JP7219370B1 - 液晶表示素子用シール剤及び液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
Description
滴下工法では、まず、2枚の電極付き基板の一方に、ディスペンスにより枠状のシールパターンを形成する。次いで、シール剤が未硬化の状態で液晶の微小滴を基板のシール枠内に滴下し、真空下で他方の基板を重ね合わせ、シール剤の硬化を行い、液晶表示素子を作製する。現在この滴下工法が液晶表示素子の製造方法の主流となっている。
また、通常、シール剤を光硬化させる方法として紫外線の照射が行われているが、特に液晶滴下工法においては、液晶を滴下した後にシール剤を硬化させるため、紫外線を照射することによって液晶が劣化するという問題があった。そこで、紫外線による液晶の劣化を防止するため、カットフィルター等を介した光照射によりシール剤を硬化させることが行われている。そのため、可視光硬化性に優れるシール剤が求められている。
本開示2は、前記硬化性樹脂全体100重量部中における前記芳香環及び重合性官能基を有し、かつ、該芳香環の含有割合が50%以上である化合物の含有量が15重量部以上である本開示1の液晶表示素子用シール剤である。
本開示3は、前記1分子中に1つ以上の光重合開始基及び3つ以上のヘテロ環を有する化合物の有する該ヘテロ環のうち、少なくとも1つがチオフェン環である本開示1又は2の液晶表示素子用シール剤である。
本開示4は、硬化物のガラス転移温度が85℃以上である本開示1、2又は3の液晶表示素子用シール剤である。
本開示5は、本開示1、2、3又は4の液晶表示素子用シール剤の硬化物を含む液晶表示素子である。
以下に本発明を詳述する。
上記硬化性樹脂は、芳香環及び重合性官能基を有し、かつ、該芳香環の含有割合が50%以上である化合物(以下、「本発明にかかる硬化性樹脂」ともいう)を含む。本発明にかかる硬化性樹脂を後述する光重合開始剤と組み合わせて含有することにより、本発明の液晶表示素子用シール剤は、可視光硬化性及び配向膜に対する接着性に優れ、かつ、信頼性に優れる液晶表示素子を得ることができるものとなる。
また、本発明にかかる硬化性樹脂の芳香環の含有割合の好ましい上限は特にないが、実質的な上限は75%である。
なお、本明細書において上記「芳香環の含有割合」は、化合物1分子の分子量に対する該化合物1分子に含まれる芳香環の分子量の合計の割合を意味する。また、上記「芳香環の分子量」は、芳香環の環を構成する炭素原子のみの原子量の総和を意味する。例えば、後述する式(2-1)で表される化合物(分子量492)の場合、4つある芳香環のうちの1つの芳香環の分子量は、6つの炭素原子の原子量の総和である72となり、芳香環の含有割合は、((4×72)÷492)×100=59%となる。
本発明にかかる硬化性樹脂の有する芳香環としては、具体的には例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フラン環等が挙げられる。なかでも、ベンゼン環が好ましい。
なお、本明細書において上記「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル又はメタクリロイルを意味する。
なお、本明細書において上記「分子量」は、分子構造が特定される化合物については、構造式から求められる分子量であるが、重合度の分布が広い化合物及び変性部位が不特定な化合物については、重量平均分子量を用いて表す場合がある。
また、本明細書において上記「重量平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で溶媒としてテトラヒドロフランを用いて測定を行い、ポリスチレン換算により求められる値である。GPCによってポリスチレン換算による重量平均分子量を測定する際に用いるカラムとしては、例えば、Shodex LF-804(昭和電工社製)等が挙げられる。
上記その他の硬化性樹脂を含む場合、上記硬化性樹脂100重量部中における本発明にかかる硬化性樹脂の含有量の好ましい下限は15重量部である。本発明にかかる硬化性樹脂の含有量が15重量部以上であることにより、得られる液晶表示素子用シール剤が配向膜に対する接着性により優れるものとなり、かつ、信頼性により優れる液晶表示素子を得ることができるものとなる。また、低液晶汚染性等の観点から、本発明にかかる硬化性樹脂の含有量の好ましい上限は50重量部、より好ましい上限は30重量部である。
なお、本明細書において、上記「(メタ)アクリル」とは、アクリル又はメタクリルを意味し、上記「(メタ)アクリル化合物」とは、(メタ)アクリロイル基を有する化合物を意味する。
なお、本明細書において、上記「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。更に、上記「エポキシ(メタ)アクリレート」とは、エポキシ化合物中の全てのエポキシ基を(メタ)アクリル酸と反応させた化合物のことを表す。
