JPH09127514A - 微球体、液晶表示素子用スペーサー及び液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 （１）液晶表示素子の配向制御膜を傷つけて
液晶の配向特性の変調を誘起したり、表示画像の質を低
下させることがない球状スペーサー；（２）液晶表示素
子の液晶層ギャップの寸法の乱れを生じさせて表示画像
の鮮明度を低下させることのない球状スペーサー；
（３）重力や微小な振動によって移動することがない球
状スペーサーとそれを用いた液晶表示素子；（４）表示
画像の欠陥がなく鮮明な画像が得られる液晶表示素子；
（５）適度の圧縮変形性と変形回復性を有する導電性微
球体；（６）接続信頼性に優れた導電性微球体を提供す
る。 【解決手段】 Ｋ＝（３／√２）・Ｆ・Ｓ^-3/2・Ｒ^-1/2 （式中、Ｆは、微球体の１０％圧縮変形における荷重値
（ｋｇｆ）を表し、Ｓは、圧縮変位（ｍｍ）を表し、Ｒ
は、微球体の半径（ｍｍ）を表す。）で定義されるＫの
値が、２０℃において２５０〜７００ｋｇｆ／ｍｍ² で
あり、圧縮変形後の回復率が、２０℃において８０％を
超えるものである微球体、液晶表示素子用スペーサー及
び液晶表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子用球
状スペーサー及び導電性微球体等に使用される微球体に
関する。更に詳細には、液晶表示素子用球状スペーサー
及びその液晶表示素子用球状スペーサーを用いた液晶表
示素子と、導電性微球体に関する。

【０００２】

【従来の技術】微球体は、液晶表示素子用球状スペーサ
ーとして、また、エレクトロニクス分野において、微細
電極を接続するための導電体として使用されている。

【０００３】従来のスペーサーを用いたＴＮ（ツイステ
ッドネマチック）モードの液晶表示素子の代表的な例を
図６に示す。この液晶表示素子は、一対の基板３７、３
９と、該一対の基板３７、３９のギャップを一定に保持
するために一対の基板３７、３９の間に配設されたスペ
ーサー３８及びネマチック液晶４１と、一対の基板３
７、３９間の周囲に充填されたシール部材３０と、各基
板３７、３９の表面に被覆された偏光シート４２、４３
とを有している。上記基板３７、３９は、ガラスからな
る透明基板３１、３４の片面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−
Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）膜等からなる透明電極３２、３５
をパターン形成し、この透明電極３２、３５及び透明基
板３１、３４の表面にポリイミド膜等からなる配向制御
膜３３、３６を被覆して構成されている。その配向制御
膜３３、３６は、ラビングによって配向制御処理されて
いる。

【０００４】上記スペーサー３８は、酸化アルミ、二酸
化硅素等を含む無機質材料又はベンゾグアナミン、ポリ
スチレン系ポリマー等を含む合成樹脂材料から形成され
ている。無機質材料からなるスペーサーは、例えば、特
開昭６３−７３２２５号公報、特開平１−５９９７４号
公報等に開示されており、合成樹脂材料からなるスペー
サーは、特開昭６０−２００２２８号公報、特開平１−
２９３３１６号公報等に開示されている。

【０００５】上記構成の液晶表示素子は、通常以下のよ
うにして作製される。上記一方の基板３７の配向制御膜
３３の上に、スペーサー３８を散布し、基板３７の周縁
部にシール用の樹脂を印刷で塗布する。次いで、一対の
基板３７、３９をその配向制御膜３３、３６同志が対向
するように重ねて加圧する。次に、シール用樹脂を加熱
硬化させることによってシール部材を形成して一対の基
板３７、３９を相互に固着させる。次に、シール部材に
設けた孔部から一対の基板３７、３９のギャップに、ネ
マチック液晶４１を充填し、その後孔部を閉塞する。そ
して、透明基板３１、３４の外側面にそれぞれ偏光シー
ト４２、４３を積層する。

【０００６】このような液晶表示素子に使用されるスペ
ーサーとして、着色された球状スペーサーが以下の理由
でしばしば使用される。液晶表示素子において、透明電
極間に電圧を印加することにより、液晶は光学的変化を
生じて画像を形成する。しかし、スペーサーはその電圧
印加によって光学的変化を示さない。従って、画像を表
示させたときの画像の暗部において、無着色のスペーサ
ーは輝点として視認されることがあり、その結果、画像
の表示のコントラストが低下する。

【０００７】無機質材料からなる着色球状スペーサー
は、特開昭６２−６６２２８号公報、特開昭６３−８９
４０８号公報、特開昭６３−８９８９０号公報等に開示
されており、合成樹脂材料からなる着色球状スペーサー
は、特開平１−２０２２７号公報、特開平１−２００７
７１９号公報、特開平２−２１４７８１号公報に開示さ
れている。

