JP2807475B2 - 粉体の散布方法、粉体付基材および液晶セル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、基材上に粉体を均一に散布する方法に関す
る。また本発明は、前記の方法により基材上に粉体が単
位面積当り均一密度に分散された粉体付基材、特に粉体
が単位面積当り均一密度に分散された透明電極基材に関
する。さらに本発明は、前記の粉体が単位面積当り均一
密度に分散された透明電極基材を用いて得られる液晶相
の厚さが均一な液晶表示セルに関する。

発明の技術的背景並びにその問題点 時計、計算機、テレビ等の表示装置として、液晶表示
装置（以下「LCD」と記載することもある）が広く用い
られている。このLCDは、わずかな電位を加えるだけで
分子の配向が変わって偏光方向が変化する液晶を用いた
表示装置であり、通常、二枚の電極基板間に液晶層を挟
み込んだ構造を有している。

このようなLCDでは、液晶相の厚さをできるだけ薄く
することが望ましく、しかも液晶相の厚さにばらつきが
ないことが望まれている。すなわち、液晶相の厚さにバ
ラツキがあると、液晶相にかかる電界の強度が部分的に
不均一になるため、画像のコントラスト比が場所によっ
て変化し、画像にむらが生ずる。さらに、液晶の入力信
号に対する応答速度は、液晶層の厚さおよび電界強度に
応じて変化するので、上記のような液晶層の厚さにバラ
ツキが大きいと、応答速度に差異が生じ鮮明な画像が得
られない。このためLCDでは、二枚の電極基板間に絶縁
物からなるスペーサーを介在させて所望の厚さの間隙を
形成し、この間隙に液晶物質を充填することにより、二
枚の電極基板間に薄く均一な液晶層を形成させる方法が
利用されている。

このように液晶層の厚さは、電極基板間に介在するス
ペーサーの大きさにより決定されるため、電極基板上に
おける単位面積当りのスペーサー密度により液晶層の厚
さにバラツキが発生する。したがって液晶層の厚さを均
一にするためには、大きさの揃ったスペーサーを用い、
このようなスペーサーを電極基板上に単位面積当り均一
な密度で分布させなければならない。

従来スペーサーは、液中にスペーサー用粒子を分散さ
せたスラリーをノズルから噴霧させることにより、基材
上に散布されていたが、この方法ではスペーサー用粒子
を均一な密度に散布することが困難であり、基材上に均
一にスペーサー用粒子などの粉体を散布することのでき
る方法の開発が切望されていた。

発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に伴なう問題点を解
消しようとするものであって、基材上に均一密度でスペ
ーサー用粒子等の粉体を散布する方法の提供を目的とし
ている。さらに、本発明は基材上に均一密度でスペーサ
ー用粒子等の粉体を一度で散布することができる方法の
提供を目的としている。

また本発明は、前記の方法により基材上に粉体が単位
面積当り均一密度に分散された粉体付基材の提供を目的
とし、特に基材上に粉体が単位面積当り均一密度に分散
された透明電極基材の提供を目的としている。

さらに本発明は、前記の粉体が単位面積当り均一密度
に分散された透明電極基材を用いて得られる液晶層の厚
さが均一な液晶表示セルうの提供を目的としている。

発明の概要 本発明に係る散布方法は、基材もしくはノズルを相対
的に移動させながら粉体分散スラリーを基材上に散布す
る方法において、移動方向におよび該移動方向に対して
直角な方向に相互に位置をずらして配置された２個以上
のノズルから、基材表面に、それぞれのノズルによって
散布される粉体の散布領域が、該移動方向からみて重な
るように、粉体分散スラリーを散布することを特徴とし
ている。

また、本発明に係る粉体付基材は、基材上に粉体が分
散された基材であって、該基材上の任意の点における該
粉体の単位面積当り粉体密度が、該基材上における平均
粉体密度に対して±50％以内の範囲内にあることを特徴
としている。

さらに、本発明に係る液晶表示セルは、透明電極基材
上の任意の点における粉体の単位面積当り粉体密度が、
該基材上における粉体の平均密度に対して±50％以内の
範囲内にある透明電極基材から形成されていることを特
徴としている。

発明の具体的説明 次に本発明に係る粉体の散布方法、粉体付基材および
液晶表示セルについて具体的に説明する。

まず、本発明に係る粉体の散布方法について説明す
る。

第１図に１個のノズルを用いて粉体を散布したときの
噴霧量分布曲線の例を示す。なお、本発明においては、
この噴霧量分布曲線を、単に「パターン」と記載するこ
ともある。