上記ビスフェノールF型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、jER806、jER4004(いずれも三菱ケミカル社製)等が挙げられる。
上記ビスフェノールS型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON EXA1514(DIC社製)等が挙げられる。
上記2,2’-ジアリルビスフェノールA型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、RE-810NM(日本化薬社製)等が挙げられる。
上記水添ビスフェノール型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON EXA7015(DIC社製)等が挙げられる。
上記プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EP-4000S(ADEKA社製)等が挙げられる。
上記レゾルシノール型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EX-201(ナガセケムテックス社製)等が挙げられる。
上記ビフェニル型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、jER YX-4000H(三菱ケミカル社製)等が挙げられる。
上記スルフィド型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、YSLV-50TE(日鉄ケミカル&マテリアル社製)等が挙げられる。
上記ジフェニルエーテル型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、YSLV-80DE(日鉄ケミカル&マテリアル社製)等が挙げられる。
上記ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EP-4088S(ADEKA社製)等が挙げられる。
上記ナフタレン型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON HP4032、EPICLON EXA-4700(いずれもDIC社製)等が挙げられる。
上記フェノールノボラック型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON N-770(DIC社製)等が挙げられる。
上記オルトクレゾールノボラック型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON N-670-EXP-S(DIC社製)等が挙げられる。
上記ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、EPICLON HP7200(DIC社製)等が挙げられる。
上記ビフェニルノボラック型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、NC-3000P(日本化薬社製)等が挙げられる。
上記ナフタレンフェノールノボラック型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、ESN-165S(日鉄ケミカル&マテリアル社製)等が挙げられる。
上記グリシジルアミン型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、jER630(三菱ケミカル社製)、EPICLON 430(DIC社製)、TETRAD-X(三菱ガス化学社製)等が挙げられる。
上記アルキルポリオール型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、ZX-1542(日鉄ケミカル&マテリアル社製)、EPICLON 726(DIC社製)、エポライト80MFA(共栄社化学社製)、デナコールEX-611(ナガセケムテックス社製)等が挙げられる。
上記ゴム変性型エポキシ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、YR-450、YR-207(いずれも日鉄ケミカル&マテリアル社製)、エポリードPB(ダイセル社製)等が挙げられる。
上記グリシジルエステル化合物のうち市販されているものとしては、例えば、デナコールEX-147(ナガセケムテックス社製)等が挙げられる。
上記エポキシ化合物のうちその他に市販されているものとしては、例えば、YDC-1312、YSLV-80XY、YSLV-90CR(いずれも日鉄ケミカル&マテリアル社製)、XAC4151(旭化成社製)、jER1031、jER1032(いずれも三菱ケミカル社製)、EXA-7120(DIC社製)、TEPIC(日産化学社製)等が挙げられる。
