(57)【要約】【課題】液晶の配向を乱す等の液晶に悪影響を与えることなく、高品位な表示性能を有する液晶表示素子が得られる液晶表示素子用スペーサ及び当該液晶表示素子用スペーサを用いた液晶表示素子を提供することを目的とする。【解決手段】液晶表示素子に用いられる液晶表示素子用スペーサであって、当該液晶表示素子用スペーサをカラムに充填して固定相に用い、ｎ−プロピルアルコール／水＝１／１混合液を移動相に用いた系において、ベンゼンを流入させた際、下記式（１）で表される値Ｎが１００以上である条件下に、下記一般式（１）で表される液晶分子の溶出容量が５ｍｌ以上であることを特徴とする液晶表示素子用スペーサ。Ｎ＝１６［Ｖ／Ｗ］２                                                  式（１）（式中、Ｖはベンゼンの溶出容量を示し、Ｗはベンゼンのピーク幅を示す）2004170640.tif 000005【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子に用いられる液晶表示素子用スペーサであっ液素子用スペーサをカラムに充填して固定相に用い、ｎ−プロピルアルコール／水＝１／１混合液を移動相に用いた系において、ベンゼンを流入させた際、下記式（１）で表される値Ｎが１００以上である条件下に、下記一般式（１）で表される液晶分子の溶出容量が５ｍｌ以上であることを特徴とする液晶表示素子用スペーサ。
Ｎ＝１６［Ｖ／Ｗ］２                                                  式（１）
（式中、Ｖはベンゼンの溶出容量を示し、Ｗはベンゼンのピーク幅を示す）
【化１】
2004170640.tif 000004
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子用スペーサ及び当該液晶表示素子用スペーサを用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、一般的に、配向膜及び透明電極等を形成した基板を、液晶表示素子用スペーサを介して所定の間隔に対向配置し、周辺をシール材によりシールした後、その間隙に液晶を注入し、注入口を封止することにより製造される。この液晶表示素子において、当該スペーサは２枚の基板の間隔を一定に保つために用いられているが、このスペーサには、液晶中において化学的に安定すること、液晶の配向を乱さないこと、移動しないこと等が要求される。
【０００３】
従来、この種の液晶表示素子に於いて、液晶とスペーサとの界面で液晶分子の配向が変則的になる場合がある。このような異常配向が生じると、液晶表示素子を点灯、作動させた時に、バックライトからの光が透過するいわゆる光抜けという現象が生じる。このため、液晶表示素子のコントラストが低下し、表示品位を損なうおそれがあることが知られている。
また、このような異常配向現象に起因する光抜けは、特に、液晶画面に強い衝撃を与えたときに発生しやすく、一旦光抜けが発生すると、通常の条件では、その後に光抜けが消えることはないため、大きな問題となる。
【０００４】
このような異常配向現象に起因する光抜けの問題を解決するための方法が提案されており、例えば、特開平９−１１３９１５号公報には、液晶の異常配向をなくすために、微粒子の表面をアルキル基を有する化合物で処理することにより、表面にアルキル基を有する層を形成したスペーサが開示されている。
しかしながら、このような表面にアルキル基を有する層を形成したスペーサであっても、液晶表示素子により強い衝撃を与えると、スペーサ周囲から光抜けが発生する場合がある。そして、画素内に存在する多くのスペーサに光抜けが生じると、液晶表示素子のコントラストは著しく低下し、表示品質を損なうこととなる。
【０００５】
この光抜けは、液晶表示素子が衝撃を受けるとスペーサ表面と液晶とが激しく振動し、その結果、液晶とスペーサとの界面において、液晶分子がスペーサ表面の親水性部分に吸着し、液晶の配向が正常時とは異なることにより発生すると考えられる。そのため、液晶表示素子が衝撃を受けても、スペーサ周囲の液晶が異常配向現象を示さない液晶表示素子用スペーサが必要とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、液晶の配向を乱す等の液晶に悪影響を与えることなく、高品位な表示性能を有する液晶表示素子が得られる液晶表示素子用スペーサ及び当該液晶表示素子用スペーサを用いた液晶表示素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明による液晶表示素子用スペーサは、液晶表示素子に用いられる液晶表示素子用スペーサであって、当該液晶表示素子用スペーサをカラムに充填して固定相に用い、ｎ−プロピルアルコール／水＝１／１混合液を移動相に用いた系において、ベンゼンを流入させた際、下記式（１）で表される値Ｎが１００以上である条件下に、下記一般式（１）で表される液晶分子の溶出容量が５ｍｌ以上であることを特徴とする。
