KR102041123B1 - 액정표시소자용 실란트 조성물 - Google Patents

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KR102041123B1
KR102041123B1 KR1020170020925A KR20170020925A KR102041123B1 KR 102041123 B1 KR102041123 B1 KR 102041123B1 KR 1020170020925 A KR1020170020925 A KR 1020170020925A KR 20170020925 A KR20170020925 A KR 20170020925A KR 102041123 B1 KR102041123 B1 KR 102041123B1
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Abstract

본 발명은 아크릴 수지 또는 아크릴-에폭시 혼성 수지의 측쇄에 실란기가 결합된 유무기 혼성 수지를 포함함으로써, 접착력이 현저히 향상된 액정표시소자용 실란트 조성물을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 실란트 조성물은 액정 표시 소자의 제조에 있어 TFT 어레이 기판과 color filter층 기판을 접착하는 용도로 사용되어, 상기 두 기판을 보다 견고하게 접착시킴으로써 우수한 품질의 LCD를 제조할 수 있다.

Description

액정표시소자용 실란트 조성물{SEALANT COMPOSITION FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시소자에 사용되는 실란트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접착강도가 향상된 실란트 조성물을 제공하는 것이다.
액정 표시장치(liquid crystal display)는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시패널과 광을 제공하는 백라이트 어셈블리로 구성된다. 상기 액정 표시패널은 일반적으로 TFT 어레이 기판, 상기 어레이 기판과 대향하는 컬러필터(color filter)층 기판 및 상기 어레이 기판과 상기 컬러필터층 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 액정층에 전계가 인가되면 형성된 전계에 따라 액정 분자들의 배열이 변화되고 이에 따라 액정층을 통과한 입사광들의 위상차가 발생하여 빛이 투과되어 영상이 표시된다.
이와 같은 액정 표시장치(LCD)는 평판 표시장치(FPD)의 일종으로서 전체적인 구조가 2개의 기판 및 상기 2개의 기판 사이에 개재된 액정을 포함하는 구조로 이루어져 있다. 이러한 액정 표시장치의 제조과정에서 2개의 기판 사이에 액정을 개재시키기 위해서는 2개의 기판 중에서 어느 1개의 기판 가장자리에 실란트 조성물을 도포하고 상기 2개의 기판을 합착한 다음, 상기 실란트 조성물을 경화하는 과정을 거쳐야 한다. 그러나 경화공정 도중 또는 완료 후에 상기 실란트 조성물 또는 그 경화물이 상기 액정과 직접 접촉하게 되므로, 상기 경화공정은 신속하게 수행되어야 한다. 또한, 상기 실란트 조성물 또는 경화물이 액정으로 용출되지 않아야 한다. 또한, 외력에 대한 액정 표시장치의 신뢰성 향상을 위해 상기 경화물은 강한 접착 강도를 가질 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 접착강도가 향상된 액정표시소자용 실란트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 실란트 조성물을 이용하여 제조된 액정표시소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 전술한 기술적 과제를 해결하기 위해,
아크릴 수지 또는 아크릴-에폭시 하이브리드 수지의 측쇄에 실란기가 결합된 유무기 혼성 수지를 포함하는 액정표시소자용 실란트 조성물을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 측쇄에 실란기를 포함하는 유무기 혼성 수지가 하기 화학식 1a 또는 화학식 1b의 구조를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1a]
Figure 112017016024230-pat00001
[화학식 1b]
Figure 112017016024230-pat00002
상기 화학식 1a 및 화학식 1b에 있어서,
R1, R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고,
n은 1 이상의 정수이고,
W1, W2 및 W3은 각각 독립적으로 비닐기 및 아크릴레이트기를 포함하는 유기기에서 선택되는 것이며,
Z는 하기 화학식 2의 구조를 포함하는 실란기이고,
[화학식 2]
Figure 112017016024230-pat00003
상기 화학식 2에 있어서,
R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기 및 분자내 산소원자를 1 내지 3개 포함하는 헤테로사이클기에서 선택되는 것이고,
a는 1 내지 10의 정수이다.
일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1a 및 화학식 1b의 W1, W2, W3이 각각 독립적으로 하기 화학식 3a 또는 3b에서 선택되는 유기기일 수 있다.
[화학식 3a]
Figure 112017016024230-pat00004
[화학식 3b]
Figure 112017016024230-pat00005
상기 화학식 3a, 3b에 있어서,
b1, b2는 0 내지 5의 정수이다.
