JPH01154028A - 液晶表示素子用スペーサーおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （Ｍ業上の利用分野） 本発明は、液晶を挟み込む上下２枚の透明電極基板の透
明電極間距離を均一かつ正確に制御するための液晶表示
素子用のスペーサーおよびその製造方法に関する。

（従来の技術） 液晶表示素子用のスペーサーとしては、従来からガラス
ファイバーの粉砕品（特開昭５７−５４９２３号）が用
いられてきた。しかしながら、このスペーサーは、ガラ
スファイバーの破断エツジが鋭く硬いために液晶表示素
子の上下の基板の内面に塗布されている樹脂コート層や
透明電極に傷をつけたり、液晶物質との熱膨張係数の違
いによって低温及び高温時に液晶封入間隙中に気泡が発
生し表示品質が低下するという問題点があった。

そこで、アルミナ粒子や熱可塑性樹脂およびその架橋体
（特開昭５７−７０５２０号）等の球状微粒子をスペー
サーに応用する試みもなされてきた。

しかし、アルミナ粒子は、ガラスファイバー粉砕品のよ
うに樹脂コート層や透明電極を傷つけるという問題点を
解消するものの、液晶表示素子の透明電極間距離の精度
が得られないという問題点があった。また、熱可塑性樹
脂およびその架橋体の球状微粒子は、液晶表示素子を組
立る際のシール材用樹脂の加熱加圧硬化工程時に球状微
粒子が変形して、透明電極間距離を均一かつ正確に制御
できないため、表示品質の低下をもたらすという問題点
があった。

本発明者らは、上記事情に鑑み鋭意研究した結果、不溶
不融の７ミノ樹脂の硬化球状微粒子が液晶表示素子用ス
ペーサーに有効に応用できることを見いだし、透明電極
間距離を均一かつ正確に制御でき、しかも液晶表示素子
の上下の基板の樹脂コート層や透明電極を傷つけず且つ
気泡の発生の問題もないスペーサーを提案した（特開昭
６０−２００２２８号）。

一方、液晶表示素子の大面積化および高品質化に伴って
、液晶表示素子のへりのシール材中だけでなく、スペー
サーを透明電極基板の間隙の全面にしかも高密度に配置
させる必要が生じてきたが、特開昭６０−２００２２８
号に記載のスペーサー自体には透明電極基板に対する接
着性がないので、透明電極基板に挟持されていない一部
のスペーサー粒子が液晶注入時に動いて液晶注入口から
放射線状の粒子の凝集が生じたり、透明電極間距離を広
げる方向の力に弱いため透明電極基板に挟持されている
粒子でも使用中の撮動により粒子が動いて粒子の凝集や
欠落が生じたりして液晶表示素子の表示品質を低下させ
るという問題点が発生した。

したがって、従来の液晶表示素子用スペーサーは、大面
積の液晶表示素子に使用するには性能上不充分であった
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記の問題点を解決するものである。

したがって本発明の目的は、液晶表示素子を組立る際の
シール材用樹脂の加熱加圧硬化工程時に上下２枚の透明
電極基板の間で熱圧着することにより、液晶表示素子の
透明電極基板間の所定位置に定着し且つ均一な透明電極
間距離を安定に維持することのできる新規な液晶表示素
子用スペーサーを提供することにある。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
ベンゾグアナミン、メラミン及び尿素からなる群より選
ばれる１種または２種以上およびホルムアルデヒドから
得られるアミノ樹脂の硬化球状微粒子からなる芯物質と
該芯物質を覆う熱変形温度が２５〜１８０℃の範囲にあ
る樹脂からなる外殻とから構成され且つ芯物質１００重
伝部に対する外殻の構成比率が５〜２５０重量部の範囲
にあるコア／シェル型微粒子からなる液晶表示素子用ス
ペーサーおよびその効率的で簡便な製造方法に関するも
のである。

なお、本発明における熱変形温度とは、ＪＩＳＫ７２０
７　ｒ硬質プラスチックスの荷重たわみ温度試験法」に
準じて測定された荷重たわみ温度である。

本発明の詳細について以下に順次説明する。

本発明の液晶表示素子用スペーサーとして有効なコア／
シェル型微粒子を構成する芯物質となるアミノ樹脂の硬
化球状微粒子は、ベンゾグアナミン、メラミン及び尿素
からなる群より選ばれる１種または２種以上のアミノ化
合物およびホルムアルデヒドを原料として公知の方法で
縮合硬化して得られるアミノ樹脂の球状微粒子であり、
例えば特公昭４６−９４２０号、特公昭５２−２７６７
９号、特開昭５２−１６５９号、特開昭５２−５１４９
３号および特開昭６０−２００２２８号に開示の方法で
得られる。