従来の方法で粉体の単位面積当りの密度が不均一にな
るのは、粉体が液中に分散されているスラリー（以下、
スラリーという）を相対的な移動方向に噴霧し、基材上
の直交する線分を通過した際に、その線分上で噴霧され
たパターンが平坦にならず、第１図に示すように略半円
形になるためである。すなわち、例えば第１図に示すよ
うに、ノズル11から噴霧されたスラリーは、移動方向を
示す矢印12に垂直な線分13とノズル11により形成される
断面においては、相対的にパターン14で示されるような
量で基材15上に散布される。

したがって、ノズル直下14aにおける粉体の散布量は
比較的多くなるが、パターンの裾部14bにおける粉体の
散布量は比較的少なくなる。このため基材上に散布され
た粉体の密度はノズル直下14a近傍で最も高くなり、裾
部14b近傍で最も低くなり、このような条件で散布を繰
り返しても粉体密度が均一な粉体付基材を製造しにく
い。

本発明は、上記の噴霧量分布曲線、すなわち、パター
ンが平坦部を有するように複数のノズルを配置してスラ
リーの散布を行なうことにより、基材上に散布される粉
体の単位面積当りの密度が均一になるとの知見を得た。

上記のパターンが平坦部を有するようにするために、
本発明では２個以上のノズルを用いている。そして、こ
の２個異以上のノズルを、ノズルもしくは基材の相対的
な移動方向および該移動方向に対して直角な方向に相互
に位置をずらしてに設ける。さらに、この２個以上のそ
れぞれのノズルから粉体分散スラリーを噴霧することに
より形成される粉体の散布領域が、ノズルもしくは基材
の移動方向から見て重なるような位置にそれぞれのノズ
ルを配置する。

このようにノズルを配置し、それぞれのノズルのパタ
ーンを合成することによって得られる全体のパターンが
平坦部を有するようになる。

上記のように、本発明においては、１のノズルに対し
て隣接するノズルが、ノズルもしくは基材の移動方向に
対して略横方向にずれて配置されていればよいが、複数
のノズルが横に並ぶように配置してそれぞれのノズルに
よって形成される散布領域が直接重なりあうと、この重
なりあった散布領域における粉体の流れが乱れ、この部
分の粉体の噴霧量の制御が困難になり、従って合成され
たパターンが平坦にならない。

このため、本発明においては、２個以上のノズルを移
動方向に対して斜めにずらして配置し、それぞれのノズ
ルによって形成される散布領域が直接重なり合わず、前
記線分上で重なり合うようにすることが特に好ましい。

第２図にノズルを斜めにずらして配置した例を模式的
に示す。

第２図に示す態様において、基材25の移動方向を矢印
Ａで示している。

そして第２図においては、基材の中心線Ｃの左側Ｌの
領域に粉体を散布するためにノズル21aが備えられてお
り、右側Ｒの領域に粉体を散布するノズル21bが備えら
れている。

第２図に示すように複数のノズルを前後して配置する
場合、各ノズルの中心間の縦方向の距離Ｙは、ノズル21
aおよびノズル21bによって形成される粉体の散布領域26
a,26bが直接接しないようにすることが好ましく、さら
に通常は先行するノズル21bによって散布された粉体分
散スラリーを形成する溶剤が蒸散する前にノズル21aに
よって粉体分散スラリーを散布することができるような
距離でそれぞれのノズルを配置する。

そして、ノズル21aおよびノズル21bの中心間の横方向
距離Ｘは、各ノズルによって形成される散布領域26a,26
bの両者によって基材25の中心線Ｃ付近に粉体分散スラ
リーを重ねて散布できるような距離にする。この距離
は、ノズルの形状、散布条件等を考慮して求めることが
できる。なお、第２図において、斜線を付して示した部
分が移動方向から見て重なり合う散布領域である。

上記のような位置にノズルを配置してスラリーを散布
することにより、それぞれのノズルのパターン（噴霧量
分布曲線）を合成して得られる全体のパターンが隣接す
るノズル間で平坦部を有するようになり、そして、この
全体のパターンに対応した、非常に均一に粉体が分散さ
れた粉体付基材を得ることができる。

本発明において、スラリーは、上記の噴霧領域が、基
材もしくはノズルの相対的な移動方向に平行な基材の両
端部に及ぶように散布することにより、基材全体に均一
に粉体を散布することができる。

