JP3025428B2 - 液晶表示素子用シール材組成物及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子用シール材組成物及びそれを用いた液晶表示素子

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子用シー
ル材組成物及びそれを用いた液晶表示素子に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、軽量、薄型、低消費電力等の特徴
から液晶表示素子が広く普及している。液晶表示素子
は、ガラス、あるいはプラスチックの基板で液晶を挟み
込んだ構造をしており、基板上にスペーサーを散布し一
定のセルギャップを確保した状態で液晶が外部に漏れ出
さないように周囲を接着剤により封止しており、一般に
これを液晶表示素子用シール材(略して液晶シール材)
と呼んでいる。
【0003】現在、液晶シール材には広くエポキシ樹脂
が用いられているが、シール材の粘度調整及びチキソト
ロピー付与の目的で、これに各種の無機充填材が配合さ
れている。この無機充填材はシール材硬化物の吸水率低
減、耐湿熱性の向上、線膨張係数の縮小等にも効果があ
り、外的環境から液晶セルを保護し、信頼性に優れた液
晶表示素子を提供するためには必要不可欠であることは
周知である。
【0004】近年、液晶表示パネルはより薄型化を指向
し、パネル生産性の向上のために基板上の電極配線パタ
ーンもより微細化の傾向にある。この結果、従来よりシ
ール材部分と電極部分の間隔が狭くなり、両者の接触す
る面積が増大しつつある。この結果、液晶表示素子駆動
時にシール材近傍部から表示不良を引き起こすようなト
ラブルが時折発生している。これら表示不良の原因とし
ては、ギャップ精度のバラツキ、液晶分子の配向不良、
液晶中に溶出する不純物による電圧保持率の低下等が考
えられているが、未だ明確な答えは得られていない。
又、液晶表示素子の信頼性を低下させないために要求さ
れるシール材硬化物の電気特性については未だ緻密な議
論がなされていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の液晶
シール材に比べ、液晶表示素子の信頼性、特に電気特性
を向上させる液晶表示素子用シール材及びそれを用いた
液晶表示素子を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、エポキシ樹
脂、硬化剤、無機充填材を主成分とする接着剤組成物に
おいて、無機充填材にアナタース型酸化チタンを必須成
分とすることを特徴とする液晶表示素子用シール材組成
物であり、又、アナタース型酸化チタンの配合量が全シ
ール材に対して5〜50重量%以上であることを特徴と
する前記の液晶表示用シール材組成物であり、又、アナ
タース型酸化チタンの平均粒子径が0.2μm以下であ
ることを特徴とする前記の液晶表示用シール材組成物で
あり、又、これらの液晶表示素子用シール材組成物を用
いた液晶表示素子である。
【0007】本発明で必須成分として用いられる酸化チ
タンは物理的、化学的に安定で従来より液晶シール材の
無機充填材として用いられていることは周知である(例
えば特開昭61−138232号公報)。その中でアナ
タース型の結晶構造を有する酸化チタンは、ルチル型の
結晶構造を有する酸化チタンに比べ誘電率が低く、液晶
シール材の無機充填材として用いた場合特に優れた電気
特性が得られることを見いだし本発明に至った。
【0008】電気特性に優れた液晶表示素子のシール材
に要求される特性としては、先ず第一にシール材硬化物
から液晶内に電圧保持率を低下させるような不純物等を
溶出させないこと、そして第二に液晶表示素子駆動時に
シール材を通じて電流をリークさせないこと、があげら
れる。第一の要求特性に対しては、シール材原料中の未
反応性の低分子量成分を低減する、イオン性不純物を低
減する等の処置が求められる。又、第二の要求特性に対
しては、本発明者らが鋭意検討した結果、シール材硬化
物の誘電率を制御することが必要不可欠であることを見
出した。従来より酸化チタンは顔料として広く用いられ
てきたが、その粒径の細かさ、粒径分布の狭さ等からセ
ルギャップ保持に悪影響を与えにくい為、液晶シール材
用の無機充填材としても用いられている。ところが、ル
チル型酸化チタンはアナタース型酸化チタンと比較して
化学的に安定である反面、単体での誘電率が大きく原料
として用いた場合、液晶表示素子の表示不良を引き起こ
す場合があることが判明した。
【0009】この液晶表示素子の構造を詳しく解析した
