JP2002145935A - 微粒子、導電性微粒子、液晶表示パネル用面内スペーサ及び液晶表示パネル - Google Patents
微粒子、導電性微粒子、液晶表示パネル用面内スペーサ及び液晶表示パネルInfo
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Abstract
のこと、乾式散布が問題とならないほど低い吸水率の微
粒子を得る。 【解決手段】 モノマーを重合して得られる微粒子であ
って、前記モノマーが、80〜100重量%のトリメチ
ロールプロパントリアクリレートを含有しているか、又
はトリメチロールプロパントリアクリレートとジトリメ
チロールプロパンテトラアクリレートとを合計で80〜
100重量%含有しており、前記微粒子が0.2〜6%
の吸水率(25℃飽和水蒸気圧下)を有する。
Description
子、導電性微粒子、良好な画質を与える液晶表示パネル
用面内スペーサと、これらを用いた液晶表示パネルに関
する。
ラスやプラスチック等を加工した2枚の透明基板の間に
液晶物質を満たし、その間隙を一定距離に維持すること
が必要である。そのため、一般には、透明基板の間に、
直径が一定のスペーサを介在させている。
ン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、アクリル系樹脂等
の合成樹脂微粒子の他に、シリカ微粒子、ガラス繊維片
等の無機材料、有機シリカ系微粒子等、各種材料が使用
されている。
シリカ微粒子は、非常に高硬度であり、圧縮に強いた
め、パネル外周のシーラー接着剤に混合して用いられて
いる。また、パネル面内には、弾性力のある合成樹脂製
や有機シリカ系のスペーサが用いられている。
は、一方の透明基板の内側面上に、スペーサを散布す
る。散布方法には、窒素や乾燥空気のガス気流に乗せて
散布する乾式散布方法、フレオン/アルコール混合液や
水/アルコール混合液等の液体中に分散させた状態で散
布する湿式散布方法が採られている。
方の透明基板の外周部には、エポキシ樹脂等からなるシ
ーラー接着剤を、液晶注入口を残して帯状に塗布した
後、これら2枚の透明基板を貼り合せ、加熱圧縮してシ
ーラー接着剤を硬化させてセルを形成する。
初、無機のガラス繊維片やシリカ微粒子が使用された。
しかし、前者は、鋭利な角によってセル内の配向膜を傷
つけ、また、かかる無機スペーサは、低温環境下で液晶
が収縮する際、硬過ぎて圧縮変形されず、ギャップの低
下に追随しないため、真空部分が発生し、そこに液晶に
溶解している気体や、外部の空気がシーラー内を拡散侵
入して、いわゆる低温気泡を生起する等の不具合が生じ
る。したがって、現在では一般に、弾性材料である合成
樹脂製スペーサが使用されている。
するに際し、シーラーの加熱圧縮工程で、面内用樹脂ス
ペーサは圧縮変形したまま、空気中の酸素存在下、高温
という過酷な環境に曝される。
化学的に不安定なスペーサは、圧縮変形したまま回復し
ない、又は、回復し難いため、また、設備上、加熱中に
圧力の微細調節が困難であることもあって、基板間のギ
ャップを要求精度の範囲内に納めることが不可能に近
く、そのため、パネルの歩留まり低下を招く等の問題が
あった。
ナミン系樹脂は加熱工程で脱ホルマリン分解が生起して
分子鎖が切断し、また、スチレンやジビニルベンゼン系
樹脂の場合は、芳香環の結合するα位炭素が酸化され易
く、このため、炭素−炭素結合が切断して分子量の低下
が起こり、好ましくない。
合は、カルボニル基の結合した炭素にメチル基と重合性
二重結合とが結合しているため、立体障害が発生し、重
合体末端に炭素−炭素二重結合が多く残存し、これが酸
化されたり、この二重結合が起点となって、解重合が発
生し、主鎖及び架橋結合の切断をもたらすと考えられ好
ましくない。
は、重合及び架橋のために導入されているシラノール基
やメトキシシリル基の未反応部分が、加圧高温下に、ス
ペーサが圧縮変形された状態で、さらに縮合して新たな
架橋結合が生成し、その結果、変形歪が固定されて粒子
径通りのギャップが制御できない等の不具合があり、好
ましくない。
官能アクリル酸エステルを用いる架橋アクリル酸エステ
ル系スペーサの場合、熱安定性は十分にあるが、その原
料である市販モノマーにはエステル化未反応のヒドロキ
シル基を持つ不純物成分がかなり含まれており、スペー
サに加工すると、吸水率がかなり高くなることを見出し
た。
/アルコール混合液に分散して湿式散布する場合には、
全く問題を生じない。しかし、乾式散布方法において
は、その散布メカニズム上、微粒子に静電気を帯電させ
て、微粒子同士を反発させて、単粒子に分散させるた
め、スペーサ粒子がある程度以上の水分を含有した状態
では、静電気発生が不十分であったり、これが逃散する
ため、合着し、スペーサ粒子の分散不良等の不具合が発
生する。
は、十分乾燥させた上に、散布に用いるガス気流を絶乾
状態にする等、厳密な管理が必要となる。
のはもちろんのこと、乾式散布が問題とならないほど低
い吸水率の微粒子を得ることを課題とする。
合して得られる微粒子であって、前記モノマーが、80
〜100重量%のトリメチロールプロパントリアクリレ
ートを含有しており、前記微粒子が0.2〜6%の吸水
率(25℃飽和水蒸気圧下)を有する、微粒子に係るも
のである。
れる微粒子であって、前記モノマーが、トリメチロール
プロパントリアクリレートとジトリメチロールプロパン
