JP3406818B2 - 液晶表示板用の接着性スペーサーの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示板に用い
た場合において、液晶に不純物が混入しにくいなど、液
晶表示板に高い信頼性を与える接着性スペーサーを製造
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ、パーソナルコンピューター、ワ
ードプロセッサー、ＰＨＳ（携帯情報端末）、カーナビ
ゲーションシステム等の画像表示素子として、液晶表示
板（ＬＣＤ）が広く用いられている。液晶表示板のうち
でも、ＴＦＴ−ＬＣＤと呼ばれる液晶表示板は、高速応
答や視野角拡大への対応が可能であり、ブラウン管（Ｃ
ＲＴ）からの置き換えを目指して、１３インチ以上の大
画面ＴＦＴ−ＬＣＤの開発が検討されている。

【０００３】大画面ＴＦＴ−ＬＣＤを製造する際、液晶
パネルの製造工程において、基板搬送時、基板切断時、
液晶パネルの輸送時に、振動や衝撃が加わって、液晶パ
ネル内部のスペーサーが動いて、下記およびに示す
ような、液晶パネル品位低下の問題がある。 液晶配向の乱れや配向膜の損傷が生じて、光抜けが
増加し、コントラストが低下する。

【０００４】 ギャップムラや色ムラが発生する。ス
ペーサーの移動・脱落の防止を目的として、スペーサー
粒子表面に接着剤をコートした接着性スペーサーが開発
されている。接着性スペーサーは、基板上に乾式散布ま
たは湿式散布し、加熱（通常はシール樹脂を溶融させる
位の温度１４０〜１６０℃）することによって、基板に
接着、固定される。

【０００５】接着性スペーサーの製造は、簡便に実施で
きると言う観点から、衝撃力を用いて粒子表面を熱可塑
性樹脂で被覆する方法が行われている（特開昭６３−９
４２２４号公報、特開平１−１５４０２８号公報、特開
平８−３２８０２２号公報および特開平９−２３５５２
７号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この方法では、原料粒
子と熱可塑性樹脂粉末に非常に強い衝撃（摩擦）エネル
ギーを与えて、熱可塑性樹脂を溶融しつつ原料粒子に付
着させるのであるが、このとき、熱可塑性樹脂に対し融
解に必要なエネルギー量以上のエネルギーが局部的には
加えられることがあるため、熱可塑性樹脂の分解が生じ
やすい。熱可塑性樹脂が（メタ）アクリル系樹脂やスチ
レン系樹脂である場合には、解重合が生じて、モノマー
やオリゴマー等の分解物が生成する。この分解物は、液
晶に溶出して、液晶の電気特性（電圧保持率等）の低下
や配向特性（プレチルト角等）の低下等を引き起こし、
液晶表示板の信頼性を失わせることになる。

【０００７】本発明が解決しようとする課題は、熱可塑
性樹脂の分解や解重合の起きにくい接着性スペーサーを
得させる製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる液晶表示
板用の接着性スペーサーの製造方法は、原料粒子と熱可
塑性樹脂粉末を含む混合物に衝撃力を与えて、前記原料
粒子の表面の少なくとも一部を熱可塑性樹脂で被覆し、
接着層を有するスペーサーの製造方法において、前記混
合物の含水率を１０ｗｔ％以下にしておくことを特徴と
する。

【０００９】

【発明の実施の形態】〔原料粒子〕本発明で用いられる
原料粒子は、液晶表示板の隙間距離を決めるものであっ
て、液晶層の厚みを均一かつ一定に保持する。原料粒子
の平均粒子径は、好ましくは１〜３０μｍ、より好まし
くは１〜２０μｍ、最も好ましくは１〜１５μｍであ
る。平均粒子径が上記範囲を外れると、接着性スペーサ
ーとして用いられないことがある。

【００１０】原料粒子の粒子径の変動係数（ＣＶ）は、
好ましくは１０％以下、より好ましくは８％以下、さら
に好ましくは６％以下である。粒子径変動係数が１０％
を超えると、液晶層の厚みを均一かつ一定に保持するこ
とが困難となり、画像ムラを起こしやすくなる。なお、
上記平均粒子径および粒子径変動係数の定義や測定方法
は、後述の実施例で記載されているものが採用される。

【００１１】原料粒子の形状は、球状、針状、板状、鱗
片状、破砕状、俵状、まゆ状、金平糖状等の任意の粒子
形状で良く、特に限定されないが、液晶表示板の隙間距
離を均一に一定とする上では球状が好ましい。これは、
粒子が球状であると、すべてまたはほぼすべての方向に
ついて一定またはほぼ一定の粒径を有することができる
からである。

【００１２】原料粒子としては、種々のものがあり、特
に限定はされないが、たとえば、有機架橋重合体粒子、
無機系粒子、有機質無機質複合体粒子等が挙げられる。
これらの中でも、有機架橋重合体粒子および／または有
機質無機質複合体粒子が、電極基板、配向膜またはカラ
ーフィルターの損傷防止や両電極基板間の隙間距離の均
一性を得やすい点で好ましく、有機質無機質複合体粒子
が最も好ましい。

【００１３】前記有機架橋重合体粒子としては、特に限
定はされないが、たとえば、ベンゾグアナミン、メラミ
ンおよび尿素からなる群の中から選ばれた少なくとも１
種のアミノ化合物とホルムアルデヒドとから縮合反応に
より得られるアミノ樹脂の硬化粒子（特開昭６２−０６
８８１１号公報参照）；ジビニルベンゼンを単独で重合
あるいは他のビニル単量体と共重合させて得られるジビ
ニルベンゼン架橋樹脂粒子（特開平１−１４４４２９号
公報参照）等が挙げられる。