結果、シール材部とITO等の電極部の接触面積が従来
構造を有するものよりも多いものであった。このような
場合、シール材硬化物はあたかも2枚の電極に挟まれた
コンデンサーの誘電体のように振る舞う。このため、交
流を使用して駆動させる液晶表示素子の場合、シール材
硬化物自体のインピーダンスが液晶のインピーダンスよ
りも小さい場合、シール部を通じて電流がリークする要
因になり、駆動時の適切な電圧保持が不可能となって点
灯不良等の弊害を引き起こす。特に最近の液晶パネルの
トレンドとして視認部分を拡大化すること(狭額縁化)
があり、ますますこの危険性は増している。
【0010】
【発明の実施の形態】アナタース型酸化チタンの配合量
は、全シール材に対して5〜50重量%以上、好ましく
は5〜40重量%、更に好ましくは5〜30重量%であ
る。アナタース型酸化チタンの配合量が5重量%以下の
場合にはシール材の粘度が低下して印刷性に支障を与え
たり、シール材硬化物の吸水率の上昇に伴って体積抵抗
率が上昇し、ひいては電気特性の低下を引き起こすため
に好ましくない。又、配合量が50重量%を越える場合
には極端なチキソ指数の上昇のために印刷性の低下を招
き好ましくない。
【0011】本発明に用いられるアナタース型酸化チタ
ンの平均粒子径は0.2μm以下、好ましくは0.18
μm以下である。平均粒子径が0.2μmを上回る場合に
は二次凝集粒子が5μm以上となり、スペーサー径を上
回るために適切なセルギャップ確保が困難になるために
好ましくない。このような点から本発明者らが鋭意検討
した結果、無機充填材として酸化チタンを使用する場
合、アナタース型のものを用いることにより、従来より
飛躍的に液晶表示素子の表示不良を解決することが可能
であることを見出した。
【0012】又、エポキシ樹脂として用いられるものは
特に限定されないが、例えばビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、アルキル置換ビスフェノールA型エポキシ樹
脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、アルキル置換ビ
スフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エ
ポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレ
ン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹
脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂等がある。
【0013】又、硬化剤としては用いられるものは特に
限定されないが、エポキシ樹脂用硬化剤として一般に使
用されるアミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、ジシ
アンジアミド、ヒドラジッド系硬化剤、酸無水物系硬化
剤、フェノール系硬化剤メルカプタン系硬化剤、カチオ
ン重合型硬化剤、等が使用可能であり、更に保存性を向
上させるためにこれらのマイクロカプセル化硬化剤、ア
ダクト型硬化剤等が使用可能であり、更にこれらに硬化
促進剤を併用することもできる。硬化促進剤としては、
リン系化合物、イミダゾール系化合物、尿素系化合物、
二塩基酸化合物、DBU塩等が一般に使用される。
【0014】又、シール材組成物の粘度調整、各成分の
均一混合の目的で必要に応じて溶剤を添加してもよい。
使用される溶剤についても特に限定はないが、例えばn
−ヘキサン、n−デカン、シクロヘキサン等の炭化水素
系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化
水素系溶剤、ブチルアセテート、ベンジルアセテート等
のエステル系溶剤、メチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチル
カルビトール、メチルセロソルブアセテート、エチレン
グリコール、ジエチレングリコール、ジグライム等の多
価アルコール系及びその誘導体等が一種あるいは二種以
上併用されて使用される。溶剤の添加量は印刷性等の点
から全成分のうち2〜50重量%とすることが好まし
い。
【0015】又、本発明において必須成分である前記の
エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材の他にカップリング
剤、消泡剤、レベリング剤等を添加してもよい。本発明
の液晶表示素子用シール材組成物を調整する際は、各成
分を均一に混合させるために3本ロール等を用いて十分
