JP2017203830A - 液晶シール剤及びそれを用いた液晶表示セル - Google Patents

液晶シール剤及びそれを用いた液晶表示セル Download PDF

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Masayoshi Muto
正嘉 武藤
橋本 昌典
Masanori Hashimoto
昌典 橋本
将輝 舘野
Masaki Tateno
将輝 舘野
堅太 菅原
Kenta Sugawara
堅太 菅原
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Abstract

【課題】光及び/又は熱によって硬化する液晶シール剤であって、配向膜、特に光配向膜への接着強度が高く、また、低液晶汚染性や耐湿性等の一般的特性においても優れる液晶滴下工法用液晶シール剤を提供する。
【解決手段】分子内に所定の化学式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される構造を少なくとも1つずつ有する化合物を含有する液晶シール剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、光及び/又は熱によって硬化する液晶シール剤に関する。より詳細には、配向膜、特に光配向膜への接着強度が高く、また低液晶汚染性や耐湿性等の一般的特性においても優れる液晶滴下工法用液晶シール剤に関する。
近年の液晶表示セルの大型化に伴い、液晶表示セルの製造法として、より量産性の高い、いわゆる液晶滴下工法が提案されていた(特許文献1、特許文献2参照)。具体的には、一方の基板に形成された液晶シール剤の堰の内側に液晶を滴下した後、もう一方の基板を貼り合わせることにより液晶が封止される液晶表示セルの製造方法である。
しかし、液晶滴下工法は、未硬化の状態の液晶シール剤が液晶に接触するため、その際に液晶シール剤の成分が液晶に溶解(溶出)して液晶の抵抗値を低下させ、シール近傍の表示不良を発生させるという問題点がある。
この課題を解決する為、現在は液晶滴下工法用の液晶シール剤として光熱併用型のものが用いられ、実用化されている(特許文献3、4)。この液晶シール剤を使用した液晶滴下工法では、基板に挟まれた液晶シール剤に光を照射して一次硬化させた後、加熱して二次硬化させることを特徴とする。この方法によれば、未硬化の液晶シール剤を光によって速やかに硬化でき、液晶シール剤成分の液晶への溶解(溶出)を抑えることが可能である。さらに、光硬化のみでは光硬化時の硬化収縮等による接着強度不足という問題も発生するが、光熱併用型であれば加熱による二次硬化によって応力緩和効果が得られ、そういった問題も解消できるという利点を有する。
この光熱硬化型の液晶滴下工法用液晶シール剤が実用化されたことによって、液晶滴下工法は、一般的に用いられる工法となった。
しかし最近では、液晶ディスプレイの更なる高精細化、高輝度化、狭額縁化等を目的として、様々な改良がなされており、これに伴う液晶滴下工法用液晶シール剤への要求特性も変化してきている。
その一つが、配向膜への接着強度向上である。これは液晶滴下工法用液晶シール剤が配向膜部分に配置されること、及びその線幅(液晶シール剤の幅)も細くなり、被着面積が小さくなっていることによる。
また、特に最近使用されている光配向膜への接着性の改善は、重要な課題となりつつあり、十分に満足のいく液晶滴下工法用液晶シール剤が提案されていないのが現状である。
また、液晶滴下工法用液晶シール剤に要求される特性の一つに耐湿信頼性が挙げられる。これは、例えば、湿熱環境下にさらされた液晶の駆動に欠陥を生じるといった問題を生じることがある為である。この問題は従来の液晶注入方式によって製造された液晶表示セルでも発生していた問題であるが、液晶滴下工法によって製造された液晶表示セルにおいては、特に顕著になっている。この問題を解決する為に、従来より様々な工夫がなされてきた。例えば、熱ラジカル重合開始剤や硬化促進剤を添加することによる反応率の向上や、液晶への溶解性の低い材料を構成成分とする等である。
しかし、これらの検討によっても、上記課題を十分に解決した液晶滴下工法用液晶シール剤の実現には至っていない。
特開昭63−179323号公報 特開平10−239694号公報 特許第3583326号公報 特開2004−61925号公報
本発明は、光及び/又は熱によって硬化する液晶シール剤に関するものであって、配向膜、特に光配向膜への接着強度が高く、また、低液晶汚染性や耐湿性等の一般的特性においても優れる為、液晶表示素子の高精細化、高輝度化、狭額縁化、高速応答化、低電圧駆動化、長寿命化を実現する液晶滴下工法用液晶シール剤を提案するものである。
本発明者らは、上記課題を解決する為に鋭意検討した結果、特定の構造を有する化合物が、特に光配向膜への接着を向上するとともに低液晶汚染性を実現することを見出し、本願発明にいたったものである。
即ち本発明は、次の1)〜17)に関するものである。なお本明細書において、「(メタ)アクリル」と記載した場合には、「アクリル」及び/又は「メタクリル」を意味するものとする。
また、本明細書において上付きのRTMは登録商標を意味する。また、構造式中の*は他の基との結合位置を表す。
1)
(A)分子内に下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される構造を少なくとも1つずつ有する化合物を含有する液晶シール剤。
Figure 2017203830
(式(1)中、Rは炭化水素基を表し、*は結合位置を表す。)
Figure 2017203830
(式(2)中、Akは炭素数2〜10の炭化水素基を表し、*は結合位置を表す。)
Figure 2017203830
(式(3)中、Eは炭素数2〜30の炭化水素基、又は下記式(2−1)で表される基を表し、Rは水素原子、アクリロイル基、メタクロイル基のいずれかを表し、*は結合位置を表す。)
Figure 2017203830
(式(2−1)中、Rはメチル基、アリル基、グリシジル基、カルボキシレート化されたグリシジル基であり、*は結合位置を表す。)
Figure 2017203830
(式(4)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、*は結合位置を表す。)
2)
上記式(1)が、下記式(5)で表される構造である上記1)に記載の液晶シール剤。
Figure 2017203830
((式(5)中、Xnは炭素数30〜50の炭化水素基、下記式(3−1)、(3−2)、(3−3)、又は(3−4)で表される基を表し、*は結合位置を表す。)
Figure 2017203830
(式(3−1)中、2つのRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜10の炭化水素基を表し、lは1〜30の整数を表し、*は結合位置を表す。)
Figure 2017203830
(式(3−2)中、3つのRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜10の炭化水素基を表し、mは1〜30の整数を表し、*は結合位置を表す。)
Figure 2017203830
(式(3−3)中、2つのRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜11の炭化水素基を表し、nは1〜30の整数を表し、*は結合位置を表す。)
Figure 2017203830
(式(3−4)中、2つRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜10の炭化水素基を表し、oは2〜30の整数を表し、*は結合位置を表す。)
3)
上記式(2)において、Akが2〜7の炭化水素基である上記1)又は2)に記載の液晶シール剤。
4)
上記式(2)において、Akがフェニレン基、又はビニレン基である上記1)乃至3)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
5)
上記式(3)において、Eが環構造を有する炭化水素基である上記1)乃至4)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
6)
上記式(3)において、Eが上記式(2−1)で表される基であり、式(2−1)中、Rがアリル基である上記1)乃至4)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
7)
上記式(3)において、Eが下記式(2−2)、又は(2−3)で表される基である上記1)乃至4)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
Figure 2017203830
(式(2−2)中、Rは水素原子、又はメチル基で表し、*は結合位置を表す。)
Figure 2017203830
(式(2−3)中、*は結合位置を表す。)
8)
上記式(5)において、Xnが式(3−1)で表される基であり、式(3−1)中、Rが炭素数5〜6のアルキレン基であり、lが2〜10の整数である上記2)乃至7)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
9)
上記式(5)において、Xnが式(3−2)で表される基であり、式(3−1)中、Rが炭素数2〜6のアルキレン基であり、mが2〜10の整数である上記2)乃至7)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
10)
上記式(5)において、Xnが式(3−3)で表される基であり、式(3−3)中、Rが2〜11のアルキレン基であり、nが2〜10の整数である上記2)乃至7)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
11)
上記式(5)において、Xnが式(3−4)で表される基であり、式(3−4)中、Rが炭素数2〜4のアルキレン基であり、oが2〜10の整数である上記2)乃至7)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
12)
更に、(B)ラジカル重合開始剤を含有する上記1)乃至11)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
13)
更に、(C)無機フィラーを含有する上記1)乃至12)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
14)
更に、(D)シランカップリング剤を含有する上記1)乃至13)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
15)
更に、(E)熱硬化剤を含有する上記1)又は14)のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
16)
