IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 積水化学工業株式会社の特許一覧

特許7112604液晶表示素子用シール剤、上下導通材料、及び、液晶表示素子
<>
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-26
(45)【発行日】2022-08-03
(54)【発明の名称】液晶表示素子用シール剤、上下導通材料、及び、液晶表示素子
(51)【国際特許分類】
   G02F 1/1339 20060101AFI20220727BHJP
   C09K 3/10 20060101ALI20220727BHJP
   C08L 101/00 20060101ALI20220727BHJP
   C08K 5/25 20060101ALI20220727BHJP
   C08L 63/00 20060101ALI20220727BHJP
   C08G 59/40 20060101ALI20220727BHJP
【FI】
G02F1/1339 505
C09K3/10 B
C09K3/10 L
C08L101/00
C08K5/25
C08L63/00 C
C08G59/40
【請求項の数】 10
(21)【出願番号】P 2021564166
(86)(22)【出願日】2021-08-26
(86)【国際出願番号】 JP2021031323
【審査請求日】2021-12-20
(31)【優先権主張番号】P 2020144682
(32)【優先日】2020-08-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021102598
(32)【優先日】2021-06-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002174
【氏名又は名称】積水化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000914
【氏名又は名称】特許業務法人 安富国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】柴田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】林 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼田 勇人
(72)【発明者】
【氏名】竹田 幸平
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼岡 恵理奈
【審査官】磯崎 忠昭
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2007/114184(WO,A1)
【文献】韓国公開特許第10-2008-0072321(KR,A)
【文献】特開2008-116825(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02F 1/1339
C09K 3/10
C08L 101/00
C08K 5/17
C08K 5/21
C08K 5/24
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
硬化性樹脂と熱硬化剤とを含有する液晶表示素子用シール剤であって、
前記熱硬化剤は、下記式(1)で表される化合物及び下記式(2)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む
ことを特徴とする液晶表示素子用シール剤。
【化1】
式(1)中、Rは、炭素数1以上4以下のアルキレン基を表し、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1以上4以下のアルキレン基を表す。
【化2】
式(2)中、Rは、炭素数1以上4以下のアルキレン基を表し、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1以上4以下のアルキレン基を表す。
【請求項2】
前記熱硬化剤は、更に、アミンアダクト化合物及びウレアアダクト化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項記載の液晶表示素子用シール剤。
【請求項3】
前記硬化性樹脂は、エポキシ化合物を含む請求項1又は2記載の液晶表示素子用シール剤。
【請求項4】
前記エポキシ化合物1当量に対する、前記式(1)で表される化合物及び前記式(2)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種の含有量が0.1当量以上0.4当量以下である請求項記載の液晶表示素子用シール剤。
【請求項5】
前記硬化性樹脂は、エポキシ化合物を含み、
前記エポキシ化合物1当量に対する前記アミンアダクト化合物及びウレアアダクト化合物からなる群より選択される少なくとも1種の含有量が0.3当量以上0.8当量以下である請求項記載の液晶表示素子用シール剤。
【請求項6】
前記液晶表示素子用シール剤の硬化物の25℃におけるポリイミドに対する接着力が25℃におけるガラスに対する接着力の50%以上である請求項1、2、3、4又は5記載の液晶表示素子用シール剤。
【請求項7】
前記液晶表示素子用シール剤の硬化物の80℃におけるガラスに対する接着力が25℃におけるガラスに対する接着力の30%以上である請求項1、2、3、4、5又は6記載の液晶表示素子用シール剤。
【請求項8】
前記液晶表示素子用シール剤の硬化物の25℃における貯蔵弾性率が3.5GPa以下である請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の液晶表示素子用シール剤。
【請求項9】
請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載の液晶表示素子用シール剤と導電性微粒子とを含有する上下導通材料。
【請求項10】
請求項1、2、3、4、5、6、7若しくは8記載の液晶表示素子用シール剤又は請求項記載の上下導通材料を用いてなる液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、保存安定性、配向膜に対する接着性や高温環境下における接着性、及び、低液晶汚染性に優れる液晶表示素子用シール剤に関する。また、本発明は、該液晶表示素子用シール剤を用いてなる上下導通材料及び液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶表示セル等の液晶表示素子の製造方法としては、タクトタイム短縮、使用液晶量の最適化といった観点から、特許文献1、特許文献2に開示されているようなシール剤を用いた滴下工法と呼ばれる液晶滴下方式が用いられている。
滴下工法では、まず、2枚の電極付き基板の一方に、ディスペンスにより枠状のシールパターンを形成する。次いで、シール剤が未硬化の状態で液晶の微小滴をシールパターンの枠内に滴下し、真空下で他方の基板を重ね合わせた後にシール剤を硬化させ、液晶表示素子を作製する。現在この滴下工法が液晶表示素子の製造方法の主流となっている。
【0003】
ところで、携帯電話、携帯ゲーム機等、各種液晶パネル付きモバイル機器が普及している現代において、機器の小型化は最も求められている課題である。機器の小型化の手法としては、液晶表示部の狭額縁化が挙げられ、例えば、シール部の位置をブラックマトリックス下に配置することが行われている(以下、狭額縁設計ともいう)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2001-133794号公報
【文献】国際公開第02/092718号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
狭額縁設計ではシール剤がブラックマトリックスの直下に配置されるため、滴下工法を行うと、シール剤を光硬化させる際に照射した光が遮られ、シール剤の内部に光が到達し難く、従来のシール剤では硬化が不充分となる。このようにシール剤の硬化が不充分となると、未硬化のシール剤成分が液晶中に溶出して液晶汚染を発生させやすくなるという問題があった。特に、近年、液晶の高極性化に伴って、従来問題のなかったシール剤を用いた場合でも液晶汚染が生じることがあり、シール剤には更なる低液晶汚染性が求められていた。また、狭額縁設計ではシール剤は配向膜上にも配置され、液晶表示素子にはより厳しい環境における信頼性も求められていることから、配向膜に対する接着性や高温環境下における接着性に優れる液晶表示素子用シール剤が求められていた。
【0006】
シール剤を光硬化させることが困難となる場合は、加熱によって硬化させることが考えられ、シール剤を加熱によって硬化させるための方法として、シール剤に熱硬化剤を配合することが行われている。しかしながら、シール剤の硬化性や接着性を向上させるために反応性の高い熱硬化剤を用いた場合、得られるシール剤が保存安定性に劣るものとなったり、液晶汚染を生じさせたりすることがあった。