テトラアクリレートとを合計で80〜100重量%含有
しており、前記微粒子が0.2〜6%の吸水率(25℃
飽和水蒸気圧下)を有する、微粒子に係るものである。
られる微粒子であって、前記モノマーが、トリメチロー
ルプロパントリアクリレート48〜99重量%と、疎水
性モノマー1〜20重量%とを含有しており、前記疎水
性モノマーへの水の溶解度が1%以下であり、前記微粒
子が0.2〜6%の吸水率(25℃飽和水蒸気圧下)を
有する、微粒子に係るものである。
れる微粒子を得るため、種々の微粒子を試作し、検討し
た。
のうち、架橋アクリル酸エステル重合体系スペーサが、
150〜180℃、0.5〜3kg/cm2、1〜4時
間というシーラー硬化のための加熱圧縮工程で、高分子
鎖の切断や酸化劣化等の化学的変化がほとんど生起せ
ず、弾性率、圧縮回復性等の物性の変化が少ないことを
見出した。
一性を安定に保ち、且つ、パネル製造において高い歩留
まりが得られる等の長所が認められ、パネル製造工程が
安定化する。
晶表示パネル用スペーサとして最も適切な熱安定性と圧
縮回復性を示す架橋アクリル酸エステル重合体製微粒子
のうち、乾式散布性にも優れる微粒子に焦点を絞って、
鋭意探索研究した。
%の高純度のトリメチロールプロパントリアクリレート
を重合して得た微粒子が、通常の乾式散布に十分対応可
能となる条件である25℃飽和水蒸気圧下での吸水率が
0.2〜6%となることを見出した。
ントリアクリレートとジトリメチロールプロパンテトラ
アクリレートとが合計で80〜100重量%含有されて
いるモノマーを重合して得た微粒子が、通常の乾式散布
に十分対応可能となる条件である25℃飽和水蒸気圧下
での吸水率が0.2〜6%となることを見出した。
65℃・1時間加熱の前後で、圧縮弾性率の変化が10
%以下となって、熱安定性、圧縮回復率等の問題もない
ことを突き止め、本発明に到達した。
乾式散布性に優れ、且つ、加熱圧縮工程を経ても十分に
安定なギャップを与える微粒子、特に、液晶パネル用と
して有用な面内スペーサーの開発に成功したものであ
る。
ラフィーによる原料モノマーの分析と懸濁重合による微
粒子の製造、分級による液晶パネル用スペーサの製造、
このスペーサを用いた液晶表示パネルの製造という一連
の製造研究を行い、架橋アクリル酸エステル重合体から
種々の微粒子を試作し、検討した。
クリレート48〜99重量%と、疎水性モノマーであっ
て水の溶解度が1%以下のもの1〜20重量%とを含有
するモノマーを重合すると、0.2〜6%の吸水率(2
5℃飽和水蒸気圧下)を有する微粒子が得られることを
見出した。
また、乾式散布性に優れると共に、熱安定性、圧縮回復
性等に優れ、極めて有用な液晶パネル用面内スペーサに
なることが分かった。
パントリアクリレート、所定量のトリメチロールプロパ
ントリアクリレートとジトリメチロールプロパンテトラ
アクリレートとの組み合わせ、又は所定量のトリメチロ
ールプロパントリアクリレートと水の溶解度が1%以下
の所定量の疎水性モノマーとの組み合わせが、得られる
微粒子の熱安定性及び圧縮回復性に有利に働くと共に、
特に、微粒子の吸水率を低く抑えるのに有効に働く。
ルプロパントリアクリレートや、トリメチロールプロパ
ントリアクリレートと、ジトリメチロールプロパンテト
ラアクリレートや水の溶解度が1%以下の疎水性モノマ
ーとの組み合わせは、いずれも、形成される微粒子にヒ
ドロキシル基を持ち込まず、カルボニル基のような親水
性の低い結合しか形成されていないので、微粒子の吸水
率を低く抑えるのに特に有効である。
プロパントリアクリレートや、所定量のトリメチロール
プロパントリアクリレートと所定量のジトリメチロール
プロパンテトラアクリレートや水の溶解度が1%以下の
所定量の疎水性モノマーとを含有するモノマーの重合に
よって得られる微粒子は、0.2〜6%の吸水率(25
℃飽和水蒸気圧下)を有しているので、熱安定性及び圧
縮回復性に優れると共に、乾式散布性に優れる。
形態を説明する。図1は、トリメチロールプロパントリ
アクリレートの市販品を高速液体クロマトグラフィーに
よって分析したクロマトグラムである。図2は、本発明
にかかる微粒子の圧縮応力と圧縮変位との関係を示すグ
ラフである。図3は、熱量分析器による温度と吸熱・発
熱との関係を示すグラフである。
水率を有する。吸水率が0.2%未満のものは、例え、
トリメチロールプロパントリアクリレートを高純度化し
ても、また、本発明の目的の範囲内で疎水性モノマーを
共重合させたとしても、得ることが難しい。
少なく、単粒子に分散せず、ドライ散布等において、微
粒子の取り扱いが困難になる。
リアクリレートは、沸点が非常に高いため、熱重合を防
ぎながら蒸留精製することは非常に困難であり、トリメ
チロールプロパンとアクリル酸とのエステル化反応後、
水洗と低沸点化合物の除去による精製が一般的である。
パントリアクリレートと称する商品は、図1の液体クロ
マトグラフィー分析図に例示するように、不完全な各種
エステル化物を不純物として含有する粗製品である。
の、アクリル酸、トリメチロールプロパン、市販のジト
リメチロールプロパンテトラアクリレート、それぞれの
高速液体クロマトグラフィー分析図の比較、および、粗
トリメチロールプロパントリアクリレートのガスクロマ
トグラフィー質量分析、各種市販粗トリメチロールプロ
パントリアクリレートの遊離酸分析により、構造を推定
した。
