JP2020126123A

JP2020126123A - 液晶表示素子用シール材およびプラスチックフィルム液晶表示素子

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Publication number: JP2020126123A
Application number: JP2019017920A
Authority: JP
Inventors: 吉徳二戸; Yoshitoku Nito; 聖小松崎; Satoshi Komatsuzaki; 直志高橋; Naoshi Takahashi; 俊伸藤村; Toshinobu Fujimura
Original assignee: NOF Corp
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2039-02-04
Also published as: JP7225860B2

Abstract

【課題】高い耐光性を備え、かつ水分バリア性、柔軟性、光硬化性、非液晶汚染性、密着性に優れる液晶表示素子用シール材を提供する。【解決手段】（Ａ）金属または金属塩でレーキ化した染料で表面を被覆したカーボンブラックと、（Ｂ）式１で表されるウレタン（メタ）アクリレートと、（Ｃ）式４で表されるヒドロキシ基含有メタクリレートを含む液晶表示素子用シール材であって、（Ａ）の含有量が１〜２０質量％、（Ｂ）の含有量が４０〜９０質量％、（Ｃ）の含有量が１〜２０質量％である液晶表示素子用シール材である。【選択図】なし

Description

本発明は、液晶表示素子に好適なシール材と、そのシール材を用いたプラスチックフィルム液晶表示素子に関する。

携帯電話やパーソナルコンピュータをはじめとする各種電子機器の画像表示に、液晶表示素子が広く使用されている。液晶表示素子は、通常、表面に電極が設けられた一対の基材と、それらの間に挟持された枠状のシール材硬化物と、該シール材硬化物で囲まれた領域内に封入された液晶層とを有する。

従来の液晶表示素子では、基材にガラス板を用いたものが大勢を占めていたが、近年になって薄い、軽い、割れない、曲げられる（フレキシブル）等の特徴を有するプラスチックフィルム基材を採用した液晶表示素子が開発されてきている。これらのプラスチックフィルム液晶表示素子（例えば、特許文献１〜３）では具体的には、高分子分散型液晶やポリマーネットワーク液晶が２枚のプラスチックフィルムで挟持された構造が採用されている。これらのプラスチックフィルム液晶表示素子では、空気中の水分の微小量の混入によって簡単に液晶の配向が簡単に乱れてしまうことから、実使用の際はパネル端部をシール材等の硬化性組成物で保護されている。このため、これら硬化性組成物には、プラスチックフィルム基材に密着して曲がりに追従するように、高い密着性と柔軟性が求められるだけでなく、同時に高い水分バリア性が求められている。これら硬化性組成物は塗工後、熱や光により硬化させるが、生産性向上を目的に、紫外線等の活性エネルギー線の照射で簡便に硬化することが望まれている。また、液晶層に直に接触するため、液晶汚染を引き起こさないこと（非液晶汚染性）も重要となっている。さらに、カーナビ等太陽光に晒されることを想定した液晶表示素子においては、太陽光に晒されることにより封止材が劣化し、空気中の水分が液晶層に浸入することによる表示不良が問題となるため、封止材には高い耐光性が求められている。

上記要求に応えるべく、例えば特許文献４、５のように紫外線吸収剤を用いた組成物が開示されている。しかしながら、紫外線吸収剤の効果は一般的に３００〜４００ｎｍの限定された波長領域であるため、十分な耐光性を付与することは困難である。また、特許文献６には有機色素誘導体で被覆したカーボンブラックを用いた組成物が開示されている。カーボンブラックを添加することで耐光性は向上するが、光硬化性および水分バリア性が低下するため問題となる。

国際公開第２０１４／１０３０３９号特開２０１３−１６４５６７号公報特開２０１８−０６６９３５号公報特開２００５−０６８２３４号公報特開２００９−１６７４１６号公報特開２００６−１２６３８７号公報

本発明は上記実状を鑑みて成し遂げられたものであり、その目的は、高い耐光性を備え、かつ水分バリア性、柔軟性、光硬化性、非液晶汚染性、密着性に優れる液晶表示素子用シール材を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、意外にも特定の染料で表面を被覆したカーボンブラック、特定のヒドロキシ基含有メタクリレート、及び特定構造を有するウレタン（メタ）アクリレートを特定量組合せた液晶表示素子用シール材により、カーボンブラックを用いることにより生じる光硬化性及び水分バリア性の低下を解消し、上記の課題を解決することの知見を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は下記の〔１〕〜〔４〕である。

〔１〕（Ａ）金属または金属塩でレーキ化した染料で表面を被覆したカーボンブラックと、
（Ｂ）下記の式１で表されるウレタン（メタ）アクリレートと、

（式中のａは１〜１５の整数であり、Ｒ^１は炭素数２〜１４の炭化水素基であり、Ｒ^２は炭素数２〜１４の炭化水素基、下記の式２で表される（ポリ）エーテル基、または下記の式３で表されるポリエステル基であり、Ｒ^３は水素原子またはメチル基であり、Ｒ^４は炭素数２〜１４の炭化水素基である）

（式中のｂは１〜２０の整数であり、Ｒ^５は炭素数２〜１４の直鎖または分岐状のアルキレン基である）

（式中のｃは１〜２０の整数であり、Ｒ^６は炭素数２〜１４の炭化水素基であり、Ｒ^７は炭素数１〜１４の炭化水素基である）
（Ｃ）下記の式４で表されるヒドロキシ基含有メタクリレート
を含む液晶表示素子用シール材であって、

