JP7389304B2 - 液晶表示素子用シール剤、液晶表示素子、及び、多価ヒドラジド化合物 - Google Patents
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Description
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。
本開示2は、上記熱硬化剤は、第一級アミノ基及びヒドラジド基の少なくともいずれかを1分子中に合計2以上有し、かつ、下記式(1-1)及び下記式(1-2)の少なくともいずれかの構造を有する化合物を含む本開示1の液晶表示素子用シール剤である。
本開示3は、上記熱硬化剤は、第一級アミノ基を1分子中に2以上有し、かつ、上記式(1-1)及び上記式(1-2)の少なくともいずれかの構造を有する化合物を含む本開示2の液晶表示素子用シール剤である。
本開示4は、上記熱硬化剤は、第一級アミノ基及びヒドラジド基の少なくともいずれかを1分子中に合計2以上有し、かつ、上記式(1-2)の構造を有する化合物を含む本開示2の液晶表示素子用シール剤である。
本開示5は、上記熱硬化剤は、ヒドラジド基を1分子中に2以上有し、かつ、上記式(1-2)の構造を有する化合物を含む本開示4の液晶表示素子用シール剤である。
本開示6は、上記熱硬化剤は、第一級アミノ基を1分子中に2以上有し、かつ、下記式(2-1)、(2-2)、(2-3)、又は、(2-4)で表される構造を有する化合物を含む本開示1の液晶表示素子用シール剤である。
本開示7は、上記第一級アミノ基を1分子中に2以上有し、かつ、上記式(2-1)、(2-2)、(2-3)、又は、(2-4)で表される構造を有する化合物は、下記式(3-1)、(3-2)、又は、(3-3)で表される構造を有する本開示6の液晶表示素子用シール剤である。
本開示8は、上記第一級アミノ基を1分子中に2以上有し、かつ、上記式(2-1)、(2-2)、(2-3)、又は、(2-4)で表される構造を有する化合物は、下記式(4-1)、(4-2)、(4-3)、(4-4)、(4-5)、又は、(4-6)で表される化合物である本開示7の液晶表示素子用シール剤である。
本開示9は、上記熱硬化剤は、下記式(5)で表されるヒドラジド基を1分子中に2以上有し、かつ、芳香環と結合したスルホニル基を有する多価ヒドラジド化合物を含む本開示1の液晶表示素子用シール剤である。
本開示10は、上記多価ヒドラジド化合物は、下記式(6)で表される構造を有する本開示9の液晶表示素子用シール剤である。
本開示11は、上記式(6)で表される構造におけるR1~R4のうち少なくとも1つは、アミノ基又は水酸基を含む本開示10の液晶表示素子用シール剤である。
本開示12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、第一級アミノ基及びヒドラジド基の少なくともいずれかを1分子中に合計2以上有し、構成する原子の中に、平均電荷が原子固有の理論電荷よりも0.4a.u.以上大きい原子を有する化合物を含む液晶表示素子用シール剤である。
本開示13は、上記熱硬化剤は、ビスフェノールFジグリシジルエーテルとの反応開始温度が120℃以上である本開示12の液晶表示素子用シール剤である。
本開示14は、上記硬化性樹脂は、エポキシ化合物を含む本開示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12又は13の液晶表示素子用シール剤である。
本開示15は、上記硬化性樹脂は、(メタ)アクリル化合物を含む本開示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13又は14の液晶表示素子用シール剤である。
本開示16は、更に、光重合開始剤を含有する本開示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14又は15の液晶表示素子用シール剤である。
本開示17は、更に、熱ラジカル重合開始剤を含有する本開示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15又は16の液晶表示素子用シール剤である。
本開示18は、上記液晶表示素子用シール剤の硬化後の10%重量減少温度が350℃以上である本開示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16又は17の液晶表示素子用シール剤である。
本開示19は、本開示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17又は18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。
本開示20は、下記式(5)で表されるヒドラジド基を1分子中に2以上有し、かつ、芳香環と結合したスルホニル基を有する多価ヒドラジド化合物である。
本開示21は、下記式(6)で表される構造を有する本開示20の多価ヒドラジド化合物である。
本開示22は、上記式(6)で表される構造におけるR1~R4のうち少なくとも1つは、アミノ基又は水酸基を含む本開示21の多価ヒドラジド化合物である。
以下、本開示1の液晶表示素子用シール剤を「本発明1の液晶表示素子用シール剤」ともいう。また、本開示2の液晶表示素子用シール剤を「本発明1態様1の液晶表示素子用シール剤」ともいい、本開示6の液晶表示素子用シール剤を「本発明1態様2の液晶表示素子用シール剤」ともいい、本開示9の液晶表示素子用シール剤を「本発明1態様3の液晶表示素子用シール剤」ともいう。更に、本開示12の液晶表示素子用シール剤を「本発明2の液晶表示素子用シール剤」ともいう。加えて、本開示20の多価ヒドラジド化合物を「本発明の多価ヒドラジド化合物」ともいう。