일 실시예에 따르면, 상기 실란트 조성물은,
에폭시계 수지와 아크릴계 수지의 혼합물 및 상기 유무기 혼성 수지를 포함하는 접착제 수지;
실란 커플링제;
무기 충진재;
광 개시제; 및
경화제를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면,상기 유무기 혼성 아크릴 수지가 전체 접착제 수지 총 중량에 대해 1 내지 40 중량%로 포함된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 실란트 조성물이 열 경화성을 가지며, 열 경화는 100℃ 내지 130 ℃의 온도조건에서 1시간 내지 2시간 동안 수행되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 실란트 조성물이 광 경화성을 가지며, UV 광원을 이용한 광 경화가 2 J/cm2 내지 6 J/cm2의 조사 조건에서 수행되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 유무기 혼성 수지는 하기 화학식 5a 또는 화학식 5b의 구조를 포함하는 화합물 및 하기 화학식 6의 구조를 포함하는 실란 화합물을 반응시켜 제조되는 것일 수 있다.
[화학식 5a]
Figure 112017016024230-pat00006
[화학식 5b]
Figure 112017016024230-pat00007
상기 화학식 5a 및 화학식 5b에 있어서,
R1, R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고,
n은 1 이상의 정수이고,
W1, W2 및 W3은 각각 독립적으로 비닐기 및 아크릴레이트기를 포함하는 유기기에서 선택되는 것이며,
[화학식 6]
Figure 112017016024230-pat00008
상기 화학식 6에 있어서,
R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기 및 분자내 산소원자를 1 내지 3개 포함하는 헤테로사이클기에서 선택되는 것이고,
a는 1 내지 10의 정수이다.
일 실시예에 따르면, 상기 유무기 혼성 수지가 상기 화학식 5a 또는 5b의 화합물과 상기 화학식 6의 실란계 화합물이 1:0.5 내지 1:1의 몰비로 반응될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 실란트 조성물을 이용하여 제조된 액정표시소자를 제공한다.
본 발명은 유무기 혼성 아크릴 수지를 포함함으로써, 접착력이 현저히 향상된 액정표시소자용 실란트 조성물을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 실란트 조성물은 실란기가 측쇄에 형성된 아크릴 수지를 종래의 접착제 수지와 함께 사용함으로써, 액정표시장치의 상하부 기판과의 상호작용이 가능해져, 접착력이 보다 향상된 실란트 조성물을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 실란트 조성물의 사용을 나타내는 개념도 이다.
도 2는 일 실시예에 따른 유무기 혼성 아크릴 수지의 제조방법을 나타내는 공정 순서도이다.
도 3은 비교예의 실란트와 실시예의 실란트의 접착강도를 비교하는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
액정표시장치(liquid crystal display)에 사용되는 실란트(sealant)는 일반적으로 TFT 어레이 기판과 컬러 필터층 기판을 접착하기 위해 사용되며, 통상적으로 아민 작용기를 포함한 경화제를 사용하여 실란트를 제조하게 된다.
액정표시장치용 실란트 조성물 또는 이를 포함하는 경화물은 액정으로 용출되지 않아야 하며, 또한 외력에 대한 액정 표시장치의 신뢰성 향상으로 위해 상기 경화물이 강한 접착 강도를 가져야 할 필요가 있다.
통상적으로 상기한 실란트 조성물로서 열 및 자외선 반응을 통해 경화되는 에폭시 접착제 수지 및 아크릴 접착제 수지가 주로 투습 방지와 접착력 특성을 위해 저분자 물질이 복합적으로 배합되어 사용된다.
하지만, 액정표시소자 제품들의 베젤 두께가 얇아짐에 따라 기존 접착제보다 적은 양으로 동일한 또는 우수한 물성치가 요구된다.
본 발명은 이러한 종래의 문제를 해결하기 위해,
아크릴 수지 또는 아크릴-에폭시 하이브리드 수지의 측쇄에 실란기가 결합된 유무기 혼성 수지를 포함하는 액정표시소자용 실란트 조성물을 제공한다.
상기 측쇄에 실란기를 포함하는 유무기 혼성 수지는 하기 화학식 1a 또는 화학식 1b의 구조를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1a]
Figure 112017016024230-pat00009
[화학식 1b]
Figure 112017016024230-pat00010
상기 화학식 1a 및 화학식 1b에 있어서,
R1, R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고,
n은 1 이상의 정수이고,
W1, W2 및 W3은 각각 독립적으로 비닐기 또는 아크릴레이트기를 포함하는 유기기이며,
Z는 하기 화학식 2의 구조를 포함하는 실란기이고,
[화학식 2]
Figure 112017016024230-pat00011
상기 화학식 2에 있어서,
R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기 및 분자내 산소원자를 1 내지 3개 포함하는 헤테로사이클기에서 선택되는 것이고,
a는 0 내지 5의 정수이다.
