JP5598642B1 - 液晶表示装置 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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- C09K2019/548—Macromolecular compounds stabilizing the alignment; Polymer stabilized alignment
Abstract
本発明は、液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、イオン密度(ID)の増加を防止し、白抜け、配向むら、焼き付けなどの表示不良の問題を解決する液晶表示装置を提供するものである。
本発明の液晶表示装置は液晶層の電圧保持率(VHR)の低下を防止し、配向ムラ、焼き付き等の表示不良の発生を抑制する特徴を有することから、特に、アクティブマトリックス駆動用のIPSモード、FFSモード液晶表示装置に有用であり、液晶TV、モニター、携帯電話、スマートフォン等の液晶表示装置に適用できる。
Description
滴下工法では未硬化のシール剤が直接液晶材料と接する工程があることから、かかるシール剤成分による液晶材料の汚染が大きな問題となっていた。また、硬化後のシール剤に含まれる未反応の重合開始剤、硬化剤等の残存物、イオン性不純物も問題となっている。近年の液晶パネルはモバイル用途等の低消費電力化により、液晶の駆動電圧の低いもの(低電圧型液晶)を使用する傾向にある。この低電圧型液晶は、特に誘電率異方性が大きいため不純物を取り込みやすく、配向の乱れや電圧保持率の経時低下を引き起こすやすくなっている。すなわち、シール剤に含まれる未反応の重合開始剤、硬化後開始剤等の残存物、塩素等のイオン性不純物、シランカップリング剤が液晶材料に溶出することにより、配向の乱れや電圧保持率の経時低下を引き起こされることが問題になっていた。
シール剤成分の溶出を避ける別の方法として、シール剤を光によっても熱によっても硬化させることができる組成にして、シール剤塗設後、一旦光により仮硬化させて液晶材料との接触による汚染を避け、2枚の基板を貼り合わせた後、熱により本硬化させる方法が提案されている(特許文献2)。そのために、シール剤の組成としてエポキシ樹脂とアクリル酸とを反応させてなるアクリル酸変性エポキシ樹脂を用いている。
一般にエポキシ樹脂は接着力が高い特徴を有すが、液晶材料を汚染する傾向が高く、上記のアクリル変性によって同時に液晶材料の汚染を低減できることが期待される。しかし一方で、アクリル変性によって熱硬化性が低下し、シール剤成分の溶出による液晶材料の汚染が見られる場合があった。そこで、アクリル成分の硬化のために、イミダゾール等の第3級アミンを添加し、同時に配合した少量のエポキシ樹脂との相互作用によってアクリル樹脂を熱硬化させる提案もなされている(特許文献3)。
しかしながら、いずれの提案においても一般的な液晶材料を想定し、シール剤の組成に着目し、シール剤の組成に工夫を凝らして問題を回避しようとしているため、個々の液晶表示素子に応用した場合に必ずしも十分な表示特性を示さないことが多く、特に液晶表示素子の焼き付き現象については十分な改善効果が見られなかった。
即ち、本発明は、特定の液晶組成物と特定の硬化性樹脂組成物の硬化物をシール剤として用いることで、実用的な液晶層温度範囲、大きい誘電率異方性(Δε)の絶対値、低い粘性及び適切な屈折率異方性(Δn)を有しつつ、液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、を防止し、白抜け、配向ムラ、焼き付けなどの表示不良の問題を解決する液晶表示装置を提供するものである。
即ち、本発明は、
第一の基板と、第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板の間に挟持された液晶組成物を含む液晶層と、前記第一の基板と第二の基板をエネルギー線又は熱によって硬化する硬化性樹脂組成物の硬化物を介して接合するシール剤とを有する液晶表示装置であって、前記液晶組成物が
一般式(I)
前記硬化性樹脂組成物が、1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有する化合物を含有する硬化性樹脂組成物である液晶表示装置を提供する。
2・・・シール剤
3・・・液晶
4・・・駆動用ドライバー
5・・・各画素電極からの配線
6・・・オーバーコート層
7・・・画素電極または配線
8・・・配向膜
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(I)
熱や光に対する化学的安定性が良いことを重視すれば、R31はアルキル基が好ましい。また、粘度が小さく応答速度が速い液晶表示素子を作ることが重視されるならば、R31はアルケニル基が好ましい。さらに、粘度が小さくかつネマチック−等方相転移温度(Tni)が高く、応答速度の更なる短縮を目的とするならば、末端が不飽和結合ではないアルケニル基を用いることが好ましく、アルケニル基の隣にメチル基が末端としてあることが特に好ましい。また、低温での溶解度が良いことを重視するならば、一つの解決策としては、R31はアルコキシ基とすることが好ましい。また、他の解決策としては、多種類のR31を併用することが好ましい。例えば、R31として、炭素原子数2、3及び4のアルキル基またはアルケニル基を持つ化合物を併用することが好ましく、炭素原子数3及び5の化合物を併用することが好ましく、炭素原子数3、4及び5の化合物を併用することが好ましい。
M31〜M33は、
Z31は、フッ素原子またはトリフルオロメトキシ基であることが好ましい。
X31、X32およびZ31の組み合わせとしては、一つの実施形態ではX31=F、X32=FおよびZ31=Fである。さらに別の実施形態では、X31=F、X32=HおよびZ31=Fである。またさらに別の実施形態では、X31=F、X32=HおよびZ31=OCF3である。またさらに別の実施形態では、X31=F、X32=FおよびZ31=OCF3である。またさらに別の実施形態では、X31=H、X32=HおよびZ31=OCF3である。
n31は1又は2が好ましく、n32は0又は1が好ましく、0が更に好ましく、n31+n32は1又は2が好ましく、2がさらに好ましい。
一般式(Ia)〜一般式(If)において、R32はそれが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4(またはそれ以上)のアルコキシ基及び炭素原子数4〜5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4(またはそれ以上)のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。
Z31は、フッ素原子またはトリフルオロメトキシ基であることが好ましい。
X31、X32およびZ31の組み合わせとしては、一つの実施形態ではX31=F、X32=FおよびZ31=Fである。さらに別の実施形態では、X31=F、X32=HおよびZ31=Fである。またさらに別の実施形態では、X31=F、X32=HおよびZ31=OCF3である。またさらに別の実施形態では、X31=F、X32=FおよびZ31=OCF3である。またさらに別の実施形態では、X31=H、X32=HおよびZ31=OCF3である。
n31は1又は2が好ましく、n32は0又は1が好ましく、0が更に好ましく、n31+n32は1又は2が好ましく、2がさらに好ましい。
X33及びX34は、少なくともどちらか一つはフッ素原子が好ましく、二つともフッ素原子であることが更に好ましい。
X37及びX38は、少なくともどちらか一つは水素原子が好ましく、二つとも水素原子であることが好ましい。X37及びX38のうち少なくともどちらか一つがフッ素原子である場合、Tni、低温での溶解性や液晶表示素子にしたときの化学的安定性の観点から好ましくない。
一般式(I)で表される化合物群は1種〜8種含有することが好ましく、1種〜5種含有することが特に好ましく、その含有量は3〜50質量%であるのが好ましく、5〜40質量%であることがより好ましい。
一般式(IIa)〜一般式(IIf)において、R19〜R30はそれが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4(またはそれ以上)のアルコキシ基及び炭素原子数4〜5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4(またはそれ以上)のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。
