(57)【要約】【課題】  液晶パネルから取り出した液晶材料を再利用するための処理方法において、液晶材料の電圧保持率を効率良く回復させることが可能な処理方法を提供する。【解決手段】  液晶パネルから取り出した液晶材料を再利用するための処理方法において、カラムクロマトグラフィーにより精製した後、蒸留を行うことを特徴とする処理方法。本願発明の方法は、廃棄する液晶表示素子から分別した、極めて多くの物質から構成される回収液晶材料より再使用可能な液晶材料を効率的に処理できる。本願発明の方法により、アクティブマトリクス用液晶材料からの液晶材料の再使用も可能となり、廃棄液晶表示素子による環境負荷の低減に有効である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルから取り出した液晶材料を再利用するための処理方法において、カラムクロマトグラフィーにより精製した後、蒸留を行うことを特徴とする処理方法。
【請求項２】
カラムクロマトグラフィーの充填剤の量が、精製対象となる液晶材料の質量の０．１〜１０倍量であることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
【請求項３】
カラムクロマトグラフィーの流出溶媒がヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカンから選ばれる溶媒を含有していることを特徴とする請求項１または２記載の処理方法。
【請求項４】
蒸留が減圧蒸留であり、蒸留温度が２２０度以下、減圧度が０．１５Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶パネルの製造工程で排出される不良パネルや市場で廃棄された液晶表示素子に利用されている液晶パネル中に含まれる液晶材料を再利用するための処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は人とコンピュータ等とのインターフェースとして様々な用途に使用されており、その生産量及び市場での使用量は急激に増大している。それに伴い、液晶表示素子の生産量に対応する量の使用済み液晶表示素子の発生が予想される。液晶表示素子は従来型の表示装置であるCRTとは異なった部材により構成されているため、従来とは異なる方法により廃棄する必要がある。又、最近の環境意識の高まりから、環境に負担をかけない廃棄方法や、廃棄する量をできる限り削減し再使用できる部材を積極的に再利用方法も検討されている。
【０００３】
廃液晶パネルから使用可能な部材を再使用できる状態に処理する方法として、液晶材料を回収した後、精製工程、物性測定工程、物性値調節工程を施すことを特徴する処理方法が開示されており（特許文献  １）、当該引用文献に記載の方法により液晶組成物を再利用することが可能となった。
【０００４】
一方、アクティブマトリクス用液晶材料においては、電圧保持率を十分高い値とする必要がある。電圧保持率とは液晶材料の性能指標の一つで、いわばコンデンサを構成する誘電体材料として如何に優れているかを示すものである。液晶材料の回収時に電圧保持率は悪化してしまうが、これを回復させないと表示品位が悪化してしまい実用に耐えない。特に、回収した液晶材料には不純物を含めて極めて多くの成分が含まれていることから、電圧保持率を高くすることは簡単ではなかった。つまり、精製に特段の注意を払わないと、重要な特性パラメータである電圧保持率を効率良く回復できない場合があるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３７４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、液晶パネルから取り出した液晶材料を再利用するための処理方法において、液晶材料の電圧保持率を効率良く回復させることが可能な処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために鋭意検討した結果、蒸留に先立ってカラムクロマトグラフィーを行うのが良いことを見出した。即ち、本発明は、液晶パネルから取り出した液晶材料を再利用するための処理方法において、カラムクロマトグラフィーにより精製した後、蒸留を行うことを特徴とする処理方法を提供する。
【０００８】
カラムクロマトグラフィー及び蒸留は、有機合成の分野では良く用いられる精製方法であり、カラムクロマトグラフィーと蒸留の併用も新規ではない。しかしながら、カラムクロマトグラフィーと蒸留を併用する場合、蒸留、カラムクロマトグラフィーの順で行うことが一般的である。なぜなら、カラムクロマトグラフィーは蒸留と比較して操作が煩雑で処理時間が長く、流出溶媒として使用する溶媒コストもかかるため総じてコスト高の精製手段だからである。まず、蒸留で除去可能な不純物を除去することによりカラムクロマトグラフィー処理の対象となる量をなるべく低減してから、カラムクロマトグラフィー処理をした方がコストの観点から合理的である。