このようなアミノ樹脂の硬化球状微粒子の中でも、平均
粒子径が１．５μｍ以上１２．０μｍ以下かつ粒度分布
の標準偏差値が平均粒子径の１０％以下である球状微粒
子が好ましく、このような球状微粒子が容易に得られる
特開昭６０−２００２２８号に記載の方法を採用するの
が好ましい。上記範囲外の平均粒子径の球状微粒子を用
いると、大面積および高品質の液晶表示素子を製造する
ことが技術的に難しくなり、また上記範囲外の標準偏差
値の球状微粒子を用いると、透明電極間距離を均一に維
持することが困難となる。

本発明におけるコア／シェル型微粒子を構成する外殻と
なる樹脂は、前記定義による熱変形温度が２５〜１８０
℃のものである。熱変形温度が１８０℃を越える樹脂の
場合は、液晶表示素子を組立る際のシール材用樹脂の加
熱加圧硬化工程時に該樹脂からなる外殻が溶融しにくく
、コア／シェル型微粒子からなるスペーサーの透明電極
基板間での定着性が不充分となる。また、２５℃未満の
樹脂では、得られたスペーサーを貯蔵中にケーキングが
起こったり、液晶表示素子の透明電極基板上にスペーサ
ーを分散させるときの分散性が悪くなる。

このような外殻となる樹脂としては、その熱変形温度が
前記範囲内にあれば特に制限な（、例えばポリスチレン
等のポリ芳香族ビニルとその共重合体、ポリ酢酸ビニル
等のポリビニルエステルとその共重合体、ポリメチルア
クリレート等のポリアクリル酸アルキルエステルとその
共重合体、ポリメチルメタクリレート等のポリメタクリ
ル酸アルキルエステルとその共重合体、ポリエチレン等
のポリオレフィン、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、ポ
リアミド、ポリエステル、不飽和ポリエステル、ポリカ
ーボネート、シリコーンゴム、ニトリルゴム、アイオノ
マー樹脂、熱可塑性エラストマー等があげられる。また
、これらの樹脂は、その重合時にジビニルベンゼン、ト
リメチロールプロパントリメタクリレート等の多官能ビ
ニルモノマーを併用することによって得られる架橋型の
ものでもよい。さらに、エポキシ樹脂など硬化剤を用い
て硬化させる樹脂では、硬化剤の山などを調整すること
により、架橋密度および熱変形温度を任意に調整するこ
とができる。

本発明におけるコア／シェル型微粒子は、前記した芯物
質の表面が前記した外殻で覆われているものであるが、
外殻は膜状となって芯物質を完全に覆っていてもよく、
また不連続な粒状となって芯物質の表面全体にほぼ均一
に付着して芯物質を覆っているものでもよい。

本発明の液晶表示素子用スペーサーとして有効なコア／
シェル型微粒子を構成する芯物質と外殻との比率は、芯
物質１００１１部に対して外殻が５〜２５０重量部のＩ
ｉ！囲の比率である。外殻となる樹脂の量が５重量部未
満の少量では、スペーサーとして用いた時の定着性が不
充分となる。逆に外殻となる樹脂の量が２５０重量部を
越える多ｍでは、透明電極間距離を正確に制御できなく
なる。

本発明の液晶表示素子用スペーサーとして有効なコア／
シェル型微粒子をｔｊ造するには、前記アミノ樹脂の硬
化球状微粒子からなる芯物質の表面に熱変形温度が前記
範囲にある樹脂の外殻を形成する公知の方法が採用でき
る。

このような芯物質を外殻で覆ってコア／シェル型微粒子
を製造する方法については、「表面の改質」　（日本化
学会編、化学総説Ｎｎ４４．Ｐ４５〜５２．１９８４年
）や［粉粒体の表面改質と高機能化技術」（“表面”Ｖ
ｏｊ、２５、ＮＱｌ、Ｐ１〜１９および表紙写真、１９
８７年）に詳細に記載されている通りであり、例えば界
面重合法・Ｉｎ５ｉｔｕ重合法・液中硬化被覆法・水溶
液からの相分離法・有機溶液からの相分離法・液中乾燥
法・融解分散冷却法・内包物交換法・粉床法・気中懸濁
被覆法・スプレードライング法・高速気流中衝撃法・静
電的合体法等がある。中でも高速気流中ｉｉｗ法を採用
すれば、液晶表示素子用スペーサーとして有効なコア／
シェル型微粒子が簡便な操作で効率的に製造できるので
好ましい。