【００１４】前記無機系粒子としては、特に限定はされ
ないが、たとえば、ガラス、シリカ、アルミナ等の球状
微粒子等が挙げられる。前記有機質無機質複合体粒子
は、有機質部分と無機質部分とからなる複合粒子であ
る。この有機質無機質複合体粒子において、前記無機質
部分の割合は、特に限定はされないが、たとえば、前記
有機質無機質複合体粒子の重量に対して、無機酸化物換
算で、好ましくは１０〜９０ｗｔ％、より好ましくは２
５〜８５ｗｔ％、より好ましくは３０〜８０ｗｔ％の範
囲である。無機質部分の割合を示す無機酸化物換算と
は、有機質無機質複合体粒子を空気中などの酸化雰囲気
中で高温（たとえば１０００℃）で焼成した前後の重量
を測定することにより求めた重量百分率で示される。有
機質無機質複合体粒子の無機質部分の割合が、無機酸化
物換算で前記範囲を下回ると、有機質無機質複合体粒子
が軟らかくなり、電極基板への散布個数が増えることが
あり、また、前記範囲を上回ると、硬すぎて配向膜の損
傷やＴＦＴの断線が生じやすくなることがある。

【００１５】このような有機質無機質複合体粒子として
は、特に限定はされないが、たとえば、有機ポリマー骨
格と、前記有機ポリマー骨格中の少なくとも１個の炭素
原子にケイ素原子が直接化学結合した有機ケイ素を分子
内に有するポリシロキサン骨格とを含み、前記ポリシロ
キサン骨格を構成するＳｉＯ₂ の量が２５ｗｔ％以上で
ある、有機質無機質複合体粒子Ａ等を挙げることができ
る。有機質無機質複合体粒子Ａが、Ｇ≧１４・Ｙ
^1.75（ここで、Ｇは破壊強度〔ｋｇ〕を示し；Ｙは粒子
径〔ｍｍ〕を示す）を満足する破壊強度であると好まし
く、１０％圧縮弾性率が３００〜２０００ｋｇ／ｍｍ
² 、１０％変形後の残留変位が０〜５％であるとさらに
好ましい。有機質無機質複合体粒子Ａは、染料および／
または顔料を含むことで着色されていてもよい。

【００１６】有機質無機質複合体粒子Ａの製造方法につ
いては、特に限定されないが、たとえば、下記に示す縮
合工程と重合工程と熱処理工程とを含む製造方法が挙げ
られる。縮合工程は、ラジカル重合性基含有第１シリコ
ン化合物を用いて加水分解・縮合する工程である。

【００１７】第１シリコン化合物は、次の一般式
（１）：

【００１８】

【化１】

【００１９】（ここで、Ｒ^a は水素原子またはメチル基
を示し；Ｒ^b は、置換基を有していても良い炭素数１〜
２０の２価の有機基を示し；Ｒ^c は、水素原子と、炭素
数１〜５のアルキル基と、炭素数２〜５のアシル基とか
らなる群から選ばれる少なくとも１つの１価基を示す）
と、次の一般式（２）：

【００２０】

【化２】

【００２１】（ここで、Ｒ^d は水素原子またはメチル基
を示し；Ｒ^e は、水素原子と、炭素数１〜５のアルキル
基と、炭素数２〜５のアシル基とからなる群から選ばれ
る少なくとも１つの１価基を示す）と、次の一般式
（３）：

【００２２】

【化３】

【００２３】（ここで、Ｒ^f は水素原子またはメチル基
を示し；Ｒ^g は、置換基を有していても良い炭素数１〜
２０の２価の有機基を示し；Ｒ^h は、水素原子と、炭素
数１〜５のアルキル基と、炭素数２〜５のアシル基とか
らなる群から選ばれる少なくとも１つの１価基を示す）
とからなる群から選ばれる少なくとも１つの一般式で表
される化合物およびその誘導体からなる群から選ばれる
少なくとも１つである。

【００２４】重合工程は、縮合工程中および／または縮
合工程後に、ラジカル重合性基をラジカル重合反応させ
る工程である。熱処理工程は、重合工程で生成した重合
体粒子を８００℃以下の温度で乾燥および焼成する工程
である。熱処理工程は、たとえば、１０容量％以下の酸
素濃度を有する雰囲気中で行われる。

【００２５】縮合工程、重合工程および熱処理工程から
選ばれる少なくとも１つの工程中および／または後に、
生成した粒子を着色する着色工程をさらに含んでいても
よい。原料粒子は、染料および顔料からなる群から選ば
れる少なくとも１つ等を含むことで着色されていてもよ
い。その色は、光が透過しにくいか、または、透過しな
い色が、接着性スペーサー自身の光抜けを防止でき画質
のコントラストを向上できる点で好ましい。光が透過し
にくいか、または、透過しない色としては、たとえば、
黒、濃青、紺、紫、青、濃緑、緑、茶、赤等の色が挙げ
られるが、特に好ましくは、黒、濃青、紺色である。

【００２６】なお、染料および／または顔料は、単に原
料粒子に含まれるものでもよく、あるいは、染料および
／または顔料と原料粒子を構成するマトリックスとが化
学結合によって結び付けられた構造を有するものでもよ
い。 〔熱可塑性樹脂粉末〕本発明においては、熱可塑性樹脂
粉末は、衝撃力を受けて原料粒子に衝突し、その少なく
とも一部が衝突時に融解することにより、原料粒子の表
面に付着し、原料粒子の少なくとも一部を被覆して、接
着層となる。この接着層は電極基板等に対する接着剤と
して作用する。

