WO2014171141A1 - 組成物、硬化物、表示デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

組成物、硬化物、表示デバイスおよびその製造方法 Download PDF

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五味 俊一
康司 水田
桂 永田
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三井化学株式会社
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    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/08Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters

Definitions

  • the present invention relates to a composition, a cured product, a display device, and a manufacturing method thereof.
  • display devices for various electronic devices include liquid crystal display devices, organic EL devices, electrophoresis devices, and the like.
  • These display devices are generally laminated bodies having a display element such as a liquid crystal element and a pair of substrates that sandwich the display element, and have a structure in which the periphery of the display element is sealed with a sealing member. is doing.
  • the method of sealing the seal member varies depending on the type of device.
  • a sealant is applied on a transparent substrate to form a frame for filling liquid crystal, 2) a minute liquid crystal is dropped into the frame, and 3) liquid crystal After the two substrates are superposed under high vacuum while the sealant is in an uncured state, 4) the liquid crystal sealant is manufactured by a method (ODF method) or the like.
  • ODF method a sealing agent is disposed on one of the substrates that sandwich the display element, and then the substrate on which the sealing agent is not disposed and the substrate on which the sealing agent is disposed are bonded together via the sealing agent.
  • liquid crystal sealant a liquid crystal sealant containing, for example, an epoxy resin having low solubility in liquid crystals and an epoxy resin curing agent has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • an electrophoretic or electrorheological display device for example, a display device having a microcup structure (for example, Patent Document 2) 1) A laminate having a display element and a pair of substrates sandwiching the display element is manufactured. Thereafter, 2) a sealant is applied or dropped into a gap (hereinafter also referred to as an end face) between substrates formed on the peripheral edge of the laminate, and 3) the sealant is cured. That is, after the display element is sandwiched between two substrates, the sealing agent is infiltrated into the gap between the two substrates, and then the sealing agent is cured.
  • a display device having a microcup structure for example, Patent Document 2
  • thermosetting resin composition containing a liquid epoxy resin, a thiol compound, a microcapsule containing a secondary amine or a tertiary amine, a filler, and the like is known as a sealant for the above-described electrophoretic display device.
  • a sealant for the above-described electrophoretic display device for example, Patent Document 3.
  • a photocurable resin composition excellent in curability and adhesion an epoxy resin, a monomer having an oxetanyl group, an acrylic resin (prepolymer) having a plurality of cationic polymerizable groups, and a photocationic polymerization initiator
  • a photocurable resin composition containing the above for example, Patent Document 4
  • a display device such as an electrophoretic method or an electrorheological method
  • a laminated body in which a display element is sandwiched between a pair of substrates is assembled and then formed between end portions of the substrates.
  • a sealing agent is introduced into a minute gap (end face) and sealed. Therefore, a sealant having a viscosity that is lower than the viscosity of a liquid crystal sealant used in a liquid crystal display device manufactured by the ODF method and that can penetrate into a minute gap is desired.
  • the curing method of the sealant can be either thermal curing or photocuring, but when the element is deteriorated by heat, it is desired to be photocuring.
  • it is effective to contain a prepolymer having a plurality of cationically polymerizable functional groups as shown in Patent Document 4 in the sealant.
  • a prepolymer tends to retain stress in the cured product as compared with a general epoxy resin. Therefore, there is a problem that distortion (cell distortion) is easily generated in the obtained laminate.
  • the present inventors have found that by adjusting the content ratio of the prepolymer and the content ratio of the filler, residual stress on the cured product can be reduced and cell strain can be suppressed.
  • the composition according to [1] which has a viscosity of 0.5 to 50 Pa ⁇ s at 25 ° C. and 2.5 rpm measured with an E-type viscometer, and is used as a display device end face sealant.
  • composition according to [2], wherein the display device is a device that displays information by an electrophoresis method.
  • the display device includes an electrophoretic display element and a pair of substrates sandwiching the display element, and permeates a gap between the pair of substrates formed on a peripheral portion of the pair of substrates.
  • composition according to [6], wherein the bifunctional liquid epoxy resin is (A1-1) a bifunctional aromatic epoxy resin.
  • the (A1) epoxy resin further comprises (A1-2) a monofunctional epoxy resin or an aliphatic epoxy resin.
  • the viscosity of the monofunctional epoxy resin or aliphatic epoxy resin (A1-2) at 25 ° C. and 2.5 rpm measured by an E-type viscometer is 5 to 500 mPa ⁇ s. Composition.
  • the manufacturing method of a display device including the process of apply
  • composition that has a viscosity that is low enough to fill a minute gap, has little curing residue after photocuring, and has little cell distortion after curing.
  • composition of the present invention comprises (A1) an epoxy resin, (A2) a compound having an oxetanyl group, (B) an addition polymer of a (meth) acrylate monomer having a cationic polymerizable functional group, and (C) A photocationic polymerization initiator and (D) a filler are included.
  • Epoxy resin The epoxy resin preferably contains an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule and liquid at normal temperature.
  • an addition polymer of an (meth) acrylate monomer having an epoxy group in an epoxy resin that is, a homopolymer of a (meth) acrylic monomer having an epoxy group, a (meth) acrylic monomer having an epoxy group, and the like Copolymers with these monomers are not included.
  • epoxy resins include bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol E type, bisphenol S type, bisphenol AD type, hydrogenated bisphenol A type and other bisphenol type epoxy resins; diphenyl ether type epoxy resins; phenol novolac type, cresol Novolak type epoxy resins such as novolak type, biphenyl novolak type, bisphenol novolak type, naphthol novolak type, trisphenol novolak type, dicyclopentadiene novolak type; biphenyl type epoxy resin; naphthyl type epoxy resin; triphenolmethane type, triphenolethane Type, triphenolalkane type epoxy resin such as triphenolpropane type; alicyclic epoxy resin; aliphatic epoxy resin; polysulfide modified epoxy A resin; and the like glycidyl amine type epoxy resin; resorcin type epoxy resins.
  • bifunctional epoxy resins are preferable from the viewpoints of relatively low crystallinity, good coating properties and viscosity stability, and easy to obtain a cured product having a crosslinked structure.
  • the bifunctional epoxy resin is preferably an aromatic epoxy resin because the cured product has high moisture resistance. That is, the (A1) epoxy resin preferably includes (A1-1) a bifunctional aromatic epoxy resin.
  • the bifunctional aromatic epoxy resin is more preferably a bisphenol type epoxy resin such as a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, or a bisphenol E type epoxy resin.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the bifunctional aromatic epoxy resin is preferably 200 to 700, and more preferably 300 to 500.
  • the weight average molecular weight of the epoxy resin can be measured, for example, by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard.
  • the epoxy equivalent of the bifunctional aromatic epoxy resin is preferably 100 to 250 g / eq, and more preferably 110 to 200 g / eq.
  • the epoxy resin may include only one type of epoxy resin, or may include two or more types of epoxy resins having different types and molecular weights.
  • the epoxy resin contains (A1-1) a bifunctional aromatic epoxy resin, a monofunctional epoxy resin or aliphatic epoxy resin (A1-2) is used from the viewpoint of keeping the composition at a low viscosity. It is preferable to further contain another epoxy resin.
  • the monofunctional epoxy resin can be an aromatic epoxy resin, an alicyclic epoxy resin, or an aliphatic epoxy resin. Specific examples thereof include phenyl glycidyl ether and butyl glycidyl ether.
  • the aliphatic epoxy resin may be monofunctional or bifunctional or more.
  • the aliphatic epoxy resin is preferably an aliphatic polyglycidyl ether obtained by reacting an aliphatic polyhydric alcohol having 2 to 18 carbon atoms with epichlorohydrin. Specific examples thereof include hexanediol diglycidyl ether, tetraethylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether and the like.
  • the weight average molecular weight of the other epoxy resin is preferably 60 to 400, more preferably 100 to 300, from the viewpoint of reducing the viscosity of the composition.
  • the viscosity of other epoxy resins at 25 ° C. and 2.5 rpm measured with an E-type viscometer is preferably 5 to 500 mPa ⁇ s. This is because an epoxy resin having a viscosity in the above range can easily adjust the viscosity of the composition to a range described later.
  • the content ratio of the other epoxy resin to the (A1-1) bifunctional aromatic epoxy resin can be appropriately set according to the required viscosity of the composition and the moisture resistance of the cured product.
  • the content ratio of (A1-2) the other epoxy resin may be about 1 to 20% by mass, preferably about 5 to 15% by mass with respect to (A1-1) the bifunctional aromatic epoxy resin.
  • A1-2 By setting the content ratio of the other epoxy resin to a certain level or more, the viscosity of the composition is easily lowered; by setting the content ratio to a certain level or less, it is easy to maintain the moisture resistance of the cured product.
  • the (A1) epoxy resin may further include (A1-3) a solid epoxy resin.
  • the solid epoxy resin includes, for example, a solid bis A type epoxy resin.
  • the total content of the epoxy resin may be about 10 to 70% by mass with respect to the entire composition.
  • the content ratio of the (A1-1) bifunctional aromatic epoxy resin can be about 80 to 100% by mass with respect to the entire (A1) epoxy resin.
  • the compound having an oxetanyl group is a compound having one or more oxetanyl groups in one molecule.
  • an addition polymer of a (meth) acrylate monomer having an oxetanyl group to a compound having an oxetanyl group; that is, a homopolymer of a (meth) acrylate monomer having an oxetanyl group, or a (meth) acrylate having an oxetanyl group Copolymers of monomers and other monomers are not included.
  • the compound having an oxetanyl group may be an aromatic compound or an aliphatic compound. From the viewpoint of low viscosity and easy viscosity adjustment, an aliphatic compound is preferable.
  • the compound having an oxetanyl group may be monofunctional or bifunctional or more. From the viewpoint that a cured product having a cross-linked structure is easily obtained, it is preferably bifunctional.
  • Examples of compounds having a monofunctional oxetanyl group include 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 3-ethyl-3-phenoxymethyloxetane, 3-ethyl-3- (2-ethylhexyloxymethyl) oxetane, 3 -Ethyl (triethoxysilylpropoxymethyl) oxetane, 3-cyclohexyloxymethyl-3-ethyl-oxetane and the like are included.
  • Examples of compounds having a bifunctional or higher oxetanyl group include bis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 1,4-bis ⁇ [(3-ethyl-3-oxetanyl) methoxy] methyl ⁇ benzene; Trimethylolpropane tris (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, pentaerythritol tris (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, pentaerythritol tetrakis (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dipentaerythritol penta Kiss (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether and the like.
  • the compound having an oxetanyl group may have a weight average molecular weight (Mw) of 100 to 500.
  • the compound having an oxetanyl group can reduce the viscosity of the composition of the present invention. Moreover, the curing rate of the composition is easily maintained constant by combining (A1) an epoxy resin and (A2) a compound having an oxetanyl group. As a result, the curing shrinkage of the composition of the present invention is likely to be reduced.
  • the content ratio of the compound having an oxetanyl group is preferably about 20 to 50% by mass with respect to (A1) the epoxy resin from the viewpoint of making the viscosity of the composition constant or less and making it easy to keep the curing rate constant. More preferably, it may be 25 to 40% by mass.
  • the addition polymer of (meth) acrylate monomer having cationic polymerizable functional group is a (meth) acrylate monomer having a cationic polymerizable functional group. It may be a homopolymer; it may be a copolymer of a (meth) acrylate monomer having a cationic polymerizable functional group and another radical polymerizable monomer.
