JP3544816B2

JP3544816B2 - 液晶マイクロカプセルの精製方法及びその精製装置

Info

Publication number: JP3544816B2
Application number: JP05631097A
Authority: JP
Inventors: 勝之内藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JPH10251645A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶マイクロカプセルの精製方法及びその精製装置に係り、より詳細には、液晶マイクロカプセル中のイオン等の不純物濃度を低減することが可能な液晶マイクロカプセルの精製方法及びその精製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報機器のディスプレイに用いられる表示素子として、これまでに多くの液晶表示素子が提案されている。その中でも、特に、特開昭４７−１１７３７号公報で開示されているＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ（ＴＮ）モードや、特開昭６０−１０７０２０号公報で開示されているＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ（ＳＴＮ）モードの液晶表示素子は、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等で広く実用化されている。
【０００３】
これらの液晶表示素子は、近年、携帯情報機器での需要が高まりつつある。携帯情報機器は、通常、電池で駆動されるため、液晶表示素子には低消費電力であることが要求される。しかしながら、上記ＴＮモードやＳＴＮモードの液晶表示素子では、偏光板を用いなければならないため、光の利用効率が理論的な最大値でも５０％にすぎない。また、これらの素子でカラー表示を行なうためには、カラーフィルタを用いねばならず、さらに光の利用効率が低減されてしまう。
【０００４】
そのため、これらの液晶表示素子にはバックライトが設けられるが、バックライトの消費電力が高いため、素子全体の消費電力が高くなるという問題を生じてしまう。したがって、携帯情報機器に用いられる液晶表示素子として、バックライトを必要としない反射型液晶表示素子が期待されている。
【０００５】
反射型液晶表示素子の表示モードとして、特開昭５８−１４４８８５号公報には、ゲスト−ホスト型液晶材料をマイクロカプセル化して用いる表示モードが開示されており、この表示モードの反射型液晶表示素子は、高い光利用効率を実現することができ、カラー化に向いているという利点を有している。
【０００６】
このように、液晶材料をマイクロカプセル化した液晶マイクロカプセルは、広く用いられつつあるが、一般に、液晶マイクロカプセルの特性には、未だ問題がある。
【０００７】
液晶マイクロカプセルの製造方法には、様々な方法があるが、通常、液晶材料を水の中に微粒子状に分散させ、この微粒子の表面を、マイクロカプセルの被膜となる重合性化合物等の材料で覆い、さらに、これを重合することにより製造される。この方法が広く用いられているのは、一般に、液晶材料が水に不溶であり、容易に水中に微粒子状に分散させることができるからである。
【０００８】
しかしながら、液晶マイクロカプセルの製造工程では、液晶材料を分散させる媒体に極性の高い水を用いているため、重合処理工程等で、液晶マイクロカプセルへのイオン等の不純物の混入が生じ易い。
【０００９】
また、水と液晶材料とは極性が大きく異なるため、この方法で、液晶材料の微粒子をミクロンオーダーで安定的に得るためには、極性の高い界面活性剤を用いることが必要である。そのため、製造される液晶マイクロカプセルに界面活性剤が混入してしまう。
【００１０】
さらに、フッ素系の液晶材料を、薄膜トランジスタ等を用いたアクティブマトリクス駆動される液晶表示素子に用いると、情報の保持特性の高い液晶表示素子を得ることが出来ることが知られているが、このフッ素系の液晶材料は極めて疎水性が高いため、この材料を水に分散して得られる微粒子の分散状態を安定化するためには、さらに多量の界面活性剤を添加する必要がある。したがって、製造される液晶マイクロカプセルにはさらに多量の界面活性剤が混入してしまうのである。
【００１１】
