JP5388091B2 - 液晶シール剤およびそれを用いた液晶表示セル - Google Patents
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Description
(1)硬化促進剤(a)、エポキシ樹脂及び/又は(メタ)アクリル化エポキシ樹脂である硬化性樹脂(b)、熱硬化剤(c)及び無機充填剤(d)を含有する液晶シール剤、
(2)硬化促進剤(a)が、下記一般式(1)で表されるイソシアヌル環骨格を有する多価カルボン酸である前記(1)に記載の液晶シール剤、
(3)硬化促進剤(a)が下記式(3)で表される化合物である前記(1)に記載の液晶シール剤、
(6)熱硬化剤(c)の融点及び軟化点温度が100℃以上である潜在性硬化剤である前記(1)乃至(5)のいずれか一項に記載の液晶シール剤、
(7)熱硬化剤(c)が多官能ヒドラジド化合物である前記(6)に記載の液晶シール剤、
(8)無機充填剤(d)がアルミナ及び/又はシリカである前記(1)乃至(7)のいずれか一項に記載の液晶シール剤、
(9)無機充填剤(d)の平均粒径が10〜2000nmである前記(8)に記載の液晶シール剤、
(10)ゴム粉末(e)を含有していることを特徴とする前記(1)乃至(9)のいずれか一項に記載の液晶シール剤、
(11)ゴム粉末(e)が、シリコーンゴム粉末及び/又は複合シリコーンゴム粉末であることを特徴とする前記(10)に記載の液晶シール剤、
(12)ゴム粉末(e)が、真比重が0.9〜1.1、平均粒子径が4〜9μm、JIS−Aゴム硬度が10〜50であるシリコーンゴム粉末である前記(11)に記載の液晶シール剤、
(13)ゴム粉末(e)が、真比重が0.9〜1.1、平均粒子径が1〜9μm、JIS−Aゴム硬度が10〜90である複合シリコーンゴム粉末である前記(11)に記載の液晶シール剤、
(14)シリコーンゴム粉末が直鎖ジメチルポリシロキサンを架橋した球状粉末であり、複合シリコーンゴム粉末が当該シリコーンゴム粉末の表面をシリコーン樹脂で被覆した球状粉末である前記(11)乃至(13)のいずれか一項に記載の液晶シール剤、
(15)ゴム粉末(e)の含有量が2〜20質量%である前記(10)乃至(14)のいずれか一項に記載の熱硬化型液晶滴下工法用液晶シール剤、
(16)カップリング剤(f)を含有していることを特徴とする前記(1)乃至(15)のいずれか一項に記載の液晶シール剤、
(17)ヒュームドシリカ及び/又は疎水性ヒュームドシリカ(g)を含有することを特徴とする前記(1)乃至(16)のいずれか一項に記載の熱硬化型液晶滴下工法用液晶シール剤、
(18)液晶シール剤中の固形分濃度が10〜50質量%である前記(1)乃至(17)のいずれか一項に記載の液晶シール剤、
(19)前記(1)乃至(18)のいずれか一項に記載の液晶シール剤の硬化物でシールされた液晶表示セル、
(20)一方の基板の周囲に形成された前記(1)乃至(18)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ることを特徴とする液晶表示セルの製造方法、
(21)紫外線及び/又は可視光線による一次硬化を経て、次いで加熱による二次硬化を行う前記(20)に記載の液晶表示セルの製造方法、
(22)紫外線及び/又は可視光線による硬化を経ず、加熱のみで硬化を行う前記(20)に記載の液晶表示セルの製造方法、
に関する。
本発明の液晶シール剤は熱硬化反応初期の硬化安定性を改善するために硬化促進剤を使用する。硬化促進剤(a)としては、加熱時の熱硬化反応促進性が高いこと、液晶に対する汚染性が低いこと、常温保管時に液晶シール剤のポットライフを悪化させないものであれば限定されないが、例えば、前記一般式(1)で表されるイソシアヌル環骨格を有する多価カルボン酸やエポキシ樹脂アミンアダクト物などがあげられる。具体的にはトリス(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(3−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の前記一般式(1)で表されるイソシアヌル環骨格を有する多価カルボン酸が挙げられ、中でも前記一般式(3)で表されるトリス(2−カルボキシエチル)イソシアヌレート、前記一般式(4)で表されるトリス(3−カルボキシプロピル)イソシアヌレートが好ましい。
表1に記載の(メタ)アクリル化エポキシ樹脂、エポキシ樹脂、光開始剤、シランカップリング剤を混合して樹脂液を得た。次に無機充填剤と有機充填剤をビーズミルで均一に混合した。更に熱硬化剤、多価カルボン酸(硬化促進剤)を加え3本ロールにより混練し、液晶シール剤を得た。