2枚の基板により構成される液晶表示セルにおいて、一方の基板に形成された上記1)乃至15)のいずれか一項に記載の液晶シール剤の堰の内側に液晶を滴下した後、もう一方の基板を貼り合わせ、その後光及び/又は熱により硬化することを特徴とする液晶表示セルの製造方法。
17)
上記1)乃至15)のいずれか一項に記載の液晶シール剤を硬化して得られる硬化物でシールされた液晶表示セル。
本発明の液液晶シール剤は、配向膜、特に光配向膜への接着強度が高く、また、低液晶汚染性や耐湿性等の一般的特性においても優れる為、液晶表示素子用液晶シール剤として極めて有用である。
[(A)特定の構造を有する化合物]
(式(1)で表される構造について)
本発明は、(A)分子内に上記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される構造を少なくとも1つずつ有する化合物を含有する液晶シール剤である。
式(1)中、Rは炭化水素基を表す。ここで炭化水素基とは、炭素数30〜50の脂肪族又は芳香族の直鎖、分岐、環状炭化水素基を表し、鎖中に脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基が混在しても良く、また複素原子(N、O、S)やハロゲン原子(F、Cl、Br、I)を有しても良い。具体的には、アルキレン基、アルキリデン基、アリーレン基等を挙げることがでる。Rの数平均分子量は500〜6000である場合が好ましく、更に好ましくは500〜3000であり、粘度、耐熱性のバランスから500〜1500である場合が特に好ましい。Rとして特に好ましい具体例は、水素化二量体脂肪酸のカルボキシ基の両方をヒドロキシ基に還元することによって製造できるダイマージオールを挙げることができる。市場から入手可能なダイマージオール化合物としてはCRODA社製Pripol(登録商標)シリーズ、特に商品名:Pripol2033等が挙げられる。
また、式(1)は上記式(5)で表される構造である場合が好ましい。式(5)中、Xnは、炭素数30〜50の炭化水素基、上記式(3−1)、(3−2)、(3−3)、又は(3−4)で表される基を表す。なお炭化水素基は上記式(1)における炭化水素基と同じ意味を表す。
Xnの数平均分子量は500〜6000である場合が好ましく、更に好ましくは500〜3000であり、粘度、耐熱性のバランスから500〜1500である場合が特に好ましい。Xnとして特に好ましい具体例は、水素化二量体脂肪酸のカルボキシ基の両方をヒドロキシ基に還元することによって製造できるダイマージオールを挙げることができる。市場から入手可能なダイマージオール化合物としてはCRODA社製Pripol(登録商標)シリーズ、特に商品名:Pripol2033等が挙げられる。
上記式(3−1)で表される基において、2つのRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜10の炭化水素基を表す。炭化水素基とは、脂肪族又は芳香族の直鎖、分岐、環状炭化水素基を表し、鎖中に脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基が混在しても良い。具体的には、アルキレン基、アルキリデン基、アリーレン基等を挙げることができ、好ましくは炭素数5〜9の炭化水素基、更に好ましくは、炭素数5〜6の炭化水素基である。好ましい炭化水素基の具体例としては、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。また、lは1〜30の整数を表し、好ましくは2〜20、更に好ましくは2〜10である。
上記式(3−2)で表される基において、3つのRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜10の炭化水素基を表す。炭化水素基とは、脂肪族又は芳香族の直鎖、分岐、環状炭化水素基を表し、鎖中に脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基が混在しても良い。具体的には、アルキレン基、アルキリデン基、アリーレン基等を挙げることができ、好ましくは炭素数4〜8の炭化水素基、更に好ましくは、炭素数2〜6の炭化水素基である。好ましい炭化水素基の具体例としては、ブチレン基、ネオペンチル基等が挙げられる。また、mは1〜30の整数を表し、好ましくは2〜20、更に好ましくは3〜15である。
上記式(3−3)で表される基において、2つのRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜11の炭化水素基を表す。炭化水素基とは、脂肪族又は芳香族の直鎖、分岐、環状炭化水素基を表し、鎖中に脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基が混在しても良い。具体的には、アルキレン基、アルキリデン基、アリーレン基等を挙げることができ、好ましくは炭素数4〜8の炭化水素基、更に好ましくは、炭素数5〜6の炭化水素基である。好ましい炭化水素基の具体例としては、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。また、nは1〜30の整数を表し、好ましくは2〜20、更に好ましくは2〜10である。
上記式(3−4)で表される基において、2つのRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜10の炭化水素基を表す。炭化水素基とは、脂肪族又は芳香族の直鎖、分岐、環状炭化水素基を表し、鎖中に脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基が混在しても良い。具体的には、アルキレン基、アルキリデン基、アリーレン基等を挙げることができ、好ましくは炭素数2〜5の炭化水素基、更に好ましくは、炭素数2〜4の炭化水素基である。好ましい炭化水素基の具体例としては、エチレン基、プロピル基、プロピレン基、ブチレン基等が挙げられる。また、oは2〜30の整数を表し、好ましくは2〜20、更に好ましくは3〜15である。
(式(2)で表される構造について)
式(2)中、Akは炭素数2〜10の炭化水素基を表す。炭化水素基とは、上記式(1)における炭化水素基と同じものを意味し、具体的には、アルキレン基、アルキリデン基、アリーレン基等を挙げることができ、好ましくは炭素数2〜8の炭化水素基、更に好ましくは、炭素数2〜7の炭化水素基である。好ましい炭化水素基の具体例としては、フェニレン基、ビニレン基、エチレン基等が挙げられ、このうち好ましくは、フェニレン基又はビニレン基である。
(式(3)で表される構造について)
式(3)中、Eは炭素数2〜30の炭化水素基、又は下記式(2−1)で表される基を表し、Rは水素原子、アクリロイル基、メタクロイル基のいずれかを表す。
炭化水素基とは、上記式(1)における炭化水素基と同じものを意味し、具体的には、アルキレン基、アルキリデン基、アリーレン基等を挙げることができ、好ましくは炭素数4〜15の炭化水素基、更に好ましくは、炭素数6〜15の炭化水素基である。好ましい炭化水素基の具体例としては、ナフタレン基、シクロへキシレン基、フェニレン基等が挙げられる。
上記式(3)中のEとしては、環構造を有する炭化水素基である場合が好ましく、例えばフェニレン基、ナフチレン基、シクロへキシレン基、上記式(2−1)、(2−2)、(2−3)で表される基等が挙げれらる。
上記式(2−1)で表される基において、Rはメチル基、アリル基、グリシジル基、カルボキシレート化されたグリシジル基である。カルボキシレート化されたグリシジル基とは、グリシジル基にカルボン酸化合物を反応させたものである。
上記式(2−2)で表される基において、Rは水素原子、又はメチル基を表す。
上記式(2−3)で表される基において、シクロヘキサン環上に他の置換基を有しても良い。
上記式(3)中、Rは水素原子、アクリロイル基、メタクロイル基のいずれかを表し、好ましくはメタクロイル基、水素原子である。なお式中2つのRは同じであっても異なっていても良い。
(式(4)で表される構造について)
上記式(4)中、Rは水素原子、アクリロイル基、メタクロイル基のいずれかを表し、好ましくはメタクロイル基、水素原子である。なお式中2つのRは同じであっても異なっていても良い。
なお、成分(A)としては、下記式(6)で表される構造である場合が特に好ましい。
Figure 2017203830
上記式(6)において、Xn、Ak、E、R、及びRは、上記式(1)乃至(4)におけるXn、Ak、E、R、及びRと、好ましいものを含め、同じ意味を表す。またaは2を表す。
成分(A)は、例えば、下記式(7)で表される化合物に上記式(8)で表される化合物を反応させ、その後上記式(9)で表される化合物を反応させ、その後更に上記式(10)で表される化合物を反応させることで合成することができる。
Figure 2017203830
Figure 2017203830
Figure 2017203830
Figure 2017203830
Figure 2017203830
上記式(7)において、Rは式(1)におけるXnと同じ意味を表す。
上記式(8)において、Akは式(2)におけるAkと同じ意味を表す。
上記式(9)において、Eは式(3)におけるEと同じ意味を表す。
上記式(10)、(11)において、Rは式(4)におけるRと同じ意味を表す。
[合成工程1]
上記式(7)で表される化合物と上記式(8)で表される化合物との反応は、通常のエステル化反応で行うことができる。この反応の反応温度は40〜200℃が好ましく、更に好ましくは40〜150℃である。特に本反応で行う場合は、酸無水物の揮発がある為、100℃以下での反応が好ましく、40〜100℃での反応が特に好ましい。反応温度が低すぎると反応までに時間がかかるという問題が生じ、反応温度が高すぎると目的以外の反応が進行し、得られる化合物の粘度が上がる可能性がある。この反応方法としては、上記式(7)で表される化合物を、加温しながら、または一定温度に保ちながら徐々に、又は分割して上記式(8)で表される化合物を添加する手法と、一括で仕込んだ後、温度を上げ、反応を行う手法があるが、前者の方がより好ましく用いられる。
上記式(7)で表される化合物と上記式(8)で表される化合物との反応比率は、理論的には官能基当量を合わせた等モル、若しくはその付近での反応が好ましいが、必要に応じて変更可能である。例えば、上記式(8)で表される化合物に対し、上記式(7)で表される化合物のヒドロキシ等量は0.9〜1.1、好ましくは0.95〜1.05である。