なお、３個以上のノズルを使用する場合には、隣接す
るノズルとの関係を上記のようにすればよい。

第９図に３個のノズルを使用する場合のノズルの配置
例を示す。

本発明で使用するノズルは、合成されたパターンが平
坦部を持つならば、いかなる形態のノズルでも使用でき
る。好ましくは二流体微噴霧ノズルが用いられる。さら
に好ましくは、ノズル孔の横断面形状が長四角状、楕円
状等その形状において、対称軸を２本以上持つノズルを
用いることが好ましい。本発明で使用することが好まし
いノズルの形態の例を第３図および第４図に示す。本発
明においては、ノズルの配置は、前記の２本以上の対称
軸を持つノズルと、２本の対称軸を持たせないノズルを
交互に配置してもよいが、２本以上の対称軸を持つノズ
ルを配置することが特に好ましい。またノズルは、同一
ノズルの組み合わせ、あるいは異種ノズルの組み合わせ
であろうと構わない。

このようにパターンが一致しないようにノズルを配置
し、ノズルからスラリーを基材に噴霧することにより、
単位面積当りの粉体密度のバラツキを少なくすることが
できる。

本発明において、スラリー中における粉体濃度および
スラリーの供給、基材またはノズルの移動速度、基材と
ノズルとの距離を適宜に調整すれば単位面積当り均一密
度で粉体の個数を任意に変えることができる。

本発明で使用することができる基材としては、ガラ
ス、プラスチックシート及びプラスチックフィルム等を
挙げることができる。さらに、これらの表面に各種の機
能をもった被膜が形成された基材が用いられる。例えば
液晶表示セルを形成するための透明電極基材を製造する
際には基材としてITOが表面に形成された硝子（以下ITO
硝子という）等を使用することができる。

また、このような基材上に散布する粉体としては、シ
リカ微粉末、ガラスファイバー、α−アルミナ微粉末、
樹脂微粉末等を使用することができる。例えば液晶表示
セルを製造する場合には、平均粒子径が0.1〜20μｍの
シリカ微粉末等が使用される。本発明においては、この
ような粉体を、比較的沸点の低い有機溶媒に分散したス
ラリーとして使用する。

本発明において、粉体の単位面積当りの密度は、例え
ば第５図に示すように粉体付基材上に仮想横線および仮
想縦線を設け、両者の交点の粉体密度を求め、求めた値
を基にして粉体の単位面積当りの密度の平均値を求める
ことができる。

そして、上記のようにして算出された粉体の単位面積
当りの密度の平均値を基準にして、基材上の粉体の単位
面積当りの密度のバラツキを求めると、本発明の粉体付
基材におけるバラツキは、基材全体の粉体密度の平均値
に対して、通常±50％以内になる。そして、散布条件等
を変えることによりこのバラツキを±35％以内に制御す
ることも可能である。

すなわち、本発明の散布方法を採用して得られた粉体
付基材上の粉体の密度を、上記第５図に示すようにして
測定した各交点における値を基にして模式的に示すと、
第６図に示すようになる。この第６図は実施例４で製造
された粉体付基材における実測値に基づいて作製した図
である。これに対して、この第７図は、比較例１で製造
された粉体付基材における実測値に基づいて作製した図
である。

上記第６図と第７図とを比較すると、本発明に係る方
法を採用することにより、得られる粉体付基材は、非常
に高い粉体密度の均一性を有するようになることがわか
る。

本発明の方法により得られた粉体付基材を透明電極基
材として用いることにより、液晶層の厚さ（セルギャッ
プ）のバラツキの少ない液晶表示セルを製造することが
できる。

すなわち、前記の透明電極基材を用いた液晶表示セル
は、透明電極基材に形成されたスペーサー粒子の粉体密
度のバラツキが少ないため、セルギャップバラツキがそ
のセルギャップの平均値に対して±0.1μｍ以内、さら
には±0.05μｍ以内になる。したがって、このような液
晶表示セルを用いることにより液晶層にかかる電界の強
度が部分的に不均一になることが少なくなるため、画像
のコントラスト比が場所によって変化して画像にむらが
生ずることがなくなる。さらに、セルギャップのバラツ
ギが小さいために、部分的な応答速度の差異も少なくな
るので、本発明の液晶表示セルを用いることにより鮮明
な画像を得ることができる。

なお、このような液晶表示セルは、従来の方法に準じ
て、例えばITO硝子からなる透明電極基板の周縁部にシ
ール用樹脂をスクリーン印刷等の方法を利用して塗設
し、次いで上記の方法で得られた本発明の透明電極基材
を貼着することにより製造することができる。

発明の効果 本発明の散布方法では、基材もしくはノズルを相対的
に移動させながら粉体分散スラリーを基材上にぃ散布す
る方法において、移動方向と直角方向の異なる位置に設
けられた２個以上のノズルから、基材表面に、それぞれ
のノズルによって散布される粉体の散布領域が、該移動
方向からみて重なるように、粉体散布スラリーを散布し
ている。そのため粉体分散スラリーを基材上に均一に散
布することができ、基材上に散布される粉体の単位面積
当りの粉体密度のバラツキが小さくなる。

