(57)【要約】      （修正有）【課題】乾式散布による散布性を向上させた液晶表示素子用スペーサの提供。【解決手段】表面に５０μｍ以上の凹凸が観測されないように多数の樹脂微粒子１が並べられた樹脂微粒子１の表面に、接触角測定温度での表面張力が水より大きい液体の液滴２を形成し、液滴２の樹脂微粒子１に対する２０℃における接触角３が１５０°以下である液晶表示用スペーサである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に５０μｍ以上の凹凸が観測されないように多数の樹脂微粒子が並べられた樹脂微粒子の表面に、接触角測定温度での表面張力が水より大きい液体の液滴を形成し、該液滴の樹脂微粒子に対する接触角が１５０°以下であることを特徴とする液晶表示用スペーサ。
【請求項２】
樹脂微粒子を覆うポリマー状分散安定剤のガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度で、１時間以上熱処理することにより上記接触角を１５０°以下にせしめることを特徴とする液晶表示用スペーサの処理方法。
【請求項３】
８０℃以上の温度で、１時間以上熱処理することにより上記接触角を１５０°以下にせしめることを特徴とする液晶表示用スペーサの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式散布による散布性を向上させた液晶表示素子用スペーサに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は２枚の対向する電極基板と、電極基板間に介在する液晶表示素子用スペーサ及び液晶物質とで構成される。ここで液晶表示素子用スペーサは液晶層の厚みを均一かつ一定に保つために用いられるものである。
通常の液晶表示素子の製造方法では、液晶表示素子用スペーサを電極基板上に散布し、次いで、対向する電極基板を貼り合わせる工程が行われる。液晶表示素子用スペーサを電極基板上に散布する方法としては、例えば、液晶表示素子用スペーサを有機溶剤や水等の媒体中に分散させた分散液をスプレー状のノズルから散布する湿式散布法；液晶表示素子用スペーサを特殊な機構を有する散布機によってそのまま散布する乾式散布法が挙げられる。なかでも、乾式散布法は、分散媒体等の異物混入の可能性が少ないことから近年広く利用されている。しかし乾式散布法では、均一かつ単粒子状に散布することが困難であるという問題があった。
【０００３】
これに対して特許文献１には、液晶表示素子用スペーサ表面のガラス転移温度（Ｔｇ）を高く設定することで、液晶表示素子用スペーサ表面の粘着性を低減したり表面の帯電性を向上させたりすることで、液晶表示素子用スペーサ同士の静電的反発を高めて単粒子状に散布する方法が開示されている。しかしながら、このように表面状態を制御するために液晶表示素子用スペーサ表面を後処理によって表面修飾する方法は、工程が煩雑になり、機能付与の方法としては非効率的であるという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４７４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑み、乾式散布による散布性を向上させた液晶表示素子用スペーサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、表面に５０μｍ以上の凹凸が観測されないように多数の樹脂微粒子が並べられた樹脂微粒子の表面に、接触角測定温度での表面張力が水より大きい液体の液滴を形成し、該液滴の樹脂微粒子に対する２０℃における接触角が１５０°以下である液晶表示用スペーサである。
【０００７】
請求項２記載の発明は、樹脂微粒子を覆うポリマー状分散安定剤のＴｇ以上の温度で、１時間以上熱処理することにより上記接触角を１５０°以下にせしめる液晶表示用スペーサの処理方法である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、８０℃以上の温度で、１時間以上熱処理することにより上記接触角を１５０°以下にせしめる液晶表示用スペーサの処理方法である。
【０００９】
本発明における接触角とは、表面に５０μｍ以上の凹凸が観測されないように多数の樹脂微粒子が並べられた樹脂微粒子の表面に、接触角測定温度での表面張力が水より大きい液体の液滴を形成し、該液滴の樹脂微粒子に対する接触角を計測して求められる樹脂微粒子の接触角を意味する。
【００１０】
具体的な測定法とは、例えば、図１に模式的に示したようにスペーサを並べて、その上に測定温度において水より表面張力が大きい液体、例えば、電解質を溶解した電解質水溶液の液滴を形成させてその接触角を測る方法である。
【００１１】
本発明のスペーサは上記のようにして測定された接触角が２０℃において１５０°以下である。接触角が１５０℃を超えると乾式散布性が低下する。
【００１２】
スペーサの接触角を１５０°以下にする方法として、まず樹脂微粒子のＴｇ以上の温度で１時間以上熱処理する方法が好ましく，より具体的には８０℃以上の温度で１時間以上熱処理する方法が好適であり、８０度未満の温度で１時間未満の熱処理では接触角が１５０°以下にならない場合がある。
【００１３】
本発明の液晶表示素子用スペーサの平均粒子径が好ましい下限は１μｍ、好ましい上限は２０μｍである。通常の液晶表示装置では、この範囲内で液晶パネルのギャップを制御する必要がある。
【００１４】
本発明の液晶表示素子用スペーサとしては特に限定はされないが、適度な弾性や柔軟性、回復性を持つものが得やすいことから、樹脂からなるものが好ましい。上記樹脂としては特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、アミノ樹脂、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂；硬化性樹脂、架橋樹脂、有機無機ハイブリッド重合体等が挙げられる。
【００１５】
本発明の液晶表示素子用スペーサを製造する方法としては特に限定されないが、樹脂からなる場合にあっては、例えば、乳化重合法、懸濁重合法等挙げられる。なかでも、工業的規模で製造を行う場合には懸濁重合法が好適に用いられる。
懸濁重合法とは、分散安定剤を溶解した水中に、重合性単量体、重合開始剤を含有する混合物を添加し、攪拌装置等を用いて所定の大きさの油滴に分散させた後に加熱して重合させる方法である。重合完了後、個液分離、洗浄により粉末状のスペーサが得られる。
【００１６】
