JP7145329B2 - 液晶滴下工法用封止剤、これを用いた液晶表示パネル、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
[1](A)エポキシ樹脂(ただし、分子内に(メタ)アクリロイル基を有する樹脂は除く)と、(B)分子内に(メタ)アクリロイル基を少なくとも1つ以上有する硬化性樹脂と、(C)光重合開始剤と、(D)熱硬化剤と、を含み、前記(A)エポキシ樹脂は、エポキシ当量が350以上であり、前記(A)エポキシ樹脂100質量部と、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を前記(A)エポキシ樹脂に対して化学当量と、ジメチルベンジルジアミン1質量部と、を混合し、110℃で3時間加熱し、さらに165℃で2時間加熱して得られる硬化物のガラス転移温度が100℃以下であり、前記(C)光重合開始剤のみを、濃度が0.15質量%となるようにテトラヒドロフランに溶解させて測定した紫外可視吸収スペクトルにおいて、長波長側から確認したときにはじめて吸光度が0.1以上となる波長が400nm以上であり、前記(A)エポキシ樹脂の含有量が、5質量%以上20質量%未満である、液晶滴下工法用封止剤。
[3]前記(D)熱硬化剤が、ジヒドラジド系熱潜在性硬化性、イミダゾール系熱潜在性硬化剤、アミンアダクト系熱潜在性硬化剤、およびポリアミン系熱潜在性硬化剤からなる群より選ばれる1つ以上の潜在性熱硬化剤である、[1]または[2]に記載の液晶滴下工法用封止剤。
[4]一対の基板と、前記一対の基板の間に配置された枠状のシール部材と、前記一対の基板間かつ前記枠状のシール部材の内部に充填された液晶と、を有する液晶表示パネルの製造方法であって、一対の基板のうち、一方の基板上に、[1]~[3]のいずれかに記載の液晶滴下工法用封止剤を塗布し、枠状のシールパターンを形成するシールパターン形成工程と、前記一方の基板上かつ前記シールパターンに囲まれた領域、もしくは他方の基板上かつ前記他方の基板と前記一方の基板とを対向させたときに前記シールパターンに囲まれる領域に、液晶を滴下する液晶滴下工程と、前記一方の基板および前記他方の基板を、前記シールパターンを介して重ね合わせる重ね合わせ工程と、前記シールパターンを硬化させる硬化工程と、を含む、液晶表示パネルの製造方法。
[5]前記硬化工程において、前記シールパターンに光を照射する、[4]に記載の液晶表示パネルの製造方法。
[6]前記硬化工程において、光の照射後、加熱をさらに行う、[5]に記載の液晶表示パネルの製造方法。
[7]一対の基板と、前記一対の基板の間に配置された枠状のシール部材と、前記一対の基板間かつ前記枠状のシール部材の内部に充填された液晶と、を有し、前記シール部材が、[1]~[3]のいずれかに記載の液晶滴下工法用封止剤の硬化物である、液晶表示パネル。
本発明の液晶滴下工法用封止剤は、液晶表示パネルのシール部材を作製するために使用される。液晶滴下工法でシール部材を作製する場合、前述のように、未硬化の状態の封止剤と液晶とが接触する。そのため、封止剤中の成分が液晶内に溶出し、液晶を汚染することがあった。また、封止剤の硬化物(シール部材)と基板との接着強度が低いと、液晶表示パネルの使用時にこれらが剥離して、液晶漏れ等が生じやすかった。
エポキシ樹脂は、分子内にエポキシ基を1つ以上含む樹脂である。なお、本明細書において、後述の(B)硬化性樹脂に相当する樹脂、すなわち分子内に(メタ)アクリロイル基を有する樹脂は、(A)エポキシ樹脂に含まないものとする。
装置名:DMA7100(日立ハイテクサイエンス)
試料形状:幅10mm×厚み0.1mm×長さ20mm
温度範囲:25-200℃
昇温速度:5℃/min
測定間隔:3秒
測定周波数:10Hz
測定モード:引っ張り
(B)硬化性樹脂は、分子内に(メタ)アクリロイル基を少なくとも1つ以上有する樹脂であり、光の照射によって硬化する樹脂である。当該硬化性樹脂の例には、(メタ)アクリル樹脂や、1分子内にエポキシ基と(メタ)アクリル基とを有する(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂が含まれる。封止剤は、これらを一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