ルプロパンモノアクリレート、 (D)はトリメチロール
プロパンジアクリレート、(E)はトリメチロールプロパ
ントリアクリレート、(F)はジトリメチロールプロパン
モノアクリレート、(G)はジトリメチロールプロパンジ
アクリレート、(H)はジトリメチロールプロパントリア
クリレート、(I)はジトリメチロールプロパンテトラア
クリレート、(K)はトリトリメチロールプロパンテトラ
アクリレート、(L)はトリトリメチロールプロパンペ
ンタアクリレートと同定した。
速液体クロマトグラフィー分析では同定できなかった
が、ガスクロマトグラフィー質量分析により確かめる
と、アクリル酸誘導体であった。
中で、(A)〜(L)の12成分の組成比を、各ピーク
の面積から求めた。12成分で100重量%として示し
た。
多いと、重合前の水系懸濁中に、微粒子中に泡がはい
り、重合後、微粒子の強度が低下する。また、分級操作
においても、粒子の比重が均質化できないため、好まし
くない。
重量%以下である。また、高速液体クロマトグラフィー
分析図では、アクリル酸は確定できなかった。親水性の
アクリル酸は、重合体中に組み込まれ、吸水率が高くな
って好ましくない。
(C),(D),(F),(G),(H),(J),
(K)は、いずれもアクリル酸エステルであり、共重合
されて微粒子に取りこまれ、親水性のヒドロキシル基を
持ち込む。このため、微粒子の吸水率が高くなって好ま
しくない。
リメチロールプロパンのエーテル型2量体と3量体のア
クリル酸飽和エステルである。これらは粘度が高いた
め、微粒子化のための懸濁工程における攪拌動力が高く
なるが、ヒドロキシル基を含まないため、本発明の目的
である吸水率の低下には害はない。
%のトリメチロールプロパントリアクリレートを含有す
るモノマーを重合して得られるもので、かかる微粒子
は、0.2〜6%の吸水率(25℃飽和水蒸気圧下)を
有する。
トリメチロールプロパントリアクリレートは、不純物と
して、前述したようなアクリル酸エステルを含有し、ヒ
ドロキシル基含有モノマーが必然的に多くなり、重合後
の微粒子の吸水率が6%を超えてしまう。
ールプロパントリアクリレートとジトリメチロールプロ
パンテトラアクリレートとを合計で80〜100重量%
含有するモノマーを重合して得られるもので、かかる微
粒子は、0.2〜6%の吸水率(25℃飽和水蒸気圧
下)を有する。
液体クロマトグラフィー分析により、トリメチロールプ
ロパントリアクリレートの純度が65重量%以上のもの
であれば、好適に用いることができる。
テトラアクリレートは、重合させるモノマー中、前述し
たトリメチロールプロパントリアクリレートとの合計が
80〜100重量%となるように含有させる。
率が0.2〜6%、酸化開始温度が165℃以上の微粒
子を得ることができる。トリメチロールプロパントリア
クリレートとジトリメチロールプロパンテトラアクリレ
ートとの合計が、原料モノマー中、80重量%未満で
は、トリメチロールプロパン由来のヒドロキシル基含有
モノマーが必然的に多くなり、重合後の微粒子の吸水率
が6%を超えてしまう。
中、85〜100重量%のトリメチロールプロパントリ
アクリレートを含有させるのが好ましい。かかる範囲で
は、吸水率5重量%以下、酸化開始温度が175℃以上
の微粒子を作製することができる。
マー中、トリメチロールプロパントリアクリレートとジ
トリメチロールプロパンテトラアクリレートとは、合計
で84〜100重量%含有させる。かかる範囲では、吸
水率5重量%以下、酸化開始温度が175℃以上の微粒
子を作製することができる。
較的粘度の高くない(I)成分とを高速液体クロマトグ
ラフにより分析し、それらの含有量率により、原料モノ
マーの良否を判断することができる。
テトラアクリレートとしては、トリメチロールプロパン
トリアクリレートの市販品に含まれる副生成物のジトリ
メチロールプロパンテトラアクリレートを用いることが
できる。
(B)、(C)、(D)、(F)、(G)、(H)、
(J)及び(K)の成分は、いずれも、メチロール基と
いう形でヒドロキシル基を含み、親水性の高いモノマー
と推定される。したがって、これらヒドロキシル基モノ
マーの合計は、原料モノマー中、20重量%未満である
のが好ましい。
ガラスやプラスチック等の透明基板の間隔、即ち、液晶
層の厚みを一定にする目的にのみ設置され、スペーサ
は、液晶による偏光の制御には関与しない。
ぎると、コントラストの低下を来たし、特に、STNパ
ネルの場合は好ましくない。面内スペーサの散布密度
は、なるべく少ないことが好ましく、パネルの種類に応
じて、通常、10〜300個/mm2の間の適切な値に
制御されている。
各微粒子は、前述の如く合成樹脂として、最高部類の硬
度と弾性回復性を有し、且つシリカのような極端に硬度
が高く無いことが要求される。しかも、シーラー接着剤
の熱硬化中に物性の変化が少ないことが望ましい。
構造上アクリル酸エステルを骨格とし、架橋密度が高
く、架橋点間の距離も短い方がよい。
子の原料モノマーとして、トリメチロールプロパントリ
アクリレートを主成分とするが、これと共重合し得る疎
水性モノマーを20重量%以下、好ましくは15重量%
以下で用いることができる。
ントリアクリレート48〜99重量%と、水の溶解度が
1%以下の疎水性モノマー1〜20重量%とを含有する
モノマーを重合して得られるもので、かかる微粒子は、
0.2〜6%の吸水率(25℃飽和水蒸気圧下)を有す