일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1의 W1 및 W2는 비닐기, 아크릴레이트기 또는 에폭시기를 포함하는 경화성 작용기를 포함하는 유기기이며, 보다 구체적으로는 하기 화학식 3a 또는 3b에서 선택되는 유기기를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 3a]
Figure 112017016024230-pat00012
[화학식 3b]
Figure 112017016024230-pat00013
상기 화학식 3a, 3b에 있어서,
b1, b2는 0 내지 5의 정수이다.
본 발명에 따른 실란트 조성물은 상기 실란기가 측쇄에 결합된 아크릴 수지를, 기존의 에폭시계 수지 및 아크릴 수지를 포함하는 접착제 수지와 혼합하여 사용함으로써, 기존의 실란트 조성물에 비해, 주로 무기물로 형성되는 액정표시장치의 상하부 기판과의 강한 상호작용을 나타낼 수 있어 실란트의 접착 강도를 현저히 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 유무기 혼성 수지는, 구체적으로 상기 화학식 1a 또는 화학식 1b의 구조를 포함하는 유무기 혼성 수지는, 하기 화학식 5a 또는 화학식 5b의 구조를 포함하는 화합물 및 하기 화학식 6의 구조를 포함하는 실란 화합물을 반응시켜 제조되는 것일 수 있다.
[화학식 5a]
Figure 112017016024230-pat00014
[화학식 5b]
Figure 112017016024230-pat00015
상기 화학식 5a 및 화학식 5b에 있어서,
R1, R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고,
n은 1 이상의 정수이고,
W1, W2 및 W3은 각각 독립적으로 비닐기 및 아크릴레이트기를 포함하는 유기기에서 선택되는 것이며,
[화학식 6]
Figure 112017016024230-pat00016
상기 화학식 6에 있어서,
R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기 및 분자내 산소원자를 1 내지 3개 포함하는 헤테로사이클기에서 선택되는 것이고,
a는 1 내지 10의 정수이다.
일 실시예에 따르면, 상기 유무기 혼성 수지의 제조에 있어서, 상기 화학식 5a 또는 5b의 화합물과 상기 화학식 6의 실란계 화합물은 1:0.5 내지 1:1의 몰비로 반응될 수 있다.
본 발명에 따른 실란트 조성물은,
에폭시계 수지와 아크릴계 수지의 혼합물 및 상기 유무기 혼성 수지를 포함하는 접착제 수지;
열 개시제 또는 광 개시제;
실란 커플링제;
무기 충진재; 및
경화제를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 유무기 혼성 수지는 상기 유무기 혼성 아크릴 수지, 에폭시계 수지 및 아크릴계 수지 혼합물을 포함하는 접착제 수지 총 중량에 대해 1 내지 40중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 25 중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 20 중량%로 포함될 수 있다.
상기 경화제로서 광경화성 경화제 또는 열경화성 경화제 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 광 경화제로는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate), 디시클로펜타디엔 아크릴레이트(dicyclopentadiene acrylate), 디시클로펜타디엔 메타크릴레이트(dicyclopentadien methacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate), 디에틸렌글리콜 디메틸아크릴레이트(diethyleen glycol dimethacrylate), 에틸렌글리콜 아크릴레이트(ethylene glycol acrylate), 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate) 등이 있으며, 이들은 단독으로 혹은 2 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
또한, 열 경화제로는 아민계 경화제, 디히드라지드계 경화제, 산무수물계 경화제, 이미다졸계 경화제 등이 사용될 수 있다. 예를 들면, 이미다졸형은 2-메틸이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, P-0505(시코쿠 코퍼레이션제품) 등을 들 수 있다.
디히드라지드형의 구체적인 예로 아미큐어 VDH, 아미큐어 UDH(아지노모토사 제품), ADH, SDH, DDH, IDH(오츠카화학사 제품), NDH(일본히드라진 공업사 제품), MDH(Lancaster사 제품)등을 들 수 있다.
또한 아민형의 구체적인 예로 아미큐어 PN-23, 아미큐어 PN-H, 아미큐어 PN-31, 아미큐어 PN-40, 아미큐어 PN-23J, 아미큐어 PN-31J, 아미큐어 PN-40J, 아미큐어 MY-24, 아미큐어 MY-H, 아미큐어 MY-HK-1, 아미큐어 AH-203, 아미큐어 AH-300, 아미큐어 AH-154, 아미큐어 AH-163(아지노모토사 제품) 등을 들 수 있다.