なお、本発明1(態様1~3を含む)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。
また、本発明者らは、熱硬化剤として、第一級アミノ基及びヒドラジド基の少なくともいずれかを1分子中に合計2以上有し、構成する原子の中に、平均電荷が原子固有の理論電荷よりも特定値以上大きい原子を有する化合物を用いることを検討した。その結果、保存安定性、接着性、及び、低液晶汚染性の全てに優れ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2を完成させるに至った。
また、本発明の多価ヒドラジド化合物及び該多価ヒドラジド化合物を含有する硬化性樹脂組成物は、電子材料用接着剤及び液晶表示素子用シール剤に好適に用いることができ、特に液晶表示素子用シール剤に用いた場合は、液晶汚染が少なく長期信頼性に優れた液晶表示素子を得ることができる。
本発明1の液晶表示素子用シール剤において、上記熱硬化剤は、第一級アミノ基及びヒドラジド基の少なくともいずれかを1分子中に合計2以上有し、かつ、芳香環と結合したスルホニル基及び芳香環と結合したカルボニル基の少なくともいずれかを有する化合物(以下、「本発明1にかかる熱硬化剤」ともいう)を含む。
なお、上記「a.u.」は、原子単位を意味し、1a.u.の電荷は、1.60217653×10-19Cである。
また、原子の平均電荷は、Iowa州立大学のGAMESS(US)を用いて導出することができる(後述する本発明2にかかる熱硬化剤についても同様である)。具体的には、対象分子のモデリングを行い、B3LYP/6-31G(d,p)による構造最適化計算の後、同条件で分子全体のRESP電荷を算出して、該当原子の電荷を平均することにより導出することができる。また、上記原子固有の理論電荷は、GAMESS(US)やGaussian、Fireflyなどの計算ソフトを用い、対象分子の構造最適化計算及びRESP電荷の算出を、B3LYP/6-31G(d,p)によって計算することで示される値である。
また、得られる液晶表示素子用シール剤の硬化性等の観点から、上記反応開始温度の好ましい上限は220℃、より好ましい上限は215℃、更に好ましい上限は210℃である。
なお、熱硬化剤におけるビスフェノールFジグリシジルエーテルとの反応開始温度は、以下の方法により測定することができる(後述する本発明2にかかる熱硬化剤についても同様である)。
即ち、まず、熱硬化剤10gとビスフェノールFジグリシジルエーテル100gとを、遊星式撹拌機(シンキー社製、「あわとり練太郎」)を用いて撹拌速度2000rpmで1分間撹拌する。次いで、得られた混合物0.1gをアルミパン(日立ハイテクサイエンス社製、「RDC Pan」、「RDC Pan cover」)に載せ、示差走査熱量計を用いて、40℃~250℃の温度範囲、5℃/minの昇温速度にて示差走査熱量測定を行う。上記反応開始温度は、発熱量が発熱量ピークの10%になった際の温度を指し、発熱量ピークが複数存在する場合は、最大の発熱量ピークの10%になった温度を反応開始温度とすることができる。
上記示差走査熱量計としては、DSC200(日立ハイテクサイエンス社製)等が挙げられる。
また、本発明1態様1の液晶表示素子用シール剤において、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態様1にかかる熱硬化剤の含有量の好ましい下限は0.5当量、好ましい上限は2.0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態様1にかかる熱硬化剤の含有量が0.5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及び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態様1にかかる熱硬化剤の含有量が2.0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低液晶汚染性及び保存安定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態様1にかかる熱硬化剤の含有量のより好ましい下限は0.8当量、より好ましい上限は1.3当量である。
また、保存安定性の観点から、本発明1態様2にかかる熱硬化剤の有する第一級アミノ基は、1分子中に4つ以下であることが好ましい。
本発明1態様2にかかる熱硬化剤は、主鎖の末端に上記第一級アミノ基を有することが好ましく、主鎖の両末端に上記第一級アミノ基を有することがより好ましい。
また、本発明1態様2の液晶表示素子用シール剤において、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態様2にかかる熱硬化剤の含有量の好ましい下限は0.5当量、好ましい上限は2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態様2にかかる熱硬化剤の含有量が0.5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及び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態様2にかかる熱硬化剤の含有量が2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態様2にかかる熱硬化剤の含有量のより好ましい下限は0.8当量、より好ましい上限は1.5当量である。
本発明の多価ヒドラジド化合物を含有することにより、本発明1態様3の液晶表示素子用シール剤は、保存安定性、接着性、低液晶汚染性、及び、耐熱性の全てに優れるものとなる。