る。
ロールプロパントリアクリレートのように、トリメチロ
ールプロパントリアクリレートとジトリメチロールプロ
パンテトラアクリレートの合計が80重量%未満のモノ
マーであっても、所定の疎水性モノマーを共重合させる
ことで、所期の吸水率の微粒子を得ることができる。
トリアクリレートが48重量%未満では、吸水率が6%
を超えたり、以下に述べる弾性率が30kg/mm2を
下回ったり、圧縮回復性が低下したり、耐熱性が低下す
る等の不具合が生じる。
20重量%を超えると、例え、吸水率が低下しても、耐
熱性が低下したり、圧縮回復性が低下したり、弾性率が
低下する等の不具合が生じ、1重量%未満の疎水性モノ
マーでは、十分な吸水率の低下が期待できない。
プロパントリアクリレート60〜99重量%と、水の溶
解度が1%以下の疎水性モノマー1〜15重量%とを含
有するモノマーを重合して、微粒子を得る。
かるモノマーへの水の溶解度が1%以下である。水の溶
解度が1%を超えると、微粒子の吸水率の低下に対する
寄与が少なく、吸水率が6%を超えることが多くなる。
性モノマーを、トリメチロールプロパントリアクリレー
トや、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートの
不足を補うだけの所定量を用いて、得られる微粒子の吸
水率を調節する。
としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル
酸エチル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル
酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロへキシル、 (メ
タ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプ
ロピル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル
酸イソブチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)ア
クリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチ
ル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸
n−ノニル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アク
リル酸n−ウンデシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル
等の(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;スチレン、
α−メチルスチレン、p−(m−,o−)ビニルトルエ
ン等のスチレン系モノマー;フマル酸ジメチル、マレイ
ン酸ジメチル、イタコン酸ジメチル等の二塩基酸エステ
ルモノマー等がある。これら単官能モノマーの使用量
は、多いと微粒子の弾性率が下がる場合があるので、1
0重量%以下が好ましい。
ノマーとしては、エチレングリコールジ(メタ)アクリ
レート、1,3−プロピレングリコールジ(メタ)アク
リレート、1,2−プロピレングリコールジ(メタ)ア
クリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリ
レート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アク
リレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリ
レート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリ
レート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、トリ
メチロールプロパントリメタアクリレート、(メタ)ア
クリル酸アリル、p−(m−,o−)ジ(メタ)アリル
フタレート、p−(m−,o−)ジビニルベンゼンの各
単体又はこれらの混合物、トリ(メタ)アリルシアヌレ
ート等がある。これら他の多官能モノマーの使用量は2
0重量%未満が好ましい。
リアクリレート以外のモノマーの選択と共重合量は、吸
水率が6%以下となる範囲内で、且つ、G値が30kg
f/mm2以上100kgf/mm2以下となるように
注意しなければならない。
は、ジビニルベンゼン、メチルメタアクリレート及びス
チレンからなる群より選ばれた少なくとも1種の疎水性
モノマーを用いるのが好ましい。メチルメタアクリレー
トへの水の溶解度は0.3重量%であり、これより更に
疎水性が高いスチレンやジビニルベンゼンへは、水の溶
解度が極微量となるので、より一層好ましい。また、ス
チレンとメチルメタアクリレートは、そのホモポリマー
のガラス転移温度が80℃以上であり、また、2官能で
あるジビニルベンゼンは架橋ポリマーを与えるため、硬
度、即ちG値の高いトリメチロールプロパントリアクリ
レートとの共重合体を与える。
(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン
酸、p−(m−,o−)スチレンスルホン酸等の酸モノ