R21〜R22はアルキル基またはアルケニル基が好ましく、少なくとも一方はアルケニル基であることが好ましい。両方ともアルケニル基の場合は応答速度を早くする場合に好適に用いられるが、液晶表示素子の化学的安定性を良くしたい場合は好ましくない。
R23〜R24の少なくとも一方は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基または炭素原子数4〜5のアルケニル基が好ましい。応答速度とTniのバランスが良いことを求めれば、R23〜R24の少なくとも一方はアルケニル基であることが好ましく、応答速度と低温での溶解性のバランスが良いことを求めれば、R23〜R24の少なくとも一方はアルコキシ基であることが好ましい。
R27〜R28の少なくとも一方は、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基または炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。応答速度とTniのバランスが良いことを求めれば、R27〜R28の少なくとも一方はアルケニル基であることが好ましく、応答速度と低温での溶解性のバランスが良いことを求めれば、R27〜R28の少なくとも一方はアルコキシ基であることが好ましい。R27はアルキル基またはアルケニル基でありR28はアルキル基であることがより好ましい。また、R27はアルキル基でありR28はアルコキシ基であることも好ましい。さらに、R27はアルキル基でありR28はアルキル基であることが特に好ましい。
X21はフッ素原子であることが好ましい。
一般式(II−a)から一般式(II−f)で表される化合物群は1種〜10種含有することが好ましく、1種〜8種含有することが特に好ましく、その含有量は5〜80質量%であるのが好ましく、10〜70質量%であることがより好ましく、20〜60質量%であることが特に好ましい。
一般式(IIIa)〜一般式(IIIf)において、R41はそれが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4(またはそれ以上)のアルコキシ基及び炭素原子数4〜5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1〜5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1〜4(またはそれ以上)のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2〜5のアルケニル基が好ましい。
Z41は、フッ素原子またはトリフルオロメトキシ基であることが好ましい。
X41、X42およびZ41の組み合わせとしては、一つの実施形態ではX41=F、X42=FおよびZ41=Fである。さらに別の実施形態では、X41=F、X42=HおよびZ41=Fである。またさらに別の実施形態では、X41=F、X42=HおよびZ41=OCF3である。またさらに別の実施形態では、X41=F、X42=FおよびZ41=OCF3である。またさらに別の実施形態では、X41=H、X42=HおよびZ41=OCF3である。
X43及びX44は、少なくともどちらか一つはフッ素原子が好ましく、二つともフッ素原子であることは大きなΔεを得るために好ましいが、反対に、低温での溶解性を良くする場合には好ましくない。
X47及びX48は、少なくともどちらか一つは水素原子が好ましく、二つとも水素原子であることが好ましい。X47及びX48のうち少なくともどちらか一つがフッ素原子である場合、Tni、低温での溶解性や液晶表示素子にしたときの化学的安定性の観点から好ましくない。
一般式(III−a)から一般式(III−f)で表される化合物群から選ばれる化合物は、1種〜10種含有することが好ましく、1種〜8種含有することがより好ましく、その含有量は5〜50質量%であることが好ましく、10〜40質量%であることがより好ましい。
Sp1及びSp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH2)s−(式中、sは2から7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、Z51は−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CH2CH2−、−OCO−CH2CH2−、−CH2CH2−COO−、−CH2CH2−OCO−、−COO−CH2−、−OCO−CH2−、−CH2−COO−、−CH2−OCO−、−CY1=CY2−(式中、Y1及びY2はそれぞれ独立して、フッ素原子又は水素原子を表す。)、−C≡C−又は単結合を表し、
M51は1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は単結合を表し、式中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い。)で表される二官能モノマーが好ましい。
Sp1及びSp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH2)s−を表すが、PSA表示素子においては少なくとも一方が単結合であることが好ましく、共に単結合を表す化合物又は一方が単結合でもう一方が炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH2)s−を表す態様が好ましい。この場合1〜4のアルキル基が好ましく、sは1〜4が好ましい。
M51は任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は単結合を表すが、1,4−フェニレン基又は単結合が好ましい。Cが単結合以外の環構造を表す場合、Z51は単結合以外の連結基も好ましく、M51が単結合の場合、Z51は単結合が好ましい。
一般式(V)において、M51が単結合を表し、環構造が二つの環で形成される場合において、次の式(Va-1)〜式(Va-5)を表すことが好ましく、式(Va-1)〜式(Va-3)を表すことがより好ましく、式(Va-1)を表すことが特に好ましい。
これらの骨格を含む重合性化合物は重合後の配向規制力がPSA型液晶表示素子に最適であり、良好な配向状態が得られることから、表示ムラが抑制されるか、又は、全く発生しない。
以上のことから、重合性化合物としては、一般式(V-1)〜一般式(V-4)が特に好ましく、中でも一般式(V-2)が最も好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶組成物に重合性化合物を添加する場合において、重合開始剤が存在しない場合でも重合は進行するが、重合を促進するために重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。
本発明の液晶表示装置におけるシール剤は1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有する化合物を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物から構成される。上記1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有する化合物としては特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸変性エポキシ樹脂、ウレタン変性(メタ)アクリルエポキシ樹脂等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸変性エポキシ樹脂としては特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸とエポキシ樹脂とを常法に従って塩基性触媒の存在下で反応することにより得ることができる。
(メタ)アクリル酸変性エポキシ樹脂としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂等を部分(メタ)アクリル化したものであり、エポキシ樹脂としてビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)アルキル型エポキシ樹脂、テトラキス(ヒドロキシフェニル)アルキル型エポキシ樹脂等が好適である。
上記ウレタン変性(メタ)アクリルエポキシ樹脂は、例えば、以下の方法によって得られるものである。すなわち、ポリオールと2官能以上のイソシアネートとを反応させ、更にこれに水酸基を有する(メタ)アクリルモノマー及びグリシドールを反応させる方法、またはポリオールを用いずに2官能以上のイソシアネートに水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーやグリシドールを反応させる方法、またはイソシアネート基を有する(メタ)アクリレートにグリシドールを反応させる方法等により作製することができる。具体的には、例えば、まずトリメチロールプロパン1モルとイソホロンジイソシアネート3モルとをスズ系触媒下で反応させ、得られた化合物中に残るイソシアネート基と、水酸基を有するアクリルモノマーであるヒドロキシエチルアクリレート及び水酸基を有するエポキシであるグリシドールとを反応させることにより作製することができる。