に混練することが好ましい。
【0016】本発明の液晶表示素子用シール材組成物を
用いて液晶表示素子を製造する方法としては、一般に以
下のような方法がある。まず、液晶配向層を形成したガ
ラス基板の一方に、スクリーン印刷等の工程によりシー
ルパターンを形成し、乾燥機等で予備乾燥させた後、も
う一方の基板を貼り合わせ、必要に応じて加圧して、更
に乾燥炉等で加熱硬化させる。予備乾燥は通常50〜1
20℃で5〜60分、加熱硬化は通常100〜200℃
で15〜180分程度が適当である。又、二枚の基板の
ギャップを保持するために、シール材に所定の直径の球
状、ロッド状スペーサーを含有させてもよい。貼りあわ
せた基板に液晶を注入し、UV硬化樹脂等で注入口を封
じて液晶表示素子とする。
【0017】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例によって何ら限定されるものではな
い。
【0018】(実施例1)エポキシ樹脂として、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、
エピコート828)80重量部、ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、エピコート10
01)20重量部、硬化剤としてアジピン酸ジヒドラジ
ド(大塚化学社製)10重量部、無機充填材として無定
型シリカ(日本アエロジル社製、アエロジルR−97
2)5重量部、アナタース型酸化チタン(石原産業社
製、A−100/平均粒子径0.15μm)50重量
部、溶剤としてエチルカルビトール13重量部を攪拌混
合し、更に3本ロールにて十分に混練して接着剤組成物
を得た。
【0019】次に、この接着剤組成物に直径5μmの球
状シリカスペーサーを1%混合し、以下の要領で液晶セ
ルを作製した。 (スクリーン印刷)300メッシュの版を用いて配向膜
を形成させたITO付きガラス基板上(一辺3cmの正方
形)に線幅0.3mmの正方形のパターンをスクリーン印
刷した。 (予備乾燥)熱風乾燥機中、90℃/30分予備乾燥し
た。 (貼りあわせ/加熱硬化)配向膜を形成させたITO付
きガラス基板を、配向方向がシール材を印刷した基板の
配向処理方向に対して90度になるように貼りあわせ、
1kg/cm2の圧力をかけた状態で熱風乾燥機中170℃
/120分加熱硬化させた。 (液晶注入/封口)フッ素系液晶(メルク社製、ZLI
−4792)を注入し、注入口をアクリル系UV硬化樹
脂で封口した。
【0020】評価は以下に示す項目を行った。 (評価1)常態で5V、32Hzの矩形波を印加して表
示不良の有無確認。 (評価2)液晶表示素子を60℃の環境下で上記条件の
もとで24時間通電させた後に表示不良の有無確認。 評価の結果は表1に示すとおりである。
【0021】(実施例2)エポキシ樹脂として、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、
エピコート828)40重量部、ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、エピコート10
01)30重量部、o-クレゾールノボラック型エポキシ
樹脂(住友化学社製、ESCN−195LB)10重量
部、グリシジルアミン型エポキシ樹脂(油化シェルエポ
キシ社製、エピコート604)20重量部、硬化剤とし
てジシアンジアミド15重量部、無機充填材として無定
型シリカ(日本アエロジル社製、アエロジルR−97
2)5重量部、アナタース型酸化チタン(石原産業社
製、A−220/平均粒子径0.16μm)、溶剤とし
てメチルカルビトール20重量部を攪拌混合し、更に3
本ロールにて十分に混練して接着剤組成物を得た。この
接着剤組成物に直径5μmの球状シリカスペーサーを1
%混合し、実施例1の要領で液晶セルを作製した。評価
の結果は表1に示す通りである。
【0022】(実施例3)エポキシ樹脂として、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、
エピコート1001)50重量部、ビスフェノールA型
エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、エピコート8
28)50重量部、硬化剤としてマイクロカプセル型硬
化剤(旭化成社製、ノバキュアHX−3742)40重
量部、無機充填材として無定型シリカ(日本アエロジル
社製、アエロジルR−972)5重量部、アナタース型
酸化チタン(石原産業社製、A−220/平均粒子径
0.16μm)20重量部、溶剤としてエチルカルビト
