JP4941797B2

JP4941797B2 - 高性能精製剤の製造方法

Info

Publication number: JP4941797B2
Application number: JP2000394840A
Authority: JP
Inventors: 博之大西
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2020-12-26
Also published as: JP2002194355A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精製剤の製造方法、特に液晶組成物を高品質で製造する際に使用する精製剤の製造方法と、その方法により得られた精製剤を使用して精製を行った液晶化合物・液晶組成物、その組成物を使用した液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものにTN(捩れネマチック)型、STN(超捩れネマチック)型、DS(動的光散乱)型、GH(ゲスト・ホスト)型あるいは高速応答が可能なFLC(強誘電性液晶)等を挙げることができる。また駆動方式としても従来のスタティック駆動からマルチプレックス駆動が一般的になり、さらに単純マトリックス方式、最近ではアクティブマトリックス方式が実用化されている。
【０００３】
これらに用いられる液晶組成物は、通常2種類以上の化合物を混合して作られており、液晶組成物の物性(ネマチック相温度範囲、屈折率異方性(Δn)、誘電率異方性(Δε)、粘度、弾性定数等)や電気光学的特性(応答時間、閾値電圧、V-T曲線の急峻性等)を目的とする液晶素子の表示方式や駆動方式に応じて、種々の値に合わせるため混合比が決められているが、ほとんどの場合について熱、光、水分等に対する信頼性が高いことが必要である。また、特にアクティブマトリックス駆動方式の場合にはそれに加えて、電圧保持率(VHR)が充分に高いことが重要である。
【０００４】
液晶組成物の信頼性、比抵抗及び電圧保持率(VHR)を高めるためには、組成物を構成する個々の液晶化合物のそれぞれについて高い信頼性と電圧保持率(VHR)が達成されている必要がある。このため通常の化合物合成に加えて、化合物の比抵抗を上げる精製工程が重要である。また液晶化合物だけでなく、液晶化合物を数種混合し液晶組成物とした後にも、精製が必要となる場合があり、液晶組成物の精製もまた重要な工程となっている。
上記の精製法として、精製剤による精製法が知られている。しかし通常市販されている精製剤では、精製剤が含有しているイオン性不純物のため、かえって液晶化合物・液晶組成物を汚染する場合が多かった。このため、精製能が高く、イオン性不純物を持ち込まない精製剤が求められていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、液晶化合物・液晶組成物の信頼性、比抵抗や電圧保持率の向上に効果のある高性能精製剤の製造方法提供することにあり、その方法により得られた精製剤を使用して精製を行った液晶化合物・液晶組成物、その組成物の液晶表示素子への使用及びその使用により得られた液晶表示素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、下記の発明を見いだすに至った。
【０００７】
発明1、イオン交換水、純水または超純水で洗浄する第1工程、有機溶剤で洗浄する第2工程、乾燥工程及び／または高温炉で焼成する工程である第3工程により製造することを特徴とする精製剤の製造方法。
発明2、有機溶剤がアルコールまたはヘキサンであることを特徴とする発明1記載の精製剤製造方法。
発明3、乾燥工程が不活性ガス下、撹拌などの均一化を行いながら加温することを特徴とする発明1または2記載の精製剤製造方法。
発明4、焼成温度が200℃から600℃であることを特徴とする発明1から3のいずれかに記載の精製剤製造方法。
発明5、精製剤が無機材料であることを特徴とする発明1から4のいずれかの発明に記載の精製剤製造方法。
【０００８】
発明6、液晶化合物又は液晶組成物の精製用であることを特徴とする発明1から5のいずれかに記載の精製剤製造方法。
発明7、不活性ガスとしてチッソガスまたはアルゴンガスを用いることを特徴とする発明1から6のいずれかに記載の液晶組成物製造方法。
発明8、発明1から7のいずれかに記載の製造方法により製造された精製剤。
発明9、液晶化合物または液晶組成物の精製用である事を特徴とする発明8記載の精製剤。
発明10、発明9記載の精製剤により精製されたことを特徴とする液晶組成物。
