JPWO2014148270A1 - 液晶シール剤及びそれを用いた液晶表示セル - Google Patents
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Abstract
Description
引用文献3では、有機ベントナイトを用いて上記課題の解決を図っている。この方法は、液晶の差し込みに対して一定の成果は有するものの、十分であるとは言いがたい。
引用文献4には、ヒュームドシリカ、ポリチオールを用いた液晶シール剤を用い、液晶シール剤のBステージ化処理を行う方法が記載されている。しかし、この方法には、工程が長くなってしまう、その工程のための装置が必要となってしまうという欠点がある。
引用文献5には、熱ラジカル重合開始剤を用いて硬化速度を上げることにより液晶の差し込みを防止する液晶滴下工法用液晶シール剤が開示されている。
引用文献6、7には、シリコーンゴム微粒子を用いて物理的に液晶の差し込みを防止する液晶滴下工法用液晶シール剤が開示されているが、シリコーンゴムの水蒸気透過性の高さから、耐湿信頼性に劣る。
なお、本明細書中、「(メタ)アクリル」とは「アクリル及び/又はメタクリル」を意味し、「(メタ)アクリロイル基」とは「アクリロイル基及び/又はメタクリロイル基」を意味する。
1)
有機フィラー(I)及び(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物(II)を含有する液晶滴下工法用液晶シール剤であって、
上記有機フィラー(I)は、10%変位力が2.0MPa以下であり、かつ水蒸気透過率が100cc/m2・24h・atm未満であり、
上記硬化性化合物(II)の総量を100質量部とした場合に、上記有機フィラー(I)の含有量が20質量部以上である液晶滴下工法用液晶シール剤。
2)
上記硬化性化合物(II)がレゾルシン骨格を有する化合物を含有する上記1)に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
3)
さらに熱ラジカル重合開始剤(III)を含有する上記1)又は2)に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
4)
さらにエポキシ樹脂(IV)を含有する上記1)乃至3)のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
5)
さらに熱硬化剤(V)を含有する上記1)乃至4)のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
6)
上記有機フィラー(I)がポリウレタン微粒子である上記1)乃至5)のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
7)
上記熱ラジカル重合開始剤(III)が1,2−ビス(トリメチルシロキシ)−1,1,2,2,−テトラフェニルエタンである上記3)に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
8)
上記熱硬化剤(V)が有機酸ヒドラジド化合物である上記5)に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
9)
さらにシランカップリング剤(VI)を含有する上記1)乃至8)のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
10)
2枚の基板により構成される液晶表示セルにおいて、一方の基板に形成された上記1)乃至9)のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤からなる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、その後、紫外線及び/又は熱により上記液晶滴下工法用液晶シール剤を硬化する液晶表示セルの製造方法。
11)
上記1)乃至9)のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤を硬化して得られる硬化物でシールされた液晶表示セル。
背景技術の項でも述べた通り、液晶滴下工法では、液晶シール剤が硬化する前に液晶と液晶シール剤とが接触するため、液晶による圧力によって液晶シール剤に差込現象が発生し、また決壊してしまうこともある。
有機フィラー(I)の10%変位力が2.0MPaを超えると、上下基板の圧力では圧縮されず、堰が形成できないため、液晶の差し込みに十分に対抗できない。また、硬化性化合物(II)の総量100質量部に対して、有機フィラー(I)の含有量が20質量部より少ないと、形成される堰が一体のものとならず、すなわち多くの隙間を生じるため、やはり液晶の差し込みに十分に対抗できない。
なお、有機フィラー(I)の10%変位力とは、有機フィラー(I)を圧縮してその径を10%変位させるのに必要な力を意味し、例えば島津製作所製の微小圧縮試験機(MCT−510)を用いて測定することができる。
なお、水蒸気透過率は、JIS K 7126に記載の差圧法を用いたGTRテック株式会社製GTR−30Xで測定可能である。
スチレンゴムの市販品としては、ラバロンRTMT320C、T331C、SJ4400、SJ5400、SJ6400、SJ4300C、SJ5300C、SJ6300C(いずれも三菱化学製)が好ましい。
スチレンオレフィンゴムの市販品としては、セプトンRTMSEPS2004、SEPS2063(いずれもクラレ製)が好ましい。
アクリルゴムを使用する場合、2種類のアクリルゴムからなるコアシェル構造のアクリルゴムであってもよい。
なお、本明細書中、上付きの「RTM」は登録商標を意味する。
0μm≦A−B≦15.0μm・・・(1)
ここで、有機フィラーの粒度分布は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定器(乾式)(株式会社セイシン企業製;LMS−30)等により測定することができる。この粒度分布は、フィラーの体積基準のデータが得られ、「90%D」という表現が用いられる。90%Dとは、粒度分布を測定し、横軸に粒子径、縦軸に体積分布の累積(%)をとったときに、体積分布の累積が90%に相当するときの粒子径を示し、粒度分布の指標となる。
上記式(1)を満たす90%Dを有する有機フィラー(I)を含有する液晶シール剤を用いた場合、上下基板の貼り合わせ後における有機フィラー(I)の体積基準で10%に相当する量がシールギャップの大きさにまで圧縮され、液晶の差し込みに対抗する。A−Bの値として、より好ましくは1.0μm以上13.0μm以下であり、さらに好ましくは2.0μm以上10.0μ以下である。