【００２７】熱可塑性樹脂粉末を構成する熱可塑性樹脂
としては、たとえば、エチレン性不飽和単量体の単独重
合体または共重合体を含む樹脂等を挙げることができ
る。熱可塑性樹脂が、単量体単位として（メタ）アクリ
レートを必須成分とする（メタ）アクリル系重合体を含
む樹脂（（メタ）アクリル系樹脂）、単量体単位として
スチレン化合物を必須成分とするスチレン系重合体を含
む樹脂（スチレン系樹脂）、および、単量体単位として
スチレン化合物および（メタ）アクリレートを必須成分
とする（メタ）アクリル−スチレン系重合体を含む樹脂
（（メタ）アクリル−スチレン系樹脂）からなる群の中
から選ばれた少なくとも１種であると、基板への接着力
が大きいため好ましい。熱可塑性樹脂としては、（メ
タ）アクリル系樹脂および／またはスチレン系樹脂がさ
らに好ましく、スチレン系樹脂は後述のコロナ放電５分
後の帯電保持率が高くなるため最も好ましい。熱可塑性
樹脂としては、単独重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）が
６０℃以上となる単量体を必須単位として含有してなる
重合体を含む樹脂が上下両方の基板に強固に接着し易く
なるため好ましい。前記単独重合体のＴｇは好ましくは
７０℃以上、さらに好ましくは８０℃以上である。

【００２８】上記エチレン性不飽和単量体としては、特
に限定はされないが、たとえば、エチレン、プロピレ
ン、塩化ビニル、酢酸ビニル、スチレン、ビニルトルエ
ン、α−メチルスチレン、（メタ）アクリル酸エステル
（たとえば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メ
タ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレー
ト、イソプロピル（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、ラ
ウリル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）
アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレー
ト、グリシジル（メタ）アクリレート、トリフルオロプ
ロピル（メタ）アクリレート等）等を挙げることができ
る。これらのうちでも、エチレン性不飽和単量体が、芳
香族残基（たとえば、フェニル基等）、水素結合可能な
残基（エステル基等）を含有していると、配向膜との分
子間力が大きくなって、基板への接着力が大きくなるた
め好ましく、（メタ）アクリル酸エステルおよびスチレ
ンから選ばれる少なくとも１種以上がさらに好ましい。
エチレン性不飽和単量体がスチレンを必須とすると、後
述のコロナ放電５分後の帯電保持率が高くなるため最も
好ましい。

【００２９】特に、（メタ）アクリル酸エステルやスチ
レンを重合して熱可塑性樹脂を製造する場合、ソープフ
リー重合して得られるものが好ましい。これの理由は、
ソープフリー重合では界面活性剤等の導電性不純物を使
用しないため、液晶表示板の信頼性が向上し易く、帯電
保持率が大きくなり易いからである。熱可塑性樹脂は、
上記のものに限定されない。たとえば、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエ
ステル；各種ポリアミド；各種ポリカーボネート；各種
エポキシ樹脂等も熱可塑性樹脂として使用できる。熱可
塑性樹脂は、上記に挙げたものが１種または２種以上使
用される。

【００３０】熱可塑性樹脂のコロナ放電５分後の帯電保
持率が６０％以上であると、熱可塑性樹脂の分解や解重
合が抑制されて、液晶表示板の信頼性が高くなると共
に、液晶表示板に振動や衝撃が加わった時のスペーサー
周囲の光抜けの増大を防止できるため好ましい。コロナ
放電５分後の帯電保持率は、より好ましくは６５％以
上、さらに好ましくは７０％以上、最も好ましくは７５
％以上である。

【００３１】熱可塑性樹脂は、染料および顔料からなる
群から選ばれる少なくとも１種を含むことで着色されて
いてもよい。その好ましい色としては、スペーサーの原
料粒子の好ましい色として前述した色が挙げられる。熱
可塑性樹脂の着色に使用できる染料および顔料として
は、特に限定はなく、たとえば、スペーサーの原料粒子
の着色に使用できる染料および顔料として前述したもの
等を挙げることができる。

【００３２】熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径について
は、特に限定はなく、好ましくは２μｍ以下、さらに好
ましくは１．８μｍ以下、最も好ましくは１．５μｍ以
下である。熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径が２μｍを超
えると、原料粒子を被覆するのが困難になるおそれがあ
る。 〔混合物〕本発明で用いられる混合物は、原料粒子と熱
可塑性樹脂粉末を必須成分として含む。

【００３３】原料粒子と熱可塑性樹脂粉末を含む混合物
の含水率は、熱可塑性樹脂の分解や解重合を抑制するた
めに、１０ｗｔ％以下であり、好ましくは９ｗｔ％以
下、さらに好ましくは８ｗｔ％以下、最も好ましくは７
ｗｔ％以下である。上記含水率が１０ｗｔ％を超える
と、原料粒子や熱可塑性樹脂粉末が凝集しやすく、衝撃
力の付与により、大きなエネルギーが熱可塑性樹脂に付
加されるため、熱可塑性樹脂の分解や解重合が促進され
る。

【００３４】原料粒子と熱可塑性樹脂粉末の割合〔（熱
可塑性樹脂粉末／原料粒子）×１００〕については、特
に限定はないが、好ましくは０．１〜３０ｗｔ％、さら
に好ましくは１〜２５ｗｔ％、最も好ましくは２〜２０
ｗｔ％である。熱可塑性樹脂粉末の割合が３０ｗｔ％を
超えると、得られる接着性スペーサーの接着層が厚くな
りすぎて、溶融した際に電極基板や配向膜やカラーフィ
ルターを覆う面積が大きくなり、液晶表示板の画質低下
を招く恐れがある。他方、熱可塑性樹脂粉末の割合が１
ｗｔ％未満では、接着性が低下するおそれがある。 〔衝撃力の付与〕本発明においては、熱可塑性樹脂粉末
と原料粒子を含む上記混合物に衝撃力を与えて、原料粒
子の表面の少なくとも一部を熱可塑性樹脂で被覆し、接
着層を形成するのであるが、前記混合物に衝撃力を与え
る具体的な方法としては、たとえば、高速気流中衝撃法
によって与える方法等を挙げることができる。

【００３５】高速気流中衝撃法は、たとえば、前記混合
物を気相中に分散させ、衝撃力を主体とする機械的熱的
エネルギーを混合物に与える方法であり、原料粒子表面
の被覆を簡便かつ効率よく行うことができる。高速気流
中衝撃法を実施する装置としては、特に限定はされない
が、たとえば、奈良機械製作所（株）製ハイブリダイゼ
ーションシステムや、ホソカワミクロン（株）製メカノ
フュージョンシステム、川崎重工業（株）製クリプトロ
ンシステム等を挙げることができる。