上記式(7)と上記式(8)の化合物との反応は、無触媒であることが好ましいが、触媒を用いる場合には、例えば、塩酸、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、硝酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸等の酸性化合物、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等のアミン化合物、ピリジン、ジメチルアミノピリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール等の複素環式化合物、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルプロピルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルセチルアンモニウムヒドロキシド、トリオクチルメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムアセテート、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。これらの触媒は1 種又は2 種以上を混合して用いても良い。これらの中で、トリエチルアミン、ピリジン、ジメチルアミノピリジンが好ましい。
触媒の量には特に制限はないが、用いる上記式(7)で表される化合物および上記式(8)で表される化合物の総質量100質量部に対して、通常0.001〜5質量部程度である。
上記式(7)と上記式(8)の化合物との反応は、有機溶剤を用いて行うこともできる。この有機溶剤としては、例えばヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等のアルカン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、アノン等のケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、蟻酸メチルなどのエステル化合物等を挙げることができる。
また有機溶剤の使用量としては、反応基質である上記式(7)で表される化合物と上記式(8)で表される化合物の総質量100質量部に対し、5〜200質量部程度であり、好ましくは5〜100質量部、より好ましくは20〜50質量部である。200質量部を超える場合、反応の進行が遅くなることから好ましくない。
反応時間は、通常1〜48時間、好ましくは1〜36時間、さらに好ましくは1〜24時間である。
反応終了後、触媒を用いた場合は、それぞれ中和、水洗、吸着などによって触媒の除去を行い、溶剤を留去することでカルボン酸化合物が得られる。また無触媒での反応においては必要に応じて溶剤を留去してもよいが、特に反応液のまま、次工程に進むことも可能である。
[合成工程2]
上記式(7)で表される化合物と上記式(8)で表される化合物との反応生成物と上記式(9)で表される反応は、通常のエポキシ基の開環を伴うエステル化反応で行うことができる。この反応の反応温度は、60℃〜150℃が好ましく、更に好ましくは70〜120℃である。反応温度が低すぎると反応時間が長くなり、反応温度が高すぎると目的以外の反応が進行し、得られる化合物の粘度が上がる可能性がある。この反応方法としては、上記式(7)で表される化合物と上記式(8)で表される化合物の反応生成物を、加温しながら、または一定温度に保ちながら徐々に、又は分割して上記式(9)で表される化合物を添加する手法と、一括で仕込んだ後、温度を上げ、反応を行う手法があるが、前者の方がより好ましく用いられる。
上記式(7)で表される化合物と上記式(8)で表される化合物の反応生成物と上記式(9)で表される化合物との反応比率は、上記式(8)で表される化合物と上記式(9)で表される化合物カルボキシ基に対して、エポキシ基1.1〜6等量での反応が好ましく、さらに好ましくは1.2〜4等量である。
この反応においては、反応を促進させるために触媒を使用することが好ましく、その使用量は通常上記式(9)で表される化合物100質量部に対して、0.1〜10質量部程度である。使用し得る触媒としては、例えばトリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、塩化トリエチルアンモニウム、臭化ベンジルトリメチルアンモニウム、沃化ベンジルトリメチルアンモニウム、トリフェニルフォスフィン、トリフェニルスチビン、メチルトリフェニルスチビン、オクタン酸クロム、オクタン酸亜鉛、オクタン酸ジルコニウム、ピリジン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルプロピルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルセチルアンモニウムヒドロキシド、トリオクチルメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムアセテート、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。
上記式(7)で表される化合物と上記式(8)で表される化合物との反応生成物と上記式(9)で表される反応は、有機溶剤を用いて行うこともできる。この有機溶剤としては、例えばヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等のアルカン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、アノン等のケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、蟻酸メチルなどのエステル化合物等を挙げることができる。
また有機溶剤の使用量としては、反応基質である上記式(7)で表される化合物と上記式(8)で表される化合物との反応生成物と上記式(9)で表される化合物の総質量100質量部に対し、5〜300質量部程度であり、好ましくは10〜200質量部、より好ましくは20〜150質量部である。300質量部を超える場合、反応の進行が遅くなることから好ましくない。反応時間は、通常1〜48時間、好ましくは1〜36時間、さらに好ましくは1〜24時間である。
反応終了後、触媒を用いた場合は、それぞれ中和、水洗、吸着などによって触媒の除去を行い、溶剤を留去することでエポキシ化合物が得られる。また無触媒での反応においては必要に応じて溶剤を留去してもよいが、特に反応液のまま、次工程に進むことも可能である。
[合成工程3]
上記合成工程2による反応生成物と上記式(10)との反応は、通常のエポキシ(メタ)アクリレート化反応によって行うこうとができる。この反応の反応温度は、通常60〜150℃であり、好ましくは70〜120℃であり、さらに好ましくは70〜110℃である。反応温度が低すぎると反応時間が長くなり、反応温度が高すぎると目的以外の反応が進行し、得られる化合物の粘度が上がる可能性がある。この反応方法としては、上記合成工程2の反応生成物を、加温しながら、または一定温度に保ちながら徐々に、又は分割して上記式(10)で表される化合物を添加する手法と、一括で仕込んだ後、温度を上げ、反応を行う手法があるが、前者の方がより好ましく用いられる。
上記合成工程2の反応生成物と上記式(10)で表される化合物との反応比率は、上記合成工程2で得られた化合物のエポキシ基に対して、上記式(10)で表される化合物のカルボキシ基1.0〜2.0等量での反応が好ましく、さらに好ましくは1.05〜1.5等量である。
この反応においては、反応を促進させるために触媒を使用することが好ましく、その使用量は通常上記式(9)で表される化合物100質量部に対して、0.1〜10質量部程度である。使用し得る触媒としては、例えばトリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、塩化トリエチルアンモニウム、臭化ベンジルトリメチルアンモニウム、沃化ベンジルトリメチルアンモニウム、トリフェニルフォスフィン、トリフェニルスチビン、メチルトリフェニルスチビン、オクタン酸クロム、オクタン酸亜鉛、オクタン酸ジルコニウム、ピリジン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルプロピルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルセチルアンモニウムヒドロキシド、トリオクチルメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムアセテート、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。上記合成工程2による反応生成物と上記式(10)との反応は、有機溶剤を用いて行うこともできる。この有機溶剤としては、例えばヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等のアルカン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、アノン等のケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、蟻酸メチルなどのエステル化合物等を挙げることができる。
また有機溶剤の使用量としては、反応基質である上記合成工程2による反応生成物と上記式(7)で表される化合物の総質量100質量部に対し、5〜300質量部程度であり、好ましくは10〜200質量部、より好ましくは20〜150質量部である。300質量部を超える場合、反応の進行が遅くなることから好ましくない。
反応時間は、通常1〜72時間、好ましくは1〜48時間、さらに好ましくは1〜36時間である。
反応終了後、触媒を用いた場合は、それぞれ中和、水洗、吸着などによって触媒の除去を行い、溶剤を留去することで成分(A)(Rは水素原子)が得られる。また無触媒での反応においては必要に応じて溶剤を留去してもよいが、特に反応液のまま、次工程に進むことも可能である。
[合成工程4]
成分(A)(Rは水素原子)のRをアクリル化又はメタクリロイル化する反応は、上記合成工程2で得られた反応生成物を通常のエポキシ(メタ)アクリレート化反応とエステル化の反応によって行うことができる。
この反応は通常のエステル化反応であるが、この反応の反応温度は、通常60〜150℃であり、好ましくは70〜120℃であり、さらに好ましくは70〜110℃である。反応温度が低すぎると反応時間が長くなり、反応温度が高すぎると目的以外の反応が進行し、得られる化合物の粘度が上がる可能性がある。この反応方法としては、上記合成工程2の反応生成物を、加温しながら、または一定温度に保ちながら徐々に、又は分割して上記式(11)で表される化合物を添加する手法と、一括で仕込んだ後、温度を上げ、反応を行う手法があるが、前者の方がより好ましく用いられる。
上記合成工程2の反応生成物と上記式(11)で表される化合物との反応比率は、上記合成工程2で得られた化合物のエポキシ基に対して、上記式(11)で表される化合物の酸無水物基で1.0〜2.0等量での反応が好ましく、さらに好ましくは1.05〜1.5等量である。
