JPWO2015159678A1 - 液晶の貯蔵又は運搬のための容器 - Google Patents

Abstract

本発明は、チタンを主成分とする素材から成ることを特徴とし、大型であっても軽量であり、耐衝撃性や耐圧性を有することに加え、液晶材料の比抵抗値や電圧保持率を高い状態で貯蔵および輸送することができ、更に長期間において、その状態を維持することができ、液晶材料の長期の品質安定性を与える容器を提供する。また、これを用いた貯蔵又は輸送の方法を提供する。本発明は、ＴＦＴ駆動液晶表示素子を作製するために用いられる液晶材料の貯蔵および輸送に有用である。

Description

本発明は、安定した品質維持が求められる有機材料である液晶材料に使用する容器及びその容器を使った貯蔵又は輸送の方法に関する。

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、ワードプロセッサー、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ、時計、広告表示板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（ツイステッド・ネマチック）型、ＳＴＮ（スーパー・ツイステッド・ネマチック）型、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた垂直配向型やＩＰＳ（イン・プレーン・スイッチング）型等がある。これらの液晶表示素子に用いられる液晶材料は、一般的には数種類から数十種類の化合物から構成される液状の組成物であって、それぞれの使用される用途や表示方式によって、最適な物性値や性能を求められる。更に、液晶表示素子の信頼性や寿命等の観点から水分、空気、熱、光などの外的要因に対して安定であることも求められる。また、液晶材料は、イオン性不純物等が混入すると液晶表示素子の電気的性能が悪化するため、その保管においても十分な管理が求められる。

液晶材料の保管には、１００ｍＬから１Ｌ程度のガラス瓶が使用されることが一般的であるが、液晶表示素子の大型化が進み、使用される液晶材料が増えることに伴って、液晶材料を保管する容器も大容量であることが必要となってきている。

しかし、大容量のガラス瓶はコストがかかり、また、運搬時にガラス瓶を破損してしまう危険性もある。また、液晶表示素子を製造するために液晶材料を液晶パネルに封入する方法として、液晶材料の保管容器に液晶材料を注入する装置へ導入する管を直接繋ぎ、ポンプ等で送り込む方式が提案されている。しかしながら、液晶表示素子の大型化に伴い、液晶材料を送り込むための圧力が大きくなり、そのために液晶材料の保管容器の耐圧も十分に強いものが求められるようになっている。

このような中、ステンレス製の液晶材料の貯蔵容器と液晶材料を注入するユニットが一体化した液晶表示素子の製造装置が提案されている。（特許文献１）
また、耐腐食性鋼鉄製の容器を用い。破損防止、液晶材料の汚染防止およびリユースによる環境的調和の改善を目的とした輸送および貯蔵の方法が提案されている。（特許文献２）
しかしながら、貯蔵や輸送の際にこれまで以上に高いレベルでの液晶材料の長期的な品質維持が求められていた。

特開２００１−１５４２１０号公報 特開２００５−１５７３６１号公報

本発明が解決しようする課題は、衝撃に対する破損等の問題が無く液晶材料をガス等の圧力により直接製造装置に移し替える作業にも耐えうることと、大型であっても軽量であることを両立する容器であって、更に液晶材料の品質の長期安定性を維持することができる容器を提供することである。また、これを用いた貯蔵又は輸送の方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、剛直で気密性を有し、丈夫で軽く、更に特定の素材で構成される容器とすることで、長期的に品質安定性を与えることのできる貯蔵および輸送のための容器が得られることを見出し本発明の完成に至った。

すなわち、剛直で気密性を有しチタンを主成分とする素材から成ることを特徴とする有機材料の貯蔵又は運搬のための容器を提供する。

本発明の容器は、耐衝撃性、耐圧性、軽量性を有することに加え、液晶材料の比抵抗値や電圧保持率を高い状態で貯蔵および輸送することができ、更に長期間において、その状態を維持することができることから、液晶材料の長期の品質安定性を与える。本発明の容器は、ＴＮ表示モード、ＩＰＳ表示モード、ＶＡ表示モード、ＰＳＶＡ表示モード等のＴＦＴ駆動液晶表示素子を作製するために用いられる液晶材料の貯蔵および輸送に有用である。

