(57)【要約】【課題】液晶表示素子の上下基板電極の導通で用いられる低い圧縮率でも樹脂排除を容易にし、高い接続信頼性を持つ導電性微粒子及び液晶表示素子を提供する。【解決手段】球状の基材微粒子表面に導電性金属層（２）が形成された導電性微粒子であって、前記導電性金属層は、表面に前記導電性金属層の最外層と実質的に連続している高さ０．０２〜０．３μｍの微小突起（１）を有し、高さ０．１μｍ以下の微小突起の個数割合が８０％以上を占め、微小突起は、導電性微粒子の正投影面において、直径（ｒ）が導電性微粒子直径（Ｒ）の１／２である同心円内に１５個以上存在してなる導電性微粒子、該導電性微粒子を液晶表示素子の上下基板電極の導通に用いてなる液晶表示素子、及び該液晶表示素子であって、好ましくは導電性微粒子を２０％以下の圧縮率で用いてなる液晶表示素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状の基材微粒子表面に導電性金属層が形成された導電性微粒子であって、前記導電性金属層は、表面に前記導電性金属層の最外層と実質的に連続している高さ０．０２〜０．３μｍの微小突起を有し、高さ０．１μｍ以下の微小突起の個数割合が８０％以上を占め、微小突起は、導電性微粒子の正投影面において、直径が導電性微粒子直径の１／２である同心円内に１５個以上存在してなることを特徴とする導電性微粒子。
【請求項２】
請求項１記載の導電性微粒子を液晶表示素子の上下基板電極の導通に用いてなることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】
請求項２記載の液晶表示素子であって、導電性微粒子を２０％以下の圧縮率で用いてなることを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子の上下基板電極の導通に好適に使用され、接続信頼性を向上することができる導電性微粒子及びそれを用いてなる液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子の上下基板電極の導通には例えば、周辺シールのシール剤に導電性微粒子を混入させて上下基板の片方にスクリーン印刷やディスペンサー等で塗布を行い、上下基板を重ねて加圧し貼り合わせる方法等が用いられている。
従来、液晶表示素子の上下基板電極間の導通材料として、接続信頼性能を発揮させるために、適度の圧縮変形性と変形回復性を有する導電性微球体が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、上下基板電極間の導通は液晶表示素子内での接続のため、例えばパネル外部引き出し電極へのフレキシブル基板電極端子との接続等と異なり、導電性微粒子を大きく変形させられるほどの荷重はかけられない。荷重が弱いために、上記特許文献１記載のものでは電極と導電性微粒子間のシール剤が排除できず、抵抗上昇や導通不良となる場合があった。
【０００３】
一方、導電性微粒子を絶縁性接着剤中に含有させて異方導電性接着剤とし、複数の導電性部材間を導電接着する際に、所定の圧縮荷重を加えるときに絶縁性接着剤を排除するため、表面に凹凸が形成されている導電性微粒子が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。また、表面に酸化皮膜を有する導体パターン間又は電極間の接続に対して、良好な導電性を実現するために、皮膜最表層に微小突起を有した導電性無電解メッキ粉体が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
しかしながら、これらの表面の凹凸や微小突起は大きいと、弱い荷重で圧縮される液晶表示素子の上下基板電極間の導通用途では点接触になり接続安定性に欠ける場合があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１８５０６９号公報
【特許文献２】
特開平１１−７３８１８号公報
【特許文献３】
特開２０００−２４３１３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、液晶表示素子の上下基板電極の導通で用いられる低い圧縮率でも樹脂排除を容易にし、高い接続信頼性を持つ導電性微粒子及び液晶表示素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、球状の基材微粒子表面に導電性金属層が形成された導電性微粒子であって、前記導電性金属層は、表面に前記導電性金属層の最外層と実質的に連続している高さ０．０２〜０．３μｍの微小突起を有し、高さ０．１μｍ以下の微小突起の個数割合が８０％以上を占め、微小突起は、導電性微粒子の正投影面において、直径が導電性微粒子直径の１／２である同心円内に１５個以上存在してなる導電性微粒子を提供する。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の導電性微粒子を液晶表示素子の上下基板電極の導通に用いてなる液晶表示素子を提供する。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の液晶表示素子であって、導電性微粒子を２０％以下の圧縮率で用いてなる液晶表示素子を提供する。