【0007】
本発明は、保存安定性、配向膜に対する接着性や高温環境下における接着性、及び、低液晶汚染性に優れる液晶表示素子用シール剤を提供することを目的とする。また、本発明は、該液晶表示素子用シール剤を用いてなる上下導通材料及び液晶表示素子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】
【0008】
本発明1は、硬化性樹脂と熱硬化剤とを含有する液晶表示素子用シール剤であって、上記熱硬化剤は、環状構造を有さず、1分子中に1以上の3級アミノ基と、1分子中に2以上のヒドラジド基とを有する化合物を含む液晶表示素子用シール剤である。
また、本発明2は、硬化性樹脂と熱硬化剤とを含有する液晶表示素子用シール剤であって、上記熱硬化剤は、下記式(1)で表される化合物及び下記式(2)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む液晶表示素子用シール剤である。
【0009】
【化1】
【0010】
式(1)中、Rは、炭素数1以上4以下のアルキレン基を表し、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1以上4以下のアルキレン基を表す。
【0011】
【化2】
【0012】
式(2)中、Rは、炭素数1以上4以下のアルキレン基を表し、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1以上4以下のアルキレン基を表す。
【0013】
以下に本発明を詳述する。
なお、本発明1の液晶表示素子用シール剤と本発明2の液晶表示素子用シール剤とに共通する事項については、「本発明の液晶表示素子用シール剤」として記載する。
【0014】
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の構造を有する熱硬化剤を用いることにより、保存安定性、配向膜に対する接着性や高温環境下における接着性、及び、低液晶汚染性に優れる液晶表示素子用シール剤が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0015】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、熱硬化剤を含有する。
本発明1において、上記熱硬化剤は、環状構造を有さず、1分子中に1以上の3級アミノ基と、1分子中に2以上のヒドラジド基とを有する化合物(以下、「本発明1にかかるヒドラジド化合物」ともいう)を含む。
本発明1にかかるヒドラジド化合物を含有することにより、本発明1の液晶表示素子用シール剤は、保存安定性、配向膜に対する接着性や高温環境下における接着性、及び、低液晶汚染性の全てに優れるものとなる。
【0016】
本発明1にかかるヒドラジド化合物は、環状構造を有さないことにより、反応時の立体障害を軽減し、硬化性樹脂との反応性に優れるものとなる。
また、本発明1にかかるヒドラジド化合物は、1分子中に1以上の3級アミノ基を有することにより、ラジカル反応時の酸素阻害を低減させることができ、光ラジカル反応性及び熱ラジカル反応性に優れるものとなる。
また、本発明1にかかるヒドラジド化合物は、1分子中に2以上のヒドラジド基を有することにより、反応性に優れるものとなる。
【0017】
本発明1にかかるヒドラジド化合物は、上記式(1)で表される化合物であることが好ましく、エチレンジアミン四酢酸テトラヒドラジド(下記式(3)で表される化合物)であることが最も好ましい。
本発明1にかかるヒドラジド化合物のうち、上記式(1)で表される化合物以外のものとしては、例えば、ニトリロ三酢酸トリヒドラジド(下記式(4)で表される化合物)等が挙げられる。
【0018】
【化3】
【0019】
【化4】
【0020】
本発明1にかかるヒドラジド化合物を製造する方法としては、例えば、以下の方法等が挙げられる。
即ち、まず、エチレンジアミン4酢酸と硫酸をメタノール中に溶解させ、90℃で還流したのち、水酸化ナトリウムを用いて中和しエステル化する。次いで、硫酸マグネシウム水溶液と酢酸エチル中に得られたエステルを溶解させて分液したのち、メタノールに溶解させヒドラジンを加えて撹拌することでヒドラジド化させる。その後、減圧濃縮を繰り返した後、メタノールで洗浄し、真空乾燥させることにより、本発明1にかかるヒドラジド化合物としてエチレンジアミン四酢酸テトラヒドラジドを得ることができる。
【0021】
本発明1にかかるヒドラジド化合物の含有量は、硬化性樹脂100重量部に対して、好ましい下限が0.5重量部、好ましい上限が10.0重量部である。上記硬化性樹脂100重量部に対する本発明1にかかるヒドラジド化合物の含有量が0.5重量部以上であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が硬化性や接着性により優れるものとなる。上記硬化性樹脂100重量部に対する本発明1にかかるヒドラジド化合物の含有量が10.0重量部以下であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が保存安定性及び低液晶汚染性により優れるものとなる。上記硬化性樹脂100重量部に対する本発明1にかかるヒドラジド化合物の含有量のより好ましい下限は1.5重量部、より好ましい上限は5.0重量部、更に好ましい下限は2.0重量部、更に好ましい上限は3.5重量部である。
また、上記硬化性樹脂として後述するエポキシ化合物を含有する場合、該エポキシ化合物1当量に対する本発明1にかかるヒドラジド化合物の含有量の好ましい下限は0.1当量、好ましい上限は0.4当量である。上記エポキシ化合物1当量に対する本発明1にかかるヒドラジド化合物の含有量が0.1当量以上であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が硬化性や接着性により優れるものとなる。上記エポキシ化合物1当量に対する本発明1にかかるヒドラジド化合物の含有量が0.4当量以下であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が保存安定性及び低液晶汚染性により優れるものとなる。上記エポキシ化合物1当量に対する本発明1にかかるヒドラジド化合物の含有量のより好ましい下限は0.2当量、より好ましい上限は0.35当量である。
【0022】
本発明2において、上記熱硬化剤は、上記式(1)で表される化合物及び上記式(2)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種(以下、「本発明2にかかるヒドラジド化合物」ともいう)を含む。
本発明2にかかるヒドラジド化合物を含有することにより、本発明2の液晶表示素子用シール剤は、保存安定性、配向膜に対する接着性や高温環境下における接着性、及び、低液晶汚染性の全てにより優れるものとなる。
【0023】
上記式(1)で表される化合物としては、エチレンジアミン四酢酸テトラヒドラジドが好ましい。
上記式(2)で表される化合物としては、エチレンジアミン四酢酸トリヒドラジド(下記式(5)で表される化合物)が好ましい。
【0024】
【化5】
【0025】
本発明2にかかるヒドラジド化合物の含有量は、硬化性樹脂100重量部に対して、好ましい下限が0.5重量部、好ましい上限が10.0重量部である。上記硬化性樹脂100重量部に対する本発明2にかかるヒドラジド化合物の含有量が0.5重量部以上であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が硬化性や接着性により優れるものとなる。上記硬化性樹脂100重量部に対する本発明2にかかるヒドラジド化合物の含有量が10.0重量部以下であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が保存安定性及び低液晶汚染性により優れるものとなる。上記硬化性樹脂100重量部に対する本発明2にかかるヒドラジド化合物の含有量のより好ましい下限は1.5重量部、より好ましい上限は5.0重量部、更に好ましい下限は2.0重量部、更に好ましい上限は3.5重量部である。
また、上記硬化性樹脂として後述するエポキシ化合物を含有する場合、該エポキシ化合物1当量に対する本発明2にかかるヒドラジド化合物の含有量の好ましい下限は0.1当量、好ましい上限は0.4当量である。上記エポキシ化合物1当量に対する本発明2にかかるヒドラジド化合物の含有量が0.1当量以上であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が硬化性や接着性により優れるものとなる。上記エポキシ化合物1当量に対する本発明2にかかるヒドラジド化合物の含有量が0.4当量以下であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が保存安定性及び低液晶汚染性により優れるものとなる。上記エポキシ化合物1当量に対する本発明2にかかるヒドラジド化合物の含有量のより好ましい下限は0.2当量、より好ましい上限は0.35当量である。