(C)光重合開始剤は、光の照射によって、活性種を発生可能な化合物であればよく、自己開裂型の光重合開始剤であってもよく、水素引き抜き型の光重合開始剤であってもよい。封止剤は、(C)光重合開始剤を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
(D)熱硬化剤は、上述の(A)エポキシ樹脂や、(B)硬化性樹脂のエポキシ基と反応し、これらを硬化させる化合物であればよく、例えば加熱によって、エポキシ基と反応する化合物であることが好ましい。
封止剤は、本発明の目的および効果を損なわない範囲において、無機粒子や有機粒子、その他の添加剤等を含んでいてもよい。
封止剤のE型粘度計の25℃、2.5rpmにおける粘度は、200~450Pa・sが好ましく、300~400Pa・sがより好ましい。粘度が上記範囲にあると、封止剤をパターン状に塗布しやすく、さらには当該封止剤(シールパターン)を挟んで、一対の基板を重ね合わせたときに、封止剤がこれらの隙間を埋めるように変形しやすい。そのため、液晶表示パネルの一対の基板間のギャップ幅を適正に制御できる。
TI値=(0.5rpmにおける粘度η1(25℃))/(5rpmにおける粘度η2(25℃))・・・(1)
本発明の液晶表示パネルは、一対の基板と、当該基板の間に配置された枠状のシール部材と、一対の基板間かつ枠状のシール部材の内部に充填された液晶と、を有する。当該液晶表示パネルでは、シール部材が、前述の封止剤の硬化物である。前述のように、シール部材は、基板との接着強度が良好であり、かつ液晶に溶出し難い。
実施例および比較例では、以下の材料を用いた。
・エポキシ樹脂(A1):EPICLON EXA-4850-150、DIC社製、エポキシ当量:450、下記方法で測定される硬化物のガラス転移温度:70℃
・エポキシ樹脂(A2):EPICLON EXA-4816、DIC社製、エポキシ当量:403、下記方法で測定される硬化物のガラス転移温度:90℃
・エポキシ樹脂(A3):EP-4010S、ADEKA社製、エポキシ当量:350、下記方法で測定される硬化物のガラス転移温度:60℃
・エポキシ樹脂(A4):YL-980、三菱ケミカル社製、エポキシ当量:190、下記方法で測定される硬化物のガラス転移温度:150℃
・エポキシ樹脂(A5):YL-983U、三菱ケミカル社製、エポキシ当量:170、下記方法で測定される硬化物のガラス転移温度:140℃
・硬化性樹脂(B1)以下の合成例1で得られたメタクリル酸変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂(50%部分メタクリル化物)
・光重合開始剤(C1):Irgacure OXE01、BASF社製、オキシムエステル系化合物、下記方法で特定される、吸光度が0.1%以上となる波長:410nm
・光重合開始剤(C2):Omnipol-TX、IGM社製、チオキサントン系化合物、下記方法で特定される、吸光度が0.1%以上となる波長:437nm
・光重合開始剤(C3):以下の合成例2で得られたチオキサントン系化合物、下記方法で特定される、吸光度が0.1%以上となる波長:439nm
・光重合開始剤(C4):以下の合成例3で得られたアントラキノン系化合物、下記方法で特定される、吸光度が0.1%以上となる波長:483nm
・光重合開始剤(C5):Irgacure 784、BASF社製、チタノセン系化合物、下記方法で特定される、吸光度が0.1%以上となる波長:531nm
・光重合開始剤(C6):Irgacure 651、BASF社製、ベンジルケタール系化合物、下記方法で特定される、吸光度が0.1%以上となる波長:377nm
・熱硬化剤(D1):アジピン酸ジヒドラジド、ADH、日本化成社製、融点177~184℃
・シリカ粒子:S-100、日本触媒化学社製
・熱可塑性樹脂粒子:微粒子ポリマーF351、アイカ工業社製
・シランカップリング剤:KBM-403、信越化学工業社製