【０００９】
液晶パネルから回収した液晶材料を精製する場合には、蒸留、カラムクロマトグラフィーの順に処理を施すと電圧保持率を十分に回復させることが困難であることが我々の検討で明らかとなった。
【発明の効果】
【００１０】
液晶パネルから取り出した液晶材料の電圧保持率を効率良く回復させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の一例について説明する。本発明において、カラムクロマトグラフィーはイオン性の不純物及び極性の高い不純物の除去を主たる目的として行う。アクティブマトリクス用液晶材料は、ＳＴＮ用液晶材料とは異なり比較的低極性の化合物により構成される。すなわち、コアとなる脂環式炭化水素、芳香族炭化水素に、側鎖として鎖状アルキル基、アルコキシ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基などの置換基により構成される構造の化合物を含有する。この様な化合物は、ヘキサンを溶媒とした時の順相のシリカゲル薄層クロマトグラフィー（TLC）のRf値の値は、０．４以上となるようなものが殆どである。実用上、これより極性が高いものは不純物と見なして精製するのが効率が良い。カラムクロマトグラフィーの充填剤としてはシリカゲル、アルミナ等が挙げられる。順相と逆相カラムクロマトグラフィーがあるが、本発明の処理方法としては順相が好ましい。充填剤は回収液晶の質量に対して、０．１倍〜１０倍の質量を使用することが好ましく、０．４〜５倍の質量を使用することが更に好ましく、０．８倍〜２倍の質量を使用することが特に好ましい。流出溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼンなどが好ましく、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン等の低極性の炭化水素系溶媒が特に好ましい。
【００１２】
蒸留は液晶材料を回収する際に混入する液晶分子より分子量が大きな不純物を除去することを主たる目的として行う。液晶材料は液晶パネル中で配向膜と接している。配向膜は主に、ポリイミドが用いられている。また、液晶パネル中ではレジスト樹脂で作製されたスペーサーや樹脂スペーサーが存在する。さらに液晶パネル中にはカラーフィルターにはカラーフィルターに用いられているレジスト樹脂も存在する。このように液晶パネルは多くの高分子材料が使用されており、液晶材料の回収時に混入する恐れがある。このような高分子材料の分子量はおよそ数万〜数十万であるが、液晶材料の回収時に混入する恐れが最も大きいのは高分子材料の分解物、もしくは不純物として含有されるオリゴマーと推測される、分子量が１０００〜２５００程度の不純物である。アクティブマトリクス用液晶材料の分子量は大きくて、約５５０以下であることを考慮すると、蒸留処理としては分子量が１０００以上の不純物、さらに好ましくは分子量が８００以上の不純物、特に好ましくは分子量が６００以上の不純物を効率良く除去できるような条件に設定することが必要である。
【００１３】
蒸留は、できる限り低い温度で行うのが好ましい。２７０℃以下が好ましく、２２０℃以下が更に好ましく、１９０℃が特に好ましい。低い蒸留温度と高い回収率を両立させる目的から、減圧蒸留が好ましい。減圧度としては、６６Ｐａ以下が好ましく、６．６Ｐａ以下がさらに好ましく、０．１５Ｐａ以下が特に好ましい。上述のように蒸留の主たる目的は回収した液晶材料に含有される、液晶材料より分子量の大きい不純物の除去であることを考慮すると、分子量が近い化合物を精密に分取するような必要は無い。つまり理論段数が高い必要は無い。むしろ、できる限り低い温度で効率良く液晶材料より分子量が大きい不純物を除去することが重要であるので、分子蒸留装置、もしくは短工程蒸留装置、薄膜蒸留装置と呼ばれる蒸留装置を適用するのが好ましい。このような蒸留装置を用いると、減圧度０．１５Ｐａ以下に設定することで、温度２００度以下で容易にアクティブマトリクス液晶材料と液晶材料より分子量が大きい不純物を分取することができる。
【００１４】
カラムクロマトグラフィー、蒸留の順で精製処理を施した後、更に精製度を上げる目的でカラムクロマトグラフィー処理をしても良い。蒸留処理は加熱を伴うため、アクティブマトリクス用液晶材料の損傷を完全に防止することは困難である。そのため、蒸留により損傷を受けたアクティブマトリクス用液晶材料を除去することは品質保持の観点から好ましい。ここで行うカラムクロマトグラフィー条件は上述と同様に設定することができる。
【実施例】
【００１５】