  • the addition polymer is preferably a chain addition polymer (having no cross-linked structure).
  • (meth) acrylate in this invention is an acrylate or a methacrylate corresponding to it.
  • the (meth) acrylate monomer in the (meth) acrylate monomer having a cationic polymerizable functional group is preferably methyl acrylate.
  • the number of radical polymerizable groups ((meth) acryloyl groups) contained in the (meth) acrylate monomer having a cationic polymerizable functional group is preferably one from the viewpoint of obtaining a chain addition polymer. .
  • Examples of the cationic polymerizable functional group contained in the (meth) acrylate monomer having a cationic polymerizable functional group include a glycidyl group, an oxetanyl group, a vinyloxy group, an acid adduct of a vinyloxy group and a hydroxyl group, preferably glycidyl. Group, oxetanyl group, or hydroxyl group.
  • the number of cationically polymerizable functional groups in one molecule of (meth) acrylate monomer may be one or two or more.
  • Examples of the (meth) acrylate having a glycidyl group include glycidyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, methyl glycidyl (meth) acrylate, and the like.
  • Examples of (meth) acrylate having an oxetanyl group include 3-ethyl-3-oxetanylethyl (meth) acrylate and the like.
  • Examples of (meth) acrylate having a vinyloxy group include 2- (vinyloxyethoxy) ethyl (meth) acrylate.
  • the vinyloxy group may be an acid adduct added with an acid such as acetic acid, trifluoroacetic acid or hydrochloric acid.
  • Examples of the (meth) acrylate having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, ⁇ -caprolactone ring-opening adduct of 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, ( Meth) acrylic acid adducts (eg 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate) and the like.
  • Examples of other radically polymerizable monomers that can be copolymerized with methyl methacrylate having a cationic polymerizable functional group include alkyl (meth) acrylates having 1 to 18 carbon atoms in the alkyl moiety; ⁇ , such as acrylic acid and methacrylic acid; ⁇ -unsaturated acids; unsaturated group-containing dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid; aromatic vinyl compounds such as styrene and ⁇ -methylstyrene; ⁇ , ⁇ -unsaturated compounds such as acrylonitrile and methacrylonitrile Saturated nitrile; maleic anhydride, maleimide, N-substituted maleimide, glutaric anhydride, N-vinylpyrrolidone (VP) and the like are included. These may be used alone or in combination of two or more. For example, an aliphatic compound such as alkyl (meth) acrylate and
  • the content ratio derived from the (meth) acrylate having a cationic polymerizable functional group is to obtain a certain degree of curability. Is preferably 5% by mass or more, and more preferably 7% by mass or more.
  • the content ratio derived from the (meth) acrylate having a cationic polymerizable functional group is 40. It may be less than mass%.
  • the cation polymerizable functional group equivalent of the (meth) acrylate addition polymer having a cation polymerizable functional group is 5000 g / eq or less from the viewpoint of reducing the curing residue at the time of photocuring of the composition containing it. Preferably, it is 2000 g / eq or less.
  • the cation polymerizable functional group equivalent is preferably 300 g / eq or more, and more preferably 400 g / eq or more.
  • the weight average molecular weight by GPC of the addition polymer of (meth) acrylate having a cationic polymerizable functional group is usually from the viewpoint of not increasing the viscosity of the composition and increasing the moisture resistance of the cured product. 1000 to 100,000, preferably 1000 to 50,000.
  • the resulting laminate (cell) is likely to be distorted.
  • 1) the content ratio of the component (B) with respect to the sum of the components (A1) and (A2) is made constant or lower; 2) (D) the whole composition of the filler It is preferable that the content ratio with respect to is not less than a certain level.
  • the content ratio of the component (B) is preferably 4 to 40 parts by mass with respect to the total of 100 parts by mass of the components (A1), (A2) and (B) described above. More preferably, it is ⁇ 37 parts by mass, more preferably 5 to 35 parts by mass, and even more preferably 5 to 20 parts by mass. (B) By making the content rate of a component more than fixed, the hardening remainder at the time of photocuring can fully be reduced. On the other hand, by making the content rate of (B) component below fixed, the stress which remains in hardened
  • the photocationic polymerization initiator is a compound that generates a cationic species or a Lewis acid by active energy rays, and is preferably an onium salt compound.
  • An onium salt compound that generates a cation species or a Lewis acid by an active energy ray contains an onium ion and an anion.
  • onium ions include diphenyliodonium, 4-methoxydiphenyliodonium, bis (4-methylphenyl) iodonium, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium, bis (dodecylphenyl) iodonium, triphenylsulfonium, diphenyl-4 -Thiophenoxyphenylsulfonium, bis [4- (diphenylsulfonio) -phenyl] sulfide, bis [4- (di (4- (2-hydroxyethyl) phenyl) sulfonio) -phenyl] sulfide, ⁇ 5-2,4 -(Cyclopentagenyl) [1,2,3,4,5,6- ⁇ - (methylethyl) benzen
  • Examples of anions include tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, hexafluoroantimonate, hexafluoroarsenate, hexachloroantimonate and the like.
  • Examples of commercially available onium salt compounds that generate cationic species or Lewis acids by active energy rays include Uvacure 1590, 1591 (trade name, manufactured by Daicel UCB, Inc.), Sun Aid SI-110, SI-180, SI-100L.
  • photocationic polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • composition of the present invention may further contain a sensitizer such as thioxanthone and 2-ethylanthraquinone as necessary.
  • a sensitizer such as thioxanthone and 2-ethylanthraquinone as necessary.
  • the content of the cationic photopolymerization initiator is 0.5 to 0.5 parts per 100 parts by mass in total of the components (A1), (A2) and (B) in order to obtain a certain level of curability. It is preferably 10 parts by mass.
  • the filler can be an inorganic filler, an organic filler, or a mixture thereof.
  • the filler preferably contains an organic filler in order to increase the impact resistance of the cured product.
  • the filler may contain two or more kinds of inorganic fillers, may contain two or more kinds of organic fillers, and may contain both inorganic fillers and organic fillers. Moreover, you may include the filler from which specific gravity differs.
  • the inorganic filler is not particularly limited, and examples thereof include calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, magnesium sulfate, aluminum silicate, zirconium silicate, iron oxide, titanium oxide, aluminum oxide (alumina), zinc oxide, silicon dioxide, Inorganic fillers such as potassium titanate, kaolin, talc, glass beads, sericite activated clay, bentonite, aluminum nitride, and silicon nitride are included, and silicon dioxide and talc are preferable.
  • organic filler examples include fine particles selected from the group consisting of silicon fine particles, acrylic fine particles, styrene fine particles such as styrene / divinylbenzene copolymer, and polyolefin fine particles; and carnauba wax, microcrystalline wax, modified microcrystalline wax, Fischer.
  • examples include wax selected from the group consisting of tropush wax and modified Fischer tropush wax.
  • the shape of the filler is not particularly limited, and may be a regular shape such as a spherical shape, a plate shape, or a needle shape, or an irregular shape, but is a spherical shape from the viewpoint of enhancing embedding in a minute gap. Is preferred.
  • the average primary particle diameter of the filler is preferably 0.1 to 20 ⁇ m, more preferably 0.1 to 10 ⁇ m, and further preferably 0.5 to 5 ⁇ m.
  • the average primary particle diameter of the filler can be measured by a laser diffraction method described in JIS Z8825. In order to increase the filling rate of the filler in the composition, it is preferable to include two or more fillers having different particle diameters.
  • the filler is preferably broadly dispersed rather than monodispersed from the viewpoint of enhancing the embedding property in a minute gap. This is because a composition containing a highly monodispersed filler tends to have a high viscosity, and the embedding property in a minute gap is likely to be lowered.
  • the filler may be subjected to a surface treatment. Specifically, since filler aggregation is likely to occur due to the interaction between fillers, in order to prevent the fillers from interacting with each other, a treatment for deactivating (depolarizing) the filler surface is performed. It is preferable.
  • Examples of the treatment for inactivating (depolarizing) the filler surface may be any method that can introduce a hydrophobic group into the filler surface, such as a cyclic siloxane, a silane coupling agent, a titanate coupling agent, and a hexaalkyldioxide.
  • a method of treatment with silazane or the like is included.
  • the filler can increase the moisture resistance of the cured product of the composition containing it, and can adjust the linear expansion. Moreover, since the content rate of the hardening component in a composition can be reduced by containing a filler, it can make it hard to produce a stress at the time of hardening. Furthermore, the thixotropy of the composition can be adjusted.
  • the content of the filler is preferably 3 to 65 parts by mass, more preferably 5 to 60 parts by mass, and further preferably 20 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the composition of the present invention. preferable.
  • content of a filler means the total content of an inorganic filler and an organic filler.
  • composition of this invention may further contain another curable resin as needed.
  • composition of the present invention may further contain a thermosetting agent as necessary, for example, in order to be able to use photocuring and thermosetting together.
  • thermosetting agent include acid anhydrides and amine compounds.
  • composition of the present invention may be added with a coupling agent such as a silane coupling agent, a rubber agent, an ion trapping agent, an ion exchange agent, a leveling agent, a pigment, a dye, a plasticizer, and an antifoaming agent, as necessary.
  • a coupling agent such as a silane coupling agent, a rubber agent, an ion trapping agent, an ion exchange agent, a leveling agent, a pigment, a dye, a plasticizer, and an antifoaming agent, as necessary.
  • An agent may further be included.
  • These additives may be used alone or in combination of two or more.
  • the silane coupling agent include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane.
  • the composition of the present invention preferably further contains a rubber agent in order to increase the impact resistance of the display device end face or to improve the adhesion to the substrate.
  • a rubber agent include a silicone rubber agent, an acrylic rubber agent, an olefin rubber agent, a polyester rubber agent, and a urethane rubber agent.
  • (B) of the (meth) acrylate monomer addition polymer to the sum of the (A1) epoxy resin, (A2) oxetanyl group-containing compound, and (B) (meth) acrylate monomer addition polymer If the "content ratio is below a certain level", the content ratio of the relatively high viscosity (A1-1) bifunctional aromatic epoxy resin contained in the (A1) epoxy resin is increased, so that the viscosity of the composition can be increased. There is sex. Further, when “(D) the content ratio of the filler to the entire composition is a certain level or more”, the viscosity of the composition is likely to further increase.
  • the content ratio of (A2) compound having oxetanyl group / (A1) epoxy resin; (A1-2) other epoxy resin / (A1-1) content ratio of bifunctional aromatic epoxy resin By increasing the viscosity, the viscosity of the composition can be kept low.
  • the content ratio of the compound (A2) having an oxetanyl group to the (A1) epoxy resin is preferably 20 to 50% by mass.
  • the content ratio of (A1-2) the other epoxy resin to (A1-1) the bifunctional aromatic epoxy resin is preferably 1 to 20% by mass.
  • the water content of the composition of the present invention is preferably 0.5% by weight or less, more preferably 0.2% by weight or less.
  • the composition of the present invention is preferably used as a display device end face sealant.
  • the moisture content in the sealant is high, moisture easily enters from the sealant into the device sealed with the sealant, which may affect the display device.
  • a device that displays information by an electrophoresis method is easily affected by polar molecules such as water. Therefore, in the present invention, the water content of the composition is preferably 0.5% by weight or less.