発明11、発明10記載の液晶組成物を使用したことを特徴とする液晶表示素子。
発明12、アクティブマトリクス駆動液晶表示素子であることを特徴とする発明11記載の液晶表示素子。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法は、イオン交換水、純水または超純水で洗浄する第1工程、有機溶剤で洗浄する第2工程、乾燥工程及びまたは高温炉で焼成する工程である第3工程により製造することを特徴とする精製剤の製造方法である。第1工程で使用する洗浄水としては、従来水道水が使用されていたが、水道水に含まれる塩素イオンやカルシウムイオン等の各種イオンが精製剤を使用した際に精製系に混入するため、かえって精製度を悪化させる原因となっていた。このため、イオン交換水を使用することが好ましい。また、イオン成分を更に取り除いた純水、超純水もまた好ましい。更に、これらの水は通常の水道水より高いイオン抽出力を持つため、精製剤が当初から含有するイオン成分を除去するにも有利である。
【００１０】
第1工程の水洗いにより、水に溶解するイオン性成分、特に無機イオンは除去できるが、精製剤に含有された有機系イオン成分は水には溶解度が低いため、取り除くことが難しかった。そこで、第2工程として有機溶剤による洗浄を行うことが重要であることを見いだした。有機溶剤としては、エタノール等のアルコール系有機溶剤や、極性が低く自らの比抵抗も高いヘキサンが好ましい。特にヘキサン洗浄が好ましい。
【００１１】
第1工程で用いた水は付着水として精製剤に含まれている。また、第2工程で使用した有機溶剤も精製剤に含まれているので、第3工程として常圧又は減圧下での加熱乾燥を行うことが重要である。減圧度としては、1Paから大気圧(約101KPa)の範囲が良く、好ましくは1Pa〜100Paの範囲が良い。その際の加熱温度は、40℃から200℃が好ましい。更に高温炉で、焼成を行うことが更に好ましい。この際高温焼成しすぎると精製剤が持つ結晶水まで奪い去るため、結晶構造の変化を引き起こし、吸着点が減少するため好ましくない。このため、好ましくは200℃から600℃で焼成するのが好ましく。更に好ましくは300℃から500℃、最も好ましくは300℃から400℃での焼成である。加熱の際、減圧を常圧に戻す際には、酸化劣化等を防ぐため不活性ガスを用いることが好ましく特にチッソガス、アルゴンガスが好ましい。
【００１２】
精製剤を液晶化合物の精製に使用する場合には、液晶化合物のそのものに直接添加して撹拌することができるが、常温で流動状態を取らない場合は、有機溶剤に溶解した溶液中に、上記製造法により得られた精製剤を添加することができる。添加量としては、液晶化合物100に対して、0.01から10の質量比で添加することがが好ましく。撹拌精製時間は5分から3時間が好ましい。撹拌終了後、メンブランフィルターなどを用いて濾過することにより精製剤を分離した後、溶剤を使用した場合はエバポレーターなどにより溶剤を留去して目的の精製された液晶化合物を得ることができる。
【００１３】
更に通常のクロマト精製法として知られているように、カラムに上記の精製剤を充填して、展開液として有機溶剤を使用する事により精製することもできる。この際には、化合物とイオンもしくはイオン性物質が分離しやすい有機溶剤・その流量、カラム段数を選ぶことが重要である。
【００１４】
精製剤を液晶組成物の精製に使用する際も液晶化合物の精製と同様の方法で行うことができる。この際には常温で流動性をもつので、有機溶剤を使用せず、精製剤を直接液晶組成物に添加することがより好ましい。
【００１５】
上記の精製剤による精製法は、ツイステッドネマチック型及びスーパーツイステッドネマチック型液晶表示素子用の液晶組成物の精製に好ましく、更にTFT駆動に代表されるアクティブマトリクス駆動用液晶組成物の精製に最も好ましい。
これらの精製剤による精製法により精製された液晶組成物を使用した液晶表示素子は、イオンによる電流値の発生が少なく、電圧保持率が非常に高いため、高コントラストの表示を可能にするものである。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１７】
（実施例及び比較例）
下記の組成を有する液晶組成物Ａを定法に従い作製した。得られた液晶組成物の比抵抗を液体電極(川口電機製：LP-05)を用い、振動容量型微少電流測定装置(川口電機製:MMAI-17)により測定したところ、1.2×10¹¹Ω-cm(初期比抵抗)であった。
（液晶組成物Ａの組成）但し、「%」は『質量%』を意味する。
【００１８】
【化１】