また、上記芳香環を有することにより、本発明の多価ヒドラジド化合物は、硬化性樹脂に対する相溶性に優れるものとなり、得られる液晶表示素子用シール剤が、接着性に優れるものとなる。本発明の多価ヒドラジド化合物は、1分子中に2つ以上の芳香環を有することが好ましい。接着性の観点から、本発明の多価ヒドラジド化合物の有する芳香環は、1分子中に6つ以下であることが好ましい。
また、保存安定性の観点から、本発明の多価ヒドラジド化合物の有する上記式(5)で表されるヒドラジド基は、1分子中に8つ以下であることが好ましい。
本発明の多価ヒドラジド化合物は、主鎖の末端に上記式(5)で表されるヒドラジド基を有することが好ましく、主鎖の全ての末端に上記式(5)で表されるヒドラジド基を有することがより好ましい。
即ち、まず、アルコール溶媒中において、スルホニル基と芳香環とカルボキシル基とを有する化合物を、酸触媒と共に還流させながら撹拌することで、エステル化体を合成する。次いで、得られたエステル化体を再びアルコール溶媒中でヒドラジン水和物と共に室温(1℃~30℃)の条件下で撹拌することにより、本発明の多価ヒドラジド化合物を製造することができる。
また、溶媒中において、スルホニル基と芳香環を有するエポキシ化合物を、エステル結合とフェノール性水酸基とを有する化合物と共にトリフェニルホスィンの存在下で撹拌した後に、ヒドラジン水和物と共に室温(1℃~30℃)の条件下で撹拌することでも製造することができる。
更に、溶媒中において、スルホニル基と芳香環とカルボキシル基とを有する化合物を、アミノ基とエステル結合とを有する化合物と共に縮合剤の存在下で撹拌した後に、ヒドラジン水和物と共に室温(1℃~30℃)の条件下で撹拌することでも製造することができる。
また、本発明1態様3の液晶表示素子用シール剤において、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の多価ヒドラジド化合物の含有量の好ましい下限は0.5当量、好ましい上限は2.0当量である。上記エポキシ化合物1当量に対する本発明の多価ヒドラジド化合物の含有量が0.5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及び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の多価ヒドラジド化合物の含有量が2.0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の多価ヒドラジド化合物の含有量のより好ましい下限は0.8当量、より好ましい上限は1.2当量である。
また、得られる液晶表示素子用シール剤の硬化性等の観点から、上記反応開始温度の好ましい上限は220℃、より好ましい上限は215℃、更に好ましい上限は210℃である。
また、本発明2の液晶表示素子用シール剤において、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にかかる熱硬化剤の含有量の好ましい下限は0.5当量、好ましい上限は2.0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にかかる熱硬化剤の含有量が0.5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及び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にかかる熱硬化剤の含有量が2.0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低液晶汚染性及び保存安定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にかかる熱硬化剤の含有量のより好ましい下限は0.8当量、より好ましい上限は1.3当量である。
上記硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ化合物、(メタ)アクリル化合物、ポリウレタン化合物、フェノール化合物等が挙げられる。なかでも、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。
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する。
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)、EPICLON EXA-830CRP(DIC社製)等が挙げられる。
上記ビスフェノールE型エポキシ化合物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型エポキシ化合物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 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 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 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)、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)、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。
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、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。