（式中のＲ^８は少なくとも１つのヒドロキシ基を有する炭素数２〜３のアルキル基である）
（Ａ）の含有量が１〜２０質量％、（Ｂ）の含有量が４０〜９０質量％、（Ｃ）の含有量が１〜２０質量％である液晶表示素子用シール材。

〔２〕前記の液晶表示素子用シール材が、フィルムを基材とする液晶表示素子の封止に用いられることを特徴とする、前記の〔１〕に記載の液晶表示素子用シール材。
〔３〕前記の〔１〕または〔２〕に記載の液晶表示素子用シール材の硬化物からなる封止端部を有するプラスチックフィルム液晶表示素子。
〔４〕前記のプラスチックフィルム液晶表示素子において、液晶材料として高分子分散型液晶またはポリマーネットワーク液晶を用いることを特徴とする、前記の〔３〕に記載のプラスチックフィルム液晶表示素子。

なお、本発明において「（メタ）アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレートの双方を含む総称を意味し、「（メタ）アクリロキシ基」とは、アクリロキシ基とメタクリロキシ基の双方を含む総称を意味する。また、本発明において数値範囲を示す「○○〜××」とは、別途記載が無い限り、その下限値（「○○」）や上限値（「××」）を含む概念である。すなわち、正確には「○○以上××以下」を意味する。

本発明の液晶表示素子用シール材は高い耐光性を備え、かつ良好な水分バリア性、柔軟性、光硬化性、非液晶汚染性、密着性を発現することができる。

以下に、本発明について詳しく説明する。
本発明の液晶表示素子用シール材は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）の各成分を含有する。

＜被覆カーボンブラック（Ａ）＞
本発明の液晶表示素子用シール材は、金属または金属塩でレーキ化した染料で表面を被覆したカーボンブラック（以下、被覆カーボンブラック（Ａ）ともいう）を含有する。ここで、レーキ化とは、溶媒（通常は水）に可溶の染料に、金属又は金属塩を加えて不溶化することをいう。被覆に用いるカーボンブラックに特に制限は無く、ファーネス法、チャンネル法、アセチレン法、サーマル法等、既知の製法により製造されたカーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックは染料の被覆を促進するために酸化処理を施すことが好ましい。酸化処理剤としては、硝酸、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム等を用いることができる。分散性の面から平均粒子径は１〜１００ｎｍのものが好ましい。
カーボンブラックを被覆する染料は、特に限定されず、既知の直接染料、酸性染料等を用いることができる。中でも水分バリア性を観点から、芳香環を有する染料が好ましく、芳香環及びスルホン酸若しくはスルホン酸のアルカリ金属塩を有する染料がより好ましく、芳香環及びスルホン酸ナトリウム塩を有する染料が更に好ましい。これら染料は単独でも組み合わせて使用しても良い。染料の含有量は染料で表面を被覆したカーボンブラック中に１〜１０質量％が好ましい。１質量％以上であると、液晶表示素子用シール材の光硬化性及び水分バリア性がより向上し、１０質量％以下であると余分な染料が凝集を引き起こすことを抑制できる。
レーキ化する金属、金属塩は、例えば、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、またはこれらの硫酸塩、塩酸塩を用いることができる。

被覆カーボンブラック（Ａ）は、国際公開第２０１３−１２９５５５号等に記載の公知の技術により製造することができる。具体的には、まず、カーボンブラックと水を混合し、１〜２時間、６０〜９０℃で加熱攪拌する。冷却後、水洗し、得られたカーボンブラックに再度水を加えてスラリーとし、酸化処理剤を加えて、１〜８時間、３０〜８０℃で加熱攪拌する。この酸化処理は複数回、酸化処理剤の種類を変えて行っても良い。冷却後、水洗し、酸化処理したカーボンブラックに再度水を加えてスラリーとし、カーボンブラック１００質量部に対して、上記の染料１〜１０質量部を加え、１〜６時間、４０〜９０℃で加熱攪拌する。さらに、染料に対して、０．５〜１．２ｍｏｌの金属または金属塩を添加し、１〜７時間、４０〜９０℃で加熱攪拌する。冷却後、水洗およびろ過、乾燥することで、金属または金属塩でレーキ化した染料で表面を被覆したカーボンブラックを得ることができる。

被覆カーボンブラック（Ａ）は遮光性の高いカーボンブラックを含有するため、耐光性を向上させることができる。さらに、被覆した染料が芳香環、スルホン酸基、又はスルホン酸アルカリ金属塩を有している場合には、該染料が、ウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）のＮＨおよびヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）のヒドロキシ基と相互作用し、ウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）とヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）で構成される架橋構造の中に、被覆カーボンブラック（Ａ）が隙間無く配置されることにより水分バリア性を著しく向上させることができる。

本発明の液晶表示素子用シール材における被覆カーボンブラック（Ａ）の含有量は１〜２０質量％であり、好ましくは５〜１５質量％である。組成物中の被覆カーボンブラック（Ａ）の含有量が１質量％を下回ると、十分な耐光性が得られず、２０質量％を上回ると、光硬化性が低下する。

＜ウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）＞
本発明に用いるウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）は下記の式１で表される構造を有しており、下記の式５で表されるジイソシアネート化合物と、下記の式６で表されるジオール化合物と、下記の式７で表されるヒドロキシ基を有する（メタ）アクリレート化合物との反応物である。