【0026】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、本発明の目的を阻害しない範囲において、本発明1にかかるヒドラジド化合物又は本発明2にかかるヒドラジド化合物に加えて、その他の熱硬化剤を含有してもよい。
上記その他の熱硬化剤としては、例えば、本発明1にかかるヒドラジド化合物及び本発明2にかかるヒドラジド化合物以外の有機酸ヒドラジド、イミダゾール誘導体、アミン化合物、多価フェノール系化合物、酸無水物、アミンアダクト化合物、ウレアアダクト化合物等が挙げられる。
なかでも、保存安定性及び高温高湿環境に曝された後の接着性の観点から、上記熱硬化剤は、上記その他の熱硬化剤として、更に、アミンアダクト化合物及びウレアアダクト化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
【0027】
上記硬化性樹脂として後述するエポキシ化合物を含有する場合、該エポキシ化合物1当量に対する上記アミンアダクト化合物及びウレアアダクト化合物からなる群より選択される少なくとも1種の含有量の好ましい下限は0.3当量、好ましい上限は0.8当量である。上記エポキシ化合物1当量に対する上記アミンアダクト化合物及びウレアアダクト化合物からなる群より選択される少なくとも1種の含有量が0.3当量以上であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤は、硬化性や接着性により優れるものとなる。上記エポキシ化合物1当量に対する上記アミンアダクト化合物及びウレアアダクト化合物からなる群より選択される少なくとも1種の含有量が0.8当量以下であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が保存安定性及び高温高湿環境に曝された後の接着性により優れるものとなる。
【0028】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、硬化性樹脂を含有する。
上記硬化性樹脂は、エポキシ化合物を含むことが好ましい。
上記エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、2,2’-ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スルフィド型エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレンフェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、アルキルポリオール型エポキシ樹脂、ゴム変性型エポキシ樹脂、グリシジルエステル化合物等が挙げられる。
【0029】
上記ビスフェノールA型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、jER828EL、jER1004(いずれも三菱ケミカル社製)、EPICLON850(DIC社製)等が挙げられる。
上記ビスフェノールF型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、jER806、jER4004(いずれも三菱ケミカル社製)、EPICLON EXA-830CRP(DIC社製)等が挙げられる。
上記ビスフェノールE型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、エポミックR710(三井化学社製)等が挙げられる。
上記ビスフェノールS型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON EXA-1514(DIC社製)等が挙げられる。
上記2,2’-ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、RE-810NM(日本化薬社製)等が挙げられる。
上記水添ビスフェノール型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON EXA-7015(DIC社製)等が挙げられる。
上記プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、EP-4000S(ADEKA社製)等が挙げられる。
上記レゾルシノール型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、EX-201(ナガセケムテックス社製)等が挙げられる。
上記ビフェニル型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、jER YX-4000H(三菱ケミカル社製)等が挙げられる。
上記スルフィド型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、YSLV-50TE(日鉄ケミカル&マテリアル社製)等が挙げられる。
上記ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、YSLV-80DE(日鉄ケミカル&マテリアル社製)等が挙げられる。
上記ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、EP-4088S(ADEKA社製)等が挙げられる。
上記ナフタレン型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON HP-4032、EPICLON EXA-4700(いずれもDIC社製)等が挙げられる。
上記フェノールノボラック型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON N-770(DIC社製)等が挙げられる。
上記オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON N-670-EXP-S(DIC社製)等が挙げられる。
上記ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON HP-7200(DIC社製)等が挙げられる。
上記ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、NC-3000P(日本化薬社製)等が挙げられる。
上記ナフタレンフェノールノボラック型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、ESN-165S(日鉄ケミカル&マテリアル社製)等が挙げられる。
上記グリシジルアミン型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、jER630(三菱ケミカル社製)、EPICLON430(DIC社製)、TETRAD-X(三菱ガス化学社製)等が挙げられる。
上記アルキルポリオール型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、ZX-1542(日鉄ケミカル&マテリアル社製)、EPICLON726(DIC社製)、エポライト80MFA(共栄社化学社製)、デナコールEX-611(ナガセケムテックス社製)等が挙げられる。
上記ゴム変性型エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、YR-450、YR-207(いずれも日鉄ケミカル&マテリアル社製)、エポリードPB(ダイセル社製)等が挙げられる。
上記グリシジルエステル化合物のうち市販されているものとしては、例えば、デナコールEX-147(ナガセケムテックス社製)等が挙げられる。
上記エポキシ化合物のうちその他に市販されているものとしては、例えば、YDC-1312、YSLV-80XY、YSLV-90CR(いずれも日鉄ケミカル&マテリアル社製)、XAC4151(旭化成社製)、jER1031、jER1032(いずれも三菱ケミカル社製)、EXA-7120(DIC社製)、TEPIC(日産化学社製)等が挙げられる。
【0030】
上記エポキシ化合物としては、部分(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂も好適に用いられる。
なお、本明細書において上記部分(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂とは、2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物の一部分のエポキシ基を(メタ)アクリル酸と反応させることによって得ることができる、1分子中にエポキシ基と(メタ)アクリロイル基とをそれぞれ1つ以上有する化合物を意味する。
なお、本明細書において、上記「(メタ)アクリル」とは、アクリル又はメタクリルを意味し、上記「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイル又はメタクリロイルを意味する。