【０００８】更に、接着性を有しないスペーサーは透明
基板に固着されないので以下に示す欠点を有しており、
従って、接着性球状スペーサーがしばしば使用される。 液晶表示セルを組み立てる工程において、基板上への
空気の吹き付け又は基板上からの空気の吸引が行われ
る。このとき、基板上に配置されたスペーサーが飛散し
て消失し得る。 液晶表示セルに液晶を注入する工程において、スペー
サーが基板上を移動し、基板上のスペーサーの配置に偏
りが生じ得る。 液晶表示セルを駆動させるときに、電気的、流体力学
的な力によりスペーサーが移動し得る。 液晶表示セルに外部からの機械的振動が作用すると、
スペーサーが移動し得る。このような液晶表示セルの内
部におけるスペーサーの移動は、基板間のギャップ精度
を低下させ、表示画像の画質を著しく低下させる。

【０００９】接着性を有する球状スペーサーは、例え
ば、実開昭５１−２２４５３号公報、特開昭６３−４４
６３１号公報、特開昭６３−９４２２４号公報、特開昭
６３−２００１２６号公報、特開平１−２４７１５号公
報、特開平１−２４７１５５号公報、特開平２−２６１
５３７号公報に開示されている。しかし、液晶表示素子
用のスペーサーとして上述した従来の無機質材料からな
るスペーサー又は合成樹脂材料からなるスペーサーを用
いた場合には、次に述べるような欠点があった。

【００１０】図７に示すように、無機質スペーサー３８
を用いて液晶表示素子を作製した場合には、このスペー
サー３８が硬すぎるため、両基板３７、３９が加圧され
る際に配向制御膜３３を傷つける。配向制御膜３３の傷
つけられた部分３３ａでは、液晶４１の分子配列を所望
の状態に保つことができなくなるので、例えば、透過形
の液晶表示素子においては、その傷の部分３３ａが表示
欠陥となって出現する。

【００１１】更に、無機質スペーサー３８は変形するに
は硬すぎるので、スペーサー３８は両基板３７、３９の
各々の内面に一点で接触することになる。その結果、ス
ペーサー３８は液晶４１の存在するギャップにおいて、
重力や微小な振動によって移動しやすくなる。この問題
は、最近急速に普及しつつあるラップトップタイプのパ
ーソナルコンピュータやワードプロセッサー、壁掛けテ
レビ等に用いられる大型の液晶表示素子においては、そ
の表示面が垂直又は斜め状態で使用されるので、大変顕
著に表れる。例えば、スペーサー３８の大部分が液晶表
示素子の下側部分へ移動することにより、液晶層の厚さ
に不均一を生じさせ、その結果鮮明な画像を得ることが
困難になる。また、そのスペーサー３８の移動によって
配向制御膜３３が傷つけられるので、上述した画像の表
示欠陥を生じさせる。

【００１２】他方、軟らかすぎるスペーサーを液晶表示
素子に用いると次のような不都合を招く。基板３７、３
９の表面にスペーサー３８を散布する際、スペーサー３
８を完全に均一に散布することは不可能で散布密度にか
なりのバラツキを生じる。すると、一対の基板３７、３
９を互いに向き合う方向に加圧する際に、スペーサー３
８の散布密度の小さい部分ではスペーサー３８の一個当
たりに受ける圧力が非常に大きくなるので、スペーサー
３８は大きく変形する。反対に、スペーサー３８の散布
密度の大きい部分ではスペーサー３８の１個当たりに受
ける圧力が小さいので、スペーサー３８はほとんど変形
しない。このようにして、図８に示すように、スペーサ
ー３８の散布密度のバラツキが、一対の基板３７、３９
間に設けられた液晶層の厚みのムラを生じさせ、その結
果、鮮明な画像が得られなくなる。

【００１３】更に、一対の基板３７、３９に圧力をかけ
る際に、実際には基板３７、３９全体に均一に圧力をか
けることは不可能であり、基板３７、３９は面の異なる
位置では異なる圧力を受けることになる。従って、軟ら
かすぎるスペーサー３８を用いた場合には、各々のスペ
ーサー３８が受ける圧力の差によって、スペーサー３８
の変形する程度に不均一が生じるために、液晶層の厚み
にムラが生じる。このことにより表示される画像の質が
著しく低下する。

【００１４】ところで、エレクトロニクス実装分野にお
いて、一対の微細電極を接続するために、金、銀、ニッ
ケル等の金属粒子とバインダー樹脂とを混合して導電性
ペーストを調製し、このペーストを一対の微細電極間に
充填することにより微細電極間を接続させることが行わ
れる。しかし、このような金属粒子は形状が不均一であ
り、かつ、バインダー樹脂に比べて比重が大きいため
に、バインダー樹脂に均一に分散させることが困難であ
った。

【００１５】特開昭５９−２８１８５号公報には、粒径
が比較的揃ったガラスビーズ、シリカビーズ、グラスフ
ァイバー等の粒子の表面に、金属メッキ層を設けて導電
性微球体を形成することが開示されている。しかしなが
ら、上記公報に開示された導電性微球体は、その基材微
球体が硬すぎるので、圧縮変形させることが困難であ
る。そのため、この導電性微球体を使用して電極間を接
続しようとすると、導電性微球体と電極表面との接触面
積が広がらず、接触抵抗値を低減させることが困難とな
る。