式中のａは１〜１５の整数であり、Ｒ^１は炭素数２〜１４の炭化水素基であり、Ｒ^２は炭素数２〜１４の炭化水素基、下記の式２で表される（ポリ）エーテル基、または下記の式３で表されるポリエステル基であり、Ｒ^３は水素原子またはメチル基であり、Ｒ^４は炭素数２〜１４の炭化水素基である。
ａは好ましくは３〜１５の整数であり、より好ましくは５〜１５の整数である。Ｒ^１は好ましくは炭素数３〜１２の炭化水素基、より好ましくは炭素数４〜１０の炭化水素基である。
Ｒ^２における炭素数２〜１４の炭化水素基は、好ましくは炭素数３〜１０の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数３〜６の炭化水素基である。
Ｒ^４は好ましくは炭素数２〜１０の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数２〜６の炭化水素基である。

式中のｂは１〜２０の整数であり、Ｒ^５は炭素数２〜１４の直鎖または分岐状のアルキレン基である。
Ｒ^５は好ましくは２〜１０の直鎖または分岐状のアルキレン基であり、より好ましくは炭素数２〜６の直鎖又は分岐状のアルキレン基である。

式中のｃは１〜２０の整数であり、Ｒ^６は炭素数２〜１４の炭化水素基であり、Ｒ^７は炭素数１〜１４の炭化水素基である。
Ｒ^６は好ましくは炭素数２〜１０の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数２〜６の炭化水素基である。Ｒ^７は好ましくは炭素数２〜１０の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数２〜６の炭化水素基である。

Ｒ^１は炭素数２〜１４の炭化水素基である。Ｒ^１は好ましくは炭素数３〜１２の炭化水素基、より好ましくは炭素数４〜１０の炭化水素基である。

Ｒ^２は炭素数２〜１４の炭化水素基、または上記式２で表される（ポリ）エーテル基、または上記式３で表されるポリエステル基である。炭素数２〜１４の炭化水素基は、好ましくは炭素数３〜１０の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数３〜６の炭化水素基である。

Ｒ^３は水素原子またはメチル基であり、Ｒ^４は炭素数２〜１４の炭化水素基である。Ｒ^４は好ましくは炭素数２〜１０の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数２〜６の炭化水素基である。

式５で表されるジイソシアネート化合物としては、公知の芳香族、脂肪族または脂環式のジイソシアネートを用いることが出来る。例えば、テトラメチ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、２，２，４−トリメチルへキサンジイソシアネート、２，４，４−トリメチルへキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の炭素数２〜１４の炭化水素基を有するジイソシアネートを単独または２種以上を併用して使用できる。中でもヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルへキサンジイソシアネートが好ましい。

式６で表されるジオール化合物としては、炭素数２〜１４の炭化水素基を有するジオール、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオールを用いることが出来、それぞれ単独または２種以上を併用して使用できる。

炭素数２〜１４の炭化水素基を有するジオールとしては、公知の化合物を用いることが出来る。例えば、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール等を使用できる。中でも１，５−ペンタンジオールが好ましい。

ポリエーテルジオールとしては、公知の化合物を用いることが出来る。例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等を使用できる。中でもポリプロピレングリコールが好ましい。

ポリエステルジオールとしては、ジカルボン酸とジオールを縮合反応させた化合物を用いることが出来る。ジカルボン酸化合物としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ピメリン酸等を使用することが出来る。中でもアジピン酸、ピメリン酸が好ましい。ジオール化合物としては、上記した炭素数２〜１４の炭化水素基を有するジオールが好ましい。

式７で表されるヒドロキシ基を有する（メタ）アクリレート化合物としては、公知の化合物を用いることが出来る。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、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシシクロヘキシル（メタ）アクリレート、５−ヒドロキシシクロオクチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェニルオキシプロピル（メタ）アクリレート、プロピレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート等を使用できる。中でも２−ヒドロキシエチルメタクリレート、プロピレングリコールモノアクリレートが好ましい。

ウレタン（メタ）アクリレートの重量平均分子量は、１，０００〜１５，０００であることが好ましい。重量平均分子量が１，０００以上の場合、二重結合当量が大きくなることから反応性が高くなり過ぎず、貯蔵安定性が良好になる。重量平均分子量が１５，０００以下の場合、粘度が低く取り扱いが容易で好ましい。ウレタン（メタ）アクリレートの重量平均分子量は、３，０００〜１３，０００であることがより好ましい。ウレタン（メタ）アクリレートの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により、標準ポリスチレンの検量線を使用して求められる。

ウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）は含有する二重結合により光硬化性を付与すると同時に硬化膜の架橋密度を高め、水分バリア性を向上させることができる。さらに、ウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）の構造中のＮＨは、被覆カーボンブラック（Ａ）由来の染料が芳香環、スルホン酸基、又はスルホン酸アルカリ金属塩を有している場合には、これらと相互作用し、ヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）と構成される架橋構造の中に隙間無く被覆カーボンブラック（Ａ）を配置できるため、水分バリア性を著しく高めることができる。また、上記相互作用により光硬化性も向上する。

本発明の液晶表示素子用シール材におけるウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）の含有量は４０〜９０質量％であり、好ましくは６０〜８５質量％である。ウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）の含有量が４０質量％を下回ると十分な水分バリア性が得られず、９０質量％を上回ると密着性が低下する。