【0031】
上記部分(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、UVACURE1561、KRM8287(いずれもダイセル・オルネクス社製)等が挙げられる。
【0032】
また、上記硬化性樹脂は、(メタ)アクリル化合物を含んでいてもよい。
上記(メタ)アクリル化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル化合物、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。なかでも、エポキシ(メタ)アクリレートが好ましい。また、上記(メタ)アクリル化合物は、反応性の観点から1分子中に(メタ)アクリロイル基を2個以上有するものが好ましい。
なお、本明細書において、上記「(メタ)アクリル化合物」とは、(メタ)アクリロイル基を有する化合物を意味する。また、上記「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを意味し、上記「エポキシ(メタ)アクリレート」とは、エポキシ化合物中の全てのエポキシ基を(メタ)アクリル酸と反応させた化合物のことを表す。
【0033】
上記(メタ)アクリル酸エステル化合物のうち単官能のものとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ビシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、2-ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2-フェノキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1H,1H,5H-オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、イミド(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチル2-ヒドロキシプロピルフタレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0034】
また、上記(メタ)アクリル酸エステル化合物のうち2官能のものとしては、例えば、1,3-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(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、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、2-n-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(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、エチレンオキシド付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタジエニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート、カーボネートジオールジ(メタ)アクリレート、ポリエーテルジオールジ(メタ)アクリレート、ポリエステルジオールジ(メタ)アクリレート、ポリカプロラクトンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリブタジエンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0035】
また、上記(メタ)アクリル酸エステル化合物のうち3官能以上のものとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加グリセリントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリス(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフェート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0036】
上記エポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、エポキシ化合物と(メタ)アクリル酸とを、常法に従って塩基性触媒の存在下で反応させることにより得られるもの等が挙げられる。
【0037】
上記エポキシ(メタ)アクリレートを合成するための原料となるエポキシ化合物としては、本発明の液晶表示素子用シール剤の含有する硬化性樹脂として上述したエポキシ化合物と同様のものを用いることができる。
【0038】
上記エポキシ(メタ)アクリレートのうち市販されているものとしては、例えば、ダイセル・オルネクス社製のエポキシ(メタ)アクリレート、新中村化学工業社製のエポキシ(メタ)アクリレート、共栄社化学社製のエポキシ(メタ)アクリレート、ナガセケムテックス社製のエポキシ(メタ)アクリレート、ケーエスエム社製のエポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記ダイセル・オルネクス社製のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、EBECRYL860、EBECRYL3200、EBECRYL3201、EBECRYL3412、EBECRYL3600、EBECRYL3700、EBECRYL3701、EBECRYL3702、EBECRYL3703、EBECRYL3708、EBECRYL3800、EBECRYL6040、EBECRYL RDX63182、KRM9312等が挙げられる。
上記新中村化学工業社製のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、EA-1010、EA-1020、EA-5323、EA-5520、EA-CHD、EMA-1020等が挙げられる。
上記共栄社化学社製のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、エポキシエステルM-600A、エポキシエステル40EM、エポキシエステル70PA、エポキシエステル200PA、エポキシエステル80MFA、エポキシエステル3002M、エポキシエステル3002A、エポキシエステル1600A、エポキシエステル3000M、エポキシエステル3000A、エポキシエステル200EA、エポキシエステル400EA等が挙げられる。
上記ナガセケムテックス社製のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、デナコールアクリレートDA-141、デナコールアクリレートDA-314、デナコールアクリレートDA-911等が挙げられる。
上記ケーエスエム社製のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、BAEA-100等が挙げられる。
【0039】
上記ウレタン(メタ)アクリレートは、例えば、イソシアネート化合物に対して水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体を、触媒量のスズ系化合物存在下で反応させることによって得ることができる。
【0040】
上記ウレタン(メタ)アクリレートの原料となるイソシアネート化合物としては、例えば、イソホロンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、水添MDI、ポリメリックMDI、1,5-ナフタレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水添XDI、リジンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオフォスフェート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート等が挙げられる。
【0041】
また、上記ウレタン(メタ)アクリレートの原料となるイソシアネート化合物としては、ポリオールと過剰のイソシアネート化合物との反応により得られる鎖延長されたイソシアネート化合物も使用することができる。
上記ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ソルビトール、トリメチロールプロパン、カーボネートジオール、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカプロラクトンジオール等が挙げられる。
【0042】
