JPH01925A - 液晶素子用スペ−サ− - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液晶テレビなどの液晶を用いた表示素子に使用
するスペーサーに関する。ざらに詳しくは炭素繊維系の
繊維を用いたスペーサーに関する。

［従来の技術］ 最近、液晶表示体はブラウン管（ＣＲＴ）などのデイス
プレーに代わってポケットテレビ、壁掛はテレビ、パソ
コン端末機、ワープロ表示体、あるいはＩＣカードの表
示部、調光ガラス、サングラスなどの眼鏡などに使用さ
れ始めた。

液晶電気光学素子は駆動用の透明電極膜及び液晶分子整
列用の配向膜をガラス板の表面に形成してなる２枚の基
板を一定間隔で対向配置し、間隙部分に液晶を封入して
構成されている。

しかしてその間隙制御材（スペーサー）としては、ガラ
ス繊維、アルミナなどのセラミックス粒子、シリカなど
の無機微粒子、架橋ポリスチレン、架橋エポキシ樹脂な
どの高分子微粒子が使用されている。

しかしながらガラス繊維、アルミナなどのセラミックス
粒子は無機材料でおるため、硬度が高く、セルの組み立
て時にガラス基板上に形成した導電膜（主に酸化インジ
ウム−酸化スズ蒸着膜。以下ＩＴＯ膜という）や、配向
膜といった機能膜を傷付けてしまうという欠点、及び画
像が白化するという欠点があった。また架橋ポリスチレ
ンなどの高分子微粒子も着色化、特に濃色に着色するこ
とが困難であるため画像が白化するという欠点があった
。その上微粒子などは分級をしても粒子直径の整った粒
子を得ることが困難であった。

粒子直径の精度が悪いと、液晶の配向が乱れ、画像品位
が低下するという基本的問題がある。

また上記において、画像が白化するとコントラスト比が
低下し鮮明度が低下するという問題がある。

本発明に近似した公知例としては、プラスチック粒子を
着色した例が提案されているが（特開昭５７−１８９１
１７号公報）、具体性に乏しく、いまだ実用化されてい
るものは存在しない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記従来技術の問題点を改善するため、短くカ
ットされた炭素繊維系繊維を用いることにより、粒子径
の整ったスペーサーを提供すると同時に、濃色化により
表示画像の鮮明性を向上し、スペーサーに接触する機能
膜を傷イ」けることなく、かつ該スペーサーをコスト安
く作る技術を提供する。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明は下記の構成からなる。

［対向する基板間を一定間隔に保ち、内部に液晶を封入
してなる液晶素子に用いるスペーサーおいて、該スペー
サーが炭素系繊維からなる繊維であり、かつ繊維断面形
状は実質的に丸で、長さ方向に短くカットされた形状で
おることを特徴とする液晶素子用スペーサー。」 本発明において、炭素系繊維を使用することは、まず第
１に、繊維直径が整っているので、スペース間隔が極め
て精密に出せることである。

第２に、液晶セルの組み立ての際には２枚の基板の周囲
をたとえばエポキシ系シール材でシールするが、この時
１００℃以上、時には２００℃程度の温度をかけて加熱
加圧接着（キュア）処理を行う。従ってこの加熱加圧処
理時に熱変形しないことが必要となるが、本発明の炭素
系繊維はこの程度の条件には十分に耐えることができる
。

第３に、本発明で使用する炭素系繊維は炭素固有の黒色
であり、しかも染色や顔料着色を使用していないので、
液晶などに色が溶出しないという安定性がある。

第４に、セルを組み立てる際、２枚の基板をある程度加
圧してセルギャップを一定間隔に保つ場合、本発明で使
用する炭素系繊維は基板上に形成されたＩＴＯｖや配向
膜を傷付けないという有利な点がある。

その他吸水率が小さく、寸法安定性に優れていること、
耐熱性、耐薬品性に優れ、液晶と接触しても安定である
こと、耐久性に優れ、比較的安価である利点などである
。

次に本発明のスペーサーの太さは１〜３０μｍの範囲か
ら選ばれることが好ましい。この理由は、ｇ＆雑の太さ
がセルギャップを決定するからである。

たとえば強誘電性液晶（ＳＭＣ）を用いた表示体の場合
、基板間隔は約２μｍであるので、これに使用するもの
は２±０．１μｍ程度が好ましい。

ＴＰＴ　（薄膜１ヘランジスタ）タイプの表示体、及び
ＳＢＥ　（スーパー　ブリーフリンジェンス　エフェク
ト、新型ＴＮ液晶）タイプの表示体の場合は用いる液晶
の種類により異なるが、はぼ２〜２０μｍのうちのある
特定の厚さである。この場合も繊維の太さの変動幅は±
０．１μｍ程度であることが好ましい。

