JP7201881B1 - 液晶表示素子用シール剤及び液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
Description
滴下工法では、まず、2枚の電極付き透明基板の一方に、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透明基板の枠内全面に滴下し、すぐに他方の透明基板を貼り合わせ、シール部に紫外線等の光を照射して仮硬化を行う。その後、液晶アニール時に加熱して本硬化を行い、液晶表示素子を作製する。基板の貼り合わせを減圧下で行うようにすれば、極めて高い効率で液晶表示素子を製造することができ、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。
しかしながら、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、シール剤の内部まで光が到達せず硬化が不充分となるという問題があった。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、液晶汚染が発生するという問題があった。
通常、シール剤を光硬化させる方法として紫外線の照射が行われているが、特に液晶滴下工法においては、液晶を滴下した後にシール剤を硬化させるため、紫外線を照射することによって液晶が劣化するという問題があった。そこで、紫外線による液晶の劣化を防止するため、シール剤に可視光領域の光に対して反応性を有する光重合開始剤を配合し、カットフィルターを介した光の照射によりシール剤を硬化させることが行われており、このような光重合開始剤として、特許文献3には、カンファーキノン系化合物等が開示されている。
波長450nmにピークトップを有するLEDランプを用いて100mW/cm2の光を30秒間照射した際のゲル分率が70%以上であり、かつ、
波長580nmにピークトップを有するLEDランプを用いて400ルクスの光を48時間照射した際のゲル分率が10%未満である液晶表示素子用シール剤である。
本開示2は、本開示1の液晶表示素子用シール剤の硬化物を有する液晶表示素子である。
以下に本発明を詳述する。
本発明者らは、光重合開始剤としてカンファーキノン系化合物を含むシール剤を用い、カットフィルターを介さずに長波長側の波長領域にピークトップを有するLEDランプを用いて液晶表示素子を作製した場合に液晶汚染が発生する原因が、該カンファーキノン系化合物の反応性が低いため、シール剤が充分に硬化できていないことにあると考えた。そこで本発明者らは、可視光に対する反応性により優れるチタノセン化合物等の光重合開始剤を用いることを検討したが、このような光重合開始剤を用いた場合、シール剤を塗布する際に塗布装置のノズルにシール剤が詰まることがあった。通常、可視光に対する反応性に優れる光重合開始剤を用いたシール剤の塗布は、該光重合開始剤の反応を防止するため波長500nm以下の光が照射されないように設計されたイエローランプ下にて行われるが、本発明者らは、シール剤を塗布する際のノズル詰まりの原因が、該イエローランプの光でも該光重合開始剤が反応していることにあると考えた。そこで本発明者らは、450nmにピークトップを有するLEDランプを用いて100mW/cm2の光を30秒間照射した際のゲル分率が特定値以上であり、かつ、波長580nmにピークトップを有するLEDランプを用いて400ルクスの光を48時間照射した際のゲル分率が特定値未満となるようにシール剤を調製することを検討した。その結果、可視光硬化性及び低液晶汚染性に優れ、かつ、塗布時のノズル詰まりを抑制することができる液晶表示素子用シール剤を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
なお、本明細書において上記「ゲル分率」は、シール剤中に含まれる硬化性樹脂が架橋しポリマー化している度合いを意味する。なお、この際混合している充填剤等もポリマーの中に取り込まれることで同時にゲル化したものと見なすことができる。
また、上記ゲル分率は、次式で算出することができる。
ゲル分率(重量%)=((G2-G0)÷(G1-G0))×100
具体的な作業としては、次に示す通りである。
2枚のポリエチレンテレフタラート(PET)フィルムの間に300μmの厚みになるようにシール剤を塗り広げる。上記PETフィルムとしては、PET5011(リンテック社製)等が挙げられる。PETフィルムの片面側から指定のLEDランプ及びメタルハライドランプで光を照射した後、2枚のPETフィルムの間を引き剥がす。シール剤にタックが無い場合はシール硬化物をPETフィルムより剥がした後1cm×2cmの短冊状に切り分け、得られた短冊状の試験片を200メッシュの金属メッシュで包み、シール剤がメッシュの格子以外の場所から放出されないようにする。一方、シール剤にタックがある場合はシール剤をミクロスパーテルの平面で採取し200メッシュの金属メッシュで包み、シール剤がメッシュの格子以外の場所から放出されないようにする。この際、使用する金属メッシュの重量を測定してG0とし、シール剤と金属メッシュの重量の合計重量を測定してG1とする。なお、G0は1g以上3g未満とし、(G1-G0)は0.2g以上0.4g未満になるようにする。また、200メッシュとは、メッシュの細かさを表す指標であり、1インチ間の金属糸の本数が200本であることを表す。シール剤を包んだ金属メッシュをスクリュー管No.8(マルエム社製)の中に入れた後、該スクリュー管にアセトンを70g加えて3時間静置する。アセトン中に存在するシール剤を包んだ金属メッシュをピンセットで取り出し、新しいスクリュー管No.8(マルエム社製)の中に入れた後、該スクリュー管に新しいアセトンを70g加えて更に2時間静置する。シール剤を包んだ金属メッシュをピンセットで取り出した後、80℃のオーブンで常圧のまま2時間乾燥させる。乾燥後、シール剤を包んだ金属メッシュの重量を測定してG2とする。なお、上記作業は1ルクス以下の暗室で実施する。また、作業環境の照度の測定には、デジタル照度計TM-201L(TENMERS社製)を用いる。
上記450nmLEDランプとしては、例えば、UELCL-P-450-X(アイグラフィクス社製)等が挙げられる。UELCL-P-450-Xの発光スペクトルを図1に示した。
450nmLEDランプの照度は、紫外線薄型照度計UIT-θ LED(ウシオ電機社製)を用いて、絶対値校正波長450nmに設定した際の照度をmW/cm2の単位で表記する。
上記580nmLEDランプとしては、例えば、ECOHILUX HES-YF LDG32T・Y22/22(アイリスオーヤマ社製)等が挙げられる。ECOHILUX HES-YF LDG32T・Y22/22の発光スペクトルを図2に示した。