이들은 단독 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 열경화제는 100℃ 미만 온도에서는 경화가 일어나지 않고 100℃ 이상 온도에서 경화가 일어나는 잠재성 열경화제를 사용하는 것이 바람직하다. 저장안정성, 액정오염성, 접착력 향상 측면에서 아민형 경화제를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 경화제는 상기 접착제 수지 100 중량부에 대해 0.5 중량부 내지 20중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 아민계 경화제가 0.5 중량부 미만의 양으로 투입되는 경우에는 경화공정이 길어질 수 있어 기판의 접착력이 저하되거나 제품의 불량을 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따른 실런트에 사용되는 수지는 아크릴계 수지와 열경화형의 에폭시계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 아크릴계 수지와 에폭시계 수지 각각을 사용할 수도 있으나, 열과 빛에 의한 보다 효과적이고 완벽한 경화를 위하여 아크릴계 수지와 에폭시계 수지를 적절히 혼합하여 사용하는 것이 더 바람직하다.
아크릴계 수지는 아크릴산이나 메타크릴산 등의 에스테르 중합체로서, 가볍고 기계적 강도가 우수하며 성형성 및 가공성이 좋다. 그리고, 아크릴계 수지는 광개시제가 광에 의해 라디칼을 형성하게 되면 라디칼과 아크릴계 수지가 연쇄반응하여 고분자화되면서 경화될 수 있다. 에폭시계 수지는 경화온도가 낮고 고온에서도 경도와 접착강도가 크며 가교도가 높다. 에폭시수지는 경화에 있어 반응수축이 매우 작고 휘발물을 발생하지 않으며, 전기적 성질과 기계적 성질이 매우 우수하며 치수 안정성이 매우 좋아 저장안정성이 높고 경화제를 혼합하지 않으면 온도에 관계없이 장기간의 보관이 가능하다는 장점이 있다.
에폭시계 수지 및 아크릴계 수지는 일반적으로 실란트 화합물에 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 에폭시 수지로는 노볼락형 에폭시수지, 비스페놀A형 에폭시수지, 비페닐형 에폭시수지, 트리페닐메탄형 에폭시수지, 페놀아랄킬형 에폭시수지 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 비스페놀A, 비스페놀S, 티오디페놀, 플루오렌비스페놀, 테르펜디페놀, 4,4'-비페놀, 2,2'-비페놀, 3,3',5,5'-테트라메틸-[1,1'-비페닐]-4,4'-디올, 하이드로퀴논, 레조르신, 나프탈렌디올, 트리스-(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-하이드록시페닐)에탄, 페놀류(페놀, 알킬치환페놀, 나프톨, 알킬치환나프톨, 디하이드록시벤젠, 디하이드록시나프탈렌 등)와 포름알데히드, 아세트알데히드, 벤즈알데히드, p-하이드록시벤즈알데히드, o-하이드록시벤즈알데히드, p-하이드록시아세토페논, o-하이드록시아세토페논, 디시클로펜타디엔, 푸르푸랄, 4,4'-비스(클로르메틸)-1,1'-비페닐, 4,4'-비스(메톡시메틸)-1,1'-비페닐, 1,4-비스(클로로메틸)벤젠, 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠 등과의 중축합물 및 이들의 변성물, 테트라브로모비스페놀A 등의 할로겐화비스페놀류, 알코올류로부터 유도되는 글리시딜에테르화물, 지환식 에폭시수지, 글리시딜아민계 에폭시수지, 글리시딜에스테르계 에폭시수지 등의 고형 또는 액상 에폭시수지를 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들의 에폭시계 수지는, 단독으로 이용할 수도, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
또한, 상기 아크릴계 수지로는 다관능 (메트)아크릴레이트를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 비스페놀A에폭시아크릴레이트, 비스페놀A디(메트)아크릴레이트, 비스페놀A글리세로레이트디(메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 하이드록시(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아디페이트디(메트)아크릴레이트, 하이드록시피발린산네오펜틸글리콜(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐디(메트)아크릴레이트, 카프로락탐 변성 디시클로펜테닐디(메트)아크릴레이트, EO 변성 인산디(메트)아크릴레이트, 알릴화 시클로헥실디(메트)아크릴레이트, 이소시아누레이트디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨(메트)아크릴레이트, PO 변성 트리메틸롤프로판트리(메트)아크릴레이트, EO 변성 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 카프로락탄 변성 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 1,3-비스(3-아크릴옥시프로필)-1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3-비스(3-아크릴옥시프로필)-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 등으로부터 중합된 아크릴레이트계 수지를 사용할 수 있으며, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들의 아크릴계 수지는, 단독으로 이용할 수도, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 아크릴계 수지와 에폭시계 수지는 6:4 내지 9:1의 중량비로 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 7:3 내지 9:1, 보다 바람직하게는 7:3 내지 8.5:1.5의 중량비로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 에폭시계 수지와 아크릴계 수지의 혼합물 및 유무기 혼성 수지를 포함하는 접착제 수지의 총 중량은 실란트 조성물 총 중량에 대해 40 내지 90중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 80 중량% 로 포함될 수 있다.