マーや、(メタ)アクリロニトリル等のニトリルモノマ
ーは、水の溶解度が1%を超えるが、微粒子の吸水率が
6%を超えない範囲で、使用することができる。
このG値が10%以上変化しないように、共重合モノマ
ーの選択と使用量を限定しなければならない。
ジカル重合開始剤を用いる。重合開始剤としては、過酸
化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、アゾビスイソブチロ
ニトリル、アゾビスヴァレロニトリル等が適当である。
添加量は、常法に従い、全モノマーに対して0.1〜3
重量%用いる。
重合促進剤、ラウリルメルカプタン、オクチルメルカプ
タン、ジブチルアミン等の連鎖移動剤を用いてもよい。
従い分散安定剤の存在下に、攪拌しつつ25〜90℃で
行われ、この温度は重合開始剤の種類によって定まる。
澱粉、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチル
セルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコ
ール等の水溶性高分子、アルキル化スルホン酸或いはア
ルキルベンゼンスルホン酸のアルカリ又はアンモニウム
塩、アルキルポリエチレンオキサイド等の界面活性剤、
硫酸バリウム、燐酸カルシウム等の難水溶性無機塩等の
単独又は混合物が挙げられる。
スペーサとして用いられる。かかるスペーサでは硬度が
重要である。
硬度を、G値と定義して表す。G値は、微粒子直径の初
期10%圧縮時の応力から求められる弾性率であって、
平松の式〔日鉱誌81、1024、(1965)〕を変形
して計算する。
張り強度S0への変換は、 S0=2.8P0/πd2 〔式中、S0:引っ張り強度(kgf/mm2)、
P0:荷重(kgf)、d:粒子径(mm)〕で表され
る。
粒子径の10%変位時、引っ張り強度をSとし、荷重P
0が粒子径の10%変位時の荷重(圧縮応力)の時、引っ
張り強度をPとすると、上記式は、S=2.8P/d2
となる。
Gは、変位100%に換算するため、上記式を10倍す
るので次式で示される。 G=10S 即ち、G=28P/πd2 〔式中、P:25℃における初期10%圧縮変位時の応
力(kgf)、d:粒子径(mm)〕である。なお、上
記G値をSI単位に換算するには、1kgf=9.80
665Nを用いる。
0kgf/mm2が望ましい。G値が30kgf/mm
2を下回ると、柔らか過ぎて、パネルのギャップの制御
が困難となる。また、100kgf/mm2を上回る
と、スペーサが硬過ぎて、低温発砲等の不具合を発生し
易くなる。
って任意に設計し得るが、通常1〜500μmが好まし
い。窓用合せガラスの接着剤添加用には、平均粒子径5
0〜500μmの微粒子が用いられ、その変動係数(粒
子径分布の標準偏差の平均粒子径に対する割合)は、5
0%以下であることが好ましい。
ては、平均粒子径1〜20μmの微粒子が用いられ、そ
の変動係数は、少なくとも10%、更に5%以下である
ことが望ましく、3%以下であることが最も好ましい。
いスペーサを用いると、粒子径分布中に、極微量の極め
て大きな粒子や、数個のスペーサ凝集物が含まれる場合
がある。これらが散布されると、ギャップが部分的に大
きくなって厚みむらとなり、平均より小さな粒子の部分
との間にギャップ差が生じ、そこに光路差が生じ、光が
干渉しあって色むらが発生する。そのため、粒子径分布
に関する変動係数の管理は厳しくしなければならない。
パネル用スペーサは、篩別法、水ひ法、風力法等により
分級することが好ましい。
径分布の広い粒子群中の粒子、及び分級後の狭い粒子径
分布の粒子群中の粒子との双方を意味し、また、本発明
で、液晶パネル用面内スペーサとは、分級後の狭い粒子
径分布の粒子群中の粒子を示すものである。
角が、一般に240度程度であるため、暗画面では透明
なスペーサ中を通過した光が抜けてしまい、その結果、
コントラストの低下が生じる。かかる問題を回避するた
めに、スペーサを、染料及び顔料からなる群より選ばれ
る少なくとも1種の着色剤入りコーティング剤で、黒又
は暗色に着色処理することができる。
晶セルへの外部からの振動によりスペーサが移動するこ
とがある。この問題を回避するために、微粒子表面に接
着剤を被覆したスペーサが用いられる。本発明の微粒子
は、この目的のために接着層を被覆加工することもでき
る。
粒子表面にニッケル、金、銀、銅等の金属皮膜を被覆加
工して、導電性微粒子を製造することもできる。
μmで、その変動係数は20%以下が好ましく、10%
以下であれば更に好ましい。
クリル樹脂製微粒子のみならず、金属膜の接着性向上、
表面異形化等の目的のために、着色微粒子、接着剤被覆
微粒子等を用いることもできる。
工して、一対の透明基板と、これらの各透明基板の間に
介在する液晶物質とを備える液晶表示パネルにおいて、
各透明基板の間を所定の間隔に維持する液晶表示パネル
用面内スペーサとして用いることができる。
て、一対の透明基板と、これらの各透明基板の内側に設
けられた透明導電膜とを備える液晶表示パネルにおい
て、各透明導電膜に接触して各透明導電膜の間を導通さ
せる導通材として用いることができる。
ようにして測定する。 <吸水率>アルミ皿に取った試料を、25℃恒温室内に
置いた底部水入りの密閉デシケータ用容器内(25℃飽
和蒸気圧)の目皿上に置いて、恒量(W)になるまで
(約72時間)放置した後、精秤し、次いで100℃で
