンを形成した。スペーサを形成した基板側に所定の粒径のビーズを混入したシール材料を塗布した。シールパターンは基板端から4.0mmと7.5mmの位置に正方形を描く二重シールとした。二重シールの内側に液晶材料を22.1mg滴下し、その後、ITOガラス基板を対向させ、真空チャンバ内で減圧下において位置合わせと重ね合わせを行った。重ね合わせが終了したセルは、減圧チャンバから大気圧中に取り出した。以上の操作は、自家製液晶セル貼り合わせ装置を用いて行った。その後、紫外線照射(6000mJ/cm2)、加熱(120℃/1h)を行い、シール材料を硬化させ、液晶を封入したセルを得た。
作製した液晶セルを−30℃の環境下で500時間放置した後、気泡発生の有無を光学顕微鏡で調べた。評価結果は、表1に示す通りであった。
液晶表示装置用スペーサ形成インク1に代えて、液晶表示装置用スペーサ形成インク2を用いた以外は、実施例1と同様にして基板上に液晶表示装置用スペーサを形成し、各評価を行った。評価結果は、表1に示す通りであった。
液晶表示装置用スペーサ形成インク1に代えて、液晶表示装置用スペーサ形成インク3を用いた以外は、実施例1と同様にして基板上に液晶表示装置用スペーサを形成し、各評価を行った。評価結果は、表1に示す通りであった。
液晶表示装置用スペーサ形成インク1に代えて、液晶表示装置用スペーサ形成インク4を用いた以外は、実施例1と同様にして基板上に液晶表示装置用スペーサを形成し、各評価を行った。評価結果は、表1に示す通りであった。
液晶表示装置用スペーサ形成インク1に代えて、液晶表示装置用スペーサ形成インク5を用いた以外は、実施例1と同様にして基板上に液晶表示装置用スペーサを形成し、各評価を行った。評価結果は、表1に示す通りであった。
2a、2b:電極
3a、3b:基板
5a、5b:偏光板
6a、6b:基板部材
7:カラーフィルタ
8:位相差板
9:バックライト
10:液晶表示装置用スペーサ
11:液晶表示装置用スペーサ
12:液晶表示装置用スペーサ
13:シール材
17a、17b:配向層
18:液晶層
20、22:樹脂層
23:基板
23a:基板表面
Claims (3)
- (1)硬化性を有する樹脂、(2)溶剤を成分として含む液晶表示装置用スペーサ形成インクであって、(1)硬化性を有する樹脂が、エポキシ当量200未満、かつ、3官能以上の多官能型エポキシ樹脂であり、前記樹脂硬化物のガラス転移温度が250℃以上である、液晶表示装置用スペーサ形成インク。
- さらに、硬化剤を含有し、硬化剤がフェノール類とアルデヒド類の縮合物である、請求項1に記載の液晶表示装置用スペーサ形成インク。
- 対向配置された1対の基板と、該1対の基板間に配された液晶層及び液晶表示装置用スペーサとを備える液晶表示装置の製造方法であって、硬化性を有する樹脂及びこれを溶解する溶剤を含有し固形粒子を実質的に含有しないインクからなる液滴をインクジェット法により基板上に印刷し、基板上の液滴から溶剤を除去して、基板上の所定の位置に表面形状が凸曲面であるスペーサを形成する工程を含む液晶表示装置の製造方法であって、
前記インクが請求項1又は2に記載の液晶表示装置用スペーサ形成インクである液晶表示装置の製造方法。
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