この反応においては、反応を促進させるために触媒を使用することが好ましく、その使用量は通常上記式(7)で表される化合物100質量部に対して、0.1〜10質量部程度である。使用し得る触媒としては、例えばトリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、塩化トリエチルアンモニウム、臭化ベンジルトリメチルアンモニウム、沃化ベンジルトリメチルアンモニウム、トリフェニルフォスフィン、トリフェニルスチビン、メチルトリフェニルスチビン、オクタン酸クロム、オクタン酸亜鉛、オクタン酸ジルコニウムピリジン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルプロピルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルセチルアンモニウムヒドロキシド、トリオクチルメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムアセテート、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。上記合成工程2による反応生成物と上記式(7)との反応は、有機溶剤を用いて行うこともできる。この有機溶剤としては、例えばヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等のアルカン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、アノン等のケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、蟻酸メチルなどのエステル化合物等を挙げることができる。
また有機溶剤の使用量としては、反応基質である上記合成工程2による反応生成物と上記式(7)で表される化合物の総質量100質量部に対し、5〜300質量部程度であり、好ましくは10〜200質量部、より好ましくは20〜150質量部である。300質量部を超える場合、反応の進行が遅くなることから好ましくない。
反応時間は、通常1〜72時間、好ましくは1〜48時間、さらに好ましくは1〜36時間である。
反応終了後、触媒を用いた場合は、それぞれ中和、水洗、吸着などによって触媒の除去を行い、溶剤を留去することで上記式(1)で表される化合物(Rは水素原子)が得られる。また無触媒での反応においては必要に応じて溶剤を留去してもよいが、特に反応液のまま、次工程に進むことも可能である。
本発明の、液晶シール剤は、成分(A)の他に硬化性化合物を含有してもよい。この硬化性化合物としては、エポキシ化合物、(メタ)アクリル化エポキシ化合物、(メタ)アクリル酸エステルのモノマー、(メタ)アクリル酸エステルのオリゴマー、部分(メタ)アクリル化エポキシ化合物等を挙げることができる。また、接着剤用途の場合には、本発明のアクリル化合物の他に、上記のうち、エポキシ化合物、(メタ)アクリル化エポキシ化合物及び部分(メタ)アクリル化エポキシ化合物から選択される1種もしくは2種以上を含有する場合が特に好ましい。例えば、エポキシ化合物、エポキシ化合物と(メタ)アクリル化エポキシ化合物の混合物、(メタ)アクリル化エポキシ化合物、部分(メタ)アクリル化エポキシ化合物等が挙げられる。特に液晶表示セル用接着剤として用いる場合であり、液晶と直接接触する部分で使用する場合には、液晶に対する汚染性、溶解性が低いものが好ましく、好適なエポキシ化合物の例としては、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールFノボラック型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、脂肪族鎖状エポキシ化合物、グリシジルエステル型エポキシ化合物、グリシジルアミン型エポキシ化合物、ヒダントイン型エポキシ化合物、イソシアヌレート型エポキシ化合物、トリフェノールメタン骨格を有するフェノールノボラック型エポキシ化合物、その他、二官能フェノール類のジグリシジルエーテル化物、二官能アルコール類のジグリシジルエーテル化物、およびそれらのハロゲン化物、水素添加物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。(メタ)アクリロイル化エポキシ化合物、部分(メタ)アクリロイル化エポキシ化合物は、エポキシ化合物と(メタ)アクリル酸の周知の反応により得ることができる。例えば、エポキシ化合物に所定の当量比の(メタ)アクリル酸と触媒(例えば、ベンジルジメチルアミン、トリエチルアミン、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、トリフェニルホスフィン、トリフェニルスチビン等)と、重合防止剤(例えば、メトキノン、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、フェノチアジン、ジブチルヒドロキシトルエン等)を添加して、例えば80〜110℃でエステル化反応を行うことにより得られる。原料となるエポキシ化合物としては、特に限定されるものではないが、2官能以上のエポキシ化合物が好ましく、例えばビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールFノボラック型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、脂肪族鎖状エポキシ化合物、グリシジルエステル型エポキシ化合物、グリシジルアミン型エポキシ化合物、ヒダントイン型エポキシ化合物、イソシアヌレート型エポキシ化合物、トリフェノールメタン骨格を有するフェノールノボラック型エポキシ化合物、その他、二官能フェノール類のジグリシジルエーテル化物、二官能アルコール類のジグリシジルエーテル化物、およびそれらのハロゲン化物、水素添加物などが挙げられる。これらのうち液晶汚染性の観点から、より好ましいものはビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂である。また、エポキシ基と(メタ)アクリロイル基との比率は限定されるものではなく、工程適合性及び液晶汚染性の観点から適切に選択される。
本発明の液晶シール剤には、さらに必要に応じて、(メタ)アクリル酸エステルのモノマー及び/又はオリゴマーを使用しても良い。そのようなモノマー、オリゴマーとしては、例えば、ジペンタエリスリトールと(メタ)アクリル酸の反応物、ジペンタエリスリトール・カプロラクトンと(メタ)アクリル酸の反応物等が挙げられるが、特に制限されるものではない。
本発明の液晶シール剤は接着剤用途として好適である。この場合、成分(A)の含有量は、硬化性化合物100質量部のうち、1〜100質量部含有することが好ましい。また、更に好ましくは10〜90質量部であり、特に好ましくは20〜80質量部である。
[(B)ラジカル重合開始剤]
本発明の液晶シール剤は、(b)ラジカル重合開始剤を含有しても良い。
本発明の液晶シール剤が含有しても良いラジカル重合開始剤(b)としては、ラジカルを生じ、連鎖重合反応を開始させる化合物であれば特に限定されないが、光ラジカル重合開始剤又は熱ラジカル重合開始剤が好ましく、どちらか一方を使用してもよいが両者を併用してもかまわない。
本発明の液晶シール剤が含有しても良い光ラジカル重合開始剤としては、紫外線や可視光等のエネルギー線の照射によって、ラジカルを生じ、連鎖重合反応を開始させる化合物であれば特に限定されないが、例えば、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジエチルチオキサントン、ベンゾフェノン、2−エチルアンスラキノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2−メチル−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノ−1−プロパン、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を挙げることができる。また、下記液晶表示セル用接着剤として用いる場合であり、液晶と直接接触する部分で使用する場合には、液晶汚染性の観点から、分子内に(メタ)アクリル基を有するものを使用する事が好ましく、例えば2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートと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−オンとの反応生成物が好適に用いられる。この化合物は国際公開WO2006/027982号記載の方法にて製造して得ることができる。この光重合開始剤の含有量は、本発明の液晶シール剤の全体を100質量%とした場合、通常0.1〜20質量%、好ましくは1〜15質量%である。
本発明の液晶シール剤が含有しても良い熱ラジカル重合開始剤としては、加熱によりラジカルを生じ、連鎖重合反応を開始させる化合物であれば特に限定されないが、有機過酸化物、アゾ化合物、ベンゾイン化合物、ベンゾインエーテル化合物、アセトフェノン化合物、ベンゾピナコール等が挙げられ、ベンゾピナコールが好適に用いられる。例えば、有機過酸化物としては、カヤメックA、カヤメックM、カヤメックR、カヤメックL、カヤメックLH、カヤメックSP-30C、パードックスCH−50L、パードックスBC−FF、カドックスB−40ES、パードックス14、トリゴノックス22−70E、トリゴノックス23−C70、トリゴノックス121、トリゴノックス121−50E、トリゴノックス121−LS50E、トリゴノックス21−LS50E、トリゴノックス42、トリゴノックス42LS、カヤエステルP−70、カヤエステルTMPO−70、カヤエステルCND−C70、カヤエステルO、カヤエステO−50E、カヤエステルAN、カヤブチルB、パードックス16、カヤカルボンBIC−75、カヤカルボンAIC−75(化薬アクゾ株式会社製)、パーメックN、パーメックH、パーメックS、パーメックF、パーメックD、パーメックG、パーヘキサH、パーヘキサHC、パーヘキサTMH、パーヘキサC、パーヘキサV、パーヘキサ22、パーヘキサMC、パーキュアーAH、パーキュアーAL、パーキュアーHB、パーブチルH、パーブチルC、パーブチルND、パーブチルL、パークミルH、パークミルD、パーロイルIB、パーロイルIPP、パーオクタND、(日油株式会社製)などが市販品として入手可能である。また、アゾ化合物としては、VA−044、V−070、VPE−0201、VSP−1001等(和光純薬工業株式会社製)等が市販品として入手可能である。該熱ラジカル重合開始剤の含有量としては、本発明の液晶シール剤の総量を100質量部とした場合、0.0001〜10質量部であることが好ましく、更に好ましくは0.0005〜7質量部であり、0.001〜3質量部が特に好ましい。
[(C)無機フィラー]
本発明の液晶シール剤は、(C)無機フィラーを含有しても良い。