これらの繊維の太さの制御は、紡糸の際の口金ホールの
直径と引き取り速さで決まる。後の工程である延伸によ
る引き伸し、耐炎化、焼成による減量分を見こんで太さ
を決める必要がある。マルチフィラメントとしてはフィ
ラメント間で太さむらが発生しやすいので、できるだけ
数の少ない本数で引き取るか、モノフィラメントで紡糸
することが好ましい。

炭素系繊維の原料としてはいかなるものを用いてもよい
。たとえばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、レーヨン
、ポリビニルアルコール、ポリアセチレン、リグニン・
ポバール、′にｙｎｏ　ｌ°′　（商品名）、アラミド
、ポリアミド、ポリイミド、石油、石炭などのピッチ類
、ベンゼン等である。

本発明における炭素系ｍ維とは、耐炎化繊維、炭素繊維
、黒鉛化繊維などをいう。ここで耐炎化繊維とはたとえ
ばＰＡＮを１５０〜３００℃程度で酸化したものであり
、安定化繊維、不融化繊維などともいわれるものである
。炭素繊維とは、前記耐炎化繊維を不活性気流中でたと
えば９００〜１５００℃程度で焼成したものである。黒
鉛化繊維とは前記炭素繊維を２０００〜３０００℃程度
で焼成処理したものである。

炭素系繊維そのものの説明はたとえば大谷杉部ら著「炭
素繊維」　（近代編集社、昭和５８年７月１日発行）に
詳細に記載されているので譲る。

前記合成９ａＭの長さは１〜１００μｍの範囲から選ば
れることが好ましい。余りに長いものがあれば画像の品
位が低下するからである。好ましくは２０〜４０μｍ程
度である。

これらの長さの繊維を得るためには、炭素系繊維を多数
本配列させ、樹脂に包埋し、ミクロトーム（微少切片切
断機＞、ＮＣ精密旋盤などを用いて樹脂ごとカットし、
しかる後包埋した樹脂を除去する方法がある。別の手段
としては、凍結粉砕である。凍結粉砕は液体窒素などの
冷媒を用いてミルなどで粉砕する。

特に好ましい手段は樹脂に包埋してカットする方法であ
る。長さの整ったものが得られるほか、粉砕法に比べて
カット端面が整っているからである。この方法であれば
後の工程での分級処理は必要ない。包埋した樹脂の除去
も、樹脂と溶剤の関係を適当に選択すれば、溶剤に浸し
ておくだけで簡単にでき、しかもこのとき比重の高い例
えば金属などのゴミも除去できる。

粉砕法において、長さの整ったものを採取するためには
分級することが好ましい。分級は風ひ、水ひなど公知の
いかなる手段を用いてもよい。

本発明においてスペーサーは、その表面に樹脂が被覆さ
れていてもよい。このようにすればＩＴＯ膜ヤ膜面配向
膜らに傷つきにくくすることができる。またこの樹脂が
接着機能を有している場合は、俊述する接着剤も不要と
なるのでさらに好ましい。

本発明の炭素系繊維からなるスペーサーは、特願昭６１
−２１９２７３号、及び特願昭６１−１２１９２７４＠
で提案したエポキシ系接着粒子と混合して使用してもよ
い。この場合接着粒子も着色しておくことが好ましい。

本発明のスペーサーの使用方法は、基板１００−当り０
．０１〜５０ｍｇの範囲で存在させることが好ましい。

ざらに好ましくは１ｍｍ”当り約１０個程度である。

本発明のスペーサーは前記のとおりＳＭＯ，ＳＢＥ、Ｔ
ＰＴのほか通常のＴＮ液晶、ゲスト−ホスト方式の液晶
などを用いたいかなる液晶表示体にも有効である。また
表示体はポケットテレビ、壁掛はテレビ、パソコン端末
機、ワープロ表示体、液晶シャッター、自動車などの乗
物用デイスプレーなどその種類は問わない。