上記ダイセル・オルネクス社製のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、EBECRYL860、EBECRYL3200、EBECRYL3201、EBECRYL3412、EBECRYL3600、EBECRYL3700、EBECRYL3701、EBECRYL3702、EBECRYL3703、EBECRYL3708、EBECRYL3800、EBECRYL6040、EBECRYL8342、EBECRYL RDX63182、KRM8416等が挙げられる。
上記新中村化学工業社製のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、EA-1010、EA-1020、EA-5323、EA-5520、EA-CHD、EMA-1020等が挙げられる。
上記共栄社化学社製のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、エポキシエステルM-600A、エポキシエステル40EM、エポキシエステル70PA、エポキシエステル200PA、エポキシエステル80MFA、エポキシエステル3002M、エポキシエステル3002A、エポキシエステル1600A、エポキシエステル3000M、エポキシエステル3000A、エポキシエステル200EA、エポキシエステル400EA等が挙げられる。
上記ナガセケムテックス社製のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、デナコールアクリレートDA-141、デナコールアクリレートDA-314、デナコールアクリレートDA-911等が挙げられる。
上記ケーエスエム社製のエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、BAEM-100等が挙げられる。
上記ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ソルビトール、トリメチロールプロパン、カーボネートジオール、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカプロラクトンジオール等が挙げられる。
上記ヒドロキシアルキルモノ(メタ)アクリレートとしては、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、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記二価のアルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
上記三価のアルコールとしては、例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン等が挙げられる。
上記エポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記東亞合成社製のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、M-1100、M-1200、M-1210、M-1600等が挙げられる。
上記ダイセル・オルネクス社製のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、EBECRYL210、EBECRYL220、EBECRYL230、EBECRYL270、EBECRYL1290、EBECRYL2220、EBECRYL4827、EBECRYL4842、EBECRYL4858、EBECRYL5129、EBECRYL6700、EBECRYL8402、EBECRYL8803、EBECRYL8804、EBECRYL8807、EBECRYL9260等が挙げられる。
上記根上工業社製のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、アートレジンUN-330、アートレジンSH-500B、アートレジンUN-1200TPK、アートレジンUN-1255、アートレジンUN-3320HB、アートレジンUN-7100、アートレジンUN-9000A、アートレジンUN-9000H等が挙げられる。
上記新中村化学工業社製のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、U-2HA、U-2PHA、U-3HA、U-4HA、U-6H、U-6HA、U-6LPA、U-10H、U-15HA、U-108、U-108A、U-122A、U-122P、U-324A、U-340A、U-340P、U-1084A、U-2061BA、UA-340P、UA-4000、UA-4100、UA-4200、UA-4400、UA-5201P、UA-7100、UA-7200、UA-W2A等が挙げられる。
上記共栄社化学社製のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、AH-600、AI-600、AT-600、UA-101I、UA-101T、UA-306H、UA-306I、UA-306T等が挙げられる。