【００３６】このようにして得られた接着性スペーサー
の接着層の厚みについては、特に限定はないが、好まし
くは０．０２〜０．４μｍ、さらに好ましくは０．０３
〜０．３μｍである。接着層の厚みが前記範囲よりも小
さいと、接着性が低下するおそれがある。他方、前記範
囲よりも大きいと、熱可塑性樹脂の分解物が増加する可
能性がある。 〔液晶表示板の製造〕次に、本発明の製造方法で得られ
た接着性スペーサーを用いた液晶表示板について説明す
る。

【００３７】液晶表示板は、従来の液晶表示板におい
て、従来のスペーサーの代わりに、上述したような接着
性スペーサーを電極基板間に介在させて電極基板の間隔
を保持させたものであり、同スペーサーの粒子径と同じ
かまたはほぼ同じ隙間距離を有する。液晶表示板は、た
とえば、第１電極基板と、第２電極基板と、スペーサー
と、シール材と、液晶とを備えている。第１電極基板
は、第１基板と、第１基板の表面に形成された第１電極
とを有する。第２電極基板は、第２基板と、第２基板の
表面に形成された第２電極とを有し、第１電極基板と対
向している。スペーサーは、液晶表示板用接着性スペー
サーであり、第１電極基板と第２電極基板との間に介在
してこれら両電極基板間の間隔を保持する役目をする。
シール材は、第１電極基板と第２電極基板とを周辺部で
接着する。液晶は、第１電極基板と第２電極基板との間
に封入されており、第１電極基板と第２電極基板とシー
ル材とで囲まれた空間に充填されている。

【００３８】液晶表示板には、電極基板、シール材、液
晶など、スペーサー以外のものは従来と同様のものが同
様のやり方で使用することができる。電極基板は、ガラ
ス基板、フィルム基板などの基板と、基板の表面に形成
された電極とを有しており、必要に応じて、電極基板の
表面に電極を覆うように形成された配向膜をさらに有す
る。シール材としては、エポキシ樹脂接着シール材など
が使用される。液晶としては、従来より用いられている
ものでよく、たとえば、ビフェニル系、フェニルシクロ
ヘキサン系、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、安息
香酸エステル系、ターフェニル系、シクロヘキシルカル
ボン酸エステル系、ビフェニルシクロヘキサン系、ピリ
ミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサ
ンエステル系、シクロヘキシルエタン系、シクロヘキセ
ン系、フッ素系などの液晶が使用できる。特に、ＴＦＴ
−ＬＣＤの場合、液晶としてはフッ素系のものが好まし
い。

【００３９】液晶表示板を作製する方法としては、たと
えば、接着性スペーサーを面内スペーサーとして２枚の
電極基板のうちの一方の電極基板に均一に散布したもの
に、シリカスペーサーをシール部スペーサーとしてエポ
キシ樹脂等の接着シール材に分散させた後、もう一方の
電極基板の接着シール部分にスクリーン印刷などの手段
により塗布したものを載せ、適度の圧力を加え、１４０
〜１６０℃の温度で１〜６０分間の加熱により、接着シ
ール材を加熱硬化させた後、液晶を注入し、注入部を封
止して、液晶表示板を得る方法を挙げることができる
が、液晶表示板の作製方法によって限定されるものでは
ない。面内スペーサーとしては、接着性スペーサーの中
でも、前述のように着色されたものがスペーサー自身の
光抜けを生じにくいので好ましい。

【００４０】この場合、接着性スペーサーの散布方法
は、湿式、乾式のいずれであってもよいが、乾式散布し
た場合に、本発明の製造方法で得られた接着性スペーサ
ーは熱可塑性樹脂の分解が抑制されているために、接着
性スペーサーの凝集が起きにくく、均一に散布しやす
い。その際、接着性スペーサーの流動性が３０％以上で
あると好ましく、より好ましくは３５％以上、さらに好
ましくは４０％以上、最も好ましくは４５％以上であ
る。接着性スペーサーの流動性は、たとえば、特願平８
−１６４７１９号の実施例に記載された方法で測定され
る。

【００４１】本発明の液晶表示板は、上記本発明の方法
で得られた接着性スペーサーを用いたものであるため、
熱可塑性樹脂の分解が抑制されており、信頼性の高いも
のとなり、また、上下両方の基板への接着力が強く、ス
ペーサーの移動が少なくなって、液晶層の厚みが均一化
され、色ムラが発生せず、表示品位が高くなる。したが
って、振動や衝撃のかかり易い用途、たとえばカーナビ
ゲーション等の車載用に好適に使用されるが、従来の液
晶表示板と同じ用途、たとえば、テレビ、パーソナルコ
ンピューター、ワードプロセッサー、ＰＨＳ（携帯情報
端末）などの画像表示素子として使用してもよい。さら
に、接着性スペーサーの接着層を形成する熱可塑性樹脂
のコロナ放電５分後の帯電保持率が６０％以上である
と、熱可塑性樹脂の分解がさらに抑制されて、信頼性に
非常に優れた液晶表示板が得られ、振動や衝撃を加えて
もスペーサー周囲の光抜けの増大が著しく小さいため、
中でも、１１インチ以上の大型表示素子や、自動車積載
用の表示素子として特に有用なものである。

【００４２】

【実施例】以下に、本発明の実施例と比較例とを示す
が、本発明は下記実施例に限定されない。以下の例中、
スペーサーの原料粒子の平均粒子径および粒子径の変動
係数、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径、スペーサーの電
圧保持率およびコロナ放電５分後の帯電保持率は、以下
の方法で測定したものである。平均粒子径と粒子径の変動係数 ：試料を電子顕微鏡によ
り観察して、その撮影像の任意の試料２００個の粒子径
を実測し、次式に従って、平均粒子径、粒子径の標準偏
差および粒子径の変動係数を求めた。

