(57)【要約】【課題】低温下で液晶セル内部が低圧状態となり発生する低温発泡現象を防止し、セルギャップ均一性に優れ表示品位の高い液晶セルを提供する。【解決手段】透明電極６ａ、６ｂを有し互いに対向配置される上下基板１、２と、該上下基板１、２の間に介在し該上下基板１、２の間隔を保持する液晶用スペーサ４と、前記上下基板１、２の間に封入された液晶７とを備え、前記液晶用スペーサ４が改質されたシリカスペーサであることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極を有し互いに対向配置される上下基板と、該上下基板の間に介在し該上下基板の間隔を保持する液晶用スペーサと、前記上下基板の間に封入された液晶とを備え、前記液晶用スペーサが改質されたシリカスペーサであることを特徴とする液晶セル。
【請求項２】
前記改質されたシリカスペーサが２５０〜８００℃の温度範囲で焼成された球状シリカであることを特徴とする請求項１記載の液晶セル。
【請求項３】
前記改質されたシリカスペーサが樹脂被膜を有する球状シリカであることを特徴とする請求項１記載の液晶セル。
【請求項４】
前記改質されたシリカスペーサが２５０〜８００℃の温度範囲で焼成され、且つ樹脂被膜を有する球状シリカであることを特徴とする請求項１記載の液晶セル。
【請求項５】
前記樹脂被膜が３００〜５００℃に加熱し蒸気化された樹脂の雰囲気中に前記球状シリカを所定の時間保持し、その後、徐冷することにより形成されたことを特徴とする請求項３または４記載の液晶セル。
【請求項６】
前記樹脂被膜がポリイミド樹脂溶液に所定の時間浸漬し、乾燥した前記球状シリカを２００〜３５０℃に加熱した後に、徐冷することにより形成されたことを特徴とする請求項３または４記載の液晶セル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶セルに関し、特に液晶セルの基板の間隔を保持するための液晶用スペーサを使用する液晶セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶セルは透明電極を有し互いに対向する上下基板と、この上下基板間に介在する液晶及び液晶用スペーサとで構成されている。前記液晶用スペーサは液晶層の厚みを均一且つ一定に保持するために使用される。前記液晶セルに要求される表示性能として、高速応答性、高コントラスト性、広視野角性等がある。これらの性能の実現のため、上下基板の間隔を一定に保持する、所謂セルギャップ均一性が重要である。この要求に応ずる液晶用スペーサとして球状のプラスチックスペーサやシリカスペーサ等が用いられている
【０００３】
プラスチックスペーサとしては、球状ポリスチレンが用いられるが粒度のばらつきが大きいのが欠点であり、粒径の均一なプラスチックスペーサを単位面積あたり正確な数量で散布することが難しい。また、ある程度荷重をかける必要があるが、材質が柔らかく強度が弱いため、散布する数量が少ないと荷重に耐えられず破壊したり、また、多過ぎるとギャップが大きくなってしまい、セル厚（セルギャップ）を狙った寸法値にするのが難しい。
【０００４】
これに対しシリカスペーサとして用いられる球状シリカは、エチルシリケートの加水分解により、溶液中で種粒子を雪だるま式に徐々に成長させることによって製造された真球状粒子である。この方法によって得られた球状シリカは、粒度分布が均一でプラスチックスペーサに比べて硬く強度も強いので少ない散布量で液晶セルを作ることができる（例えば、非特許文献１。）。
【０００５】
【非特許文献１】
電子材料  １９９１年１１月号  液晶用スペーサ  第４８〜５２頁
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶セルは低温になると液晶と液晶セルの熱膨張係数の違いにより容積差が生じ、液晶セル内部が低圧状態となる。一方、シリカスペーサは多孔質で吸水性があり、水分が吸着され易い性質を持っている。このため、シリカスペーサを用いた液晶セルを低温にすると液晶セル内部が低圧状態となり、シリカスペーサに吸着した水分が発泡し低温発泡現象が発生し表示品位を著しく低下させると言う問題があった。
【０００７】
（目的）
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、液晶用スペーサとして改質されたシリカスペーサを用いることにより、低温下で液晶セル内部が低圧状態となり発生する低温発泡現象を防止し、セルギャップ均一性に優れ表示品位の高い液晶セルを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうちで請求項１の発明に係わる液晶セルは、透明電極を有し互いに対向配置される上下基板と、該上下基板の間に介在し該上下基板の間隔を保持する液晶用スペーサと、前記上下基板の間に封入された液晶とを備え、前記液晶用スペーサが改質されたシリカスペーサであることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明に係わる液晶セルは、前記改質されたシリカスペーサが２５０〜８００℃の温度範囲で焼成された球状シリカであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明に係わる液晶セルは、前記改質されたシリカスペーサが樹脂被膜を有する球状シリカであることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明に係わる液晶セルは、前記改質されたシリカスペーサが２５０〜８００℃の温度範囲で焼成され、且つ樹脂被膜を有する球状シリカであることを特徴とする  。