なお、本明細書において上記部分(メタ)アクリル変性エポキシ化合物とは、例えば、1分子中に2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物の一部のエポキシ基を(メタ)アクリル酸と反応させることによって得ることができる、1分子中にエポキシ基と(メタ)アクリロイル基とをそれぞれ1つ以上有する化合物を意味する。
上記光重合開始剤は、1分子中に1つ以上の光重合開始基及び3つ以上のヘテロ環を有する化合物(以下、「本発明にかかる光重合開始剤」ともいう)を含む。本発明にかかる光重合開始剤を上述した本発明にかかる硬化性樹脂と組み合わせて含有することにより、本発明の液晶表示素子用シール剤は、可視光硬化性及び配向膜に対する接着性に優れ、かつ、信頼性に優れる液晶表示素子を得ることができるものとなる。
なお、本明細書において上記「光重合開始基」は、光照射により水素引き抜きや開裂等を行ってラジカル等を発生し、上記硬化性樹脂の重合反応を促進する基を意味する。
本発明にかかる光重合開始剤は、1分子中にヘテロ環を3つ以上有することが好ましい。また、本発明にかかる光重合開始剤が1分子中に有するヘテロ環の数の好ましい上限は特にないが、実質的な上限は5つ以下である。
上記芳香族ヘテロ環としては、例えば、チオフェン環、フラン環、ピリジン環、カルバゾール環等が挙げられる。
また、本発明にかかる光重合開始剤の有するヘテロ環のうち、少なくとも1つはチオフェン環であることが好ましい。
上記R1が炭素数1~20のアルキル基である場合、該アルキル基としては、メチル基、エチル基が好ましい。
上記R1がシクロアルキル基である場合、該シクロアルキル基としては、例えば、シクロヘキシル基、シクロブチル基等が挙げられる。
上記R1がアラルキル基である場合、該アラルキル基としては、例えば、フェニルメチル基、2-ナフチルメチル基等が挙げられる。
上記R1が複素環基である場合、該複素環基としては、例えば、2-ベンゾフラニル基等が挙げられる。
上記R1がアリール基である場合、該アリール基としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基等が挙げられる。なかでも、フェニル基が好ましい。
上記極性基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基等が挙げられる。なかでも、カルボキシル基が好ましい。
上記R2がアルキル基である場合、該アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、2-エチルヘキシル基等が挙げられる。なかでも、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基が好ましい。
上記R2がシクロアルキル基である場合、該シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。上記シクロアルキル基は、アルキル基を有していてもよい。
上記R2がアラルキル基である場合、該アラルキル基としては、例えば、フェニルメチル基等が挙げられる。
上記R2が複素環基である場合、該複素環基としては、例えば、2-ベンゾチオフェニル基等が挙げられる。
上記R2がアリール基である場合、該アリール基としては、フェニル基等が挙げられる。
上記極性基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基等が挙げられる。なかでも、カルボキシル基が好ましい。
上記R2が極性基を有するアルキル基である場合、該極性基を有するアルキル基としては、例えば、カルボキシメチル基、2-カルボキシエチル基等が挙げられる。
上記R2が極性基を有するシクロアルキル基である場合、該極性基を有するシクロアルキル基としては、例えば、2-カルボキシシクロヘキシル基、2-カルボキシ-4-メチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
上記R3がアルキル基である場合、該アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、2-エチルヘキシル基等が挙げられる。なかでも、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基が好ましい。上記アルキル基は、アリール基を有していてもよい。
上記R3がシクロアルキル基である場合、該シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基等が挙げられる。
上記R3がアラルキル基である場合、該アラルキル基としては、例えば、2-ナフチルメチル基等が挙げられる。
上記R3が複素環基である場合、該複素環基としては、例えば、2-チエニル基等が挙げられる。