このように液晶マイクロカプセルへイオン等の不純物が混入すると、この液晶マイクロカプセルを用いた液晶表示素子を、ＴＦＴを用いてアクティブ駆動する場合に、液晶層の電気抵抗値が低下するため、高い電圧保持特性を得ることができず、情報の保持特性が低下してしまうという問題を生じてしまう。
【００１２】
特に、ゲスト−ホスト型液晶表示素子で用いる二色性色素のように、極性基を有する化合物が液晶材料中に存在する場合には、このような液晶マイクロカプセルへのイオン等の不純物の混入がさらに生じ易くなり、その除去・精製も困難である。したがって、さらに素子の情報保持特性の低下が顕著になるのである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、液晶マイクロカプセルに混入したイオン等の不純物の濃度を効率よく低減させることが可能な、液晶マイクロカプセルの精製方法及びその精製装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液晶マイクロカプセルの水分散液を、第１の収容部に導入する工程と、液晶マイクロカプセル中の不純物を透過する多孔質膜を隔てて、前記第１の収容部に隣接する第２の収容部に、脱イオン水を導入する工程と、前記第１の収容部に収容された液晶マイクロカプセルの水分散液、及び前記第２の収容部に収容された脱イオン水に、流れを生じさせる工程と、を具備することを特徴とする液晶マイクロカプセルの精製方法を提供する。
【００１５】
本発明は、液晶マイクロカプセルの水分散液を収容する第１の収容部と、前記第１の収容部に収容された液晶マイクロカプセルの水分散液に流れを生じさせる手段と、前記第１の収容部と接して設けられた、液晶マイクロカプセル中の不純物を透過する多孔質膜と、前記多孔質膜を介して前記第１の収容部に隣接して設けられた、脱イオン水を収容する第２の収容部と、前記第２の収容部に収容された脱イオン水に流れを生じさせる手段と、を具備することを特徴とする液晶マイクロカプセルの精製装置を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶マイクロカプセルの精製方法及びその精製装置について、より詳細に説明する。
イオンや極性の高い分子等の不純物は、液晶マイクロカプセル及びそれを分散させる水の中に存在している。したがって、液晶マイクロカプセルの水分散液に、その中の不純物濃度よりも低い濃度の水を加えることにより、不純物は、濃度勾配にしたがって拡散し、液晶マイクロカプセル水分散液全体の不純物濃度は低下する。
【００１７】
しかしながら、このような方法では、液晶マイクロカプセルの精製を効率よく行なうことはできない。これは、以下に示す２つの理由によるものである。
まず第１の理由として、液晶マイクロカプセルの粒径が大きいことが挙げられる。すなわち、通常、製造される液晶マイクロカプセル粒子の粒径は２〜１０μｍと非常に大きいため、分散液中での沈降が生じ易く、沈降した液晶マイクロカプセル粒子間で分散液の対流が生じにくくなる。そのため、例え、不純物濃度の低い水を加えても、沈降している液晶マイクロカプセル粒子近傍の分散液中の不純物濃度は大幅には低下されない。したがって、液晶マイクロカプセル中の不純物濃度も大幅には低下されないのである。
【００１８】
次に、第２の理由として、上記方法では、精製される液晶マイクロカプセル水分散液中の液晶マイクロカプセルの濃度が大幅に低下してしまうことが挙げられる。すなわち、上記方法では、希釈後の液晶マイクロカプセル水分散液中には依然として希釈前と同じ量の不純物が含まれているため、液晶マイクロカプセル中の不純物濃度を低下させるためには、不純物濃度の低い水を大量に必要とするからである。
【００１９】
それに対し、本発明の液晶マイクロカプセルの精製方法によると、液晶マイクロカプセルの水分散液に流れが生じさせられているため、液晶マイクロカプセル粒子の沈降が生じにくい。また、脱イオン水と液晶マイクロカプセル分散液とは、多孔質膜を介して隔離されている。したがって、液晶マイクロカプセル分散液から脱イオン水への、液晶マイクロカプセルの移動は生じず、不純物の拡散は容易に起こるため、液晶マイクロカプセル中の不純物濃度が低減される。
【００２０】
さらに、本発明の液晶マイクロカプセルの精製方法によると、脱イオン水にも流れが生じさせられているため、多孔質膜を透過した液晶マイクロカプセル分散液からの不純物は、直ちに多孔質膜近傍から脱イオン水全体に拡散され、脱イオン水側の多孔質膜近傍の不純物濃度は、低く保たれる。
【００２１】
したがって、本発明の方法によると、効率的に液晶マイクロカプセル中の不純物の濃度を効率的に低減することができるのである。