上記イソシアネートとしては、2官能以上であれば特に限定されず、例えば、イソホロンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリ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、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、水添MDI、ポリメリックMDI、1,5−ナフタレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシネート、トリジンジイソシアネート、キシリレンジイオシアネート(XDI)、水添XDI、リジンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオフォスフェート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、1,6,10−ウンデカントリイソシアネート等が挙げられる。
硬化性樹脂組成物のエポキシ基と(メタ)アクリル基との配合比は、アクリル:エポキシが40:60〜95:5であることが好ましい。(メタ)アクリル基の当量比が40未満になると、光反応性が低下してしまい、ギャップ調整後にシール剤に光を照射しても初期の仮止め硬化がなくなってしまうばかりか、液晶への溶出が大きくなることがあり、95を超えると、接着性や透湿性の面で不充分となることがある。より好ましくは50:50〜80:20である。
上記1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有する化合物は、ビフェニル骨格、ナフタレン骨格、ビスフェノール骨格、ノボラック型エポキシ樹脂の部分(メタ)アクリル化物より選択される少なくとも1つの分子骨格を有することが好ましい。これにより、本発明の硬化性樹脂組成物の耐熱性が向上する。
上記1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有する化合物は、数平均分子量が300以上であることが好ましい。300未満であると液晶へ溶出し、配向を乱しやすくなることがある。また、数平均分子量は3000以下であることが好ましい。3000を超えると粘度の調整が困難になることがある。
上記1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有する化合物を硬化性樹脂として用いた場合、第1の本発明の硬化性樹脂組成物を硬化後に赤外線吸収スペクトルを測定すると、(メタ)アクリル基由来のカルボニル基の吸収ピークが認められる。また、エポキシ基及びエポキシ基由来の水酸基が存在している場合には、その吸収ピークも観察することができる。
上記水素結合は、水素結合性を有する官能基又は残基等を有するもの、例えば、−OH基、−NH2基、−NHR基(Rは、芳香族、脂肪族炭化水素又はこれらの誘導体を表す)、−COOH基、−CONH2基、−NHOH基等の官能基を有するもの、又は、分子内に−NHCO−結合、−NH−結合、−CONHCO−結合、−NH−NH−結合等の残基を有する化合物を含有することにより形成される。また、上記水素結合性官能基価とは、上記水素結合性官能基を有する化合物が1種類からなる場合には、下記(式1)により算出される値である。
水素結合性官能基価(HX)(mol/g)
=(化合物Xの1分子中の水素結合性官能基数)/(化合物Xの分子量) (式1)
水素結合性官能基価(HABC)=HAPA+HBPB+HCPC (式2)
(なお、Pαは化合物αの重量分率を表す。)
水素結合性官能基価が3×10−3mol/g未満であると、硬化性樹脂組成物成分が液晶へ溶出し液晶の配向を乱しやすくなり、5×10−3mol/gを超えると、硬化物の透湿性が大きくなり液晶表示素子内部へ水分が侵入しやすくなる。
上記1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有する化合物を含有する硬化性樹脂組成物は、硬化後における体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上であることが好ましい。1×1013Ω・cm未満であると、シール剤がイオン性の不純物を含有していることを意味し、シール剤として用いた場合に通電時にイオン性不純物が液晶中に溶出し、液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、イオン密度の増加、また白抜け、配向むら、焼き付けなどの表示不良の原因となる。
上記1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有する化合物を含有する硬化性樹脂組成物は、硬化前における比抵抗が1.0×106〜1.0×1010Ω・cmであることが好ましい。1.0×106Ω・cm未満であると、シール剤としたときこれらが液晶に溶出した場合、液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、イオン密度の増加、また白抜け、配向むら、焼き付けなどの表示不良の原因となる。1.0×1010Ω・cmを超えると、基板との密着性に劣ることがある。
(メタ)アクリロイルオキシ基を有する樹脂とは次のような樹脂である。例えば、(メタ)アクリル酸に水酸基を有する化合物を反応させることにより得られるエステル化合物、イソシアネートに水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体を反応させることにより得られるウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記(メタ)アクリル酸に水酸基を有する化合物を反応させることにより得られるエステル化合物としては特に限定されず、1官能のものとしては、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、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、イミド(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、2−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ビシクロペンテニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチル2−ヒドロキシプロピルフタレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート等が挙げられる。
上記イソシアネートに水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体を反応させることにより得られるウレタン(メタ)アクリレートとしては特に限定されず、例えば、2つのイソシアネート基を有する化合物1当量に対して水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体2当量を触媒としてスズ系化合物存在下で反応させることによって得ることができる。
上記イソシアネートに水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体を反応させることにより得られるウレタン(メタ)アクリレートの原料となるイソシアネートとしては特に限定されず、例えば、イソホロンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリ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、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、水添MDI、ポリメリックMDI、1,5−ナフタレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシネート、トリジンジイソシアネート、キシリレンジイオシアネート(XDI)、水添XDI、リジンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオフォスフェート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、1,6,10−ウンデカントリイソシアネート等が挙げられる。