本発明の液晶シール剤が含有しても良い無機フィラー(成分(c))としては、溶融シリカ、結晶シリカ、シリコンカーバイド、窒化珪素、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、マイカ、タルク、クレー、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸リチウムアルミニウム、珪酸ジルコニウム、チタン酸バリウム、硝子繊維、炭素繊維、二硫化モリブデン、アスベスト等が挙げられ、好ましくは溶融シリカ、結晶シリカ、窒化珪素、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、マイカ、タルク、クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウムであり、更に好ましくは溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、タルクである。これら無機フィラーは2種以上を混合して用いても良い。特に下記液晶表示セル用接着剤として用いる場合には、その平均粒径は、大きすぎると狭ギャップの液晶表示セル製造時に上下ガラス基板の貼り合わせ時のギャップ形成がうまくできない等の不良要因となるため、3μm以下が適当であり、好ましくは2μm以下である。粒径はレーザー回折・散乱式粒度分布測定器(乾式)(株式会社セイシン企業製;LMS−30)により測定した。
上記無機フィラーの液晶シール剤中の含有量は、本発明の液晶シール剤の全体を100質量部とした場合、通常1〜60質量部、好ましくは5〜50質量部である。無機フィラーの含有量が少な過ぎる場合、接着強度が低下し、また耐湿信頼性も劣るために、吸湿後の接着強度の低下も大きくなる場合がある。又、無機フィラーの含有量が多過ぎる場合、フィラー含有量が多すぎるため、液晶表示セル用接着剤として使用した場合には、セルのギャップ形成ができなくなってしまう場合がある。
[(D)シランカップリング剤]
本発明の液晶シール剤は、(D)シランカップリング剤を含有しても良い。
本発明の液晶シール剤が含有しても良いシランカップリング剤(成分(d))としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、N−(2−(ビニルベンジルアミノ)エチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。シランカップリング剤の液晶シール剤に占める含有量は、本発明の液晶シール剤の全体を100質量部とした場合、0.01〜3質量部が好適である。
[(E)熱硬化剤]
本発明の液晶シール剤は、(E)熱硬化剤を含有しても良い。
本発明の液晶シール剤が含有しても良い熱硬化剤(e)としては、特に限定されるものではなく(ただし上記熱ラジカル重合開始剤を含まない)、多価アミン類、多価フェノール類、ヒドラジド化合物等を挙げる事ができるが、ヒドラジド化合物が特に好適に用いられる。 例えば、芳香族ヒドラジドであるサリチル酸ヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、2,6−ナフトエ酸ジヒドラジド、2,6−ピリジンジヒドラジド、1,2,4−ベンゼントリヒドラジド、1,4,5,8−ナフトエ酸テトラヒドラジド、ピロメリット酸テトラヒドラジド等をあげることが出来る。また、脂肪族ヒドラジド化合物であれば、例えば、ホルムヒドラジド、アセトヒドラジド、プロピオン酸ヒドラジド、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ピメリン酸ジヒドラジド、1,4−シクロヘキサンジヒドラジド、酒石酸ジヒドラジド、リンゴ酸ジヒドラジド、イミノジ酢酸ジヒドラジド、N,N’−ヘキサメチレンビスセミカルバジド、クエン酸トリヒドラジド、ニトリロ酢酸トリヒドラジド、シクロヘキサントリカルボン酸トリヒドラジド、1,3−ビス(ヒドラジノカルボノエチル)−5−イソプロピルヒダントイン等のヒダントイン骨格、好ましくはバリンヒダントイン骨格(ヒダントイン環の炭素原子がイソプロピル基で置換された骨格)を有するジヒドラジド化合物、トリス(1−ヒドラジノカルボニルメチル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドラジノカルボニルエチル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドラジノカルボニルエチル)イソシアヌレート、トリス(3−ヒドラジノカルボニルプロピル)イソシアヌレート、ビス(2−ヒドラジノカルボニルエチル)イソシアヌレート等をあげることができる。硬化反応性と潜在性のバランスから好ましくは、イソフタル酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒ ドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、トリス(1−ヒドラジノカルボニルメチル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドラジノカルボニルエチル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドラジノカルボニルエチル)イソシアヌレート、トリス(3−ヒドラジノカルボニルプロピル)イソシアヌレートであり、特に好ましくはトリス(2−ヒドラジノカルボニルエチル)イソシアヌレートである。かかる熱硬化剤を使用する場合の使用量としては、本発明の液晶シール剤の全体を100質量部とした場合に0.1質量部−20質量部含有する場合が好ましく、更に好ましくは1質量部−10質量部であり、2種以上を混合して用いても良い。
[その他成分]
本発明の液晶シール剤には、さらに必要に応じて、有機酸等の硬化促進剤、ラジカル重合防止剤、顔料、レベリング剤、消泡剤、溶剤などの添加剤を配合することができる。
上記硬化促進剤としては、有機酸等を挙げることができる。
有機酸としては、有機カルボン酸や有機リン酸等が挙げられるが、有機カルボン酸である場合が好ましい。具体的には、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、フランジカルボン酸等の芳香族カルボン酸、コハク酸、アジピン酸、ドデカン二酸、セバシン酸、チオジプロピオン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、トリス(2−カルボキシメチル)イソシアヌレート、トリス(2−カルボキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2−カルボキシプロピル)イソシアヌレート、ビス(2−カルボキシエチル)イソシアヌレート等を挙げることができる。
本発明の液晶シール剤において、硬化促進剤を使用する場合には、液晶シール剤の総量中、通常0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%である。
上記ラジカル重合防止剤としては、光重合開始剤や熱ラジカル重合開始剤等から発生するラジカルをトラップし、重合を防止する化合物であれば特に限定されるものではなく、キノン系、ピペリジン系、ヒンダードフェノール系、ニトロソ系等を用いることができる。具体的には、ナフトキノン、2−ヒドロキシナフトキノン、2−メチルナフトキノン、2−メトキシナフトキノン、2,2,6,6,−テトラメチルピペリジン−1−オキシル、2,2,6,6,−テトラメチル−4−ヒドロキシピペリジン−1−オキシル、2,2,6,6,−テトラメチル−4−メトキシピペリジン−1−オキシル、2,2,6,6,−テトラメチル−4−フェノキシピペリジン−1−オキシル、ハイドロキノン、2−メチルハイドロキノン、2−メトキシハイドロキノン、パラベンゾキノン、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチルクレゾール、ステアリルβ−(3,5−ジt−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス−3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[β―(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]、2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニルプロピオネート)メタン、1,3,5−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)−sec−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン、パラメトキシフェノール、4−メトキシ−1−ナフトール、チオジフェニルアミン、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミンのアルミニウム塩、商品名アデカスタブLA−81、商品名アデカスタブLA−82(株式会社アデカ製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうちナフトキノン系、ハイドロキノン系、ニトロソ系ピペラジン系のラジカル重合防止剤が好ましく、ナフトキノン、2−ヒドロキシナフトキノン、ハイドロキノン、2,6−ジ−tert−ブチル−P−クレゾール、ポリストップ7300P(伯東株式会社製)が更に好ましく、ポリストップ7300P(伯東株式会社製)が最も好ましい。
ラジカル重合防止剤の含有量としては本発明の液晶シール剤総量中、0.0001〜1質量%が好ましく、0.001〜0.5質量%が更に好ましく、0.01〜0.2質量%が特に好ましい。
本発明の液晶シール剤を得る方法の一例としては、次に示す方法がある。まず、硬化性化合物(成分(A)やその他の硬化性化合物)に対し光ラジカル重合開始剤(B)を加熱溶解し、室温まで冷却後、無機フィラー(成分(C))、シランカップリング剤(成分(D))、熱ラジカル重合開始剤(B)、熱硬化剤(E)等を混合し、次いで公知の混合装置、例えば3本ロール、サンドミル、ボールミル等により均一に混合し、金属メッシュにて濾過することにより本発明の液晶シール剤を製造することができる。