本発明の方法で精製される液晶マイクロカプセルに特に制限はないが、用いられる液晶材料としては、フッ素系液晶材料、シアノ系液晶材料、及びエステル系液晶材料等を挙げることができる。本発明の方法により精製された液晶マイクロカプセルを、ＴＦＴ駆動の液晶表示素子に用いる場合、フッ素系液晶材料を用いることが好ましい。
フッ素系液晶材料としては、以下の化学式１〜１０に示す液晶化合物及びこれらの混合物を挙げることができる。
【００２２】
【化１】

【００２３】
【化２】

【００２４】
なお、上記化学式１〜１０で、置換基Ｒは、アルキル基、アルコキシ基、アルキルフェニル基、アルコキシアルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アルキルシクロヘキシル基、アルコキシアルキルシクロヘキシル基、アルキルシクロヘキシルフェニル基、シアノフェニル基、シアノ基、ハロゲン原子、フルオロメチル基、フルオロメトキシ基、アルキルフェニルアルキル基、アルコキシアルキルフェニルアルキル基、アルコキシアルキルシクロヘキシルアルキル基、アルキルシクロヘキシルアルキル基、アルコキシアルコキシシクロヘキシルアルキル基、アルコキシフェニルアルキル基、及びアルキルシクロヘキシルフェニルアルキル基、を示し、置換基Ｘは、フッ素原子、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、及びトリフルオロメトキシ基、を示し、置換基Ｙは、水素原子及びハロゲン原子を示している。
【００２５】
これらの置換基は、アルキル鎖及びアルコキシ鎖中に光学活性中心を有してもよい。また、置換基Ｒ中のフェニル基またはフェノキシ基は、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子で置換されていてもよく、各式中のフェニル基は、１個または２個のフッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子で置換されていてもよい。
【００２６】
また、以上、いずれも誘電異方性が正の液晶化合物について示したが、誘電異方性が負の液晶化合物を用いることも可能である。
本発明の方法により精製される液晶マイクロカプセルは、液晶材料中に、反射光の増白のために、または紫外線吸収剤として、蛍光性色素を含有することができる。
【００２７】
また、本発明の方法により精製される液晶マイクロカプセルは、液晶材料中に、二色性色素を含有することができる。二色性色素は、液晶材料に溶解し、マイクロカプセルの被膜に対して非溶解性・非吸着性である必要がある。
【００２８】
液晶材料中に含有される二色性色素としては、以下の化学式１１〜１９に示すイエロー色素、以下の化学式２０〜２７に示すマゼンタ色素、及び以下の化学式２８〜３１に示すシアン色素を挙げることができる。
【００２９】
【化３】

【００３０】
【化４】

【００３１】
【化５】

【００３２】
【化６】

【００３３】
【化７】

【００３４】
本発明の方法により精製される液晶マイクロカプセルがゲスト−ホスト型液晶表示素子に用いられる場合、これら二色性色素は、液晶材料に対して、０．０１重量％〜１０重量％含まれることが好ましく、より好ましくは、０．１重量％〜５重量％である。二色性色素の含有比が高すぎる場合、電圧印加時でも着色が残りコントラストが低下してしまう。また、含有比が低すぎる場合、所望の着色を行なうことができない。
【００３５】
これら液晶材料を包含するマイクロカプセルの被膜としては、一般に液晶マイクロカプセルの被膜に用いられる高分子材料からなる透明被膜を挙げることができる。液晶材料が二色性色素を含有する場合、屈折率異方性が高い液晶材料を用いることにより、光散乱を利用してコントラストを向上させることができる。また、屈折率異方性が低く、透明被膜の屈折率に近い液晶材料を用いた場合、二色性色素本来の色を表示することができる。
【００３６】
本発明の方法で用いられる多孔質膜は、孔の径が液晶マイクロカプセルの平均粒度よりも小さいことが好ましく、液晶マイクロカプセルの平均粒度の１％〜５０％の径であることがより好ましい。多孔質膜の孔の径が液晶マイクロカプセルの平均粒度の１％未満の場合、第１の収容部と第２の収容部との間の水の循環性が悪くなるため、精製効率が低下し、５０％を超える場合は、マイクロカプセルの被膜の破壊や、液晶マイクロカプセルによる多孔質の孔の閉塞が生じやすくなるため好ましくない。
【００３７】
また、孔の径が液晶マイクロカプセルの平均粒度の２０％〜５０％である、比較的大きな孔径を有する多孔質膜を用いると、粒径の小さな液晶マイクロカプセルを除去することができる。