上記水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体としては特に限定されず、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、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の市販品やエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ポリエチレングリコール等の二価のアルコールのモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン等の三価のアルコールのモノ(メタ)アクリレート又はジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA変性エポキシ(メタ)アクリレート等のエポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記水素結合性官能基としては特に限定されず、例えば、−OH基、−SH基、−NHR基(Rは、芳香族又は脂肪族炭化水素、及び、これらの誘導体を表す)、−COOH基、−NHOH基等の官能基、また、分子内に存在する−NHCO−、−NH−、−CONHCO−、−NH−NH−等の残基が挙げられ、なかでも、導入の容易さから−OH基であることが好ましい。
上記エポキシ基を有する樹脂としては特に限定されず、例えば、エピクロロヒドリン誘導体、環式脂肪族エポキシ樹脂、イソシアネートとグリシドールとの反応から得られる化合物等が挙げられる。
上記エポキシ基を有する樹脂は特に限定されず、例えば、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、2,2’−ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スルフィド型エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレンフェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、アルキルポリオール型エポキシ樹脂、ゴム変性型エポキシ樹脂、グリシジルエステル化合物、ビスフェノールA型エピスルフィド樹脂等が挙げられる。
上記イソシアネートとグリシドールとの反応から得られる化合物としては特に限定されず、例えば、2つのイソシアネート基を有する化合物に対して2当量のグリシドールを、触媒としてスズ系化合物存在下で反応させることによって得ることができる。
上記イソシアネートとしては特に限定されず、例えば、イソホロンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリ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、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、水添MDI、ポリメリックMDI、1,5−ナフタレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシネート、トリジンジイソシアネート、キシリレンジイオシアネート(XDI)、水添XDI、リジンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオフォスフェート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、1,6,10−ウンデカントリイソシアネート等が挙げられる。
また、上記エポキシ基を有する樹脂は、例えば、1分子中に(メタ)アクリロイルオキシ基とエポキシ基とを有する樹脂であってもよい。このような化合物としては、例えば、2以上のエポキシ基を有する化合物の一部分のエポキシ基を(メタ)アクリル酸と反応させることによって得られる部分(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂等が挙げられる。
尚、上記硬化性樹脂は、上記1分子中に(メタ)アクリロイルオキシ基とエポキシ基とを有する樹脂のみを含有するものであってもよい。
上記、部分(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂のうち、市販されているものとしては、例えば、UVACURE1561(ダイセルサイテック社製)が挙げられる。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−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、ベンゾイルイソプロピルエーテル、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、チオキサントン、1,2−オクタンジオン1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)]が挙げられる。これら光重合開始剤は単独又は2種以上を併用することができる。
前記反応性二重結合としては、アリル基、ビニルエーテル基、(メタ)アクリル基等の残基が挙げられるが、シール剤の光重合開始剤として用いる場合には、反応性の高さから(メタ)アクリル残基が好適である。かかる反応性二重結合を有することにより耐候性が向上する。
上記ベンゾイン(エーテル)類化合物は、水酸基とウレタン結合とのどちらか1つを有していればよく、両方を有していてもよい。上記ベンゾイン(エーテル)類化合物が水酸基とウレタン結合のいずれも有していない場合には、シール剤に配合した際に、硬化前に液晶へ溶出してしまうことがある。
上記光重合開始剤の添加量としては、硬化性樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましい。0.1重量部未満であると、光重合を開始する能力が不足して効果が得られないことがあり、10重量部を超えると、未反応の光重合開始剤が多く残ることがあり、耐候性が悪くなることがある。より好ましくは1〜5重量%である。
上記熱硬化剤の配合割合としては、硬化性化合物100重量部に対して、好ましくは5〜60重量部、さらに好ましくは10〜50重量部である。上記範囲外では硬化物の接着性、耐薬品性が低下し、高温高湿動作試験での液晶の特性劣化が早まることがある。
即ち固体熱硬化剤の表面を、揮発性に乏しくかつ有機物への溶解性に乏しい微粒子によって被覆した被覆熱硬化剤を用いることによって、予め硬化剤を配合していても高い保存安定性を有するシール剤が得られる。
本明細書において上記固体熱硬化剤とは、室温では固体であり、加熱により溶融又は軟化して硬化性樹脂と反応を開始する硬化剤をいう。かかる固体熱硬化剤としては、融点又は軟化点が室温以上である熱硬化剤であれば特に限定されず、例えば、固体アミン化合物、フェノール系化合物、酸無水物等が挙げられる。なかでも、低温での反応性に優れていることから、固体アミン化合物が好ましい。
上記固形アミン化合物とは、分子中に1個以上の1〜3級のアミノ基を有する固体状の化合物のことをいい、例えば、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等の芳香族アミン、2−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、2−メチルイミダゾリン等のイミダゾリン化合物、セバチン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド等のジヒドラジド化合物が挙げられる。これらの固形アミン化合物のうち市販されているものとしては、例えば、アミキュアPN−23、アミキュアMY−24、(以上、味の素ファインテクノ社製)等のアミンアダクト類、ジシアンジアミド等が挙げられる。
前記酸無水物としては、例えば、グリセリンビス(アンヒドロトリメリテート)、エチレングリコール−ビス(アンヒドロトリメリテート)、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。これらの酸無水物のうち市販されているものとしては、例えば、jERキュアYH−306、YH−307(以上、三菱化学社製)等が挙げられる。
前記固体熱硬化剤粒子の平均粒子径としては特に限定されないが、0.1〜50μmであることが好ましい。0.1μm未満であると、微粒子によって効率よく表面を被覆できなくなることがあり、50μmを超えると、シール剤に配合した際、保存時に硬化剤の沈殿が起こったり、硬化にムラが起こってしまったりすることがある。より好ましくは0.5〜10μmである。