【０００９】
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明の導電性微粒子は、球状の基材微粒子表面に形成された導電性金属層からなる。
上記球状の基材微粒子としては、適度な弾性率、弾性変形性及び復元性を有するものであれば無機、有機を問わず特に限定されないが、樹脂からなるものが好適である。
【００１０】
上記球状の基材微粒子の平均粒子径は１〜１５μｍが好ましい。１μｍ未満であると、金属層を形成する際に凝集しやすく、単粒子としにくくなることがあり、１５μｍを超えると、本発明の目的である液晶表示素子の上下基板電極間で用いられる範囲を超えてしまう。より好ましい粒子径は１〜１２μｍである。
【００１１】
上記導電性金属層としては特に限定されず、例えば、ニッケル、金等からなるものが挙げられる。上記導電性金属層は１層からなるものに限定されず、目的に応じて複数の層からなるものであってもよい。例えば、ニッケルを主体とする導電性金属層を形成した後、更に外層に金からなる導電性金属層を形成することにより、より抵抗値の低減を図ることも可能である。
【００１２】
上記導電性金属層の平均膜厚としては特に限定されないが、導電接続材料として必要な電気導電性を発揮するためには０．０２〜０．５μｍが好ましい。０．０２μｍ未満であると、基材微粒子上に導電性金属層が形成されていない部分が生じたり、また、抵抗が大きくなったりすることがある。０．５μｍを超えると、導電性金属層が硬くなり基材微粒子の変形に追従できず破壊が進みやすくなったり、基材微粒子の変形を妨げるため接続電極を破壊したり、接触面積が大きくならなかったりして、接続抵抗値が高くなったり接続不良が発生しやすくなることがある。より好ましくは０．０５〜０．３５μｍ、更に好ましくは０．０７〜０．２μｍである。
【００１３】
上記導電性金属層は、表面に上記導電性金属層の最外層と実質的に連続している微小突起を有する。
上記微小突起は、導電性金属層を構成するのと同じ金属からなるものであっても、異なる金属からなるものであってもよい。また、上記導電性金属層が複数の層からなる場合にあっては、上記微小突起は上記導電性金属層の最外層に形成されてもよいし、内部の層に形成されてもよい。
上記微小突起は、上記導電性金属層の最外層と実質的に連続している。ここで実質的に連続とは、上記微小突起が導電性金属層の一部として、導電性金属層全体で導通していることを意味する。
【００１４】
上記微小突起の高さは、０．０２〜０．３μｍである。０．０２μｍ未満であると、接続時に突起部分が絶縁層である樹脂等を突き破ることができずに微小突起を付与した効果が得られにくい。０．３μｍを超えると、弱い荷重で圧縮される液晶表示素子の上下基板電極間の導通用途では点接触になり接続安定性に欠ける。
【００１５】
上記微小突起は、高さ０．１μｍ以下のものの個数割合が８０％以上を占めることが必要である。８０％未満では、大きな突起の割合が多くなり、微小突起の高さが高すぎる場合と同様、弱い荷重で圧縮される液晶表示素子の上下基板電極間の導通用途では点接触になり接続安定性に欠ける。
【００１６】
上記微小突起の数としては、後に図を参照しながら説明するように、導電性微粒子の正投影面において、直径が導電性微粒子直径の１／２である同心円内に１５個以上存在していることが必要である。１５個未満であると、安定した高い接続安定性を発揮できないことがある。
上記正投影面としては、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等により観察される。
【００１７】
上記導電性金属層は、一般的に用いられる無電解メッキ法により形成することができる。
また、上記微小突起の作製方法としては特に限定されず、例えば、基材微粒子の水性スラリーを、ニッケル塩、還元剤、錯化剤等を含んだ無電解メッキ浴に添加して無電解メッキを行う方法が挙げられる。