恒量(W0)になるまで(約2時間)乾燥して、別のデ
シケータ中で放冷(約5分)して精秤する。秤量は素早
く行わなければならない。試料の、加熱乾燥後の重量に
対する25℃飽和蒸気圧下での重量の比から、吸水率を
百分率で表した。即ち、 吸水率=(W/W0−1)×100 (%)
機MCTM―200により、25℃で、試料台に散布し
たサンプル粒子1個について、粒子径dを付属の顕微鏡
測定機で求めた後、粒子の中心方向へ0.27gf/秒
の圧縮速度で、破壊まで荷重をかけて、図2の様に荷重
−圧縮変位を測定し、粒子径の10%変位(=d/1
0)時の荷重Pと破砕強度とを求めた。これら測定値を
計算式:G=28P/d2 に適用して、G値を求め
た。
ウンター(米国コールターエレクトロニクス社製)CO
ULTER MULTISIZER II型を用い、約3
万個測定し、平均粒子径と標準偏差を求めた。尚、測定
前に、同社製標準粒子を用いて校正した。
アルミ皿に取り、熱量分析装置(島津製作所製DSC−
50)を用い、空気中で昇温速度10℃/分の条件下で
室温から300℃まで測定した(図3参照)。試料微粒
子は、非晶性の架橋重合体であるから、結晶化熱、結晶
融解熱は存在しない。また、高度架橋ポリマーであるた
め、ガラス転移点もほとんど観測されない。したがっ
て、本測定データの吸熱は水分の蒸発、発熱は空気によ
る酸化反応と解釈できる。本発明では、発熱の始まった
温度を、酸化開始温度と定義した。
グラフィー分析装置(島津製作所製LC−10A型)を
用い、固定相にはオクタデシル化処理シリカ粒子(粒子
径5μm)を充填したカラム(島津Inertsil
ODS−3、カラム長10mmφ×250mm)を、移
動相にはメタノール:水=80:20を用い、流量は2
ml/分とし、40℃で測定した。試料は10重量%に
調整し、1μl注入し、検出には210nmの紫外光を
用いた。図1に市販品(III)の測定結果を例示する。
本発明では、A〜Fの各ピークはそれぞれ純粋成分であ
るとし、各々の面積を測定し、それらの総和を100%
として各成分の割合を求めた。ここでは、一般に倣い、
面積比は重量%と読みかえることとする。
クロマトグラフィー質量分析装置(島津製作所製GCM
S―QP5000型)にカラム(J&W Sienti
fic社製 5%フェニル化ポリジメチルシロキサン管
内面処理、DB5)を装着して用い、ヘリウムガスをキ
ャリアーとして、1.5ml/分(82.7kpasc
al)流し、気化室温度300℃、カラム温度は40℃
から300℃まで昇温して、測定した。試料は、メタノ
ールに10重量%に溶解し、1μl注入した。
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。
合成化学(株)製 GH−17)の5%水溶液8500g
中に、予め、モノメトキシハイドロキノン1gと過酸化
ベンゾイル(日本油脂(株)製、アセトンで再結晶済み)
20gとを、トリメチロールプロパントリアクリレート
と呼称される市販品(I)〔高速液体クロマトグラフィ
ー分析により、トリメチロールプロパンモノアクリレー
ト(A)1.1重量%、トリメチロールプロパンジアク
リレート(D)6.7%、トリメチロールプロパントリ
アクリレート(E)70.6%、ジトリメチロールプロ
パントリアクリレート(H)1・3%、ジトリメチロー
ルプロパンテトラアクリレート(I)15.0%、トリ
トリメチロールプロパンペンタアクリレート(L)2.
7%、その他不明、ここで、モノマー中、(E)+
(I)=85.6重量%〕1500gに溶解した液を投
入し、空気下に激しく攪拌した後、窒素雰囲気に変えて
80℃で5時間重合した。
操作を施して、平均粒子径6.0μm、標準偏差0.2
7μmの本発明の微粒子である液晶表示パネル用スペー
サを得た。
吸水率は、4.3重量%であり、酸化開始温度は176
℃、165℃1時間熱処理前後の10%弾性率(G値)
は、それぞれ、50kgf/mm2、52kgf/mm
2、圧砕強度は、それぞれ、122kgf/mm2、1
23kgf/mm2であった。
アリング(株)製DSPA−μR、キャリアーガスとし
て露点−40℃の乾燥空気〕により、平均散布密度12
0個/mm2で散布したところ、3個以上の凝集塊が全
く無い良好な散布ができた。これにより、液晶注入後の
ギャップ6.0μmの中型STNパネルを常法に従って
製造したところ、色むらの無い良好な画質のパネルが得
られた。
(I)に代えて、トリメチロールプロパントリアクリレ
ートと呼称される市販品(II)〔高速液体クロマトグラ
フィー分析により、トリメチロールプロパンモノアクリ
レート(A)1.9%、トリメチロールプロパンジアク
リレート(D)7.4%、トリメチロールプロパントリ
アクリレート(E)68.3%、ジトリメチロールプロ
パンジアクリレート(F)1.8%、ジトリメチロール
プロパンジアクリレート(G)0.8%、ジトリメチロ
ールプロパントリアクリレート(H)1.7%、ジトリ
メチロールプロパンテトラアクリレート(I)14.7
%、トリトリメチロールプロパンペンタアクリレート
(L)2.8%、その他不明、ここで、モノマー中、
(E)+(I)=83.0重量%〕を用いた他は、実施
例1と同様にして、平均粒子径4.9μm、標準偏差
0.24μmのスペーサを得た。
吸水率は、5.5%であり、酸化開始温度は170℃、