【００１６】特開昭６２−１８５７４９号公報及び特開
平１−２２５７７６号公報には、基材微球体として、ポ
リフェニレンスルフィド粒子やフェノール樹脂粒子等を
用いた導電性微球体が開示されている。しかし、このよ
うな合成樹脂粒子を基材微球体として用いた導電性微球
体は、圧縮変性後の変性回復性に乏しい。そのため、該
導電性微球体を使用して電極間の接続を行う際に、両電
極に作用する圧縮荷重を取り除くと、該導電性微球体と
電極表面との界面にわずかなギャップが形成され、その
結果接触不良を起こす。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、（１）液晶表示素子の配向制御膜を傷つけて液晶の
配向特性の変調を誘起したり、表示画像の質を低下させ
ることがない球状スペーサー；（２）液晶表示素子の液
晶層ギャップの寸法の乱れを生じさせて表示画像の鮮明
度を低下させることのない球状スペーサー；（３）重力
や微小な振動によって移動することがない球状スペーサ
ーとそれを用いた液晶表示素子；（４）表示画像の欠陥
がなく鮮明な画像が得られる液晶表示素子；（５）適度
の圧縮変形性と変形回復性を有する導電性微球体；
（６）接続信頼性に優れた導電性微球体を提供すること
を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、 Ｋ＝（３／√２）・Ｆ・Ｓ^-3/2・Ｒ^-1/2 （式中、Ｆは、微球体の１０％圧縮変形における荷重値
（ｋｇｆ）を表し、Ｓは、圧縮変位（ｍｍ）を表し、Ｒ
は、微球体の半径（ｍｍ）を表す。）で定義されるＫの
値が、２０℃において２５０〜７００ｋｇｆ／ｍｍ² で
あり、圧縮変形後の回復率が、２０℃において８０％を
超えるものである微球体によって達成することができ
る。以下に本発明を詳述する。

【００１９】まず、本発明で定義するＫ値について説明
する。ランダウーリフシッツ理論物理学教程「弾性理
論」（東京図書１９７２年発行）４２頁によれば、半径
がそれぞれＲ、Ｒ′の２つの弾性球体が接触した際、ｈ
は次式により与えられる。 ｈ＝Ｆ^2/3 ［Ｄ² （１／Ｒ＋１／Ｒ′）］^1/3 （１） Ｄ＝（３／４）［（１−σ² ）／Ｅ＋（１−σ′² ）／Ｅ′］ （２） （式中、ｈは、Ｒ＋Ｒ′と両球の中心間の距離の差を表
し、Ｆは、圧縮力を表し、Ｅ及びＥ′は、二つの弾性球
体の弾性率を表し、σ及びσ′は、弾性球のボアッソン
比を表す。）

【００２０】一方、球を剛体の板の上に置いて、かつ、
両側から圧縮する場合、Ｒ′→∞、Ｅ）Ｅ′とすると、
近似的に次式が得られる。 Ｆ＝（２^1/2 ／３）（Ｓ^3/2 ）（Ｅ・Ｒ^1/2 ）（１−σ² ） （３） （式中、Ｓは圧縮変形量を表す。） この式を変形すると容易に次式が得られる。 Ｋ＝Ｅ／（１−σ² ） （４） よって、Ｋ値を表す式：Ｋ＝（３／√２）・Ｆ・Ｓ^-3/2
・Ｒ^-1/2 （５）が得られる。上記Ｋ値は球体の硬さ
を普遍的かつ定量的に表すものである。上記Ｋ値を用い
ることにより、微球体又はスペーサー（以下、スペーサ
ー等という）の好適な硬さを定量的かつ一義的に表すこ
とが可能となる。

【００２１】本発明のスペーサー等において、１０％圧
縮歪みにおけるＫ値は、２５０〜７００ｋｇｆ／ｍｍ²
である。２５０ｋｇｆ／ｍｍ² 未満であると、セルのギ
ャップコントロールが困難となり、７００ｋｇｆ／ｍｍ
² を超えると、液晶表示素子の製造工程において、液晶
配向制御膜面に傷をつける欠点があり、更に作製された
液晶表示素子において、温度が低下した際に収縮に対し
てスペーサー等の圧縮変形が生じ難いため、液晶セル中
に減圧に起因する気泡が発生するので、上記範囲に限定
される。上記範囲内にあるスペーサー等を用いることに
より、例えば、液晶表示素子を作製するときに、配向制
御膜をスペーサー等で傷つけるようなことがなく、また
加圧プレスにより両電極間のギャップ出しを行う際に、
ギャップコントロールを容易に行うことができる。より
好ましくは、３５０〜５５０ｋｇｆ／ｍｍ² である。

【００２２】ところで、液晶表示素子に用いられるスペ
ーサー等の好適な硬さを規定するだけでは好適なスペー
サー等の材料力学的な性質を完全に表現することはでき
ない。もう一つの重要な性質は、スペーサー等の弾性を
示す値である圧縮変形後の回復率が所定範囲内にあるこ
とである。圧縮変形後の回復率を規定することによって
スペーサー等の弾性ないし塑性を定量的にかつ一義的に
表すことが可能となるのである。