この高速気流中Ｗｉ撃法を応用してなる本発明の液晶表
示素子用スペーサーの製造方法は、ベンゾグアナミン、
メラミンおよび尿素からなる群より選ばれる１種または
２種以上およびホルムアルデヒドから得られるアミン樹
脂の硬化球状微粒子の表面に熱変形温度が２５〜１８０
℃の範囲にある樹脂からなり且つ該硬化球状微粒子より
小さい微粉末を静電気力で吸着せしめ、これを高速で流
動する気流中に分散したのち微粉末の吸着した硬化球状
微粒子に衝撃を加えて、微粉末を硬化球状微粒子表面に
固定化することを特徴とするものである。

本発明の方法によれば、熱変形温度が２５〜１８０℃の
範囲にある樹脂の微粉末が吸着したアミン樹脂の硬化球
状微粒子に加えられた衝撃に基づく機械的熱的エネルギ
ーによって、該微粉末が少なくとも一部溶融し、球状微
粒子表面に該微粉末が固定化もしくは成膜する結果、前
記した芯物質と外殻とから構成されるコア／シェル型微
粒子が効率的に得られる。この本発明の方法を実施する
際には、例えば−奈良機械製作所のハイブリダイゼーシ
ョンシステム等を利用することができる。

なお、本発明の方法で用いられる熱変形温度が２５〜１
８０℃の範囲にある樹脂の微粉末を製造する方法につい
ては特に制限はない。例えば公知の乳化重合または懸濁
重合を用いることができる。

また、必要に応じてシード重合を用いることもできる。

この他に、各種樹脂を乳化剤を含んだ溶媒に溶解させた
後、溶解度の違いまたは非溶媒添加によるコアセルベー
ト化の方法などにより製造することもできる。

本発明の液晶表示素子用スペーサーを用いて液晶表示素
子を製造するには、従来からの公知の方法を採用すれば
よい。特に本発明のスペーサーは、液晶表示素子のへり
の部分にあるシール材中にスペーサーを入れるのでなく
、上下２枚の透明電極基板の間隙にスペーサーを均一に
配置させ−て透明電極間距離をｆｉ／Ｊ　ａｍｌするよ
うにした液晶表示素子に有効に用いられる。

以下、このような液晶表示素子の概略を示す断面図であ
る第１図に基いて、液晶表示素子の製造例を説明する。

片面に偏光ｌｌ１１を有する透明ガラス基板２の偏光Ｉ
Ｉ！１の付いていないもう片面に透明電極３を設け、そ
の上に保護樹脂コート層４を施す。次に、透明電極の設
けられた透明ガラス基板（以下、透明電極基板という。

）の透明電極側の面上に、本発明のスペーサー６を湿式
または乾式の方法により均一に分散させると共に、透明
ガラス基板２のへり部分にシール材３を配置する。しか
る後に、もう１枚の透明電極基板をスペーサーを間に挟
んだ状態で重ね合わせ、シール材用の樹脂を硬化させる
ためおよび均一な透明電極間距離を得るために１２０〜
２００℃で加熱加圧硬化工程を行う。

こうしてスペーサーを構成する外殻６ｂの樹脂が液晶表
示素子の上下の透明電極基板に熱圧着し、しかも透明電
極間距離は均一な粒度分布を持つ不溶不融のアミン樹脂
の硬化球状微粒子からなる芯物質６ａによって正確に制
御することができる。