実施例1 実施例2 比較例1
(メタ)アクリル化エポキシ樹脂 *1 80 80 80
エポキシ樹脂 *2 10 10 10
光開始剤 *3 5 5 5
シランカップリング剤 *4 1.5 1.5 1.5
無機充填剤 *5 13 13 13
有機充填剤 *6 3 3 3
熱硬化剤 *7 2 2 2
多価カルボン酸 *8 0.75 0.5 −
粘度 *9 312 300 290
*1 KAYARAD R−94200(日本化薬株式会社製:ビスフェノールFエポキシ樹脂のアクリル化物)
*2 RE−203(日本化薬株式会社製:エポキシ当量233g/eq、エチレンオキサイド付加ビスフェノールS型エポキシ樹脂)
*3 KAYACURE RPI−4(日本化薬株式会社製:2−イソシアナトエチルメタクリレートと2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシフェニル]−2−メチルプロパン−1−オンとの反応生成物)
*4 サイラエースS−510(チッソ株式会社製:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)
*5 ナノテックアルミナSPC(シーアイ化成株式会社製:球状アルミナ、平均粒径50nm)
*6 ブタジエン・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合物(ロームアンドハース株式会社製:パラロイドEXL−2655)
*7 アジピン酸ジヒドラジド微粉砕品(大塚化学株式会社製:ADHをジェットミルで平均粒径1.5μm、最大粒径5μmに微粉砕したもの)
*8 トリス(2−カルボキシエチル)イソシアヌレート粉砕品(四国化成工業株式会社製:CIC酸をジェットミルで平均粒径1.5μm、最大粒径5μmに微粉砕したもの)
*9 25℃、R型粘度計(東機産業株式会社製)にて測定した。単位は「Pa・s」である。
サンプル瓶に液晶シール剤3種(実施例1、2及び比較例1)をそれぞれ0.1g入れ、3000mJ/cm2の紫外線を照射し、硬化した後、液晶(メルク製、MLC−6866−100)1mlを加え、120℃オーブンに1時間投入し、その後、0.5時間室温にて放置する。処理が終ったサンプル瓶から液晶のみを取り出し、液体電極LE21(安藤電気製)に入れて、アドバンテスト製エレクトロメーターR−8340により測定電圧10Vで4分後の液晶の比抵抗を測定して行った。結果を表2に示す。
実施例1 実施例2 比較例1
(メタ)アクリル化エポキシ樹脂 *10 59.8 61.2 58.1
エポキシ樹脂 *11 5.5 12.6 26.3
カップリング剤 *12 43.1 42.0 45.8
*11 RE−203
*12 S−510
液晶シール剤100gにスペーサーとして5μmのグラスファイバー1gを添加して混合撹拌を行う。この液晶シール剤を50mm×50mmのガラス基板上に塗布し、その液晶シール剤上に1.5mm×1.5mmのガラス片を貼り合わせUV照射機により2000mJ/cm2の紫外線を照射した後、120℃オーブンに1時間投入して硬化させた。そのガラス片のせん断接着強度を測定した。その結果を表3に示す。
得られた液晶シール剤の25℃における粘度変化を測定した。初期粘度に対する粘度増加率(%)を表3に示す。
実施例1 実施例2 比較例1
粘度(25℃) 312Pa・s 300Pa・s 290Pa・s
ポットライフ
(対初期値粘度増)
1日後 1.3% 8.8% 12.0%
3日後 7.7% 17.4% 25.1%
接着強度 68MPa 66MPa 58MPa
レゾルシンジグリシジルエーテル樹脂をトルエンに溶解し、これに重合禁止剤としてジブチルヒドロキシトルエンを加え、60℃まで昇温した。その後、エポキシ基の100%当量のアクリル酸を加え更に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を添加して、98℃で約50時間攪拌した。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、レゾルシンのエポキシアクリレートを得た。
表4に記載のアクリル化エポキシ樹脂、エポキシ樹脂、シランカップリング剤を混合して樹脂液を得た。次に無機充填剤、熱硬化剤、硬化促進剤、疎水性ヒュームドシリカを混合し、そして、実施例3、4と比較例2の液晶シール剤を得るには、さらにゴム粉末又はシリコーン樹脂粉末を加え3本ロールにより混練し、液晶シール剤を得た。