165℃1時間熱処理前と後との10%弾性率G値は、
それぞれ、53kgf/mm2、54kgf/mm2、
圧砕強度は、それぞれ、127kgf/mm2、115
kgf/mm2であった。
ニアリング(株)製DSPA−μR、キャリアーガスと
して露点−40℃の乾燥空気〕で平均散布密度50個/
mm 2に散布したところ、3個以上の凝集塊がほとんど
無く、良好に散布ができた。
μmの14インチ大型TNパネルを常法にしたがって製
造したところ、均一な画質の良好なパネルが得られた。
剤を過酸化ベンゾイルに代えて、アゾビスイソブチロニ
トリルを同量用いた他は、実施例1と同様にして、平均
粒子径6.0μm、標準偏差0.23μmの微粒子スペ
ーサを得た。
水率は3.9%、酸化開始温度は195℃、165℃・
1時間前後の10%弾性率G値はそれぞれ、36kgf
/mm2、38kgf/mm2、圧砕強度はそれぞれ、
150kgf/mm2と140kgf/mm2、であっ
た。
ように前記の乾式散布機で散布したところ、3個以上の
凝集スペーサは全く見られず、これで約5インチ中型S
TNパネルを製造したところ、極めて画質均一性優れた
の液晶パネルが得られた。
(I)の単独に代えて、前記市販品(I)1200g、
ジビニルベンゼン〔純度97%、日精化学工業(株)
製〕300gを用いた(モノマー中、トリメチロールプ
ロパントリアクリレートが56.48重量%、ジビニル
ベンゼンが19.4重量%)他は、実施例1と同様にし
て、平均粒子径5.0μm、標準偏差0.25μmのス
ペーサを得た。
水率は3.8%、酸化開始温度は169℃、165℃・
1時間前後の10%弾性率Gはそれぞれ、40kgf/
mm 2と43kgf/mm2、圧砕強度はそれぞれ、1
10kgf/mm2と100kgf/mm2であった。
個/mm2になるよう散布したところ、2個以上の凝集
スペーサは全くみられず、これで約7インチ中型TNパ
ネルを製造したところ、良好な画質の液晶パネルが得ら
れた。
(I)のトリメチロールプロパントリアクリレート単独
に代えて、前記市販品(I)1425g、メタアクリル
酸メチル(純度99.8%、三菱レイヨン(株)製)7
5gを用いた(モノマー中、トリメチロールプロパント
リアクリレートが67.07重量%、メタアクリル酸メ
チルが4.99重量%)他は実施例1と同様にして、平
均粒子径5.0μm、標準偏差0.25μmのスペーサ
を得た。
水率は4.0%、酸化開始温度は179℃、165℃・
1時間前後の10%弾性率Gはそれぞれ、45kgf/
mm 2と44kgf/mm2、圧砕強度はそれぞれ、1
20kgf/mm2と110kgf/mm2であった。
個/mm2になるよう散布したところ、3個以上の凝集
スペーサは全くみられず、これで約5インチ中型STM
パネルを製造したところ、良好な画質の液晶パネルが得
られた。
下げた以外は実施例1と同様にして重合し、篩別して平
均粒子径225μm、標準偏差12.7μmの粒子を得
た。この粒子の吸水率は3.9%、酸化開始温度は21
6℃、G値は52kgf/mm2、圧砕強度は93kg
f/mm2であった。
184、チバガイギー社製)2重量%を添加した紫外線
硬化オリゴマ−(ゴーセラックUV―1652、日本合
成化学工業(株)製)に2重量%添加混練した後、脱泡
し、厚さ2mmのガラス板上に流延して、2枚目の同サ
イズのガラス板を泡が入らないように貼り合せ、0.3
kgf/mm2の圧力をかけて前記オリゴマー層の厚み
を一定にした。その後、紫外線を照射し、前記オリゴマ
ーを硬化させたところ、透明で歪のない合わせガラスが
得られた。
パントリアクリレートを、ワコーゲルC−200(和光
純薬製)500gと移動層として80容積%のメタノー
ル水を充填した50mm×500mmクロマト管を用い
て、前記市販品(I)のメタノールで10重量%溶液か
ら繰り返し分取精製し、減圧下に溶媒を留去した。
パントリアクリレート(前記高速液体クロマトグラフィ
ー分析により96%純度)と、0.5g中にアゾビスイ
ソブチロニトリル0.006gを溶解し、5mlの前記
5%ポリビニルアルコール溶液中に超音波装置を用いて
分散して、内径8mmのガラスアンプルに移し、窒素置
換した後、溶封した。80℃で6時間重合した後、熱水
で洗浄し、微粒子を得た。この微粒子の吸水率は、0.
7%であった。
ロールプロパントリアクリレート0.5gに代えて、分
取精製したトリメチロールプロパントリアクリレート
0.5gとスチレン(和光純薬製、試薬特級)0.05
gを用いた他は、実施例7と同様にして、微粒子を得
た。この微粒子の吸水率は0.4%であった。
(I)に代えて、トリメチロールプロパントリアクリレ
ートと呼称される市販品(III)〔高速液体クロマトグ
ラフィー分析により、トリメチロールプロパンモノアク
リレート(A)9.2%、トリメチロールプロパンジア
クリレート(D)8.2%、トリメチロールプロパント
リアクリレート(E)64.7%、ジトリメチロールプ
ロパンジアクリレート(F)2.7%、ジトリメチロー
ルプロパンジアクリレート(G)0.4%、ジトリメチ
ロールプロパントリアクリレート(H)2.0%、ジト
リメチロールプロパンテトラアクリレート(I)11.
1%、トリトリメチロールプロパンペンタアクリレート
(L)1.6%、その他不明、ここで、モノマー中、
(E)+(I)=75.8重量%〕を用いた他は実施例
1と同様にして、平均粒子径4.9μm、標準偏差0.