【００３８】
本発明の方法で用いられる脱イオン水のイオン濃度は、少なくとも精製処理される液晶マイクロカプセル水分散液中のイオン濃度よりも低い必要がある。一般的には、脱イオン水のイオン濃度は、Ｎａ^＋換算で１ｐｐｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．３ｐｐｍ以下である。脱イオン水のイオン濃度が低いほど、液晶マイクロカプセル水分散液中のイオン濃度を効率的に低減させることができる。また、脱イオン水のイオン濃度と、電気伝導度とは相関している。したがって、電気伝導度が０．４μＳ／ｃｍ以下の脱イオン水を用いることが好ましく、より好ましくは０．１μＳ／ｃｍ以下である。
【００３９】
以上、不純物がイオンである場合について述べたが、液晶マイクロカプセル中には、イオン以外の不純物も存在する。したがって、液晶マイクロカプセル中のイオン以外の不純物を除去するために、脱イオン水は、蒸留されていることが好ましい。
【００４０】
本発明の方法によると、第１の収容部に収容された液晶マイクロカプセルの水分散液、及び前記第２の収容部に収容された脱イオン水の両方に流れが生じさせられる。脱イオン水の流れは、多孔質膜近傍の脱イオン水が停滞しない程度である必要があり、液晶マイクロカプセルの水分散液の流れは、少なくとも沈降した液晶マイクロカプセル近傍での水の循環が生じる程度である必要がある。
【００４１】
また、液晶マイクロカプセルの水分散液及び脱イオン水中に含有されているガスは、脱気されているか、窒素やアルゴン等の不活性ガスで置換されていることが好ましい。この処理を行なうことにより、液晶マイクロカプセル中の酸素濃度が減少し、液晶化合物、二色性色素、及びマイクロカプセルの被膜の酸化が生じにくくなる。上述の酸化は、可視光及び紫外光の照射により促進される。したがって、可視光及び紫外線から遮蔽して精製処理を行なうことが好ましい。
【００４２】
多孔質膜を介して、第１の収容部と第２の収容部との間に電圧を印加してもよい。印加する電圧の方向に応じて、液晶マイクロカプセルの水分散液中の陽イオン、又は陰イオンの脱イオン水への移動が促進される。
【００４３】
また、第１の収容部を、又は第１の収容部及び第２の収容部を４０℃〜７０℃に加熱すると、イオン等の移動が活発化されるため、液晶マイクロカプセル中のイオン等の不純物濃度がより効率的に低減され、好ましい。加熱温度が４０℃未満の場合は、加熱することによる不純物濃度の低減の効率化の効果を確認することができず、７０℃を超える場合は、液晶マイクロカプセルの特性に影響を与えるため、好ましくない。
【００４４】
以下、本発明の液晶マイクロカプセルの精製方法を実施するための装置について説明する。
本発明の液晶マイクロカプセルの精製装置は、第１の収容部及び第２の収容部が多孔質膜を介して接している限り、その形状に特に制限はないが、例えば、処理容器を多孔質膜で仕切る構造の装置や、少なくとも一部が多孔質膜からなる管状体を処理容器内に配置する構造の装置等である。
【００４５】
本発明の液晶マイクロカプセルの精製装置として、処理容器を多孔質膜で仕切る構造の装置を用いる場合、板状の多孔質膜を用いて処理容器を水平方向に分割して、多孔質膜で仕切られた２つの収容部を形成し、一方を第１の収容部、他方を第２の収容部とすることができる。
【００４６】
また、処理容器中に袋状の多孔質膜を配置して、袋の内側に形成された空間及び多孔質膜と処理容器の内壁とに囲まれた空間の、一方を第１の収容部、他方を第２の収容部とすることができる。
【００４７】
これら収容部に収容される液晶マイクロカプセルの水分散液や脱イオン水に流れを生じさせる手段としては、気泡を注入する装置、スターラ等による攪拌装置、及びポンプ等による循環装置等を挙げることができる。
【００４８】
水分散液や脱イオン水に、気泡を注入する場合、収容部の底部近傍にガスを注入する注入口を設け、その先端に多孔質フィルタを設けることが好ましい。孔の径が０．０５μｍ〜０．５μｍの多孔質フィルタを用いることにより、多孔質膜を透過する程度まで気泡を微小化することができるため、水分散液を攪拌することなり、好ましい。
【００４９】
ポンプ等により、水分散液や脱イオン水を循環させる場合、これらを収容部に導入する手段として導入口を設け、収容部から排出する手段として排出口を設けることが好ましい。
【００５０】