  • the moisture content in the composition can be measured by the Karl Fischer method.
  • a raw material with a low water content is selected and the composition is prepared under a condition with a low water content. It is also preferable to dehydrate each raw material before preparing the composition.
  • the viscosity of the composition of the present invention measured by an E-type viscometer at 25 ° C. and 2.5 rpm is preferably 0.5 to 50 Pa ⁇ s, and more preferably 1 to 20 Pa ⁇ s.
  • the viscosity of the composition is less than 0.5 Pa ⁇ s, it is difficult to maintain the shape of the seal pattern when it is used as a sealant, and the liquid tends to drip.
  • the viscosity of the composition is more than 50 Pa ⁇ s, the composition cannot be embedded in a minute gap, and the sealing performance tends to be lowered.
  • the viscosity of the composition is as follows: (A2) Compound containing oxetanyl group / (A1) Epoxy resin content ratio; (A1) Epoxy resin in (A1-2) Other epoxy resin / (A1-1) The content ratio of the bifunctional aromatic epoxy resin; (D) It can be adjusted by the shape and particle size of the filler and the content ratio thereof. Specifically, in order to reduce the viscosity of the composition, the content ratio of (A2) compound containing oxetanyl group / (A1) epoxy resin is increased; (A1-2) other epoxy resin / (A1 -1) The content ratio of the bifunctional aromatic epoxy resin may be increased; or (D) the content ratio of the filler to the entire composition may be decreased.
  • the cured product of the composition of the present invention preferably has a certain level of heat resistance in order to maintain the adhesive strength with the substrate at a high temperature when the composition is used as a sealant for a display device.
  • the preferred heat resistance is determined by the type of substrate of the display device. For example, in a display device in which a display element is sandwiched between a glass sheet and a resin sheet having a linear expansion coefficient close to the linear expansion coefficient of the composition, the composition of the present invention seals a gap between a pair of substrates. If the glass transition temperature of the cured product obtained by photo-curing the composition of the present invention by ultraviolet irradiation under the condition of 1 J / cm 2 is within the above range, between each substrate and the sealing agent. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable display device.
  • the glass transition temperature of the cured product is obtained by photocuring the composition of the present invention by irradiating with ultraviolet rays under the condition of 1 J / cm 2 to obtain a cured product film having a thickness of 100 ⁇ m. It can be determined by measuring the glass transition temperature of the obtained cured film with DMS at a heating rate of 5 ° C./min.
  • the cured product of the composition of the present invention preferably has a certain or higher moisture resistance in order to suppress element deterioration due to permeated moisture when the composition is used as a sealant for a display device.
  • the moisture permeability (water vapor transmission amount) at 60 ° C. and 80% RH of the cured product of the composition of the present invention is preferably 200 g / (m 2 ⁇ 100 ⁇ m ⁇ 24 h) or less, and 150 g / (m 2 ⁇ 100 ⁇ m ⁇ 24 h) or less is more preferable.
  • the moisture permeability of the cured product can be measured by a moisture permeability cup method according to JIS Z0208.
  • the composition of the present invention is photocured by irradiation with ultraviolet rays under the condition of 1 J / cm 2 to obtain a cured product film having a thickness of 100 ⁇ m.
  • the aluminum cup was produced by the method based on JISZ0208, and moisture permeability was calculated with the following formula from the weight before and after leaving for 24 hours in a 60 degreeC80% RH high temperature / humidity tank. Is calculated.
  • Moisture permeability [Aluminum cup weight after standing for 24 h (g) ⁇ Aluminum cup weight before leaving (g)] / film area (m 2 )
  • the method for preparing the composition of the present invention is not particularly limited.
  • the above-described components can be mixed to prepare the composition of the present invention.
  • Means for mixing the components is not particularly limited, and examples thereof include a double-arm stirrer, a roll kneader, a twin screw extruder, a ball mill kneader, and a planetary stirrer.
  • the composition of the present invention can be obtained by mixing the components described above, removing the impurities by filtering through a filter, and further performing a vacuum defoaming treatment.
  • composition of the present invention is preferably used as a display device end face sealing agent for sealing end faces of various display devices.
  • a display device of the present invention seals a gap between a display element of an electrophoretic method, a pair of substrates sandwiching the display element, and substrates formed on a peripheral portion of the pair of substrates. And a sealing member.
  • the sealing member can be a cured product of the composition of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the display device of the present invention.
  • the display device 10 seals an electrophoretic display element 12, a pair of substrates 14 and 16 that sandwich the display element 12, and a gap 18 formed between the ends of the pair of substrates 14 and 16. And a seal member 20.
  • the display element 12 includes an electrophoretic display layer 12A and transparent electrodes 12B and 12C for driving the display layer 12A.
  • the substrates 14 and 16 may be glass plates or resin sheets, but at least the substrate serving as the display surface of the substrates 14 and 16 is preferably a transparent glass plate or resin sheet.
  • the transparent resin sheet include a sheet made of a polyester resin such as polyethylene terephthalate; an acrylic resin; a polycarbonate resin.
  • the thicknesses of the substrates 14 and 16 may be about 0.1 to 3 mm, preferably 0.5 to 1.5 mm, depending on the application.
  • the seal member 20 can be a cured product of the composition of the present invention.
  • the display device of the present invention includes, for example, 1) a step of obtaining a laminate having a display element and a pair of substrates sandwiching the display element, and 2) a gap between the pair of substrates formed on the peripheral edge of the laminate.
  • the composition of the present invention can be applied or dropped, and 3) the composition of the present invention can be cured.
  • the means for applying or dropping the composition of the present invention on the peripheral edge of the laminate is not particularly limited, and may be a dispenser, screen printing or the like.
  • the method for curing the composition of the present invention may be thermosetting or photocuring, but photocuring is preferable when the element is easily deteriorated by heat.
  • Irradiation light in photocuring is not particularly limited, but is preferably ultraviolet light.
  • the light irradiation amount can be, for example, 0.5 to 5 J / m 2 .
  • the composition of the present invention further contains a thermosetting agent
  • photocuring and thermosetting may be used in combination.
  • the heat curing temperature in the heat curing is preferably 60 to 80 ° C., and more preferably 60 to 70 ° C. from the viewpoint of reducing damage to the display element.
  • the heat curing time can be, for example, about 30 to 90 minutes, depending on the heat curing temperature and the amount of the sealing agent.
  • the composition of the present invention contains a certain amount or more of the component (B) and can be photocured in a short time.
  • the composition containing the component (B) easily retains stress in the cured product, strain (cell strain) is likely to occur in the laminate obtained after curing. In a laminate having such a distortion, a part of the sealing member may be peeled off from the substrate and the sealing performance may be reduced.
  • the composition of the present invention is adjusted to “the content ratio of the component (B) is below a certain level” and is adjusted to “the content ratio of the component (D) is above a certain level”.
  • cured material of the composition of this invention can be reduced, and cell distortion can be reduced.
  • the viscosity of the composition tends to increase.
  • the content ratio of the component (B) with respect to the sum of the component (A1), the component (A2) and the component (B) is equal to or less than a certain value”
  • the component (A1) has a relatively high viscosity ( Since the content ratio of the component (A1-1) increases, the viscosity of the composition may increase.
  • the composition of the present invention adjusts the content ratio of component (A2) / (A1), the content ratio of component (A1-2) / component (A1-1) in component (A1), etc. By doing so, a low viscosity can be maintained. Thereby, the composition of the present invention can be accurately embedded in a minute gap formed in the peripheral portions of the pair of substrates.
  • composition Material (A1) Epoxy Resin (A1-1) Bifunctional Aromatic Epoxy Resin Bisphenol A Type Epoxy Resin: JER828, Mitsubishi Chemical Corporation, Epoxy Equivalents 184 to 194 g / eq Hydrogenated bisphenol A type epoxy resin: EP-4080S manufactured by ADEKA Corporation, epoxy equivalent 215 g / eq (A1-2) Other epoxy resin Phenyl glycidyl ether: PGE manufactured by Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., epoxy equivalent of 148 to 155 g / eq, molecular weight of 150, E type viscosity at 25 ° C.
  • addition polymer A (GMA modified) of (meth) acrylate monomer.
  • the resulting addition polymer A had a weight average molecular weight (Mw) of 3000.
  • Mw weight average molecular weight
  • the cationically polymerizable functional group equivalent of the addition polymer A was 1422 g / eq.
  • the production apparatus was evacuated to distill off xylene and the residual monomer to obtain an addition polymer C (HEMA-modified) of (meth) acrylate monomer.
  • the resulting addition polymer C had a weight average molecular weight (Mw) of 3000.
  • Photocation initiator tolycumyl iodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate: R2074 manufactured by Rhodia Diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium hexafluorophosphate: CPI-110P manufactured by San Apro Co., Ltd. Triarylsulfonium salt: CPI-210S manufactured by San Apro Co., Ltd. Diethylthioxanthone (DETX): DETX-S manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. Dibutoxyanthracene (DBA): UVS-1331 manufactured by Kawasaki Chemical Industry Co., Ltd.
  • DETX Diethylthioxanthone
  • DBA Dibutoxyanthracene
  • Inorganic filler Silicon dioxide (FUSELEX® RD-8, manufactured by Tatsumori Co., Ltd., average primary particle size 15 ⁇ m, specific surface area 2.2 m 2 / g, spherical) Silicon dioxide (manufactured by Tokuyama Corporation: Excelica UF-725, mass average particle diameter d50: 7 ⁇ m, specific surface area: 1.6 m 2 / g, spherical)
  • Organic filler Acrylic fine particles (F325G manufactured by Aika Industry Co., Ltd., average primary particle size 0.5 ⁇ m, spherical) Acrylic fine particles (F351G, Aika Kogyo Co., Ltd., average primary particle size 0.3 ⁇ m, spherical)
  • composition (Example 1) In a light-shielding brown bottle, 40 parts by mass of (meth) acrylate addition polymer A obtained in Production Example 1 as component (B), 360 parts by mass of bisphenol A type epoxy resin (Mitsubishi Chemical) as component (A1) JER828), 50 parts by weight of phenylglycidyl ether (PGE, Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd.), 125 parts by weight of 3-ethyl-3 ⁇ [(3-ethyloxetane-3-yl) as component (A2) Methoxy] methyl ⁇ oxetane (OXT-221 manufactured by Toagosei Co., Ltd.), 400 parts by weight of an inorganic filler as component (D) (FUSELEX® RD-8 manufactured by Tatsumori Co., Ltd., silicon dioxide), (E ) 10 parts by mass of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co
  • Examples 2 to 21, Comparative Examples 1 to 7 A composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition of the composition was changed as shown in Tables 1 to 3.
  • Viscosity The viscosity of the obtained composition was measured with an E-type viscometer at 25 ° C. and 2.5 rpm.
  • Adhesive strength 1% of spherical silica having an average particle diameter of 50 ⁇ m was added as a spacer to the obtained composition, and the mixture was mixed and degassed.
  • a circular seal pattern having a diameter of 1 mm was drawn on the non-alkali glass substrate having a size of 25 mm ⁇ 45 mm ⁇ thickness 0.7 mm from the composition containing the spacer via a screen plate.
  • a non-alkali glass substrate on which a seal pattern was drawn was superposed and fixed, and then UV-irradiated under the condition of 1 J / cm 2 to be photocured to obtain a test piece.