分級操作は、例えばジェットミル粉砕機JM−0202(株式会社セイシン企業製)にて解砕後、気流式分級機クラッシールN05(株式会社セイシン企業製)を用いて行うことができる。より効率的にこの操作を行うために、分散剤等を使用してもよい。
したがって、好ましい硬化性化合物(II)は、(メタ)アクリロイル基を有し、さらにレゾルシン骨格を有する硬化性化合物であり、例えば、レゾルシンジグリシジルエーテルのアクリル酸エステルやレゾルシンジグリシジルエーテルのメタクリル酸エステルである。
一分子中に(メタ)アクリロイル基を3個以上有する化合物としては、KAYARADRTMPET−30、DPHA、DPCA−20、DPCA−30、DPCA−60、DPCA−120、DPEA−12、GPO−303、TMPTA、THE−330、TPA−320、TPA−330、D−310,D−330、RP−1040、UX−5000、DPHA−40H(いずれも日本化薬株式会社製)、NKエステルRTMA−9300、A−9300−1CL、A−GLY−9E、A−GLY−20E、A−TMM−3、A−TMM−3LM−N、A−TMPT、AD−TMP、ATM−35E、A−TMMT、A−9550、A−DPH(いずれも新中村化学工業株式会社製)、SR295、SR350、SR355、SR399、SR494、CD501、SR502、CD9021、SR9035、SR9041(いずれもサートマー社製)等を挙げることができる。これらのうち、モル平均分子量が800以上である場合が好ましく、例えばKAYARADRTMDPCA−20、DPCA−30、DPEA−12が好ましい。また、分子内にC1−C4アルキレンオキサイド(−O−R−O−)を含有する硬化性化合物である場合が好ましく、KAYARADRTMDPEA−12が特に好ましい。
上記ベンゾピナコールは東京化成工業株式会社、和光純薬工業株式会社等から市販されている。また、ベンゾピナコールのヒドロキシ基をエーテル化した化合物は、周知の方法によって容易に合成可能である。また、ベンゾピナコールのヒドロキシ基をシリルエーテル化した化合物は、対応するベンゾピナコールと各種シリル化剤とをピリジン等の塩基性触媒下で加熱させる方法により合成して得ることができる。シリル化剤としては、一般に知られているトリメチルシリル化剤であるトリメチルクロロシラン(TMCS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、N,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド(BSTFA)や、トリエチルシリル化剤であるトリエチルクロロシラン(TECS)や、t−ブチルジメチルシリル化剤であるt−ブチルメチルシラン(TBMS)等が挙げられる。これらの試薬はシリコン誘導体メーカー等の市場から容易に入手することができる。シリル化剤の反応量としては、対象化合物のヒドロキシ基1モルに対して1.0〜5.0倍モルが好ましい。さらに好ましくは1.5〜3.0倍モルである。1.0倍モルより少ないと反応効率が悪く、反応時間が長くなるため熱分解を促進してしまう。5.0倍モルより多いと回収の際に分離が悪くなったり、精製が困難になったりしてしまう。
また、液晶汚染性の観点から、分子内に(メタ)アクリル基を有するものを使用することが好ましく、例えば2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートと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−オンとの反応生成物が好適に用いられる。この化合物は国際公開第2006/027982号記載の方法にて製造して得ることができる。
光重合開始剤を用いる場合の液晶シール剤総量中の含有率は、通常0.001〜3質量%、好ましくは0.002〜2質量%である。
ラジカル重合防止剤は、硬化性化合物(II)を合成する際に添加する方法や、硬化性化合物(II)及び/又は熱ラジカル重合開始剤(III)に溶解させる方法があるが、より有効な効果を得るためには、硬化性化合物(II)及び/又は熱ラジカル重合開始剤(III)に対して添加して、溶解させるほうが好ましい。
ラジカル重合防止剤の含有量としては、本発明の液晶シール剤総量中、0.0001〜1質量%が好ましく、0.001〜0.5質量%がさらに好ましく、0.01〜0.2質量%が特に好ましい。
有機酸としては、有機カルボン酸や有機リン酸等が挙げられるが、有機カルボン酸である場合が好ましい。具体的には、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、フランジカルボン酸等の芳香族カルボン酸、コハク酸、アジピン酸、ドデカン二酸、セバシン酸、チオジプロピオン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、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(2−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を挙げることができる。
また、イミダゾール化合物としては、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−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、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6(2’−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−ウンデシルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−エチル−4−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾールイソシアヌル酸の2:3付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−3,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−ヒドロキシメチル−5−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニル−3,5−ジシアノエトキシメチルイミダゾール等が挙げられる。
硬化促進剤の液晶シール剤中の含有量は、液晶シール剤の総量を100質量部とした場合に、通常0.1〜10質量部、好ましくは1〜5質量部である。