この際、導入口を第１の収容部の下方に設け、排出口を第１の収容部の上方に設けると、液晶マイクロカプセルの水分散液は、下方から上方に流れるため、第１の収容部の底部近傍のマイクロカプセルを浮遊させて、沈降を防ぐことができ好ましい。また、例え液晶マイクロカプセルが沈降したとしても、沈降した液晶マイクロカプセル近傍の水の循環は十分に行われるため、液晶マイクロカプセル中のイオン等の不純物の除去精製は、効率的に行なわれる。この場合、液晶マイクロカプセルの水分散液の流速は、精製される液晶マイクロカプセルの粒径により異なるが、１ｍｌ／ｍｉｎ〜１ｌ／ｍｉｎであることが好ましく、より好ましくは、５０ｍｌ／ｍｉｎ〜５００ｍｌ／ｍｉｎである。
【００５１】
以上示した流れを生じさせる手段は組み合わせて用いることができ、いずれの手段を用いる場合も、液晶マイクロカプセルの水分散液及び脱イオン水の流れを速くすることにより、液晶マイクロカプセル水分散液中のイオン濃度を効率的に低減させることができる。
【００５２】
また、本発明の液晶マイクロカプセルの精製装置として、少なくとも一部が多孔質膜からなる管状体を処理容器内に配置する構造の装置を用いる場合、管状体に囲まれた空間と、管状体と処理容器の内壁とに囲まれた空間との、一方を第１の収容部、他方を第２の収容部とすることができる。
【００５３】
この際、管状体に囲まれた空間を第１の収容部とすることが好ましい。このように、第１の収容部を少なくとも一部が多孔質膜からなる管状体で形成する場合、多孔質膜を介して第２の収容部と接する面積が増加するため、より効率的に液晶マイクロカプセル中のイオン等の不純物を除去・精製することができる。
【００５４】
また、この管状体中に液晶マイクロカプセルの水分散液を連続的に流す場合、液晶マイクロカプセルの水分散液を循環させて、バッチ処理を行なうことも可能であるが、管状体の長さを長くすることにより、フロー式で処理することができるため、多量の処理が可能となる。
【００５５】
このような精製装置で、管状体へ液晶マイクロカプセルの水分散液を導入する導入口を処理容器の上方に、排出口を処理容器の下方に設けて、液晶マイクロカプセルの水分散液を循環させることにより、液晶マイクロカプセルの水分散液に流れを生じさせ、液晶マイクロカプセルの沈降を防ぐことが可能となる。
【００５６】
また、これとは逆に、管状体へ液晶マイクロカプセルの水分散液を導入する導入口を処理容器の下方に、排出口を処理容器の上方に設けて、液晶マイクロカプセルの水分散液を循環させることにより、液晶マイクロカプセルの水分散液に流れを生じさせて、液晶マイクロカプセルの沈降を防ぐことが可能となる。この場合、液晶マイクロカプセルは、重力に逆らって管状体内を循環させられるため、管状体内に浮遊する時間が長くなり、液晶マイクロカプセルの脱イオン化が促進される。
【００５７】
本発明の液晶マイクロカプセルの精製装置で用いられる多孔質膜は、孔の径の分布幅が狭く、それ自身が汚染源とならないものであることが好ましい。多孔質膜には、ポリマー、セラミック等の材料を用いることができ、また、ナノメータレベルの孔径の逆浸透膜やイオン交換樹脂を用いてもよい。イオン交換樹脂を用いると、より効率的に液晶マイクロカプセル中のイオンを除去精製することができるため好ましい。
【００５８】
また、一般に、液晶マイクロカプセルの粒径は、２μｍ〜１０μｍであるので、多孔質膜の孔の径は、０．０２μｍ〜１μｍであることが好ましい。
本発明の装置により、液晶マイクロカプセルが十分に精製されたかどうかを調べるために、液晶表示素子を作製してその電圧保持率を調べることができるが、精製された液晶マイクロカプセルの水分散液の電気伝導度の測定や、原子吸光分析法によるアルカリイオン等の定量分析により、調べることが好ましい。
【００５９】
また、液晶マイクロカプセルの精製装置の、第１の収容部、第２の収容部、又はこれらの両方に電気伝導度を測定するための測定器を設置して、精製処理中に電気伝導度を測定することが好ましい。
【００６０】
液晶マイクロカプセルの水分散液をフロー式で処理する場合は、第１の収容部の排出口に、電気伝導度を測定するための測定器を設けると、精製が不足している場合に、排出された液晶カプセルの水分散液を導入口に戻し、再精製を行なうように制御することが可能となる。したがって、精製不足が生じることがない。
【００６１】
本発明の液晶マイクロカプセルの精製装置は、脱イオン水を再利用するための、濾過装置、イオン交換装置、又は蒸留装置等を設けられてもよい。