上記重合性単量体としては、特に限定されず、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、クロロメチルスチレン等のスチレン誘導体；塩化ビニル、臭化ビニル、エチレン等のエチレン誘導体；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸−2−エチルへキシル、（メタ）アクリル酸ステアリル、エチレングリコール（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル誘導体等の単官能単量体が挙げられる。これら単量体は単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【００１７】
更に、上記重合性単量体以外に多官能性単量体が用いられても良く、具体的には、例えば、ジビニルベンゼン；ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（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、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート等の多官能；ジアリルフタレート及びその誘導体；トリアリルイソシアヌレート及びその誘導体等の多官能単量体が挙げられる。これらの単官能単量体又は多官能単量体は単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００１８】
上記重合開始剤としては、特に限定されず、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物；アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサカルボニトリル、アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系化合物等が挙げられる。これらの重合開始剤は単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００１９】
上記重合開始剤の添加量は、特に限定されないが、通常は、単量体の合計１００重量部に対して下限は０．１〜１０重量部であり、使用する重合性単量体の種類、重合方法等により適宜決定される。
【００２０】
上記分散安定剤としては特に限定されず、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム等の界面活性剤；ゼラチン、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、ポリビニルアルキルエーテル、部分ケン化ポリビニルアルコール等の水溶性高分子；硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム等の難水溶性無機塩等が挙げられる。
【００２１】
本発明のスペーサは、樹脂微粒子を覆うポリマー状分散安定剤のＴｇ以上の温度で１時間以上熱処理され，より具体的には８０℃以上の温度で１時間以上熱処理される。熱処理方法は特に限定されないが、一般的には熱風乾燥機で熱処理される。
【００２２】
液晶表示素子用スペーサの乾式散布は、通常、乾式散布機によって行われる。上記乾式散布機としては様々のものがあるが、現在最も広く使用されているものは摩擦帯電法とよばれる機構を採用したものである。このような乾式散布機は、フィーダーと呼ばれる液晶表示素子用スペーサの定量的供給機構と液晶表示素子用スペーサを帯電させる金属配管と、散布するノズルを配したチャンバーと呼ばれる散布室からなる。フィーダーは一定深さの溝を切った円筒状の回転物に液晶表示素子用スペーサを押し込み定量的に供給する。フィーダーの溝にたまった液晶表示素子用スペーサは、窒素気流で吸い取られ金属配管に送られるが、金属配管中を高速で通過する際に配管内壁と激しく衝突したりこすれ合ったりすることにより帯電する。こうして帯電した液晶表示素子用スペーサは一定電荷を帯びているので、粒子同士は静電的に反発しあって凝集するのを妨げている。
本発明の液晶表示素子用スペーサを用いれば、乾式散布法で均一かつ単粒子状に電極基板上に散布することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のスペーサは、上述したような特定の表面特性を有するスペーサであるので、乾式散布による散布性が優れている。また簡易な方法により、上記特定な表面性質を得ることが出来る。
【実施例】
【００２４】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２５】
実施例１〜３、比較例１
けん化度が８８％のポリビニルアルコール（日本合成化学工業社製、ＧＨ−２０）の３％水溶液８００重量部、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート６０重量部、ジビニルベンゼン４０重量部及び過酸化ベンゾイル２重量部の混合液を加えてホモジナイザーにて撹拌して粒度調整を行った後に、冷却管、攪拌羽根、窒素導入管を取り付けたセパラブルフラスコに投入した。次いで、撹拌しながら窒素気流下にて８０℃まで昇温し、１５時間反応を行った後、洗浄脱水を繰り返して平均粒径５．０μｍのスペーサを得た。
上記で得られたスペーサにつき表１に示した条件で熱処理を行い、下記の方法で接触角の測定と、乾式散布性を評価し、結果を表１に示した。
【００２６】
（接触角の測定）
ガラス状に深さ２００μｍの溝をエッチングにより形成し、溝の中にスペーサを満たし、もう１枚のスライドガラスで押さえつけ、そのままスライドガラスをスライドさせて約２００μｍの厚さとなったスペーサ層を作製した。また、測定試料は、微粒子が複数層で、最外層のスペーサが互いに密に隣接して並んでいることを顕微鏡で確認した。
上記のスペーサの上に、液滴の直径が約１．５ｍｍになるように塩化ナトリウムの１０％水溶液の液滴を形成し、ＣＯＮＴＡＣＴ  ＡＮＧＬＥ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  Ｇ２（ＫＲＵＳＳ社製）を用いて、モニターで確認しながら接触角を測定した。なお、接触角測定は２０℃の室温下で行なった。
【００２７】
（散布性評価）
日新エンジニアリング製乾式散布器（日清エンジニアリング社製：ＤＩＳＰＡ−μＲ）を用い、窒素パージ下、プラス配管を使用し、フィーダー回転数を１．０ｒｐｍとした。
５０ショット空打ちをした後に１５ｃｍ角ガラス基板上に１０秒間散布し、拡大鏡にて散布密度、２個のスペーサの凝集個数、３個以上のスペーサの凝集個数を観察した。
【００２８】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】微粒子の接触角の測定方法を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００３０】
１  樹脂微粒子表面
２  液滴
３  接触角（θ）
【図１】
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