Ｎ＝１６［Ｖ／Ｗ］２                                                  式（１）
（式中、Ｖはベンゼンの溶出容量を示し、Ｗはベンゼンのピーク幅を示す）
【化２】
2004170640.tif 000002
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明の液晶表示素子用スペーサは、当該液晶表示素子用スペーサをカラムに充填して固定相に用い、ｎ−プロピルアルコール／水＝１／１混合液を移動相に用いた系において、ベンゼンを流入させた際、上記式（１）で表される値Ｎが１００以上である条件下に、上記一般式（１）で表される液晶分子の溶出容量が５ｍｌ以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の液晶表示素子用スペーサにおいては、当該液晶表示素子用スペーサと上記液晶分子との相互作用が強いために、液晶表示素子が衝撃を受けても、液晶分子の配向状態は変則的にならず、配向異常に起因して液晶表示素子に光抜け等の悪影響が生じることはない。
上記式（１）で表される値Ｎが１００以上である条件下に、上記一般式（１）で表される液晶分子の溶出容量が５ｍｌ以下であると、上記液晶表示素子用スペーサの衝撃に対する異常配向防止性能が充分とならないことがある。
なお、上記溶出容量とは、液晶分子またはベンゼンを流入させた後、液晶分子またはベンゼンのそれぞれを溶出させるのに必要な、移動相に用いたｎ−プロピルアルコール／水＝１／１混合液の量である。
【００１０】
本発明の液晶表示素子用スペーサとしては、例えば、表面に液晶と疎水的相互作用を示す官能基が導入されたもの等が挙げられる。上記液晶と疎水的相互作用を示す官能基としては特に限定されず、例えば、ラウリル基、メチル基、エチル基、セチル基、ステアリル基、ブチル基、ヘキシル基、イソブチル基、オクチル基、ベヘニル基等のアルキル基等が挙げられる。
【００１１】
上記官能基を上記スペーサの表面に導入する方法としては、例えば、還元性基を有するスペーサ表面に、上記官能基を有する重合性単量体を含浸した後、セリウム塩、過硫酸塩等の酸化剤を反応させることにより、上記スペーサの表面にラジカルを発生させ、当該ラジカルを起点として上記スペーサ表面にグラフト重合層を形成する方法等が挙げられる。
【００１２】
上記官能基を有する重合性単量体としては特に限定されず、例えば、ラウリル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ベヘニル（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらの官能基を有する重合性単量体は、単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。
【００１３】
また、上記官能基を上記スペーサの表面に導入する方法としては、上記スペーサ表面に反応性基を有する重合性単量体を導入した後、上記官能基を有する化合物を反応させる方法等も挙げられる。
【００１４】
上記反応性基を有する重合性単量体としては特に限定されず、例えば、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、アミド基、エポキシ基、スルホン基、メルカプト基、イソシアネート基等の反応性基を有する重合性単量体、または、加水分解、付加、縮合、開環等の手段により上記したような反応性基を生成するビニル系単量体等が挙げられる。具体的には、例えば、（メタ）アクリル酸、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらの反応性基を有する重合性単量体は、単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。
【００１５】
上記官能基を有する化合物としては特に限定されず、例えば、カルボン酸類、そのハロゲン化物や塩、アルコール類、スルホン酸類、そのハロゲン化物や塩、アミン類等が挙げられる。これらの官能基を有する化合物は、単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。
