説明

シール剤用光硬化性組成物、液晶シール剤、及び液晶パネル

【課題】ガラスなどの液晶セル用基板への優れた接着性と水蒸気バリア性を兼ね備えた、ラジカル重合型のシール用光硬化性組成物を提供する。
【解決手段】一般式(1)で表される化合物を含有するシール剤用光硬化性組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は液晶パネル、有機ELディスプレイパネル、電子ペーパー等のパネル等のシールや封止に使用する光硬化性組成物に関し、該光硬化性組成物からなる液晶シール剤、及び、該液晶シール剤を使用した液晶パネルに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に液晶パネルは、薄膜トランジスタ、画素電極、配向膜等を備える背面基板と、カラーフィルター、電極、配向膜等を備える前面基板とを対向させ、両基板間に液晶を封入して構成されている。そして、2枚の基板を接着させる目的でシール剤が使用されている。
現在シール剤には、エポキシ系の熱硬化型樹脂を主成分とした熱硬化型シール剤が主に使用されているが、これは硬化完了までに約30分以上を要し、予め位置合わせした2枚の基板に横方向のずれが生じたりすることがある。また、ODF法(液晶滴下工法)のように、液晶と未硬化のシール剤とが直接触れるようなシール剤塗工法においては、硬化完了までの間にシール剤未硬化成分が液晶に溶解してしまう問題があり、得られる液晶パネルの電圧保持率が下がってしまうことがあった。
そのため最近は、硬化が速く、ODF法にも使用できるような光硬化型シール剤の要望が高まっている。
【0003】
光硬化型シール剤としては、カチオン硬化型とラジカル硬化型とが知られている。カチオン硬化型シール剤は優れた接着性と水蒸気バリア性を両立しやすいが、光照射時にイオンを発生する光カチオン開始剤を使用するため、該イオンが液晶に簡単に溶解してしまう問題があった。
一方ラジカル重合型シール剤は、イオン等を発生しないので液晶に対する汚染性は低い。しかしながら、接着性と水蒸気バリア性を両立させるのが難しいといった問題があった。これに対して、ジシクロデカン構造、アダマンタン環またはトリシクロデカン環等の縮合型脂環式構造及びマレイミド基を有する光重合性化合物を使用した、シール用光硬化性組成物が知られている(例えば特許文献1参照)。該シール剤は脂環式構造を有するので水蒸気バリア性に特に優れる。しかし、該シール剤は、より堅牢な液晶パネルを目指すにあたって要求される接着性(例えば最近は、接着性6MPa以上の接着性が要求される。)を十分満足するものではなかった。
【特許文献1】特開2005−171135号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、ガラスなどの液晶セル用基板への優れた接着性と水蒸気バリア性を兼ね備えた、ラジカル重合型のシール用光硬化性組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、シール剤に疎水基を多く含有し、かつπ−πスタッキングすると考えられるπ電子共役構造を有する基を分子末端に導入することで、上記課題を解決した。
具体的には、π電子共役構造を有する基を、3次元構造を構成するポリマーにペンダントさせ、該構造をπ−πスタッキングさせることで、シール剤の水蒸気透過性を大幅に改善できることを見出し、更に、シール剤硬化時の硬化収縮を抑制できることや、シール剤の内部凝集力を上げる効果があることを見いだした。
【0006】
即ち、本発明は、一般式(1)で表される化合物を有するシール剤用光硬化性組成物を提供する。
【0007】
【化1】

【0008】
(式中、A及びAは各々独立して、環状π電子共役構造を有する1価の基を表し、
及びYは各々独立して、一般式(4)で表される2価の基であり、
【0009】
【化2】

【0010】
(但し、y及びyは、単結合、エーテル結合、エステル結合、ウレタン結合、及び−NR−(但しRは炭素原子数1〜4のアルキル基、またはベンジル基を表す。)から選ばれる結合基、あるいは、該結合基の1つと炭素原子数1〜2のアルキレン基の1つが連結した基(ただしアルキレン基はAまたはAに結合するものとする。)を表し、yはA又はAに結合し、yはBに結合する。
は、炭素原子数1〜3のアルキルトリイル基を表し、yは、単結合、エーテル結合、エステル結合、又はウレタン結合を表し、yは、単結合、炭素原子数1〜5のアルキレン基、炭素原子数1〜6のオキシアルキレン基(但し、オキシアルキレン基が2〜4個連続していてもよい。)、又はフェニレン基を表し(但し、yが単結合の時yは必ず単結合であるものとする。)、yは、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニル基、及びビニルオキシ基からなる群から選ばれる重合性基を表す。)
は、(i)2価の脂環式炭化水素基、(ii)2価の芳香族炭化水素基、(iii)2価の複素環基、(iv)炭素原子数1〜6の2価の脂肪族炭化水素基、又は、(v)2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、2価の複素環基、炭素原子数1〜6の2価の脂肪族炭化水素基、カルボニル基、エーテル基、チオエーテル基、及びSO基からなる群から選ばれる少なくとも2つ以上が連結した2価の基を表す。)
【0011】
また、本発明は、前記記載のシール剤用光硬化性組成物を使用した液晶シール剤を提供する。
【0012】
また、本発明は、前記記載の液晶シール剤を使用した液晶パネルを提供する。
【発明の効果】
【0013】
本発明により、水蒸気バリア性と、接着性(特に、接着性6MPa以上)を両立させたシール剤を提供することができる。本発明は、液晶パネル用のシール剤として特に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
一般式(1)において、A及びAは各々独立して、環状のπ電子共役構造を有する1価の基を表す。
環状のπ電子共役構造とは、π電子共役分子であるベンゼン環、又はベンゼン環が複数縮合した構造等であって、分子間で隣り合うA及びA、A及びA、A及びAがπ−πスタッキングしうる構造を称する。
及びAは、一般式(1)で表される化合物が光硬化した際、3次元構造を構成するポリマーにペンダントされる部位となる。該部位にπ−πスタッキングの能力を付与できると考えられ、硬化物の密度をあげることで、硬化皮膜の水蒸気透過性を低減できる上、シール剤硬化時の硬化収縮を抑制できることや、シール剤の内部凝集力を上げる効果を発現させ、これにより優れたバリア性と接着力の両立が可能となると考えられる。
【0015】
π−πスタッキングの強い構造ほど優れた水蒸気バリア性を持つ傾向にあると予想されるが、長すぎるπ電子共役系は光ラジカル開始剤の励起を阻害するため、使用できる光重合開始剤や光源に制限を受ける他、反応性ラジカルを捕獲してしまうなどの問題が生じるおそれがある。従って、A及びAを構成する炭素原子数は6〜20の範囲が好ましい。これは、環がベンゼン環のみで構成されているA及びAを例にとると、ベンゼン環が縮合している場合は環が4つ程度、縮合していない場合は環が3つ程度である。
【0016】
及びAは、具体的には、2〜4の環からなる縮合環構造の一価の基(但し、縮合環を形成する環は、芳香環、複素環、または炭素原子数3〜10の脂環である)、又は一般式(3)で表される基が好ましい。
【0017】
【化3】