上記水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体としては、例えば、ヒドロキシアルキルモノ(メタ)アクリレート、二価のアルコールのモノ(メタ)アクリレート、三価のアルコールのモノ(メタ)アクリレート又はジ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記ヒドロキシアルキルモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記二価のアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
上記三価のアルコールとしては、例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン等が挙げられる。
上記エポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ビスフェノールA型エポキシアクリレート等が挙げられる。
【0043】
上記ウレタン(メタ)アクリレートのうち市販されているものとしては、例えば、東亞合成社製のウレタン(メタ)アクリレート、ダイセル・オルネクス社製のウレタン(メタ)アクリレート、根上工業社製のウレタン(メタ)アクリレート、新中村化学工業社製のウレタン(メタ)アクリレート、共栄社化学社製のウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記東亞合成社製のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、M-1100、M-1200、M-1210、M-1600等が挙げられる。
上記ダイセル・オルネクス社製のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、EBECRYL210、EBECRYL220、EBECRYL230、EBECRYL270、EBECRYL1290、EBECRYL2220、EBECRYL4827、EBECRYL4842、EBECRYL4858、EBECRYL5129、EBECRYL6700、EBECRYL8402、EBECRYL8803、EBECRYL8804、EBECRYL8807、EBECRYL9260等が挙げられる。
上記根上工業社製のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、アートレジンUN-330、アートレジンSH-500B、アートレジンUN-1200TPK、アートレジンUN-1255、アートレジンUN-3320HB、アートレジンUN-7100、アートレジンUN-9000A、アートレジンUN-9000H等が挙げられる。
上記新中村化学工業社製のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、U-2HA、U-2PHA、U-3HA、U-4HA、U-6H、U-6HA、U-6LPA、U-10H、U-15HA、U-108、U-108A、U-122A、U-122P、U-324A、U-340A、U-340P、U-1084A、U-2061BA、UA-340P、UA-4000、UA-4100、UA-4200、UA-4400、UA-5201P、UA-7100、UA-7200、UA-W2A等が挙げられる。
上記共栄社化学社製のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、AH-600、AI-600、AT-600、UA-101I、UA-101T、UA-306H、UA-306I、UA-306T等が挙げられる。
【0044】
上記硬化性樹脂として上記エポキシ化合物に加えて上記(メタ)アクリル化合物を含有する場合、又は、上記部分(メタ)アクリル変性エポキシ化合物を含有する場合、上記硬化性樹脂中のエポキシ基と(メタ)アクリロイル基との合計中における(メタ)アクリロイル基の比率を30モル%以上95モル%以下になるようにすることが好ましい。上記(メタ)アクリロイル基の比率がこの範囲であることにより、液晶汚染の発生を抑制しつつ、得られる液晶表示素子用シール剤が接着性により優れるものとなる。
【0045】
上記硬化性樹脂は、液晶汚染をより抑制する観点から、-OH基、-NH-基、-NH基等の水素結合性のユニットを有するものが好ましい。
【0046】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、更に、光ラジカル重合開始剤を含有することが好ましい。
上記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物、アシルフォスフィンオキサイド化合物、チタノセン化合物、オキシムエステル化合物、ベンゾインエーテル化合物、チオキサントン化合物等が挙げられる。
上記光ラジカル重合開始剤としては、具体的には例えば、下記式(6)で表される化合物、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-1-ブタノン、2-(ジメチルアミノ)-2-((4-メチルフェニル)メチル)-1-(4-(4-モルホリニル)フェニル)-1-ブタノン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、1-(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、1-(4-(フェニルチオ)フェニル)-1,2-オクタンジオン2-(O-ベンゾイルオキシム)、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。
上記光ラジカル重合開始剤は、単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
【0047】
【化6】
【0048】
上記光ラジカル重合開始剤の含有量は、上記硬化性樹脂100重量部に対して、好ましい下限が0.5重量部、好ましい上限が10重量部である。上記光ラジカル重合開始剤の含有量がこの範囲であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が液晶汚染を抑制しつつ、保存安定性や光硬化性により優れるものとなる。上記光ラジカル重合開始剤の含有量のより好ましい下限は1重量部、より好ましい上限は7重量部である。
【0049】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、熱ラジカル重合開始剤を含有してもよい。
上記熱ラジカル重合開始剤としては、例えば、アゾ化合物や有機過酸化物等で構成されるものが挙げられる。なかでも、液晶汚染を抑制する観点から、アゾ化合物で構成される開始剤(以下、「アゾ開始剤」ともいう)が好ましく、高分子アゾ化合物で構成される開始剤(以下、「高分子アゾ開始剤」ともいう)がより好ましい。
上記熱ラジカル重合開始剤は、単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
なお、本明細書において上記「高分子アゾ化合物」とは、アゾ基を有し、熱によって(メタ)アクリロイル基を硬化させることができるラジカルを生成する、数平均分子量が300以上の化合物を意味する。
【0050】
上記高分子アゾ化合物の数平均分子量の好ましい下限は1000、好ましい上限は30万である。上記高分子アゾ化合物の数平均分子量がこの範囲であることにより、液晶への悪影響を防止しつつ、硬化性樹脂へ容易に混合することができる。上記高分子アゾ化合物の数平均分子量のより好ましい下限は5000、より好ましい上限は10万であり、更に好ましい下限は1万、更に好ましい上限は9万である。
なお、本明細書において、上記数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で溶媒としてテトラヒドロフランを用いて測定を行い、ポリスチレン換算により求められる値である。GPCによってポリスチレン換算による数平均分子量を測定する際のカラムとしては、例えば、Shodex LF-804(昭和電工社製)等が挙げられる。
【0051】
上記高分子アゾ化合物としては、例えば、アゾ基を介してポリアルキレンオキサイドやポリジメチルシロキサン等のユニットが複数結合した構造を有するものが挙げられる。
上記アゾ基を介してポリアルキレンオキサイド等のユニットが複数結合した構造を有する高分子アゾ化合物としては、ポリエチレンオキサイド構造を有するものが好ましい。
上記高分子アゾ化合物としては、具体的には例えば、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)とポリアルキレングリコールの重縮合物や、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)と末端アミノ基を有するポリジメチルシロキサンの重縮合物等が挙げられる。
上記高分子アゾ開始剤のうち市販されているものとしては、例えば、VPE-0201、VPE-0401、VPE-0601、VPS-0501、VPS-1001(いずれも富士フイルム和光純薬社製)等が挙げられる。