상기 개시제는 경화 방법에 따라 광 개시제 또는 열 경화제가 사용될 수 있다.
상기 상기 광 개시제로는 공지된 것이면 어떠한 것이든 사용할 수 있으며, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르 등의 벤조인과 그 알킬에테르류로 되는 벤조인계 화합물; 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 1,1-디클로로아세토페논, 4-(1-t-부틸디옥시-1-메틸에틸)아세토페논 등의 아세토페논계 화합물; 2-메틸안트라퀴논, 2-아밀안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 1-클로로안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물; 2,4-디메틸티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤, 2-클로로티오크산톤 등의 티오크산톤 화합물; 아세토페논디메틸케탈, 벤질디메틸케탈 등의 케탈 화합물; 벤조페논, 4-(1-t-부틸디옥시-1-메틸에틸)벤조페논, 3,3',4,4'-테트라키스(t-부틸디옥시카르보닐)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물 등의 물질을 사용할 수 있다. 또는, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로파논-1,2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰포리노페닐)-부탄-1-온, 2-(디메틸아미노)-2-[(4-메틸페닐)메틸]-1-[4-(4-몰포리닐)페닐]-1-부타논, N,N-디메틸아미노아세토페논 (시판품으로서는 치바스페셜리티케미컬사(현, 치바저팬사) 제품의 이루가큐어(등록상표) 907, 이루가큐어 369, 이루가큐어 379 등) 등의 α-아미노아세토페논 화합물; 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸-펜틸포스핀옥사이드(시판품으로서는, BASF사 제품 루실린(등록상표) TPO, 치바스페셜리티케미컬사 제품의 이루가큐어 819 등) 등의 아실포스핀옥사이드 화합물 역시 적절한 광개시제로서 사용될 수 있다. 그리고, 다른 적절한 광개시제로서는, 옥심에스테르 화합물을 들 수 있다. 옥심에스테르 화합물의 구체예로서는 2-(아세틸옥시이미노메틸)티오크산텐-9-온, (1,2-옥탄디온, 1-[4-(페닐티오)페닐]-, 2-(O-벤조일옥심)), (에탄온, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-, 1-(O-아세틸옥심)) 등을 들 수 있다. 시판품으로서는 치바스페셜리티케미컬사 제품의 GGI-325, 이르가큐어(Irgacure) OXE01, 이르가큐어 OXE02, ADEKA사 제품 N-1919, 치바스페셜리티케미컬사의 Darocur TPO 등을 들 수 있다. 부가하여, 비이미다졸계 화합물 또는 트리아진계 화합물 등도 적절한 광 경화제로서 사용될 수 있다.
광 개시제의 함량은 접착제 수지 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 10 중량부, 혹은 약 0.5 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 광 개시제의 함량이 지나치게 작으면, 광경화가 제대로 일어나지 않을 수 있다.
열 경화제로는 디시안디아미드 (dicyandiamide)계로서 미합중국의 에어프러덕트(Air products)사의 잠재성 경화제인 제품명 Amicure CG1400 또는 동CG325, 에이씨알(ACR) 컴패니의 제품명 3615S 등, 변성 히드라지드계로서는 일본국 아지노모또(Ajinomoto)사의 제품명 Ajicure VDH(4-isopropyl-2,5-dioxoimidazolidine-1,3-di(propionohydrazide) 또는 Ajicure ADH(Adipic dihydrazide), IDH(Isophthalic dihydrazide) 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 변성 히드라지드계 화합물이 사용될 수 있다.
열 경화제의 함량은 접착제 수지 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 15 중량부, 혹은 약 0.5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
상기 실란 커플링제로는 공지된 것이면 어떠한 것이든 사용할 수 있으며, 예를 들면, 에폭시실란계 커플링제, 아미노실란계 커플링제, 머캅토실란계 커플링제 등이 사용될 수 있다.