このような方法を用いることにより、液晶と疎水的相互作用を示す官能基をスペーサ表面に導入することができる。
【００１６】
上記スペーサの材質としては特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼンポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体樹脂、ジビニルベンゼン−アクリルエステル樹脂、ジアクリルフタレート樹脂等の有機物；ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、ソーダ石灰ガラス、アルミナ、アルミナシリケートガラス等の無機物等が挙げられる。
【００１７】
上記スペーサの形状としては特に限定されず、例えば、真球状、楕円球状、円柱状等の微球体等が挙げられる。上記スペーサが真球状の場合には、粒径は、０．１〜１００μｍが好ましく、１〜３０μｍがより好ましい。０．１μｍ未満であると、液晶セルのギャップ精度が低下することがあり、１００μｍを超えると、液晶セルのギャップが出せないことがある。
【００１８】
また、上記スペーサが楕円球状の場合には、短直径は、０．１〜１００μｍが好ましく、１〜１００μｍがより好ましい。０．１μｍ未満であると、液晶セルのギャップ精度が低下することがあり、１００μｍを超えると、液晶セルのギャップが出せないことがある。また、長直径と上記短直径との比は、１．０５〜１０のものが好ましく、１．０５〜５のものがより好ましい。１．０５未満であると、ギャップ精度が低下することがあり、１０を超えると、スペーサが折れやすくなることがある。
【００１９】
さらに、上記スペーサが円柱状の場合には、上下底面の直径は、０．５〜２００μｍが好ましく、３〜１００μｍがより好ましい。０．５μｍ未満であると、液晶セルのギャップ精度が低下することがあり、２００μｍを超えると、液晶セルのギャップが出せないことがある。また、円柱の高さと上記直径との比は１〜５０が好ましく、１〜１０がより好ましい。１未満であると、ギャップ精度が低下することがあり、５０を超えると、スペーサが折れやすくなることがある。
【００２０】
請求項２記載の発明による液晶表示素子は、請求項１記載の液晶表示素子用スペーサを用いてなることを特徴とする。
【００２１】
上記液晶表示素子は、例えば、図１に示されるものであり、偏向シート１が一面に設けられ、偏向シート１が設けられた面と反対の面に絶縁膜３，透明電極４及び配向膜５が順次積層され、配向膜５が対向するように設置された一対の透明基板２と、対向する配向膜５の間に狭持された液晶表示素子用スペーサ７と配向膜５の間に注入された液晶６、周辺に形成されたシール材８とから構成されている。
【００２２】
上記液晶表示素子は、例えば、以下の方法を用いて作製することができる。
まず、偏向シート１が一面に設けられた２枚の透明基板２の偏向シート１が設けられた面と反対側の面に、それぞれＳｉＯ２等からなる絶縁膜３を形成し、上記絶縁膜３の上にＩＴＯ等からなる透明電極４をフォトリソグラフィーによりパターンニングして形成する。その後、それぞれの透明電極４上に、ポリイミド等からなる配向膜５を形成し、次に、１枚の透明基板２の配向膜５上に液晶表示素子用スペーサ７を散布する。
その後、液晶表示用スペーサ７を散布した基板に、他のスペーサが散布されていない基板を、配向膜５が対向するように設置した後、これらの基板の周囲に、シール材８を用いて周辺部に接着層を形成し、液晶表示素子用スペーサを散布した基板とスペーサが散布されていない基板とを貼り合わせ、更に液晶６をこれら基板間に注入することにより液晶セルを作製する。この液晶セルに配線を設けることにより液晶表示素子１０を得る。
【００２３】
上記液晶表示素子用スペーサを基板上に散布する際の散布密度としては、１０〜１０００個／ｍｍ２  が好ましい。散布密度が１０個／ｍｍ２  未満では、液晶セルのギャップが均一にならない場合があり、１０００個／ｍｍ２  を超えると、上記スペーサのために液晶表示素子のコントラストが低下することがある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２５】
（実施例１）
１．微球体の作製
ポリビニルアルコールの３％水溶液８００重量部に、ジビニルベンゼン１００重量部及び過酸化ベンゾイル２重量部の混合液を加え、ホモジナイザーにて攪拌して粒度調整を行った。その後、攪拌しながら窒素気流下にて、８０℃まで昇温し、１５時間重合反応を行った。反応終了後、熱イオン交換水及びメタノールにて洗浄し、次に、分級操作を行った。得られた微球体は、平均粒径５．０μｍ、ＣＶ値５％であった。