  • the obtained test piece was stored for 24 hours in a thermostatic bath at 25 ° C. and a humidity of 50%. Then, the plane tensile strength of the test piece taken out from the thermostat was measured with a tensile test apparatus (manufactured by Intesco Corp.) under the condition of a tensile speed of 2 mm / min.
  • The cell weight after being left is not less than 100% and not more than 102% of the cell weight before being left.
  • The cell weight after being left is more than 102% and not more than 105% of the cell weight before being left.
  • X The cell weight after being left is Over 105% of cell weight before leaving
  • Tg Glass transition temperature
  • the composition containing a spacer prepared in the above 1) was applied on a release paper to a film thickness of 100 ⁇ m using an applicator.
  • the coating film forming surface of the release paper on which the coating film of the composition was formed was irradiated with ultraviolet rays under the condition of 1 J / cm 2 to photocur the coating film. Thereafter, the coating film was peeled off from the release paper to obtain a film having a thickness of 100 ⁇ m.
  • the glass transition temperature (Tg) of the obtained film was measured at a temperature increase rate of 5 ° C./min using DMS-6100 manufactured by Seiko Instruments Inc.
  • the degree of discoloration of the dryness test paper after standing is shown as a standard discoloration table (moisture content of 1.0 to 4) by Advantech. (Evaluation based on 10.0).
  • The color of the dryness test paper on the cell edge after standing is equivalent to a moisture content of 1.0 to 3.0
  • The color of the dryness test paper on the cell edge after standing is a moisture content of 4.0
  • Equivalent to ⁇ 5.0 x The color of the dryness test paper on the cell edge after standing is equivalent to a moisture content of 5.5 to 10.0
  • compositions of Examples 1 to 21 have low viscosity and show good gap permeability. It can also be seen that the compositions of Examples 1 to 21 have good UV curability, little cell distortion, and low moisture permeability of the cured product. Moreover, when the content rate of (B) component is more than a specific value, it turns out that there is little hardening remainder and sclerosis
  • compositions of Comparative Examples 1 and 4 having a low content of the component (B) have a large amount of uncured residue and low curability.
  • the compositions of Comparative Examples 2, 3, and 5 having a high content of the component (B) cause cell strain that is considered to be caused by the stress remaining in the cured product.
  • the composition of Comparative Examples 2, 3 and 5 also has a decrease in the moisture resistance of the cured product which is considered to be caused by cell strain.
  • composition of Comparative Example 6 containing an excessive amount of component (D) has a high viscosity and low permeability to the gap. Moreover, even if it was photocurable, the composition of Comparative Example 7 had poor moisture resistance, and the result of the element deterioration test was not good.
  • composition of the other epoxy resin is a monofunctional epoxy resin or aliphatic epoxy resin, so that it is more than an aromatic epoxy resin (solid). It can be seen that the viscosity of can be reduced.
  • the composition of the present invention is preferably used as a sealing member in a display device such as electronic paper.

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Abstract

 本発明は、微小な隙間を埋めることができる程度の低い粘度と、高い光硬化性とを有し、かつ硬化後のセル歪みが少ない組成物を提供することを課題とする。 当該課題を解決するため、(A1)エポキシ樹脂と、(A2)オキセタニル基を有する化合物と、(B)グリシジル基、オキセタニル基、ビニロキシ基、ビニロキシ基の酸付加体および水酸基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を有するアクリレートモノマーの付加重合体と、(C)光カチオン重合開始剤と、(D)フィラーとを含有する組成物であって、前記(B)成分の含有割合が、前記(A1)成分、前記(A2)成分および前記(B)成分の合計100質量部に対して4~40質量部であり、かつ前記(D)成分の含有割合が、前記組成物100質量部に対して3~65質量部である、組成物とする。

Description

組成物、硬化物、表示デバイスおよびその製造方法
 本発明は、組成物、硬化物、表示デバイスおよびその製造方法に関する。
 近年、各種電子機器の表示デバイスとしては、液晶表示方式のデバイス、有機EL方式のデバイス、電気泳動方式のデバイス等がある。これらの表示デバイスは、一般的に、液晶素子などの表示素子と、それを挟持する一対の基板とを有する積層体であって、表示素子の周辺部がシール部材で封止された構造を有している。シール部材の封止の仕方は、デバイスの種類によって異なる。
 例えば、液晶表示方式のデバイスは、1)透明な基板の上にシール剤を塗布して液晶を充填するための枠を形成し、2)前記枠内に微小の液晶を滴下し、3)液晶シール剤が未硬化状態のままで2枚の基板を高真空下で重ね合わせた後、4)液晶シール剤を硬化させる方法(ODF方式)等により製造される。つまり、表示素子を挟持する基板の一方にシール剤を配置し、その後に、シール剤を配置していない基板とシール剤を配置している基板とを、シール剤を介して貼り合わせて製造している。
 このような液晶シール剤として、例えば液晶に対する溶解性の低いエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂硬化剤とを含む液晶シール剤が提案されている(例えば特許文献1)。
 一方、電気泳動方式や電気流動方式の表示デバイス、例えばマイクロカップ構造を有する表示デバイス(例えば、特許文献2)は、1)表示素子と、それを挟持する一対の基板とを有する積層体を作製した後、2)積層体の周縁部に形成される基板同士の隙間(以下、端面ともいう)にシール剤を塗布または滴下し、3)シール剤を硬化させる方法により製造される。つまり、表示素子を2枚の基板で挟持した後に、シール剤を前記2枚の基板の隙間に浸透させ、その後、前記シール剤を硬化させて製造している。
 上記電気泳動方式の表示デバイス用のシール剤として、液状のエポキシ樹脂と、チオール化合物と、2級アミンもしくは3級アミンを内包するマイクロカプセルと、フィラー等を含む熱硬化性の樹脂組成物が知られている(例えば特許文献3)。
 一方、硬化性や密着性に優れる光硬化型樹脂組成物として、エポキシ樹脂と、オキセタニル基を有する単量体と、カチオン重合性基を複数有するアクリル樹脂(プレポリマー)と、光カチオン重合開始剤とを含有する光硬化型樹脂組成物が知られている(例えば特許文献4)。
特開2005-018022号公報 特表2004-536332号公報 国際公開第2012/01499号公報 特許第4667145号公報
 前述のように、電気泳動方式や電気流動方式などの表示デバイスを製造する際には、表示素子を一対の基板で挟持した積層体を組み立てた後、基板の端部同士の間に形成される微小な隙間(端面)にシール剤を導入して封止する。そのため、ODF方式で製造される液晶表示方式のデバイスに用いられる液晶シール剤の粘度よりも低く、微小な隙間にも侵入できる程度の粘度を有するシール剤が望まれる。
 また一般的に、シール剤の硬化方式は、熱硬化及び光硬化のいずれでもありうるが、熱によって素子が劣化する場合には、光硬化であることが望まれている。光硬化させたときの硬化残りを少なくするには、シール剤に、特許文献4に示されるようなカチオン重合性官能基を複数有するプレポリマーを含有させることが有効である。しかしながら、そのようなプレポリマーは、一般的なエポキシ樹脂と比べて、硬化物に応力が残留しやすい。そのため、得られる積層体に歪み(セル歪み)が生じやすいという問題があった。
 これに対して本発明者らは、上記プレポリマーの含有割合やフィラーの含有割合を調整することで、硬化物への応力の残留を少なくし、セル歪みを抑制できることを見出した。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、微小な隙間を埋めることができる程度の低い粘度を有し、光硬化後の硬化残りが少なく、かつ硬化後のセル歪みが少ない組成物およびそれを用いた表示デバイスとその製造方法を提供することを目的とする。
 [1] (A1)エポキシ樹脂(ただし、エポキシ基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体は除く)と、(A2)オキセタニル基を有する化合物(ただし、オキセタニル基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体は除く)と、(B)グリシジル基、オキセタニル基、ビニロキシ基、ビニロキシ基の酸付加体、および水酸基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体と、(C)光カチオン重合開始剤と、(D)フィラーとを含有する組成物であって、前記(B)成分の含有割合が、前記(A1)成分、前記(A2)成分および前記(B)成分の合計100質量部に対して4~40質量部であり、かつ前記(D)成分の含有割合が、前記組成物100質量部に対して3~65質量部である、組成物。
 [2] E型粘度計により測定される25℃、2.5rpmにおける粘度が0.5~50Pa・sであり、表示デバイス端面シール剤として用いられる、[1]に記載の組成物。
 [3] 前記表示デバイスが、電気泳動方式により情報を表示するデバイスである、[2]に記載の組成物。
 [4] 前記表示デバイスが、電気泳動方式の表示素子と、該表示素子を挟持する一対の基板とを含み、前記一対の基板の周縁部に形成される前記一対の基板同士の隙間に浸透させて、前記表示素子を前記一対の基板間に封止する、[2]または[3]に記載の組成物。