また、高分子ではないアゾ開始剤としては、例えば、V-65、V-501(いずれも富士フイルム和光純薬社製)等が挙げられる。
【0052】
上記有機過酸化物としては、例えば、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート等が挙げられる。
【0053】
上記熱ラジカル重合開始剤の含有量は、上記硬化性樹脂100重量部に対して、好ましい下限が0.1重量部、好ましい上限が10重量部である。上記熱ラジカル重合開始剤の含有量がこの範囲であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が液晶汚染を抑制しつつ、保存安定性や熱硬化性により優れるものとなる。上記熱ラジカル重合開始剤の含有量のより好ましい下限は0.3重量部、より好ましい上限は5重量部である。
【0054】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、粘度の向上、応力分散効果による接着性の改善、線膨張率の改善、硬化物の耐湿性の向上等を目的として充填剤を含有してもよい。
【0055】
上記充填剤としては、無機充填剤や有機充填剤を用いることができる。
上記無機充填剤としては、例えば、シリカ、タルク、ガラスビーズ、石綿、石膏、珪藻土、スメクタイト、ベントナイト、モンモリロナイト、セリサイト、活性白土、アルミナ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、硫酸バリウム、珪酸カルシウム等が挙げられる。
上記有機充填剤としては、例えば、ポリエステル微粒子、ポリウレタン微粒子、ビニル重合体微粒子、アクリル重合体微粒子等が挙げられる。
上記充填剤は、単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
【0056】
本発明の液晶表示素子用シール剤100重量部中における上記充填剤の含有量の好ましい下限は10重量部、好ましい上限は70重量部である。上記充填剤の含有量がこの範囲であることにより、塗布性等を悪化させることなく、接着性の改善等の効果により優れるものとなる。上記充填剤の含有量のより好ましい下限は20重量部、より好ましい上限は60重量部である。
【0057】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、シランカップリング剤を含有してもよい。上記シランカップリング剤は、主に液晶表示素子用シール剤と基板等とを良好に接着するための接着助剤としての役割を有する。
【0058】
上記シランカップリング剤としては、例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン等が好適に用いられる。これらは、基板等との接着性を向上させる効果に優れ、硬化性樹脂と化学結合することにより液晶中への硬化性樹脂の流出を抑制することができる。なかでも、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
上記シランカップリング剤は、単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
【0059】
本発明の液晶表示素子用シール剤100重量部中における上記シランカップリング剤の含有量の好ましい下限は0.1重量部、好ましい上限は10重量部である。上記シランカップリング剤の含有量がこの範囲であることにより、液晶汚染の発生を抑制しつつ、接着性を向上させる効果により優れるものとなる。上記シランカップリング剤の含有量のより好ましい下限は0.3重量部、より好ましい上限は5重量部である。
【0060】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、遮光剤を含有してもよい。上記遮光剤を含有することにより、本発明の液晶表示素子用シール剤は、遮光シール剤として好適に用いることができる。
【0061】
上記遮光剤としては、例えば、酸化鉄、チタンブラック、アニリンブラック、シアニンブラック、フラーレン、カーボンブラック、樹脂被覆型カーボンブラック等が挙げられる。なかでも、チタンブラックが好ましい。
【0062】
上記チタンブラックは、波長300nm以上800nm以下の光に対する平均透過率と比較して、紫外線領域付近、特に波長370nm以上450nm以下の光に対する透過率が高くなる物質である。即ち、上記チタンブラックは、可視光領域の波長の光を充分に遮蔽することで本発明の液晶表示素子用シール剤に遮光性を付与する一方、紫外線領域付近の波長の光は透過させる性質を有する遮光剤である。従って、上記光ラジカル重合開始剤として、上記チタンブラックの透過率の高くなる波長の光によって反応を開始可能なものを用いることで、本発明の液晶表示素子用シール剤の光硬化性をより増大させることができる。また一方で、本発明の液晶表示素子用シール剤に含有される遮光剤としては、絶縁性の高い物質が好ましく、絶縁性の高い遮光剤としてもチタンブラックが好適である。
上記チタンブラックは、1μmあたりの光学濃度(OD値)が、3以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましい。上記チタンブラックの遮光性は高ければ高いほどよく、上記チタンブラックのOD値に好ましい上限は特にないが、通常は5以下となる。
【0063】
上記チタンブラックは、表面処理されていないものでも充分な効果を発揮するが、表面がカップリング剤等の有機成分で処理されているものや、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム等の無機成分で被覆されているもの等、表面処理されたチタンブラックを用いることもできる。なかでも、有機成分で処理されているものは、より絶縁性を向上できる点で好ましい。
また、遮光剤として上記チタンブラックを配合した本発明の液晶表示素子用シール剤を用いて製造した液晶表示素子は、充分な遮光性を有するため、光の漏れ出しがなく高いコントラストを有し、優れた画像表示品質を有する液晶表示素子を実現することができる。
【0064】
上記チタンブラックのうち市販されているものとしては、例えば、三菱マテリアル社製のチタンブラック、赤穂化成社製のチタンブラック等が挙げられる。
上記三菱マテリアル社製のチタンブラックとしては、例えば、12S、13M、13M-C、13R-N、14M-C等が挙げられる。
上記赤穂化成社製のチタンブラックとしては、例えば、ティラックD等が挙げられる。
【0065】
上記チタンブラックの比表面積の好ましい下限は13m/g、好ましい上限は30m/gであり、より好ましい下限は15m/g、より好ましい上限は25m/gである。
また、上記チタンブラックの体積抵抗の好ましい下限は0.5Ω・cm、好ましい上限は3Ω・cmであり、より好ましい下限は1Ω・cm、より好ましい上限は2.5Ω・cmである。
【0066】
上記遮光剤の一次粒子径は、液晶表示素子の基板間の距離以下であれば特に限定されないが、好ましい下限は1nm、好ましい上限は5000nmである。上記遮光剤の一次粒子径がこの範囲であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤の塗布性等を悪化させることなく遮光性により優れるものとすることができる。上記遮光剤の一次粒子径のより好ましい下限は5nm、より好ましい上限は200nm、更に好ましい下限は10nm、更に好ましい上限は100nmである。
なお、上記遮光剤の一次粒子径は、NICOMP 380ZLS(PARTICLE SIZING SYSTEMS社製)を用いて、上記遮光剤を溶媒(水、有機溶媒等)に分散させて測定することができる。
【0067】
本発明の液晶表示素子用シール剤100重量部中における上記遮光剤の含有量の好ましい下限は5重量部、好ましい上限は80重量部である。上記遮光剤の含有量がこの範囲であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤の接着性、硬化後の強度、及び、描画性を大きく低下させることなく、より優れた遮光性を発揮することができる。上記遮光剤の含有量のより好ましい下限は10重量部、より好ましい上限は70重量部であり、更に好ましい下限は30重量部、更に好ましい上限は60重量部である。
【0068】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、更に、必要に応じて、応力緩和剤、反応性希釈剤、揺変剤、スペーサー、硬化促進剤、消泡剤、レベリング剤、重合禁止剤等の添加剤を含有してもよい。
【0069】
本発明の液晶表示素子用シール剤を製造する方法としては、例えば、混合機を用いて、硬化性樹脂と、熱硬化剤と、必要に応じて添加される光ラジカル重合開始剤等とを混合する方法等が挙げられる。
上記混合機としては、例えば、ホモディスパー、ホモミキサー、万能ミキサー、プラネタリーミキサー、ニーダー、3本ロール等が挙げられる。