［実施例］ 実施例１ ＰＡＮ系炭素繊ＩＩＩ（東し株式会社製“トレカ″（登
録商標＞Ｔ−３００，単繊維の太さ７μｍ）を１０，０
００本一方向に引き揃え、金型に入れ、ｎ　−ブチルメ
タクリレート（過酸化ベンゾイル１．５重問％含む）を
この金型内に注入して、５０℃で２４時間かけて注型重
合した。しかる接金型を外し、炭素ｌ！維が樹脂で包埋
された部分のみを金ノコで切り出した。次にこの樹脂包
埋体を、ミクロトーム（日本ミクロトーム研究新製〉を
用いて力ツティングした。すなわち樹脂包埋体をホルダ
ーで保持して上下運動させ、固定させたイツトリウム−
ジルコニア系セラミック刃物（レザー刃）を用いて２０
μｍの艮ざにカッティングした。

カッティングした後、アセトンで樹脂を溶解し、目的と
する炭素繊維のカッティング物（スペーサー）を取り出
した。

得られたスペーサーはミスカットの部分もなく、実質的
に円筒状で、繊維直径も整ったものでおり、理想的なも
のとなった。

次に、表面に透明電極膜（ＩＴＯ膜）、および一方は脱
脂綿でラビング処理され、他方はラビング処理されない
ポリイミドよりなる配向膜を形成したガラス基板（１０
ｃｍｘ　１０Ｃｍ）の表面周辺部に、エポキシ樹脂接着
剤液を約９μｍの厚さに塗布してシール部を形成し、こ
の内側部（画像表示部）に前記のスペーサーを１ｍｍ２
当り約１０個分散して撒いた。分散はフレオンを用いて
分散溶液とともに均一流延した。次に加熱プレスで１８
０℃、１時間加熱加圧してセルを形成した。得られたセ
ルの厚さは７μｍのもので、はぼ均一なものであった。

このセルギャップの中にＳＥＥ液晶を封入し、パネルを
形成した。得られたパネルの画像中には白化点は見えず
、コントラスト比の優れたものとなった。

実施例２ 実施例１で用いた炭素繊維の前駆体である耐炎化繊Ｉｆ
ｆ（繊維直径８．５μｍ）を用い、約５０万本を、２Ｑ
ｃｍの長さ、幅約５ＱＣＩＩＩに引き揃え、これにポリ
（ｎ−ブチルメタクリレート）のアセトン溶液を吹き付
けてプリプレグ状態とし、これを直径１０ＩＩＩＩＩＩ
の金属棒に巻き付けた。次にこの直径的１０ＣＩＩＩの
円柱状物を円柱状金型内に入れ、ｎ　−ブチルメタクリ
レート（過酸化ベンゾイル１．５重ω％含む）をこの金
型内に注入して、５０℃で２４時間かけて注型重合した
。しかる後金型を外し、樹脂包埋体を取り出し、ＮＣ精
密旋盤にかけて円周方向から包埋体を２０μｍの長さ、
カット厚さ１ｍｍでカッティグした。バイトはダイヤモ
ンド製を用いた。円筒体の回転速度は５ｏｒｐｍとし、
カッターの送り速度は１　ｍｍ／分としてカットした。

カッティングした侵、アセトンで樹脂を溶解し、目的と
する耐炎化繊維のカッティング物（スペーサー）を取り
出した。

得られたスペーサーはミスカットの部分もなく、実質的
に円筒状で、繊維直径も整ったものであり、実施例１と
同様優れたものとなった。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、２枚の基板の間の
目的とする間隙中に、スペーサーとして短くカットされ
た炭素系繊維を用いることにより、コントラスト比が良
好で見映えがよく、接触する機能膜を傷付けることなく
、かつ粒子径の整ったスペーサーをコスト安く作る技術
を提供することができた。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向する基板間を一定間隔に保ち、内部に液晶を
   封入してなる液晶素子に用いるスペーサーおいて、該ス
   ペーサーが、炭素系繊維からなる繊維であり、かつ繊維
   断面形状は実質的に丸で、長さ方向に短くカットされた
   形状であることを特徴とする液晶素子用スペーサー。
2. （２）繊維の太さが１〜３０μｍの範囲から選ばれるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の液晶素
   子用スペーサー。
3. （３）繊維の長さが１〜１００μｍの範囲から選ばれる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の液晶
   素子用スペーサー。
4. （４）繊維のカットが刃物によるカット、または粉砕に
   よりカットされたものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項記載の液晶素子用スペーサー。
5. （５）繊維の表面に樹脂成分が被覆されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の液晶素子用ス
   ペーサー。
6. （６）表面の樹脂成分が接着剤であることを特徴とする
   特許請求の範囲第（５）項記載の液晶素子用スペーサー
   。