【００４３】

【数１】

【００４４】

【数２】

【００４５】

【数３】

【００４６】電圧保持率：一対のパターン化されたＩＴ
Ｏ電極付きガラス基板上にポリイミド配向膜を形成し、
ラビング処理を行った後、ＴＮ配向となるように貼りあ
わせ液晶セルを作製した。次に、液晶電圧保持率測定シ
ステムを用いて、２５℃において、初期の電圧保持率を
測定して、電圧保持率が９０％以上あるのを確認後、５
０℃、５００時間後の電圧保持率（測定温度：２５℃）
を測定した。コロナ放電５分後の帯電保持率： 図１にみる装置を用
い、以下の方法で測定した。

【００４７】図１は、コロナ帯電特性測定装置１を示し
ている。このコロナ帯電特性測定装置１は、被処理粉体
（熱可塑性樹脂粉末）をコロナ放電によって帯電させ表
面電位を検出する測定部と、被処理粉体を搬送する搬送
部と、この装置を制御する制御部とを備えている。装置
１の構成要素は、ケーシング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに
取り付けまたは収容されている。

【００４８】測定部は、高電圧調整用スライダック１
０、ネオントランス１１、高電圧表示用電圧計１３、コ
ロナ放電電極３０、表面電位検出器３１、高電圧用ダイ
オード３２を備えている。ネオントランス１１の一次側
（入力側）には、高電圧調整用スライダック１０が電気
的に接続されている（図１参照）。スライダック１０
は、左下側に位置するケーシング２Ａの内部に配設され
ている。ネオントランス１１は、左上側に位置するケー
シング２Ｂの内部に配設されている。

【００４９】外部電源からの電圧がスライダック１０を
通ってネオントランス１１の一次側に入力しているとき
には、二次側に、トランス１１の変圧比に応じて昇圧さ
れた高電圧（たとえば数ｋＶ）が出力する。外部電源か
ら電力が入力しているときには高電圧表示用ランプ１４
が点灯し、外部電源からの入力がないときにはランプ１
４が消灯する。トランス１１の二次側から電力が出力し
ているときには高電圧表示用ランプ１５が点灯し、二次
側からの出力がないときにはランプ１５が消灯する。ラ
ンプ１４，１５と電圧計１３とは、ケーシング２Ｂの前
面壁に設けられている。この前面壁は、内部のトランス
１１が見えるように、図示されていない。

【００５０】電圧計１３は、ネオントランス１１の一次
側の電圧値を測定し、この一次側の電圧値に変圧比を乗
じた値を二次側の電圧値として表示するように目盛られ
ている。コロナ放電電圧は、電圧計１３の表示値を使っ
て、スライダック１０で高精度に調整される。コロナ放
電電極３０は、真下に放電するように、装置１の中央の
ケーシング２Ｄの内部において搬送部の走路中央付近上
部に設置されている。

【００５１】ダイオード３２は、ケーシング２Ｄの上面
壁の外側に配備されていて、順方向のダイオード３２Ａ
と逆方向のダイオード３２Ｂとを有し、スイッチ（図示
されず）によりいずれか一方のダイオードがコロナ放電
電極３０とネオントランス１１の二次側との間に電気的
に接続されるようになっている。このスイッチにより、
被処理粉体２２の電荷の極性が選択される。ダイオード
３２Ａが接続されている時には、被処理粉体２２が正に
帯電する。ダイオード３２Ｂが接続されている時には、
被処理粉体２２が負に帯電する。

【００５２】表面電位検出器３１は、ケーシング２Ｄの
内部の、搬送部の走路一端寄り上部に設置されていて、
その下端に振動電極（図示されない）を有する。表面電
位検出器３１は、この振動電極を介して被処理粉体２２
の表面電位を間接的に測定する。搬送部は、装置１のほ
ぼ中央に設けられた搬送機構２０により構成される。搬
送機構２０は、図２に示すように、搬送床２７と、搬送
台２４と、移動用ワイヤ２６と、駆動モータ２８と、２
本のレール４９，５０とを備えている。

【００５３】搬送床２７は、ケーシング２Ｄ内の底面上
に設置されている。搬送床２７上には、２本のレール４
９，５０が平行に敷設されて走路を形成している。搬送
台２４は、上面に被処理粉体２２を載置するものであ
り、下面に取り付けられた車輪２４ａがレール４９，５
０上を正逆に転がることにより走路を往復移動する。

【００５４】移動用ワイヤ２６は、搬送床２７の上下を
通る閉ループを形成しており、搬送台２４に取り付けら
れ、走路上を通り、走路両端に設置された滑車に掛けら
れている。駆動モータ２８は、ケーシング２Ａの上面壁
に取り付けられており、ワイヤ２６を往復移動させる。
駆動モータ２８は、本実施例においてはステッピングモ
ータであるが、交流あるいは直流のサーボモータでも適
用可能である。

【００５５】走路他端上部のケーシング２Ｄ上面壁に
は、被処理粉体２２を搬送台２４に載置したり、あるい
は、搬送台２４から取り出すための開閉可能な取り出し
口３が設けられている。制御部は、図３に示すように、
コントロールボックス４０、取り出し口位置検出器５
１、コロナ放電位置検出器５２、測定位置検出器５３、
搬送制御回路５５、放電制御回路５６、表面電位検出回
路５７を備えている。

【００５６】コントロールボックス４０は、装置１のほ
ぼ右下部のケーシング２Ｃ内部に配設されており、電源
スイッチ４１、電源スイッチ４１の作動状態を表示する
電源ランプ４２、コロナ放電電極３０に電圧を印加する
ための高電圧用スイッチ４３、高電圧用スイッチ４３の
作動状態を表示する表示ランプ４４、搬送台２４を図示
右方向に移動させる場合に操作する操作スイッチ４５、
操作スイッチ４５の動作状態を表示する表示ランプ４
６、搬送台２４を図示左方向に移動させる場合に操作す
る操作スイッチ４７、操作スイッチ４７の動作状態を表
示する表示ランプ４８を有しており、オペレータにより
操作される。