580nmLEDランプの照度は、デジタル照度計TM-201L(TENMARS社製)を使用した際の照度をルクス(lx)の単位で表記する。
上記硬化性樹脂は、(メタ)アクリル化合物を含有することが好ましい。
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つ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」とは、アクリル又はメタクリルを意味し、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。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する。更に、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。
上記ビスフェノールF型エポキシ化合物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)等が挙げられる。
上記ビスフェノールS型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON EXA1514(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型エポキシ化合物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化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON EXA7015(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型エポキシ化合物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化合物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化合物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化合物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化合物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化合物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化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON HP4032、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化合物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化合物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化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON HP7200(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化合物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化合物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化合物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)、EPICLON 430(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化合物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)、EPICLON 726(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化合物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。
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。
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。
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。
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化合物とは、例えば、1分子中に2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物の一部のエポキシ基を(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。
上記450nmLEDランプを用いて100mW/cm2の光を30秒間照射した際のゲル分率、及び、上記580nmLEDランプを用いて400ルクスの光を48時間照射した際のゲル分率は、上記光重合開始剤や上記光重合開始剤と後述する増感剤との組み合わせについて、種類や含有割合を調整することによって調整することができる。
上記光重合開始剤として上記カンファーキノンを用いる場合に該カンファーキノンと組み合わせて上記増感剤を用いることにより、上記450nmLEDランプを用いて100mW/cm2の光を30秒間照射した際のゲル分率、及び、上記580nmLEDランプを用いて400ルクスの光を48時間照射した際のゲル分率を容易に調整できる。
上記熱重合開始剤としては、例えば、アゾ化合物、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、高分子アゾ化合物で構成される高分子アゾ開始剤が好ましい。
上記熱重合開始剤は、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)アクリロイルオキシ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。
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。
上記高分子アゾ化合物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化合物としては、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。