シール材の硬化侵に、液晶注入口から液晶を上下２枚の
透明電極間の間隙に注入して、液晶表示素子が得られる
。

また、液晶表示素子のへり部分のシール材に用いるエポ
キシ樹脂等の樹脂に本発明のスペーサーを混合して用い
ることもできる。

（実施例） 以下に本発明の実施例について述べる。

実施例１゜ スチレン９７重量％およびジビニルベンゼン３重量％か
らなる単量体混合物を乳化重合して得られた熱変形温度
が１１０℃で平均粒子径０，３μｍの樹脂微粉末２５ｇ
と、エポスターＧＰ７０　（日本触媒化学■業■製のベ
ンゾグアナミン、メラミンおよびホルムアルデヒドの共
縮合アミノ樹脂の球状微粒子、平均粒子径７．０μｍ１
標準偏差０゜２５μｍ）１００ｇとを、■奈良機械製作
所のハイブリダイゼーションシステムの０Ｍダイザ−で
３分間処理し、エポスターＧＰ７０の表面に上記の樹脂
微粉末をまぶしたオーダードミックスチャ−を形成させ
た。このオーダードミックスチャ−を■奈良機械製作所
のハイブリダイゼーションシステムのハイブリダイザ−
で２分間処理して、樹脂微粉末をエポスターＧＰ７０の
表面上に固定化した。

処理して得られた粒子（１）は、エポスターＧＰ７０表
面を０．３μｍの樹脂微粉末が一様に強固に固着して覆
っているものであり、その平均粒子径は７．６μｍであ
った。また粒度分布は、粒子の凝集もなくエポスターＧ
Ｐ７０と同様に均一であった。

この粒子（１）を水洗したのち乾燥して単粒子に解砕し
たものを、縦１４７ｍ横２１０ｍの液晶表示素子の透明
電極基板に挟み、加圧下に１７０℃で処理したところ、
透明電極間距離が１．０μｍとなり、しかも上下の透明
電極基板は粒子（１）を介して良く接着していた。

その後液晶物質を注入したところ、液晶の流れによって
粒子（１）が動（ことはなかった。また作成した液晶表
示素子を作動させたところ、良好に作動した。

実施例２ 実施例１における樹脂微粉末２５９をポリメチルメタク
リレート微粉末（平均粒子径０．０５μ、熱変形温度１
００℃）２００９、エポスターＧＰ７０をエポスターＧ
Ｐ２０　（日本触媒化学工業■製のベンゾグアナミン、
メラミンおよびホルムアルデヒドの共縮合アミノ樹脂の
球状微粒子、平均粒子径２．０μｍ１標準偏差０．２μ
ｍ）１００ｇに代える以外は実施例１と同様にして、０
Ｍダイザ−で処理してオーダードミックスチャ−を形成
させたのち、ハイブリダイザ−で１５分間処理して、粒
子（２）を得た。得られた粒子（２）は、エポスターＧ
Ｐ２０が均一な樹脂被覆で覆われた状態となっていた。

この粒子（２）の平均粒子径は３．０μｍであった。ま
た粒度分布は、粒子の凝集もなく均一であった。

この粒子（２）を実施例１と同様に水洗・乾燥・解砕し
た後、液晶表示素子の透明電極基板に挟み、加圧下に１
７０℃で処理したところ、透明電極間距離が２．０μｍ
となり、しかも上下の透明電極基板は粒子（２）を介し
て良く接着していた。

その後液晶物質を注入したところ、液晶の流れによって
粒子（２）が動くことはなかった。また作成した液晶表
示素子を作動させたところ、良好に作動した。

実施例３ 実施例１における樹脂微粉末２５ｇをエチレン９０重間
％およびアクリル酸エチル１０重量％からなる単量体混
合物を重合して得られたエチレン−アクリル酸エチル共
重合体微粉末（平均粒子径０．５μ、熱変形温度５５℃
）１０ｇ、エポスターＧＰ７０をエポスターＧＰ１００
（日本触媒化学工業■製のベンゾグアナミン、メラミン
およびホルムアルデヒドの共縮合アミノ樹脂の球状微粒
子、平均粒子径１０．０μｍ１標準偏差０．４μｍ）１
００３に代える以外は実施例１と同様にして、０Ｍダイ
ザ−およびハイブリダイザ−で処理して粒子（３）を得
た。この粒子（３）をスペーサーとして用い、実施例１
と同様にして液晶表示素子を作成したところ、透明電極
間距離は１０．０μｍとなり、しかも上下の透明電極基
板は粒子（３）を介して良く接着していた。

