JP7238112B2 - 液晶シール剤、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](メタ)アクリル樹脂(A)と、1分子中にエポキシ基および(メタ)アクリル基を有する樹脂(B)と、融点が90℃以下である熱硬化剤および/または融点が170℃以上である熱硬化剤を含む熱硬化剤(C)と、光重合開始剤(D)と、を含み、波長365nmの光を3000mJ/cm2照射した硬化膜の120℃における弾性率が、30MPa以上100MPa以下である、液晶シール剤。
[3]前記熱硬化剤(C)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から選ばれる少なくとも一種以上の熱硬化剤である、[1]または[2]に記載の液晶シール剤。
[5]常温で液状のエポキシ樹脂(E)(ただし、前記樹脂(B)は除く)をさらに含む、[1]~[4]のいずれかに記載の液晶シール剤。
[6]無機粒子(F)および/または有機粒子(G)をさらに含む、[1]~[5]のいずれかに記載の液晶シール剤。
[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、を有する液晶表示パネルの製造方法であって、前記一対の基板のうち、一方の基板上に、[1]~[6]のいずれかに記載の液晶シール剤を塗布し、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。
[8]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、[7]に記載の液晶表示パネルの製造方法。
[9]前記硬化工程において、光の照射後、加熱をさらに行う、[8]に記載の液晶表示パネルの製造方法。
[10]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]~[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、光硬化と熱硬化を併用することが多い液晶滴下工法用の液晶シール剤に好ましく用いられるが、他の方法に適用されてもよい。本発明の液晶シール剤は、(メタ)アクリル樹脂(A)、1分子中にエポキシ基および(メタ)アクリル基を有する樹脂(B)、熱硬化剤(C)、および光重合開始剤(D)を含む。液晶シール剤は、必要に応じてエポキシ樹脂(E)、無機粒子(F)、有機粒子(G)、各種添加剤等を含んでいてもよい。
(メタ)アクリル樹脂(A)は、一分子中に1つ以上の(メタ)アクリル基を含む樹脂であればよい。ただし、本明細書において、1分子中に(メタ)アクリル基およびエポキシ基を含む樹脂(B)は、(メタ)アクリル樹脂(A)に含まない。また、本明細書において、(メタ)アクリルとは、メタアクリル、アクリル、またはこれらの両方を表し、樹脂には、ポリマーだけでなく、モノマーやオリゴマーも含む。
樹脂(B)は、1分子中にエポキシ基および(メタ)アクリル基を有する樹脂であり、その例には、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸とを、塩基性触媒の存在下で反応させて得られる(メタ)アクリル変性エポキシ樹脂が含まれる。
熱硬化剤(C)は、融点が90℃以下の熱硬化剤および融点が170℃以上の熱硬化剤のうち、いずれか一方もしくは両方を含む。熱硬化剤(C)は、融点が90℃以下の熱硬化剤を少なくとも含むことがより好ましい。
光重合開始剤(D)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。液晶シール剤は、光重合開始剤(D)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。
液晶シール剤は、常温で液状のエポキシ樹脂(E)をさらに含んでいてもよい。液晶シール剤がエポキシ樹脂(E)を含むと、得られる液晶パネルの表示特性が良好になり、さらには液晶シール剤の硬化物の耐湿性が高まる。
液晶シール剤は、必要に応じて無機粒子(F)や有機粒子(G)をさらに含んでいてもよい。液晶シール剤は、無機粒子(F)および有機粒子(G)のうち、いずれか一方を含んでいてもよく、両方を含んでいてもよい。液晶シール剤が無機粒子(F)を含むと、液晶シール剤の粘度や、硬化物の強度、硬化物の線膨張性を調整しやすくなる。一方、液晶シール剤が有機粒子(G)を含むと、液晶シール剤の光硬化後の弾性率等を調整しやすくなる。
液晶シール剤は、必要に応じて、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、消泡剤等をさらに含んでいてもよい。また、液晶表示パネルのギャップを調整するためにスペーサー等をさらに含んでいてもよい。
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、前述の液晶シール剤の硬化物である。前述のように、液晶シール部材は、光硬化後の弾性率が適度な範囲にあるため、液晶パネルの製造の際に、基板の位置ずれが生じ難い。また、シール部材と基板との接着強度が高いことから、液晶漏れ等が生じ難い。
実施例および比較例では、以下の材料を用いた。
・(メタ)アクリル樹脂(A-1):Ebecryl3700(ダイセル・オルネクス社製、ビスフェノールA型エポキシアクリレート(完全エステル化物)、ガラス転移温度 65℃)
・(メタ)アクリル樹脂(A-2):A-BPE-10(新中村化学工業社製、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、ガラス転移温度:-12℃)
・(メタ)アクリル樹脂(A-3):A-TMPT(新中村化学工業社製、トリメチロールプロパントリアクリレート、ガラス転移温度:250℃以上)
・樹脂(B-1):下記の合成例1で得られたメタクリル酸変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂の合成(75%部分メタアクリル化物)
・樹脂(B-2):下記の合成例2で得られたアクリル酸変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂(75%部分アクリル化物)
・熱硬化剤(C-1):アデカハードナーEH5057P(ADEKA社製、ポリアミン型潜在性熱硬化剤、融点75~85℃)
・熱硬化剤(C-2):ADH(日本化成社製、アジピン酸ジヒドラジド、融点177~184℃)
・熱硬化剤(C-3):MDH(日本ファインケム社製、マロン酸ジヒドラジド、融点152℃)
・光重合開始剤(D-1):IRGACURE OXE01(BASF社製)
・エポキシ樹脂(E-1):エピコート1004AF(三菱ケミカル社製、エポキシ樹脂、軟化点97℃)
・エポキシ樹脂(E-2):YL983U(三菱ケミカル社製、エポキシ樹脂、ビスFタイプ、常温で液状)
・無機粒子(F-1):S-100(日本触媒化学社製、シリカ粒子)