 [5] 前記表示デバイスが、電子ペーパーである、[2]~[4]のいずれかに記載の組成物。
 [6] 前記(A1)エポキシ樹脂は、二官能の液状エポキシ樹脂を含む、[1]~[5]のいずれかに記載の組成物。
 [7] 前記二官能の液状エポキシ樹脂は、(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂である、[6]に記載の組成物。
 [8] 前記(A1)エポキシ樹脂は、(A1-2)単官能エポキシ樹脂または脂肪族エポキシ樹脂をさらに含む、[7]に記載の組成物。
 [9] 前記(A1-2)単官能エポキシ樹脂または脂肪族エポキシ樹脂の、E型粘度計により測定される25℃、2.5rpmにおける粘度が5~500mPa・sである、[8]に記載の組成物。
 [10] 前記(B)グリシジル基、オキセタニル基、ビニロキシ基、ビニロキシ基の酸付加体および水酸基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体の重量平均分子量が、1000~100000である、[1]~[9]のいずれかに記載の組成物。
 [11] 前記(D)フィラーが、有機フィラーを含む、[1]~[10]のいずれかに記載の組成物。
 [12] [1]~[11]のいずれかに記載の組成物の硬化物であって、前記硬化物の厚さ100μmあたりの60℃80%RHの水蒸気透過量が200g/m・day以下である、硬化物。
 [13] 表示素子と、前記表示素子を挟持する一対の基板と、前記一対の基板の周縁部に形成される前記一対の基板同士の隙間を封止する[1]~[11]のいずれかに記載の組成物の硬化物とを含む、表示デバイス。
 [14] 前記一対の基板同士の隙間が20~500μmである、[13]に記載の表示デバイス。
 [15] 表示素子と、前記表示素子を挟持する一対の基板とを含む積層体を得るステップと、前記積層体の周縁部に形成された前記一対の基板同士の隙間に、[1]~[11]のいずれかに記載の組成物を塗布または滴下するステップと、前記塗布または滴下した組成物を硬化するステップとを含む、表示デバイスの製造方法。
 本発明によれば、微小な隙間を埋めることができる程度の低い粘度を有し、光硬化後の硬化残りが少なく、かつ硬化後のセル歪みが少ない組成物を提供することができる。
本発明の表示デバイスの一実施形態を示す模式図である。
 1.組成物
 本発明の組成物は、(A1)エポキシ樹脂と、(A2)オキセタニル基を有する化合物と、(B)カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体と、(C)光カチオン重合開始剤と、(D)フィラーとを含む。
 (A1)エポキシ樹脂
 エポキシ樹脂は、1分子内に2以上のエポキシ基を有し、かつ常温で液状のエポキシ樹脂を含むことが好ましい。本発明では、エポキシ樹脂に、エポキシ基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体;つまり、エポキシ基を有する(メタ)アクリルモノマーの単独重合体、及びエポキシ基を有する(メタ)アクリルモノマーと他のモノマーとの共重合体は含まれないものとする。
 エポキシ樹脂の例には、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールE型、ビスフェノールS型、ビスフェノールAD型、および水添ビスフェノールA型等のビスフェノール型エポキシ樹脂;ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ビフェニルノボラック型、ビスフェノールノボラック型、ナフトールノボラック型、トリスフェノールノボラック型、ジシクロペンタジエンノボラック型等のノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;ナフチル型エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型、トリフェノールエタン型、トリフェノールプロパン型等のトリフェノールアルカン型エポキシ樹脂;脂環式エポキシ樹脂;脂肪族エポキシ樹脂;ポリサルファイド変性エポキシ樹脂;レゾルシン型エポキシ樹脂;グリシジルアミン型エポキシ樹脂などが含まれる。
 上記エポキシ樹脂のなかでも、結晶性が比較的低く、塗布性や粘度安定性が良好であり、架橋構造を有する硬化物が得られやすい等の観点から、二官能のエポキシ樹脂が好ましい。また、二官能のエポキシ樹脂は、硬化物の耐湿性が高いことなどから、芳香族エポキシ樹脂であることが好ましい。即ち、(A1)エポキシ樹脂は、(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
 二官能の芳香族エポキシ樹脂は、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E型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂であることがより好ましい。
 二官能の芳香族エポキシ樹脂の重量平均分子量(Mw)は、200~700であることが好ましく、300~500であることがより好ましい。エポキシ樹脂の重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレンを標準として測定できる。
 二官能の芳香族エポキシ樹脂のエポキシ当量は、100~250g/eqであることが好ましく、110~200g/eqであることがより好ましい。
 (A1)エポキシ樹脂は、一種類のエポキシ樹脂のみを含んでもよく、種類や分子量の異なる2種類以上のエポキシ樹脂を含んでもよい。例えば、(A1)エポキシ樹脂が(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂を含む場合、組成物を低粘度に保つ観点から、単官能のエポキシ樹脂や脂肪族エポキシ樹脂などの(A1-2)他のエポキシ樹脂をさらに含むことが好ましい。
 単官能のエポキシ樹脂は、芳香族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、または脂肪族エポキシ樹脂でありうる。その具体例には、フェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル等が含まれる。
 脂肪族エポキシ樹脂は、単官能であってもよく、二官能以上であってもよい。脂肪族エポキシ樹脂は、炭素原子数2~18の脂肪族多価アルコールとエピクロルヒドリンとを反応させて得られる脂肪族ポリグリシジルエーテルであることが好ましい。その具体例には、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、テトラエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルなどが含まれる。
 (A1-2)他のエポキシ樹脂の重量平均分子量は、組成物の粘度を低下させる観点などから、60~400であることが好ましく、100~300であることがより好ましい。
 他のエポキシ樹脂の、E型粘度計により測定される25℃、2.5rpmにおける粘度は、5~500mPa・sであることが好ましい。粘度が上記範囲にあるエポキシ樹脂は、組成物の粘度を後述する範囲に調整しやすいからである。
 (A1-2)他のエポキシ樹脂の(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂に対する含有割合は、求められる組成物の粘度や硬化物の耐湿性に応じて、適宜設定されうる。例えば、(A1-2)他のエポキシ樹脂の含有割合は、(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂に対して1~20質量%、好ましくは5~15質量%程度としうる。(A1-2)他のエポキシ樹脂の含有割合を一定以上とすることで、組成物の粘度を低下させやすく;一定以下とすることで、硬化物の耐湿性を維持しやすい。
 また、硬化物の耐熱性を高めるためなどから、(A1)エポキシ樹脂は、(A1-3)固体状のエポキシ樹脂をさらに含んでもよい。(A1-3)固体状のエポキシ樹脂としては、例えば固体状のビスA型エポキシ樹脂等が含まれる。
 (A1)エポキシ樹脂の合計含有量は、組成物全体に対して10~70質量%程度としうる。(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂の含有割合は、(A1)エポキシ樹脂全体に対して80~100質量%程度としうる。
 (A2)オキセタニル基を有する化合物
 オキセタニル基を有する化合物は、1分子内に1以上のオキセタニル基を有する化合物である。本発明では、オキセタニル基を有する化合物に、オキセタニル基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体;つまり、オキセタニル基を有する(メタ)アクリレートモノマーの単独重合体、またはオキセタニル基を有する(メタ)アクリレートモノマーと他のモノマーとの共重合体は含まれないものとする。
 オキセタニル基を有する化合物は、芳香族化合物であってもよく、脂肪族化合物であってもよい。低粘度であり、粘度を調整しやすいとの観点から、好ましくは脂肪族化合物である。また、オキセタニル基を有する化合物は、単官能であってもよく、二官能以上であってもよい。架橋構造を有する硬化物が得られやすいとの観点から、好ましくは二官能である。
 単官能のオキセタニル基を有する化合物の例には、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、3-エチル-3-フェノキシメチルオキセタン、3-エチル-3-(2-エチルヘキシロキシメチル)オキセタン、3-エチル(トリエトキシシリルプロポキシメチル)オキセタン、3-シクロヘキシルオキシメチル-3-エチル-オキセタンなどが含まれる。
 二官能以上のオキセタニル基を有する化合物の例には、ビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、1,4-ビス{〔(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシ〕メチル}ベンゼン;
 トリメチロールプロパントリス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールトリス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールペンタキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテルなどが含まれる。
 (A2)オキセタニル基を有する化合物の重量平均分子量(Mw)は、100~500でありうる。
 (A2)オキセタニル基を有する化合物は、本発明の組成物の粘度を低下させうる。また、(A1)エポキシ樹脂と(A2)オキセタニル基を有する化合物と組み合わせることで、組成物の硬化速度が一定に維持されやすい。その結果、本発明の組成物の硬化収縮が低減されやすい。
 (A2)オキセタニル基を有する化合物の含有割合は、組成物の粘度を一定以下とし、硬化速度を一定に保ちやすくする観点などから、(A1)エポキシ樹脂に対して好ましくは20~50質量%程度、さらに好ましくは25~40質量%でありうる。
 (B)カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体
 カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体は、カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーの単独重合体であってもよく;カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーと他のラジカル重合性モノマーとの共重合体であってもよい。付加重合体は、(架橋構造を有しない)鎖状の付加重合体であることが好ましい。なお、本発明における(メタ)アクリレートは、アクリレートまたはそれと対応するメタクリレートである。
 カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーにおける(メタ)アクリレートモノマーは、メチルアクリレートであることが好ましい。カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーに含まれるラジカル重合性基((メタ)アクリロイル基)の数は、鎖状の付加重合体を得るとの観点から、1つであることが好ましい。
 カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーに含まれるカチオン重合性官能基の例には、グリシジル基、オキセタニル基、ビニロキシ基、ビニロキシ基の酸付加体および水酸基などが含まれ、好ましくはグリシジル基、オキセタニル基、または水酸基でありうる。(メタ)アクリレートモノマー1分子中のカチオン重合性官能基の数は、一つであっても、二以上あってもよい。
 グリシジル基を有する(メタ)アクリレートの例には、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレートなどが含まれる。オキセタニル基を有する(メタ)アクリレートの例には、3-エチル-3-オキセタニルエチル(メタ)アクリレートなどが含まれる。
 ビニロキシ基を有する(メタ)アクリレートの例には、2-(ビニロキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレートが含まれる。ビニロキシ基は、酢酸、トリフルオロ酢酸、塩酸などの酸が付加した酸付加体であってもよい。
 水酸基を有する(メタ)アクリレートの例には、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのε-カプロラクトンの開環付加物、エポキシ化合物の(メタ)アクリル酸付加物(例えば2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート)などが含まれる。