その後液晶物質を注入したところ、液晶の流れによって
粒子（３）が動くことはなかった。また作成した液晶表
示素子を作動させたところ、良好に作動した。

実施例４ ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂
（エピコート８２８、油化シェルエポキシ■製）を乳化
し、それをエチレンジアミンを用いて硬化させた熱変形
温度１５０℃で平均粒子径０．４μｍの樹脂微粉末１０
Ｆとエポスター〇Ｐ９０（日本触媒化学工業■製のベン
ゾグアナミン、メラミンおよびホルムアルデヒドの共縮
合アミノ樹脂の球状微粒子、平均粒子径９．０μｍ１標
準偏差０．４μｍ）１００ｇとを実施例１と同様に処理
し、エポスターＧＰ９０上にエポキシ樹脂の微粉末が強
固に固着された粒子（４）を得た。この粒子（４）をス
ペーサーとして用い、処理温度を１９０℃にする以外は
実施例１と同様にして液晶表示素子を作成したところ、
透明電極間距離は９．０μｍとなり、しかも上下の透明
電極基板は粒子（４）を介して良く接着していた。

その後液晶物質を注入したところ、液晶の流れによって
粒子（４）が動（ことはなかった。また作成した液晶表
示素子を作動させたところ、良好に作動した。

比較例７ 実施例１で用いたエポスター〇Ｐ７０をそのまま比較用
スペーサー粒子として用いて、実施例１と同様にして液
晶表示素子を作成した。得られた液晶表示素子の透明電
極間距離は７．０μｍとなったが、上下の透明電極基板
は接着していなかった。

その後液晶物質を注入したところ、液晶の流れによって
比較用粒子が動いた。また作成した液晶表示素子を作動
させたところ、比較用粒子が動いて凝集した付近で色む
らが生じ、表示品質が低下した。

（発明の効果） 本発明の液晶表示素子用スペーサーは、不溶不融の特定
の硬化球状微粒子からなる芯物質と特定の樹脂からなる
外殻とから構成されているコア／シェル型微粒子からな
るため、液晶表示素子を組立る際のシール材用樹脂の加
熱加圧硬化工程時に上下２枚の透明電極基板の間で熱圧
着することにより、液晶表示素子の透明電極基板間の所
定位置に定着しかつ均一な透明電極間距離を安定に維持
することができる。

したがって、本発明のスペーサーを用いれば、大面積の
液晶表示素子でも透明電極間距離を均一かつ正確に制御
することができ、液晶表示素子の表示品質を低下するこ
となく液晶表示素子の面積を大きくすることができる。

また、本発明の液晶表示素子用スペーサーの製造方法に
よれば、上記のすぐれた性能を有するスペーサーが簡便
な操作で効率的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明のスペーサーを用いて作成した液晶表
示素子の概略を示す断面図である。 １：偏光膜 ２：透明ガラス基板 ３：シール材 ４：樹脂コート層 ５：透明電極 ６：本発明のスペーサー ６ａニスペーサ−を構成する芯物質 ６ｂ＝スペーサーを構成する外殻 ７：液晶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベンゾグアナミン、メラミン及び尿素からなる群よ
   り選ばれる１種または２種以上およびホルムアルデヒド
   から得られるアミノ樹脂の硬化球状微粒子からなる芯物
   質と該芯物質を覆う熱変形温度が２５〜１８０℃の範囲
   にある樹脂からなる外殻とから構成され且つ芯物質１０
   ０重量部に対する外殻の構成比率が５〜２５０重量部の
   範囲にあるコア／シェル型微粒子からなる液晶表示素子
   用スペーサー。 ２、芯物質の平均粒子径が１．５μｍ以上１２．０μｍ
   以下かつ粒度分布の標準偏差値が平均粒子径の１０％以
   下である特許請求の範囲第１項記載の液晶表示素子用ス
   ペーサー。 ３、ベンゾグアナミン、メラミン及び尿素からなる群よ
   り選ばれる１種または２種以上およびホルムアルデヒド
   から得られるアミノ樹脂の硬化球状微粒子の表面に熱変
   形温度が２５〜１８０℃の範囲にある樹脂からなり且つ
   該硬化球状微粒子より小さい微粉末を静電気力で吸着せ
   しめ、これを高速で流動する気流中に分散したのち微粉
   末の吸着した硬化球状微粒子に衝撃を加えて、微粉末を
   硬化球状微粒子表面に固定化することを特徴とする、ア
   ミノ樹脂の硬化球状微粒子からなる芯物質と該芯物質を
   覆う熱変形温度が２５〜１８０℃の範囲にある樹脂から
   なる外殻とから構成され且つ芯物質１００重量部に対す
   る外殻の構成比率が５〜２５０重量部の範囲にあるコア
   ／シェル型微粒子からなる液晶表示素子用スペーサーの
   製造方法。