【００５７】取り出し口位置検出器５１は、走路他端の
レール４９（または５０）横に設けられたセンサであ
り、搬送台２４が取り出し口３の下（原位置）に位置す
るときに位置検出信号を出力する。コロナ放電位置検出
器５２は、走路中央のレール４９（または５０）横に設
けられたセンサであり、搬送台２４がコロナ放電電極３
０の真下に位置するときに位置検出信号を出力する。

【００５８】測定位置検出器５３は、表面電位検出器３
１下の走路一端寄りでレール４９（または５０）横に設
けられたセンサであり、搬送台２４が表面電位検出器３
１の真下に位置するときに位置検出信号を出力する。制
御部は、搬送制御ブロック５９、放電制御ブロック６
０、測定制御ブロック６１に分けられる。

【００５９】搬送制御ブロック５９は搬送制御回路５５
を備えている。搬送制御回路５５は、コントロールボッ
クス４０からの搬送信号により駆動モータ２８の回転方
向および回転速度を制御する。搬送信号は、操作スイッ
チ４５または操作スイッチ４７がＯＮ側に操作されたと
きに出力される。駆動モータ２８は、搬送信号によりワ
イヤ２６を移動させることにより、搬送台２４を移動さ
せる。

【００６０】放電制御ブロック６０は放電制御回路５６
を備えている。放電制御回路５６は、高電圧用スイッチ
４３のＯＮ操作によってコロナ放電信号を出力し、トラ
ンス１１の一次側に電圧を入力させコロナ放電電極３０
よりコロナ放電を出力させる。放電制御回路５６には、
取り出し位置検出器５１とコロナ放電位置検出器５２と
表面電位測定位置検出器５３とから位置検出信号が入力
する。コロナ放電信号を出力している放電制御回路５６
は、検出器５１および検出器５３からの位置検出信号が
入力しない場合のみ、検出器５２から位置検出信号が入
力した後、検出器５２からの位置検出信号が入力しなく
なるとコロナ放電を停止する。このため、コロナ放電し
ているコロナ放電電極３０は、この真下を搬送台２４が
通過した直後に、コロナ放電を停止する。

【００６１】測定制御ブロック６１は、表面電位測定位
置検出器５３と表面電位検出回路５７とレコーダ５８と
を備えている。表面電位検出回路５７は、検出器５３か
らの位置検出信号が入力していることを条件として、表
面電位検出器３１からの表面電位信号を検出する。レコ
ーダ５８は、検出された表面電位信号を時系列で表面電
位として記録する。この記録は、検出器５１および５２
からの位置検出信号が入力しておらず、かつ、検出器５
３からの位置検出信号が入力しているとき、つまり、搬
送台２４が表面電位検出器３１の位置にあるときに行わ
れる。

【００６２】以上のようなコロナ帯電特性測定装置を、
次のように動作させて、表面電位と帯電保持率を測定す
る（図４参照）。まず、電源スイッチ４１をＯＮ操作す
る。高電圧用スイッチ４３と搬送スイッチ４５・４７と
はＯＦＦ状態にしておく。取り出し口３をあけて取り出
し口３の下に位置する搬送台２４に被処理粉体２２を載
置した後、取り出し口３を閉じて操作スイッチ４７をＯ
Ｎ側に操作する。搬送制御回路５５は、スイッチ４７の
ＯＮ操作によって出力される搬送信号を受けて駆動モー
タ２８を所定の方向に回転させる。これによって移動用
ワイヤ２６が駆動されて搬送台２４が左側に移動し（図
４の（Ａ）参照）、取り出し位置検出器５１が位置検出
信号を出力しなくなる。

【００６３】左側に移動した搬送台２４が、コロナ放電
していないコロナ放電電極３０の下を通過して（図４の
（Ｂ）参照）、図４の（Ｃ）に示すように表面電位検出
器３１の真下に達したときに表面電位測定位置検出器５
３が位置検出信号を出力し、搬送制御回路５５には搬送
信号が入力しなくなり、搬送台２４が表面電位検出器３
１の真下で自動停止する。このとき、表面電位測定位置
検出器５３が位置検出信号を出力し、検出器５１および
５２が位置検出信号を出力せず、表面電位検出器３１は
被処理粉体２２の表面電位信号を出力し、表面電位検出
回路５７が表面電位信号を検出する。レコーダ５８は、
検出された表面電位信号を成形後の表面電位Ａ（Ｖ）と
して記録する。搬送台２４の取り出し位置から表面電位
測定位置までの移動時間は１秒間以内である。

【００６４】この記録が行われた後に、オペレータが操
作スイッチ４５をＯＮ側に操作する。搬送制御回路５５
は、スイッチ４５のＯＮ操作によって出力される搬送信
号を受けて駆動モータ２８を所定の方向に回転させる。
これによって移動用ワイヤ２６が駆動されて搬送台２４
が右側に移動し、表面電位測定位置検出器５３が位置検
出信号を出力しなくなる。右側に移動した搬送台２４
が、コロナ放電していないコロナ放電電極３０の下を通
過して、図４の（Ａ）に示すように取り出し口３の真下
に達したとき、取り出し位置検出器５１が位置検出信号
を出力し、搬送制御回路５５には搬送信号が入力しなく
なり、搬送台２４が取り出し口３の真下で自動停止す
る。