【００２３】本発明のスペーサー等において、スペーサ
ー等の圧縮変形後の回復率は、２０℃において８０％を
超えるものである。回復率が８０％を超えるスペーサー
等を用いると、液晶セル製造工程において、加圧プレス
により両基板間のギャップ出しを行った後に除圧した
際、圧縮変形されたスペーサー等が弾性回復し易いため
に取り出された液晶セルのギャップ精度が８０％以下の
スペーサー等を用いた場合よりも良くなるので、上記範
囲に限定される。好ましい圧縮変形後の回復率は、８０
％を超え９５％以下である。

【００２４】次に、Ｋ値及び圧縮変形後の回復率の測定
法について説明する。 （Ａ）Ｋ値の測定方法及び条件 （ｉ）測定方法 室温において、平滑表面を有する鋼板の上にスペーサー
等を散布し、その中から１個のスペーサー等を選ぶ。次
に、微小圧縮試験機（ＰＣＴ−２００型、島津製作所社
製）を用いて、ダイヤモンド製の直径５０μｍの円柱の
平滑な端面でスペーサー等を圧縮する。この際、圧縮荷
重を電磁力として電気的に検出し、圧縮変位を作動トラ
ンスによる変位として電気的に検出する。

【００２５】これにより、図２に示すような圧縮変位−
荷重の関係が求められる。図２から、スペーサー等の１
０％圧縮変形における荷重値、圧縮変位がそれぞれ求め
られ、これらの値と（５）式とから図３に示すようなＫ
値と圧縮歪との関係が求められる。但し、圧縮歪みは圧
縮変位をスペーサー等の粒子径で割った値を％で表した
ものである。 （ｉｉ）圧縮速度 定負荷速度圧縮方式で行う。毎秒０．２７グラム重（ｇ
ｒｆ）の割合で荷重を増加する。 （ｉｉｉ）試験荷重 最大１０ｇｒｆとする。

【００２６】（Ｂ）圧縮変形後の回復率の測定方法及び
条件 （ｉ）測定方法 室温において、平滑表面を有する鋼板の上にスペーサー
等を散布し、その中から１個のスペーサー等を選ぶ。次
に、微小圧縮試験機（ＰＣＴ−２００型、島津製作所社
製）を用いて、ダイヤモンド製の直径５０μｍの円柱の
平滑な端面でスペーサー等を圧縮する。この際、圧縮荷
重を電磁力として電気的に検出し、圧縮変位を作動トラ
ンスによる変位として電気的に検出する。

【００２７】図４に示すように、スペーサー等を反転荷
重値まで圧縮した後（図４中、曲線（ａ）で示す）、逆
に荷重を減らしていく（図４中、曲線（ｂ）で示す）。
この際、荷重と圧縮変位との関係を測定する。ただし、
除荷重における終点は荷重値ゼロではなく、０．１ｇ以
上の原点荷重値とする。回復率は反転の点までの変位Ｌ
₁ と反転の点から原点荷重値を取る点までの変位差Ｌ₂
の比（Ｌ₂ ／Ｌ₁ ）を％で表した値で定義する。

【００２８】（ｉｉ）測定条件 反転荷重値 １ｇｒｆ 原点荷重値 ０．１ｇｒｆ 負荷及び除負荷における圧縮速度 ０．２７ｇｒｆ／ｓｅｃ 測定室温度 ２０℃

【００２９】本発明のスペーサー等は上記Ｋ値及び上記
回復率を満たすものであれば、無機質粒子、合成樹脂粒
子のいずれでも使用することができる。なかでも、上記
Ｋ値及び回復率を上記範囲内に調整することが容易に行
える点で、合成樹脂粒子が好ましい。

【００３０】上記スペーサー等を形成するのに適してい
る合成樹脂粒子としては特に限定されず、例えば、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ
塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレ
ン、ポリメチルメタクリレート、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、ポリアミド、ポ
リイミド、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリアセタール等の線状又は架橋高分子；エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン
−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリル酸エ
ステル共重合体、ジアリルフタレート重合体、トリアリ
ルイソシアヌレート重合体、ベンゾグアナミン重合体等
の網目構造を有する樹脂等が挙げられる。

【００３１】なかでも、ジビニルベンゼン重合体、ジビ
ニルベンゼン−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−
アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合
体等の網目構造を有する樹脂が好ましい。上記無機質粒
子としては特に限定されず、従来公知のものを使用する
ことができる。

【００３２】スペーサー等の形状としては、例えば、球
状のものが好ましい。直径は、０．１〜５０００μｍで
ある。０．１μｍ未満であると、スペーサーが凝集し易
く実用性に欠け、５０００μｍを超えると、スペーサー
として使用されることはまれであるので、上記範囲に限
定される。好ましくは、０．１〜１０００μｍである。
直径の変動係数は、５０％以下である。５０％を超える
と、粒径分布が広すぎてスペーサーとしての性能に問題
を生じるので、上記範囲に限定される。好ましくは、３
５％以下、より好ましくは、２０％以下である。