＜ヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）＞
本発明に用いるヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）は下記の式４で表される化合物である。

（式中のＲ^８は少なくとも１つのヒドロキシ基を有する炭素数２〜３のアルキル基。）

本発明に用いるヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）は含有する二重結合により光硬化性を付与すると同時に、単官能であることから架橋密度をコントロールし、柔軟性を維持させることができる。特に二重結合上にメチル基を有するため、自身の単独重合を抑制し、柔軟性を発現する。さらに、ヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）含有のヒドロキシ基は被覆カーボンブラック（Ａ）由来の染料が芳香環、スルホン酸基又はスルホン酸アルカリ金属塩を有している場合には、これらと相互作用し、ウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）と構成される架橋構造の中に隙間無く被覆カーボンブラック（Ａ）を配置できるため、水分バリア性を著しく高めることができる。また、上記相互作用により光硬化性も向上する。式４で表される化合物としては、例えば、メタクリル酸１−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチルなどのメタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸３−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２，３−ジヒドロキシプロピルなどのメタクリル酸ヒドロキシプロピルなどが挙げられ、中でも、水分バリア性、柔軟性の面からメタクリル酸ヒドロキシエチルが好ましい。

本発明の液晶表示素子用シール材におけるヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）の含有量は１〜２０質量％であり、好ましくは３〜１０質量％である。組成物中のヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）の含有量が１質量％を下回ると、柔軟性が低下し、２０質量％を上回ると、液晶への溶出が顕著になり、液晶を汚染する。

＜その他成分＞
本発明の液晶表示素子用シール材は任意に、光開始剤、多官能（メタ）アクリレート、連鎖移動剤、界面活性剤、粘度調整剤を添加することができる。
＜光開始剤＞
本発明の液晶表示素子用シール材の硬化に用いる光開始剤としては、特に制限は無く、公知の光開始剤を使用することができる。光開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−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、２−ヒドロキシ−１−｛４−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル−プロピオニル）−ベンジル］−フェニル｝−２−メチル−プロパン−１−オン、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、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）フェニル−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］、エタノン，１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）、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）−ブタノン−１等が挙げられる。
本発明の液晶表示素子用シール材における光開始剤の含有量は、好ましくは０．１〜２０質量％であり、より好ましくは０．５〜１２質量％である。

＜多官能（メタ）アクリレート＞
本発明の液晶表示素子用シール材には、多官能（メタ）アクリレートを光硬化の補助剤として添加することができる。多官能（メタ）アクリレートは1分子中にアクリロイル基又はメタクリロイル基を２個以上有するものであれば良く、既知の多官能（メタ）アクリレートを用いることができる。中でも、液晶表示素子用シール材に含有される各成分との相溶性を良好にする観点から下記の式８で表される化合物が好ましい。

（式中のｄは２〜３の整数であり、Ｒ^９は炭素数２〜２００の炭化水素基、炭素数２〜３００のエーテル酸素（−Ｏ−）と炭化水素基のみからなる基、またはイソシアヌレート環若しくはイソシアヌレート環と炭化水素基のみからなる基であり、Ｒ^１０は水素原子またはメチル基である。）
式８で表される化合物としては、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物のジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物のジ（メタ）アクリレート、イソシアヌレート骨格を有するトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等が挙げられる。
本発明の液晶表示素子用シール材における多官能（メタ）アクリレートの含有量は、好ましくは０．１〜２０質量％であり、より好ましくは０．５〜１２質量％である。

＜連鎖移動剤＞
本発明の液晶表示素子用シール材には、連鎖移動剤を光硬化の補助剤として添加することができる。連鎖移動剤は特に制限は無く、既知の連鎖移動剤を用いることができる。中でも、液晶表示素子用シール材に含有される各成分との相溶性を良好にする観点から、下記の式９で表される化合物が好ましい。

（式中のｎは１〜５の整数であり、ｍは２〜１０の整数であり、Ｘは炭素数２〜３０の炭化水素基、炭素数２〜４０のエーテル酸素（−Ｏ−）と炭化水素基のみからなる基、イソシアヌレート環、または、イソシアヌレート環と炭化水素基のみからなる基のいずれかである。）
式９で表される化合物としては、下記の式１０、１１で表される化合物が挙げられる。

本発明の液晶表示素子用シール材における連鎖移動剤の含有量は、好ましくは０．１〜２０質量であり、より好ましくは０．５〜１５質量％である。

＜界面活性剤＞
本発明の液晶表示素子用シール材には、界面活性剤を添加することができる。界面活性剤として、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、アクリル系界面活性剤等を特に制限無く使用することができるが、水分バリア性の観点からフッ素系界面活性剤が好ましい。フッ素系界面活性剤の市販品としては、例えばＤＩＣ（株）製の「メガファックＦ−４１０」、同「Ｆ−４３０」、同「Ｆ−４４４」、同「Ｆ−４７２ＳＦ」、同「Ｆ−４７７」、同「Ｆ−５５２」、同「Ｆ−５５３」、同「Ｆ−５５４」、同「Ｆ−５５５」、同「Ｆ−５５６」、同「Ｆ−５５８」、同「Ｆ−５５９」、同「Ｆ−５６１」、同「Ｒ−９４」、同「ＲＳ−７２−Ｋ」、同「ＲＳ−７５」等を使用できる。これら界面活性剤は、単独でも２種以上を併用しても良い。