実施例3 実施例4 比較例2 比較例3
アクリル化エポキシ樹脂 *1 90 90 90 90
エポキシ樹脂 *2 10 10 10 10
熱硬化剤 *3 19 19 19 19
硬化促進剤 *4 3 3 3 3
無機充填剤 *5 25 25 25 25
シリコーンゴム粉末 *6 20 − − −
複合シリコーンゴム粉末 *7 − 20 − −
シリコーン樹脂粉末 *8 − − 20 −
シランカップリング剤 *9 1 1 1 1
疎水性ヒュームドシリカ *10 10 10 10 10
*1:レゾルシンジグリシジルエーテルの全アクリル化物(合成例1)
*2:レゾルシンジグリシジルエーテル(日本化薬株式会社製:RGE−H)
*3:アジピン酸ジヒドラジド微粉砕品(大塚化学株式会社製:ADHをジェットミルで平均粒径1.5μmに微粉砕したもの)
*4:トリス(3−カルボキシプロピル)イソシアヌレート粉砕品(四国化成工業株式会社製:C3−CIC酸をジェットミルで平均粒径1.5μmに微粉砕したもの)
*5:球状アルミナ(シーアイ化成株式会社製:ナノテックアルミナSPC;1次平均粒径50nm)
*6:球状シリコーンゴム粉末:直鎖ジメチルポリシロキサン架橋粉末(信越化学工業製:KMP−594;真比重0.97、平均粒径5μm、JIS−Aゴム硬度30)
*7:球状シリコーン樹脂被覆直鎖ジメチルポリシロキサン架橋粉末(信越化学工業製:KMP−600;真比重0.99、平均粒径5μm、JIS−Aゴム硬度30)
*8:球状シリコーン樹脂粉末:球状ポリメチルシルセスキオキサン架橋粉末(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製:トスパール145;真比重1.32、平均粒径4.5μm)
*9:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(チッソ株式会社製:サイラエースS−510)
*10:疎水性ヒュームドシリカ(株式会社トクヤマ製:PM−20L)
実施例3及び4、比較例2及び3の液晶シール剤各100gにスペーサーとして5μmのグラスファイバー1gを添加して混合撹拌脱泡を行い、シリンジに充填する。ITO透明電極付きガラス基板に配向膜液(PIA−5540−05A;チッソ株式会社製)を塗布、焼成し、ラビング処理を施した。この基板に先にシリンジに充填した実施例及び比較例の液晶シール剤をディスペンサー(SHOTMASTER300:武蔵エンジニアリング株式会社製)を使って、シールパターン及びダミーシールパターンの塗布を行い、次いで液晶(JC−5015LA;チッソ株式会社製)の微小滴をシールパターンの枠内に滴下した。更にもう一枚のラビング処理済みガラス基板に面内スペーサ(ナトコスペーサKSEB−525F;ナトコ株式会社製;貼り合せ後のギャップ幅5μm)を散布、熱固着し、貼り合せ装置を用いて真空中で先の液晶滴下済み基板と貼り合せた。大気開放してギャップ形成した後、120℃オーブンに投入して1時間加熱硬化させ評価用液晶テストセルを作成した。
○:シールの直線性に乱れが無い。
△:シールの変形が認められるが、液晶の封止には問題が無いレベルである。
×:シールに液晶が差し込み、液晶の封止に問題が発生しうるレベルである。
××:シールが決壊しセルが形成できない。
液晶セルギャップの評価
○:セル内が均一に5μmのセルギャップとなっている。
△:セル内に5.5μm程度のギャップがでていない場所がある。
×:セル内に6μm以上のギャップがでていない場所がある。
××:シールが決壊しセルが形成出来ない。
液晶配向の評価
○:シール近傍に液晶の配向乱れがない。
△:シール近傍に僅かに液晶の配向乱れがある。
×:シール近傍に液晶の配向乱れがある。
××:シールが決壊しセルが形成出来ない。
実施例3 実施例4 比較例2 比較例3
シール形状 ○ ○ ×× ××
液晶セルギャップ ○ ○ ×× ××
液晶配向 ○ ○ ×× ××
液晶シール剤100gにスペーサーとして5μmのグラスファイバー1gを添加して混合撹拌を行う。この液晶シール剤を50mm×50mmのガラス基板上に塗布し、その液晶シール剤上に1.5mm×1.5mmのガラス片を貼り合わせ、120℃オーブンに1時間投入して硬化させた。そのガラス片のせん断接着強度をボンドテスター(SS−30WD:西進商事株式会社製)を使用して測定した。その結果を表6に示す。