【0070】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、硬化物の25℃におけるポリイミドに対する接着力が25℃におけるガラスに対する接着力の50%以上であることが好ましい。上記硬化物の25℃におけるポリイミドに対する接着力が25℃におけるガラスに対する接着力の50%以上であることにより、本発明の液晶表示素子用シール剤は、狭額縁設計の液晶表示素子に好適に用いることができるものとなる。上記硬化物の25℃におけるポリイミドに対する接着力は、25℃におけるガラスに対する接着力の70%以上であることがより好ましい。
本明細書において、上記「ポリイミドに対する接着力」は、シール剤を介してポリイミド配向膜を有するガラス基板2枚を貼り合わせた後、シール剤を硬化させることにより得られた試験片についてテンションゲージを用いて測定される接着強度として求められる。また、本明細書において、上記「ガラスに対する接着力」は、シール剤を介してガラス基板2枚を貼り合わせた後、シール剤を硬化させることにより得られた試験片についてテンションゲージを用いて測定される接着強度として求められる。上記シール剤の硬化は、シール剤にメタルハライドランプを用いて100mW/cmの紫外線(波長365nm)を30秒照射した後、120℃で1時間加熱することにより行われる。
【0071】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、硬化物の80℃におけるガラスに対する接着力が25℃におけるガラスに対する接着力の30%以上であることが好ましい。上記硬化物の80℃におけるガラスに対する接着力が25℃におけるガラスに対する接着力の30%以上であることにより、本発明の液晶表示素子用シール剤は、厳しい環境下での信頼性が求められる液晶表示素子に好適に用いることができるものとなる。上記硬化物の80℃におけるガラスに対する接着力は、25℃におけるガラスに対する接着力の40%以上であることがより好ましい。
【0072】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、硬化物の25℃における貯蔵弾性率の好ましい上限が3.5GPaである。上記硬化物の25℃における貯蔵弾性率が3.5GPa以下であることにより、本発明の液晶表示素子用シール剤は、配向膜に対する接着性により優れるものとなる。上記硬化物の25℃における貯蔵弾性率のより好ましい上限は3.0GPaである。
また、被着体を貼り合わせた際の信頼性等の観点から、上記硬化物の25℃における貯蔵弾性率の好ましい下限は0.1GPa、より好ましい下限は1.0GPaである。
なお、上記貯蔵弾性率を測定する硬化物としては、シール剤にメタルハライドランプを用いて100mW/cmの紫外線(波長365nm)を30秒照射した後、120℃で1時間加熱して硬化させたものが用いられる。また、該硬化物は、液晶表示素子中においては基板等の貼り合わせや封止に用いられているシール剤硬化物を意味する。
また、上記貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置(例えば、IT計測制御社製、「DVA-200」等)を用いて、引張りモード、試験片幅5mm、厚み0.35mm、掴み幅25mm、昇温速度10℃/分、周波数5Hzの条件で測定することができる。
【0073】
本発明の液晶表示素子用シール剤に導電性微粒子を配合することにより、上下導通材料を製造することができる。このような本発明の液晶表示素子用シール剤と導電性微粒子とを含有する上下導通材料もまた、本発明の1つである。
【0074】
上記導電性微粒子としては、例えば、金属ボール、樹脂微粒子の表面に導電金属層を形成したもの等を用いることができる。なかでも、樹脂微粒子の表面に導電金属層を形成したものは、樹脂微粒子の優れた弾性により、透明基板等を損傷することなく導電接続が可能であることから好適である。
【0075】
本発明の液晶表示素子用シール剤又は本発明の上下導通材料を用いてなる液晶表示素子もまた、本発明の1つである。
本発明の液晶表示素子用シール剤は、極性基を有する液晶分子に対する相溶性が低いため、本発明の液晶表示素子が極性基を有する液晶分子を含む液晶を用いてなるものである場合に、従来のシール剤に比べて表示不良を抑制する効果がより顕著となる。即ち、本発明の液晶表示素子は、極性基を有する液晶分子を含む液晶を用いてなることが好ましい。
上記液晶分子の極性基としては、例えば、フルオロ基、クロロ基、シアノ基等が挙げられる。
【0076】
本発明の液晶表示素子としては、狭額縁設計の液晶表示素子が好ましい。具体的には、液晶表示部の周囲の枠部分の幅が2mm以下であることが好ましい。
また、本発明の液晶表示素子を製造する際の本発明の液晶表示素子用シール剤の塗布幅は1mm以下であることが好ましい。
【0077】
本発明の液晶表示素子用シール剤は、液晶滴下工法による液晶表示素子の製造に好適に用いることができる。
液晶滴下工法によって本発明の液晶表示素子を製造する方法としては、例えば、以下の方法等が挙げられる。
まず、基板に本発明の液晶表示素子用シール剤をスクリーン印刷、ディスペンサー塗布等により枠状のシールパターンを形成する工程を行う。次いで、本発明の液晶表示素子用シール剤が未硬化の状態で液晶の微小滴をシールパターンの枠内全面に滴下塗布し、すぐに別の基板を重ね合わせる工程を行う。その後、シール剤を加熱して硬化させる工程を行う方法により、液晶表示素子を得ることができる。また、シール剤を加熱して硬化させる工程の前にシールパターン部分に紫外線等の光を照射してシール剤を仮硬化させる工程を行ってもよい。
【発明の効果】
【0078】
本発明によれば、保存安定性、配向膜に対する接着性や高温環境下における接着性、及び、低液晶汚染性に優れる液晶表示素子用シール剤を提供することができる。また、本発明によれば、該液晶表示素子用シール剤を用いてなる上下導通材料及び液晶表示素子を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0079】
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ない。
【0080】
(エチレンジアミン四酢酸テトラヒドラジドの合成)
50mL容のナス型フラスコを用いて、メタノール(富士フイルム和光純薬社製)30mLに、エチレンジアミン四酢酸(東京化成工業社製)10.0g、硫酸3.36gを加え、窒素雰囲気下で12時間還流を行い反応させた後、メタノールを減圧留去させた。次に、得られた反応液を酢酸エチル(富士フイルム和光純薬社製)100mLに溶解させ、飽和硫酸マグネシウム1規定NaOH水溶液100mLで1回抽出を行った後、酢酸エチルを減圧留去し、エチレンジアミン四酢酸テトラメチルを得た。更に、50mL容のナス型フラスコを用いて、メタノール10mLに、エチレンジアミン四酢酸テトラメチル3.5g及びヒドラジン一水和物(東京化成工業社製)8.01gを加え、窒素雰囲気下で40℃、8時間反応させた。桐山ロートを用いて、ろ過により析出物を回収し、メタノールで洗浄した後、真空乾燥を行うことで、エチレンジアミン四酢酸テトラヒドラジド(上記式(3)で表される化合物)を得た。
なお、得られたエチレンジアミン四酢酸テトラヒドラジドの構造は、H-NMR、GC-MS、及び、FT-IRにより確認した。
【0081】
(エチレンジアミン四酢酸トリヒドラジドの合成)
ヒドラジン一水和物(東京化成工業社製)の添加量を5.07gに変更したこと以外は、上記「(エチレンジアミン四酢酸テトラヒドラジドの合成)」と同様にして、エチレンジアミン四酢酸トリヒドラジド(上記式(5)で表される化合物)を得た。
なお、得られたエチレンジアミン四酢酸トリヒドラジドの構造は、H-NMR、GC-MS、及び、FT-IRにより確認した。
【0082】
(ニトリロ三酢酸トリヒドラジドの合成)
50mL容のナス型フラスコを用いて、メタノール(富士フイルム和光純薬社製)30mLに、ニトリロ三酢酸(東京化成工業社製)6.51g、硫酸3.36gを加え、窒素雰囲気下で12時間還流を行い反応させた後、メタノールを減圧留去させた。次に、得られた反応液を酢酸エチル(富士フイルム和光純薬社製)100mLに溶解させ、飽和硫酸マグネシウム1規定NaOH水溶液100mLで1回抽出を行った後、酢酸エチルを減圧留去し、ニトリロ三酢酸トリメチルを得た。更に、50mL容のナス型フラスコを用いて、メタノール10mLに、ニトリロ三酢酸トリメチル3.5g及びヒドラジン一水和物(東京化成工業社製)8.01gを加え、窒素雰囲気下で40℃、8時間反応させた。桐山ロートを用いて、ろ過により析出物を回収し、メタノールで洗浄した後、真空乾燥を行うことで、ニトリロ三酢酸トリヒドラジド(上記式(4)で表される化合物)を得た。
なお、得られたニトリロ三酢酸トリヒドラジドの構造は、H-NMR、GC-MS、及び、FT-IRにより確認した。
【0083】
(イミノ二酢酸ジヒドラジドの合成)