本発明の液晶表示素子用シール材における界面活性剤の含有量は、好ましくは０．１〜１０質量％であり、より好ましくは０．５〜８質量％である。

＜粘度調整剤＞
本発明の液晶表示素子用シール材には、粘度調整剤は封止材の塗工条件に最適な粘度に合わせる目的でシリカ粉末等の無機フィラーを添加することができる。シリカ粉末の市販品としては、日本アエロジル（株）製の「ＡＥＲＯＳＩＬＲＸ−２００」、同「ＲＸ−３００」、同「ＲＸ−５０」、同「Ｒ−９７２」、同「Ｒ−９７６」、同「ＲＹ−２００」、同「Ｒ−１０４」、同「Ｒ−８０５」等を使用できる。これら粘度調整剤は、単独でも２種以上を併用しても良い。

本発明の液晶表示素子用シール材における粘度調整剤の含有量は、好ましくは０．１〜１０質量％であり、より好ましくは０．５〜８質量％である。

＜プラスチックフィルム液晶表示素子＞
上記の通り、本発明の液晶表示素子用シール材は（Ａ）〜（Ｃ）の成分を特定量含有するため、高い耐光性を備え、かつ良好な水分バリア性、柔軟性、光硬化性、非液晶汚染性、密着性を発現することができる。このため、プラスチックフィルムを基材とする液晶表示素子（以下、プラスチックフィルム液晶表示素子ともいう）の封止に好適に用いることができる。プラスチックフィルム液晶表示素子は、液晶材料が２枚のプラスチックフィルムに挟持された構造であることが好ましい。もちろんのこと、液晶材料が高分子分散型液晶またはポリマーネットワーク液晶である場合にも液晶表示素子の封止に好適に用いることができる。なお、本発明の液晶表示素子用シール材は、ガラスを基材とする液晶表示素子にも用いることができる。

＜液晶表示素子用シール材の液晶表示素子の封止および液晶表示素子の作製−１＞
本発明の液晶表示素子用シール材は次のように液晶表示素子の封止に用いて、液晶表示素子用シール材の硬化物からなる封止端部を有するプラスチックフィルム液晶表示素子を作製することができる。ＩＴＯ導電膜およびポリイミド系配向膜などにより形成された電極を備えるＰＥＴやポリカーボネート等のプラスチックフィルム上に本発明の液晶表示素子用シール材をディスペンサーやスクリーン印刷機等で枠状に塗布する。この際、密着性の向上等の目的で枠内にも本発明の液晶表示素子用シール材を塗布しても良い。次に枠内に液晶の微小滴を液晶滴下装置で滴下塗布し、もう一対の同じ構成のプラスチックフィルムを真空貼り合わせ装置で貼り合わせ、シール材を１０〜５０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を１０〜３０秒照射した後、オーブンにて６０〜１００℃で０．５〜２時間加熱して硬化させることで本発明の液晶表示素子用シール材で封止した液晶表示素子を得ることができる。すなわち、本発明のプラスチックフィルム液晶表示素子は、本発明の液晶表示素子用シール材の硬化物からなる封止端部を有する。

＜液晶表示素子の作製−２＞
液晶表示素子は次のようにも作製することができる。ＩＴＯ導電膜およびポリイミド系配向膜などにより形成された電極を備えるＰＥＴやポリカーボネート等のプラスチックフィルム上に高分子分散型液晶組成物を塗布し、もう一対の同じ構成のプラスチックフィルムを空気が入らないように貼りあわせる。次に１０〜５０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を５〜１５分間照射し、本発明のシール材をプラスチックフィルムの端部にディスペンサー等の塗布装置またはへら等を用いて手動で覆い、オーブンにて８０〜１２０℃で２０〜６０分加熱して硬化させることで液晶表示素子を得ることができる。なお、シール材は紫外線だけで硬化させても、オーブン加熱だけで硬化させても良い。

（高分子分散型液晶の調整）
高分子分散型液晶は特開２０１３−１４８７４４号公報等の公知の技術により製造することができる。具体的一例を示すと、ポリエーテルウレタンエマルジョン「ＮｅｏｒｅｚＲ−９６７」（楠本化成（株）製、商品名）１００質量部に対して、ネマチック液晶「ＪＭ１０００ＸＸ」（チッソ（株）製、商品名）５０〜６５質量部を添加し、エマルジョンホモジナイザーにて５〜２０分間攪拌することで液晶エマルジョンを得えることができる。この液晶エマルジョンを攪拌しながら、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル５０％水溶液を１〜１０部添加することで高分子分散型液晶組成物を得ることができる。

＜液晶表示素子の作製−３＞
液晶表示素子は次のようにも作製することができる。ＩＴＯ導電膜およびポリイミド系配向膜などにより形成された電極を備えるＰＥＴやポリカーボネート等のプラスチックフィルム上にポリマーネットワーク液晶組成物を塗布し、もう一対の同じ構成のプラスチックフィルムを空気が入らないように貼りあわせる。次に１０〜５０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を５〜１５分間照射し、本発明のシール材をプラスチックフィルムの端部にディスペンサー等の塗布装置またはへら等を用いて手動で覆い、１０〜５０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を１０〜３０秒照射した後、オーブンにて６０〜１００℃で０．５〜２時間加熱して硬化させることで液晶表示素子を得ることができる。なお、シール材は紫外線だけで硬化させても、オーブン加熱だけで硬化させても良い。
（ポリマーネットワーク液晶の調整）
ポリマーネットワーク液晶は特開２０１３−１４８７４４号公報等の公知の技術により製造することができる。具体的一例を示すと、ハロゲン化ビフェニル系液晶混合物「ＴＬ２１３」（メルク（株）製、商品名）５０〜８０質量部、３，５，５−トリメチルヘキシルアクリレート１０〜２０質量部、ヘキサンジオールジアクリレート１〜１０質量部、光開始剤２，２−ジメトキシ−２−ジフェニルアセトフェノン１〜１０質量部を均一混合して得ることができる。