【００２６】
２．液晶表示素子用スペーサの作製
反応容器内に、上記１．で得られた微球体１００ｇ、イオン交換水５００ｇ、ヒドロキシエチルメタクリレート３００ｇを加え、撹拌を行った。次に、系中に窒素ガスを導入し、３０℃にて３時間撹拌した後、１Ｎ硝酸水溶液で調製した０．１ｍｏｌ／ｌの硝酸第二セリウムアンモニウム溶液２００ｇを添加し５時間反応させた。反応終了後、反応液を取り出し、孔径３μｍのメンブレンフィルターにて、粒子と反応液を濾別した。得られた微球体をエタノール及びアセトンにて洗浄し、真空乾燥器にて、減圧乾燥した。
【００２７】
（微球体の表面重合処理）
上記で得られた乾燥微球体１００ｇをテトラハイドロフラン１０００ｍｌに分散し、トリエチルアミン５０ｇを加え、窒素還流下でラウリル酸クロライド２０ｇ、アセチルクロライド１０ｇ、イソブチル酸クロライド７０ｇを滴下した後、６０℃で３時間反応させた。反応終了後、微球体をメチルアルコール１０００ｍｌに分散し、孔径３μｍのメンブレンフィルターで濾過した。このテトラヒドロフラン及びメチルアルコールを用いた上述の操作を更に２回繰り返した後、真空乾燥器により減圧乾燥を行い、表面重合処理された微球体状の液晶表示素子用スペーサを得た。
【００２８】
３．評価方法
（溶出容量の評価）
図２に示される液体クロマトグラフィー装置を用いて、溶出時間及びピーク幅の測定を行った。液体クロマトグラフィー装置２０においては、送液ポンプ２２により送液される移動層２１中に、測定試料がオートサンプラー２３で自動的に注入される。その後、測定試料及び移動相２１は、スペーサ充填カラム２４に送り込まれて、更に、紫外線検出器２５で検出され、レコーダ２６でクロマトグラムが得られる。このクロマトグラムから上記測定試料の溶出時間及びピーク幅を算出することができる。
ここで、内径６ｍｍ、長さ７５ｍｍのステンレス製カラムに、液体クロマトグラフィー用ポンプを用いて、ｎ−プロピルアルコールを定圧（１９．６ＭＰａ）で流しながら、上記２．で得られた液晶表示素子用スペーサを充填し評価用カラムとした。また、ベンゼン及び上記一般式（１）で表される液晶分子のそれぞれ０．０１ｍｏｌを、ｎ−プロピルアルコール１０００ｍｌに溶解し測定試料とした。
また、測定条件としては、下記に示すとおりに行った。
（１）移動相として、ｎ−プロピルアルコール：水＝１：１
（２）流量  １ｍｌ／分
（３）カラム温度  ４０℃
（４）紫外線検出に使用される波長  ２８０ｎｍ
【００２９】
上述した方法で得られる測定時間及び流量を用いて、測定試料の溶出容量を、下記式（２）から求めることができる。
溶出容量＝溶出時間×流量                式（２）
【００３０】
（液晶異常配向の評価）
上記２．で得られた液晶表示素子用スペーサ、及び上記一般式（１）で表される液晶分子（ＶＡ液晶、メルク社製  ＭＣＬ−６６０８）を用いて、液晶表示素子セルを作製した。続いて、この液晶セルの端部を、ゴム製の頭の槌で１００回強く叩き、スペーサ周辺の光抜け現象の状態を観察した。なお、ＶＡ液晶配向方法には、樹脂突起と画素電極に設けたスリットによる斜め電界を利用した。
これらの性能の評価結果は、表１に示すとおりであった。
【００３１】
（実施例２）
液晶表示素子用スペーサの作製において、ラウリル酸クロライドを３０ｇ、イソブチル酸クロライド６０ｇを用いた以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
【００３２】
（比較例１）
表面重合処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子用スペーサを得た。
【００３３】
実施例２及び比較例１で得られた液晶表示素子用スペーサと液晶表示素子を実施例１の場合と同様にして評価した。その結果は表１に示すとおりであった。
【００３４】
【表１】
2004170640.tif 000003
【００３５】
【発明の効果】
本発明の液晶表示素子用スペーサは、上述した構成からなるので、液晶の配向を乱す等の液晶に悪影響を与えることなく、高品位な表示性能を有する液晶表示素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の溶出容量の評価のために用いられる液体クロマトグラフィー装置を示す概略図である。
【図１】
2004170640.tif 000006
【図２】
2004170640.tif 000007