【００３３】請求項７の液晶表示素子用着色球状スペー
サーは、所定範囲のＫ値と、所定範囲の圧縮変形後の回
復率を有し、かつ、着色されたものである。着色方法と
しては特に限定されず、例えば、染料、顔料混入、染料
モノマーの重合、スペーサー上に金属薄膜を形成してこ
れを酸化する方法等が挙げられる。上記着色方法は、例
えば、特開昭５７−１８９１１７号公報、特開昭６３−
８９８９０号公報、特開平１−１４４０２１号公報、特
開平１−１４４４２９号公報、特開昭６３−６６２２８
号公報、特開昭６３−８９４０８号公報、特開平１−２
００２２７号公報、特開平１−２００７７１９号公報、
特開平２−２１４７８１号公報等に開示されている。

【００３４】上記着色球状スペーサーは、液晶表示素子
用スペーサーとして用いられる。液晶表示素子におい
て、透明電極間に電圧を印加することにより、液晶は光
学的変化を生じて画像を形成する。これに対し、スペー
サーはその印加によって光学的変化を示さない。従っ
て、画像を表示させたときの暗部において、無着色のス
ペーサーは輝点として認識されることがあり、その結果
画像表示のコントラストを低下させることがあるので、
上記着色球状スペーサーは、好適である。

【００３５】請求項８の液晶表示素子用接着性球状スペ
ーサーは、所定範囲のＫ値と、所定範囲の圧縮変形後の
回復率を有し、かつ、加熱した際に接着性を有するもの
である。スペーサーに接着性を付与する方法としては特
に限定されず、例えば、基材微球体の表面にポリエチレ
ンワックスの層やホットメルト接着剤層、エポキシ接着
剤層を設ける方法等が挙げられる。接着性を付与する方
法は、例えば、実開昭５１−２２４３５号公報、特開昭
６３−４４６３１号公報、特開昭６３−９４２２４号公
報、特開昭６３−２００１２６号公報、特開平１−２４
７１５４号公報、特開平１−２４７１５５号公報、特開
平２−２６１５３７号公報に開示されている。

【００３６】上記接着性球状スペーサーは、液晶表示素
子用スペーサーとして用いられる。このことにより、上
述のような基板のギャップにおいてスペーサーが移動す
ることを防止できる。その結果、配向制御膜を傷つける
といった不都合な現象を積極的に防止して、表示画像の
画質を向上し、かつ、基板間のギャップ精度を向上する
ことができる。

【００３７】請求項７の着色球状スペーサー及び請求項
８の接着性球状スペーサーに使用される基材微粒子は、
上述のスペーサー等から作製することができる。以上の
ように、本発明のスペーサー等は、所定範囲のＫ値と、
所定範囲の圧縮変形後の回復率を有していることによ
り、液晶表示素子のスペーサーとして好適な物性を有し
ている。すなわち、該スペーサーの硬さが適当であるの
で、液晶表示素子の製造工程において、基板が加圧され
るときに配向制御膜を傷つけることがない。

【００３８】また、スペーサーは適度の変形性を有する
ので、基板とスペーサーとは広い面積で接触することに
なる。その結果、スペーサーは基板の表面上で重力や微
小な振動によって移動し難くなる。また、そのスペーサ
ーの移動によって配向制御膜を傷つけるようなことも防
ぎ得る。更に、スペーサーは適度な硬さを有するので、
一対の基板を互いに向い合う方向に加圧する際に、その
加圧力をスペーサーで支持して、基材間のギャップを一
定に保つことができる。従って、液晶層の厚みのムラを
従来に比べて低減することができる。

【００３９】次に、本発明の液晶表示素子の一例を図面
を参照して説明する。本発明の液晶表示素子は、上述し
た球状スペーサーを用いたこと以外は、図６で示したも
のと同じ構成とすることができる。図１に示すように、
液晶表示素子Ａは、一対の基板７、９と該一対の基板
７、９のギャップを一定に保持するために一対の基板
７、９の間に配設されたスペーサー８及びネマチック液
晶１１と、一対の基板７、９間の周囲に充填されたシー
ル部材１０と、各基板７、９の表面に被覆された偏光シ
ート１２、１３とを有している。

【００４０】上記基板７、９は、ガラスからなる透明基
板１、４の片面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘ
ｉｄｅ）膜等からなる透明電極２、５をパターン形成
し、この透明電極２、５及び透明基板１、４の表面にポ
リイミド膜等からなる配向制御膜３、６を被覆して構成
されている。その配向制御膜３、６はラビングによって
配向制御処理されている。上記スペーサー８は、上述し
た所定範囲のＫ値と、所定範囲の圧縮変形後の回復率を
有しているものである。このスペーサー８は、着色スペ
ーサーでもよく、及び／又は接着性スペーサーでもよ
い。よって、本発明によれば、表示画像の欠陥がなく鮮
明な画像が得られる液晶表示素子を得ることができる。