以上説明した本発明の液晶マイクロカプセルの精製方法及びその精製装置によると、一般に、１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ程度の濃度のイオン等の不純物を含有する液晶マイクロカプセルの不純物濃度は、液晶マイクロカプセルの種類により異なるが、０．１ｐｐｍ〜１ｐｐｍ程度にまで減少され、電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ〜１０００μＳ／ｃｍ程度である液晶マイクロカプセルの水分散液の電気伝導度は、０．１μＳ／ｃｍ〜０．４μＳ／ｃｍ程度にまで減少される。
【００６２】
【実施例】
以下、図面を参照しながら実施例を説明する。
（実施例１）
黒色二色性色素Ｓ−４３５（三井東圧社製、商品名）を、フッ素系液晶材料Ｌｉｘｏｎ−５０６５ｘｘ（チッソ社製、商品名）に対して、１重量％混合した。この混合物を８４．０重量部、親水性基を有するモノマーとしてメチルメタクリレートを１４．７重量部、架橋剤としてジビニルベンゼンを１．１重量部、及びベンゾイルパーオキサイドを０．２重量部の割合で混合した。
【００６３】
次に、膜乳化装置（伊勢化学社製）を用いて、上記混合物を、平均孔径１μｍの親水性多孔質ガラスチューブに通し、０．３重量％のポリビニルアルコール水溶液中に、静圧力１．５気圧で押し出して、エマルジョンを得た。この水溶液を、８５℃に加熱し、５０ｒｐｍで１時間攪拌を続けることにより、上記エマルジョンを重合させて、液晶マイクロカプセルを作製した。
【００６４】
この液晶マイクロカプセルの水分散液を用いて、液晶マイクロカプセルの粒度分布をレーザ散乱で調べたところ、平均粒度が５μｍで、粒径の分布幅は狭いことが分かった。また、この液晶マイクロカプセルの水分散液の電気伝導度は、４００μＳ／ｃｍであり、原子吸光分析法により求めた液晶マイクロカプセル中のナトリウムイオン濃度は、３５０ｐｐｍであった。
【００６５】
この液晶マイクロカプセルの水分散液を用いて、以下に示す装置を用いて精製処理を行なった。
図１に、本発明の一実施例に係る液晶マイクロカプセルの精製装置の一断面図を示す。
【００６６】
この図で、参照番号１１は、容量７ｌのステンレス製処理容器を示している。処理容器１１内には、多孔質膜として、内径が５ｍｍ、全長が１００ｍｍで、平均孔径が０．５μｍのセラミック製チューブ１２と、これを連結するステンレス製の連結管１３が配置されている。なお、セラミック製チューブ１２は、１００本配置され、それぞれの全長の和は、１０ｍである。また、このチューブ１２と連結管１３の内壁に囲まれた空間を第１の収容部とし、チューブ１２と連結管１３の外壁と、処理容器１１の内壁とに囲まれた空間を第２の収容部とした。
【００６７】
処理容器１１の下部及び上部には、それぞれ、脱イオン水を第２の収容部に導入する導入口１４及び排出口が設けられている。チューブ１２と連結管１３で形成される管状体の一端は、処理容器１１の下部で、液晶マイクロカプセルの水分散液を導入する導入口１６に接続され、他端は、処理容器の上部で、排出口１７に接続されている。なお、導入口１６と排出口１７とには、それぞれ、電気伝導度計１８、１９が設置されている。
【００６８】
導入口１４は、第２の収容部に脱イオン水を導入するためのポンプ（図示せず）に接続されており、導入口１６は、第１の収容部に液晶マイクロカプセルの水分散液を導入するためのポンプ（図示せず）に接続されている。
【００６９】
また、排出口１５は、排出口１５から排出される脱イオン水を濾過するミクロフィルタ、イオン交換塔、蒸留塔、及び窒素ガス置換塔（図示せず）に接続されている。
【００７０】
この精製装置を用い、排出口１５から毎分１００ｍｌの流量で脱イオン水が排出されるように、及び排出口１７から毎分５ｍｌの流量で上記液晶マイクロカプセルの水分散液が排出されるように、それぞれの流量を制御して、液晶マイクロカプセルの精製を行なった。なお、処理前の脱イオン水及びマイクロカプセルの水分散液については、予め含有されるガスを窒素ガスで置換した。また、脱イオン水中のナトリウムイオン濃度は、０．２ｐｐｍであった。
【００７１】
以上のようにして精製処理を行なった液晶マイクロカプセルの水分散液の電気伝導度を調べたところ、０．４μＳ／ｃｍであり、原子吸光分析法による液晶マイクロカプセル中のナトリウムイオン濃度は、１ｐｐｍ以下であった。
【００７２】
（実施例２）
図２に、本発明の一実施例に係る液晶マイクロカプセルの精製装置の一断面図を示す。
【００７３】