前記微粒子の平均粒子径は0.05μm以下であることが好ましい。0.05μmを超えると、効率よく固体熱硬化剤粒子の表面を被覆させられないことがある。より好ましくは0.03μm以下である。また、上記微粒子の粒子径は、固体熱硬化剤粒子の粒子径の10%以下であることが好ましい。10%以上であると、反応性の制御能力が充分に発揮されないことがある。
被覆熱硬化剤における固体熱硬化剤粒子と微粒子との重量比率は50:1〜3:1であることが好ましい。固体熱硬化剤粒子の重量比率が50を超えると、反応性の制御能力が充分に発揮されないことがあり、3未満であると、微粒子が過剰に存在し、硬化機能が低下することがある。より好ましくは、20:1〜5:1である。
硬化性樹脂組成物と被覆熱硬化剤の配合比としては、硬化性樹脂組成物100重量部に対して1〜100重量部であることが好ましい。1重量部未満であると、充分に硬化しないことがあり、100重量部を超えると、過剰の熱硬化剤が残存するために得られる硬化物の靭性等の諸物性が低下することがある。
前記被覆熱硬化剤は、硬化性樹脂組成物に配合した際に、常温保存時は表面の微粒子によって固形熱硬化剤と重合性樹脂との接触が極力抑えられるため高い保存安定性を示し、硬化時には温度をかけることにより固形熱硬化剤が液状となって微粒子に抑制されることなく硬化性樹脂と接触し、硬化反応が速やかに開始する。したがって、硬化性樹脂組成物の保存安定性が向上する。前記被覆熱硬化剤は、特殊な反応を用いずに常温かつ短時間で極めて簡単に製造することが可能である。
上記ラジカル重合禁止剤は、例えば、2,6−ジ−t−ブチルクレゾール、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、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−メチル−6−t−ブチルフェノール)、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、ハイドロキン、パラメトキシフェノール等が挙げられる。これらのラジカル重合禁止剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記シランカップリング剤は、下記(2−A)群で示される少なくとも1つの官能基と下記(2−B)群で示される少なくとも1つの官能基とを有するシラン化合物が好ましい。
かかる構造のシラン化合物をシランカップリング剤として用いることにより、基板との接着性を向上することができるとともに、(2−B)群で示される官能基を介してシラン化合物が硬化性樹脂と化学結合することにより、液晶中への流出を防止することができる。
加熱処理後における上記(2−B)群で示される少なくとも1つの官能基の残存率は、10%以下である。10%を超えると、保存中に樹脂成分と反応して増粘したり、液晶中に流出して汚染したりする。なお、1−B群で示される少なくとも1つの官能基の残存率は、1H−NMR測定によって、シラン化合物中の各種官能基のピークの強度と加熱処理後のピーク強度の相対比から求めることができる。
フィラーは特に限定されず、例えば、タルク、石綿、シリカ、珪藻土、スメクタイト、ベントナイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、モンモリロナイト、珪藻土、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化チタン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ガラスビーズ、窒化珪素、硫酸バリウム、石膏、珪酸カルシウム、セリサイト活性白土、窒化アルミニウム等の無機フィラーや、ポリエステル微粒子、ポリウレタン微粒子、ビニル重合体微粒子、アクリル重合体微粒子、ゴム微粒子等の有機フィラー等を用いてもよい。 上記フィラーの形状としては、特に限定されず、球状、針状、板状等の定型物または非定型物が挙げられる。
前記樹脂微粒子は、ゴム弾性を有しガラス転移温度が−10℃以下である樹脂からなるコア粒子と、上記コア粒子の表面に形成されたガラス転移温度が50〜150℃である樹脂からなるシェル層とを有する。
なお、本明細書においてガラス転移温度は、特に限定しない限りは通常のDSC法により昇温速度10℃/分の条件で測定したものを意味する。
上記ゴム弾性を有しガラス転移温度が−10℃以下である樹脂としては特に限定されないが、(メタ)アクリルモノマーの重合体が好適である。
上記ガラス転移温度が50〜150℃である樹脂としては特に限定されず、例えば、イソプロピルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、メチルメタクリレート、スチレン、4−クロロスチレン、2−エチルスチレン、アクリロニトリル、塩化ビニル等を重合した重合体が挙げられる。これらのモノマーは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記樹脂微粒子を製造する方法としては特に限定されず、例えば、コアを構成するモノマーのみを用いて乳化重合法によりコア粒子を形成させた後、更にシェルを構成するモノマーを加えて重合してコア粒子の表面にシェル層を形成させる方法等が挙げられる。
前記硬化性樹脂組成物における上記樹脂微粒子の配合量の好ましい下限は、上記光硬化性樹脂100重量部に対して15重量部、好ましい上限は50重量部である。15重量部未満であると、充分な接着性向上効果が得られないことがあり、50重量部を超えると、必要以上に増粘してしまうことがある。より好ましい上限は20重量部である。
本発明の液晶表示装置において、第一の基板と、第二の基板上の液晶組成物と接する面には液晶組成物を配向させるため、配向膜を必要とする液晶表示装置においてはカラーフィルタと液晶層間に配置するものであるが、配向膜の膜厚が厚いものでも100nm以下と薄く、カラーフィルタを構成する顔料等の色素と液晶層を構成する液晶化合物との相互作用を完全に遮断するものでは無い。
又、配向膜を用いない液晶表示装置においては、カラーフィルタを構成する顔料等の色素と液晶層を構成する液晶化合物との相互作用はより大きくなる。
配向膜材料としては、カルコン、シンナメート、シンナモイル又はアゾ基等を化合物中に含む、材料を使用することができ、ポリイミド、ポリアミド等の材料と組み合わせて使用してもよく、この場合配向膜はラビングを用いてもよく光配向技術を用いてもよい。
配向膜は、基板上に前記配向膜材料をスピンコート法などの方法により塗布して樹脂膜を形成することが一般的であるが、一軸延伸法、ラングミュア・ブロジェット法等を用いることもできる。
本発明の液晶表示装置において、透明電極の材料としては、導電性の金属酸化物を用いることができ、金属酸化物としては酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウムスズ(In2O3―SnO2)、酸化インジウム亜鉛(In2O3―ZnO)、ニオブ添加二酸化チタン(Ti1-xNbxO2)、フッ素ドープ酸化スズ、グラフェンナノリボン又は金属ナノワイヤー等が使用できるが、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウムスズ(In2O3―SnO2)又は酸化インジウム亜鉛(In2O3―ZnO)が好ましい。これらの透明導電膜のパターニングには、フォト・エッチング法やマスクを用いる方法などを使用することができる。
本液晶表示装置と、バックライトを組み合わせて、液晶テレビ、パソコンのモニター、携帯電話、スマートフォンのディスプレイや、ノート型パーソナルコンピューター、携帯情報端末、デジタルサイネージ等の様々な用途で使用される。バックライトとしては、冷陰極管タイプバックライト、無機材料を用いた発光ダイオードや有機EL素子を用いた、2波長ピークの擬似白色バックライトと3波長ピークのバックライト等がある。
実施例中、測定した特性は以下の通りである。
Δn :25℃における屈折率異方性
Δε :25℃における誘電率異方性
η :20℃における粘度(mPa・s)
γ1 :25℃における回転粘性(mPa・s)
VHR:70℃における電圧保持率(%)
(セル厚3.5μmのセルに液晶組成物を注入し、5V印加、フレームタイム200ms、パルス幅64μsの条件で測定した時の測定電圧と初期印加電圧との比を%で表した値)
ID :70℃におけるイオン密度(pC/cm2)
(セル厚3.5μmのセルに液晶組成物を注入し、MTR−1(株式会社東陽テクニカ製)で20V印加、周波数0.05Hzの条件で測定した時のイオン密度値)
配向ムラ:
シール剤と液晶とが接触する部分に生じる配向ムラのレベルを通電状態及び非通電状態で目視にて以下の4段階で評価した。