 カチオン重合性官能基を有するメチルメタクリレートと共重合されうる他のラジカル重合性モノマーの例には、アルキル部分の炭素数が1~18のアルキル(メタ)アクリレート;アクリル酸、メタクリル酸などのα,β-不飽和酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和基含有二価カルボン酸;スチレン、α-メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのα,β-不飽和ニトリル;無水マレイン酸、マレイミド、N-置換マレイミド、グルタル酸無水物、N-ビニルピロリドン(VP)などが含まれる。これらは、一種類で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、アルキル(メタ)アクリレートなどの脂肪族化合物と、スチレンなどの芳香族化合物とを組み合わせてもよい。
 カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートと他のラジカル重合性モノマーとの共重合体における、カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレート由来の含有割合は、一定以上の硬化性を得るためには、5質量%以上であることが好ましく、7質量%以上であることがより好ましい。一方、カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレート由来の含有割合が多すぎると、硬化物に応力が残留しやすいことから、カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレート由来の含有割合は40質量%以下としうる。
 カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートの付加重合体のカチオン重合性官能基当量は、それを含む組成物の光硬化時の硬化残りを少なくする観点では、5000g/eq以下であることが好ましく、2000g/eq以下であることがより好ましい。一方、硬化物に残留する応力を少なくする観点では、カチオン重合性官能基当量は、300g/eq以上であることが好ましく、400g/eq以上であることがより好ましい。
 カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートの付加重合体の、GPCによる重量平均分子量(ポリスチレン換算)は、組成物の粘度を高めすぎず、かつ硬化物の耐透湿性を高める観点から、通常、1000~100000、好ましくは1000~50000である。
 (B)カチオン重合性官能基を有する(メタ)アクリレートの付加重合体は、予めプレポリマー化されているため、所定の硬化度に到達するまでの硬化時間を短縮できるだけでなく;カチオン重合性官能基を多く含むため、良好な硬化性も示す。それにより、(B)成分は、(A1)エポキシ樹脂や(A2)オキセタニル基を含む化合物だけを含む組成物よりも光硬化後の硬化残りを少なくすることができ、かつ良好な光硬化性を示す。
 一方で、(B)成分を含む組成物の硬化物には、応力が残留しやすいことから、得られる積層体(セル)に歪みが生じやすい。そのようなセル歪みを抑制するためには、1)(B)成分の、(A1)成分と(A2)成分の合計に対する含有割合を一定以下とし;2)(D)フィラーの、組成物全体に対する含有割合を一定以上とすることが好ましい。
 具体的には、(B)成分の含有割合は、前述の(A1)成分、(A2)成分および(B)成分の合計100質量部に対して4~40質量部であることが好ましく、5~37質量部であることがより好ましく、5~35質量部であることがさらに好ましく、5~20質量部であることがより好ましい。(B)成分の含有割合を一定以上とすることで、光硬化時の硬化残りを十分に少なくしうる。一方、(B)成分の含有割合を一定以下とすることで、硬化物に残留する応力を少なくし、セル歪みを低減することができる。
 (C)光カチオン重合開始剤
 光カチオン重合開始剤は、活性エネルギー線によりカチオン種またはルイス酸を発生する化合物であり、好ましくはオニウム塩化合物である。
 活性エネルギー線によりカチオン種またはルイス酸を発生するオニウム塩化合物は、オニウムイオンと、陰イオンとを含む。オニウムイオンの例には、ジフェニルヨードニウム、4-メトキシジフェニルヨードニウム、ビス(4-メチルフェニル)ヨードニウム、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム、トリフェニルスルホニウム、ジフェニル-4-チオフェノキシフェニルスルホニウム、ビス〔4-(ジフェニルスルフォニオ)-フェニル〕スルフィド、ビス〔4-(ジ(4-(2-ヒドロキシエチル)フェニル)スルホニオ)-フェニル〕スルフィド、η5-2,4-(シクロペンタジェニル)〔1,2,3,4,5,6-η-(メチルエチル)ベンゼン〕-鉄(1+)などが含まれる。陰イオンの例には、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロアルセネート、ヘキサクロロアンチモネートなどが含まれる。活性エネルギー線によりカチオン種またはルイス酸を発生するオニウム塩化合物の市販品の例には、Uvacure1590、1591(以上、ダイセルUCB社製、商品名)、サンエイドSI-110、SI-180、SI-100L、SI-80L、SI-60L(以上、三新化学工業(株)社製、商品名)、アデカオプトマーSP-100、SP-172、SP-170、SP-152(以上、(株)ADEKA社製、商品名)、2074(ローディア社製、商品名)などが含まれる。これらの光カチオン重合開始剤は、一種類で用いてもよく、二種類以上を組み合わせ用いてもよい。
 本発明の組成物は、必要に応じてチオキサントンや2-エチルアントラキノンなどの増感剤をさらに含有してもよい。
 (C)光カチオン重合開始剤の含有量は、一定以上の硬化性を得るためなどから、(A1)成分、(A2)成分および(B)成分の合計100質量部に対して0.5~10質量部であることが好ましい。
 (D)フィラー
 フィラーは、無機フィラー、有機フィラーもしくはこれらの混合物でありうる。フィラーは、硬化物の耐衝撃性を高めるためには、有機フィラーを含むことが好ましい。フィラーには、無機フィラーを2種類以上含んでもよく、有機フィラーを2種類以上含んでもよく、無機フィラーと有機フィラーの両方を含んでもよい。また、比重の異なるフィラーを含んでもよい。
 無機フィラーは、特に制限されず、その例には、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸ジルコニウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、チタン酸カリウム、カオリン、タルク、ガラスビーズ、セリサイト活性白土、ベントナイト、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の無機フィラーが含まれ、好ましくは二酸化ケイ素、タルクである。
 有機フィラーの例には、シリコン微粒子、アクリル微粒子、スチレン・ジビニルベンゼン共重合体等のスチレン微粒子、およびポリオレフィン微粒子からなる群より選ばれる微粒子;およびカルナバワックス、マイクロクリスタリンワックス、変性マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプッシュワックスおよび変性フィッシャートロプッシュワックスからなる群より選ばれるワックスなどが含まれる。
 フィラーの形状は、特に限定されず、球状、板状、針状等の定形状あるいは非定形状のいずれであってもよいが、微小な隙間への埋め込み性を高める観点では、球状であることが好ましい。フィラーの平均一次粒子径は、0.1~20μmであることが好ましく、0.1~10μmがより好ましく、0.5~5μmであることがさらに好ましい。フィラーの平均一次粒子径は、JIS Z8825に記載のレーザー回折法で測定できる。組成物中のフィラーの充填率を上げるためには、粒子径の異なるフィラーを2種以上含むことが好ましい。
 フィラーは、微小な隙間への埋め込み性を高める観点から、単分散よりは広分散であることが好ましい。単分散性の高いフィラーを含む組成物は、粘度が高くなり易く、微小な隙間に対する埋め込み性が低下し易いからである。
 フィラーの凝集による組成物の粘度上昇を抑制するために、フィラーには表面処理が施されてもよい。具体的には、フィラーの凝集は、フィラー同士の相互作用により生じやすいため、フィラー同士を相互作用させないようにするために、フィラー表面を不活性化(非極性化)する処理が施されていることが好ましい。
 フィラー表面を不活性化(非極性化)する処理の例には、フィラー表面に疎水性基を導入できる方法であればよく、環状シロキサン、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ヘキサアルキルジシラザン等により処理する方法が含まれる。
 フィラーは、それを含む組成物の硬化物の耐湿性を高めたり、線膨張性を調整したりしうる。また、フィラーを含有させることで、組成物中の硬化成分の含有割合を低減できるので、硬化時に応力を生じにくくすることができる。さらに、組成物のチクソ性を調整することもできる。
 フィラーの含有量は、本発明の組成物100質量部に対して3~65質量部であることが好ましく、5~60質量部であることがより好ましく、20~60質量部であることがさらに好ましい。組成物が無機フィラーと有機フィラーの両方を含む場合、フィラーの含有量とは、無機フィラーと有機フィラーの合計含有量を意味する。フィラーの含有量を一定以上とすることで、硬化物の耐湿性を高め、かつ硬化時に応力を生じにくくすることができる。フィラーの含有量を一定以下とすることで、組成物の粘度を一定以下に低減しやすく、塗布性などを維持しうる。
 (E)その他の成分
 本発明の組成物は、必要に応じて他の硬化性樹脂をさらに含んでもよい。また、本発明の組成物は、光硬化と熱硬化とを併用できるようにするためなどから、必要に応じて熱硬化剤をさらに含んでもよい。熱硬化剤の例には、酸無水物やアミン化合物などが含まれる。
 さらに、本発明の組成物は、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、ゴム剤、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、消泡剤等の添加剤をさらに含んでもよい。これらの添加剤は、単独で、あるいは複数種を組み合わせて用いてもよい。上記シランカップリング剤の例としては、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
 なかでも、本発明の組成物は、後述のように、表示デバイス端面の耐衝撃性を高めたり、基板との密着性を高めたりするために、ゴム剤をさらに含むことが好ましい。ゴム剤の例には、シリコーン系ゴム剤、アクリル系ゴム剤、オレフィン系ゴム剤、ポリエステル系ゴム剤、ウレタン系ゴム剤などが含まれる。
 前述の通り、本発明では、セル歪みを抑制するためには、「(B)(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体の、(A1)エポキシ樹脂、(A2)オキセタニル基を含有する化合物および(B)(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体の合計に対する含有割合を一定以下」とし、かつ「(D)フィラーの組成物全体に対する含有割合を一定以上」とすることが好ましい。一方で、「(B)(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体の、(A1)エポキシ樹脂、(A2)オキセタニル基を含有する化合物、および(B)(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体の合計に対する含有割合を一定以下」とすると、(A1)エポキシ樹脂に含まれる比較的高粘度の(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂の含有割合が高くなるため、組成物の粘度が増大する可能性がある。また、「(D)フィラーの組成物全体に対する含有割合を一定以上」とすると、組成物の粘度がさらに増大しやすい。
 これに対して、(A2)オキセタニル基を有する化合物/(A1)エポキシ樹脂の含有比や;(A1-2)他のエポキシ樹脂/(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂の含有比を高めることで、組成物の粘度を低く維持することができる。前述の通り、(A2)オキセタニル基を有する化合物の、(A1)エポキシ樹脂に対する含有比は、20~50質量%であることが好ましい。(A1-2)他のエポキシ樹脂の、(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂に対する含有比は、1~20質量%であることが好ましい。
 本発明の組成物の水分含有量は、0.5重量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.2重量%以下である。本発明の組成物は、後述するように、表示デバイス端面シール剤として好ましく用いられる。シール剤中の水分含有量が多い場合、そのシール剤によって封止されたデバイス内に、シール剤から水分が侵入しやすく、表示デバイスに影響が生じる可能性がある。特に、電気泳動方式により情報を表示するデバイスは、水等の極性分子の影響を受けやすい。そこで本発明では、組成物の水分含有量を、0.5重量%以下とすることが好ましい。
 組成物中の水分含有量の測定は、カールフィッシャー法により行うことができる。組成物中の水分含有量を上記範囲とするためには、水分含有量の少ない原料を選択し、水分の少ない条件で組成物を調製する。また、各原料を、組成物の調製前に脱水することも好ましい。
 本発明の組成物の、E型粘度計により25℃、2.5rpmで測定される粘度は、0.5~50Pa・sであることが好ましく、1~20Pa・sであることがより好ましい。組成物の粘度が0.5Pa・s未満であると、シール剤とした際にシールパターンの形状を保持し難く、液だれし易くなる。一方、組成物の粘度が50Pa・s超であると、微小な隙間に埋め込むことができず、シール性が低下しやすい。