次に、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
本実施例および比較例で用いた各成分は、次のとおりである。

＜被覆カーボンブラック（Ａ）の調製＞
〔被覆カーボンブラック（Ａ−１）の調製〕
表１に示すカーボンブラック（ａ−１）：「カーボンブラック＃２５」（三菱ケミカル（株）製）５００．０ｇに水を加え、５Ｌのスラリーを調製し、９０℃で２時間撹拌した。冷却後、水洗し、再度水を加えて５Ｌのスラリーを調製した。これに、７０％の硝酸２０．０ｇを加えて、４５℃で７時間撹拌した。冷却後、水洗し、再度水を加えて５Ｌのスラリーを調製した。これに、純度３８．５％の染料（ダイレクトブラック８０）１７．０ｇを添加して４５℃で２時間撹拌した。その後、硫酸アルミニウム５．０ｇを添加して４５℃で２時間撹拌した。冷却後、水洗、ろ過し、乾燥させて金属塩でレーキ化した染料で表面を被覆したカーボンブラック（Ａ−１）を得た。

〔被覆カーボンブラック（Ａ−２）〜（Ａ−５）の調製〕
表１のカーボンブラック、染料、金属または金属塩を用いた以外は上記方法と同様にして（Ａ−２）〜（Ａ−５）を得た。

表１中に略記したカーボンブラックの詳細は次の通りである。
（ａ−１）：三菱ケミカル製「カーボンブラック＃２５」、平均粒子径４７ｎｍ
（ａ−２）：三菱ケミカル製「カーボンブラック＃４５」、平均粒子径２４ｎｍ
（ａ−３）：東海カーボン製「ＴＯＫＡＢＬＡＣＫ５５００」、平均粒子径２５ｎｍ
（ａ−４）：東海カーボン製「ＴＯＫＡＢＬＡＣＫ８３００」、平均粒子径１６ｎｍ
表１中に略記した染料の詳細は次の通りである。

（ダイレクトブラック８０）：下記の式で表される構造を有する。

（ダイレクトブラック２２）：下記の式で表される構造を有する。

（ダイレクトブラック３８）：下記の式で表される構造を有する。

＜ウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）の合成＞
〔ジオール化合物（ｂ−１）の合成〕
攪拌機、精留塔、窒素導入管、温度計を備えた反応容器に、アジピン酸１５０．２質量部、３−メチル−１，５−ペンタンジオール１６１．３質量部を仕込み、窒素雰囲気下で１４０℃まで加熱、攪拌した。これに、テトラブチルチタネート０．０１質量部を加え、２２０℃まで昇温、脱水反応を行った。その後、引き続き２２０℃でホールドし、脱水反応を行った。脱水反応開始から１８時間後、内容物を冷却し、ジオール化合物（ｂ−１）を得た（重量平均分子量：１，６００）。

〔ジオール化合物（ｂ−２）の合成〕
攪拌機、精留塔、窒素導入管、温度計を備えた反応容器に、ピメリン酸１５８．５質量部、３−メチル−１，５−ペンタンジオール２０２．１質量部を仕込み、窒素雰囲気下で１４０℃まで加熱、攪拌した。これに、テトラブチルチタネート０．０１質量部を仕込み、２２０℃まで昇温、脱水反応を行った。その後、引き続き２２０℃でホールドし、脱水反応を行った。脱水反応開始から１８時間後、内容物を冷却し、ジオール化合物（ｂ−２）を得た（重量平均分子量：１，７５０）。

〔ウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ―１）の合成〕
攪拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計を備えた反応容器に、ジオール化合物（ｂ−１）１６０．３質量部を仕込み、攪拌を開始した。次いで、ジブチルチンラウレート０．１質量部と、ジイソシアネートとして１，６−ジイソシアネート−２，２，４−トリメチルヘキサン７７．４質量部とを加え、発熱に注意しながら内温を８０℃に上昇させた後、温度を保ちながら３時間攪拌した。さらに、重合禁止剤としてメトキノンを０．１質量部と、アクリレートとしてプロピレングリコールモノアクリレート３１．２質量部を加えて、８５℃で２時間攪拌して、ウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ−１）を得た（重量平均分子量：９５００）。

〔（Ｂ−２）〜（Ｂ−５）の合成〕
表２のジオール化合物、ジイソシアネート、およびアクリレートを用いた以外は上記方法と同様にしてウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ−２）〜（Ｂ−５）を得た。

＜実施例１〜１３、比較例１〜１１＞
各成分を下記表３および表４に示す配合量で混合し、実施例１〜１３および比較例１〜１１の液晶表示素子用シール材を調製した。なお、表３および表４において、各成分の含有量を示す数値は重量部である。また、表３および表４中の成分は次の通りである。