上記R3がアリール基である場合、該アリール基としては、フェニル基等が挙げられる。上記極性基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基等が挙げられる。なかでも、カルボキシル基が好ましい。
上記R3が極性基を有するアルキル基である場合、該極性基を有するアルキル基としては、例えば、1-カルボキシエチル基、2-カルボキシエチル基、1-カルボキシプロピル基、3-カルボキシプロピル基、1-カルボキシペンチル基、カルボキシ(フェニル)メチル基等が挙げられる。
上記R4で表されるヘテロアリーレン基としては、例えば、チエニレン基、フラニレン基、ピリジレン基等が挙げられる。なかでも、チエニレン基が好ましい。
上記ヘテロアリーレン基を有する構造としては、具体的には例えば、下記式(4-1)~(4-6)で表される構造等が挙げられる。
なお、本明細書において上記SP値は、ハンセン溶解度パラメーターであり、構造式からHSPソフトを用いて計算することにより導出することができる。上記HSPソフトとしては、Hansen Solubility Parameter in Practice(HSPiP)を用いることができる。また、硬化性樹脂全体のSP値は、各硬化性樹脂構成成分の重量分率によるSP値の平均値を意味する。
上記熱重合開始剤としては、例えば、アゾ化合物、有機過酸化物等からなるものが挙げられる。なかでも、高分子アゾ化合物からなる高分子アゾ開始剤が好ましい。
上記熱重合開始剤は、単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
なお、本明細書において上記「高分子アゾ化合物」とは、アゾ基を有し、熱によって(メタ)アクリロイルオキシ基を硬化させることができるラジカルを生成する、数平均分子量が300以上の化合物を意味する。
また、本明細書において上記「数平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で溶媒としてテトラヒドロフランを用いて測定を行い、ポリスチレン換算により求められる値である。GPCによってポリスチレン換算による数平均分子量を測定する際に用いるカラムとしては、例えば、Shodex LF-804(昭和電工社製)等が挙げられる。
上記アゾ基を介してポリアルキレンオキサイド等のユニットが複数結合した構造を有する高分子アゾ化合物としては、ポリエチレンオキサイド構造を有するものが好ましい。
上記高分子アゾ化合物としては、具体的には例えば、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)とポリアルキレングリコールの重縮合物や、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)と末端アミノ基を有するポリジメチルシロキサンの重縮合物等が挙げられる。
上記高分子アゾ化合物のうち市販されているものとしては、例えば、VPE-0201、VPE-0401、VPE-0601、VPS-0501、VPS-1001(いずれも富士フイルム和光純薬社製)等が挙げられる。
また、高分子ではないアゾ化合物としては、例えば、V-65、V-501(いずれも富士フイルム和光純薬社製)等が挙げられる。
上記熱硬化剤としては、例えば、有機酸ヒドラジド、イミダゾール誘導体、アミン化合物、多価フェノール系化合物、酸無水物等が挙げられる。なかでも、有機酸ヒドラジドが好適に用いられる。
上記熱硬化剤は、単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
上記有機酸ヒドラジドのうち市販されているものとしては、例えば、大塚化学社製の有機酸ヒドラジド、味の素ファインテクノ社製の有機酸ヒドラジド等が挙げられる。
上記大塚化学社製の有機酸ヒドラジドとしては、例えば、SDH、ADH、MDH等が挙げられる。
上記味の素ファインテクノ社製の有機酸ヒドラジドとしては、例えば、アミキュアVDH、アミキュアVDH-J、アミキュアUDH、アミキュアUDH-J等が挙げられる。
上記無機充填剤としては、例えば、シリカ、タルク、ガラスビーズ、石綿、石膏、珪藻土、スメクタイト、ベントナイト、モンモリロナイト、セリサイト、活性白土、アルミナ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、硫酸バリウム、珪酸カルシウム等が挙げられる。
上記有機充填剤としては、例えば、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等が挙げられる。
上記充填剤は、単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
上記シランカップリング剤は、単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