【0018】
前記2〜4の環からなる縮合環構造の一価の基において、縮合環を形成する全ての炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子の総数は6〜20が好ましく、9〜18が尚好ましく、9〜16が最も好ましい。また、本発明の効果を損なわない範囲で、置換基を有していてもよい。具体的には、ベンゼン、インデン、ナフタレン、ビフェニレン、アセナフチレン、フルオレン、フェナントレン、アントラセン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ペリレン環、チアントレン、イソベンゾフラン、クロメン、キサンテン、フェノキサチイン、インドール、キノリン、イソキノリン、フタルアジン、キナゾリン、シンノリン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、カルバゾール、テトラヒドロキシナフタレンが挙げられる。
【0019】
一般式(3)において、aは、単結合または炭素原子数1〜10の、メチレン基、エチレン基、t−プロピレン基等のアルキレン基を表す。
また、aは、水素原子、炭素原子数6〜12の芳香族炭化水素基、炭素原子数6〜12の芳香族複素環基、又は炭素原子数3〜10の脂環式炭化水素基を表す。
炭素原子数6〜12の芳香族炭化水素基とは、具体的には、ベンゼン、インデン、ナフタレン、ビフェニレン等が挙げられる。炭素原子数6〜12の芳香族複素環基とは、具体的には、チアントレン、イソベンゾフラン、クロメン、フェノキサチイン、インドール、キノリン、イソキノリン、フタルアジン、キナゾリン、シンノリン、フェナジン、フェノチアジン、カルバソール等が挙げられる。炭素原子数3〜10の脂環式炭化水素基とは、具体的には、シクロヘキサン、トリシクロデカン、アダマンタン等が挙げられる。
mは1〜2の整数を表す。中でも、1が好ましい。
【0020】
一般式(3)で表される基の例としては、トルエン構造、キシレン構造、ノニルベンゼン構造、ビフェニル構造、ターフェニル構造、2,2−ジフェニルプロパン構造、ジフェニルメチレン構造、フェニルシクロヘキサン構造、フェニルアダマンタン構造等を含有する構造が挙げられる。
中でも、ビフェニル構造、2,2−ジフェニルプロパン構造、ジフェニルメチレン構造等は水蒸気バリア性が高く、工業的に安価であるため好ましく用いられる。
【0021】
具体的には一般式(1)において、A及びAは下記構造式A−1〜A−23から選ばれる基が好ましく、中でも、下記構造式A−3、A−14、A−15、A−17、及びA−18から選ばれる基が、より高いバリア性を達成でき、且つ、液晶シール剤に用いる光重合開始剤の励起を阻害しにくいため好ましく用いることができる。
【0022】
【化4】

【0023】
【化5】

【0024】
一般式(1)において、Y及びYは各々独立して、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニル基、及びビニルオキシ基からなる群から選ばれる重合性基を有する2価の基を表す。重合性基としては、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基が好ましく、(メタ)アクリロイルオキシ基が最も好ましい。
【0025】
本発明においては、一般式(1)で表される化合物が光硬化した際に、A及びAが3次元構造を構成するポリマーにペンダントされる部位となるように、一般式(1)で表される化合物の構造を決定しており、そのためにY及びYで表される重合性基を有する基は、AとBとの間、あるいはBとAとの間に導入されている。Y及びYで表される重合性基を有する基は、本発明の効果を得るためには前記重合性基を有する2価の基であれば特に限定はないが、入手可能な基として、有機合成の分野において、AとBとの間、あるいはBとAとの間に導入することが容易な構造であることが好ましい。
例えば、AとBとの間、あるいはBとAとの間は、エーテル化反応、エステル化反応、ウレタン化反応等の有機合成において汎用に導入に利用する反応により得られる基で構成され、該基の間に重合性基がペンダントするような構造であることが好ましい。
【0026】
そのような基として、具体的にはY及びYは一般式(4)で表される2価の基で表される。
【0027】
【化6】

【0028】
一般式(4)において、y及びyは、単結合、エーテル結合、エステル結合、ウレタン結合、及び−NR−(Rは炭素原子数1〜4のアルキル基、またはベンジル基を表す。)から選ばれる結合基、あるいは、該結合基の1つと炭素原子数1〜2のアルキレン基の1つが連結した基(ただしアルキレン基はAまたはAに結合するものとする。)を表し、yはA又はAに結合し、yはBに結合する。
は、炭素原子数1〜3のアルキルトリイル基を表す。yが炭素原子数が2または3のアルキルトリイル基で有る場合、エチレン基またはメチレン基は、y、y、またはyのいずれに結合してもよい。
は、単結合、エーテル結合、エステル結合、又はウレタン結合を表す。
は、単結合、炭素原子数1〜5のアルキレン基、炭素原子数1〜6のオキシアルキレン基、又はフェニレン基を表す。但し、yが単結合の時yは必ず単結合であるものとする。
は、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニル基、及びビニルオキシ基からなる群から選ばれる重合性基を表す。中でも、(メタ)アクリロイル基又は(メタ)アクリロイルオキシ基が、反応性が高く好ましい。
【0029】
本発明において、y以外の基は合成方法により適宜決定される基であり、本発明の効果には特に関与しないと考えられる。
合成が容易な具体例として、一般式(4)における下記構造式(y123)で表される構造が、下記構造式y−1〜y−31から選ばれる基であり、
【0030】
【化7】

【0031】
【化8】

【0032】
(但し、Rは炭素原子数1〜3の炭化水素基あるいはフェニル基を表す。A1,2は、一般式(1)におけるA又はAを表し、Bは一般式(1)におけるBを表し、yは、一般式(4)におけるyを表し、各々前記構造式(y123)で表される構造が結合する基として表記している。)、yに結合する−y−y−yの構造が、下記構造式y−51〜y−56から選ばれる基である2価の基が挙げられる。
【0033】
【化9】

【0034】
(但しR’は水素原子またはメチル基を表す。yは一般式(4)におけるyを表し−y−y−yが結合する基として表記している。nは1又は2の整数を表す。)
【0035】
一般式(1)において、Bは、(i)2価の飽和または不飽和の脂環式炭化水素基、(ii)2価の芳香族炭化水素基、(iii)2価の複素環基、(iv)炭素原子数1〜6の2価の脂肪族炭化水素基、又は、(v)2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、2価の複素環基、炭素原子数1〜6の2価の脂肪族炭化水素基、カルボニル基、エーテル基、チオエーテル基、及びSO基からなる群から選ばれる少なくとも2つ以上が連結した2価の基を表す。
は、硬化物が高いガラス転移点温度(以下Tgと略す。)を保持し、シール剤における他成分との相溶性を高める構造が好ましい。そのような基として、具体的には、炭素原子数3〜10の2価の脂環式炭化水素基、炭素原子数6〜20の2価の芳香族炭化水素基、炭素原子数1〜6のアルキレン基、又は−b−b−b−で表される構造(但しb及びbは、炭素原子数3〜10の2価の脂環式炭化水素基、又は炭素原子数6〜12の2価の芳香族炭化水素基を表し、bは単結合、炭素原子数1〜6のアルキレン基、カルボニル基、エーテル基、チオエーテル基、又はSO基を表す。)が挙げられる。
【0036】
炭素原子数3〜10の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロヘキサン環、ノルボルネン環、イソホロン環、デカリン環、トリシクロデカン環、アダマンタン環などを含有する構造が挙げられる。炭素原子数6〜20の2価の芳香族炭化水素環としては、インデン環、ナフタレン環、ビフェニレン環、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナントレン環、アントラセン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ペリレン環などを含有する構造が挙げられる。炭素原子数1〜6のアルキレン基としては、エチレン基、2,2−ジメチルプロパン基、n−ヘキサン基などを含有する構造が挙げられる。−b−b−b−(但しb及びbは、炭素原子数3〜10の2価の脂肪族炭化水素環、又は炭素原子数6〜12の2価の芳香族炭化水素環を表し、bは単結合、炭素原子数1〜6のアルキレン基、カルボニル基、エーテル基、チオエーテル基、又はSO基を表す)で表される構造としては、例えば、2,2−ジフェニルプロパン、ジフェニルメチレン、2,2−ジシクロヘキシルプロパン、ジシクロヘキシルメチレン、ジフェニルスルホン、ビフェニル、テトラメチルビフェニル、ビナフチルなどを含有する構造が挙げられる。
【0037】
中でも、Y及びYと結合する構造として、下記構造式B−1〜B−16で表される基が好ましく、下記構造式B−1〜B−5で表される基が最も好ましい。
【0038】
【化10】