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。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。電圧保持率の測定は（株）東陽テクニカ製の「VHR-1A」を用い、フレーム周期が200ミリ秒、パルス幅が64マイクロ秒、印加電圧5Vに設定して行った。イオン密度の測定は（株）東陽テクニカ製の「MTR-1」を用い、±20Vの三角波（周波数0.5Hz）で行った。電圧保持率、イオン密度の測定いずれも、ポリイミド配向膜を形成した、電極面積1cm2、セルギャップ６μｍのガラスセルを用いて行った。
（参考例１）  液晶材料の回収
市中に出回ったアクティブマトリクス液晶ディスプレイからディスプレイパネルを取り出し、そのディスプレイパネルを金槌で1cm角程度まで粉砕した。この粉砕物45kgをアセトン9000mlで3回洗浄した。このアセトン洗浄液（計27000ml）を減圧留去して回収液晶（Ａ）を45g得た。この回収液晶（Ａ）は若干赤色に着色しており、ネマチック液晶−等方性液体相転移温度（TNI）は96℃、複屈折率は0.083、誘電率の異方性は+4.2であった。80℃での電圧保持率は4%であった。イオン密度は、イオン密度が大きすぎるため測定不能であった。また、この回収液晶は以下の式（e-1）から式（e-60）で表される化合物を含有していた。
【００１６】
【化１】
2006091266.tif 000002
【００１７】
【化２】
2006091266.tif 000003
【００１８】
【化３】
2006091266.tif 000004
【００１９】
【化４】
2006091266.tif 000005
【００２０】
（実施例１）  カラムクロマトグラフィー、減圧蒸留、カラムクロマトグラフィーの順の精製
（カラムクロマトグラフィー）
参考例１で回収した回収液晶（A）の薄層クロマトグラフィー（流出溶媒：ヘキサン）を行ったところ、Rｆ値が0.46、0.55、0.69の大きく分けて三つのスポットが観察された。回収液晶（A）40gを40gのシリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィー（流出溶媒：ヘキサン）によって原点成分の除去、及び着色成分の除去を行った。得られた液晶材料（B）は36gであった。TNIは92℃、複屈折率は0.0889、誘電率の異方性は4.5であった。80℃での電圧保持率は94.8%で、イオン密度は57pC/cm2であった
（減圧蒸留）
カラムクロマトグラフィー処理によって得られた液晶（B）4.1gを、クーゲルロール蒸留装置（減圧度60Pa、温度250℃）にて蒸留し、液晶（C）3.9gを得た。TNIは92℃、複屈折率は0.0870、誘電率の異方性は4.5であった。80℃での電圧保持率は93.0%で、イオン密度は103pC/cm2であった。
（カラムクロマトグラフィー）
液晶（C）2.02gを2.00gのシリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィー（流出溶媒：ヘキサン）によって原点成分の除去、及び着色成分の除去を行った。得られた液晶材料（D）は2.00gであった。TNIは92℃、複屈折率は0.0890、誘電率の異方性は4.5であった。80℃での電圧保持率は95.0%で、イオン密度は46pC/cm2であった。
（実施例２）  カラムクロマトグラフィー、分子蒸留の順の精製
実施例１のカラムクロマトグラフィー処理によって得られた液晶（B）30.0gを分子蒸留装置（ドイツUIC  GmbH製のKDL-5、減圧度0.15Pa以下、温度190度）にて蒸留し、液晶材料（E）28gを得た。TNIは92℃、複屈折率は0.0890、誘電率の異方性は4.5であった。80℃での電圧保持率は94.1%で、イオン密度は80pC/cm2であった
【００２１】
（比較例）  減圧蒸留、カラムクロマトグラフィーの順の精製
（減圧蒸留）
参考例で得られた液晶（A）2.0gを、クーゲルロール蒸留装置（減圧度60Pa、温度250℃）にて蒸留し、液晶（F）1.9gを得た。TNIは92℃、複屈折率は0.0900、誘電率の異方性は4.3であった。80℃での電圧保持率は11.0%で、イオン密度は大きすぎるため、測定不能であった。
（カラムクロマトグラフィー）
液晶（F）1.0gを1.0gのシリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィー（流出溶媒：ヘキサン）によって原点成分の除去、及び着色成分の除去を行った。得られた液晶材料（G）は0.95gであった。TNIは90℃、複屈折率は0.0870、誘電率の異方性は4.0であった。80℃での電圧保持率は89.0%で、イオン密度は261pC/cm2であった。
【００２２】
以上の実施例と比較例から明らかなように、カラムクロマトグラフィー、蒸留の順に精製した本発明の方法と、蒸留、カラムクロマトグラフィーの順に精製した比較例とを比較すると、本発明の方法の方が電圧保持率が高いことがわかる。