本発明の液晶表示セルは、基板に所定の電極を形成した一対の基板を所定の間隔に対向配置し、周囲を本発明の液晶シール剤でシールし、その間隙に液晶が封入されたものである。封入される液晶の種類は特に限定されない。ここで、基板とはガラス、石英、プラスチック、シリコン等からなる少なくとも一方に光透過性がある組み合わせの基板から構成される。その製法としては、本発明の液晶シール剤に、グラスファイバー等のスペーサ(間隙制御材)を添加後、該一対の基板の一方にディスペンサー、またはスクリーン印刷装置等を用いて該液晶シール剤を塗布した後、必要に応じて、80〜120℃で仮硬化を行う。その後、該液晶シール剤の堰の内側に液晶を滴下し、真空中にてもう一方のガラス基板を重ね合わせ、ギャップ出しを行う。ギャップ形成後、90〜130℃で1〜2時間硬化することにより本発明の液晶表示セルを得ることができる。また光熱併用型として使用する場合は、紫外線照射機により液晶シール剤部に紫外線を照射させて光硬化させる。紫外線照射量は、好ましくは500〜10000mJ/cm、より好ましくは1000〜6000mJ/cmの照射量が好ましい。その後必要に応じて、90〜130℃で1〜2時間硬化することにより本発明の液晶表示セルを得ることができる。このようにして得られた本発明の液晶表示セルは、液晶汚染による表示不良が無く、接着性、耐湿信頼性に優れたものである。スペーサとしては、例えばグラスファイバー、シリカビーズ、ポリマービーズ等があげられる。その直径は、目的に応じ異なるが、通常2〜8μm、好ましくは4〜7μmである。その使用量は、本発明の液晶シール剤100質量%に対し通常0.1〜4質量%、好ましくは0.5〜2質量%、更に、好ましくは0.9〜1.5質量%程度である。
本発明の液晶シール剤は、配向膜、特に光配向膜への接着強度が高い。この結果、長期にわたって品質が劣化しない高精細な液晶表示セルの製造が可能となる。また、低液晶汚染性にも優れ、更に、その硬化物は耐湿性、耐熱性等の各種硬化物特性にも優れる。以上から、本発明の液晶シール剤を用いることにより、信頼性に優れる液晶表示セルを実現することができる。また、本発明の液晶シール剤を用いて作成した液晶表示セルは、電圧保持率が高く、イオン密度が低いという液晶表示セルとして必要な特性も充足される。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。尚、特別の記載のない限り、本文中「部」及び「%」とあるのは質量基準である。
[化合物Aの合成]
反応フラスコに、ポリカーボネートジオール(旭化成(株)製、品名デュラノールT-5650E 水酸基価223.1mgKOH/g、数平均分子量500)65重量部(0.129モル)と無水フタル酸38重量部(0.258モル)とトルエン45重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、レゾルシン型エポキシ樹脂RE-600NM (日本化薬(株)製、エポキシ当量128 g/eq)83重量部(0.646モル)、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 1重量部、トルエン80重量部を加えて、さらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、この反応生成物90重量部と、アクリル酸10重量部(0.139モル)と、トルエン28重量部と、重合禁止剤としてBHT0.3重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株))0.3重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が19mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン64重量部、MIBK128重量部を添加して希釈溶液とした後、半分量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物A 53重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=1,002、重量平均分子量Mw=2,431であった。
[化合物Bの合成]
反応フラスコに、ポリカプロラクトンジオール(ダイセル(株)製、品名プラクセル205 水酸基価212.8mgKOH/g、数平均分子量500) 21重量部と無水フタル酸12重量部とトルエン14重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、レゾルシン型エポキシ樹脂RE-600NM (日本化薬(株)製、エポキシ当量128 g/eq)26重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部、トルエン25重量部を加えてさらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、この反応生成物98重量部と、アクリル酸10重量部と、トルエン30重量部と、重合禁止剤としてBHT0.3重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が18mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン70重量部、MIBK140重量部を添加して希釈溶液とした後、同量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物B 61重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=1,342、重量平均分子量Mw=5,914であった。
[化合物Cの合成]
反応フラスコに、ポリエステルジオール(ADEKA(株)製 品名Y9-10 水酸基価111.0mgKOH/g、数平均分子量1000) 30重量部と無水フタル酸9重量部とトルエン17重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、レゾルシン型エポキシ樹脂RE-600NM (日本化薬(株)製、エポキシ当量128 g/eq)19重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部、トルエン22重量部を加えてさらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、この反応生成物97重量部と、アクリル酸10重量部と、トルエン30重量部と、重合禁止剤としてBHT0.3重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が18mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン69重量部、MIBK138重量部を添加して希釈溶液とした後、同量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物C 60重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=1,544、重量平均分子量Mw=5,533であった。
[化合物Dの合成]
反応フラスコに、ポリエーテルジオール(日油(株)製 品名ユニオールD-400 水酸基価286mgKOH/g、数平均分子量400) 17重量部と無水フタル酸13重量部とトルエン13重量部を加えて95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。
続いて、レゾルシン型エポキシ樹脂RE-600NM (日本化薬(株)製、エポキシ当量128 g/eq)29重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部、トルエン27重量部を加えてさらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、アクリル酸12重量部と、トルエン31重量部と、重合禁止剤としてBHT0.25重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.7重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が11mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン71重量部、MIBK142重量部を添加して希釈溶液とした後、同量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物D 60重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=1,336、重量平均分子量Mw=4,488であった。
[化合物Eの合成]
反応フラスコに、ダイマージオール(クローダジャパン(株)製 品名PRIPOL 2033 ) 22重量部と無水フタル酸12重量部とトルエン15重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、レゾルシン型エポキシ樹脂(RE-600NM 日本化薬(株)) 26重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部、トルエン26重量部を加えてさらに998℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、アクリル酸11重量部と、トルエンと、重合禁止剤としてBHT0.25重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株))0.7重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が16mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン71重量部、MIBK142重量部を添加して希釈溶液とした後、同量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物E 59重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=1,832、重量平均分子量Mw=8,507であった。
[化合物Fの合成]
反応フラスコに、ポリカーボネートジオール(旭化成(株)製、品名デュラノールT-5650E 水酸基価223.1mgKOH/g、数平均分子量500) 23重量部と無水マレイン酸9重量部とトルエン14重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、レゾルシン型エポキシ樹脂RE-600NM (日本化薬(株)製、エポキシ当量128 g/eq) 29重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部、トルエン27重量部を加えてさらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、この反応生成物100重量部と、アクリル酸12重量部と、トルエン32重量部と、重合禁止剤としてBHT0.3重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株))0.4重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が20mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン72重量部、MIBK144重量部を添加して希釈溶液とした後、同量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物F 64重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=1,501、重量平均分子量Mw=7,340であった。