◎配向ムラ無し
○配向ムラごく僅かに有るも許容できるレベル
△配向ムラ有り許容できないレベル
×配向ムラ有りかなり劣悪
焼き付き:
液晶表示素子の焼き付き評価は、表示エリア内に所定の固定パターンを1000時間表示させた後に、全画面均一な表示を行ったときの固定パターンの残像のレベルを目視にて以下の4段階評価で行った。
◎残像無し
○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
△残像有り許容できないレベル
×残像有りかなり劣悪
硬化後のシール剤の体積抵抗率:
クロム蒸着ガラス基板のクロム蒸着面上にシール剤を薄く均一に塗布した後紫外線硬化して、大きさ85mm×85mm、厚さ3mの紫外線硬化物を形成し、この上にクロム蒸着面を紫外線硬化物側にしてクロム蒸着ガラス基板を載せて荷重をかけて、120℃のホットプレート上で1時間加熱圧着し、試験サンプルを作製した。この試験サンプルにおけるシール剤の面積(S(cm2))、対向するクロム蒸着ガラス基板のクロム蒸着面間に定電圧発生装置(ケンウッド社製、PA36−2AレギュレーテッドDCパワーサプライ)を用いて一定の電圧(V(V))を印加し、膜に流れる電流(A(A))を電流計(アドバンテスト社製、R644Cデジタルマルチメーター)にて測定した。シール剤の膜厚(T(cm))としたとき、下記式により体積抵抗率(Ω・cm)を求めた。体積抵抗率(Ω・cm)=(V・S)/(A・T)ただし、印加電圧は直流500V、導電時間は1分間とした。
硬化前のシール剤の比抵抗:
硬化前のシール剤について、標準温度湿度状態(20℃、65%RH)で、比抵抗測定器(東洋テクニカ社製、SR−6517型)と液体用電極(安藤電気社製、LE−21型)を用いて比抵抗の測定を行った。
(環構造)
(合成例A)アクリル酸変性レゾルシノール型エポキシ樹脂(A)の合成
レゾルシノール型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス社製 EX−201)106重量部、トリフェニルホスフィン0.1重量部を溶媒に均一に溶解し、アクリル酸32重量部を還流撹拌下2時間かけて滴下後、更に還流撹拌を8時間行った。得られた樹脂100重量部を、反応物中のイオン性不純物を吸着させる為にクオルツとカオリンの天然結合物(ホフマンミネラル社製、シリチンV85)30重量部が充填されたカラムで濾過し、トルエンを除去することによって、50%部分アクリル酸変性レゾルシノール型エポキシ樹脂(A)を得た。
固体のビスフェノールAジグリシジルエーテル(DIC社製 EXA850CRP)1280重量部、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール2重量部、反応触媒としてトリエチルアミン2重量部を溶媒に均一に溶解し、アクリル酸270重量部を還流撹拌下2時間かけて滴下後、更に空気を送り込みながら110℃で還流攪拌して、5時間反応させた。得られた樹脂100重量部を、反応物中のイオン性不純物を吸着させるために、クオルツとカオリンとの天然結合物(ホフマンミネラル社製「シリチンV85」)30重量部が充填されたカラムで濾過し、50%部分アクリル酸変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂(H)を得た。
ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂(新日鐵化学社製、YSLV−80DE)1000重量部、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール2重量部、反応触媒としてトリエチルアミン2重量部、及び、アクリル酸234重量部を、空気を送り込みながら90℃で還流攪拌し、6時間反応させた。得られた樹脂100重量部を、反応物中のイオン性不純物を吸着させる為にクオルツとカオリンの天然結合物(ホフマンミネラル社製、「シリチンV85」)30重量部が充填されたカラムで濾過し、50%部分アクリル酸変性ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂(C)を得た。
ビスフェノールE型エポキシ樹脂R−1710(プリンテック社製)163重量部を溶媒に溶解させ、この溶液に重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.5重量部、反応触媒としてトリエチルアミン0.5重量部、及び、メタクリル酸40重量部を、空気を送り込みながら90℃で5時間還流攪拌して反応させた。得られた樹脂100重量部を、反応物中のイオン性不純物を吸着させる為にクオルツとカオリンの天然結合物(ホフマンミネラル社製、「シリチンV85)30重量部が充填されたカラムで濾過し、50%部分メタクリル変性ビスフェノールE型エポキシ樹脂(硬化性樹脂D)を得た。
液状のフェノールノボラック型エポキシ樹脂(ダウケミカル社製:D.E.N.431)1100重量部、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール2.2重量部、反応触媒としてトリエチルアミン2.2重量部、アクリル酸220重量部を、空気を送り込みながら、90℃で還流攪拌して5時間反応させた。得られた樹脂100重量部を、反応物中のイオン性不純物を吸着させる為にクオルツとカオリンの天然結合物(ホフマンミネラル社製、シリチンV85)30重量部が充填されたカラムで濾過し、アクリル酸変性フェノールノボラックエポキシ樹脂(E)(50%部分アクリル化物)を得た。
トリメチロールプロパン1100重量部、重合禁止剤として3,5−ジブチル−4−ヒドロキシトルエン1.6重量部、反応触媒としてジブチル錫ジラウリレート0.08重量部、イソホロンジイソシアネート5400重量部を加え、60℃で還流攪拌しながら2時間反応させた。次に、2−ヒドロキシエチルアクリレート210重量部及びグリシドール910重量部を加え、空気を送り込みながら90℃で還流攪拌しながら2時間反応させた。次いで、得られた樹脂100重量部を、反応物中のイオン性不純物を吸着させる為にクオルツとカオリンの天然結合物(ホフマンミネラル社製、シリチンV85)30重量部が充填されたカラムで濾過し、ウレタン変性アクリルエポキシ樹脂(F)を得た。
トリメチロールプロパン1100重量部、重合禁止剤として3,5−ジブチル−4−ヒドロキシトルエン1.6重量部、反応触媒としてジブチル錫ジラウリレート0.08重量部、ジフェニルメタンジイソシアネート6080重量部を加え、60℃で還流攪拌しながら2時間反応させた。次に、2−ヒドロキシエチルメタクリレート235重量部及びグリシドール910重量部を加え、空気を送り込みながら90℃で還流攪拌しながら2時間反応させた。次いで、得られた樹脂100重量部を、反応物中のイオン性不純物を吸着させる為にクオルツとカオリンの天然結合物(ホフマンミネラル社製、シリチンV85)30重量部が充填されたカラムで濾過し、ウレタン変性メタクリルエポキシ樹脂(G)を得た。
シール剤(1)
アクリル酸変性レゾルシノール型エポキシ樹脂(A)85重量部、アクリル酸変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂(B)18重量部、アクリル酸変性ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂(C)33重量部、光ラジカル重合開始剤として2,2−ジメトキシー1,2−ジフェニルエタン−1−オン10重量部、潜在性熱硬化剤としてヒドラジド系硬化剤(味の素ファインテクノ社製、アミキュアVDH)38重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン6重量部、球状シリカ(アドマテックス社製、SO−C1)30重量部、コアシェル構造微粒子(日本ゼオン社製:F−351)20重量部を均一な液となるように、遊星式攪拌装置にて混合攪拌した後、セラミックス3本ロールにて混合し、更に遊星式攪拌装置にて脱泡、混合攪拌し、これをシール剤(1)とした。得られたシール剤(1)の特性を以下に示す。
水素結合性官能基価:4.8×10−3
硬化前のシール剤の比抵抗(Ω・cm):7.2×109
硬化後のシール剤の体積抵抗率(Ω・cm):2.6×1013
フェノールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、「N−740」)100重量部、メタクリル酸変性ビスフェノールE型エポキシ樹脂(D)60重量部、光ラジカル重合開始剤として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−オンを3重量部、潜在性熱硬化剤としてヒドラジド系硬化剤(味の素ファインテクノ社製、アミキュアVDH)65重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン3重量部、タルク6重量部、酸化防止剤としてジブチルヒドロキシトルエン0.5重量部、を均一な液となるように、遊星式攪拌装置にて混合攪拌した後、セラミックス3本ロールにて混合し、更に遊星式攪拌装置にて脱泡、混合攪拌し、これをシール剤(2)とした。得られたシール剤(2)の特性を以下に示す。
水素結合性官能基価:3.7×10−3
硬化前のシール剤の比抵抗(Ω・cm):2.4×107
硬化後のシール剤の体積抵抗率(Ω・cm):1.3×1013
アクリル酸変性フェノールノボラックエポキシ樹脂(E)60重量部、ウレタン変性アクリルエポキシ樹脂(F)29重量部、光重合開始剤として2,2−ジエトキシアセトフェノン1.5重量部、潜在性熱硬化剤としてヒドラジド系硬化剤(味の素ファインテクノ社製、アミキュアVDH)22重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.5重量部、シリカ粒子(平均粒径1.5μm)34重量部を配合し、遊星式攪拌装置にて攪拌した後、セラミック3本ロールにて混合し、更に遊星式攪拌装置にて脱泡、混合攪拌し、これをシール剤(3)とした。得られたシール剤(3)の特性を以下に示す。
水素結合性官能基価:4.3×10−3
硬化前のシール剤の比抵抗(Ω・cm):2.1×109
硬化後のシール剤の体積抵抗率(Ω・cm):1.8×1013
硬化性樹脂として、アクリル酸変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂(B)35重量部、カプロラクトン変性ビスフェノールA型エポキシアクリレート(ダイセルサイテック社製、「エベクリル3708」)30重量部、及び、アクリル酸変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ダイセルサイテック社製、KRM8287)25重量部とを混合し、更に、光重合開始剤として2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン2重量部と、熱硬化剤としてセバシン酸ジヒドラジド(大塚化学社製、「SDH」)6重量部と、フィラーとしてシリカ(アドマテックス社製、SO−C1)25重量部と、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製、「KBM−403」)2重量部と、コアシェルアクリレート共重合体微粒子(ガンツ化成社製、F351)17重量部とを配合し、遊星式攪拌装置にて攪拌した後、セラミック3本ロールにて混合し、更に遊星式攪拌装置にて脱泡、混合攪拌し、これをシール剤(4)とした。得られたシール剤(4)の特性を以下に示す。
水素結合性官能基価:4.1×10−3
硬化前のシール剤の比抵抗(Ω・cm):8.9×108
硬化後のシール剤の体積抵抗率(Ω・cm):1.7×1013
メタクリル酸変性ビスフェノールE型エポキシ樹脂(D)50重量部、ウレタン変性メタクリルエポキシ樹脂(G)50重量部、光重合開始剤として2,2−ジエトキシアセトフェノン1.5重量部、潜在性熱硬化剤としてヒドラジド系硬化剤(味の素ファインテクノ社製、アミキュアVDH)18重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.5重量部、シリカ粒子(アドマテックス社製、SO−C1)35重量部を配合し、遊星式攪拌装置にて攪拌した後、セラミック3本ロールにて混合し、更に遊星式攪拌装置にて脱泡、混合攪拌し、これをシール剤(5)とした。得られたシール剤(5)の特性を以下に示す。
水素結合性官能基価:3.6×10−3
硬化前のシール剤の比抵抗(Ω・cm):4.1×106
硬化後のシール剤の体積抵抗率(Ω・cm):1.1×1013
ウレタンアクリレート(共栄社化学社製、AH−600)35重量部、2−ヒドロキシブチルアクリレート15重量部、イソボニルアクリレート50重量部、ベンゾフェノン3重量部からなる硬化性樹脂組成物を配合し、遊星式攪拌装置にて攪拌した後、セラミック3本ロールにて均一に混合させて、光硬化型の比較シール剤(C1)を得た。得られた比較シール剤(C1)の特性を以下に示す。
水素結合性官能基価:2.2×10−5
硬化前のシール剤の比抵抗(Ω・cm):6.0×105
硬化後のシール剤の体積抵抗率(Ω・cm):1.2×1013
ビスフェノールAエポキシ樹脂(三菱化学社製、jER828US)50重量部、ヒドラジド系硬化剤(日本ヒドラジン工業社製、NDH)25重量部からなる硬化性樹脂組成物を配合し、遊星式攪拌装置にて攪拌した後、セラミック3本ロールにて均一に混合させて、比較シール剤(C2)を得た。得られた比較シール剤(C2)の特性を以下に示す。
水素結合性官能基価:2.7×10−7
硬化前のシール剤の比抵抗(Ω・cm):5.0×1010
硬化後のシール剤の体積抵抗率(Ω・cm):3.0×1013
第一の基板に透明電極を形成し、第二の基板にブラックマトリックス(BM)を形成し、各々の基板の対向側に水平配向性の配向膜(AL−1051)を形成したのち配向処理を行った。シール剤(1)〜(5)をディスペンス用のシリンジに充填し、脱泡処理を行ってから、ディスペンサーにて、それぞれシール剤を長方形の枠を描く様に、第一の基板の配向膜側に塗布した。シール剤が未硬化の状態で以下の液晶組成物1の微小滴を第一の基板の枠内全面に滴下塗布し、直ちに真空張り合わせ装置を用い、第二の基板を5Paの真空下にて張り合わせた。真空解除後、押しつぶされたシール剤の線幅が約1.2mmであり、そのうちの0.3mmがBMと重なるように描画条件および基板間のギャップを調整した。直ちに、第二の基板側からシール部に高圧水銀ランプを用い紫外線を100mW/cm2で30秒照射し、その後、液晶アニールを120℃にて1時間行い熱硬化させ、実施例1〜5のIPS方式の液晶表示装置を作製した(dgap=4.0μm)。液晶組成物1の物性値を表2に示す。得られた液晶表示装置のVHRを測定した。また、得られた液晶表示装置の配向ムラ及び焼き付き評価を行った。その結果を表3に示す。
実施例1〜5の液晶表示装置は、高いVHRを実現できた。また、配向ムラ評価においても、配向ムラがないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。更に焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
実施例1と同様に表4に示す液晶組成物2〜3を狭持し、シール剤(1)〜(5)を用いて実施例6〜15の液晶表示装置を作成し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表5〜6に示す。
実施例6〜15の液晶表示装置は、高いVHRを実現できた。また、配向ムラ評価においても、配向ムラがないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。更に焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
実施例1と同様に表7に示す液晶組成物4〜6を狭持し、シール剤(1)〜(5)を用いて実施例16〜30の液晶表示装置を作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表8〜10に示す。
実施例16〜30の液晶表示装置は、高いVHRを実現できた。また、配向ムラ評価においても、配向ムラがないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。更に焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
第一及び第二の基板に透明電極を形成し、第二の基板にはブラックマトリックス(BM)を形成し、各々の基板の対向側に水平配向性の配向膜(SE−7492)を形成したのち配向処理を行った。実施例1と同様に表11に示す液晶組成物7〜9を狭持し、シール剤(1)〜(5)を用いて実施例31〜45のTN方式の液晶表示装置を作成し(dgap=3.5μm)、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表12〜14に示す。
実施例31〜45の液晶表示装置は、高いVHRを実現できた。また、配向ムラ評価においても、配向ムラがないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。更に焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