에폭시실란계 커플링제로서는, 예를 들어, 글리시독시프로필트리메톡시실란, 글리시독시프로필트리에톡시실란, 글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 글리시딜부틸트리메톡시실란, (3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있고, 아미노실란계 커플링제로서는, 예를 들어, 아미노프로필메톡시실란, 아미노프로필 트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있고, 머캅토실란계 커플링제로서는, 예를 들어, 머캅토프로필트리메톡시실란, 머캅토프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 좋다. 시판의 커플링제로서는, 예를 들어, 신에츠 카가쿠코교(주) 제조 「KBM403」(3-글리시독시프로필트리메톡시실란), 신에츠 카가쿠코교(주) 제조 「KBM803」(3-머캅토프로필트리메톡시실란), 신에츠 카가쿠코교(주) 제조 「KBE903」(3-아미노프로필트리에톡시실란), 신에츠 카가쿠코교(주) 제조 「KBM573」(N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란) 등을 들 수 있다.
상기 실란 커플링제는 접착제 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 5 중량부, 보다 바람직하게는 0.05 내지 3 중량부일 수 있다.
상기 무기 충진재는 공지된 것이면 어떠한 것이든 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 무기 충진재로는 실리카, 규조토, 알루미나, 산화아연, 산화철, 산화마그네슘, 산화주석, 산화티탄, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 탄산마그네슘, 황산바륨, 석고, 규산칼슘, 탈크, 유리 비드, 견운모, 활석백토, 벤토나이트, 질화알루미늄, 질화규소, 티탄산칼륨, 제올라이트, 칼시아, 마그네시아, 페라이트 등을 포함한다. 상기 유기 및 무기 충진재들은 단독으로 또는 2 이상의 조합으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 충진재(filler)는 수지의 기계적 특성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
상기 무기 충진재의 함량은 접착제 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 60 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 60 중량부 일 수 있고, 무기 충진제의 함량이 60 중량부를 초과하면 실란트 조성물의 점도가 지나치게 상승할 수 있다.
본 발명에 따른 실란트 조성물의 제조방법은,
a) 상기 에폭시계 수지 및 아크릴계 수지를 일정 비율로 혼합하는 단계;
b) 상기 단계 a)의 혼합물에 상기 유무기 혼성 수지를 첨가하는 단계;
c) 개시제, 실란 커플링제, 무기 충진재 및 경화제를 첨가하는 단계;
d) 상기 단계 c)의 혼합물을 혼합 및 교반하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 실란트 조성물은, 열 경화성 또는 광 경화성 일 수 있다.
본 발명에 따른 실란트 조성물의 열 경화공정은 약 100℃ 내지 140℃의 온도조건에서 진행될 수 있으며, 바람직하게는 약 110℃ 내지 130℃의 경화온도에서 경화될 수 있고, 보다 바람직하게는 약 120℃ 내지 130℃의 경화온도에서 1 시간 내지 2 시간 동안 경화될 수 있다.
본 발명에 따른 실란트 조성물의 광 경화공정은 2 J/cm2 내지 6 J/cm2 의 광 조사 조건, 바람직하게는 3 J/cm2 내지 5 J/cm2 에서 광경화될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 열경화공정 및 광경화공정은 함께 수행될 수 있으며, 예를 들면, 광경화 이후 열경화 공정을 진행 하거나, 광경화와 열경화공정이 동시에 진행될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 본 발명에 따른 실란트 조성물은 기존의 실란트 조성물에 비해 20% 내지 60%, 바람직하게는 25% 내지 60% 더 향상된 접착 강도를 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 실란트 조성물은 도 1에 도시한 바와 같이 액정 표시 소자의 제조에 있어 TFT 어레이 기판과 color filter층 기판을 접착하는 용도로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 실란트 조성물은 유무기 혼성 아크릴 수지를 포함함으로써 기존의 실란트 조성물에 비해 상기 기판과의 상호작용이 향상되어, 기판에 대해 높은 접착 강도를 나타낼 수 있으므로, 상기 두 기판을 보다 견고하게 결착시킴으로써 보다 향상된 품질의 LCD를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1
Bisphenol A glycidylmethacrylate (Bis-GMA)와 희석제인 Hexanediol diacrylate (HDDA) (80:20)를 믹서기를 이용하여 10분간 3회 교반하였다. 상기 혼합물에 Dibutyltin dilaurate (DBTDL) catalyst를 넣고 3구 플라스크에 옮긴 후, 40℃에서 500rpm으로 30분간 교반하였다. 이후 상기 혼합물에 3-isocyanatopropyl trimethoxysilane를 상기 Bisphenol A glycidylmethacrylate와 약 0.5:1(mol 비)의 함량으로 적가한 후 3시간 동안 교반시켜 유무기 혼성 아크릴 수지를 제조하였다. 하기 반응식 1은 상기 유무기 혼성 수지의 반응을 나타낸다.