前記の液晶シール剤接着強度テストと同一の測定サンプルを作成する。その測定サンプルを121℃、2気圧、湿度100%の条件で、プレッシャークッカー試験機(TPC−411:タバイエスペック株式会社製)に20時間投入したサンプルをボンドテスター(SS−30WD:西進商事株式会社製)を使用して測定した。その結果を表6に示す。
R型粘度計(東機産業株式会社製)を使用して、得られた液晶シール剤の25℃における粘度変化を測定した。初期粘度に対する粘度増加率(%)を表6に示す。
実施例3 実施例4 比較例2 比較例3
初期粘度 590 600 520 300
(Pa・s;25℃)
ポットライフ
(対初期値粘度増)
25℃保管1日後 14% 13% 14% 10%
接着強度 67MPa 65MPa 58MPa 70MPa
耐湿接着強度 22MPa 25MPa 21MPa 30MPa
表7に記載のアクリル化エポキシ樹脂、エポキシ樹脂、シランカップリング剤を混合して樹脂液を得た。次に無機充填剤、熱硬化剤、硬化促進剤、疎水性ヒュームドシリカを混合し、そして、実施例5と比較例4の液晶シール剤を得るには、さらに複合シリコーンゴム粉末又はシリコーン樹脂粉末を加え3本ロールにより混練し、液晶シール剤を得た。
実施例5 比較例4
アクリル化エポキシ樹脂 *1 90 90
エポキシ樹脂 *2 10 10
熱硬化剤 *3 19 19
硬化促進剤 *4 3 3
無機充填剤 *5 25 25
複合シリコーンゴム粉末 *6 20 −
シリコーン樹脂粉末 *7 − 20
シランカップリング剤 *8 1 1
疎水性ヒュームドシリカ *9 10 10
*1:レゾルシンジグリシジルエーテルの全アクリル化物(合成例1)
*2:レゾルシンジグリシジルエーテル(日本化薬株式会社製:RGE−H)
*3:アジピン酸ジヒドラジド微粉砕品(大塚化学株式会社製:ADHをジェットミルで平均粒径1.5μmに微粉砕したもの)
*4:トリス(3−カルボキシプロピル)イソシアヌレート粉砕品(四国化成工業株式会社製:C3−CIC酸をジェットミルで平均粒径1.5μmに微粉砕したもの)
*5:球状アルミナ(シーアイ化成株式会社製:ナノテックアルミナSPC;1次平均粒径50nm)
*6:球状シリコーン樹脂被覆直鎖ジメチルポリシロキサン架橋粉末(信越化学工業製:KMP−605;真比重0.99、平均粒径2μm、JIS−Aゴム硬度75)
*7:球状シリコーン樹脂粉末:ポリメチルシルセスキオキサン架橋粉末(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製:トスパール120;真比重1.32、平均粒径2μm)
*9:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(チッソ株式会社製:サイラエースS−510)
*10:疎水性ヒュームドシリカ(株式会社トクヤマ製:PM−20L)
実施例5及び比較例4の液晶シール剤各100gにスペーサーとして5μmのグラスファイバー1gを添加して混合撹拌脱泡を行い、シリンジに充填する。ITO透明電極付きガラス基板に配向膜液(PIA−5540−05A;チッソ株式会社製)を塗布、焼成し、ラビング処理を施した。この基板に先にシリンジに充填した実施例及び比較例の液晶シール剤をディスペンサー(SHOTMASTER300:武蔵エンジニアリング株式会社製)を使って、シールパターン及びダミーシールパターンの塗布を行い、次いで液晶(JC−5015LA;チッソ株式会社製)の微小滴をシールパターンの枠内に滴下した。更にもう一枚のラビング処理済みガラス基板に面内スペーサ(ナトコスペーサKSEB−525F;ナトコ株式会社製;貼り合せ後のギャップ幅5μm)を散布、熱固着し、貼り合せ装置を用いて真空中で先の液晶滴下済み基板と貼り合せた。大気開放してギャップ形成した後、120℃オーブンに投入して1時間加熱硬化させ評価用液晶テストセルを作成した。
○:シールの直線性に乱れが無い。
△:シールの変形が認められるが、液晶の封止には問題が無いレベルである。
×:シールに液晶が差し込み、液晶の封止に問題が発生しうるレベルである。
××:シールが決壊しセルが形成できない。
液晶セルギャップの評価
○:セル内が均一に5μmのセルギャップとなっている。
△:セル内に5.5μm程度のギャップがでていない場所がある。
×:セル内に6μm以上のギャップがでていない場所がある。
××:シールが決壊しセルが形成出来ない。
液晶配向の評価
○:シール近傍に液晶の配向乱れがない。
△:シール近傍に僅かに液晶の配向乱れがある。
×:シール近傍に液晶の配向乱れがある。