[化合物Gの合成]
反応フラスコに、ポリカーボネートジオール(旭化成(株)製、品名デュラノールT-5650E 水酸基価223.1mgKOH/g、数平均分子量500)20重量部と4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(新日本理化(株))13重量部とトルエン14重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、レゾルシン型エポキシ樹脂RE-600NM (日本化薬(株)製、エポキシ当量128 g/eq)26重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部、トルエン25重量部を加えてさらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、アクリル酸10重量部と、トルエン30重量部と、重合禁止剤としてBHT0.25重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.7重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が17mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン70重量部、MIBK140重量部を添加して希釈溶液とした後、同量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物G 61重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=1,290、重量平均分子量Mw=3,090であった。
[化合物Hの合成]
反応フラスコに、ポリカーボネートジオール(旭化成(株)製、品名デュラノールT-5650E 水酸基価223.1mgKOH/g、数平均分子量500)21重量部と無水フタル酸12重量部とトルエン14重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、レゾルシン型エポキシ樹脂RGEHH(日本化薬(株)製、エポキシ当量112 g/eq) 23重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部、トルエン24重量部を加えてさらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、この反応生成物95重量部と、アクリル酸11重量部と、トルエン30重量部と、重合禁止剤としてBHT0.3重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株))0.3重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が20mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン68重量部、MIBK136重量部を添加して希釈溶液とした後、同量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物H 58重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=1,396、重量平均分子量Mw=2,550であった。
[化合物Iの合成]
反応フラスコに、ポリカーボネートジオール(旭化成(株)製、品名デュラノールT-5650E 水酸基価223.1mgKOH/g、数平均分子量500) 17重量部と無水フタル酸10重量部とトルエン12重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、水添ビスA型エポキシ樹脂YX-8000 (三菱化学(株)製、エポキシ当量353 g/eq) 31重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部、トルエン27重量部を加えてさらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、アクリル酸9部と、トルエン28重量部と、重合禁止剤としてBHT0.25重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.7重量部を加えて98℃に加温して40時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が29mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン70重量部、MIBK140重量部を添加して希釈溶液とした後、同量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物I 58重量部を得た。
GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=1,789、重量平均分子量Mw=4,248であった。
[化合物Jの合成]
反応フラスコに、ポリカーボネートジオール(旭化成(株)製、品名デュラノールT-5650E 水酸基価223.1mgKOH/g、数平均分子量500) 18重量部と無水フタル酸10重量部とトルエン12重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、イソシアヌル型エポキシ樹脂MA-DGIC (四国化成(株)製 エポキシ当量141g/eq) 25重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部、トルエン23重量部を加えてさらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、この反応生成物88重量部と、アクリル酸9重量部と、トルエン27重量部と、重合禁止剤としてBHT0.3重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 0.3重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が18mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン62重量部、MIBK124重量部を添加して希釈溶液とした後、同量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物J 52重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=2,645、重量平均分子量Mw=4,820であった。
[化合物Kの合成]
反応フラスコに、ポリカーボネートジオール(旭化成(株)製、品名デュラノールT-5650E 水酸基価223.1mgKOH/g、数平均分子量500)65重量部と無水フタル酸38重量部とトルエン45重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、レゾルシン型エポキシ樹脂RE-600NM (日本化薬(株)製、エポキシ当量128 g/eq)83重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 1重量部、トルエン80重量部を加えてさらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、この反応生成物90重量部と、メタクリル酸無水物(シグマアルドリッチ(株))19重量部と、トルエン37重量部と、重合禁止剤としてBHT0.3重量部、ピリジン0.4重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が16mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン73重量部、MIBK146重量部を添加して希釈溶液とした後、半分量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物K 62重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=971、重量平均分子量Mw=2,319であった。
[化合物Lの合成]
反応フラスコに、ポリカーボネートジオール(旭化成(株)製、品名デュラノールT-5650E 水酸基価223.1mgKOH/g、数平均分子量500)65重量部と無水フタル酸38重量部とトルエン45重量部を加えて 95℃に加温して20時間反応させ、GPC測定で酸無水物の面積比が5%以下であった。続いて、レゾルシン型エポキシ樹脂RE-600NM (日本化薬(株)製、エポキシ当量128 g/eq)83重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株)) 1重量部、トルエン80重量部を加えてさらに98℃に加温して5時間反応させ、酸価(JIS K-2501に記載の方法で測定した)が3mgKOH/g以下であった。続いて、この反応生成物90重量部と、メタクリル酸12重量部と、トルエン30重量部と、重合禁止剤としてBHT0.3重量部、触媒として水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液(TPAH-40 日東化成(株))0.3重量部を加えて98℃に加温して25時間反応させ、酸価(JIS K−2501に記載の方法で測定した)が18mgKOH/g以下であることを確認、反応終了とした。上記の硬化性樹脂生成物に、トルエン66重量部、MIBK132重量部を添加して希釈溶液とした後、半分量の1規定炭酸ソーダ溶液による洗浄を3〜4回、さらに同量の純水のみによる洗浄を4〜6回繰り返した。この希釈液を濾過して得た溶液を、加熱減圧下で溶媒を完全除去精製し、化合物L 57重量部を得た。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で分析した結果、数平均分子量Mn=903、重量平均分子量Mw=1,908であった。
[参考合成例1][ビスフェノールF型エポキシ樹脂のエポキシアクリレートの合成]
ビスフェノールF型エポキシ樹脂(東都化成株式会社製、YDF-8170C、エポキシ当量160g/ep)68.9gをトルエン66.7gに溶解s、これに重合禁止剤としてジブチルヒドロキシトルエン1500ppmを加え、60℃まで昇温した。その後、アクリル酸31.1gを加えさらに80℃まで昇温し、これに反応触媒であるトリメチルアンモニウムクロライド1500ppmを添加して、98℃で約30時間撹拌した。得られた反応液を水洗し、トルエンを留去することにより、ビスフェノールF型エポキシのエポキシアクリレートを得た。