しかも本発明の方法を採用してノズル数を散布面積に
対応させて調整することにより、広い面積を有する粉体
付基材を一回の粉体分散スラリーの散布で製造すること
ができるようになる。したがって、本発明の方法は、大
面積、大型のLCDを製造しようとする場合に特に有効で
ある。

このようにして得られた粉体付基材における粉体密度
のバラツキは、粉体密度の平均値に対して、±50％以内
である。

したがって本発明に係る粉体付基材をLCD用電極基板
として使用することにより、液晶層の厚さが均一な液晶
表示セルが得られ、鮮明な画像を表示するLCDを得るこ
とができる。

以下実施例により本発明を説明するが、本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。

実施例１ 二流体微噴霧ノズル（Spraying Systems.Co.,製、1/4
J、SU13A）２個を第２図のように配置し、シリカ微粒子
（触媒化成工業（株）製、真絲球SW、平均粒径6.8μ
ｍ）をエタノール／フロン（ダイキン工業（株）製、商
品名ダイフロンS3、容量比1/1）混合溶液に0.4重量％と
なるように分散し、スラリーを得た。このスラリーを、
表１の条件で154mm×300mmのITO硝子に空気圧2kg/cm²、
空気流量20ml/分の流量で噴霧した。

その後、90℃、30分間加熱してエタノール／フロンを
乾燥させた。

実施例２〜５および比較例１ 噴霧条件を表１にしたがって行なった以外は実施例１
と同一条件にした。

散布密度の評価 第５図の測定点（直線の交点）について散布密度を測
定した。

測定結果を表１に記載する。

実施例６〜10および比較例２ シール用樹脂（三井東圧（株）製、エポキシ樹脂）10
0gにシリカ微粒子（触媒化成工業（株）製、真絲球SW、
平均粒径6.8μｍ）1gを分散させてシール用組成物を調
製した。

得られたシール用組成物を、配向膜が形成された150m
m×300mmのITO硝子の周縁部にスクリーン印刷機で印刷
した。

次にこのITO硝子と実施例１〜５および比較例１で得
られたITO硝子基板とを貼り合わせ、3kg/cm²の加圧下で
150℃、１時間加熱して樹脂を硬化させ液晶表示セルを
得た。

セルギャップの評価方法 第５図の測定点（直線の交点）についてセルギャップ
を測定した。

結果を表２に記載する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、１個のノズルから噴霧された粉体の噴霧量分
布曲線（パターン）の一例を示す図である。 11……ノズル孔、14……噴霧量分布曲線（パターン） 14a……ノズル直下部、14b……裾部 第２図は、２個のノズルの配置と基材の移動方向の例を
示す図である。 21a,21b……ノズル孔、26a,26b……散布領域、25……基
材 第３図および第４図は、ノズル孔の形状を表わす図であ
る。 第５図は、散布密度およびセルギャップの測定点を示す
図である。 第６図は、実施例４で製造した基板における粉体の散布
分布を模式的に表わす図である。 第７図は、比較例１で製造した基板における粉体の散布
分布を模式的に表わす図である。 第８図は、実施例２又は３の時のノズル配置を表わす図
である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−176621（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−19063（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−224724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−96634（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−251721（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−187121（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1339 500 B05B 7/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材もしくはノズルを相対的に移動させな
   がら粉体分散スラリーを基材上に散布する方法におい
   て、移動方向におよび該移動方向に対して直角な方向に
   相互に位置をずらして配置された２個以上のノズルか
   ら、基材表面に、それぞれのノズルによって散布される
   粉体の散布領域が、該移動方向からみて重なるように、
   粉体分散スラリーを散布することを特徴とする粉体の散
   布方法。
2. 【請求項２】請求項第１項に記載の粉体の散布方法で得
   られた粉体付基材であって、該基材上の任意の点におけ
   る該粉体の単位面積当り粉体密度が、該基材上における
   平均粉体密度に対して±50％以内の範囲内にあることを
   特徴とする粉体付基材。
3. 【請求項３】該基材上の任意の点における該粉体の単位
   面積当り粉体密度が、該基材上における平均粉体密度に
   対して±35％以内の範囲内にあることを特徴とする請求
   項第２項記載の粉体付基材。
4. 【請求項４】粉体付基材が、少なくとも一方の表面に電
   極が形成されている透明電極基材であることを特徴とす
   る請求項第２項または第３項記載の粉体付基材。
5. 【請求項５】透明電極が形成された２枚の透明電極基材
   を、該透明電極が対向するようにスペーサーを介して配
   置してなる液晶表示セルにおいて、前記透明電極基材が
   請求項第４項記載の透明電極基材であることを特徴とす
   る液晶表示セル。