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、上記部分(メタ)アクリル変性エポキシ化合物を除く(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。
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、KRM8076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(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。
上記光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。
上記光重合開始剤としては、具体的には例えば、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-(アセトキシイミノ)-1-(4-(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニルチオ)フェニル)プロパン-1-オン、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。
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。
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。
上記アゾ開始剤としては、例えば、VPE-0201、VPE-0401、VPE-0601、VPS-0501、VPS-1001、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。
上記イミダゾール系硬化促進剤としては、例えば、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-(2’-メチルイミダゾリル-(1’))-エチル-s-トリアジン、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール等が挙げられる。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
なお、上記10%重量減少温度は、示差熱熱重量同時測定装置を用いて、昇温速度10℃/minで30℃から450℃までの昇温条件で熱重量測定を行うことにより導出することができる。上記示差熱熱重量同時測定装置としては、例えば、STA7200(日立ハイテクサイエンス社製)等が挙げられる。また、上記10%重量減少温度を測定する硬化物としては、液晶表示素子用シール剤にメタルハライドランプにて3000mJ/cm2の紫外線を照射した後、120℃で60分加熱することにより硬化させ、厚さが500μmとなるようにしたものが用いられる。
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。
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。
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。
メタノール溶媒2L中において、4,4-ジフェニルジカルボキシスルホン酸200gを0.5当量の硫酸と共に還流させながら3日間撹拌することで、メチルエステル化体を合成した。次いで、得られたメチルエステル化体を含む溶液を室温まで降温させた後に炭酸水素カルシウム水溶液で中和した。中和後の溶液から溶媒を減圧留去した後、THF及び食塩水で分液することで、中間体を精製した。得られた中間体を再びメタノール溶媒中でヒドラジン水和物と共に室温条件下で撹拌し、上記式(7)で表される化合物を作製した。
なお、得られた上記式(7)で表される化合物の構造は、1H-NMR及びFT-IR分析により確認した。
表1~3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1~24、比較例1~13の各液晶表示素子用シール剤を調製した。
実施例1~6、比較例1~4で用いた各熱硬化剤を構成する全ての原子について、平均電荷の値から原子固有の理論電荷の値を減じて得られる値を算出した。各原子について得られた値のうち、最大となった値を表1に示した。
また、実施例1~6、比較例1~4で用いた各熱硬化剤におけるビスフェノールFジグリシジルエーテルとの反応開始温度を、以下の方法により測定した。即ち、まず、熱硬化剤10gとビスフェノールFジグリシジルエーテル100gとを、遊星式撹拌機(シンキー社製、「あわとり練太郎」)を用いて撹拌速度2000rpmで1分間撹拌した。次いで、得られた混合物0.1gをアルミパン(日立ハイテクサイエンス社製、「RDC Pan」、「RDC Pan cover」)に載せ、示差走査熱量計(日立ハイテクサイエンス社製、「DSC200」)を用いて、40℃~250℃の温度範囲、5℃/minの昇温速度にて示差走査熱量測定を行った。発熱量が発熱量ピークの10%になった際の温度(発熱量ピークが複数存在する場合は最大の発熱量ピークの10%になった温度)を反応開始温度とした。結果を表1に示した。
実施例1~24、比較例1~13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1~3に示した。
実施例1~24、比較例1~13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1週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2.0未満であったものを「○」、2.0以上3.0未満であったものを「△」、3.0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。