【００４１】請求項１２の導電性微球体は、上記微球体
と、該微球体の表面に設けられた導電層とからなる。こ
の導電性微球体は、エレクトロニクス実装分野における
微細電極間の導電接続に用いることができる。この導電
性微球体においては、上述したように、１０％圧縮歪み
におけるＫ値は２５０〜７００ｋｇｆ／ｍｍ² であり、
この範囲内にある導電性微球体を用いることにより、例
えば、一対の電極が導電性微球体で接続されている液晶
表示素子の製造工程において、対向電極面を導電性微球
体で傷つけるようなことがなく、また加圧プレスにより
両電極間のギャップ出しを行う際に、ギャップコントロ
ールを容易に行うことができる。より好ましくは、３５
０〜５５０ｋｇｆ／ｍｍ ² である。

【００４２】上記Ｋ値が、２５０ｋｇｆ／ｍｍ² 未満で
あると、上記導電性微球体を二つの電極間に挟んで圧縮
荷重を加える際、しばしば圧縮変形が大きくなるため、
導電性微球体表面の導電層がこの変形に追従できなくな
り、その結果、導電層の破れや剥がれが発生する危険性
がある。また、圧縮変形量が過大となって導電性微球体
が偏平になると、電極同志が直接に接触し、充分な微細
接続ができなくなる問題も生ずる。

【００４３】上記Ｋ値が、７００ｋｇｆ／ｍｍ² を超え
ると、上記導電性微球体を二つの電極間に挟んで圧縮荷
重を加えても、導電性微球体は容易に変形せず、その結
果導電性微球体と電極表面との接触面積が広がらず、接
触抵抗値を低減させることが困難となる。また、導電性
微球体を変形させるべく無理に荷重を加えると、導電性
微球体表面の導電層の破れや剥がれが生じたり、液晶表
示素子の製造工程において、電極面に傷をつけるおそれ
がある。

【００４４】更に、請求項１２の導電性微球体におい
て、導電性微球体の圧縮変形後の回復率の範囲は、２０
℃において８０％を超えるものである。回復率が８０％
以下であると、圧縮変形後に荷重を除いた後の骨格微球
体の変形回復が遅いために、導電層の変形回復速度との
バランスが崩れ、導電層に亀裂が生じるおそれがあるの
で、上記範囲に限定される。好ましくは、８０％を超え
９５％以下である。

【００４５】本発明の導電性微球体は、上記範囲のＫ値
及び回復率を満たすものであれば、無機質材料から作ら
れたもの、合成樹脂から作られたもののいずれでも用い
ることができる。上記導電性微球体を形成する微球体と
しては、上述したスペーサー等と同じものを使用するこ
とができる。なかでも、微球体を形成する好ましい樹脂
としては、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン
−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリル酸エ
ステル共重合体、ジアリルフタレート重合体等の網目構
造を有する樹脂である。

【００４６】上記微球体の直径は、０．１〜５０００μ
ｍが好ましい。０．１μｍ未満であると、微球体が凝集
し易くなり実用性に欠け、５０００μｍを超えると、使
用されることがまれである。より好ましくは、０．１〜
１０００μｍである。また、導電層の厚みは、０．０２
〜５μｍが好ましい。導電層の厚みが０．０２μｍ未満
であると、所望の導電性が得られ難くなり、５μｍを超
えると、微球体と導電層との熱膨張率との差により導電
層が微球体の表面から剥離し易くなる。

【００４７】導電層に使用される金属としては特に限定
されず、例えば、ニッケル、金、銀、銅、コバルト錫、
インジウム等又はこれらを主成分とする合金が挙げられ
る。なかでも、インジウムが好ましい。上記微球体の表
面に金属層を形成する方法としては特に限定されず、例
えば、無電解メッキ（化学メッキ法ともいう）による方
法；金属微粉を単独又はバインダーに混ぜ合わせて得ら
れるペーストを微球体にコーティングする方法；真空蒸
着、イオンプレーティング、イオンスパッタリング等の
物理的蒸着方法等が挙げられる。

【００４８】上記無電解メッキ法による金属層の形成方
法を、金置換メッキの場合を例に挙げて以下に説明す
る。この方法は、以下のエッチング工程、アクチベーシ
ョン工程、化学ニッケルメッキ工程及び金置換メッキ工
程に分けられる。エッチング工程は、微球体の表面に凹
凸を形成されることによりメッキ層を微球体に付着させ
る工程であり、エッチング液としては、例えば、カセイ
ソーダ水溶液、濃塩酸、濃硫酸又は無水クロム酸が含ま
れる。

【００４９】アクチベーション工程は、エッチングされ
た微球体の表面に触媒層を形成させると共に、この触媒
層を活性化させるための工程である。触媒層の活性化に
より後述の化学ニッケルメッキ工程における金属ニッケ
ルの析出が促進される。微球体の表面のＰｄ²⁺及びＳｎ
²⁺を含む触媒層を濃硫酸又は濃塩酸で処理し、Ｓｎ²⁺の
みを溶解除去してＰｄ²⁺の金属化を行う。金属化された
パラジウムは、カセイソーダ濃厚溶液等のパラジウム活
性剤により活性化されて増感される。

【００５０】化学ニッケルメッキ工程は、触媒層が形成
された微球体の表面に、更に金属ニッケル層を形成させ
る工程であり、例えば、塩化ニッケルを次亜リン酸ナト
リウムによって還元し、ニッケルを微球体の表面に析出
させる。金置換メッキ工程では、このようにしてニッケ
ルが被覆された微球体を金シアン化カリウム水溶液に入
れ、昇温させながらニッケルを溶出させ、金を微球体表
面に析出させる。