【００１９】
この液晶組成物を用いて下記の製造法の異なるシリカゲルを用いて精製した結果を表1に示す。尚、液晶組成物の精製法は液晶組成物100に対して、1質量比の精製剤を添加し、チッソガスにより置換したフラスコ中でマグネチックスタラーにより1時間撹拌し、メンブランフィルターにより精製剤を除去した。このようにして得られた精製した液晶組成物の比抵抗を初期比抵抗の測定と同様の方法で測定して、精製の効果を比較した。尚、表1記載の精製剤の乾燥工程は、フラスコ中に精製剤を入れエバポレーターにフラスコをセットし、フラスコを回転させながらオイルバスにより加熱した。減圧にする際は、エバポレーターを減圧ポンプで接続することにより所定の減圧度を得た。焼成には高温炉を用いた。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表1の結果から明らかなように、従来の精製剤の製法である水道水を使用した比較例1に比べてイオン交換水を第1工程の洗浄に使用することにより、比抵抗値が2倍に改善されている(実施例1)。更に第2工程としてエタノール、ヘキサンで洗浄することによりそれぞれ更に比抵抗の改善がみられた(実施例2、3；エタノール、実施例4〜7；ヘキサン)。第3工程の乾燥時の加熱は、空気中では無くチッソガス中で行った方が、精製能が上昇していることがわかる(実施例3、4)。更に減圧ポンプを使用して、減圧下で加熱乾燥を行う事が更に効果的であることがわかる(実施例5)。焼成工程を加えることは、精製能の向上に効果があるが、焼成温度を上げ過ぎるとかえって精製能の低減を招くことがわかる(実施例6、7)。
【００２２】
比較例により得られた液晶組成物を90°ツイストパネルに注入して、電圧保持率を80℃で測定したところ97%であった。一方、実施例7で得られた液晶組成物を同様に90°ツイストパネルに注入して、電圧保持率を測定したところ99%が得られ、TFT用途に要求される非常に高い電圧保持率が得られた。
【００２３】
【発明の効果】
以上、本発明による精製剤の製造方法は、高い比抵抗および高い電圧保持率を得られる液晶精製剤製法として非常に有用である。本発明により製造された精製剤を用いて精製した液晶組成物は液晶表示素子として非常に有用である。

Claims

イオン交換水、純水または超純水で洗浄する第1工程、有機溶剤で洗浄する第2工程、乾燥工程及び／または高温炉で焼成する工程である第3工程により製造することを特徴とするシリカゲルの製造方法。
有機溶剤がアルコールまたはヘキサンであることを特徴とする請求項1記載のシリカゲル製造方法。
乾燥工程が不活性ガス下、撹拌などの均一化を行いながら加温することを特徴とする請求項1または2記載のシリカゲル製造方法。
焼成温度が200℃から600℃であることを特徴とする請求項1から3のいずれかの請求項に記載のシリカゲル製造方法。
液晶化合物又は液晶組成物の精製用であることを特徴とする請求項1から4のいずれかの請求項に記載のシリカゲル製造方法。
不活性ガスとしてチッソガスまたはアルゴンガスを用いることを特徴とする請求項3から5のいずれかの請求項に記載のシリカゲル製造方法。