特にそのなかでも、基材微粒子上へのニッケル皮膜の形成とメッキ浴の自己分解とを同時に起こして、この自己分解物を微小突起の核とし、次いで、構成成分が少なくとも２液に分離した無電解メッキ液により無電解メッキを行うことにより、微小突起の成長とニッケル皮膜の成長とを同時に行う方法；基材微粒子表面にＰｄを形成する工程において、Ｐｄを不均一に付着させＰｄの多い部分でメッキ層を成長させて微小突起を設ける方法；基材微粒子表面にハイブリダイゼーション等の各種方法により突起部を設ける方法等が挙げられる。また、上記導電性金属層が複数の層からなる場合には、上記微小突起部はいずれかの層又は任意の複数層に形成されていてもよい。
【００１８】
このようにして得られた導電性微粒子を上下基板電極の導通に用いて、本発明の液晶表示素子が構成されている。本発明の液晶表示素子は、導電性微粒子は２０％以下の圧縮率で用いられていることが好ましい。
【００１９】
なお、圧縮率は下記計算式（１）により算出したものである。
圧縮率（％）＝Ｃ／Ｂ×１００                式（１）
式中、Ｂは導電性微粒子の粒子径（μｍ）であり、Ｃは圧縮変位量（μｍ）である。
【００２０】
上記液晶表示素子において使用される電極としては、例えば、ガラス板上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）薄膜が形成された電極、ガラス板上にアルミニウム薄膜が形成された電極等がある。このように、導電性微粒子を用いることにより、液晶表示素子の上下基板電極間を電気的に接続することができる。本発明の導電性微粒子を用いてなる液晶表示素子もまた、本発明の１つである。
【００２１】
（作用）
このように、本発明の導電性微粒子は、液晶表示素子の上下基板電極の導通用として例えば、シール剤に導電性微粒子を混入させて塗布後上下基板を重ねて加圧し貼り合わせたときに、特定の高さの微小突起を有しているため、低い圧縮率でもシール剤等の樹脂の排除を容易にし、接続の信頼安定性が向上する。
また、微小突起が存在しても、微小突起の高さが高いものの割合が多くなると、低い圧縮率で加圧し貼り合わせられたとき、微小突起のみが接触する点接触状態となるため接続の信頼安定性が欠けることになると考えられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の導電性微粒子における微小突起について説明する。
図１に示すように、導電性微粒子の正投影面において、導電性微粒子は、球状の基材微粒子表面に導電性金属層２が形成されており、前記導電性金属層の最外層と実質的に連続している微小突起１を有している。微小突起１は、導電性微粒子の正投影面において、導電性微粒子直径Ｒに対して、直径が導電性微粒子直径の１／２である同心円の直径ｒを有する円内に存在している個数が重要である。具体的には、直径が導電性微粒子直径の１／２である同心円内に存在する微小突起３は１５個以上が必要である。
また、図２は拡大図であり、導電性微粒子の導電性金属層５からの微小突起４の突起高さを微小突起の高さｈとしている。
【００２３】
また、本発明の導電性微粒子を用いて、液晶表示素子は、例えば、次のようにして作製することができる。
図３に示すように、シール剤中に導電性微粒子を均一に分散したものをスクリーン印刷又はディスペンサーでカラーフィルタの付いていない透明基板１０の透明電極８上に塗布する。透明電極８の内側には配向膜１２が形成されている。
次に、上記透明基板１０の配向膜１２上にスペーサ１７を散布し、もう一方のカラーフィルタ１９の付いた透明基板９の透明電極７を前記透明基板１０の透明電極８の上に重ね合わせる。透明電極７の内側には配向膜１１が形成されている。この状態で上下透明基板（両透明電極７、８）を加圧する。荷重は導電性微粒子１５を２０％以下の圧縮率になるような荷重で行うことが好ましい。この荷重を維持してシール剤１６を加熱硬化させ、液晶１８を注入し、偏光板１３，１４を貼り付け、図３に示すような液晶表示素子Ａが得られる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳しく説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２５】
（実施例１）
基材微粒子として、樹脂製スペーサ用微粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２０６：平均粒子径６μｍ）を用いた。
この基材微粒子に、アルカリ脱脂、酸中和、ＳｎＣｌ２溶液におけるセンシタイジング、ＰｄＣｌ２溶液におけるアクチベイチングからなる無電解メッキ前処理工程を行った。なお、上記センシタイジングとは、絶縁物質の表面にＳｎ２＋イオンを吸着させる工程であり、アクチベイチングとは、Ｓｎ２＋＋Ｐｄ２＋→Ｓｎ４＋＋Ｐｄ０なる反応を絶縁物質表面に起こしてＰｄを無電解メッキの触媒核とする工程である。
【００２６】
無電解メッキ前処理工程を施した基材微粒子を、所定の方法にしたがって建浴、加温された無電解メッキ浴に浸漬して無電解メッキを行った。無電解メッキ浴としては、無電解ニッケル浴を用いてニッケルメッキを行った。