 組成物の粘度は、前述の通り、(A2)オキセタニル基を含む化合物/(A1)エポキシ樹脂の含有比;(A1)エポキシ樹脂における、(A1-2)他のエポキシ樹脂/(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂の含有比;(D)フィラーの形状や粒径およびその含有割合などによって調整されうる。具体的には、組成物の粘度を低減するためには、(A2)オキセタニル基を含む化合物/(A1)エポキシ樹脂の含有比を多くしたり;(A1-2)他のエポキシ樹脂/(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂の含有比を多くしたり;(D)フィラーの組成物全体に対する含有割合を少なくしたりすればよい。
 本発明の組成物の硬化物は、組成物を表示デバイスのシール剤として用いた際の高温での基板との接着強度を維持するために、一定以上の耐熱性を有することが好ましい。好ましい耐熱性は、表示デバイスの基板の種類によって決定される。例えば、組成物の線膨張係数に近い線膨張係数を有する樹脂シートとガラス基板との間に表示素子を挟持する表示デバイスにおいて、本発明の組成物を一対の基板の隙間を封止するシール剤として使用する場合、本発明の組成物を1J/cmの条件で紫外線照射して光硬化させて得られる硬化物のガラス転移温度が上記範囲であれば、各基板とシール剤との間での界面剥離等が生じる可能性が少なく、信頼性の高い表示デバイスとすることが可能となる。
 硬化物のガラス転移温度は、本発明の組成物を、1J/cmの条件で紫外線照射して光硬化させて、厚さ100μmの硬化物フィルムを得る。得られた硬化物フィルムのガラス転移温度を、DMSにより5℃/分の昇温速度で測定することにより求められる。
 また、本発明の組成物の硬化物は、組成物を表示デバイスのシール剤として用いた際に、透過水分による素子劣化を抑制するためなどから、一定以上の耐湿性を有することが好ましい。例えば、本発明の組成物の硬化物の、60℃80%RHにおける透湿度(水蒸気透過量)が、200g/(m・100μm・24h)以下であることが好ましく、150g/(m・100μm・24h)以下であることがより好ましい。
 硬化物の透湿度は、JIS Z0208に準拠した透湿カップ法により測定されうる。具体的には、本発明の組成物を、1J/cmの条件で紫外線照射して光硬化させて、厚さ100μmの硬化物フィルムを得る。そして、当該硬化物フィルムを用いて、JIS Z0208に準拠した方法でアルミカップを作製し、60℃80%RHの高温高湿槽に24h放置した前後の重量から、下記の計算式で透湿量を算出する。
 透湿量(g/m・100μm・24h)=[24h放置後のアルミカップ重量(g)-放置前のアルミカップ重量(g)]/フィルム面積(m
 本発明の組成物を調製する方法は、特に限定されない。例えば、前述した各成分を混合して本発明の組成物を調製することができる。各成分を混合する手段は、特に限定されず、例えば双腕式攪拌機、ロール混練機、2軸押出機、ボールミル混練機、および遊星式撹拌機等が含まれる。本発明の組成物は、前述の各成分を混合した後、フィルタでろ過して不純物を取り除き、さらに真空脱泡処理を施すことにより得ることができる。
 本発明の組成物は、各種表示デバイスの端面を封止するための、表示デバイス端面シール剤として用いられることが好ましい。
 本発明の組成物は、適度に低粘度であるため塗布性が高く、良好な硬化性を有し、かつ硬化物の耐湿性が高い。このため、液晶素子、EL素子、LED素子、電気泳動方式の表示素子等を有する各種表示デバイスのシール剤;好ましくは電気泳動方式の表示素子を有する表示デバイスの端面を封止するシール剤として用いられる。電気泳動方式の表示デバイスの例には、電子ペーパーなどが含まれる。
 2.表示デバイスとその製造方法
 本発明の表示デバイスは、電気泳動方式等の表示素子と、表示素子を挟持する一対の基板と、一対の基板の周縁部に形成される基板同士の隙間を封止するシール部材とを含む。シール部材は、本発明の組成物の硬化物としうる。
 図1は、本発明の表示デバイスの一実施形態を示す模式図である。表示デバイス10は、電気泳動方式の表示素子12と、表示素子12を挟持する一対の基板14および16と、一対の基板14および16の端部同士の間に形成される隙間18を封止するシール部材20とを含む。
 表示素子12は、電気泳動方式の表示層12Aと、表示層12Aを駆動するための透明電極12Bおよび12Cと、を有する。
 基板14および16は、ガラス板または樹脂シートなどであってよいが、基板14および16のうち少なくとも表示面となる基板は、透明なガラス板または樹脂シートであることが好ましい。透明な樹脂シートの例には、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂;アクリル樹脂;ポリカーボネート樹脂等で構成されたシートが含まれる。基板14および16の厚さは、用途にもよるが、それぞれ0.1~3mm程度とすることができ、好ましくは0.5~1.5mmである。
 基板14と16との間のギャップ(隙間)18は、用途にもよるが、電子ペーパーなどでは、例えば20~500μmであり、より好ましくは25μm以下である。
 シール部材20は、前述の通り、本発明の組成物の硬化物でありうる。
 本発明の表示デバイスは、例えば1)表示素子と、表示素子を挟持する一対の基板とを有する積層体を得るステップと、2)積層体の周縁部に形成された一対の基板との隙間に、本発明の組成物を塗布または滴下するステップと、3)本発明の組成物を硬化させるステップとを経て製造されうる。
 積層体の周縁部に本発明の組成物を塗布または滴下する手段は、特に制限されず、ディスペンサー、スクリーン印刷等であってよい。
 本発明の組成物の硬化方法は、熱硬化であってもよく、光硬化であってもよいが、熱によって素子が劣化しやすい場合には、光硬化が好ましい。
 光硬化における照射光は、特に制限されないが、紫外線であることが好ましい。光照射量は、例えば0.5~5J/mとしうる。
 また、本発明の組成物が、熱硬化剤をさらに含む場合は、光硬化と熱硬化を併用してもよい。その場合、熱硬化における熱硬化温度は、表示素子へのダメージを少なくする観点から、例えば60~80℃が好ましく、60~70℃がより好ましい。熱硬化時間は、熱硬化温度や、シール剤の量にもよるが、例えば30~90分程度としうる。
 本発明の組成物は、前述の通り、(B)成分を一定量以上含むことから、短時間で光硬化しうる。一方で、(B)成分を含む組成物は、硬化物に応力が残留しやすいことから、硬化後に得られる積層体に歪み(セル歪み)が生じやすい。そのような歪みを有する積層体では、シール部材の一部が基板から剥離し、シール性が低下するおそれがある。
 これに対して本発明の組成物は、「(B)成分の含有割合が一定以下」に調整され、かつ「(D)成分の含有割合が一定以上」に調整されている。それにより、本発明の組成物の硬化物に残留する応力を低減でき、セル歪みを低減することができる。
 一方で、「(D)成分の含有割合を一定以上」とすると、組成物の粘度が増大しやすい。また、「(B)成分の、(A1)成分と(A2)成分および(B)成分との合計に対する含有割合を一定以下」とすると、(A1)成分に含まれる比較的高粘度である(A1-1)成分の含有割合が増えることから、組成物の粘度が増大する可能性がある。これに対して、本発明の組成物は、(A2)成分/(A1)成分の含有比や;(A1)成分における(A1-2)成分/(A1-1)成分の含有比などを調整することで、低い粘度を維持しうる。それにより、本発明の組成物は、一対の基板の周縁部に形成される微小な隙間にも精度よく埋め込むことができる。
 以下において、実施例を参照して本発明をより詳細に説明する。これらの実施例によって、本発明の範囲は限定して解釈されない。
 1.組成物の材料
 (A1)エポキシ樹脂
  (A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂
   ビスフェノールA型エポキシ樹脂:三菱化学(株)製JER828、エポキシ当量184~194g/eq
   水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂:(株)ADEKA製EP-4080S、エポキシ当量215g/eq
  (A1-2)他のエポキシ樹脂
   フェニルグリシジルエーテル:阪本薬品工業(株)製PGE、エポキシ当量148~155g/eq、分子量150、後述する方法で測定される25℃、2.5rpmにおけるE型粘度6mPa・s
   1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル:阪本薬品工業(株)製SR-16H、エポキシ当量150~165g/eq、分子量230、後述する方法で測定される25℃、2.5rpmにおけるE型粘度25mPa・s
  (A1-3)固形状エポキシ樹脂
   ビスフェノールA型固形エポキシ樹脂:三菱化学(株)製JER1001、エポキシ当量450~500g/eq、軟化点64℃
 (A2)オキセタニル基を有する化合物
 3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン(オキセタンアルコール):東亞合成(株)製OXT-101、分子量116.2
 3-エチル-3{[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]メチル}オキセタン:東亞合成(株)製OXT-221、分子量214.3
 (B)(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体
 [製造例1]
 窒素下において、撹拌機、温度計、還流冷却機、滴下槽などを備えた内容量2Lのアクリル樹脂組成物製造装置に、キシレン340.0gを仕込んだ後、重合温度の135℃まで昇温した。これに、ラジカル重合性モノマーとしてメチルメタクリレート400g、スチレン50g、グリシジルメタクリレート50g、およびラジカル開始剤としてターシャルブチル2-エチルヘキサノエーテル20gの混合物を4時間かけて滴下した。滴下終了後、135℃で1時間攪拌を続けた。次いで、この製造装置を真空にすることにより、キシレンと残存モノマーを留去し、(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体A(GMA変性)を得た。得られた付加重合体Aの重量平均分子量(Mw)は3000であった。また、付加重合体Aのカチオン重合性官能基当量は、1422g/eqであった。
 [製造例2]
 窒素下において、撹拌機、温度計、還流冷却機、滴下槽などを備えた内容量2Lのアクリル樹脂組成物製造装置に、キシレン340.0gを仕込んだ後、重合温度の135℃まで昇温した。これに、ラジカル重合性モノマーとしてメチルメタクリレート400g、スチレン50g、3-エチル-3-オキセタニルエチルメタアクリレート50g、およびラジカル開始剤としてターシャルブチル2-エチルヘキサノエーテト20gの混合物を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、135℃で1時間攪拌を続けた。次いで、この製造装置を真空にすることにより、キシレンと残存モノマーを留去し、(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体B(OXT変性)を得た。得られた付加重合体Bの重量平均分子量は、3000であった。また、付加重合体Bのカチオン重合性官能基当量は、1842g/eqであった。
 [製造例3]
 窒素下において、撹拌機、温度計、還流冷却機、滴下槽などを備えた内容量2Lのアクリル樹脂組成物製造装置に、キシレン340.0gを仕込んだ後、重合温度の135℃まで昇温した。ここに、ラジカル重合性モノマーとしてメチルメタクリレート400g、スチレン50g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート50g、ラジカル開始剤としてターシャルブチル2-エチルヘキサノエート20gを混合した物を4時間かけて滴下した。滴下終了後1時間135℃で攪拌を続けた。続いて、この製造装置を真空にすることにより、キシレンと残存モノマーを留去し、(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体C(HEMA変性)を得た。得られた付加重合体Cの重量平均分子量(Mw)は3000であった。
 (C)光カチオン開始剤
 (tolylcumyl)iodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate:ローディア社製R2074
 ジフェニル[4-(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロホスファート:サンアプロ(株)製CPI-110P
 トリアリールスルホニウム塩:サンアプロ(株)製CPI-210S
 ジエチルチオキサントン(DETX):日本化薬(株)製DETX-S
 ジブトキシアントラセン(DBA):川崎化成工業(株)製UVS-1331
 (D)フィラー
 無機フィラー: 
  二酸化珪素((株)龍森製FUSELEX(登録商標)RD-8、平均一次粒子径15μm、比表面積2.2m/g、球状)
  二酸化珪素((株)トクヤマ製:エクセリカ UF-725、質量平均粒子径d50:7μm、比表面積:1.6m/g、球状)
 有機フィラー:
  アクリル微粒子(アイカ工業(株)製F325G、平均一次粒子径0.5μm、球状)
  アクリル微粒子(アイカ工業(株)製F351G、平均一次粒子径0.3μm、球状)
 (E)シランカップリング剤
 3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン:信越化学工業(株)製KBM403
 (F)三官能のアクリル樹脂
 トリメチロールプロパントリアクリレート:新中村化学工業(株)製A-TMPT
 (G)ラジカル系光重合開始剤
 2-ベンジルー2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1:BASFジャパン(株)製Irgacure369
 2.組成物の調製
 (実施例1)