実施例1~24、比較例1~13で得られた各液晶表示素子用シール剤100質量部にスペーサー微粒子1質量部を分散させた。スペーサー微粒子としては、ミクロパールSI-H050(積水化学工業社製)を用いた。次いで、スペーサー粒子を分散させた液晶表示素子用シール剤を、2枚のITO薄膜付きガラス基板(長さ4.5mm、幅2.5mm)のうちの一方に微小滴下した。これにもう一方のITO薄膜付きガラス基板を十字状に貼り合わせ、メタルハライドランプにて3000mJ/cm2の紫外線を照射した後、120℃で60分加熱することによって接着性試験片を得た。作製した接着性試験片における基板の端部を半径5mmの金属円柱を使って5mm/minの速度で押し込んだときに、パネル剥がれが起こる際の強度を測定した。
得られた測定値(kgf)をシール直径(cm)で除した値が、3.0kgf/cm以上であった場合を「○」、2.0kgf/cmを超え3.0kgf/cm未満であった場合を「△」、2.0kgf/cm以下であった場合を「×」として接着性を評価した。
また、ITO薄膜付きガラス基板に代えてTN用ポリイミド配向膜(日産化学社製、「SE6414」)付きガラス基板を用いて同様にして接着性を評価した。
実施例1~24、比較例1~13で得られた各液晶表示素子用シール剤100質量部に平均粒子径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質量部を分散させ、シリンジに充填し、遠心脱泡機(武蔵エンジニアリング社製、「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薄膜付きガラス基板の一方に枠状に塗布した。配向膜は、日産化学社製のRB-005を使用し、波長254nmの偏向光を300mJ/cm2照射して配向処理を行った。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(JNC TAIWAN社製、「JC-7129XX」)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、真空下でもう一方の基板を貼り合わせた。貼り合わせた基板について、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/cm2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、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「○」、表示むらが確認された場合を「×」として低液晶汚染性を評価した。また、実施例7で得られた液晶表示素子用シール剤を用いて作製した液晶表示素子の偏光顕微鏡像を図1に示し、比較例5で得られた液晶表示素子用シール剤を用いて作製した液晶表示素子の偏光顕微鏡像を図2に示した。
メタノール溶媒2L中において、4,4-ジフェニルジカルボキシスルホン酸200gを0.5当量の硫酸と共に還流させながら3日間撹拌することで、メチルエステル化体を合成した。次いで、得られたメチルエステル化体を含む溶液を室温まで降温させた後に炭酸水素カルシウム水溶液で中和した。中和後の溶液から溶媒を減圧留去した後、THF及び食塩水で分液することで、中間体を精製した。得られた中間体を再びメタノール溶媒中でヒドラジン水和物と共に室温条件下で撹拌し、上記式(9)で表される化合物を作製した。
なお、得られた上記式(9)で表される化合物の構造は、1H-NMR及びFT-IR分析により確認した。
N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)溶媒2L中において、2,4-ジヒドロジフェニルスルホン200gを2.5当量のクロロ酢酸エチルと2.5当量の炭酸カリウムと共に80℃で一晩撹拌することで、エチルエステル化体を合成した。次いで、得られたエチルエステル化体を含む溶液を減圧留去することでDMFを除去した。その後、純水を2L添加して撹拌することで炭酸カリウムを溶解させた後に濾過し、エチルエステル化体を精製した。得られたエチルエステル化体をメタノール溶媒2L中でヒドラジン水和物と共に室温条件下で撹拌し、上記式(10)で表される化合物を作製した。
なお、得られた上記式(10)で表される化合物の構造は、1H-NMR及びFT-IR分析により確認した。
DMF溶媒2L中において、ビス(3-アミノ-4ヒドロキシフェニル)スルホン200gを2.5当量のクロロ酢酸エチルと2.5当量の炭酸カリウムと共に80℃で一晩撹拌することで、エチルエステル化体を合成した。次いで、得られたエチルエステル化体を含む溶液を減圧留去することでDMFを除去した。その後、純水を2L添加して撹拌することで炭酸カリウムを溶解させた後に濾過し、エチルエステル化体を精製した。得られたエチルエステル化体をメタノール溶媒2L中でヒドラジン水和物と共に室温条件下で撹拌し、上記式(11)で表される化合物を作製した。
なお、得られた上記式(11)で表される化合物の構造は、1H-NMR及びFT-IR分析により確認した。
表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25~30、比較例14、15の各液晶表示素子用シール剤を調製した。
実施例25~30、比較例14、15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4に示した。