50mL容のナス型フラスコを用いて、N-メチルピロリドン(東京化成工業社製)25mLに、イミノ二酢酸ジエチル(東京化成工業社製)9.46g及びヒドラジン一水和物(東京化成工業社製)5.13gを加え、窒素雰囲気下で40℃、8時間反応させた。桐山ロートを用いて、ろ過により析出物を回収し、メタノールで洗浄した後、真空乾燥を行うことで、イミノ二酢酸ジヒドラジドを得た。
なお、得られたイミノ二酢酸ジヒドラジドの構造は、H-NMR、GC-MS、及び、FT-IRにより確認した。
【0084】
(2,5-ピリジンジカルボン酸ジヒドラジドの合成)
イミノ二酢酸ジエチル(東京化成工業社製)9.46gを2,5-ピリジンジカルボン酸ジエチル(東京化成工業社製)11.16gに変更したこと以外は、上記「(イミノ二酢酸ジヒドラジドの合成)」と同様にして、2,5-ピリジンジカルボン酸ジヒドラジドを得た。
なお、得られた2,5-ピリジンジカルボン酸ジヒドラジドの構造は、H-NMR、GC-MS、及び、FT-IRにより確認した。
【0085】
(式(6)で表される化合物の合成)
N-エチルカルバゾール5重量部と、2,5-チオフェンジカルボン酸ジクロリド2.81重量部と、塩化アルミニウム3.76重量部とを、ジクロロメタン40mLに加え、室温にて終夜撹拌した。得られた反応液に、アセチルクロリド2.21重量部と、塩化アルミニウム3.76重量部とを加え、室温で更に4時間撹拌した。得られた反応液を氷水へと注いだ後、有機層を酢酸エチルで抽出した。抽出した溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥させて濃縮し、生成物(A1)を得た。
得られた生成物(A1)3重量部と、塩化ヒドロキシルアンモニウム0.76重量部と、ピリジン0.86重量部とを、エタノール30mLに加え、10時間還流撹拌した。得られた反応液を氷水へと注いだ後、濾過した。濾物を水で洗浄した後、酢酸エチルに溶解し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥させて濃縮し、生成物(B1)を得た。
得られた生成物(B1)1.5重量部をN,N-ジメチルホルムアミド25重量部に溶解した後、アセチルクロリド0.59重量部を加えた。得られた溶液を10℃以下に冷却しながらトリエチルアミン0.78重量部を滴下し、室温で4時間撹拌した。得られた反応液を水へと注いだ後、濾過した。濾物を、ジクロロメタンとヘキサンとの混合溶媒(ジクロロメタン:ヘキサン=2:1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより、上記式(6)で表される化合物を得た。
なお、得られた上記式(6)で表される化合物の構造は、H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
【0086】
(実施例1、3~16、参考例2、比較例1~12)
表1~4に記載された配合比に従い、各材料を、遊星式撹拌機(シンキー社製、「あわとり練太郎」)を用いて混合した後、更に3本ロールを用いて混合することにより実施例1、3~16、参考例2、比較例1~12の各液晶表示素子用シール剤を調製した。
【0087】
<評価>
実施例、参考例、及び比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤について以下の評価を行った。結果を表1~4に示した。
【0088】
(保存安定性)
実施例、参考例、及び比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤について、製造直後の初期粘度と、製造後に25℃で6日間保管した後の粘度とを測定した。(保管後の粘度)/(初期粘度)を増粘率とし、増粘率が1.2未満であったものを「◎」、1.2以上1.4未満であったものを「○」、1.4以上2.0未満であったものを「△」、2.0以上であったものを「×」として保存安定性を評価した。
なお、液晶表示素子用シール剤の粘度は、E型粘度計(BROOK FIELD社製、「DV-III」)を用い、25℃において回転速度1.0rpmの条件で測定した。
【0089】
(貯蔵弾性率)
実施例、参考例、及び比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤について、メタルハライドランプを用いて100mW/cmの紫外線(波長365nm)を30秒照射した後、120℃で1時間加熱することにより硬化物を得た。
得られた硬化物について、動的粘弾性測定装置を用いて、試験片幅5mm、厚み0.35mm、掴み幅25mm、昇温速度10℃/分、周波数5Hzの条件で25℃における貯蔵弾性率を測定した。また、損失正接(tanδ)の極大値の温度をガラス転移温度として求めた。上記動的粘弾性測定装置としては、DVA-200(IT計測制御社製)を用いた。
【0090】
(接着性)
実施例、参考例、及び比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤100重量部に対して平均粒子径4μmのスペーサー粒子(積水化学工業社製、「ミクロパールSP-2050」)1重量部を遊星式撹拌機によって均一に分散させた。スペーサー粒子を分散させた液晶表示素子用シール剤の極微量を、ガラス基板(20mm×45mm×厚さ0.7mm)の中央部に取り、同型のガラス基板をその上に重ね合わせた。液晶表示素子用シール剤を押し広げ、メタルハライドランプを用いて100mW/cmの紫外線(波長365nm)を30秒照射した後、120℃で1時間加熱して液晶表示素子用シール剤を硬化させ、接着試験片を得た。ガラス基板に代えて表面にTN用ポリイミド配向膜(日産化学社製、「SE6414」)を有するガラス基板(以下、「ポリイミド配向膜付き基板」ともいう)についても同様にして接着試験片を得た。
得られた各接着試験片について、テンションゲージを用いて接着強度(接着力)を測定した。接着強度の測定は、ポリイミド配向膜付き基板を用いて作製した接着試験片については25℃において行い、ガラス基板を用いて作製した接着試験片については25℃及び80℃において行った。また、ガラス基板を用いて作製した接着試験片について、PCT条件(121℃、100%RH、2atm)に24時間曝す高温高湿試験を行った。高温高湿試験後の接着試験片についても、25℃においてテンションゲージを用いて接着強度(接着力)を測定し、得られた接着力をPCT24h後のガラスに対する接着力とした。
【0091】
(低液晶汚染性)
実施例、参考例、及び比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤100重量部に平均粒子径7μmのスペーサー微粒子(積水化学工業社製、「ミクロパールSI-H050」)1重量部を分散させ、シリンジに充填し、遠心脱泡機(アワトロンAW-1)にて脱泡した。脱泡処理後の液晶表示素子用シール剤を、ディスペンサーを用いて、ノズル径0.4mmφ、ノズルギャップ42μm、シリンジの吐出圧100~400kPa、塗布速度60mm/secの条件で2枚の配向膜及びITO付き基板の一方に枠状に塗布した。このとき、液晶表示素子用シール剤の線幅が約1.0mmとなるように吐出圧を調整した。続いて液晶(東京化成工業社製、「4-ペンチル-4-ビフェニルカルボニトリル」)の微小滴を、液晶表示素子用シール剤を塗布した基板の液晶表示素子用シール剤の枠内全面に滴下塗布し、2時間放置したのち真空下でもう一方の基板を貼り合わせた。貼り合わせ後15分パネルを静置したのち、液晶表示素子用シール剤部分にメタルハライドランプを用いて100mW/cmの紫外線を30秒照射して液晶表示素子用シール剤を仮硬化させた。次いで、120℃で1時間加熱して本硬化を行い、液晶表示素子を作製した。
得られた液晶表示素子について、偏光顕微鏡(キーエンス社製、「VHX-5000」)を用いて、シール付近液晶配向乱れ(表示むら)を確認した。配向乱れは表示部の色むらより判断し、液晶表示素子に表示むらが全く見られなかった場合を「○」、シール周辺部(液晶表示素子用シール剤付近)の一部に表示むらがあった場合を「△」、表示むらがシール周辺部全体に亘って発生した場合を「×」として低液晶汚染性を評価した。
【0092】
【表1】
【0093】
【表2】
【0094】
【表3】
【0095】
【表4】
【産業上の利用可能性】
【0096】
本発明によれば、保存安定性、配向膜に対する接着性や高温環境下における接着性、及び、低液晶汚染性に優れる液晶表示素子用シール剤を提供することができる。また、本発明によれば、該液晶表示素子用シール剤を用いてなる上下導通材料及び液晶表示素子を提供することができる。
【要約】
本発明は、保存安定性、配向膜に対する接着性や高温環境下における接着性、及び、低液晶汚染性に優れる液晶表示素子用シール剤を提供することを目的とする。また、本発明は、該液晶表示素子用シール剤を用いてなる上下導通材料及び液晶表示素子を提供することを目的とする。
本発明は、硬化性樹脂と熱硬化剤とを含有する液晶表示素子用シール剤であって、前記熱硬化剤は、環状構造を有さず、1分子中に1以上の3級アミノ基と、1分子中に2以上のヒドラジド基とを有する化合物を含む液晶表示素子用シール剤である。