また、基板等との接着性の観点から、上記硬化物のガラス転移温度の好ましい上限は150℃、より好ましい上限は130℃である。
なお、上記硬化物のガラス転移温度は、動的粘弾性測定装置を用いて、-80~200℃、10Hzにおいて動的粘弾性を測定した際の、損失正接(tanδ)の極大値の温度として得ることができる。また、上記ガラス転移温度を測定する硬化物としては、液晶表示素子用シール剤に3000mJ/cm2の光を照射した後、120℃で60分加熱して硬化させたものが用いられる。
更に、本発明の液晶表示素子を製造する際の本発明の液晶表示素子用シール剤の塗布幅は1mm以下であることが好ましい。
まず、ITO薄膜等の電極及び配向膜を有する2枚の透明基板の一方に、本発明の液晶表示素子用シール剤をスクリーン印刷、ディスペンサー塗布等により塗布して枠状のシールパターンを形成する工程を行う。次いで、本発明の液晶表示素子用シール剤が未硬化の状態で液晶の微小滴を基板のシールパターンの枠内に滴下塗布し、真空下で他方の透明基板を重ね合わせる工程を行う。その後、本発明の液晶表示素子用シール剤のシールパターン部分にカットフィルター等を介して長波長の光を照射することによってシール剤を光硬化させる工程を行う方法により、液晶表示素子を得ることができる。また、上記シール剤を光硬化させる工程に加えて、シール剤を加熱して熱硬化させる工程を行ってもよい。
温度計、冷却管、ディーン・スターク・トラップ、滴下ロート、及び、撹拌機を備えた200mL容の三口丸底フラスコを用意した。該三口丸底フラスコに、2,2-ビス(2-ヒドロキシ-5-ビフェニルイル)プロパン(東京化成工業社製)38g、エピクロロヒドリン(東京化成工業社製)174g、及び、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド(東京化成工業社製)3.8gを入れた。次いで、得られた混合物を、50トール(torr)の減圧下で撹拌しながら約50℃に加熱し、48%水酸化ナトリウム水溶液(関東化学社製)28.2gを3時間かけて滴下した。共沸で留出した水/エピクロロヒドリン混合物のうち、エピクロロヒドリンを反応系に戻しながら撹拌を続けた。添加終了後、3時間にわたり撹拌を継続した。次いで、反応混合物を室温に冷却し、トルエン90g及びメチルイソブチルケトン30gを加え、150mLの水で4回洗浄した。得られた有機相の溶媒を減圧留去により除去し、黄色透明粘稠物の上記式(2-1)で表される化合物38gを得た。得られた式(2-1)で表される化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
2,2-ビス(2-ヒドロキシ-5-ビフェニルイル)プロパン38gに代えて4,4’-ジヒドロキシ-p-ターフェニル26gを用いたこと以外は、上記「(式(2-1)で表される化合物の作製)」と同様にして上記式(2-2)で表される化合物26gを得た。得られた式(2-2)で表される化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
2,2-ビス(2-ヒドロキシ-5-ビフェニルイル)プロパン38gに代えて5,5’-(1-フェニルエチリデン)ビス[(1,1’-ビフェニル)-2-オール]44gを用いたこと以外は、上記「(式(2-1)で表される化合物の作製)」と同様にして上記式(2-3)で表される化合物44gを得た。
得られた式(2-3)で表される化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
2,2-ビス(2-ヒドロキシ-5-ビフェニルイル)プロパン38gに代えて4,4’-ジヒドロキシテトラフェニルメタン35gを用いたこと以外は、上記「(式(2-1)で表される化合物の作製)」と同様にして上記式(2-4)で表される化合物35gを得た。
得られた式(2-4)で表される化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
N-エチルカルバゾール5重量部と、2,5-チオフェンジカルボン酸ジクロリド2.81重量部と、塩化アルミニウム3.76重量部とを、ジクロロメタン40mLに加え、室温にて終夜撹拌した。得られた反応液に、アセチルクロリド2.21重量部と、塩化アルミニウム3.76重量部とを加え、室温で更に4時間撹拌した。得られた反応液を氷水へと注いだ後、有機層を酢酸エチルで抽出した。抽出した溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥させて濃縮し、生成物(A1)を得た。
得られた生成物(A1)3重量部と、塩化ヒドロキシルアンモニウム0.76重量部と、ピリジン0.86重量部とを、エタノール30mLに加え、10時間還流撹拌した。得られた反応液を氷水へと注いだ後、濾過した。濾物を水で洗浄した後、酢酸エチルに溶解し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥させて濃縮し、生成物(B1)を得た。