第一の基板に透明電極を形成し、第二の基板にブラックマトリックス(BM)を形成し、各々の基板の対向側に水平配向性の配向膜(AL−1051)を形成したのち配向処理を行った。実施例1と同様に表15に示す液晶組成物10〜11を狭持し、シール剤(1)〜(5)を用いて実施例46〜55のFFS方式の液晶表示装置を作成し(dgap=4.0μm)、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表16〜17に示す。
実施例46〜55の液晶表示装置は、高いVHRを実現できた。また、配向ムラ評価においても、配向ムラがないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。更に焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
実施例46と同様に表18に示す液晶組成物12〜13を狭持し、シール剤(1)〜(5)を用いて実施例56〜65の液晶表示装置作成し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表19〜20に示す。
実施例56〜65の液晶表示装置は、高いVHRを実現できた。また、配向ムラ評価においても、配向ムラがないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。更に焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
実施例46で用いた液晶組成物10にビスメタクリル酸ビフェニル‐4,4’‐ジイルを0.3質量%混合し液晶組成物14とし、実施例31と同様にこの液晶組成物14を挟持し、シール剤(1)〜(5)を用いて封入した。電極間に駆動電圧を印加したまま、紫外線を600秒間照射(3.0J/cm2)し、重合処理を行い、実施例66〜70のTN方式の液晶表示装置を作成し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表21に示す。
実施例36で用いた液晶組成物8にビスメタクリル酸ビフェニル‐4,4’‐ジイルを0.3質量%混合し液晶組成物15とし、実施例1と同様にこの液晶組成物15を挟持し、シール剤(1)〜(5)を用いて封入した。電極間に駆動電圧を印加したまま、紫外線を600秒間照射(3.0J/cm2)し、重合処理を行い、実施例71〜75のIPS方式の液晶表示装置を作成し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表22に示す。
実施例26で用いた液晶組成物6にビスメタクリル酸 3‐フルオロビフェニル‐4,4’‐ジイルを0.3質量%混合し液晶組成物16とし、実施例46と同様にこの液晶組成物16を挟持し、シール剤(1)〜(5)を用いて封入した。電極間に駆動電圧を印加したまま、紫外線を600秒間照射(3.0J/cm2)し、重合処理を行い、実施例76〜80のFFS方式の液晶表示装置を作成し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表23に示す。
実施例1において、液晶組成物1を以下に示す比較液晶組成物1に代えた以外は同様にして比較例1〜5のIPS方式の液晶表示装置を作製し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表25に示す。
比較液晶組成物1を以下に示す比較液晶組成物2及び3に代えた以外は比較例1と同様にして比較例6〜15のIPS方式の液晶表示装置を作製し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表27〜28に示す。
比較液晶組成物1を以下に示す比較液晶組成物4及び5に代えた以外は比較例1と同様にして比較例16〜25のIPS方式の液晶表示装置を作製し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表30〜31に示す。
比較液晶組成物1を比較液晶組成物6〜8に代えた以外は比較例1と同様にして比較例26〜40のIPS方式の液晶表示装置を作製し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表33〜35に示す。
比較液晶組成物1を比較液晶組成物9〜11に代えた以外は比較例1と同様にして比較例41〜55のIPS方式の液晶表示装置を作製し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表37〜39に示す。
実施例5、13、17、25、37、45、61及び65において、シール剤を比較シール剤(C1)及び(C2)に代えた以外は同様にして比較例56〜71の液晶表示装置を作製し、そのVHRを測定した。また、その液晶表示装置の配向ムラ評価及び焼き付き評価を行った。その結果を表40〜43に示す。
Claims (13)
- 第一の基板と、第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板の間に液晶組成物を含む液晶層を狭持し、前記第一の基板と第二の基板がエネルギー線又は熱によって硬化する硬化性樹脂組成物の硬化物を介して接合されている液晶表示装置であって、前記液晶組成物が
一般式(I)
前記硬化性樹脂組成物が、1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有する化合物を含有し、水素結合性官能基価が3×10 −3 〜5×10 −3 mol/gである硬化性樹脂組成物である液晶表示装置。 - 前記硬化性樹脂組成物が重合開始剤を含有する硬化性樹脂組成物である請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記重合開始剤が光重合開始剤及び/又は熱重合開始剤である請求項2記載の液晶表示装置。
- 前記硬化性樹脂組成物がシランカップリング剤を含有する硬化性樹脂組成物である請求項1〜3の何れか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記硬化性樹脂組成物がフィラーを含有する硬化性樹脂組成物である請求項1〜4の何れか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有する化合物が(メタ)アクリル酸変性エポキシ樹脂及び/又はウレタン変性(メタ)アクリルエポキシ樹脂である請求項1〜5の何れか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記硬化性樹脂組成物が(メタ)アクリロイルオキシ基を有する樹脂及び/又はエポキシ基を有する樹脂を含有する硬化性樹脂組成物である請求項1〜6の何れか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記硬化性樹脂組成物が、(メタ)アクリル基とエポキシ基との当量比が40:60〜95:5である請求項1〜7の何れか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記硬化性樹脂組成物が樹脂微粒子を含有する硬化性樹脂組成物である請求項1〜8の何れか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶組成物層に、重合性化合物を一種又は二種以上含有する液晶組成物を重合してなる重合体により構成される請求項1〜11の何れか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶組成物層に、一般式(V)
Sp1及びSp2はそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH2)s−(式中、sは2から7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、Z1は−OCH2−、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CH2CH2−、−OCO−CH2CH2−、−CH2CH2−COO−、−CH2CH2−OCO−、−COO−CH2−、−OCO−CH2−、−CH2−COO−、−CH2−OCO−、−CY1=CY2−(式中、Y1及びY2はそれぞれ独立して、フッ素原子又は水素原子を表す。)、−C≡C−又は単結合を表し、Cは1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は単結合を表し、式中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い。)で表されるニ官能モノマーを含有する請求項1〜12の何れか一項に記載の液晶表示装置。
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