【００１２】
また、請求項５の発明に係わる液晶セルは、前記樹脂被膜が３００〜５００℃に加熱し蒸気化された樹脂の雰囲気中に前記球状シリカを所定の時間保持し、その後、徐冷することにより形成されたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明に係わる液晶セルは、前記樹脂被膜がポリイミド樹脂溶液に所定の時間浸漬し、乾燥した前記球状シリカを２００〜３５０℃に加熱した後に、徐冷することにより形成されたことを特徴とする。
【００１４】
（作用）
以上のように本発明は、球状シリカを所定の温度で焼成するか、または球状シリカに樹脂被膜を形成することで水分の吸着を防止できるようにシリカスペーサを改質する。この改質されたシリカスペーサを液晶スペーサとして用いることにより低温下で液晶セル内部が低圧状態となり発生する低温発泡現象を防止することが出来る。これによって、セルギャップ均一性に優れ表示品位の高い液晶セルを実現することが出来る。以下、実施の形態に基づいて説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施形態における液晶セルについて図１を用いて説明する。図１は本実施形態における液晶セルを示す概略断面図である。図１に示すように液晶セル１０は、透明ガラスからなる上基板１と下基板２とが対向配置されている。この上下基板１、２の対向する内側表面にはＩＴＯからなる透明電極６ａ、６ｂがそれぞれに形成され、この透明電極６ａ、６ｂの表面にはラビング処理により配向膜９ａ、９ｂが設けられている。更に、前記上下基板１、２の外側表面には偏光板５ａ、５ｂが設けられている。前記配向膜９ａ、９ｂ間には、液晶７が注入されており、更に液晶スペーサ４として改質したシリカスペーサが分散配置されている。また、前記液晶７の周辺は、エポキシ系接着剤からなるシール剤３でシールされている。
【００１６】
前記改質したシリカスペーサは粒子径８μｍの球状シリカを加熱炉の中で徐々に加熱し５００℃に達した状態で２時間保持し焼成し、その後、徐冷することによって得られ、これによって球状シリカの表面に吸着されていた水分が除去され、且つ水分の吸着を防止することが出来る。このように球状シリカを改質するための加熱保持温度については２５０℃〜８００℃が好ましく、保持時間については、１〜４時間が好ましいことが実験により確認されている。又前記改質したシリカスペーサの散布数については、液晶セルのタイプによって異なるが、ＴＮ液晶セルの場合で５〜２０個／ｍｍ２  の密度で正確なセルギャップが得られることが確認されている。また、このように改質したシリカスペーサを液晶スペーサ４として用いた液晶セル１０を−２０℃の環境の中に２０時間放置する試験を行った結果、低温発泡現象は発生しなかった。
【００１７】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施形態における液晶セルについて説明する。本実施形態における液晶セルは、液晶スペーサ４として球状シリカに樹脂皮膜を形成することにより改質したシリカスペーサを用いた点が第１の実施形態と異なっており、その他は同様であるので、第１の実施形態と同一の構成要素については説明を省略する。
【００１８】
本実施形態における改質したシリカスペーサは、１リットルのビーカーに粒径８μｍの球状シリカスペーサを１００グラム入れ、小瓶にポリイミド樹脂溶液として、樹脂濃度５％の住友化学製ＣＲＤ−８６５０Ｃ（Ｒ）を１ｃｃ入れた状態で、前記小瓶のフタをせずに前記ビーカー内に瓶ごと格納し、前記ビーカー上部にフタをした後に、３００〜５００℃の温度範囲で加熱し、前記ポリイミド樹脂を気化させ、気化したポリイミド樹脂の雰囲気中に前記１００グラムの球状シリカスペーサを２時間加熱保持し、その後徐冷することにより前記球状シリカスペーサの表面にポリイミド樹脂膜が形成される。このポリイミド樹脂皮膜により前記球状シリカスペーサ表面に水分が吸着することを防止する効果が得られる。前記球状シリカスペーサをポリイミド樹脂雰囲気中に保持する時間は１〜３時間の範囲であれば所望の被膜が形成可能であることが、実験により確認されている。また、前記球状シリカスペーサの散布数は第１の実施形態と同じく、５〜２０個／ｍｍ２。の密度で分散配置することにより、精度の高い液晶セルのセルギャップが得られた。また、このように改質したシリカスペーサを図１の液晶スペーサ４として用いた液晶セル１０をマイナス２０℃で２０時間放置する試験を行った結果、第１の実施形態のときと同じく、低温発泡現象は発生しなかった。
【００１９】