24μmのスペーサを得た。
吸水率は、7.3%であり、酸化開始温度は170℃、
165℃・1時間熱処理前と後との10%弾性率Gはそ
れぞれ、46kgf/mm2、47kgf/mm2、圧
砕強度はそれぞれ、127kgf/mm2、115kg
f/mm2であった。
散布密度120個/mm2になるように散布したとこ
ろ、2〜5個の数珠つなぎ状の凝集塊が所々発生して良
好な散布ができなかった。
ャップ6.0μmの中型STNパネルを常法に従って製
造したところ、色むらがあって良好な画質のパネルは得
られなかった。
(I)に代えて、市販のペンタエリスリトールテトラア
クリレート〔新中村化学(株)製NKエステルA−TM
MT〕を同量用い、実施例1と同様にして、平均粒子径
6.0μm、標準偏差0.27μmの液晶表示パネル用
微粒子スペーサを得た。
吸水率は、7.5%であり、酸化開始温度は170℃、
165℃・1時間熱処理前後の10%弾性率はそれぞ
れ、65kgf/mm2、64kgf/mm2、圧砕強
度はそれぞれ、112kgf/mm2、105kgf/
mm2であった。
散布密度120個/mm2になるように散布したとこ
ろ、2〜5個以上の凝集塊が多数あって、良好な散布は
できなかった。
ャップ6.0μmの中型STNパネルを常法に従って製
造したところ、色むらがあって良好な画質のパネルは得
られなかった。
(I)の単独に代えて、前記市販品(I)750gとジ
ビニルベンゼン(純度55%、和光純薬(株)製)75
0gとを用いた(トリメチロールプロパントリアクリレ
ートが35.3重量%、ジビニルベンゼンが27.5重
量%)他は実施例1と同様にして、平均粒子径6.0μ
m、標準偏差0.26μmのスペーサを得た。
物性を測定したところ、25℃飽和蒸気圧下での吸水率
は4.0%、酸化開始温度は128℃、165℃・1時
間前後の10%弾性率Gはそれぞれ、48kgf/mm
2と52kgf/mm2、圧砕強度はそれぞれ、104
kgf/mm2と62kgf/mm2であった。
個/mm2になるように散布したところ、2個以上の凝
集スペーサはほとんど見られなかった。しかし、このス
ペーサを用いて約7インチ中型STNパネル(目標ギャ
ップ6.0μm)を製造したところ、色むらが発生して
良好な画質の液晶パネルは得られなかった。
(I)のトリメチロールプロパントリアクリレートに代
えて、トリメチロールプロパントリメタアクリレート
〔日本化薬(株)製〕を同量用いた他は実施例1と同様
にして、平均粒子径6.0μm、標準偏差0.26μm
のスペーサを得た。
水率は4.1%、酸化開始温度は142℃、165℃・
1時間前後の10%弾性率Gはそれぞれ、62kgf/
mm 2と55kgf/mm2、圧砕強度はそれぞれ、9
0kgf/mm2と57kgf/mm2であった。
個/mm2になるように散布したところ、2個以上の凝
集スペーサはほとんど見られなかったが、パネル化する
と色むらが発生した。
高純度のトリメチロールプロパントリアクリレートや、
所定量のトリメチロールプロパントリアクリレートと所
定量のジトリメチロールプロパンテトラアクリレートや
水の溶解度が1%以下の所定量の疎水性モノマーとを含
有するモノマーの重合によって得られる微粒子は、0.
2〜6%の吸水率(25℃飽和水蒸気圧下)を有してお
り、熱安定性及び圧縮回復性に優れると共に、乾式散布
性に優れる。また、これらを用いて得られた液晶表示パ
ネルは色むらがなく、画質が良好である。
市販品の高速液体クロマトグラフィーによる分析図であ
る。
グラフである。
を示すグラフである。
Claims (9)
- 【請求項1】 モノマーを重合して得られる微粒子であ
って、 前記モノマーが、80〜100重量%のトリメチロール
プロパントリアクリレートを含有しており、前記微粒子
が0.2〜6%の吸水率(25℃飽和水蒸気圧下)を有
することを特徴とする、微粒子。 - 【請求項2】 モノマーを重合して得られる微粒子であ
って、 前記モノマーが、トリメチロールプロパントリアクリレ
ートとジトリメチロールプロパンテトラアクリレートと
を合計で80〜100重量%含有しており、前記微粒子
が0.2〜6%の吸水率(25℃飽和水蒸気圧下)を有
することを特徴とする、微粒子。 - 【請求項3】 モノマーを重合して得られる微粒子であ
って、 前記モノマーが、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート48〜99重量%と、疎水性モノマー1〜20重量
%とを含有しており、前記疎水性モノマーへの水の溶解
度が1%以下であり、前記微粒子が0.2〜6%の吸水
率(25℃飽和水蒸気圧下)を有することを特徴とす
る、微粒子。 - 【請求項4】 前記微粒子が、染料及び顔料の少なくと
も一方で着色されていることを特徴とする、請求項1〜
3のいずれか一項記載の微粒子。 - 【請求項5】 前記微粒子の表面に、接着層を有するこ
とを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項記載の微
粒子。 - 【請求項6】 微粒子の表面に金属皮膜を有する導電性
微粒子であって、 前記微粒子が、請求項1〜5のいずれか一項記載の微粒
子であることを特徴とする、導電性微粒子。 - 【請求項7】 一対の透明基板の間を所定の間隔に維持
する液晶表示パネル用面内スペーサであって、 前記液晶表示パネル用面内スペーサが、請求項1〜5の
いずれか一項記載の微粒子であることを特徴とする、液
晶表示パネル用面内スペーサ。 - 【請求項8】 一対の透明基板と、前記各透明基板の間
に介在する液晶物質と、前記各透明基板の間を所定の間
隔に維持する液晶表示パネル用面内スペーサとを備える
液晶表示パネルであって、 前記液晶表示パネル用面内スペーサが、請求項7記載の
液晶表示パネル用面内スペーサであることを特徴とす
る、液晶表示パネル。 - 【請求項9】 一対の透明基板と、前記各透明基板の内
側に設けられた透明導電膜と、前記各透明導電膜に接触
して前記各透明導電膜の間を導通させる導通材とを備え
ている、液晶表示パネルであって、 前記導通材が、請求項6記載の導電性微粒子であること
を特徴とする、液晶表示パネル。
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