＜被覆カーボンブラック（Ａ）＞
（Ａ−１）〜（Ａ−５）：表１記載のカーボンブラック
＜（Ａ′）：（Ａ）成分の比較成分＞
（ａ−１）：前記の表−１に記載のカーボンブラック
（Ａ′−１）：コバルト
（Ａ′−２）：酸化チタン（ルチル型）
（Ａ′−３）：チタンブラック

＜（Ｂ）：ウレタン（メタ）アクリレート＞
（Ｂ−１）〜（Ｂ−５）：表２記載のウレタン（メタ）アクリレート

＜ヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）＞
（Ｃ−１）：メタクリル酸２−ヒドロキシエチル
（Ｃ−２）：メタクリル酸２，３−ジヒドロキシプロピル
（Ｃ−３）：メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル
＜（Ｃ′）：（Ｃ）成分の比較成分＞
（Ｃ′−１）：メタクリル酸メチル

＜光開始剤＞
（Ｄ−１）：２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド
Ｉｒｇ．８１９：ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド
（Ｄ−２）：エタノン，１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）
（Ｄ−３）：１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）フェニル−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］
（Ｄ−４）：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）−ブタノン−１
（Ｄ−５）：ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド

＜多官能（メタ）アクリレート＞
（Ｅ−１）：下記の式で表される構造を有する。

上記の式において、（ｎ＋ｍ）は平均２．６である。
（Ｅ−２）：トリメチロールプロパントリメタクリレート
（Ｅ−３）：下記の式で表される構造を有する。

＜連鎖移動剤＞
（Ｆ−１）：下記の式で表される構造を有する。

（Ｆ−２）：下記の式で表される構造を有する。

＜界面活性剤＞
（Ｇ−１）：ＤＩＣ（株）製フッ素系レベリング剤「メガファックＦ−４７７」（商品名）
（Ｇ−２）：共栄社化学（株）製アクリル系レベリング剤「ポリフローＮｏ．９５」（商品名）
（Ｇ−３）：共栄社化学（株）製シリコン系レベリング剤「ポリフローＫＬ−４０２」（商品名）

＜粘度調整剤＞
（Ｈ−１）：日本アエロジル（株）製疎水性フュームドシリカ「ＡＥＲＯＳＩＬＲＸ−２００」（商品名）
（Ｈ−２）：日本アエロジル（株）製疎水性フュームドシリカ「ＡＥＲＯＳＩＬＲ−９７２」（商品名）

表３および表４に示す配合比で各成分をそれぞれ混合し、スパチュラで均一になるまで撹拌し、実施例および比較例の液晶表示素子用シール材を得た。実施例および比較例で得られた液晶表示素子用シール材に対して、耐光性、光硬化性、水分バリア性、密着性、非液晶汚染性、および柔軟性の評価を行った。その結果を表３および表４に示す。

［耐光性］
表３および表４に示す配合比で各成分を混合した液晶表示素子用シール材をアプリケーターで１００μｍの厚さでガラス基材上に塗工し、紫外線照射装置（東芝ライテック（株）製「Ｔｏｓｃｕｒｅ２５２」）で１００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー量（ｉ線換算）で紫外線を照射することで硬化膜サンプルを得た。得られた硬化膜サンプルをスーパーキセノンウェザーメーター（ＳＸ７５型スガ試験機（株）製）に５００ｈ（１８０Ｗ／ｍ^２、ブラックパネル温度６３℃）投入した。紫外線照射後の塗膜の態様から、耐光性を評価した。耐光性の評価基準は次の通りである。
◎：塗膜に剥がれが全く観られない
○：塗膜の端部に僅かに剥がれが観られる
×：塗膜に上記を上回る剥がれが観られる

［柔軟性］
表３および表４に示す配合比で各成分を混合した液晶表示素子用シール材をアプリケーターで１００μｍの厚さでＰＥＴフィルム上に塗工し、紫外線照射装置（東芝ライテック（株）製「Ｔｏｓｃｕｒｅ２５２」）で１００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー量（ｉ線換算）で紫外線を照射することで硬化膜サンプルを得た。得られた硬化膜サンプルを、−２５℃で１時間静置した後、５分以内に直径８ｍｍの棒に１分間巻きつけ、目視にて観察し、クラックの本数から柔軟性を評価した。柔軟性の評価基準は次の通りである。
◎：クラックが０本
○：クラックが１〜２本
×：クラックが３本以上

［光硬化性］
表３および表４に示す配合比で各成分を混合した液晶表示素子用シール材をアプリケーターで１００μｍの厚さでガラス基材上に塗工し、紫外線照射装置（東芝ライテック（株）製「Ｔｏｓｃｕｒｅ２５２」）で１００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー量（ｉ線換算）で紫外線を照射した。加熱後、スパチュラ１さじのシリカ粒子（日本アエロジル（株）製「ＲＸ−２００」）を硬化膜にふりかけ、エアーダスターでシリカ粒子の除去性を調べ光硬化性を評価した。光硬化性の評価基準は次の通りである。
◎：シリカ粒子が１０秒以内で除去できた
○：シリカ粒子が１０秒超２０秒以内で除去できた
×：シリカ粒子の除去に２１秒超かかった、あるいは除去できなかった