実施例25~30、比較例14、15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1週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2.5未満であったものを「○」、2.5以上4.0未満であったものを「△」、4.0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。
実施例25~30、比較例14、15で得られた各液晶表示素子用シール剤100質量部にスペーサー微粒子1質量部を分散させた。スペーサー微粒子としては、ミクロパールSI-H050(積水化学工業社製)を用いた。次いで、スペーサー粒子を分散させた液晶表示素子用シール剤を、2枚のITO薄膜付きガラス基板(長さ4.5mm、幅2.5mm)のうちの一方に微小滴下した。これにもう一方のITO薄膜付きガラス基板を十字状に貼り合わせ、メタルハライドランプにて3000mJ/cm2の紫外線を照射した後、120℃で60分加熱することによって接着性試験片を得た。作製した接着性試験片における基板の端部を半径5mmの金属円柱を使って5mm/minの速度で押し込んだときに、パネル剥がれが起こる際の強度を測定した。
得られた測定値(kgf)を接合部の直径(cm)で除した値が、2.0kgf/cm以上であった場合を「◎」、1.5kgf/cm以上2.0kgf/cm未満であった場合を「○」、1.5kgf/cm未満であった場合を「×」として接着性を評価した。
実施例25~30、比較例14、15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にて3000mJ/cm2の紫外線を照射した後、120℃で60分加熱することによって厚さ500μmの硬化物を得た。得られた硬化物について、示差熱熱重量同時測定装置(日立ハイテクサイエンス社製、「STA7200」)を用いて30℃~450℃、10℃/minの条件にて昇温した際の10%重量減少温度を測定した。
10%重量減少温度が350℃以上であった場合を「○」、340℃以上350℃未満であった場合を「△」、340℃未満であった場合を「×」として耐熱性を評価した。
表5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31~33、比較例16、17の各液晶表示素子用シール剤を調製した。
実施例31~33、比較例16、17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5に示した。
実施例31~33、比較例16、17で得られた各液晶表示素子用シール剤100質量部に平均粒子径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質量部を分散させ、シリンジに充填し、遠心脱泡機(武蔵エンジニアリング社製、「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薄膜付きガラス基板の一方に枠状に塗布した。配向膜は、日産化学社製のRB-005を使用し、波長254nmの偏向光を300mJ/cm2照射して配向処理を行った。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該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。貼り合わせた基板について、貼り合わせてから15分間静置した後、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/cm2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、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「○」、表示むらが確認された場合を「×」として低液晶汚染性を評価した。
Claims (15)
- 前記式(6)で表される構造におけるR1~R4のうち少なくとも1つは、アミノ基又は水酸基を含む請求項8記載の液晶表示素子用シール剤。
- 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、第一級アミノ基及びヒドラジド基の少なくともいずれかを1分子中に合計2以上有し、構成する原子の中に、平均電荷が原子固有の理論電荷よりも0.4a.u.以上大きい原子を有する化合物を含み、
前記熱硬化剤は、ビスフェノールFジグリシジルエーテルとの反応開始温度が120℃以上であることを特徴とする液晶表示素子用シール剤。 - 前記硬化性樹脂は、(メタ)アクリル化合物を含む請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10記載の液晶表示素子用シール剤。
- 更に、光重合開始剤を含有する請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10記載の液晶表示素子用シール剤。
- 更に、熱ラジカル重合開始剤を含有する請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10記載の液晶表示素子用シール剤。
- 前記液晶表示素子用シール剤の硬化後の10%重量減少温度が350℃以上である請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10記載の液晶表示素子用シール剤。
- 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10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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