液状ビスフェノール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)160gと、重合禁止剤(p-メトキシフェノール)0.1g、触媒(トリエタノールアミン)0.2gと、メタアクリル酸43.0gと、をフラスコ内に仕込み、乾燥空気を送り込んで90℃で還流攪拌しながら5時間反応させた。得られた化合物を、超純水にて20回洗浄し、メタアクリル酸変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂(50%部分メタクリル化物)(硬化性樹脂(B1))を得た。
2-クロロチオキサントン5.6g(0.0225モル)と、2-メルカプトエタノールのカリウム塩2.6g(0.0225モル)とを、20mlのN,N-ジメチルアセトアミド中で、100℃で18時間攪拌した。次いで、得られた反応混合物を2N塩酸に添加し、酢酸エチルで抽出した。当該抽出物を後処理し、クロマトグラフィー精製した。これにより、2-(2-ヒドロキシエチルチオ)-チオキサンテン-9-オン3.5gを得た。
攪拌機、窒素ガス導入管、還流冷却管、および温度計を備えた4つ口フラスコ中へ、2-(2-ヒドロキシエチルチオ)-9,10-アントラキノン5.0g(1.76×10-2モル)とトルエン150gとを加えて、80℃で撹拌した後、ジブチル錫を触媒として1滴添加した。次いで、ヘキサメチレンジイソシアネートアロファネート変性体(三井化学社製、タケネートD-178NL、イソシアネート当量216.1g/eq)3.98gをトルエン10gに溶解させた溶液を30分かけて滴下した。その後、そのまま窒素雰囲気下80℃で2時間撹拌した。反応終了後、4つ口フラスコを氷浴で冷却し、析出した結晶成分を分離した。得られた結晶成分を再びトルエンと混合し、100℃で1時間撹拌した後、再度氷冷して不純成分を除去した。回収した結晶成分をオーブンで十分に乾燥させて、光重合開始剤(C3)を得た。
エポキシ樹脂100質量部と、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸をエポキシ樹脂に対して化学当量と、ジメチルベンジルジアミン1質量部と、を混合し、110℃で3時間加熱し、さらに165℃で2時間加熱した。そして、得られた硬化物を100μmのフィルム状に加工し、ガラス転移温度を動的粘弾性測定(DMA)により測定した。具体的には、以下の装置および条件で測定した。
装置名:DMA7100(日立ハイテクサイエンス)
試料形状:幅10mm×厚み0.1mm×長さ20mm
温度範囲:25-200℃
昇温速度:5℃/min
測定間隔:3秒
測定周波数:10Hz
測定モード:引っ張り
各光重合開始剤をテトラヒドロフランに、濃度が0.15質量%となるように溶解させた。そして、紫外可視分光光度計UV-2550(島津製作所製)により紫外可視吸収スペクトルを特定した。そして、当該吸収スペクトルにおいて、長波長側から確認したときに、吸光度がはじめて0.1以上となる波長を確認した。
エポキシ樹脂(A1)100質量部、合成例1で得られた硬化性樹脂(B1)600質量部、熱硬化剤(D1)60質量部、シリカ粒子130質量部、熱可塑性樹脂粒子70質量部、シランカップリング剤20質量部、および光重合開始剤(C1)20質量部を、三本ロールを用いて均一な液となるように十分に混合して、液晶滴下工法用封止剤を得た。
各成分を、下記表1に示す成分に変更した以外は、実施例1と同様に液晶滴下工法用封止剤を得た。
実施例1~9、および比較例1~7の液晶滴下工法用封止剤について、接着強度および表示特性を以下の方法で特定した。結果を表1に示す。
実施例および比較例で得られた液晶滴下工法用封止剤を、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社製)を用いて、透明電極と配向膜が予め形成された40mm×45mmガラス基板(RT-DM88-PIN、EHC社製)上に、38mm×38mmの四角形のシールパターン(断面積2500μm2)を形成した。
○:接着強度が15N/mm以上
