JP4815027B1 - 液晶シール剤、それを用いた液晶表示パネルの製造方法、および液晶表示パネル - Google Patents
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Abstract
本発明の液晶シール剤は、エポキシ樹脂を含む硬化性樹脂と、熱硬化剤と、前記硬化性樹脂の合計100重量部に対して0.1重量部以上10重量部未満の硬化触媒とを含み、前記硬化触媒は、式(1)で表される融点が150℃以下のイミダゾール系硬化触媒である。
〔式(1)中、R1およびR2はそれぞれ独立に、水素原子、低級アルキル基、低級ヒドロキシアルキル基、フェニル基またはベンジル基であり、R3およびR4はそれぞれ独立に、水素原子、低級アルキル基または低級ヒドロキシアルキル基であり、かつR1〜R4の少なくとも一つは、低級ヒドロキシアルキル基である。〕
【化1】
【選択図】なし
Description
[1] エポキシ樹脂を含む硬化性樹脂と、熱硬化剤と、前記硬化性樹脂の合計100重量部に対して0.1重量部以上10重量部未満の硬化触媒と、を含み、前記硬化触媒は、式(1)で表される融点が150℃以下のイミダゾール系硬化触媒である、液晶シール剤。
[2] 前記熱硬化剤の含有量が、前記硬化性樹脂の合計100重量部に対して1〜20重量部である、[1]に記載の液晶シール剤。
[3] 前記熱硬化剤の融点は、50℃以上150℃以下である、[1]または[2]に記載の液晶シール剤。
[4] 前記熱硬化剤が、ジヒドラジド系化合物、ポリアミン系化合物、およびフェノール系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[3]に記載の液晶シール剤。
[5] 光重合開始剤をさらに含み、かつ前記硬化性樹脂は、アクリル樹脂、および分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とを含むエポキシ樹脂の少なくとも一方をさらに含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の液晶シール剤。
[6] 液晶滴下工法による液晶表示パネルの製造に用いられる、[1]〜[5]のいずれかに記載の液晶シール剤。
[7] 一方の基板に、[1]〜[6]のいずれかに記載の液晶シール剤のシールパターンを形成する工程と、前記シールパターンが未硬化の状態において、前記一方の基板の前記シールパターンで囲まれた領域、または前記シールパターンで囲まれた領域に対向する他方の基板の領域に、液晶を滴下する工程と、前記一方の基板と、前記他方の基板とを、前記シールパターンを介して重ね合わせる工程と、前記シールパターンを熱硬化させる工程と、を含む、液晶表示パネルの製造方法。
[8] 前記シールパターンを熱硬化させる工程の前に、前記シールパターンを光硬化させる工程をさらに含む、[7]に記載の液晶表示パネルの製造方法。
[9] 前記熱硬化温度が、80〜100℃である、[7]または[8]に記載の液晶表示パネルの製造方法。
[10] 表示基板と、前記表示基板と対になる対向基板と、前記表示基板と、前記対向基板との間に介在する、枠状のシール部材と、前記表示基板と前記対向基板との間の、前記シール部材で囲まれた空間に充填された液晶層と、を含む液晶表示パネルであって、前記シール部材は、[1]〜[6]のいずれかに記載の液晶シール剤の硬化物である、液晶表示パネル。
本発明の液晶シール剤は、少なくとも(A−1)エポキシ樹脂を含む硬化性樹脂、(A−2)熱硬化剤、および(A−3)特定のイミダゾール系硬化触媒を含む。硬化性樹脂は、必要に応じて(B)(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂、(C)アクリル樹脂をさらに含んでよい。本発明の液晶シール剤は、必要に応じて(D)光重合開始剤、および(E)フィラーなどをさらに含んでよい。
本発明に用いられるエポキシ樹脂は、2官能以上のエポキシ樹脂であれば、特に限定されず、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、2,2’−ジアリルビスフェノールA型、ビスフェノールAD型、および水添ビスフェノール型等のビスフェノール型エポキシ樹脂;ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ビフェニルノボラック型、ビスフェノールノボラック型、ナフトールノボラック型、トリスフェノールノボラック型、ジシクロペンタジエンノボラック型等のノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;ナフチル型エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型、トリフェノールエタン型、トリフェノールプロパン型等のトリフェノールアルカン型エポキシ樹脂;脂環型エポキシ樹脂等が含まれる。なかでも、2官能のエポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールA型およびビスフェノールF型等のビスフェノール型エポキシ樹脂がより好ましい。これらのビスフェノール型エポキシ樹脂は、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂等と比べて結晶性が低いため、塗工安定性に優れる等の利点があるからである。
熱硬化剤は、エポキシ樹脂に混合されていても、樹脂を通常保存する状態(室温、可視光線下等)ではエポキシ樹脂を硬化させないが、熱を与えられるとエポキシ樹脂を硬化させる潜在性硬化剤である。本発明における熱硬化剤は、硬化後の樹脂中に架橋基として組み込まれる。