上記熱硬化剤としては、例えば、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、酸無水物等が挙げられる。なかでも、有機酸ヒドラジドが好適に用いられる。
上記熱硬化剤は、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。
上記有機酸ヒドラジドのうち市販されているものとしては、例えば、大塚化学社製の有機酸ヒドラジド、味の素ファインテクノ社製の有機酸ヒドラジド等が挙げられる。
上記大塚化学社製の有機酸ヒドラジドとしては、例えば、SDH、ADH等が挙げられる。
上記味の素ファインテクノ社製の有機酸ヒドラジドとしては、例えば、アミキュアVDH、アミキュアVDH-J、アミキュアUDH、アミキュアUDH-J等が挙げられる。
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、450nmLEDランプを用いて100mW/cm2の光を30秒間照射した際に光の散乱を助長してゲル分率を向上させる効果も有するため、好ましい。特に、有機充填剤は、無機充填剤と比較して光の透過性も同時に確保できる観点からより好ましい。
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。
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。
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。
まず、ITO薄膜等の電極及び配向膜を有する2枚の透明基板の一方に、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塗布して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基板のシールパターンの枠内に滴下塗布し、真空下で他方の透明基板を重ね合わせる工程を行う。その後、本発明の液晶表示素子用シール剤のシールパターン部分にカットフィルター等を介して光を照射することにより、シール剤を光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、上記シール剤を光硬化させる工程に加えて、シール剤を加熱して熱硬化させる工程を行ってもよい。
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(1-1)で表される化合物を得た。
なお、得られた上記式(1-1)で表される化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
N-(2-エチルヘキシル)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(A2)を得た。
得られた生成物(A2)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(B2)を得た。
得られた生成物(B2)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(1-2)で表される化合物を得た。
なお、得られた上記式(1-2)で表される化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
3-(9H-カルバゾール-9-イル)プロピオン酸エチル5重量部と、ヘキサノイルクロリド2.64重量部と、塩化アルミニウム2.62重量部とを、ジクロロメタン80mLに加え、室温にて終夜撹拌した。得られた反応液に、2,5-チオフェンジカルボン酸ジクロリド1.84重量部と、塩化アルミニウム5.24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、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させて濃縮し、生成物(A3)を得た。
エタノール20mL中の生成物(A3)4.0重量部に、20%水酸化ナトリウム水溶液2.77重量部を加え、3時間還流した。反応終了後、水50mLを加え、濃塩酸で酸性にした後、酢酸エチルで抽出した。酢酸エチル層を水及び食塩水で洗浄し、その後、無水硫酸ナトリウムで乾燥させて濃縮し、生成物(B3)を得た。
得られた生成物(B3)3重量部と、塩化ヒドロキシルアンモニウム0.58重量部と、ピリジン0.65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、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させて濃縮し、生成物(C3)を得た。
得られた生成物(C3)1.5重量部をN,N-ジメチルホルムアミド20量部に溶解した後、アセチルクロリド0.45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0.59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、ろ過した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより化合物を単離することにより、上記式(1-3)で表される化合物を得た。
なお、得られた上記式(1-3)で表される化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
表1、2に記載された配合比に従い、各材料を遊星式撹拌機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1~10及び比較例1~6の液晶表示素子用シール剤を調製した。遊星式撹拌機としては、あわとり練太郎(シンキー社製)を用いた。得られた液晶表示素子用シール剤を前処理としてARV-310LED(シンキー社製)で脱泡処理した。