ール13重量部を攪拌混合し、更に3本ロールにて十分
に混練して接着剤組成物を得た。この接着剤組成物に直
径5μmの球状シリカスペーサーを1%混合し、実施例
1の要領で液晶セルを作製した。評価の結果は表1に示
す通りである。
【0023】(実施例4)エポキシ樹脂として、ナフタ
レン型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業社製、HP
−4032)40重量部、ビスフェノールA型エポキシ
樹脂(油化シェルエポキシ社製、エピコート834)5
0重量部、o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(住
友化学社製、ESCN−195LB)10重量部、硬化
剤としてアジピン酸ジヒドラジド(大塚化学社製)8重
量部、無機充填材として無定型シリカ(日本アエロジル
社製、NAX50)5重量部、アナタース型酸化チタン
(石原産業社製、A−220/平均粒子径0.16μ
m)20重量部、溶剤としてメチルカルビトール20重
量部を攪拌混合し、更に3本ロールにて十分混練して接
着剤組成物を得た。この接着剤組成物に直径5μmの球
状シリカスペーサーを1%混合し、実施例1の要領で液
晶セルを作製した。評価の結果は表1に示す通りであ
る。
【0024】(比較例1)エポキシ樹脂として、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、
エピコート828)80重量部、ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、エピコート10
01)20重量部、硬化剤としてアジピン酸ジヒドラジ
ド(大塚化学社製)10重量部、無機充填材として無定
型シリカ(日本アエロジル社製、アエロジルR−97
2)5重量部、ルチル型酸化チタン(石原産業社製、R
−820/平均粒子径0.26μm)50重量部、溶剤
としてエチルカルビトール13重量部を攪拌混合し、更
に3本ロールにて十分に混練して接着剤組成物を得た。
次に、この接着剤組成物に直径5μmの球状シリカスペ
ーサーを1%混合し、実施例1の要領で液晶セルを作製
した。評価の結果は表1に示す通りである。
【0025】(比較例2)エポキシ樹脂として、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、
エピコート828)40重量部、ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、エピコート10
01)30重量部、o-クレゾールノボラック型エポキシ
樹脂(住友化学社製、ESCN−195LB)10重量
部、グリシジルアミン型エポキシ樹脂(油化シェルエポ
キシ社製、エピコート604)20重量部、硬化剤とし
てジシアンジアミド15重量部、無機充填材として無定
型シリカ(日本アエロジル社製、アエロジルR−97
2)5重量部、ルチル型酸化チタン(石原産業社製、R
−780−2/平均粒子径0.24μm)50重量部、
溶剤としてメチルカルビトール20重量部を攪拌混合
し、更に3本ロールにて十分に混練して接着剤組成物を
得た。この接着剤組成物に直径5μmの球状シリカスペ
ーサーを1%混合し、実施例1の要領で液晶セルを作製
した。評価の結果は表1に示す通りである。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明の液晶表示素子用シール材は良好
な電気特性を示すことから、液晶表示素子に適用するこ
とによって信頼性に優れた液晶表示素子を提供すること
ができる。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材を主
    成分とする接着剤組成物において、無機充填材にアナタ
    ース型酸化チタンを必須成分とすることを特徴とする液
    晶表示素子用シール材組成物。
  2. 【請求項2】 アナタース型酸化チタンの配合量が全シ
    ール材に対して5〜50重量%以上であることを特徴と
    する請求項1記載の液晶表示用シール材組成物。
  3. 【請求項3】 アナタース型酸化チタンの平均粒子径が
    0.2μm以下であることを特徴とする請求項1記載の
    液晶表示用シール材組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれか1項に記載の
    液晶表示素子用シール材組成物を用いた液晶表示素子。
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