上記の中でも、融点が150℃以下のイミダゾール系硬化触媒としては、例えば2−ヒドロキシメチルイミダゾールが挙げられる。
本発明の液晶シール剤は、必要に応じて(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂を含んでもよい。
本発明の液晶シール剤は、必要に応じてアクリル樹脂を含んでいてもよい。アクリル樹脂の例には、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のジアクリレートおよび/またはジメタクリレート;トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのジアクリレートおよび/またはジメタクリレート;ネオペンチルグリコール1モルに4モル以上のエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジアクリレートおよび/またはジメタクリレート;ビスフェノールA1モルに2モルのエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジアクリレートおよび/またはジメタクリレート;トリメチロールプロパン1モルに3モル以上のエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付加して得たトリオールのジまたはトリアクリレートおよび/またはジまたはトリメタクリレート;ビスフェノールA1モルに4モル以上のエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジアクリレートおよび/またはジメタクリレート;トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレートおよび/またはトリメタクリレート;トリメチロールプロパントリアクリレートおよび/またはトリメタクリレート、またはそのオリゴマー;ペンタエリスリトールトリアクリレートおよび/またはトリメタクリレート、またはそのオリゴマー;ジペンタエリスリトールのポリアクリレートおよび/またはポリメタクリレート;トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート;カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート;カプロラクトン変性トリス(メタクリロキシエチル)イソシアヌレート;アルキル変性ジペンタエリスリトールのポリアクリレートおよび/またはポリメタクリレート;カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールのポリアクリレートおよび/またはポリメタクリレート;ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレートおよび/またはジメタクリレート;カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレートおよび/またはジメタクリレート;エチレンオキサイド変性リン酸アクリレートおよび/またはジメタクリレート;エチレンオキサイド変性アルキル化リン酸アクリレートおよび/またはジメタクリレート;ネオペンチルグルコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールのオリゴアクリレートおよび/またはオリゴメタクリレート等が含まれる。
光重合開始剤は、(B)(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂や(C)アクリル樹脂などを光硬化させるための重合開始剤である。液晶シール剤が光重合開始剤を含むと、液晶パネルを製造する際に光硬化によるシール剤の仮硬化が可能となり、作業工程が容易になる。
本発明の液晶シール剤は、さらにフィラーを含んでいてもよい。フィラーの添加により、液晶シール剤の粘度、硬化物の強度、および線膨張性の制御等を行うことができる。
本発明の液晶シール剤は、必要に応じてエポキシ樹脂で変性された熱可塑性樹脂粒子(「エポキシ変性粒子」ともいう)を含んでもよい。熱可塑性樹脂粒子は、エポキシ基と二重結合基を含む樹脂を、ラジカル重合可能なモノマーと懸濁重合して得られる。熱可塑性樹脂粒子は、液晶注入方式用液晶シール剤とする際に添加されることが好ましい。加熱により硬化物に発生する収縮応力を緩和できるからである。
本発明の液晶シール剤は、必要に応じてさらに、熱ラジカル重合開始剤、シランカップリング剤等のカップリング剤、イオントラップ剤、イオン交換剤、レベリング剤、顔料、染料、可塑剤、消泡剤等の添加剤を含んでいてもよい。また、液晶パネルのギャップを調整するためにスペーサー等を配合してもよい。
本発明の液晶表示パネルは、表示基板と、それと対になる対向基板と、表示基板と対向基板との間に介在している枠状のシール部材と、表示基板と対向基板との間のシール部材で囲まれた空間に充填された液晶層とを含む。本発明の液晶シール剤の硬化物を、シール部材とすることができる。
a1)一方の基板に、本発明の液晶シール剤のシールパターンを形成する第1の工程と、
a2)シールパターンが未硬化の状態において、前記基板のシールパターンで囲まれた領域、または前記シールパターンで囲まれた領域に対向する他方の基板の領域に、液晶を滴下する第2の工程と、
a3)一方の基板と、他方の基板とを、シールパターンを介して重ね合わせる第3の工程と、
a4)シールパターンを硬化させる第4の工程と、を含む。
b1)一方の基板に、本発明の液晶シール剤のシールパターンを形成する第1の工程と、
b2)一方の基板と、他方の基板とを、シールパターンを介して重ね合わせる第2の工程と、