2枚のポリエチレンテレフタラート(PET)フィルム(リンテック社製、「PET5011」)の間に300μmの厚みになるように得られた各液晶表示素子用シール剤を塗り広げた。PETフィルムの片面側から450nmLEDランプを用いて100mW/cm2の光を30秒間照射した後、2枚のPETフィルムの間を引き剥がした。シール剤にタックが無い場合はシール硬化物をPETフィルムより剥がした後1cm×2cmの短冊状に切り分け、得られた短冊状の試験片を200メッシュの金属メッシュで包み、シール剤がメッシュの格子以外の場所から放出されないようにした。一方、シール剤にタックがある場合はシール剤をミクロスパーテルの平面で採取し200メッシュの金属メッシュで包み、シール剤がメッシュの格子以外の場所から放出されないようにした。この際、使用する金属メッシュの重量を測定してG0とし、シール剤と金属メッシュの重量の合計重量を測定してG1とした。なお、G0は1g以上3g未満とし、(G1-G0)は0.2g以上0.4g未満になるようにした。シール剤を包んだ金属メッシュをスクリュー管No.8(マルエム社製)の中に入れた後、該スクリュー管にアセトンを70g加えて3時間静置した。アセトン中に存在するシール剤を包んだ金属メッシュをピンセットで取り出し、新しいスクリュー管No.8(マルエム社製)の中に入れた後、該スクリュー管に新しいアセトンを70g加えて更に2時間静置した。シール剤を包んだ金属メッシュをピンセットで取り出した後、80℃のオーブンで常圧のまま2時間乾燥させた。乾燥後、シール剤を包んだ金属メッシュの重量を測定してG2とした。なお、上記作業は1ルクス以下の暗室で実施した。また、作業環境の照度の測定には、TENMARS製のデジタル照度計TM-201L(TENMARS社製)を用いた。得られたG0~G2の値を上述した式に入れることでゲル分率を測定した。
450nmLEDランプとしては、UELCL-P-450-X(アイグラフィクス社製)を用いた。
また、450nmLEDランプに代えて580nmLEDランプを用いて400ルクスの光を48時間照射し、光照射後のシール剤について同様にしてゲル分率を測定した。580nmLEDランプとしては、ECOHILUX HES-YF LDG32T・Y22/22(アイリスオーヤマ社製)を用いた。
更に、450nmLEDランプに代えてメタルハライドランプを用いて340nm以下の光をカットするカットフィルター(340nmカットフィルター)を介して100mW/cm2の光を30秒間照射し、光照射後のシール剤について同様にしてゲル分率を測定した。なお、実施例7、9、10で得られた各液晶表示素子用シール剤については、340nmカットフィルターを介して100mW/cm2の光を30秒間照射した際のゲル分率は測定しなかった。
得られた各ゲル分率を表1、2に示した。
実施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、2に示した。
実施例及び比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤をディスペンス用のシリンジに充填し、脱泡処理を行ってから、該シリンジにノズルをセットした。次いで、ノズルをセットしたシリンジをディスペンサーにセットした。ノズルの先端までシール剤を充填するため、シリンジに圧空を加えてノズルの先端からシール剤を吐出させた。その後、圧空を停止させ、ノズルの先端をベンコットで拭き取った。
ノズルの先端からシール剤が垂れず、かつ、ノズルの先端からシール剤が無くならない圧力でシリンジ内を減圧し、サックバックを行った状態で48時間静置した。その後、シリンジ内に100kPaの圧力を加え、ノズル先端よりシール剤が吐出された場合を「○」、吐出されなかった場合を「×」としてノズル詰まりを評価した。
ディスペンス用のシリンジとしては、PSY-10EU-OR(武蔵エンジニアリング社製)を用い、シリンジにセットするノズルとしては、HN-0.3N(武蔵エンジニアリング社製)を用い、ディスペンサーとしては、SHOTMASTER300(武蔵エンジニアリング社製)を用いた。本評価は、580nmLEDランプを用いて400ルクスの光を照射する環境下にて行った。580nmLEDランプとしては、ECOHILUX HES-YF LDG32T・Y22/22(アイリスオーヤマ社製)を使用し照度はTM-201L(TENMARS社製)を用いて測定した。
サンプル瓶にネガ型液晶(JNC石油化学社製、「JC-7129XX」)0.5gを入れ、実施例及び比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤0.1gを加えて振とうした後、120℃で1時間加熱し、室温(25℃)に戻した。透明電極と配向処理を行った配向膜(日産化学社製、「RB-089」)とを有するガラス基板の配向膜上に、実施例及び比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤を正方形の枠を描くようにディスペンサーで塗布した。シール剤の塗布は、580nmLEDランプを用いて1ルクス以下の光を照射する環境下にて行った。580nmLEDランプとしては、ECOHILUX HES-YF LDG32T・Y22/22(アイリスオーヤマ社製)を用いた。続いて、上記サンプル瓶から取り出した液晶の微小滴を基板上の枠内全面に滴下塗布し、真空中にて別のガラス基板を重ね合わせた。真空を解除し、450nmLEDランプを用いて100mW/cm2の光を30秒間照射した。450nmLEDランプとしては、UELCL-P-450-X(アイグラフィクス社製)を用いた。その後、120℃で1時間加熱することによりシール剤を熱硬化させて液晶表示素子を得た。
得られた液晶表示素子について、液晶物性評価システム(東陽テクニカ社製、「6254型」)を用いて、25℃において、5V、1Hzの交流電圧を印加し、1秒後の保持電圧を測定することによって、液晶の電圧保持率を算出した。電圧保持率が95%以上であった場合を「◎」、80%以上95%未満であった場合を「○」、80%未満であった場合を「×」として、低液晶汚染性を評価した。
Claims (2)
- 硬化性樹脂と光重合開始剤とを含有する液晶表示素子用シール剤であって、
前記硬化性樹脂は、(メタ)アクリル化合物及びエポキシ化合物を含み、
波長450nmにピークトップを有するLEDランプを用いて100mW/cm2の光を30秒間照射した後のシール剤を200メッシュの金属メッシュで包み、アセトン中で3時間静置した後、乾燥させた際の下記式で表されるゲル分率が70%以上であり、かつ、
波長580nmにピークトップを有するLEDランプを用いて400ルクスの光を48時間照射した後のシール剤を200メッシュの金属メッシュで包み、アセトン中で3時間静置した後、乾燥させた際の下記式で表されるゲル分率が10%未満である
ことを特徴とする液晶表示素子用シール剤。
ゲル分率(重量%)=((G2-G0)÷(G1-G0))×100
(式中、G0は、金属メッシュの重量であり、G1は、シール剤を金属メッシュで包んだ際のシール剤と金属メッシュの重量の合計重量であり、G2は、乾燥後のシール剤を包んだ金属メッシュの重量である) - 請求項1記載の液晶表示素子用シール剤の硬化物を有する液晶表示素子。
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