【0039】
(但しY及びYは、一般式(1)におけるY及びYを表し、Bが結合する基として表記している。)
【0040】
【化11】

【0041】
一般式(1)で表される化合物の具体的態様の一例を、表1及び表2に示す。ただしここに挙げる例はあくまで一例であり、特定の実施の形態に限定されるものではない。
【0042】
【表1】
















【0043】
【表2】

【0044】
表1及び表2において、A、A、及びBは各々、前記一般式(1)におけるA、A、及びBであり、構造式(y123)及び−y−y−yは、前記一般式(4)における構造式(y123)及び−y−y−yであり、化合物(1−1)〜(1−34)におけるそれぞれの記号は、前述の各々の基を表す。
【0045】
例えば、化合物(1−1)は、一般式(1)におけるA及びAが、前述の(A−18)で示される基であり、
【0046】
【化12】

(A−18)
【0047】
一般式(4)における構造式(y123)が、前述のy−1で示される基であり、一般式(4)における−y−y−yが、前述のy−51で示される基であり、即ち、一般式(4)で表される基が、次の構造式で表される基であり、
【0048】
【化13】

【0049】
一般式(1)におけるBが、前述のB−2で示される基である。
【0050】
【化14】

(B−2)
【0051】
具体的には、次の構造式で表される化合物である。
【0052】
【化15】

化合物(1−1)
【0053】
同様に、化合物(1−2)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0054】
【化16】

化合物(1−2)
【0055】
同様に、化合物(1−3)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0056】
【化17】

化合物(1−3)
【0057】
同様に、化合物(1−4)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0058】
【化18】

化合物(1−4)
【0059】
同様に、化合物(1−5)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0060】
【化19】

化合物(1−5)
【0061】
同様に、化合物(1−6)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0062】
【化20】

化合物(1−6)
【0063】
同様に、化合物(1−7)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0064】
【化21】

化合物(1−7)
【0065】
同様に、化合物(1−8)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0066】
【化22】

化合物(1−8)
【0067】
同様に、化合物(1−9)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0068】
【化23】

化合物(1−9)
【0069】
同様に、化合物(1−10)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0070】
【化24】

化合物(1−10)
【0071】
同様に、化合物(1−11)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0072】
【化25】

化合物(1−11)
【0073】
同様に、化合物(1−12)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0074】
【化26】

化合物(1−12)
【0075】
同様に、化合物(1−13)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0076】
【化27】

化合物(1−13)
【0077】
同様に、化合物(1−14)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0078】
【化28】

化合物(1−14)
【0079】
同様に、化合物(1−15)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0080】
【化29】

化合物(1−15)
【0081】
同様に、化合物(1−16)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0082】
【化30】

化合物(1−16)
【0083】
同様に、化合物(1−17)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0084】
【化31】

化合物(1−17)
【0085】
同様に、化合物(1−18)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0086】
【化32】

化合物(1−18)
【0087】
同様に、化合物(1−19)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0088】
【化33】

化合物(1−19)
【0089】
同様に、化合物(1−20)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0090】
【化34】

化合物(1−20)
【0091】
同様に、化合物(1−21)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0092】
【化35】

化合物(1−21)
【0093】
同様に、化合物(1−22)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0094】
【化36】

化合物(1−22)
【0095】
同様に、化合物(1−23)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0096】
【化37】

化合物(1−23)
【0097】
同様に、化合物(1−24)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0098】
【化38】

化合物(1−24)
【0099】
同様に、化合物(1−25)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0100】
【化39】

化合物(1−25)
【0101】
同様に、化合物(1−26)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0102】
【化40】

化合物(1−26)
【0103】
同様に、化合物(1−27)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0104】
【化41】

化合物(1−27)
【0105】
同様に、化合物(1−28)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0106】
【化42】

化合物(1−28)
【0107】
同様に、化合物(1−29)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0108】
【化43】

化合物(1−29)
【0109】
同様に、化合物(1−30)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0110】
【化44】

化合物(1−30)
【0111】
同様に、化合物(1−31)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0112】
【化45】

化合物(1−31)
【0113】
同様に、化合物(1−32)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0114】
【化46】

化合物(1−32)
【0115】
同様に、化合物(1−33)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0116】
【化47】