【００５１】導電層がインジウムメッキ層から形成され
る場合、上記導電層の厚みは、０．０２〜５μｍが好ま
しい。導電層の厚みが０．０２μｍ未満であると、所望
の導電性が得られ難く、５μｍを超えると、導電性微球
体を一対の電極間に挟んで両電極を加圧する際に、導電
性微球体の弾性的な性質が有効に発現されなくなり、ま
た、導電性微球体同志の凝集が起こり易くなる。

【００５２】インジウムメッキ層を微球体表面に形成す
る方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。 無電解メッキ法によりインジウムメッキ層を形成する
方法 予め微球体の表面にインジウムよりイオン化傾向の大き
い別の金属（例えば、銅等）の薄膜を形成させた後、こ
の金属を次式のようにインジウムに置換するメッキ法で
ある。 ３Ｃｕ＋２Ｉｎ⁺⁺⁺ →３Ｃｕ⁺⁺＋２Ｉｎ↓ 還元メッキ法 インジウム塩の水溶液に還元剤を添加して還元反応によ
りインジウムを微球体の表面に析出させることにより、
インジウムメッキ層を形成させるメッキ法である。又
は、予め微球体の表面にニッケル等の別の金属の薄膜を
形成させた後、この表面にインジウムを還元反応により
析出させ、薄膜を形成させることもできる。

【００５３】機械的、物理的方法によるインジウムメ
ッキ層の形成方法 微球体とインジウム微粒子とを混ぜ合わせた後、ハイブ
リダイゼーション又はメカノヒュージョン法によりイン
ジウム微粒子を微球体表面に衝突させたり、又は微球体
表面にインジウム微粒子を擦り付けることによりインジ
ウム薄膜を微粒子表面に形成させる。又は、微球体とイ
ンジウム微粒子とを混ぜ合わせた後、これを加熱するこ
とにより、インジウムを溶融させて微球体表面にインジ
ウム薄膜を被覆させてもよい。

【００５４】このようにして得られた導電性微球体を用
いて、液晶表示素子を作製することができる。この液晶
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５に示すように、絶縁性のバインダー２８中に
導電性微球体２９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一方の電極２４上に塗布する。
又は、バインダー２８を使用せずに導電性微球体２９の
みを電極２４上に配置する。後者の場合、導電性微球体
２９は電極２４の上方から散布してもよく、又は導電性
微球体２９を荷電させて静電気的に電極２４上に付着さ
せてもよい。

【００５５】次に、もう一方の電極２５を上記電極２４
の上に重ね合わせる。この状態で両電極２４、２５を加
圧する。ここでは、特に大きな加圧力を必要としない。
導電性微球体２９と電極２４、２５面との接触状態が保
たれる程度の圧力でよい。次に、一対の電極２４、２５
間に導電性微球体２９が挟持された積層体を加熱する。
加熱方法としてはプレス加熱が好ましい。このようにし
て、図５に示すような液晶表示素子Ｂが得られる。

【００５６】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、プラスチックフィルム上に銅シートを貼付け、これ
をエッチングして作成された電極、及び、フィルム上に
銀ペースト、カーボンブラックを印刷して作成した電極
等が含まれる。このように、導電性微球体を用いること
により、液晶表示素子等の電極間の所定の箇所を電気的
に提供することができる。

【００５７】請求項１２の導電性微球体は、適度に圧縮
変形させることが可能であるため、導電性微球体を使用
して電極間を接続させる際に、導電性微球体と電極表面
との接触面積を拡大して接触抵抗値を低減させることが
できる。更に、圧縮変形後の変形回復性も適度であるた
め、導電性微球体を使用して電極間の接続を行う工程に
おいて、両電極に作用する圧縮荷重を取り除いた際、該
導電性微球体と電極表面との界面にギャップが形成され
ることもなく、接触不良を起こすこともない。

【００５８】以上のように、本発明の導電性微粒子は、
適度の圧縮変形性と変形回復性を有するので、二つの電
極間に挟んで使用された場合、優れた異方導電性能と接
続信頼性能を発揮することができ、以下に挙げるような
用途に好適である。 液晶表示素子における上下基板電極間の電気的接続の
ためのトランスファー材料。 液晶表示素子におけるＬＳＩとガラス配線基板とのＣ
ＯＧ（チップオングラス）接続用材料。 液晶表示素子におけるガラス配線基板とフレキシブル
プリント回線との電気的接続材料。 板状基板又はフィルム状基板としＬＳＩとのＣＯＧ
（チップオングラス）又はＣＯＦ（チップオンフィル
ム）接続用材料。

【００５９】

【発明の効果】本発明の微球体は上述の構成よりなるの
で、液晶表示素子用球状スペーサーとして好適に使用す
ることができる。また、着色したり、接着性を付与した
り、導電性層を設けたりすることにより、更に好ましい
液晶表示素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の一実施例の断面図であ
る。