△:接着強度が7N/mm以上15N/mm未満
×:接着強度が7N/mm未満
得られた液晶滴下工法用封止材を、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社製)を用いて、透明電極と配向膜が予め形成された40mm×45mmガラス基板(RT-DM88-PIN、EHC社製)上に、メインシールとして35mm×35mmの四角形のシールパターン(断面積3500μm2)と、その外周に38mm×38mmの四角形のシールパターンとを形成した。
○:液晶表示パネルのメインシール際まで液晶が配向されて色ムラが全くない場合
△:メインシール際の近傍に1mm未満の範囲にわたり色ムラが発生している場合
×:メインシール際近傍から1mm以上の範囲にわたり色ムラが発生している場合
Claims (7)
- (A)エポキシ樹脂(ただし、分子内に(メタ)アクリロイル基を有する樹脂は除く)と、
(B)分子内に(メタ)アクリロイル基を少なくとも1つ以上有する硬化性樹脂と、
(C)光重合開始剤と、
(D)熱硬化剤と、
を含み、
前記(A)エポキシ樹脂は、エポキシ当量が350以上であり、かつ炭素原子を5以上30以下含む鎖状ブロックと、芳香族ブロックとを含み、
前記(A)エポキシ樹脂100質量部と、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を前記(A)エポキシ樹脂に対して化学当量と、ジメチルベンジルジアミン1質量部と、を混合し、110℃で3時間加熱し、さらに165℃で2時間加熱して得られる硬化物のガラス転移温度が100℃以下であり、
前記(C)光重合開始剤のみを、濃度が0.15質量%となるようにテトラヒドロフランに溶解させて測定した紫外可視吸収スペクトルにおいて、長波長側から確認したときにはじめて吸光度が0.1以上となる波長が400nm以上であり、
前記(A)エポキシ樹脂の含有量が、5質量%以上20質量%未満である、
液晶滴下工法用封止剤。 - 前記(C)光重合開始剤が、オキシムエステル系化合物、チオキサントン系化合物、アントラセン系化合物、およびチタノセン系化合物からなる群より選ばれる1つ以上の化合物である、
請求項1に記載の液晶滴下工法用封止剤。 - 前記(D)熱硬化剤が、ジヒドラジド系熱潜在性硬化剤、イミダゾール系熱潜在性硬化剤、アミンアダクト系熱潜在性硬化剤、およびポリアミン系熱潜在性硬化剤からなる群より選ばれる1つ以上の潜在性熱硬化剤である、
請求項1または2に記載の液晶滴下工法用封止剤。 - 一対の基板と、前記一対の基板の間に配置された枠状のシール部材と、前記一対の基板間かつ前記枠状のシール部材の内部に充填された液晶と、を有する液晶表示パネルの製造方法であって、
一対の基板のうち、一方の基板上に、請求項1~3のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用封止剤を塗布し、枠状のシールパターンを形成するシールパターン形成工程と、
前記一方の基板上かつ前記シールパターンに囲まれた領域、もしくは他方の基板上かつ前記他方の基板と前記一方の基板とを対向させたときに前記シールパターンに囲まれる領域に、液晶を滴下する液晶滴下工程と、
前記一方の基板および前記他方の基板を、前記シールパターンを介して重ね合わせる重ね合わせ工程と、
前記シールパターンを硬化させる硬化工程と、
を含む、
液晶表示パネルの製造方法。 - 前記硬化工程において、前記シールパターンに光を照射する、
請求項4に記載の液晶表示パネルの製造方法。 - 前記硬化工程において、光の照射後、加熱をさらに行う、
請求項5に記載の液晶表示パネルの製造方法。 - 一対の基板と、
前記一対の基板の間に配置された枠状のシール部材と、
前記一対の基板間かつ前記枠状のシール部材の内部に充填された液晶と、
を有し、
前記シール部材が、請求項1~3のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用封止剤の硬化物である、
液晶表示パネル。
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