【００６５】次に、ネオントランス１１の二次側の出力
電圧が３．６ｋＶになるように、一次側の入力電圧をス
ライダック１０で調整する。また、スイッチ（図示され
ず）により、順方向のダイオード３２Ａ（または逆方向
のダイオード３２Ｂ）をコロナ放電電極３０とネオント
ランス１１の二次側との間に電気的に接続して、被処理
粉体２２の電荷の極性を選択し、高電圧用スイッチ４３
をＯＮ側に操作する。この操作が行われた後に、オペレ
ータが操作スイッチ４７をＯＮ側に操作することによ
り、搬送台２４が左側へ移動し始める。搬送台２４がコ
ロナ放電しているコロナ放電電極３０の真下を通過する
（図４の（Ｂ）参照）とき、被処理粉体２２がコロナ放
電の中を通り、選択された極性に瞬時に帯電する。搬送
台２４がコロナ放電電極３０の真下を通過したときだ
け、コロナ放電位置検出器５２だけが位置検出信号を出
力する。この後、高電圧用スイッチ４３は自動的にＯＦ
Ｆになり、コロナ放電が終了する。

【００６６】コロナ放電電極３０の真下を通過した搬送
台２４が、図４の（Ｃ）に示すように表面電位検出器３
１の真下に達したときには、取り出し位置検出器５１と
コロナ放電位置検出器５２とが位置検出信号を出力せず
表面電位測定位置検出器５３だけが位置検出信号を出力
する。この位置検出信号の出力により、搬送制御回路５
５に搬送信号が入力しなくなって表面電位検出器３１の
真下で自動停止するとともに、表面電位検出器３１が振
動電極を介して検出した被処理粉体２２の表面電位信号
を出力し、表面電位検出回路５７が表面電位信号を検出
し、レコーダ５８はこの検出される表面電位信号を被処
理粉体２２の表面電位として時系列で記録する。最初に
検出された表面電位信号がコロナ放電直後の実測表面電
位Ｂ₁ （Ｖ）、５分後に検出された表面電位信号がコロ
ナ放電５分後の実測表面電位Ｂ₂（Ｖ）である。取り出
し位置から表面電位測定位置までの搬送台２４の移動時
間は１秒間以内である。

【００６７】なお、以上の一連の操作が終了し、搬送台
２４を取り出し位置まで移動させるには、操作スイッチ
４５をＯＮ側に操作すれば良い。被処理粉体に対しては
正負いずれの帯電をも行えるようにしてあり、コロナ放
電電極と表面電位検出器とは所定の距離離隔して設け、
また、これらは同時に動作することがないので、被処理
粉体の帯電特性（表面電位の経時変化状態、減衰特性）
をノイズなどによる外乱に影響されることなく正確に測
定することができる。

【００６８】本発明では、熱可塑性樹脂粉末を、直径
７．６ｃｍ、高さ０．５ｃｍの金属製セル（図５、
（ａ）平面図および（ｂ）断面図）に空いている直径５
ｃｍ・深さ０．３ｃｍの円筒状の穴に入れてその上面を
セル上面から出ないようにできるだけ平坦にし、２０
℃、６０％ＲＨで１６時間放置後、この金属製セルを搬
送台２４に載せ上述の装置および方法（コロナ放電時の
コロナ放電電極３０への印加電圧３．６ｋＶ、コロナ放
電電極３０とスペーサー粒子２２の間の距離は２ｃｍ、
被処理粉体２２が負に帯電するようにダイオード３２を
設定した）で測定（測定時の表面電位検出器３１と被処
理粉体２２の間の距離は２ｍｍ）した、成形後１６時間
放置後の表面電位（Ａ）・コロナ放電直後の実測表面電
位（Ｂ₁ ）・コロナ放電５分後の実測表面電位（Ｂ₂ ）
を使って下式によりコロナ放電５分後の帯電保持率（Ｅ
ｃ）を計算する。測定も２０℃、６０％ＲＨの雰囲気下
で行う。

【００６９】

【数４】

【００７０】（ここで、Ｅｃはコロナ放電５分後の帯電
保持率（％）であり；Ｑ₁ は成形後１６時間放置後の帯
電量であり；Ｑ₂ はコロナ放電直後の帯電量であり；Ｑ
₃ はコロナ放電５分後の帯電量であり；Ｃはスペーサー
粒子の静電容量であり；Ａは成形後１６時間放置後の表
面電位（Ｖ）であり；Ｂ₁ はコロナ放電直後の実測表面
電位（Ｖ）であり；Ｂ₂ はコロナ放電５分後の実測表面
電位（Ｖ）である。） ＜実施例１＞γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシ
シランおよびビニルトリメトキシシラン（４５／５５重
量比）を使用して、アルコキシシリル基の共加水分解・
重縮合と、二重結合のラジカル重合を行うことにより、
白色の有機質無機質複合体粒子を得た。

【００７１】有機質無機質複合体粒子は、平均粒子径
５．０μｍ、粒子径変動係数３．２％、ポリシロキサン
骨格の割合が、有機質無機質複合体粒子の重量に対し
て、ＳｉＯ₂ 換算量で５５ｗｔ％（空気中１０００℃で
焼成した場合）であった。原料粒子としての有機質無機
質複合体粒子（含水率１．２ｗｔ％）３５ｇと、熱可塑
性樹脂粉末としてのメチルメタクリレート−ブチルアク
リレート共重合体（平均粒子径０．６μｍ、数平均分子
量５２，０００、ガラス転移温度８５℃、含水率１．３
ｗｔ％、コロナ放電５分後の帯電保持率９８％）７ｇと
を混合して混合物を得た。得られた混合物（含水率１．
２２ｗｔ％）について、奈良機械製作所（株）製ハイブ
リダイゼーションシステムＮＨＳ−０型を使用して、高
速気流中衝撃法により、有機質無機質複合体粒子の表面
をメチルメタクリレート−ブチルアクリレート共重合体
で被覆処理して、接着性スペーサー（熱可塑性樹脂から
なる接着層の厚み：０．１４μｍ）を得た。

【００７２】被覆処理後のメチルメタクリレート−ブチ
ルアクリレート共重合体を接着性スペーサーから剥離さ
せ、数平均分子量およびガラス転移温度を測定したとこ
ろ、被覆処理後の共重合体の数平均分子量４３，００
０、ガラス転移温度８３℃であった。被覆処理後の共重
合体について、ＧＰＣ分析およびＧＣ分析を行ったとこ
ろ、わずかしか低分子量成分の増加がみられず、共重合
体の分解（解重合）は、ほとんど抑制されていた。