【００２７】
ここで基材微粒子表面にＰｄを形成する工程において、攪拌のみでＰｄを付着させ、Ｐｄを表面に不均一に付着させて、超音波４５Ｈｚ照射下でニッケルメッキを行い、微小突起の有するニッケルメッキ層を形成した。
その後、更に、置換メッキ法により表面に金メッキを施し、導電性微粒子を得た。
【００２８】
（比較例１）
基材微粒子表面にＰｄを形成する工程において、超音波照射及び攪拌にてＰｄを付着させ、Ｐｄを表面に均一に付着させて、超音波２８Ｈｚ照射下でニッケルメッキを行い、平滑な表面のニッケルメッキ層を形成したこと以外は実施例１と同様にして導電性微粒子を得た。
【００２９】
（比較例２）
基材微粒子表面にＰｄを形成する工程において、攪拌のみでＰｄを付着させ、Ｐｄを表面に不均一に付着させて、超音波１００Ｈｚ照射下でニッケルメッキを行い、微小突起を有するが比較的大きな突起の多いニッケルメッキ層を形成したこと以外は実施例１と同様にして導電性微粒子を得た。
【００３０】
（比較例３）
基材微粒子表面にＰｄを形成する工程において、攪拌のみでＰｄを付着させ、Ｐｄを表面に不均一に付着させて、超音波２８Ｈｚ照射下でニッケルメッキを行い、微小突起を有するが微小突起個数の少ないニッケルメッキ層を形成したこと以外は実施例１と同様にして導電性微粒子を得た。
【００３１】
実施例１及び比較例１〜３で作製した導電性微粒子について、導電性微粒子の粒子径、ニッケル層及び金層の厚さを測定し、更に、下記に示す微小突起の測定法により微小突起の平均高さ、高さ０．１μｍ以下の微小突起の個数割合、直径が導電性微粒子直径の１／２である同心円内に存在する微小突起の個数、及び接続抵抗値を測定した。結果を表１に示した。
【００３２】
（微小突起の測定法）
走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による正投影面を用い、２０個の導電性微粒子を観察した。微小突起の平均高さについては、ＳＥＭによって観測される導電性微粒子の外周部分を拡大し、突起の高さを２０個計測し、その平均とした。また、高さ０．１μｍ以下の微小突起の個数を計測し、計測した全微小突起に対する個数割合を算出した。さらに、ＳＥＭによって観測される導電性微粒子に、直径が導電性微粒子直径の１／２である同心円を定め、この円内に観測される微小突起の個数を計測した。
【００３３】
（接続抵抗値の測定）
２０ｍｍ×４０ｍｍのガラス基板に３００μｍ幅のＩＴＯが形成された基板を準備した。また、シール剤（三井化学社製、ストラクトボンド  ＸＮ−５Ａ）に導電性微粒子を２重量％分散させた。
次に、導電性微粒子が分散されたシール剤を上記基板のＩＴＯ上中央に直径２ｍｍになるよう塗布し、同様の上記基板をＩＴＯがクロスするように重ね合わせ、４９Ｎ／ｃｍ２の荷重で加圧し、１８０℃の温度でシール剤を硬化させた。
上記の様にして得られたクロスした状態の上下基板間において接続抵抗値を測定した。
なお、この時の導電性微粒子の圧縮率を測定したところ５％であった。
【００３４】
【表１】
2004296322.tif 000003
【００３５】
【発明の効果】
本発明の導電性微粒子は、上述の構成からなるので、液晶表示素子の上下基板電極の導通で用いられる低い圧縮率でも樹脂排除を容易にし、高い接続信頼性を持つ液晶表示素子を提供することができる。
また、本発明の液晶表示素子は、本発明の導電性微粒子を用いてなるので、上下基板電極の導通で用いられる低い圧縮率でも樹脂排除を容易にし、高い接続信頼性を持つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性微粒子の正投影面における模式図である。
【図２】本発明の導電性微粒子の断面における拡大図である。
【図３】本発明の導電性微粒子を用いて得られた液晶表示素子の要部の断面図である。
【符号の説明】
Ａ    液晶表示素子
１    微小突起
２    導電性金属層
３    直径が導電性微粒子直径の１／２である同心円内に存在する微小突起
Ｒ    導電性微粒子直径
ｒ    直径が導電性微粒子直径の１／２である同心円の直径
４    微小突起
５    導電性金属層
ｈ    微小突起の高さ
７    透明電極
８    透明電極
９    透明基板
１０  透明基板
１１  配向膜
１２  配向膜
１３  偏光板
１４  偏光板
１５  導電性微粒子
１６  シール剤
１７  スペーサ
１８  液晶
１９  カラーフィルタ
【図１】
2004296322.tif 000004
【図２】
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【図３】
2004296322.tif 000006