化合物(1−33)
【0117】
同様に、化合物(1−34)は具体的には、下記構造式で表される化合物である。
【0118】
【化48】

化合物(1−34)
【0119】
これらの化合物は、公知の原料を用いて、エステル交換反応、ウレタン反応、エポキシ付加反応等の公知の方法で合成することができる。例えば、一般式(1)における−B−で表される基の両末端にヒドロキシ基、グリシジル基、カルボキシ基、イソシアネート基等の反応性基を有する化合物に、一般式(1)におけるA−で表される基と前記反応性基を有する化合物を反応させて基Aを付加させ、更に、一般式(4)におけるy−で表される基と前記反応性基を有する化合物を反応させて基yを付加させて得ることができる。
これらの合成方法は、入手できる原料により適宜選択でき、特に限定されるものではないが、原料が比較的楽に入手でき、反応性が高いことから、ウレタン反応が好ましく用いられる。
なお前述の通り、本発明の一般式(1)で表される化合物は、式(1)中のA及びA、即ち環状のπ電子共役構造を有する基により、水蒸気バリア性が得られると推定しており、反応の過程で得られるウレタン結合、エステル結合、エーテル結合等は、水蒸気バリア性にはあまり関与していないと考えられる。従って、原料入手の容易性及び反応性から合成方法を選択することが好ましい。
【0120】
例えば化合物(1−1)は、ビスフェノールAジグリシジルエーテルに4―クミルフェノールを付加した後、生じた二級OHとエチルアクリレートとのエステル交換反応にて得ることができる。
【0121】
また、例えば、化合物(1−2)は、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテルに4―フェニル安息香酸を付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0122】
また、例えば、化合物(1−3)は、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパンにスチレンオキサイドを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0123】
また、例えば、化合物(1−4)は、3,3‘,5,5’−テトラメチルビフェニル−4,4‘−ジグリシジルエーテルにN−メチルアニリンを付加した後、生じた二級OHとエチルアクリレートとのエステル交換反応にて得ることができる。このとき、yは単結合である。
【0124】
また、例えば、化合物(1−5)は、N,N’−ジベンジルエチレンジアミンにフェニルフェノールグリシジルエーテルを付加した後、生じた二級OHとエチルアクリレートとのエステル交換反応にて得ることができる。
【0125】
また、例えば、化合物(1−6)は、ジシクロヘキシルメタン−4,4‘−ジイソシアネートにECH変性フェノキシアクリレートを付加するウレタン反応にて得ることができる。
【0126】
また、例えば、化合物(1−7)は、3,3‘,5,5’−テトラメチルビフェニル−4,4‘−ジグリシジルエーテルに2−ナフトールを付加した後、生じた二級OHに無水コハク酸を付加し、更に生じたカルボキシル基にグリシジルメタクリレート付加する、エポキシ付加反応にて得ることができる。
【0127】
また、例えば、化合物(1−8)は、ナフタレンジグリシジルエーテルに2−アントラセンカルボン酸を付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0128】
また、例えば、化合物(1−9)は、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルに9−アントラセンカルボン酸を付加した後、生じた二級OHとエチルアクリレートとのエステル交換反応にて得ることができる。
【0129】
また、例えば、化合物(1−10)は、ビスフェノールSジグリシジルエーテルに5,6,7,8−テトラヒドロ−2−ナフトールを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0130】
また、例えば、化合物(1−11)は、3,3‘,5,5’−テトラメチルビフェニル−4,4‘−ジグリシジルエーテルに2,6−ジメチルフェノールを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0131】
また、例えば、化合物(1−12)は、ナフタレンジグリシジルエーテルに4−ベンジルフェノールを付加した後、生じた二級OHとエチルアクリレートとのエステル交換反応にて得ることができる。
【0132】
また、例えば、化合物(1−13)は、1,7−オクタジエンジエポキシドに4−シクロヘキシル安息香酸を付加した後、生じた二級OHへ、アクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0133】
また、例えば、化合物(1−14)は、ビスフェノールAジグリシジルエーテルに4−(1−アダマンチル)フェノールを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0134】
また、例えば、化合物(1−15)は、ビスフェノールFジグリシジルエーテルに4−ノニルフェノールを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0135】
また、例えば、化合物(1−16)は、ビスフェノールAジグリシジルエーテルに4−ベンゾイル安息香酸を付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0136】
また、例えば、化合物(1−17)は、ビスフェノールAジグリシジルエーテルに9−フルオレノン−2−カルボン酸を付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0137】
また、例えば、化合物(1−18)は、4,4‘−ビス(メチルアミノ)ベンゾフェノンにナフタレングリシジルエーテルを付加した後、生じた一級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0138】
また、例えば、化合物(1−19)は、1,7−オクタジエンジエポキシドにジフェニルアミンを付加した後、生じた二級OHへ、アクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0139】
また、例えば、化合物(1−20)は、ジフェニルメタン−4,4‘−ジイソシアネートにECH変性フェノキシアクリレートを付加するウレタン反応にて得ることができる。
【0140】
また、例えば、化合物(1−21)は、ビスフェノールAジグリシジルエーテルにメタクリル酸を付加した後、生じた二級OHへ、4−イソシアネートビフェニルを付加するウレタン反応にて得ることができる。
【0141】
また、例えば、化合物(1−22)は、1,7−オクタジエンジエポキシドにアクリル酸を付加した後、生じた二級OHへ、4−イソシアネートビフェニルを付加するウレタン反応にて得ることができる。
【0142】
また、例えば、化合物(1−23)は、4,4‘−ビフェニルジカルボン酸にスチレンオキサイドを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0143】
また、例えば、化合物(1−24)は、ベンゾフェノン−4,4‘−ジカルボン酸にスチレンオキサイドを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0144】
また、例えば、化合物(1−25)は、4,4‘−エチリデンビスフェノールにフェニルグリシジルエーテルを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0145】
また、例えば、化合物(1−26)は、4,4‘−ジカルボキシジフェニルエーテルにスチレンオキサイドを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0146】
また、例えば、化合物(1−27)は、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィドにフェニルグリシジルエーテルを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0147】
また、例えば、化合物(1−28)は、ビスフェノールAにフェニルグリシジルエーテルを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0148】
また、例えば、化合物(1−29)は、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテルに4−フェニルフェノールを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0149】
また、例えば、化合物(1−30)は、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルに2−ナフトールを付加した後、生じた二級OHへ、アクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0150】
また、例えば、化合物(1−31)は、ビスフェノールSジグリシジルエーテルに4−α−クミルフェノールを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0151】
また、例えば、化合物(1−32)は、ビスフェノールAジグリシジルエーテルに4−ノニルフェノールを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0152】
また、例えば、化合物(1−33)は、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテルに4−ビフェニル酢酸を付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0153】
また、例えば、化合物(1−34)は、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテルに2−フェニルフェノールを付加した後、生じた二級OHへ、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加する、ウレタン反応にて得ることができる。
【0154】
表1及び表2に、本発明の具体的態様の一例である、化合物(1−1)〜化合物(1−34)について、合成方法を記載した。
【0155】
一般式(1)で表される化合物は、分子量500〜1500程度が、物性及び作業性に優れ、且つ、液晶等に溶出し難いので好ましい。また、該分子量であると比較的低粘度であるため、シール剤組成物中に多量添加しても、使用に良好な粘度を保つことができる。
また、一般式(1)で表される化合物の添加量は特に限定されず、光重合開始剤以外全てを一般式(1)で表される化合物とすることもできるし、粘度調整や被着体に対する界面接着力を付与する目的で下記に述べる(メタ)アクリレートを添加することもできる。一般式(1)で表される化合物はシール剤組成物全量に対して30質量%以上であると、本発明の効果が最もよく得られ好ましい。
【0156】
また、前記一般式(1)で表される化合物の分子量に対する、A、A、及びBの構造を構成する原子の原子量の和の比は、40質量%以上であると、より優れた水蒸気バリア性を得ることができ好ましい。
【0157】
((メタ)アクリレート)
本発明で使用する(メタ)アクリレートは、UV硬化の分野で一般的に使用されるような(メタ)アクリル基を有する公知慣用の化合物であれば特に限定はないが、液晶パネルシール用として使用する場合は、液晶と混和し難いものがより好ましく用いることができる。但し、過度の硬化収縮を避けるために、硬化収縮が大きいとされる、ジペンタエリスリトールのペンタアクリレートおよびヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等の(メタ)アクリレートは少量の使用にとどめておく方が好ましい。また、得られる硬化物のTgが高い(メタ)アクリレートを使用すると、耐熱性に優れるシール剤を得ることができより好ましい。