また、有機フィラーの10%変位力は島津製作所製の微小圧縮試験機(MCT−510)で測定した数値であり、水蒸気透過性はGTRテック株式会社製GTR−30Xで測定した数値である。
[レゾルシンジグリシジルエーテルの全アクリル化物の合成]
レゾルシンジグリシジルエーテル181.2部(EX−201:ナガセケムテックス株式会社製)をトルエン266.8部に溶解し、これに重合禁止剤としてジブチルヒドロキシトルエン0.8部を加え、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117.5部を加え、さらに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0.6部を添加して、98℃で約30時間撹拌し、反応液を得た。この反応液を水洗し、トルエンを留去することにより、目的とするレゾルシンジグリシジルエーテルのエポキシアクリレート293部を得た。得られたエポキシアクリレートの反応性基当量は理論値で183である。
[1,2−ビス(トリメチルシロキシ)−1,1,2,2−テトラフェニルエタンの合成]
市販ベンゾピナコール(東京化成製)100部をジメチルホルムアルデヒド350部に溶解させた。これに塩基触媒としてピリジン32部、シリル化剤としてBSTFA(信越化学工業製)150部を加え70℃まで昇温し、2時間撹拌した。得られた反応液を冷却し、撹拌しながら水200部を入れ、生成物を沈殿させると共に未反応シリル化剤を失活させた。沈殿した生成物を濾別分離した後、十分に水洗した。次いで得られた生成物をアセトンに溶解し、水を加えて再結晶させ、精製した。目的の1,2−ビス(トリメチルシロキシ)−1,1,2,2−テトラフェニルエタンを105.6部(収率88.3%)得た。
HPLC(高速液体クロマトグラフィー)で分析した結果、純度は99.0%(面積百分率)であった。
下記表1に示す量の各成分を用い、液晶シール剤の製造を行った。製造方法は以下に示すとおりである。
まず、硬化性化合物(II)にエポキシ樹脂(IV)を加熱溶解混合し、室温まで冷却後、シランカップリング剤(VI)、有機フィラー(I)、熱ラジカル重合開始剤(III)、熱硬化剤(V)、無機フィラーを順次添加し、3本ロールにより均一に混合し、金属メッシュ(635メッシュ)にて濾過した。
実施例、比較例で製造された液晶シール剤を用いて、シールギャップ5μm、セルギャップ5μmの液晶表示セルを作成し、差し込み性について観察した。試験方法を以下に示す。
液晶シール剤各100部にスペーサとして直径5μmのグラスファイバー1部を添加して混合撹拌脱泡を行い、シリンジに充填した。ITO透明電極付きガラス基板に先にシリンジに充填した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(MLC−3007;メルク株式会社製)の微小滴をシールパターンの枠内に滴下した。さら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、10分間放置し、120℃のオーブンに投入して1時間加熱硬化させた後に偏光顕微鏡にてシールと液晶との界面を観察し、以下の基準に従って評価を行った。結果を表2に示す。
○:シール剤に液晶の差し込みが観察されない。
×:シール剤に液晶の差し込みが観察される。
実施例、比較例で製造された液晶シール剤を離型フィルム(PET−38 AL−5;リンテック株式会社製)で挟み、ラミネーターを通して100μmの厚みに成型した後に、120℃で60分間加熱硬化させた。その後、Lyssy水蒸気透過度計L80型(Systech Instruments社製)を用い、60℃の環境下において、JIS K7129Aに準拠した方法で、透湿度の測定を行った。結果を表2に示す。
○:測定結果が100g/m2・24h未満。
×:測定結果が100g/m2・24h以上。
Claims (11)
- 有機フィラー(I)及び(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物(II)を含有する液晶滴下工法用液晶シール剤であって、
前記有機フィラー(I)は、10%変位力が2.0MPa以下であり、かつ水蒸気透過率が100cc/m2・24h・atm未満であり、
前記硬化性樹脂(II)の総量を100質量部とした場合に、前記有機フィラー(I)の含有量が20質量部以上である液晶滴下工法用液晶シール剤。 - 前記硬化性化合物(II)がレゾルシン骨格を有する化合物を含有する請求項1に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
- さらに熱ラジカル重合開始剤(III)を含有する請求項1又は2に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
- さらにエポキシ樹脂(IV)を含有する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
- さらに熱硬化剤(V)を含有する請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
- 前記有機フィラー(I)がポリウレタン微粒子である請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
- 前記熱ラジカル重合開始剤(III)が1,2−ビス(トリメチルシロキシ)−1,1,2,2,−テトラフェニルエタンである請求項3に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
- 前記熱硬化剤(V)が有機酸ヒドラジド化合物である請求項5に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
- さらにシランカップリング剤(VI)を含有する請求項1乃至8のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤。
- 2枚の基板により構成される液晶表示セルにおいて、一方の基板に形成された請求項1乃至9のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤からなる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、その後、熱により前記液晶滴下工法用液晶シール剤を硬化する液晶表示セルの製造方法。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の液晶滴下工法用液晶シール剤を硬化して得られる硬化物でシールされた液晶表示セル。
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