××:シールが決壊しセルが形成出来ない。
実施例5 比較例4
シール形状 ○ ××
液晶セルギャップ ○ ××
液晶配向 ○ ××
液晶シール剤100gにスペーサーとして5μmのグラスファイバー1gを添加して混合撹拌を行う。この液晶シール剤を50mm×50mmのガラス基板上に塗布し、その液晶シール剤上に1.5mm×1.5mmのガラス片を貼り合わせ、120℃オーブンに1時間投入して硬化させた。そのガラス片のせん断接着強度をボンドテスター(SS−30WD:西進商事株式会社製)を使用して測定した。その結果を表9に示す。
前記の液晶シール剤接着強度テストと同一の測定サンプルを作成する。その測定サンプルを121℃、2気圧、湿度100%の条件で、プレッシャークッカー試験機(TPC−411:タバイエスペック株式会社製)に20時間投入したサンプルをボンドテスター(SS−30WD:西進商事株式会社製)を使用して測定した。その結果を表9に示す。
R型粘度計(東機産業株式会社製)を使用して、得られた液晶シール剤の25℃における粘度変化を測定した。初期粘度に対する粘度増加率(%)を表9に示す。
実施例5 比較例4
初期粘度 610 540
(Pa・s;25℃)
ポットライフ
(対初期値粘度増)
25℃保管1日後 15% 16%
接着強度 60MPa 53MPa
耐湿接着強度 25MPa 18MPa
Claims (19)
- 硬化性樹脂(b)がエポキシ樹脂及び(メタ)アクリル化エポキシ樹脂である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
- 熱硬化剤(c)の融点及び軟化点温度が100℃以上である潜在性硬化剤である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
- 熱硬化剤(c)が多官能ヒドラジド化合物である請求項5に記載の液晶シール剤。
- 無機充填剤(d)がアルミナ及び/又はシリカである請求項1乃至6のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
- 無機充填剤(d)の平均粒径が10〜2000nmである請求項7に記載の液晶シール剤。
- ゴム粉末(e)が、真比重が0.9〜1.1、平均粒子径が4〜9μm、JIS−Aゴム硬度が10〜50であるシリコーンゴム粉末である請求項1乃至8のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
- ゴム粉末(e)が、真比重が0.9〜1.1、平均粒子径が1〜9μm、JIS−Aゴム硬度が10〜90である複合シリコーンゴム粉末である請求項1乃至8のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
- シリコーンゴム粉末が直鎖ジメチルポリシロキサンを架橋した球状粉末であり、複合シリコーンゴム粉末が当該シリコーンゴム粉末の表面をシリコーン樹脂で被覆した球状粉末である請求項1乃至10のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
- ゴム粉末(e)の含有量が2〜20質量%である請求項1乃至11のいずれか一項に記載の熱硬化型液晶滴下工法用液晶シール剤。
- カップリング剤(f)を含有していることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
- ヒュームドシリカ及び/又は疎水性ヒュームドシリカ(g)を含有することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の熱硬化型液晶滴下工法用液晶シール剤。
- 液晶シール剤中の固形分濃度が10〜50質量%である請求項1乃至14のいずれか一項に記載の液晶シール剤。
- 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硬化物でシールされた液晶表示セル。
- 一方の基板の周囲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ることを特徴とする液晶表示セルの製造方法。
- 紫外線及び/又は可視光線による一次硬化を経て、次いで加熱による二次硬化を行う請求項17に記載の液晶表示セルの製造方法。
- 紫外線及び/又は可視光線による硬化を経ず、加熱のみで硬化を行う請求項17に記載の液晶表示セルの製造方法。
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