なお、本発明において、(メタ)アクリレートとは、メタアクリレートとアクリレートの一方あるいは両方をいう。また、UV硬化の分野で「光重合性オリゴマー」と称される、主鎖構造にエステル結合を有し、少なくとも2つ以上の(メタ)アクリル基を有するポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン基を少なくとも一つ以上有するウレタン(メタ)アクリレート、エピクロロヒドリンで変性して得られるエポキシ(メタ)アクリレート、エチルオキシド、プロピレンオキシド、環状ラクトンなどで変性された(メタ)アクリレート等も、本発明で使用する(メタ)アクリレートに含めるものとする。
【0158】
本発明で使用する(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば、グリセリンモノメタクリレート(日本油脂社製の商品名「ブレンマーGLM」)、アクロイルオキシエチルフタレート(共栄社化学社製の商品名「HOA−MPE」)、アクロイルオキシエチルヘキサヒドロフタレート(共栄社化学社製の商品名「HOA−HH」)、アクロイルオキシエチルフタレート(共栄社化学社製の商品名「HOA−MPL」)、ベンジル(メタ)アクリレート(大阪有機化学社製の商品名「ビスコート#160」)、ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート(東亜合成社製の商品名「アロニックスM111」、「アロニックスM113」、「アロニックスM117」)、ECH変性フェノキシアクリレート(東亜合成社製の商品名「アロニックスM5700」)、EO変性琥珀酸アクリレート(共栄社化学社製の商品名「HOA−MS」)、EO変性リン酸メタクリレート(共栄社化学社製の商品名「P−1M」)等の、(メタ)アクリル基を1つ有する(メタ)アクリレート、ビス(アクリロイルエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート(東亜合成社製の商品名「アロニックスM215」)、(PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート(三洋化成社製の商品名「NA305」)、EO変性ビスフェノールAジアクリレート(日本油脂社製の商品名「ADPE−150」)、PO変性ビスフェノールAジアクリレート(日本油脂社製の商品名「ADBP−200」)、ECH変性ビスフェノールA型アクリレート(大日本インキ化学社製の商品名「DICLITE UE8200」)、ECH変性フタル酸ジアクリレート(ナガセ化成社製の商品名「DA−721」)、ECH変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート(ナガセ化成社製の商品名「DA−722」)、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(ダイセルUCB社製の商品名「IRR214」)、EO変性リン酸ジメタクリレート(共栄社化学社製の商品名「P−2M」)、トリス(アクロイルオキシエチル)イソシアヌレート(東亜合成社製の商品名「アロニックスM315」)、ジメチロールプロパンテトラアクリレート(東亜合成社製の商品名「アロニックスM408」)、ジぺンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬社製の商品名「カヤラッドDPHA」)、カプロラクトン変性ジぺンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬社製の商品名「カヤラッドDPCA-30」、「カヤラッドDPCA-120」)等の、2つ以上の(メタ)アクリル基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリレートの使用量は、本発明の範囲を損なわない範囲であれば特に限定はない。具体的には、20〜70質量%の範囲であることが好ましい。
(メタ)アクリレートの中でも、燐酸基を有する(メタ)アクリレートは光硬化直後から高い接着力を発現するため、好ましく用いることができる。燐酸基を有する(メタ)アクリレートの添加量は、本発明の範囲を損なわない範囲であれば特に限定はない。具体的には、0.1〜10質量%の範囲であることが好ましい。
【0159】
(光重合開始剤)
本発明のシール用光硬化性組成物は、必要に応じて慣用の光重合開始剤や光増感剤を使用することができる。光重合開始剤の代表的なものとしては、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン系化合物;2,4,6−トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系化合物;ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル−4−フェニルベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;2,4−ジメチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物;4,4′−ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系化合物;ポリエーテル系マレイミドカルボン酸エステル化合物などが挙げられ、これらは併用して使用することもできる。光増感剤としては、例えば、トリエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル等のアミン類が挙げられる。
光重合開始剤は、硬化性成分全量に対して、0.1〜15質量%、好ましくは0.1〜8質量%使用する。0.1質量%未満では、光重合開始剤の効果が得られにくく、8質量%を超えると、接着性が低下したり、電圧保持率の著しい低下をもたらす傾向がある。
また、光重合開始能及び重合性能を有するマレイミド化合物を使用すると、電圧保持率の低下の原因となるような、光重合開始剤の光分解物あるいは未反応の光重合開始剤がシール部分に残存することがないのでなお好ましい。この場合、該マレイミド化合物と、光重合開始剤を、電圧保持率などの低下をもたらさない範囲で併用することも勿論できる。
中でも、365nmにおける吸光度が50M−1cm−1以上であるような、長波長に吸収を有する開始剤であると、A,Aの環状π電子共役構造の光吸収による反応阻害が軽減できるので好ましい。このような開始剤・増感剤としては、例えば、イルガキュア651(吸光係数概算:100)、イルガキュア907(90)、ルシリンTPO(300)、イルガキュア819(600)、イルガキュア784(600)、イルガキュア369(700)、イルガキュアoxe01(2000)、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、クロロチオキサントン等のチオキサントンおよびその誘導体(4000)などが挙げられる。
【0160】
本発明のシール用光硬化性組成物は、光照射によって充分な接着強度を有するが、ブラックマトリックス下などの非露光部を加熱によって硬化させるために、熱ラジカル発生剤を併用することができる。
熱ラジカル発生剤としては、気泡が発生しない有機過酸化物の使用が好ましい。有機過酸化物は汎用に使用されているものが使用でき、例えば、ペルオキシジカーボナート、ペルオキシエステル、ペルオキシケタール、ケトンペルオキシド、ヒドロペルオキシドなど、各種の過酸化物が挙げられる。このような有機過酸化物は1種を用いても2種以上を併用してもよく、また溶媒で希釈したり、粉体に吸着させて用いてもよい。熱ラジカル発生剤は、組成物全量に対して0.1〜10質量%使用することが好ましい。前記割合が0.1質量%未満では、加熱時の硬化が不充分となる傾向があり、10質量%を超えると、電圧保持率を低下させる傾向にある。
本発明のシール用光硬化性組成物は、光照射時と、加熱時において、いずれもラジカル重合反応によって硬化することから、光硬化部と熱硬化部の接着性などをほぼ同一にすることができ、光熱併用型シール剤としても好適に用いることができる。光熱併用型シール剤は、光が届かないような細部まで完全に硬化させることができる。この時の熱は、液晶パネルのアニール工程時にかかる熱を利用することができる。既に光硬化させているので、熱によるずれやモノマー成分が液晶に溶解することはなく、電圧保持率の低下の心配はない。
【0161】
(添加剤)
本発明のシール用光硬化性組成物には、その他成分として、接着性を向上させるために、公知慣用のシランカップリング剤を混合することもできる。そのようなシランカップリング剤の中でも、重合性基を有するシランカップリング剤は、光硬化の際、前記光重合性モノマーと共重合し、高い接着性を得ることができるため特に好ましい。重合性基を有するシランカップリング剤として、具体的には、ビニルトリクロルシラン(KA−1003、信越化学)、2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(KBM−303、信越化学)、p−スチリルトリメトキシシラン(KBM−1403、信越化学)、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン(KBM−502、信越化学)、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−5103、信越化学)、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(KBM−903、信越化学)等が挙げられる。
また、本発明のシール用光硬化性組成物には、粘度調整や保存安定性などの目的に応じて、アルミナ、シリカゲル、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムなどのフィラーや、重合禁止剤等の公知慣用の添加剤を適宜添加することもできる。
【0162】
(粘度)
本発明のシール用光硬化性組成物は、調整後の粘度が、10〜1000Pa・sが好ましく、ODF(One Drop Fill:液晶滴下工法)用としては、50〜500Pa・sが好ましい。
【0163】
(液晶パネルの製造方法)
本発明のシール用光硬化性組成物は、液晶シール剤として使用できる。具体的には、液晶パネルを作成するときのメインシール剤として、あるいは、液晶パネルに液晶材料を注入した後、注入口を封止する封止剤として使用するのが有用である。
液晶パネルは、例えば、薄膜トランジスタ、画素電極、配向膜、カラーフィルター、電極等を備えた前面又は背面基板の、どちらか一方の基板面に本発明のシール用光硬化性組成物を塗布した後、もう一方の基板を貼りあわせ、該基板の基板面側、または該基板の側面から光を照射して、あるいは基板を加熱して、本発明のシール用光硬化性組成物を硬化させる。次に、得られた液晶セルに液晶を注入後、封止剤で注入口を封止することによって、液晶パネルを作成することができる。
また、液晶パネルは、前記どちらか一方の基板面の外縁部に、額縁状に本発明のシール用光硬化性組成物を塗布し、この中に液晶を滴下した後、真空下で、もう一方の基板を貼り合わせてから光および熱硬化させる、いわゆるODF法によっても作成することができる。
本発明のシール用光硬化性組成物を基板面に塗布するには、ディスペンサーを使用するか、あるいはスクリーン印刷法を用いればよい。その場合、線幅0.08〜0.4mm、線高さ5〜50μmに塗布するのが、一般的である。
本発明のシール用光硬化性組成物を硬化させる為に使用する光は、紫外線又は可視光線が好ましく、中でも、300〜450nmの波長の光が好ましい。光源としては、例えば、高圧水銀灯、メタルハライドランプ等を使用することができる。該光源の照度は、20mW/cm以上であると、硬化が速く好ましい。照射する光量は、積算光量に換算して500mJ/cm以上であれば良好に硬化させることができる。また、本発明のシール用光硬化性組成物は、空気雰囲気下においても良好な光硬化性を示すが、窒素などの不活性ガス雰囲気下で光硬化させると、少ない積算光量で硬化させることができるので、より好ましい。
また、熱ラジカル発生剤を併用させた場合は、80〜130℃の加熱を20分〜2時間おこなうことが好ましい。特に、ODF法(液晶滴下工法)においては、光照射後に硬化不十分な箇所をさらに硬化させるために用いることができる。この加熱は、液晶パネルのアニール工程時の熱を同時に適用すると、生産プロセスが短縮でき、好ましい。
【実施例】
【0164】
以下に、本発明を実施例、比較例によって説明する。しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。合成例1〜9に記載の化合物番号は、前記表1及び表2に記載の化合物番号と同一である。なお、特に断りのない限り、「部」および「%」は質量基準である。
【0165】
(合成例1 化合物(1−28)の合成)
【0166】
【化49】