b3)シールパターンを熱硬化させて、液晶を注入するための注入口を有する液晶注入用セルを得る第3の工程と、
b4)液晶を、注入口を介して液晶注入用セルに注入する第4の工程と、
b5)注入口を封止する第5の工程と、を含む。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エピコート828EL:JER製、エポキシ当量190g/eq)
(A−2)熱硬化剤
アミキュアVDH(味の素社製、1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−イソプロピルヒダントイン、融点120℃)
水酸基含有タイプ1:2−ヒドロキシメチルイミダゾール(分子量98.1、融点115℃)
水酸基含有タイプ2:2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(分子量204、固体、融点230℃超(分解))
水酸基非含有タイプ1:2−メチルイミダゾール(分子量82、固体、融点137〜145℃)
水酸基非含有タイプ2:2−エチル−4−メチルイミダゾール(分子量110、液体、融点41℃)
下記のように合成したアクリル変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂(50%部分アクリル化物)を用いた。
攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた500mlの四つ口フラスコに、160gのビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポトートYDF−8170C:東都化成社製、エポキシ当量160g/eq)、36gのアクリル酸、0.2gのトリエタノールアミンをそれぞれ仕込み、乾燥エア気流下、110℃、5時間加熱攪拌してアクリル変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂とした。得られたアクリル変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂を超純水にて40回洗浄したものを使用した。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂変性ジアクリレート(共栄社化学製 3002A;分子量600)をトルエンで希釈した後、超純水にて洗浄する工程を繰り返して、高純度化処理を行なったものを使用した。
(D)光重合開始剤
イルガキュア184(チバスペシャルティー・ケミカルズ製、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン)
二酸化ケイ素S−100(日本触媒化学社製)
(F)熱可塑性樹脂粒子
微粒子ポリマーF325(ゼオン化成社製 一次粒子径0.5μm)
(G)その他成分
シランカップリング剤KBM−403(信越化学工業社製)
10重量部の(A−1)ビスフェノールA型エポキシ樹脂、5重量部の(A−2)アミキュアVDH、3重量部の(A−3)2−ヒドロキシメチルイミダゾール、70重量部の(B)アクリル変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂、20重量部の(C)アクリル樹脂、1重量部の(D)イルガキュア184、15重量部の(E)二酸化ケイ素S−100、20重量部の(F)微粒子ポリマーF325、および0.5重量部の(G)KBM-403からなる硬化性樹脂組成物を、ダルトンミキサーで三本ロールを用いて十分に混練して、シール剤を得た。シール剤の、E型粘度計(1.0rpm)による25℃における粘度は、300Pa・sであった。
(A−3)2−ヒドロキシメチルイミダゾールの配合量を、表1に示されるように変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を得た。
(C)アクリル樹脂および(D)イルガキュア184を用いずに、(A−1)ビスフェノールA型エポキシ樹脂、(A−2)アミキュアVDH、(A−3)2−ヒドロキシメチルイミダゾール、および(B)アクリル変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂の配合量を表1に示されるように変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を得た。
(C)アクリル樹脂を用いずに、(A−1)ビスフェノールA型エポキシ樹脂、(A−3)2−ヒドロキシメチルイミダゾール、および(B)アクリル変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂の配合量を表1に示されるように変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を得た。
(A)エポキシ樹脂、および(A−3)2−ヒドロキシメチルイミダゾールの配合量を表1に示されるように変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を得た。
(A−3)2−ヒドロキシメチルイミダゾールの代わりに、2−メチルイミダゾールを用いた以外は、実施例1と同様にしてシール剤を得た。
(A−3)2−ヒドロキシメチルイミダゾールの代わりに、2−エチル−4−メチル−イミダゾールを用いた以外は、実施例1と同様にしてシール剤を得た。
(A−3)2−ヒドロキシメチルイミダゾールを用いなかった以外は、実施例1と同様にしてシール剤を得た。
(A−3)2−ヒドロキシメチルイミダゾールの配合量を、表1に示されるように変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を得た。