得られた生成物(B1)1.5重量部をN,N-ジメチルホルムアミド25重量部に溶解した後、アセチルクロリド0.59重量部を加えた。得られた溶液を10℃以下に冷却しながらトリエチルアミン0.78重量部を滴下し、室温で4時間撹拌した。得られた反応液を水へと注いだ後、濾過した。濾物を、ジクロロメタンとヘキサンとの混合溶媒(ジクロロメタン:ヘキサン=2:1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより、上記式(5-1)で表される化合物を得た。
なお、得られた上記式(5-1)で表される化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
N-(2-エチルヘキシル)カルバゾール5重量部と、2,5-チオフェンジカルボン酸ジクロリド2.81重量部と、塩化アルミニウム3.76重量部とを、ジクロロメタン40mLに加え、室温にて終夜撹拌した。得られた反応液に、アセチルクロリド2.21重量部と、塩化アルミニウム3.76重量部とを加え、室温で更に4時間撹拌した。得られた反応液を氷水へと注いだ後、有機層を酢酸エチルで抽出した。抽出した溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥させて濃縮し、生成物(A2)を得た。
得られた生成物(A2)3重量部と、塩化ヒドロキシルアンモニウム0.76重量部と、ピリジン0.86重量部とを、エタノール30mLに加え、10時間還流撹拌した。得られた反応液を氷水へと注いだ後、濾過した。濾物を水で洗浄した後、酢酸エチルに溶解し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥させて濃縮し、生成物(B2)を得た。
得られた生成物(B2)1.5重量部をN,N-ジメチルホルムアミド25重量部に溶解した後、アセチルクロリド0.59重量部を加えた。得られた溶液を10℃以下に冷却しながらトリエチルアミン0.78重量部を滴下し、室温で4時間撹拌した。得られた反応液を水へと注いだ後、濾過した。濾物を、ジクロロメタンとヘキサンとの混合溶媒(ジクロロメタン:ヘキサン=2:1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより、上記式(5-2)で表される化合物を得た。
なお、得られた上記式(5-2)で表される化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
3-(9H-カルバゾール-9-イル)プロピオン酸エチル5重量部と、ヘキサノイルクロリド2.64重量部と、塩化アルミニウム2.62重量部とを、ジクロロメタン80mLに加え、室温にて終夜撹拌した。得られた反応液に、2,5-チオフェンジカルボン酸ジクロリド1.84重量部と、塩化アルミニウム5.24重量部とを加え、室温で更に4時間撹拌した。得られた反応液を氷水へと注いだ後、有機層を酢酸エチルで抽出した。抽出した溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させて濃縮し、生成物(A3)を得た。
エタノール20mL中の生成物(A3)4.0重量部に、20%水酸化ナトリウム水溶液2.77重量部を加え、3時間還流した。反応終了後、水50mLを加え、濃塩酸で酸性にした後、酢酸エチルで抽出した。酢酸エチル層を水及び食塩水で洗浄し、その後、無水硫酸ナトリウムで乾燥させて濃縮し、生成物(B3)を得た。
得られた生成物(B3)3重量部と、塩化ヒドロキシルアンモニウム0.58重量部と、ピリジン0.65重量部とを、エタノール30mLに加え、10時間還流撹拌した。得られた反応液を氷水へと注いだ後、濾過した。濾物を水で洗浄した後、酢酸エチルに溶解し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させて濃縮し、生成物(C3)を得た。
得られた生成物(C3)1.5重量部をN,N-ジメチルホルムアミド20量部に溶解した後、アセチルクロリド0.45重量部を加えた。得られた溶液を10℃以下に冷却しながらトリエチルアミン0.59重量部を滴下し、室温で4時間撹拌した。得られた反応液を水へと注いだ後、ろ過した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより化合物を単離することにより、上記式(5-3)で表される化合物を得た。
なお、得られた上記式(5-3)で表される化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR、及び、FT-IRにより確認した。
表1、2に記載された配合比に従い、各材料を、遊星式撹拌装置(シンキー社製、「あわとり練太郎」)にて撹拌した後、セラミック3本ロールにて均一に混合して実施例1~9、11、参考例10、比較例1~4の液晶表示素子用シール剤を得た。