化合物(1−28)
【0167】
ビスフェノールAジグリシジルエーテル(エポキシ当量171)(エピクロンEXA−850CRP,大日本インキ)20部と、フェノール(東京化成)11.0部を、テトラメチルアンモニウムクロリド(東京化成)0.012部を触媒とし、窒素雰囲気にて120℃、6時間反応し、エポキシとフェノールの付加した中間体を得た。得られた中間体にp−メトキシフェノール(和光純薬)0.025部とラウリル酸ジブチル錫(メルク)0.01部を添加し、80℃、空気雰囲気下においてメタクリロイルオキシエチルイソシアネート(カレンズMOI,昭和電工)18.2部を滴下し4時間攪拌して、反応混合物を得た。
【0168】
(化合物の精製)
反応混合物20部に60部の温メタノールを加え溶解した後冷却し、沈殿した粘調な油状層を分離した後、再び60部の温メタノールを加え溶解した後冷却し、沈殿した粘調な油状層を分離した。油状物質にトルエンを加え、減圧蒸留にて残留メタノールを除去し、イオン交換体1部を加え、40℃、2時間攪拌し、脱イオン処理した後、イオン交換体を濾過、トルエンを減圧除去して精製した化合物(1−28)を得た。
【0169】
(合成例2 化合物(1−29)の合成)
【0170】
【化50】

化合物(1−29)
【0171】
水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル(エポキシ当量209)(エピクロンEXA−7015,大日本インキ)20部と、4−フェニルフェノール(東京化成)16.3部を、テトラメチルアンモニウムクロリド0.016部を触媒とし、窒素雰囲気にて140℃、6時間反応し、エポキシとフェノールの付加した中間体を得た。得られた中間体にp−メトキシフェノール0.03部とラウリル酸ジブチル錫0.01部を添加し、80℃、空気雰囲気下においてメタクリロイルオキシエチルイソシアネート14.8部を滴下し4時間攪拌して反応混合物を得た。得られた反応混合物を合成例1と同様の方法で精製し、化合物(1−29)を得た。
【0172】
(合成例3 化合物(1−1)の合成)
【0173】
【化51】

化合物(1−1)
【0174】
ビスフェノールAジグリシジルエーテル(エピクロンEXA−850CRP,大日本インキ)20部と、4−α−クミルフェノール(東京化成)24.8部を、テトラメチルアンモニウムクロリド0.018部を触媒とし、窒素雰囲気にて140℃、6時間反応し、エポキシとフェノールの付加した中間体を得た。得られた中間体にアクリル酸エチル(東京化成)を350部、触媒としてポリスタノキサンClSn(CHOSn(CHClを1.76部、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール3.53部を仕込み、空気を導入しながら反応を開始した。95〜100℃の反応温度で精製したエタノールをアクリル酸エチルとの混合溶液で還流除去しながら30時間反応させた。
反応終了後、過剰なアクリル酸エチルを減圧蒸留により除去し、残渣に少量のトルエンを加えた後、さらに減圧蒸留を行い過剰なアクリル酸エチルを除去し、反応混合物を得た。得られた反応混合物を合成例1と同様の方法で精製し、化合物(1−1)を得た。
【0175】
(合成例4 化合物(1−30)の合成)
【0176】
【化52】

化合物(1−30)
【0177】
ビスフェノールAジグリシジルエーテルの代わりにネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル(東京化成)を20部、フェノールの代わりに2−ナフトール(東京化成)を26.7部、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートの代わりにアクリロイルオキシエチルイソシアネート(カレンズAOI,昭和電工)を26.1部、テトラメチルアンモニウムクロリドを0.019部、p−メトキシフェノールを0.036部、ラウリル酸ジブチル錫を0.015部、用い、合成例1と同様にして反応混合物を得た。得られた反応混合物を合成例1と同様の方法で精製し、化合物(1−30)を得た。
【0178】
(合成例5 化合物(1−31)の合成)
【0179】
【化53】

化合物(1−31)
【0180】
水添ビスフェノールAジグリシジルエーテルの代わりにビスフェノールSジグリシジルエーテル(エポキシ当量296)(エピクロンEXA−1415、大日本インキ)を20部、4−フェニルフェノールの代わりに4−α−クミルフェノールを14.3部、テトラメチルアンモニウムクロリドを0.014部、p−メトキシフェノールを0.03部、ラウリル酸ジブチル錫を0.01部、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを10.5部、用い、合成例2と同様にして反応混合物を得た。得られた反応混合物を合成例1と同様の方法で精製し、化合物(1−31)を得た。
【0181】
(合成例6 化合物(1−32)の合成)
【0182】
【化54】

化合物(1−32)
【0183】
ビスフェノールAジグリシジルエーテルを20部、4−フェニルフェノールの代わりに4−ノニルフェノール(東京化成)を25.8部、テトラメチルアンモニウムクロリドを0.018部、p−メトキシフェノールを0.032部、ラウリル酸ジブチル錫を0.013部、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを18.2部、用い、合成例1と同様にして反応混合物を得た。得られた反応混合物を合成例1と同様の方法で精製し、化合物(1−32)を得た。
【0184】
(合成例7 化合物(1−2)の合成)
【0185】
【化55】