・有機粒子(G-1):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(H-1):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、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、およびメタクリル酸61.3g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(樹脂(B-1))を得た。
液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(JER 828、三菱ケミカル社製、エポキシ当量190g/eq)190g、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)、およびアクリル酸54.0g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、アクリル酸変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂(光硬化性樹脂(樹脂(B-2))を得た。
表1に記載の原料を、表1に記載の比率で配合し、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、各液晶シール剤を得た。
各実施例および比較例で得られた液晶シール剤について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例及び比較例で得られた液晶シール剤を、アプリケーターを用いて厚み100μmになるように塗布し、波長365nmの光を窒素雰囲気化で3000mJ/cm2照射し、硬化させた。得られた硬化フィルムを短冊状にカットし、粘弾性測定装置DMSを用いて室温から180℃まで5℃/分で昇温し、120℃における貯蔵弾性率(E’)を特定した。
実施例及び比較例で得られた液晶シール剤を、アプリケーターを用いて厚み100μmになるように塗布し、波長365nmの光を窒素雰囲気化で3000mJ/cm2照射し、光硬化させた。その後、120℃のオーブンで一時間熱硬化させて、厚み100μmの硬化フィルムを得た。得られた硬化フィルムを短冊状にカットし、粘弾性測定装置DMSを用いて室温から180℃まで5℃/分で昇温し、得られた貯蔵弾性率(E’)と損失弾性率(E’’)との比が最大になる点をガラス転移温度とした。
スクリーン版を使用し液晶シール剤を横25mm×縦45mm×厚さ5mmの無アルカリガラス上のほぼ中央に印刷した。シールパターンは、直径1mmの円形とした。そして、対となる無アルカリガラスをシールパターン上に縦方向に少しずらして載置し、治具で固定した。治具で固定した試験片に対して、紫外線照射装置(ウシオ電機社製)で、波長365nmの光を、強度500mW/cm2照射し、液晶シール剤を硬化させた。このとき、紫外線の照度エネルギーは3000mJ/cm2とした。次いで図1に示すように、この試験片の一方のガラス10aの端を冶具20で掴んで垂直にぶら下げた。そして、他方のガラス10bの下端に500gの重り21を吊り下げた。前述のように、一対のガラス10a、10bの間には、液晶シール剤の硬化物11が配置されている。重り21を吊り下げた状態の試験片を120℃のオーブンにいれ、他方の基板10bが落下するまでの時間を計測し、以下のように評価した。
〇:10分以上落下しなかった
×:10分未満で落下した
スクリーン版を使用し液晶シール剤を25mm×45mm×厚さ5mmの無アルカリガラス上に印刷した。シールパターンは、直径1mmの円形とした。そして、対となる無アルカリガラスをシールパターン上に載置し、治具で固定した。
治具で固定した試験片に対して、紫外線照射装置(ウシオ電機社製)で波長365nmの光を500mW/cm2で照射し、液晶シール剤を硬化させた。このとき、紫外線の照度エネルギーは3000mJ/cm2とした。紫外線によって液晶シール剤を光硬化させた試験片を、オーブンを用いて120℃、60分加熱処理し、接着強度測定用のサンプルとした。
引張試験機(インテスコ社製)を用いて、引張速度を2mm/分とし、硬化した液晶シール剤をガラス面に対して平行な方向に引き剥がすことにより、平面の引張強度を測定した。ここで、接着強度は、平面引張強度の大きさに応じて以下のように評価した。
〇:引張強度が15MPa以上であり、実用状問題ない
△:引張強度が10MPa以上15MPa未満であり、実用状問題ない
×:引張強度が10MPa未満であり、使用できない
10b 他方の基板
11 液晶シール剤の硬化物
20 治具
21 重り
Claims (10)
- (メタ)アクリル樹脂(A)と、
1分子中にエポキシ基および(メタ)アクリル基を有する樹脂(B)と、
融点が90℃以下である熱硬化剤および/または融点が170℃以上である熱硬化剤を含む熱硬化剤(C)と、
光重合開始剤(D)と、
を含み、
波長365nmの光を3000mJ/cm2照射した硬化膜の120℃における弾性率が、34MPa以上88MPa以下である、
液晶シール剤。 - 波長365nmの光を3000mJ/cm2照射した後、120℃で1時間硬化させたときのガラス転移温度が120℃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(C)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から選ばれる少なくとも一種以上の熱硬化剤である、
請求項1または2に記載の液晶シール剤。 - 前記光重合開始剤(D)が、チオキサントン系化合物、およびオキシムエステル系化合物のうち少なくとも一方を含む、
請求項1~3のいずれか一項に記載の液晶シール剤。 - 常温で液状のエポキシ樹脂(E)(ただし、前記樹脂(B)は除く)をさらに含む、
請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶シール剤。 - 無機粒子(F)および/または有機粒子(G)をさらに含む、
請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶シール剤。 - 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、
前記一対の基板のうち、一方の基板上に、請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶シール剤を塗布し、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7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8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1~6のいずれか一項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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