[参考合成例2][1,2−ビス(トリメチルシロキシ)−1,1,2,2−テトラフェニルエタンの合成]
市販ベンゾピナコール(東京化成製)100部(0.28モル)をジメチルホルムアルデヒド350部に溶解させた。これに塩基触媒としてピリジン32部(0.4モル)、シリル化剤としてBSTFA(信越化学工業製)150部(0.58モル)を加え70℃まで昇温し、2時間攪拌した。得られた反応液を冷却し、攪拌しながら、水200部を入れ、生成物を沈殿させると共に未反応シリル化剤を失活させた。沈殿した生成物をろ別分離した後十分に水洗した。次いで得られた生成物をアセトンに溶解し、水を加えて再結晶させ、精製した。目的の1,2−ビス(トリメチルシロキシ)−1,1,2,2−テトラフェニルエタンを105.6部(収率88.3%)得た。
HPLC(高速液体クロマトグラフィー)で分析した結果、純度は99.0%(面積百分率)であった。
(液晶シール剤の調製)
[実施例1〜12]
下記表1に示す割合で、化合物A〜L(成分(A))を90℃で加熱溶解し、そこへ、光ラジカル重合開始剤を加熱溶解させた後、室温まで冷却し、シランカップリング剤、シリカ、熱硬化剤を添加し、攪拌した後、3本ロールミルにて分散させ、金属メッシュ(635メッシュ)で濾過し、液晶滴下工法用シール剤実施例1〜12を調製した。
[比較例1]
また、同様に下記表1に示す割合で、アクリル樹脂を90℃で加熱し、そこへ、光重合開始剤を加熱溶解させた後、室温まで冷却し、シランカップリング剤、シリカ、熱硬化剤、硬化促進剤を添加し、攪拌した後、3本ロールミルにて分散させ、金属メッシュ(635メッシュ)で濾過し、液晶滴下工法用シール剤比較例1を調製した。
評価試験は下記の方法で実施した。
[配向膜を塗布したガラス基片]
[参考例1][液晶配向剤の調整]
温度計、攪拌機、原料投入仕込み口および窒素ガス導入口を備えた200mlの四つ口フラスコに4,4’−ジアミノアゾベンゼンを2.4660g、脱水N−メチル−2−ピロリドンを30.00g 導入し、乾燥窒素気流下攪拌溶解した。反応系の温度を5℃に保ちながらピロメリット酸二無水物を2.5340g 添加し、30時間反応させた後、脱水N−メチル−2− ピロリドンを65.00g 加えて高分子成分の濃度が5重量%のポリアミック酸の液晶配向剤を調製した。原料の反応中に反応熱により温度が上昇するときは、反応温度を約70℃以下に抑えて反応させた。なおこの調整は、特開2005−275364号公報記載に順次手行うことができる。
[配向膜の作成]
参考例1で調整した液晶配向剤をN−メチル−2−ピロリドンで希釈して1.28重量%にした配向液を、ガラス基板にスピンコートし、90℃ホットプレートで60秒仮焼きを行い、230℃オーブンで1時間焼成した。さらにこの配向膜付き基板をUV照射機により3000mJ/cm(測定波長:254nm)の紫外線を照射させた。
[接着強度試験]
得られたシール剤1gにスペーサーとして5μmのグラスファイバー0.01gを添加して混合攪拌を行う。このシール剤を10mm×25mmの配向膜を塗布したガラス基片上にスクリーン印刷にて線幅が0.7mm、長さが10mmになるように一辺から5mmの部分に塗布し、そのシール剤上に10mm×20mmの配向膜を塗布したガラス基板片を5mm一方がずれるように一辺を揃えるように貼り合わせ、クリップで両末端を挟んだ後、3000mJ/cmのUV照射により光硬化させ、120℃オーブンに1時間投入してさらに熱硬化させた。そのガラス片の5mmずれた部分をボンドテスター(SS−30WD:西進商事株式会社製)にて下から上へ引き剥がす試験を行い、ピール接着強度を測定した。また、剥離面を観察し、下記基準で剥離モードを評価した。その結果を表1に示す。

(剥離モード)
○:凝集剥離部分が存在する。
×:ほとんどが配向膜とシール剤の界面で剥離している。
Figure 2017203830
表1の結果より、本発明の液晶シール剤は、光配向膜への接着強度に優れ、また剥離モードも良いことが確認された。従って、本発明の化合物は液晶シール剤用途に有用である。
本発明の液晶シール剤は、液晶表示特性に与える影響が極めて小さい為、液晶表示素子の高精細化、高速応答化、低電圧駆動化、長寿命化を可能とする。また、接着強度や耐湿信頼性に優れる為、信頼性の高い液晶表示素子の製造を実現することができる。

Claims (17)

  1. (A)分子内に下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される構造を少なくとも1つずつ有する化合物を含有する液晶シール剤。
    Figure 2017203830
    (式(1)中、Rは炭化水素基を表し、*は結合位置を表す。)
    Figure 2017203830
    (式(2)中、Akは炭素数2〜10の炭化水素基を表し、*は結合位置を表す。)
    Figure 2017203830
    (式(3)中、Eは炭素数2〜30の炭化水素基、又は下記式(2−1)で表される基を表し、Rは水素原子、アクリロイル基、メタクロイル基のいずれかを表し、*は結合位置を表す。)
    Figure 2017203830
    (式(2−1)中、Rはメチル基、アリル基、グリシジル基、カルボキシレート化されたグリシジル基であり、*は結合位置を表す。)
    Figure 2017203830
    (式(4)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、*は結合位置を表す。)
  2. 前記式(1)が、下記式(5)で表される構造である請求項1に記載の液晶シール剤。
    Figure 2017203830
    ((式(5)中、Xnは炭素数30〜50の炭化水素基、下記式(3−1)、(3−2)、(3−3)、又は(3−4)で表される基を表し、*は結合位置を表す。)
    Figure 2017203830
    (式(3−1)中、2つのRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜10の炭化水素基を表し、lは1〜30の整数を表し、*は結合位置を表す。)
    Figure 2017203830
    (式(3−2)中、3つのRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜10の炭化水素基を表し、mは1〜30の整数を表し、*は結合位置を表す。)
    Figure 2017203830
    (式(3−3)中、2つのRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜11の炭化水素基を表し、nは1〜30の整数を表し、*は結合位置を表す。)
    Figure 2017203830
    (式(3−4)中、2つRは同じであっても異なっていても良い炭素数2〜10の炭化水素基を表し、oは2〜30の整数を表し、*は結合位置を表す。)
  3. 前記式(2)において、Akが2〜7の炭化水素基である請求項1又は2に記載の液晶シール剤。
  4. 前記式(2)において、Akがフェニレン基、又はビニレン基である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  5. 前記式(3)において、Eが環構造を有する炭化水素基である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  6. 前記式(3)において、Eが前記式(2−1)で表される基であり、式(2−1)中、Rがアリル基である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  7. 前記式(3)において、Eが下記式(2−2)、又は(2−3)で表される基である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
    Figure 2017203830
    (式(2−2)中、Rは水素原子、又はメチル基で表し、*は結合位置を表す。)
    Figure 2017203830
    (式(2−3)中、*は結合位置を表す。)
  8. 前記式(5)において、Xnが式(3−1)で表される基であり、式(3−1)中、Rが炭素数5〜6のアルキレン基であり、lが2〜10の整数である請求項2乃至7のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  9. 前記式(5)において、Xnが式(3−2)で表される基であり、式(3−1)中、Rが炭素数2〜6のアルキレン基であり、mが2〜10の整数である請求項2乃至7のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  10. 前記式(5)において、Xnが式(3−3)で表される基であり、式(3−3)中、Rが2〜11のアルキレン基であり、nが2〜10の整数である請求項2乃至7のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  11. 前記式(5)において、Xnが式(3−4)で表される基であり、式(3−4)中、Rが炭素数2〜4のアルキレン基であり、oが2〜10の整数である請求項2乃至7のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  12. 更に、(B)ラジカル重合開始剤を含有する請求項1乃至11のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  13. 更に、(C)無機フィラーを含有する請求項1乃至12のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  14. 更に、(D)シランカップリング剤を含有する請求項1乃至13のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  15. 更に、(E)熱硬化剤を含有する請求項1又は14のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
  16. 2枚の基板により構成される液晶表示セルにおいて、一方の基板に形成された請求項1乃至15のいずれか一項に記載の液晶シール剤の堰の内側に液晶を滴下した後、もう一方の基板を貼り合わせ、その後光及び/又は熱により硬化することを特徴とする液晶表示セルの製造方法。
  17. 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の液晶シール剤を硬化して得られる硬化物でシールされた液晶表示セル。
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