本発明の第２の実施形態にについては以下の様なヴァリエーションも可能であり、その場合の液晶セルについて説明する。本実施形態の第１の実施形態との違いはポリイミド樹脂被膜の形成方法であるので、その点を中心に説明する。本実施形態における改質シリカスペーサも粒径８μｍの球状シリカスペーサを用いる。ポリイミド樹脂溶液として、樹脂濃度５％の住友化学製ＣＲＤ−８６５０Ｃ（Ｒ）１００ｃｃ中に１０グラムの前記球状シリカスペーサを浸漬させ、１０−２ＴＯＬＬの真空下で２０分間脱泡した後、大気中に戻し、浸漬状態で２４時間保持し、前記ポリイミド樹脂溶液から取り出して乾燥させ、２５０℃の高温雰囲気中で約１時間加熱反応させて、その後徐冷することにより、第１実施形態と同じく、前記球状シリカスペーサの表面にポリイミド樹脂皮膜が形成され、水分の吸着を防止できる。前記球状シリカスペーサを前記ポリイミド樹脂溶液中に浸漬する時間は２０〜４０時間が適当であることが実験により確認されている。また、前記球状シリカスペーサのポリイミド樹脂溶液中での真空下での脱泡時間も１０分以上であれば十分に被膜形成の効果が得られることも実験により確かめられている。また、前記球状シリカスペーサーの散布数についても第１の実施形態と同じく、５〜２０個／ｍｍ２の密度で分散配置することにより、精度の高い液晶セルのセルギャップが得られた。また、前記球状シリカスペーサをポリイミド樹脂溶液から取り出し、また、このように改質したシリカスペーサを図１の液晶スペーサ４として用いた液晶セル１０をマイナス２０℃の環境下で２０時間放置する試験を行った結果、第１の実施形態のときと同じく、低温発泡現象は発生しなかった
【００２０】
以上のように、本実施形態における液晶セルは、球状シリカにポリイミドの樹脂被膜を設けることで水分の吸着を防止するように改質したシリカスペーサを液晶スペーサ４として用いることにより、第１実施形態と同様に低温状態における発泡現象を防止することが出来る。この結果、セルギャップ均一性に優れ且つ表示品位の高い液晶セルを実現することができた。
【００２１】（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施形態における液晶セルについて説明する。本実施形態における液晶セルは、液晶スペーサ４として球状シリカを２５０〜８００℃の温度範囲で焼成し、且つこの焼成した球状シリカに樹脂被膜を形成することにより改質したシリカスペーサを用いた点が第１の実施形態と異なっており、その他は第１の実施形態と同様である。
【００２２】前記球状シリカを２５０〜８００℃の温度範囲で焼成する方法及び条件は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、前記焼成した球状シリカに樹脂被膜を形成し改質したシリカスペーサとする方法及び条件は、第２の実施形態と同様であり、説明を省略する。このように球状シリカを焼成後に樹脂被膜を形成することにより水分の吸着をより確実に防止できるようにシリカスペーサを改質した。又、前記改質したシリカスペーサの散布数についても第１の実施形態と同様に５〜２０個／ｍｍ２  の密度で正確なセルギャップを得ることが出来た。
また、前記改質したシリカスペーサを液晶スペーサ４として用いた液晶セル１０を−２０℃の環境の中に２０時間放置する試験を行った結果、第１実施形態と同様に低温発泡現象は発生しなかった。
【００２３】以上のように、本実施形態においては、球状シリカを所定の温度で焼成した後樹脂皮膜を設けることで水分の吸着をより確実に防止するようにシリカスペーサを改質した。この改質したシリカスペーサを液晶スペーサ４として用いることにより、第１実施形態と同様に低温状態における発泡現象を防止する事が出来た。この結果、セルギャップ均一性に優れ且つ表示品位の高い液晶セルを実現することが出来た。
【００２４】尚、実施形態においては球状シリカに形成する樹脂被膜として、ポリイミド樹脂の被膜を例として説明したがエポキシ樹脂、アクリル樹脂を用いた場合にも同様の効果が得られることが確認されている。
【００２５】
尚、実施形態においては球状シリカに形成する樹脂被膜として、ポリイミド樹脂の被膜を例として説明したがエポキシ樹脂、アクリル樹脂を用いた場合にも同様の効果が得られることが確認されている。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、球状シリカを所定の温度で焼成するか、または球状シリカに樹脂被膜を形成することで水分の吸着を防止できるようにシリカスペーサを改質し、この改質されたシリカスペーサを液晶スペーサとして用いることにより低温下で液晶セル内部が低圧状態となり発生する低温発泡現象を防止することが出来る。これによって、セルギャップ均一性に優れ表示品位の高い液晶セルを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における液晶セルを示す概略部分断面図である。
【符号の説明】
１  上基板
２  下基板
３  シール剤
４  液晶スペーサー
５ａ、５ｂ  偏光板
６ａ、６ｂ  透明電極
７  液晶
９ａ、９ｂ  配向膜
１０  液晶セル
【図１】
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