実施例、参考例、及び、比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤について以下の評価を行った。結果を表1、2に示した。
実施例、参考例、及び、比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤100重量部にスペーサー微粒子1重量部を分散させた。スペーサー微粒子としては、ミクロパールSI-H050(積水化学工業社製)を用いた。次いで、シール剤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ガラス基板上に塗布した。ディスペンス用のシリンジとしては、PSY-10E(武蔵エンジニアリング社製)を用い、ディスペンサーとしては、SHOTMASTER300(武蔵エンジニアリング社製)を用いた。シール剤を塗布した基板に、真空貼り合わせ装置にて5Paの減圧下にて同サイズのガラス基板を貼り合わせた。貼り合わせたガラス基板のシール剤部分にメタルハライドランプを用いて100mW/cm2の光を10秒照射した。光照射は、波長420m以下の光をカットするカットフィルター(420nmカットフィルター)を介して行った。
赤外分光装置を用いてシール剤のFT-IR測定を行い、(メタ)アクリロイル基由来ピークの光照射前後での変化量を測定した。赤外分光装置としては、FTS3000(BIORAD社製)を用いた。光照射後に(メタ)アクリロイル基由来のピークが80%以上減少した場合を「○」、50%以上80%未満減少した場合を「△」、光照射後の(メタ)アクリロイル基由来のピークの減少が50%未満であった場合を「×」として可視光硬化性を評価した。
実施例、参考例、及び、比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤100重量部にスペーサー微粒子1重量部を分散させた。スペーサー粒子を分散させた液晶表示素子用シール剤の極微量を、TN用ポリイミド配向膜(日産化学社製、「SE6414」)を有するガラス基板の中央部に取り、同型のTN用ポリイミド配向膜を有するガラス基板をその上に重ね合わせた。液晶表示素子用シール剤を押し広げ、メタルハライドランプを用いて100mW/cm2の光を30秒照射した後、120℃で1時間加熱して液晶表示素子用シール剤を硬化させ、接着試験片を得た。
得られた各接着試験片について、テンションゲージを用いて接着強度(接着力)を測定した。
接着強度が12kg/cm2以上であった場合を「○」、7.0kg/cm2以上12kg/cm2未満であった場合を「△」、接着強度が7.0kg/cm2未満であった場合を「×」として配向膜に対する接着性を評価した。
各実施例、参考例、及び、各比較例と同じ材料及び同じ配合比にて硬化性樹脂と光重合開始剤とを混合し、80℃で20分間加熱した。加熱後の混合物を20μmのギャップを保持しながら2枚のガラス板に挟み、紫外可視分光光度計(Varian社製、「Carry-5 spctrophotometer」)にて透過光強度を測定した。
上記測定により、500nmの波長における透過光強度の減少率が20%未満であった場合を「○」、20%以上40%未満であった場合を「△」、40%以上であった場合を「×」として、溶解性を評価した。
実施例、参考例、及び、比較例で得られた各液晶表示素子用シール剤にメタルハライドランプを用いて100mW/cm2の光を30秒照射した後、120℃で1時間加熱して厚さ300μmのフィルムを作製し、試験片とした。得られた試験片について、動的粘弾性測定装置(IT計測制御社製、「DVA-200」)を用いて、-50℃~200℃、5Hzにおいて動的粘弾性を測定し、損失正接(tanδ)の極大値の温度をガラス転移温度として求めた。
Claims (3)
- 硬化性樹脂と光重合開始剤とを含有する液晶表示素子用シール剤であって、
前記硬化性樹脂は、芳香環及び重合性官能基を有し、かつ、該芳香環の含有割合が50%以上である化合物を含み、
前記芳香環は、ベンゼン環であり、
前記硬化性樹脂全体100重量部中における前記芳香環及び重合性官能基を有し、かつ、該芳香環の含有割合が50%以上である化合物の含有量が15重量部以上であり、
前記光重合開始剤は、1分子中に1つ以上の光重合開始基及び3つ以上のヘテロ環を有する化合物を含み、
前記1分子中に1つ以上の光重合開始基及び3つ以上のヘテロ環を有する化合物は、該ヘテロ環としてチオフェン環及びカルバゾール環を有し、かつ、該光重合開始基としてオキシムエステル基を有し、
前記硬化性樹脂全体と前記1分子中に1つ以上の光重合開始基及び3つ以上のヘテロ環を有する化合物との溶解度パラメーターの差が2.0以下である
ことを特徴とする液晶表示素子用シール剤。 - 硬化物のガラス転移温度が85℃以上である請求項1記載の液晶表示素子用シール剤。
- 請求項1又は2記載の液晶表示素子用シール剤の硬化物を含む液晶表示素子。
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