本発明の容器は、品質の安定性を求められる有機材料、特に液晶材料の貯蔵や輸送に用いられる。

本発明の容器は、正圧や負圧に対して気密性を有し、衝撃に耐えうる剛直性を有するが、圧力容器としての機能を有することが好ましい。正圧にする場合、容器内に圧縮空気や窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスを封入するための分配器や圧力計を取り付けられるようになっていることが好ましく、負圧にする場合、真空ポンプによる減圧化を行うため配管を取り付けられるようになっていることが好ましい。

また、本発明の容器は、内容物の品質の安定性の観点から水や空気に対する気密性を有することが好ましい。

本発明の容器は、チタンを主成分とする素材より成る。該素材は容器に入れられる有機材料と接触する内表面に使用されることが必要であるが、容器全体に使用されていても良い。

本発明の容器の内表面は、特定の処理等がなされていても良い。

本発明の容器の容量は、１Ｌ以上であることが好ましく、５Ｌ以上であることが更に好ましい。軽量性を有し、耐圧性、衝撃性に耐えうるので、１００Ｌ以上であることもできる。

本発明の容器は、比抵抗等の電気的性能の長期的安定性が求められる電子デバイス製造用有機材料に使用されることが好ましく、液晶表示素子用の液晶材料に使用されることが更に好ましく、ＴＦＴ駆動液晶表示素子用の液晶材料に使用されることが特に好ましい。

本発明の容器に使用される液晶材料として、例えば、フッ素基が導入された液晶化合物を含有する液晶組成物が挙げられる。

フッ素基が導入された液晶化合物として、具体的には以下のようなものが挙げられる。

（式中、Ｒ^１１は炭素数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−ＯＣＦ_２−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲンで置換されていてもよく、Ａ^１１、Ａ^１２はそれぞれ独立して下記の何れかの構造

（該構造中シクロヘキサン環の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−で置換されていてもよく、Ｘ^６１及びＸ^６２はそれぞれ独立して−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３を表す。）を表し、Ｘは−Ｈ、−Ｃｌ又は−Ｆを表し、Ｙは−Ｆ、−ＯＣＨＦ_２、−ＣＦ_３又は−ＯＣＦ_３を表し、Ｚ^１１及びＺ^１２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−を表し、ｍ^１は０〜４を表し、Ａ^１２及び／又はＺ^１２が複数存在する場合、それらは同一であっても、異なっていてもよい。）
また、その他のフッ素基が導入された液晶化合物として、具体的には以下のようなものが挙げられる。

（式中、Ｒ^２１及びＲ^２２はそれぞれ独立して炭素数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−ＯＣＦ_２−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲンで置換されていてもよく、Ａ^２１、Ａ^２２はそれぞれ独立して下記の何れかの構造

を表し、Ｚ^２１及びＺ^２２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＦ_２−又は−ＣＦ_２Ｏ−を表し、ｍ^２及びｍ^３は０〜３を表すが、ｍ^２＋ｍ^３は１〜３を表し、Ａ^２１、Ａ^２２、Ｚ^２１及び／又はＺ^２２が複数存在する場合、それらは同一であっても、異なっていてもよい。）
本発明の容器に使用される液晶材料には、フッ素基が導入された液晶化合物以外の液晶化合物も含有することができる。具体的には以下のような一般式（ＩＩＩ−Ａ）〜一般式（ＩＩＩ−Ｊ）で表される化合物が挙げられる。

（式中、Ｒ^５及びＲ^６はそれぞれ独立して炭素数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の−ＣＨ_２−は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−又は−ＯＣＦ_２−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲンで置換されていてもよい。）
これらの液晶化合物は単独で用いても、複数を混合して用いても良い。

ＴＦＴ駆動用液晶表示素子に用いられる液晶材料は、高比抵抗値あるいは高電圧保持率を有し、更にその経時安定性を強く求められることから、本発明の容器は好適である。特に、比抵抗値１．０×１０^１２Ω・ｃｍ以上の液晶材料に適用することが好ましく、１．０×１０^１３Ω・ｃｍ以上の液晶材料に適用することがより好ましく、１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以上の液晶材料に適用することが更に好ましい。

本発明の容器は、チタンを主成分とする素材とすることで液晶材料の比抵抗や電圧保持率等の電気的性能を劣化させることなく、長期間に渡って、変化が極めて小さく、特性の維持をすることができるため、貯蔵および輸送に使用することが好ましい。また、液晶材料を貯蔵あるいは輸送に使用している本発明の容器を配管等で、そのまま液晶表示素子の製造装置に連結することもできる。