[반응식 1]
Figure 112017016024230-pat00017
비스페놀 A 형 아크릴 수지인 bisphenol A glycerolate dimethacrylate(Aldrich)와 비스페놀 A 형 에폭시 수지인 bisphenol A diglycidyl ether(국도화학 / YD-128)를 8:2 비율로 혼합한 후, 혼합된 에폭시/아크릴레이트 수지 60 중량부에 대해 상기 유무기 혼성 아크릴 수지를 10 중량부 첨가하고, 광개시제(Ciba Specialty Chemicals Inc./Irgacure OXE 01) 1 중량부, 실란 커플링제(Aldrich/3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate) 1 중량부, 열경화제(Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc./Aijicure VDH/4-isopropyl-2,5-dioxoimidazolidine-1,3-di(propionohydrazide)) 6 중량부 및 무기 충진재(ABC nano tech/SR-1510508 DA1 A 7)를 30 중량부로 첨가하고 paste mixer를 이용하여 상기 혼합물을 약 30분간 교반하여 실란트 조성물을 제조하였다.
상기 실란트 조성물을 사용하여 두개의 기판을 접착시키고 UV 노광 3J에서 광경화 후 및 130℃에서 1시간 열경화공정을 수행하였다.
실시예 2
아크릴-에폭시 하이브리드 수지(각 n 값은 1)와 Hexanediol diacrylate를 믹서기를 이용하여 10분간 3회 교반하였다. 상기 혼합물에 DBTDL catalyst를 넣고 3구 플라스크에 옮긴 후, 40℃에서 500rpm으로 30분간 교반하였다. 다시 상기 혼합물에 실란계 커플링 에이전트를 상기 아크릴/에폭시 하이브리드 수지와 약 0.5:1몰비로 적가한 후 3시간 동안 교반시켰다. 하기 반응식 2에 상기 유무기 혼성 아크릴-에폭시 수지의 반응을 나타내었다.
Figure 112017016024230-pat00018
비스페놀 A 형 아크릴 수지인 bisphenol A glycerolate dimethacrylate(Aldrich)와 비스페놀 A 형 에폭시 수지인 bisphenol A diglycidyl ether(국도화학 / YD-128)를 8:2 비율로 혼합한 후, 혼합된 에폭시/아크릴레이트 수지 60 중량부에 대해 상기 유무기 혼성 아크릴 수지를 5 중량부 첨가하고, 광개시제(Ciba Specialty Chemicals Inc./Irgacure OXE 01) 1 중량부, 실란 커플링제(Aldrich/3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate) 1 중량부, 열경화제(Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc./Aijicure VDH/4-isopropyl-2,5-dioxoimidazolidine-1,3-di(propionohydrazide)) 6 중량부 및 무기 충진재(ABC nano tech / SR-1510508 DA1 A 7)를 30 중량부로 첨가하고 paste mixer를 이용하여 상기 혼합물을 약 30분간 교반하여 실란트 조성물을 제조하였다.
상기 실란트 조성물을 사용하여 두개의 기판을 접착시키고 UV 노광 3J 에서 광경화 후 130℃에서 1시간 열경화공정을 수행하였다.
비교예 1
비스페놀 A 형 아크릴 수지인 bisphenol A glycerolate dimethacrylate(Aldrich)와 비스페놀 A 형 에폭시 수지인 bisphenol A diglycidyl ether(국도화학 / YD-128)가 8:2 비율로 혼합된 에폭시/아크릴레이트 수지 100 중량부에 대해 광개시제(Ciba Specialty Chemicals Inc. /Irgacure OXE 01) 1.5 중량부, 실란 커플링제(Aldrich/3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate) 3 중량부, 열경화제(Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc./Aijicure VDH / 4-isopropyl-2,5-dioxoimidazolidine-1,3-di(propionohydrazide)) 7 중량부 및 실리카 계열 무기 충진재(ABC nano tech/ SR-1510508 DA1 A 7)를 30 중량부로 첨가하고 paste mixer를 이용하여 약 30분간 교반하여 에폭시/아크릴레이트 수지에 완전히 혼합하여 실란트 조성물을 제조하였다.
상기 실란트 조성물을 사용하여 두개의 기판을 접착시키고 120℃ 에서 1시간 동안 열 경화공정을 수행하였다.