図２に示す液晶マイクロカプセルの精製装置は、図１に示す装置とほぼ同じであるが、セラミック製チューブ１２と連結管１３とで形成される管状体の代わりに、内径が４ｍｍ、全長が１２ｍ、平均孔径が０．１μｍのイオン交換樹脂製チューブ２１が用いられ、処理容器１１の底部に平均孔径が０．０５μｍのセラミック製多孔質フィルタ２２及びガスを導入するための導入口２３が設けられている点でのみ、異なっている。
【００７４】
この精製装置を用いて、以下に示す条件で、実施例１で作製したのと同様の液晶マイクロカプセルの水分散液の精製処理を行なった。
すなわち、排出口１５から毎分８０ｍｌの流量で脱イオン水が排出されるように、及び排出口１７から毎分４ｍｌの流量で上記液晶マイクロカプセルの水分散液が排出されるように、それぞれの流量を制御して、液晶マイクロカプセルの精製を行なった。なお、処理前の脱イオン水及びマイクロカプセルの水分散液については、予め含有されるガスを窒素ガスで置換し、脱イオン水中のナトリウムイオン濃度は、０．２ｐｐｍであった。また、精製処理中、導入口２３から窒素ガスを、毎分１０ｍｌの流量で流し続けた。
【００７５】
以上のようにして精製処理を行なった液晶マイクロカプセルの水分散液の電気伝導度は、１μＳ／ｃｍに減少し、原子吸光分析法による液晶マイクロカプセル中のナトリウムイオン濃度は、１ｐｐｍ以下であった。
【００７６】
（実施例３）
ポリビニルアルコールの代わりに０．１重量％のカチオン性界面活性剤（花王社製、商品名）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして液晶マイクロカプセルの水分散液を作製した。
【００７７】
この液晶マイクロカプセルの水分散液を、実施例１で示した精製装置を用いて、実施例１と同条件で精製処理を行なったところ、精製処理前の液晶マイクロカプセルの水分散液の電気伝導度が、１０００μＳ／ｃｍであったのに対し、精製処理後では、０．３μＳ／ｃｍに減少していた。
【００７８】
（実施例４）
図３に、本発明の一実施例に係る液晶マイクロカプセルの精製装置の一断面図を示す。
【００７９】
図３に示す液晶マイクロカプセルの精製装置は図２に示す装置とほぼ同じであるが、ステンレス製の処理容器１１の代わりに、容量５ｌのプラスチック製の処理容器３１が用いられ、イオン交換樹脂製チューブ２１の代わりに、内径が４ｍｍ、全長が１５ｍ、平均孔径が１００ｎｍの逆浸透膜チューブ３２が用いられ、処理容器１１の下部に設けられた脱イオン水の導入口１４の代わりに、処理容器３１の上部に導入口３４が設けられている点で異なっている。
【００８０】
この精製装置を用いて、以下の条件で、実施例１で作製したのと同様の液晶マイクロカプセルの水分散液を精製処理した。
すなわち、排出口１５から毎分５０ｍｌの流量で脱イオン水が排出されるように、及び排出口１７から毎分２ｍｌの流量で液晶マイクロカプセルの水分散液が排出されるように、それぞれの流量を制御して、液晶マイクロカプセルの精製を行なった。なお、処理前の脱イオン水及びマイクロカプセルの水分散液については、予め含有されるガスを窒素ガスで置換し、脱イオン水中のナトリウムイオン濃度は、０．２ｐｐｍであった。
【００８１】
以上のようにして精製処理を行なった液晶マイクロカプセルの水分散液の電気伝導度は、０．３μＳ／ｃｍに減少し、原子吸光分析法による液晶マイクロカプセル中のナトリウムイオン濃度は、１ｐｐｍ以下であった。
【００８２】
（比較例１）
実施例１で作製したのと同様の液晶マイクロカプセルの水分散液を、以下に示す精製装置を用いて精製処理した。
【００８３】
図５に、比較例に係る液晶マイクロカプセルの精製装置の側面図を示す。
この図で、ガラス製の処理容器５１は、スターラ５２上に配置され、処理容器５１の底部には磁気回転子５３が配置されている。ガラス製の処理容器５１内には、ナトリウムイオン濃度が０．２ｐｐｍの脱イオン水５４が２０００ｍｌ収容されている。
【００８４】
また、参照符号５５は、袋状の平均孔径が０．５μｍの袋状のポリマー製多孔質膜をあらわしており、その中に、液晶マイクロカプセル５６と水５７とからなる液晶マイクロカプセルの水分散液が１０ｍｌ収容されている。多孔質膜５５は、水分散液の液面が脱イオン水５４の液面とほぼ同じ高さになるように、及び水分散液が多孔質膜５５の上方の開口部から漏れないように、脱イオン水５４中に漬浸されている。
【００８５】
磁気回転子５３を５００ｒｐｍの速度で回転させ、日中、３時間毎に脱イオン水を交換して、液晶マイクロカプセルの精製処理を行なったところ、脱イオン水５４は流れを生じていたが、液晶マイクロカプセルの水分散液には、流れが生じず、液晶マイクロカプセル５６は沈降した。そのため、液晶マイクロカプセルの水分散液の電気伝導度が１μＳ／ｃｍに低減されるのに、１週間を要した。また、精製処理された液晶マイクロカプセルは、一部の粒子が融合して凝集していた。