 遮光性の褐色ビンに、(B)成分として40質量部の製造例1で得た(メタ)アクリレートの付加重合体A、(A1)成分として360質量部のビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製JER828)と50質量部のフェニルグリシジルエーテル(阪本薬品工業(株)製PGE)、(A2)成分として125質量部の3-エチル-3{[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]メチル}オキセタン(東亞合成(株)製OXT-221)、(D)成分として400質量部の無機フィラー((株)龍森製FUSELEX(登録商標)RD-8、二酸化珪素)、(E)成分として10質量部の3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製KBM403)を投入して加熱撹拌し、完全に均一に溶解させた。次いで、得られた溶液が60℃以下になったところで、(C)成分として10質量部の(tolylcumyl)iodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate(ローディア社製R2074)と5質量部のジエチルチオキサントン(日本化薬(株)製DETX-S)をさらに添加し、攪拌して組成物を得た。
 (実施例2~21、比較例1~7)
 組成物の組成を表1~3に示されるように変更した以外は実施例1と同様にして組成物を得た。
 (評価)
 得られた組成物の1)粘度、2)UV硬化性、3)接着強度、4)セル歪試験、5)隙間浸透試験、6)高温高湿信頼性、7)ガラス転移温度、8)素子劣化試験、9)60℃80%RH透湿量を、以下の方法で評価した。
 1)粘度
 得られた組成物の粘度を、E型粘度計により25℃、2.5rpmで測定した。
 2)UV硬化性試験
 得られた組成物を、アプリケーターを用いて、ポリカーボネート板およびポリエチレンテレフタレート(PET)板(4.5cm×2.0cm×0.2cm)上にそれぞれ厚み100μmに塗布した後、メタルハライドランプにて紫外線を1J/cmの条件で照射した。そして、照射直後のポリカーボネート板上の塗膜の硬化度合いを目視評価した。硬化度合いは、硬化し、ベトつき(タック)の無いものを○;表面のみ硬化したもの、または表面にベトつき(タック)のあるものを△;全く硬化しなかったものを×とした。
 3)接着強度
 得られた組成物に、スペーサとして平均粒子径が50μmである球状シリカを1%添加し、混合および脱泡した。このスペーサ入りの組成物を、25mm×45mm×厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板上に、スクリーン版を介して直径1mmの円状のシールパターンを描画した。
 シールパターンを描画した無アルカリガラス基板に、対となる無アルカリガラス基板を重ね合わせて固定した後、1J/cmの条件で紫外線照射して光硬化させて、試験片を得た。得られた試験片を、25℃、湿度50%の恒温槽にて、24時間保管した。その後、恒温槽から取り出した試験片の平面引張り強度を、引張り試験装置((株)インテスコ製)にて、引張速度2mm/分の条件で測定した。
 4)セル歪試験
 50mm×50mm×厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板上に、平均粒子径が50μmである球状スペーサを散布(配置)した。この基板上に、対となる40mm×40mm×厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板を重ね合わせた後、周縁部に形成された基板同士の隙間(50μm)に、得られた組成物をディスペンサーにより塗布した。その後、塗布した組成物を、1J/cmの条件で紫外線照射して光硬化させて、測定用セルを作製した。
 得られたセルの中心部にニュートンリングが発生するかどうかを観察し、歪みの有無を評価した。
 ○:セルの中心部にニュートンリングがみられなかった(歪みなし)
 △:セルの中心部に1本のニュートンリングが発生した(歪みが若干あり)
 ×:セルの中心部に2本以上のニュートンリングが発生した(歪みあり)
 5)隙間浸透試験
 50mm×50mm×厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板と、40mm×40mm×厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板との間に、30mm×30mm×厚さ50μmのテフロン(登録商標)シートを挟み込んで、テフロン(登録商標)シートの外周に、ガラス基板同士の隙間(50μm)からなる幅5mmの周縁部を形成した。その周縁部に、得られた組成物をディスペンサーにより塗布した。その後、塗布した組成物を1J/cmの条件で紫外線照射して光硬化させて、測定用セルを作製した。得られた測定用セルの周縁部に、組成物が浸透しているかどうかを観察した。
 ○:テフロン(登録商標)シートの外周まで組成物が浸透した
 △:テフロン(登録商標)シートの外周まで組成物が浸透しない部分が一部ある
 ×:テフロン(登録商標)シートの外周まで組成物が全く浸透しなかった
 6)高温高湿信頼性試験
 50mm×50mm×厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板上に、10mgの乾燥した炭酸カルシウムの微粉末を配置した後、対となる40mm×40mm×厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板を重ね合わせた後、周縁部に形成されたガラス基板同士の間の隙間(100μm)に、得られた組成物をディスペンサーで塗布した。その後、塗布した組成物を1J/cmの条件で紫外線照射して光硬化させて、測定用セルを作製した。
 得られた測定用セルを、(1)60℃95%RHで1000時間、(2)85℃85%RHで1000時間それぞれ放置したときの、放置前後のセル重量を測定した。放置前後のセル重量の変化が小さいほど耐湿性が高いことを示す。
 ○:放置後のセル重量が、放置前のセル重量の100%以上102%以下
 △:放置後のセル重量が、放置前のセル重量の102超105%以下
 ×:放置後のセル重量が、放置前のセル重量の105%超
 7)ガラス転移温度(Tg)
 前記1)で調製したスペーサ入りの組成物を、アプリケーターを用いて離型紙上に100μmの膜厚に塗布した。組成物の塗膜が形成された離型紙の塗膜形成面に、1J/cmの条件で紫外線照射し、塗膜を光硬化させた。その後、離型紙から塗膜を剥離して、膜厚100μmのフィルムを得た。得られたフィルムのガラス転移温度(Tg)を、セイコーインスツル(株)製 DMS-6100を用いて、5℃/minの昇温速度で測定した。
 8)素子劣化試験
 50mm×50mm×厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板上に、アドバンテック社製乾燥度試験紙(12mm×40mm)を3枚並べて載せた。この基板上に、対となる45mm×45mm×厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板を重ね合わせた後、周縁部に形成された基板同士の間の隙間(隙間の間隔:100μm)に、得られた組成物をディスペンサーで塗布した。その後、塗布した組成物を1J/cmの条件で紫外線照射して光硬化させて、測定用セルを作製した。
 得られた測定用セルを、60℃80%RHで500時間放置したときの、放置後の乾燥度試験紙の変色度合いを、アドバンテック社製乾燥度試験紙標準変色表(含水率1.0 ~10.0表示)に基づいて評価した。
 ○:放置後のセル端面部の乾燥度試験紙の色が、含水率1.0~3.0に相当
 △:放置後のセル端面部の乾燥度試験紙の色が、含水率4.0~5.0に相当
 ×:放置後のセル端面部の乾燥度試験紙の色が、含水率5.5~10.0に相当
 9)透湿カップ法による透湿量測定
 6)項で得られた100μmのフィルムを用い、JIS Z0208準拠した方法でアルミカップを作製し、60℃80%RHの高温高湿槽に24h放置した前後の重量から、下記の計算式で透湿量を算出した。
  透湿量(g/m・100μm・24h)=[24h放置後のアルミカップ重量(g)-放置前のアルミカップ重量(g)]/フィルム面積(m
 実施例1~11の評価結果を表1に示し、実施例12~21の評価結果を表2に示し、比較例1~7の評価結果を表3に示す。なお、表1~3の組成の欄の数値は、いずれも「質量部」である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 実施例1~21の組成物は、低粘度であり、良好な隙間浸透性を示すことがわかる。また、実施例1~21の組成物は、良好なUV硬化性を有し、かつセル歪みが少なく、硬化物の透湿性も低いことがわかる。また、(B)成分の含有割合が特定の値以上であると、硬化残りが少なく、硬化性が高いことがわかる。一方、(B)成分の含有割合が特定の値以下であると、硬化物に残留する応力に起因するとみられるセル歪みを生じにくい。また、セル歪みに起因するとみられる硬化物の耐湿性の低下も生じにくいと考えられる。(B)成分の含有割合がより好ましい範囲であると、上記の効果もより顕著であることがわかる。また、(D)成分の含有割合が3~65質量部であると、硬化物が硬くなることから透湿度は低くなり、セル歪みも生じにくい。セル歪みは、(D)成分の含有割合が少なく、硬化物に残留応力を生じやすい(B)成分などの割合が多くなると生じやすくなると考えられる。
 これに対して、比較例1~7の組成物は、これらの特性を同時に満たさないことがわかる。
 具体的には、(B)成分の含有割合が少ない比較例1および4の組成物は、硬化残りが多く、硬化性が低いことがわかる。一方、(B)成分の含有割合が多い比較例2、3および5の組成物は、硬化物に残留する応力に起因するとみられるセル歪みを生じることがわかる。また、比較例2、3および5の組成物は、セル歪みに起因するとみられる硬化物の耐湿性の低下も生じていると考えられる。
 また、(D)成分を過剰に含む比較例6の組成物は、粘度が高く、隙間への浸透性が低いことがわかる。また、光硬化性であっても、比較例7の組成物は耐湿性が悪く、素子劣化試験の結果もよくなかった。
 また、実施例1、9および10の対比から、(A1-2)他のエポキシ樹脂を単官能エポキシ樹脂または脂肪族エポキシ樹脂とすることで、芳香族エポキシ樹脂(固形)とするよりも組成物の粘度を低減しうることがわかる。
 本発明によれば、微小な隙間を埋めることができる程度の低い粘度を有しつつ、高い光硬化性と、かつ硬化後のセル歪みが少ない組成物を提供することができる。そのため、本発明の組成物は、例えば電子ペーパーなどの表示デバイスにおけるシール部材として好ましく用いられる。
 10 表示デバイス
 12 表示素子
 14、16 基板
 18 隙間
 20 シール部材

Claims (15)

  1.  (A1)エポキシ樹脂(ただし、エポキシ基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体は除く)と、
     (A2)オキセタニル基を有する化合物(ただし、オキセタニル基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体は除く)と、
     (B)グリシジル基、オキセタニル基、ビニロキシ基、ビニロキシ基の酸付加体、および水酸基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体と、
     (C)光カチオン重合開始剤と、
     (D)フィラーと、を含有する組成物であって、
     前記(B)成分の含有割合が、前記(A1)成分、前記(A2)成分および前記(B)成分の合計100質量部に対して4~40質量部であり、かつ
     前記(D)成分の含有割合が、前記組成物100質量部に対して3~65質量部である、組成物。
  2.  E型粘度計により測定される25℃、2.5rpmにおける粘度が0.5~50Pa・sであり、表示デバイス端面シール剤として用いられる、請求項1に記載の組成物。
  3.  前記表示デバイスが、電気泳動方式により情報を表示するデバイスである、請求項2に記載の組成物。
  4.  前記表示デバイスが、電気泳動方式の表示素子と、該表示素子を挟持する一対の基板とを含み、
     前記一対の基板の周縁部に形成される前記一対の基板同士の隙間に浸透させて、前記表示素子を前記一対の基板間に封止する、請求項2に記載の組成物。
  5.  前記表示デバイスが、電子ペーパーである、請求項2に記載の組成物。
  6.  前記(A1)エポキシ樹脂は、二官能の液状エポキシ樹脂を含む、請求項1に記載の組成物。
  7.  前記二官能の液状エポキシ樹脂は、(A1-1)二官能の芳香族エポキシ樹脂である、請求項6に記載の組成物。
  8.  前記(A1)エポキシ樹脂は、(A1-2)単官能エポキシ樹脂または脂肪族エポキシ樹脂をさらに含む、請求項7に記載の組成物。
  9.  前記(A1-2)単官能エポキシ樹脂または脂肪族エポキシ樹脂の、E型粘度計により測定される25℃、2.5rpmにおける粘度が5~500mPa・sである、請求項8に記載の組成物。
  10.  前記(B)グリシジル基、オキセタニル基、ビニロキシ基、ビニロキシ基の酸付加体および水酸基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーの付加重合体の重量平均分子量が、1000~100000である、請求項1に記載の組成物。
  11.  前記(D)フィラーが、有機フィラーを含む、請求項1に記載の組成物。
  12.  請求項1に記載の組成物の硬化物であって、
     前記硬化物の厚さ100μmあたりの60℃80%RHの水蒸気透過量が200g/m・day以下である、硬化物。
  13.  表示素子と、
     前記表示素子を挟持する一対の基板と、
     前記一対の基板の周縁部に形成される前記一対の基板同士の隙間を封止する請求項1に記載の組成物の硬化物と、を含む、表示デバイス。
  14.  前記一対の基板同士の隙間が20~500μmである、請求項13に記載の表示デバイス。
  15.  表示素子と、前記表示素子を挟持する一対の基板とを含む積層体を得るステップと、
     前記積層体の周縁部に形成された前記一対の基板同士の隙間に、請求項1に記載の組成物を塗布または滴下するステップと、
     前記塗布または滴下した組成物を硬化するステップと、を含む、表示デバイスの製造方法。
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