<실험예 1> 접착강도 측정
한쪽 ITO 기판에 3 um 스페이서 도포 후 중앙 부분에 상기 실란트 조성물을 올린 후 다른 ITO 기판을 이용해 십자 형태로 셀을 제조하였다. 이때 상기 실란트 조성물의 지름이 3 내지 4 mm가 되도록 하였다. 이후, 제조된 셀을 UV 3J 및 열경화 130℃ 1시간 동안 경화 시켰다. 상기 경화된 셀을 UTM을 이용하여 접착강도를 측정하였다. 박리속도로 1.3 mm/min 로 접착강도를 측정하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 2 의 실란트 조성물과 비교예 1의 실란트 조성물의 접착강도를 비교하여 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 유뮤기 혼성 수지를 첨가한 실란트 조성물로 접착된 기판에서 보다 강한 접착강도를 나타낸다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 아크릴 수지 또는 아크릴-에폭시 하이브리드 수지의 측쇄에 실란기가 결합된 유무기 혼성 수지 1~40 중량%와, 아크릴계 수지와 에폭시계 수지를 6:4~9:1 중량비로 포함하는 혼합물 60~99중량%를 포함하는 접착제 수지 100 중량부;
    실란 커플링제 0.01~10 중량부;
    무기 충진재 20~60 중량부;
    광 개시제 0.1~10 중량부; 및
    열 경화제 0.1~15 중량부를 포함하는 액정표시소자용 실란트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측쇄에 실란기를 포함하는 유무기 혼성 수지가 하기 화학식 1a 또는 화학식 1b의 구조를 포함하는 것인 액정표시소자용 실란트 조성물:
    [화학식 1a]
    Figure 112017016024230-pat00019

    [화학식 1b]
    Figure 112017016024230-pat00020

    상기 화학식 1a 및 화학식 1b에 있어서,
    R1, R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고,
    n은 1 이상의 정수이고,
    W1, W2 및 W3은 각각 독립적으로 비닐기 및 아크릴레이트기를 포함하는 유기기에서 선택되는 것이며,
    Z는 하기 화학식 2의 구조를 포함하는 실란기이고,
    [화학식 2]
    Figure 112017016024230-pat00021

    상기 화학식 2에 있어서,
    R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기 및 분자내 산소원자를 1 내지 3개 포함하는 헤테로사이클기에서 선택되는 것이고,
    a는 1 내지 10의 정수이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화학식 1a 및 화학식 1b의 W1, W2, W3이 각각 독립적으로 하기 화학식 3a 또는 3b에서 선택되는 유기기인 액정표시소자용 실란트 조성물:
    [화학식 3a]
    Figure 112017016024230-pat00022

    [화학식 3b]
    Figure 112017016024230-pat00023

    상기 화학식 3a, 3b에 있어서,
    b1, b2는 0 내지 5의 정수이다.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실란트 조성물이 열 경화성을 가지며, 열 경화가 100℃ 내지 130℃의 온도조건에서 1시간 내지 2시간 동안 수행되는 것인 액정표시소자용 실란트 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실란트 조성물이 광 경화성을 가지며, UV 광원을 이용한 광 경화가 2 J/cm2 내지 6 J/cm2의 조사 조건에서 수행되는 것인 액정표시소자용 실란트 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유무기 혼성 수지는 하기 화학식 5a 또는 화학식 5b의 구조를 포함하는 화합물 및 하기 화학식 6의 구조를 포함하는 실란 화합물을 반응시켜 제조되는 것인 액정표시소자용 실란트 조성물:
    [화학식 5a]
    Figure 112017016024230-pat00024

    [화학식 5b]
    Figure 112017016024230-pat00025

    상기 화학식 5a 및 화학식 5b에 있어서,
    R1, R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고,
    n은 1이상의 정수이고,
    W1, W2 및 W3은 각각 독립적으로 비닐기 및 아크릴레이트기를 포함하는 유기기에서 선택되는 것이며,
    [화학식 6]
    Figure 112017016024230-pat00026

    상기 화학식 6에 있어서,
    R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기 및 분자내 산소원자를 1 내지 3개 포함하는 헤테로사이클기에서 선택되는 것이고,
    a는 1 내지 10의 정수이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유무기 혼성 수지가 상기 화학식 5a 또는 5b의 화합물과 상기 화학식 6의 실란계 화합물이 1:0.5 내지 1:1의 몰비로 반응되어 제조되는 것인 액정표시소자용 실란트 조성물.
  10. 제1항 내지 제3항 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항의 실란트 조성물을 이용하여 제조된 액정표시소자.
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