【００７３】この接着性スペーサーを用いて、液晶セル
を作製し、５０℃、５００時間後の電圧保持率を測定し
たところ、９８％であり、電圧保持率の低下は認められ
なかった。この液晶セルを用いて１３インチのＴＦＴ液
晶表示板を作製し、所定電圧を印加したところ、長期間
安定に駆動した。 ＜実施例２＞実施例１で用いた混合物の代わりに、原料
粒子としてのベンゾグアナミン−メラミン−ホルムアル
デヒドの縮合架橋粒子（濃青色、平均粒子径４．０μ
ｍ、粒子径変動係数５．１％、含水率３．５ｗｔ％）３
５ｇと、熱可塑性樹脂粉末としてのスチレン−エチルア
クリレート共重合体（平均粒子径０．４μｍ、数平均分
子量９０，０００、ガラス転移温度７０℃、含水率４．
２ｗｔ％、コロナ放電５分後の帯電保持率９９％）７ｇ
とを混合した混合物（含水率：３．６２％）を用いた以
外は、実施例１と同様にして、高速気流中衝撃法により
接着性スペーサー（熱可塑性樹脂からなる接着層の厚
み：０．１１μｍ）を得た。

【００７４】被覆処理後のスチレン−エチルアクリレー
ト共重合体を接着性スペーサーから剥離させ、数平均分
子量およびガラス転移温度を測定したところ、被覆処理
後の共重合体の数平均分子量８０，０００、ガラス転移
温度６７℃であった。被覆処理後の共重合体について、
ＧＰＣ分析およびＧＣ分析を行ったところ、わずかしか
低分子量成分の増加がみられず、共重合体の分解（解重
合）は、ほとんど抑制されていた。

【００７５】この接着性スペーサーを用いて、実施例１
と同様にして、液晶セルを作製し、５０℃、５００時間
後の電圧保持率を測定したところ、９７％であり、電圧
保持率の低下は認められなかった。この液晶セルを用い
て１３インチのＴＦＴ液晶表示板を作製し、所定電圧を
印加したところ、長期間安定に駆動した。 ＜比較例１＞実施例１で用いた混合物の代わりに、原料
粒子としてのジベンジルベンゼン−テトラメチロールメ
タンテトラアクリレート−メタクリルアミドの架橋重合
粒子（白色、平均粒子径５．０μｍ、粒子径変動係数
３．５％、含水率１２．４ｗｔ％）３５ｇと、熱可塑性
樹脂粉末としてのメチルメタクリレート−エチルアクリ
レート−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体（平
均粒子径０．５μｍ、数平均分子量６５，０００、ガラ
ス転移温度７５℃、含水率６．７ｗｔ％、コロナ放電５
分後の帯電保持率５０％）７ｇとを混合した混合物（含
水率：１１．４５％）を用いた以外は、実施例１と同様
にして、高速気流中衝撃法により比較接着性スペーサー
（熱可塑性樹脂からなる接着層の厚み：０．１２μｍ）
を得た。

【００７６】被覆処理後のスチレン−エチルアクリレー
ト共重合体を比較接着性スペーサーから剥離させ、数平
均分子量およびガラス転移温度を測定したところ、被覆
処理後の共重合体の数平均分子量１９，０００、ガラス
転移温度４８℃であった。被覆処理後の共重合体につい
て、ＧＰＣ分析およびＧＣ分析を行ったところ、低分子
量成分の増加が大きく、共重合体の分解（解重合）は顕
著であった。

【００７７】この比較接着性スペーサーを用い、実施例
１と同様にして、液晶セルを作製し、５０℃、５００時
間後の電圧保持率を測定したところ、７４％に低下し
た。この液晶セルを用いて１３インチのＴＦＴ液晶表示
板を作製し、所定電圧を印加したところ、経時的に表示
されなくなり、液晶のプレチルト角の低下が認められ
た。

【００７８】

【発明の効果】本発明にかかる液晶表示板用の接着性ス
ペーサーの製造方法は、熱可塑性樹脂の分解や解重合が
抑制された接着性スペーサーを得させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるコロナ帯電特性を測定する装置
の縦断面概略図である。

【図２】図１に示す装置の搬送機構の平面部分図であ
る。

【図３】図１に示す装置の制御部のブロック図である。

【図４】図１に示す装置の動作説明図である。

【図５】図１に示す装置で、熱可塑性樹脂粉末を入れる
セルの平面図および断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若槻 伸治 大阪府吹田市西御旅町５番８号 株式会 社日本触媒内 (56)参考文献 特開 平１−154028（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−303086（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−278506（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−273775（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−194228（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1339 500 G02F 1/13 101

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原料粒子と熱可塑性樹脂粉末を含む混合物
   に衝撃力を与えて、前記原料粒子の表面の少なくとも一
   部を熱可塑性樹脂で被覆し、接着層を有するスペーサー
   の製造方法において、前記混合物の含水率を１０ｗｔ％
   以下にしておくことを特徴とする、液晶表示板用の接着
   性スペーサーの製造方法。
2. 【請求項２】前記混合物に高速気流中衝撃法によって衝
   撃を与える、請求項１に記載の接着性スペーサーの製造
   方法。
3. 【請求項３】前記原料粒子が有機架橋重合体粒子および
   ／または有機質無機質複合体粒子であり、前記熱可塑性
   樹脂が（メタ）アクリル系樹脂および／またはスチレン
   系樹脂である、請求項１または２に記載の接着性スペー
   サーの製造方法。
4. 【請求項４】前記熱可塑性樹脂粉末のコロナ放電５分後
   の帯電保持率が６０％以上である、請求項１から３まで
   のいずれかに記載の接着性スペーサーの製造方法。