【００８６】
（実施例５）
ガラス製の透明基板の一方の主面に、ＴＦＴ及び透明電極としてＩＴＯ膜を形成した。このガラス基板のＴＦＴ及びＩＴＯ膜が形成された面に、実施例１で精製処理を行なった液晶マイクロカプセルの水分散液を塗布し、これを乾燥した。
【００８７】
次に、このガラス基板と、一方の主面に透明電極としてＩＴＯ膜が形成された別のガラス製の透明基板とを、それぞれのＩＴＯ膜が対向するように、及び液晶マイクロカプセルを挟持するように重ね、これを封筒状のポリアミド製の袋に入れた。この袋を減圧し、１２０℃に加熱することにより、液晶表示素子を作製した。
【００８８】
図４に、以上のようにして作製した液晶表示素子の一断面図を示す。
この図で、ガラス基板４１の一方の主面には、ＴＦＴ４５及びＩＴＯ膜４３が形成されている。ガラス基板４１のＴＦＴ４５が形成された面に対向して、ガラス基板４２が配置され、そのガラス基板４１と対向する面にはＩＴＯ膜４４が形成されている。これらガラス基板４１及びガラス基板４２の間には、液晶マイクロカプセル４６が挟持されており、液晶表示素子を形成している。
【００８９】
この素子は、電圧の非印加時には白色が表示され、１２Ｖ、６０Ｈｚの電圧印加時には透明となり、透過吸光度から求めたコントラスト比は、２３であった。また、４０℃での電圧保持率は９８％であった。
【００９０】
（比較例２）
実施例１と同様にして作製した液晶マイクロカプセルの水分散液を、精製処理を行なわずに用いて、実施例４と同様にして液晶表示素子を作製した。
【００９１】
この素子は、電圧の非印加時には白色が表示され、１２Ｖ、６０Ｈｚの電圧印加時には透明となり、透過吸光度から求めたコントラスト比は、１０であった。また、４０℃での電圧保持率は６０％であった。
【００９２】
【発明の効果】
以上示したように、本発明の液晶マイクロカプセルの精製方法及びその精製装置によると、脱イオン水と液晶マイクロカプセル分散液とは、多孔質膜を介して隔離され、液晶マイクロカプセルの水分散液及び脱イオン水に流れが生じさせられるため、液晶マイクロカプセル粒子の沈降が生じにくく、脱イオン水側の多孔質膜近傍の不純物濃度は低く保たれ、液晶マイクロカプセル分散液から脱イオン水への、液晶マイクロカプセルの移動は生じず、不純物の拡散は容易に起こるため、液晶マイクロカプセル中のイオン等の不純物濃度が効率的に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る液晶マイクロカプセルの精製装置を示す一断面図。
【図２】本発明の一実施例に係る液晶マイクロカプセルの精製装置を示す一断面図。
【図３】本発明の一実施例に係る液晶マイクロカプセルの精製装置を示す一断面図。
【図４】本発明の一実施例に係る液晶マイクロカプセルの精製方法で精製処理された液晶マイクロカプセルを用いた液晶表示素子の一断面図。
【図５】比較例に係る液晶マイクロカプセルの精製装置を示す側面図。
【符号の説明】
１１…処理容器
１２…セラミック製チューブ
１３…連結管
１４、１６…導入口
１５、１７…排出口
１８、１９…電気伝導計
２１…イオン交換樹脂製チューブ
２２…多孔質フィルタ
２３…導入口
３１…処理容器
３２…逆浸透膜性チューブ
３４…導入口
４１、４２…ガラス基板
４３、４４…ＩＴＯ膜
４５…ＴＦＴ
４６…液晶マイクロカプセル
５１…処理容器
５２…スターラ
５３…磁気攪拌子
５４…脱イオン水
５５…多孔質膜
５６…液晶マイクロカプセル
５７…水

Claims

液晶マイクロカプセルの水分散液を、第１の収容部に導入する工程と、
液晶マイクロカプセル中の不純物を透過する多孔質膜を隔てて、前記第１の収容部に隣接する第２の収容部に、脱イオン水を導入する工程と、
前記第１の収容部に収容された液晶マイクロカプセルの水分散液、及び前記第２の収容部に収容された脱イオン水に、流れを生じさせる工程と、
を具備することを特徴とする液晶マイクロカプセルの精製方法。
液晶マイクロカプセルの水分散液を収容する第１の収容部と、
前記第１の収容部に収容された液晶マイクロカプセルの水分散液に流れを生じさせる手段と、
前記第１の収容部と接して設けられた、液晶マイクロカプセル中の不純物を透過する多孔質膜と、
前記多孔質膜を介して前記第１の収容部に隣接して設けられた、脱イオン水を収容する第２の収容部と、
前記第２の収容部に収容された脱イオン水に流れを生じさせる手段と、
を具備することを特徴とする液晶マイクロカプセルの精製装置。