【図２】荷重とスペーサーの圧縮変位との関係を示すグ
ラフである。

【図３】Ｋ値とスペーサーの圧縮歪みとの関係を示すグ
ラフである。

【図４】スペーサーの圧縮変形後の回復率の測定方法を
説明する図である。

【図５】導電性微球体を用いて得られた素子の要部の断
面図である。

【図６】一般的な液晶表示素子を示す断面図である。

【図７】硬すぎる球状スペーサーを用いた場合の液晶表
示素子の断面図である。

【図８】軟らかすぎるスペーサーを用いた場合の液晶表
示素子の断面図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 透明電極 ３ 配向制御膜 ４ 透明基板 ５ 透明電極 ６ 配向制御膜 ７ 基板 ８ スペーサー ９ 基板 １０ シール部材 １１ ネマチック液晶 １２ 偏光シート １３ 偏光シート ２１ａ 電極 ２２ 電極 ２４ 電極 ２５ 電極 ２６ 透明基板 ２７ 透明基板 ２８ バインダー ２９ 導電性微球体 ３０ シール部材 ３１ 透明基板 ３２ 透明電極 ３３ 配向制御膜 ３３ａ 配向制御膜の傷つけられた部分 ３４ 透明基板 ３５ 透明電極 ３６ 配向制御膜 ３７ 基板 ３８ スペーサー ３９ 基板 ４１ ネマチック液晶 ４２ 偏光シート ４３ 偏光シート

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｋ＝（３／√２）・Ｆ・Ｓ^-3/2・Ｒ^-1/2 （式中、Ｆは、微球体の１０％圧縮変形における荷重値
   （ｋｇｆ）を表し、Ｓは、圧縮変位（ｍｍ）を表し、Ｒ
   は、微球体の半径（ｍｍ）を表す。）で定義されるＫの
   値が、２０℃において２５０〜７００ｋｇｆ／ｍｍ² で
   あり、圧縮変形後の回復率が、２０℃において８０％を
   超えるものであることを特徴とする微球体。
2. 【請求項２】 Ｋの値が、３５０〜５５０ｋｇｆ／ｍｍ
   ² である請求項１記載の微球体。
3. 【請求項３】 圧縮変形後の回復率が、８０％を超え９
   ５％以下である請求項１記載の微球体。
4. 【請求項４】 微球体の直径が、０．１〜５０００μｍ
   であり、前記直径の変動係数（標準偏差を直径で除した
   値を％で表したもの）が、５０％以下である請求項１記
   載の微球体。
5. 【請求項５】 微球体の直径が、０．１〜１０００μｍ
   であり、前記直径の変動係数が、５０％以下である請求
   項１記載の微球体。
6. 【請求項６】 Ｋ＝（３／√２）・Ｆ・Ｓ^-3/2・Ｒ^-1/2 （式中、Ｆは、微球体の１０％圧縮変形における荷重値
   （ｋｇｆ）を表し、Ｓは、圧縮変位（ｍｍ）を表し、Ｒ
   は、微球体の半径（ｍｍ）を表す。）で定義されるＫの
   値が、２０℃において２５０〜７００ｋｇｆ／ｍｍ² で
   あり、圧縮変形後の回復率が、２０℃において８０％を
   超えるものであることを特徴とする液晶表示素子用球状
   スペーサー。
7. 【請求項７】 着色された微球体を含有する液晶表示素
   子用スペーサーであって、 Ｋ＝（３／√２）・Ｆ・Ｓ^-3/2・Ｒ^-1/2 （式中、Ｆは、微球体の１０％圧縮変形における荷重値
   （ｋｇｆ）を表し、Ｓは、圧縮変位（ｍｍ）を表し、Ｒ
   は、微球体の半径（ｍｍ）を表す。）で定義されるＫの
   値が、２０℃において２５０〜７００ｋｇｆ／ｍｍ² で
   あり、圧縮変形後の回復率が、２０℃において８０％を
   超えるものであることを特徴とする液晶表示素子用着色
   球状スペーサー。
8. 【請求項８】 接着性の微球体を含有する液晶表示素子
   用スペーサーであって、 Ｋ＝（３／√２）・Ｆ・Ｓ^-3/2・Ｒ^-1/2 （式中、Ｆは、微球体の１０％圧縮変形における荷重値
   （ｋｇｆ）を表し、Ｓは、圧縮変位（ｍｍ）を表し、Ｒ
   は、微球体の半径（ｍｍ）を表す。）で定義されるＫの
   値が、２０℃において２５０〜７００ｋｇｆ／ｍｍ² で
   あり、圧縮変形後の回復率が、２０℃において８０％を
   超えるものであることを特徴とする液晶表示素子用接着
   性球状スペーサー。
9. 【請求項９】 請求項６記載の球状スペーサーを用いた
   ことを特徴とする液晶表示素子。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の着色球状スペーサーを
    用いたことを特徴とする液晶表示素子。
11. 【請求項１１】 請求項８記載の接着性球状スペーサー
    を用いたことを特徴とする液晶表示素子。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の微球体と、該微球体の
    表面に設けられた導電層とからなることを特徴とする導
    電性微球体。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の導電性微球体を用い
    たことを特徴とする液晶表示素子。