化合物(1−2)
【0186】
水添ビスフェノールAジグリシジルエーテルを20部、4−フェニルフェノールの代わりに4−フェニル安息香酸(東京化成)を19部、テトラメチルアンモニウムクロリドを0.016部、p−メトキシフェノールを0.03部、ラウリル酸ジブチル錫を0.01部、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを14.8部、用い、合成例2と同様にして反応混合物を得た。得られた反応混合物を合成例1と同様の方法で精製し、化合物(1−2)を得た。
【0187】
(合成例8 化合物(1−33)の合成)
【0188】
【化56】

化合物(1−33)
【0189】
水添ビスフェノールAジグリシジルエーテルを20部、4−フェニルフェノールの代わりに4−ビフェニル酢酸(東京化成)を20.3部、テトラメチルアンモニウムクロリドを0.016部、p−メトキシフェノールを0.03部、ラウリル酸ジブチル錫を0.011部、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを14.8部、用い、合成例2と同様にして反応混合物を得た。得られた反応混合物を合成例1と同様の方法で精製し、化合物(1−33)を得た。
【0190】
(合成例9 化合物(1−34)の合成)
【0191】
【化57】

化合物(1−34)
【0192】
4−フェニルフェノールの代わりに2−フェニルフェノール(東京化成)を用いた以外は合成例2と同様にして反応混合物を得た。得られた反応混合物を合成例1と同様の方法で精製し、化合物(1−34)を得た。
【0193】
(比較合成例1 比較化合物(H−1)の合成)
【0194】
【化58】

比較化合物(H−1)
【0195】
水添ビスフェノールAジグリシジルエーテルの代わりにビスフェノールA(東京化成)を20部、4−フェニルフェノールの代わりにn−ブチルグリシジルエーテル(東京化成)を22.9部、テトラメチルアンモニウムクロリドを0.011部、p−メトキシフェノールを0.03部、ラウリル酸ジブチル錫を0.02部、アクリロイルオキシエチルイソシアネートを25.0部用い、合成例2と同様にして反応混合物を得た。得られた反応混合物を合成例1と同様の方法で精製し、比較化合物(H−1)を得た。
【0196】
(比較合成例2 比較化合物(H−2)の合成)
【0197】
【化59】


比較化合物(H−2)
【0198】
ビスフェノールAジグリシジルエーテルの代わりにセバシン酸(東京化成)を20部、フェノールの代わりにグリシジルフェニルエーテル(東京化成)を29.7部、テトラメチルアンモニウムクロリドを0.02を、p−メトキシフェノールを0.04部、ラウリル酸ジブチル錫を0.016部、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを30.7部、用い、合成例1と同様にして反応混合物を得た。得られた反応混合物を合成例1と同様の方法で精製し、比較化合物(H−2)を得た。
【0199】
(接着力の測定)
平均粒径が約9μmの積水化学社製の球状スペーサ−「ミクロパール SP−209」と、後述するシール用光硬化性組成物0.01〜0.02gを、厚さ2.7mm、大きさ76×26mmの松浪ガラス工業社製のガラス板の中心に塗布し、上からもう1枚のガラス板を十字になるように重ねた。空気雰囲気下、ガラス板の上から、高圧水銀灯を使用して50mW/cmの紫外線を40秒照射し、液晶アニール温度である、120℃に60分加熱した後、接着面積が0.2〜0.4cmである評価サンプルを得た。貼り合わせた該評価サンプルのガラス板を、上下から10mm/分の速度で接着面に対して垂直に引っ張り、ガラス基板間の接着部が破壊されるのに要する力(N)を評価し、単位面積当りの力(MPa)の大小によって評価した。
【0200】
(透湿度の測定)
水蒸気バリア性の評価は、JIS Z−0208に準じて行った。40℃、相対湿度90%の条件で、24時間でシール剤を透過した水分量(g/m・24時間)を測定した。シール剤は、後述するシール用光硬化性組成物をアプリケータで厚さ約200μmに基板上に塗布し、窒素雰囲気下、高圧水銀灯を使用して25mW/cmの紫外線を200秒間照射したものを使用した。
【0201】
(Tgの測定)
後述するシール用光硬化性組成物をアプリケータにて厚さ約200μmに基板上に塗布し、窒素雰囲気下、高圧水銀灯を使用して250W/mの紫外線を200秒間照射し、サンプルを得た。得られたサンプルをレオメトリックス社製の粘弾性測定装置「Solid Analyzer RSAII」(周波数 1Hz、5℃/分の速度で昇温)にて測定し、損失弾性率/貯蔵弾性率で表わされるtanδが極大となる温度をTgとした。
【0202】
[実施例1]
合成例1により得た化合物(1−28)で表されるモノマー60部、EO変性ビスフェノールFジアクリレート(アロニックスM−208東亞合成)25部、EO変性リン酸ジメタクリレート(P−2M、日本化薬)1部、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート(HOAHH共栄社)10部、ベンジルジメチルケタール(イルガキュア651、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ)2部、2−イソプロピルチオキサントン(ITX、日本シイベルへグナー)0.5部アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製の商品名「KBM5103」)2部、t−ブチルパーオキシベンゾエート(パーブチルZ、日本油脂)2部およびフィラーとしてシリカ3部を80℃で攪拌、脱泡し、シール用光硬化性組成物を得た。該組成物について、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0203】
[実施例2]
合成例2により得た化合物(1−29)で表されるモノマー50部、ECH変性フタル酸ジアクリレート(デナコールアクリレートDA−721、共栄社化学)20部、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート(HOAHH、共栄社化学)15部、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(IRR214、ダイセルUCB)10部、ベンジルジメチルケタール2部、2−イソプロピルチオキサントン(ITX、日本シイベルへグナー)0.5部、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン3部、t−ブチルパーオキシベンゾエート(パーブチルZ、日本油脂)2部およびフィラーとしてシリカ3部を80℃で攪拌、脱泡し、シール用光硬化性組成物を得た。該組成物について、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0204】
[実施例3]
実施例1における、化合物(1−28)を化合物(1−29)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を配合し、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0205】
[実施例4]
実施例1における、化合物(1−28)を化合物(1−1)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を配合し、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0206】
[実施例5]
実施例1における、化合物(1−28)を化合物(1−30)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を配合し、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0207】
[実施例6]
実施例1における、化合物(1−28)を化合物(1−31)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を配合し、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0208】
[実施例7]
実施例1における、化合物(1−28)を化合物(1−32)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を配合し、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0209】
[実施例8]
実施例1における、化合物(1−28)を化合物(1−2)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を配合し、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0210】
[実施例9]
実施例1における、化合物(1−28)を化合物(1−33)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を配合し、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0211】
[実施例10]
実施例1における、化合物(1−28)を化合物(1−34)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を配合し、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0212】
[比較例1]
実施例1における、化合物(1−28)を比較化合物(H−1)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を配合し、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0213】
[比較例2]
実施例1における、化合物(1−28)を比較化合物(H−2)に変更した以外は、実施例1と同様にしてシール剤を配合し、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0214】
[比較例3]
【0215】
【化60】