本発明の容器は、輸送の際の移動を容易するために容器の底に底車等を取り付けることもできる。

以下に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。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「％」は『質量％』を意味する。
実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。なお、ｎは自然数を表す。
（側鎖）
-n -C_nH_2n+1 炭素原子数ｎの直鎖状のアルキル基
n- C_nH_2n+1- 炭素原子数ｎの直鎖状のアルキル基
-On -OC_nH_2n+1 炭素原子数ｎの直鎖状のアルコキシル基
nO- C_nH_2n+1O- 炭素原子数ｎの直鎖状のアルコキシル基
-V -CH=CH₂
V- CH₂=CH-
-V1 -CH=CH-CH₃
1V- CH₃-CH=CH-
-2V -CH₂-CH₂-CH=CH₃
V2- CH₃=CH-CH₂-CH₂-
-2V1 -CH₂-CH₂-CH=CH-CH₃
1V2- CH₃-CH=CH-CH₂-CH₂
（連結基）
-n- -C_nH_2n-
-nO- -C_nH_2n-O-
-On- -O-C_nH_2n-
-COO- -C(=O)-O-
-OCO- -O-C(=O)-
-CF2O- -CF₂-O-
-OCF2- -O-CF₂-
（環構造）

実施例中、測定した特性は以下の通りである。

Ｔ_ｎｉ ：ネマチック相−等方性液体相転移温度（℃）
Ｔ_ｃｎ ：固体相−ネマチック相転移温度（℃）
Δｎ ：２０℃における屈折率異方性
Δε ：２０℃における誘電率異方性
η ：２０℃における粘度（ｍＰａ・ｓ）
γ_１ ：２０℃における回転粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｋ_３３ ：２０℃における弾性定数Ｋ_３３（ｐＮ）
比抵抗値 ：２５℃における比抵抗値（Ω・ｃｍ）
電圧保持率：６０Ｈｚ、１Ｖ印加条件での６０℃における電圧保持率（％）
イオン密度：０．０５Ｈｚ、２０Ｖ印加条件での６０℃におけるイオン密度（ｐＣ／ｃｍ^−３）
また、重合性化合物含有液晶組成物に使用した重合性化合物の代表例として式（Ｉｂ−３）の化合物を用いたが、本発明は該重合性化合物に限定されるものではない。

以下に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。
（実施例および比較例）
代表的な液晶組成物としてＬＣ−Ａを調製した。液晶組成物の構成とその物性値は表１のとおりであった。

ＬＣ−Ａ ９９．５％に式（Ｉｂ−３）の重合性化合物０．５％添加した重合性化合物含有液晶組成物ＭＬＣ−１を調製した。

鋼鉄製およびチタン製の容量１０Ｌの耐圧構造を有する容器をそれぞれ製造し、このＭＬＣ−１を容量１０Ｌの鋼鉄製容器（比較例１）及び容量１０Ｌのチタン製容器（実施例１）に充填・密閉した。室温でＭＬＣ−１を充填した各容器を保管し、１ヶ月後に開封し品質評価を行った。評価結果を表２に示す。

比較例１である鋼鉄製容器に充填したＭＬＣ−Ａは１ヵ月後と比抵抗値および電圧保持率の下落、ならびにイオン密度の増加が見られた。一方、実施例１であるチタン製容器に充填したＬＣ−Ａは比抵抗値、電圧保持率およびイオン密度に大きな変化は見られなかった。
以上のことから、本発明の容器は液晶材料の品質と強い相関のある比抵抗値、電圧保持率およびイオン密度などの指標を変化させない優れた容器であることが確認された。

Claims (7)

1. 有機材料との接触面がチタンを主成分とする素材である、剛直で気密性を有する容器。
2. 水及び酸素に対する機密性を有する請求項１記載の容器。
3. 請求項１又は２記載の有機材料の貯蔵又は運搬のための容器。
4. 前記有機材料が比抵抗値１．０×１０^１２Ω・ｃｍ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の容器。
5. 前記電子材料が液晶材料である請求項１〜３のいずれか１項に記載の容器。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の容器を用いた貯蔵又は運搬の方法。
7. 不活性ガス雰囲気下で行う請求項６記載の貯蔵又は運搬の方法。