(A−2)アミキュアVDHを用いなかった以外は、実施例1と同様にしてシール剤を得た。
(A−3)2−ヒドロキシメチルイミダゾールの代わりに、(A−3)2−フェニル−4,5ージヒドロキシメチルイミダゾールを用いた以外は、実施例1と同様にしてシール剤を得た。
実施例および比較例で得られたシール剤を、ディスペンス用シリンジ内のシール剤の重量が10gになるように採取した後、脱泡処理をした。そのうち2gについて、E型粘度計を用いて、室温(23℃)において初期粘度を測定した。次いで、このサンプルを、23℃50%RHで1週間保存した後、再度、同様の条件で粘度を測定した。このときの、初期粘度に対する1週間保存後の粘度の上昇率を求めた。これにより、粘度安定性を、以下の基準で評価した。
粘度上昇率が1.5倍以下である:○(優れる)
粘度上昇率が1.5倍を超えて2.0倍以下である:△(やや劣る)
粘度上昇率が2.0倍を超える:×(劣る)
実施例および比較例で得られたシール剤に、1重量部の球状スペーサー(平均粒径5μm)を添加して、脱泡処理を行い、スペーサーが添加されたシール剤を得た。
得られた液晶表示パネルのシールパターン直線性、すなわちシール直線性を以下の方法で評価した。下記比率が高いほど、シール直線性が高く、耐リーク性に優れる。
[シールの最大幅と最小幅の比率](%)=[シールの最小幅]/[シールの最大幅]×100
上記比率が95%以上のもの:◎(優れる)
80%以上95%未満であるもの:○(やや優れる)
80%未満であるもの:×(劣る)
上記の評価基準に限らず、シールライン内に液晶が入り込んでいるものについては、耐リーク性に劣るため×とした。
前記2)で得た液晶シール剤20gをシリンジに真空下で充填した。次いで、口径0.35mmの針先をつけたシリンジを、1g吐出後、23℃で1日放置した。次いで、このシリンジをディスペンサー(日立プラントテクノロジー社製)にセットし、360mm×470mmの液晶表示パネル用ガラス基板(日本電気硝子社製)の上に35mm×40mmのシールパターンを50個形成した。このとき、吐出圧力を0.3MPa、断面積3000μm2、塗布速度を100mm/sとした。得られたシールパターンの形状を、以下のように評価した。
シール切れ、シールかすれが全く発生していない枠型が50個:○(優れる)
シール切れ、シールかすれが全く発生していない枠型が48個〜49個:△(やや劣る)
シール切れ、シールかすれが全く発生していない枠型が48個未満:×(劣る)
透明電極および配向膜を付した40mm×45mmガラス基板(EHC社製、RT−DM88−PIN)上に、液晶シール剤を、ディスペンサー(ショットマスター:武蔵エンジニアリング製)にて、35mm×40mmの四角形のシールパターン(断面積3500μm2)(メインシール)を形成し、さらにその外周にも同様のシールパターンを形成した。
シール際まで液晶表示機能が発揮できている:○(良好)
シール際の近傍0.3mm未満で表示機能の異常が確認される:△(やや劣る)
シール際の近傍0.3mmを超えて表示機能の異常が確認される:×(著しく劣る)
前記4)において、恒温槽で保存した後の液晶表示パネルのサンプルについて、引張り試験装置(インテスコ製)を用いて、引張り速度2mm/分で平面引張り強度を測定した。接着性は、以下のように評価した。
接着強度が15MPa以上:○(優れる)
接着強度が7MPa以上15MPa未満:△(やや劣る)
接着強度が7MPa未満:×(劣る)
Claims (10)
- 前記熱硬化剤の含有量が、前記硬化性樹脂の合計100重量部に対して、1〜20重量部である、請求項1に記載の液晶シール剤。
- 前記熱硬化剤の融点は、50℃以上150℃以下である、請求項1に記載の液晶シール剤。
- 前記熱硬化剤が、ジヒドラジド系化合物、ポリアミン系化合物、およびフェノール系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の液晶シール剤。
- 光重合開始剤をさらに含み、かつ
前記硬化性樹脂は、アクリル樹脂、および分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とを含む(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂の少なくとも一方をさらに含む、請求項1に記載の液晶シール剤。 - 液晶滴下工法による液晶表示パネルの製造に用いられる、請求項1に記載の液晶シール剤。
- 一方の基板に、請求項1に記載の液晶シール剤のシールパターンを形成する工程と、
前記シールパターンが未硬化の状態において、前記一方の基板の前記シールパターンで囲まれた領域、または前記シールパターンで囲まれた領域に対向する他方の基板の領域に、液晶を滴下する工程と、
前記一方の基板と、前記他方の基板とを、前記シールパターンを介して重ね合わせる工程と、
前記シールパターンを熱硬化させる工程と、を含む、液晶表示パネルの製造方法。 - 前記シールパターンを熱硬化させる工程の前に、
前記シールパターンを光硬化させる工程をさらに含む、請求項7に記載の液晶表示パネルの製造方法。 - 前記熱硬化温度が、80〜100℃である、請求項7に記載の液晶表示パネルの製造方法。
- 表示基板と、
前記表示基板と対になる対向基板と、
前記表示基板と、前記対向基板との間に介在する、枠状のシール部材と、
前記表示基板と前記対向基板との間の、前記シール部材で囲まれた空間に充填された液晶層と、を含む液晶表示パネルであって、
前記シール部材は、請求項1に記載の液晶シール剤の硬化物である、液晶表示パネル。
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