化合物(1)
【0216】
化合物(1)で表わされるマレイミド化合物25部、イソホロン環を有し、かつ、一分子中に3個のアクリロイル基を有するウレタンアクリレート(ダイセルUCB社製 の商品名「EB4866」)22部、トリシクロデカンモノアクリレート(日立化成社製の商品名「FA513A」)35部、2−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタレート(共栄社化学社製の商品名「ライトアクリレートHOAHH」)16部、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製の商品名「KBM5103」)2部を、60℃で攪拌・脱泡し、シール用光硬化性組成物を得た。該組成物について、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0217】
[比較例4]
PO4モル変性ビスフェノールAジアクリレート(BP−4PA、共栄社)60部、EO変性ビスフェノールFジアクリレート(アロニックスM−208東亞合成)25部、EO変性リン酸ジメタクリレート(P−2M、日本化薬)1部、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート(HOAHH共栄社)10部、ベンジルジメチルケタール(イルガキュア651、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ)2部、2−イソプロピルチオキサントン(ITX、日本シイベルへグナー)0.5部、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製の商品名「KBM5103」)2部、t−ブチルパーオキシベンゾエート(パーブチルZ、日本油脂)2部およびフィラーとしてシリカ8部を80℃で攪拌、脱泡し、シール用光硬化性組成物を得た。該組成物について、前記評価方法に従い評価して、その結果を表3に示した。
【0218】
【表3】

【0219】
この結果、実施例1〜10のシール剤用組成物は、全て接着力が6MPa以上であり、且つ透湿度が10g/m day以下であり、高い接着力と耐湿性とを兼ね備えていた。一方、比較例1は、一般式(1)におけるA及びAが環状π電子共役構造を有しない例であるが、これは耐湿性が悪かった。比較例2はBが炭素原子数8の脂肪族炭化水素基の例であるが、これも耐湿性が悪かった。比較例3は脂環式構造を有するマレイミド化合物を使用した例であるが、耐湿性に優れるが接着性が悪かった。比較例4はシール剤として汎用に使用されるビスフェノールAジアクリレートを使用した例であるが、耐湿性が悪かった。
【産業上の利用可能性】
【0220】
本発明は、液晶パネル、有機ELディスプレイパネル、電子ペーパー等のパネル等のシール剤や封止剤としての利用の他、耐湿性を要求される他の用途、例えば、半導体の封止剤、乾電池等のシーリング剤、光ディスクコート剤、光ディスク用接着剤、光学材料用素材、光学材料用接着剤、食品包装シートの表面コート剤、あるいは水蒸気バリアフィルム用素材等としても使用することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする、シール剤用光硬化性組成物。
【化1】

(式中、A及びAは各々独立して、環状π電子共役構造を有する1価の基を表し、
及びYは各々独立して、一般式(4)で表される2価の基であり、
【化2】

(但し、y及びyは、単結合、エーテル結合、エステル結合、ウレタン結合、及び−NR−(但しRは炭素原子数1〜4のアルキル基、またはベンジル基を表す。)から選ばれる結合基、あるいは、該結合基の1つと炭素原子数1〜2のアルキレン基の1つが連結した基(ただしアルキレン基はAまたはAに結合するものとする。)を表し、yはA又はAに結合し、yはBに結合する。yは、炭素原子数1〜3のアルキルトリイル基を表し、yは、単結合、エーテル結合、エステル結合、又はウレタン結合を表し、yは、単結合、炭素原子数1〜5のアルキレン基、炭素原子数1〜6のオキシアルキレン基(但し、オキシアルキレン基が2〜4個連続していてもよい。)、又はフェニレン基を表し(但し、yが単結合の時yは必ず単結合であるものとする。)、yは、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニル基、及びビニルオキシ基からなる群から選ばれる重合性基を表す。)
は、(i)2価の脂環式炭化水素基、(ii)2価の芳香族炭化水素基、(iii)2価の複素環基、(iv)炭素原子数1〜6の2価の脂肪族炭化水素基、又は、(v)2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、2価の複素環基、炭素原子数1〜6の2価の脂肪族炭化水素基、カルボニル基、エーテル基、チオエーテル基、及びSO基からなる群から選ばれる少なくとも2つ以上が連結した2価の基を表す。)
【請求項2】
前記一般式(1)において、A及びAは各々独立して、2〜4の環からなる縮合環構造の一価の基(但し、縮合環を形成する環は、芳香環、複素環、または炭素原子数3〜10の脂環である。)、又は一般式(3)で表される基であり、
【化3】

(但し、aは、単結合または炭素原子数1〜10のアルキレン基を表し、aは、水素原子、炭素原子数6〜12の芳香族炭化水素基、炭素原子数6〜12の芳香族複素環基、又は炭素原子数3〜10の脂環式炭化水素基を表す。mは1〜2の整数を表す。)
は、2価の炭素原子数3〜10の脂環式炭化水素基、炭素原子数6〜20の2価の芳香族炭化水素基、炭素原子数1〜6のアルキレン基、又は−b−b−b−で表される構造(但しb及びbは、炭素原子数3〜10の2価の脂環式炭化水素基、又は炭素原子数6〜12の2価の芳香族炭化水素基を表し、bは単結合、炭素原子数1〜6のアルキレン基、カルボニル基、エーテル基、チオエーテル基、又はSO基を表す。)である、請求項1に記載のシール剤用光硬化性組成物。
【請求項3】
前記一般式(1)において、
及びAは各々独立して、下記構造式A−1〜A−23から選ばれる基であり、
【化4】

及びYは各々独立して、一般式(4)で表される2価の基を表し、一般式(4)における下記構造式(y123)で表される構造が、下記構造式y−1〜y−31から選ばれる基であり、
【化5】

【化6】

(但し、Rは炭素原子数1〜3の炭化水素基あるいはフェニル基を表す。A1,2は、一般式(1)におけるA又はAを表し、Bは一般式(1)におけるBを表し、yは、一般式(4)におけるyを表し、各々前記構造式(y123)で表される構造が結合する基として表記している。)、yに結合する−y−y−yの構造が、下記構造式y−51〜y−56から選ばれる基であり、

【化7】

(但しR’は水素原子またはメチル基を表す。yは一般式(4)におけるyを表し、−y−y−yが結合する基として表記している。nは1又は2の整数を表す。)
は、下記構造式B−1〜B−16から選ばれる基を表す
【化8】

(但しY及びYは、一般式(1)におけるY及びYを表し、Bが結合する基として表記している。)、請求項1に記載のシール剤用光硬化性組成物。
【請求項4】
365nmにおける吸光度が50M−1cm−1以上である光重合開始剤を含有する、請求項1に記載のシール剤用光硬化性組成物。
【請求項5】
前記一般式(1)で表される化合物の分子量に対する、A、A、及びBの構造を構成する原子の原子量の和が40質量%以上である、請求項1に記載のシール剤用光硬化性組成物。
【請求項6】
燐酸(メタ)アクリレートを含有する、請求項1に記載のシール剤用光硬化性組成物。
【請求項7】
請求項1に記載のシール剤用光硬化性組成物を使用した液晶シール剤。
【請求項8】
請求項7に記載の液晶シール剤を使用した液晶パネル。

【公開番号】特開2007−92037(P2007−92037A)
【公開日】平成19年4月12日(2007.4.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−229063(P2006−229063)
【出願日】平成18年8月25日(2006.8.25)
【出願人】(000002886)大日本インキ化学工業株式会社 (2,597)
【Fターム(参考)】