［水分バリア性］
表３および表４に示す配合比で各成分を混合した液晶表示素子用シール材をアプリケーターで１００μｍの厚さでポリイミドフィルム（東レ・デュポン（株）製「カプトン１００Ｈ」、商品名）上に塗工し、紫外線照射装置（東芝ライテック（株）製「Ｔｏｓｃｕｒｅ２５２」）で１００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー量（ｉ線換算）で紫外線を照射することで硬化膜サンプルを得た。得られた硬化膜サンプルの透湿度をＪＩＳＺ０２０８「防湿包装材料の透過湿度試験方法」に準拠した方法にて透湿度を評価した。温湿度条件は４０℃／９０％で実施した。水分バリア性の評価基準は次の通りである。
◎：透湿度が３０ｇ／ｍ^２・２４ｈ未満
○：透湿度が３０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上５０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下
×：透湿度が５０ｇ／ｍ^２・２４ｈを超える

［非液晶汚染性］
表３および表４に示す配合比で各成分を混合した液晶表示素子用シール材０．０１ｇを、液晶（ＭＬＣ−７０２１−０００メルク（株）製）０．４ｇの中に入れ、１１０℃で２時間加熱した。２時間後、遠心分離機でサンプルと液晶を分離し、液晶の電圧保持率を液晶物性評価装置６２４５型（（株）東洋テクニカ製）で測定した。非液晶汚染性の評価基準は次の通りである。
◎：電圧保持率が９８％以上
○：電圧保持率が９５％以上、９８％未満
×：電圧保持率が９５％未満

［密着性］
表３および表４に示す配合比で各成分を混合した液晶表示素子用シール材をアプリケーターで１００μｍの厚さで２５ｍｍ幅のＰＥＴフィルム（東レ（株）製「ルミラーＵ４６−１００」、商品名）上に塗工し、その上に別の２５ｍｍ幅の同じＰＥＴフィルムを重ねた後、８０℃で６０分間、オーブンで加熱または紫外線照射装置（東芝ライテック（株）製「Ｔｏｓｃｕｒｅ２５２」）で１００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー量（ｉ線換算）で紫外線を照射することで密着性評価サンプルを得た。得られたサンプルをＪＩＳＫ６８５４−３に規定されるＴ型はく離法で引張強度を測定した。密着性の評価基準は次の通りである。
◎：引張強度が１５Ｎ／２５ｍｍを超える
○：引張強度が１０Ｎ／２５ｍｍ以上１５Ｎ／２５ｍｍ以下
×：引張強度が１０Ｎ／２５ｍｍ未満

表３の結果から、実施例１〜１３では、（Ａ）〜（Ｃ）成分を本発明に規定された適切量を含有することで、良好な耐光性非を備え、かつ柔軟性、光硬化性、水分バリア性、非液晶汚染性、密着性に優れていた。
一方、比較例１では被覆カーボンブラック（Ａ）を含有しないため、耐光性が悪化した。比較例２ではウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）を所定量含有しないため、光硬化性、水分バリア性が悪化した。比較例３ではヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）を含有しないため、柔軟性、光硬化性、水分バリア性が悪化した。比較例４では被覆カーボンブラック（Ａ）を過度に含有するため、光硬化性が悪化した。比較例５ではウレタン（メタ）アクリレート（Ｂ）を過度に含有するため、密着性が悪化した。比較例６ではヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）成分を過度に含有するため、液晶汚染性が悪化した。比較例７〜１０では、本発明に用いる被覆カーボンブラック（Ａ）ではないため、光硬化性、水分バリア性が悪化した。比較例１１では本発明に用いるヒドロキシ基含有メタクリレート（Ｃ）を含まないため、柔軟性、光硬化性が悪化した。

Claims

（Ａ）金属または金属塩でレーキ化した染料で表面を被覆したカーボンブラックと、
（Ｂ）下記の式１で表されるウレタン（メタ）アクリレートと、

（式中のａは１〜１５の整数であり、Ｒ^１は炭素数２〜１４の炭化水素基であり、Ｒ^２は炭素数２〜１４の炭化水素基、下記の式２で表される（ポリ）エーテル基、または下記の式３で表されるポリエステル基であり、Ｒ^３は水素原子またはメチル基であり、Ｒ^４は炭素数２〜１４の炭化水素基である）

（式中のｂは１〜２０の整数であり、Ｒ^５は炭素数２〜１４の直鎖または分岐状のアルキレン基である）

（式中のｃは１〜２０の整数であり、Ｒ^６は炭素数２〜１４の炭化水素基であり、Ｒ^７は炭素数１〜１４の炭化水素基である）
（Ｃ）下記の式４で表されるヒドロキシ基含有メタクリレート
を含む液晶表示素子用シール材であって、

（式中のＲ^８は少なくとも１つのヒドロキシ基を有する炭素数２〜３のアルキル基である）
（Ａ）の含有量が１〜２０質量％、（Ｂ）の含有量が４０〜９０質量％、（Ｃ）の含有量が１〜２０質量％である液晶表示素子用シール材。
前記の液晶表示素子用シール材が、プラスチックフィルムを基材とする液晶表示素子の封止に用いられることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子用シール材。
請求項１または２に記載の液晶表示素子用シール材の硬化物からなる封止端部を有するプラスチックフィルム液晶表示素子。
前記のプラスチックフィルム液晶表示素子において、液晶材料として高分子分散型液晶またはポリマーネットワーク液晶を用いることを特徴とする、請求項３に記載のプラスチックフィルム液晶表示素子。