(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶配向材の廃液を回収する工程と、
液晶配向材の成分であるポリアミド酸(ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄｓ)及び可溶性ポリイミド（ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ）に対して不溶性を有する有機溶媒または超純水に前記回収された液晶配向材の廃液を入れ、ポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを固形化する工程と、
固形化されたポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを前記有機溶媒または超純水から分離する工程と、を含む液晶配向材の再生方法。
【請求項２】
液晶配向材の廃液を回収する工程と、
液晶配向材の成分であるポリアミド酸及び可溶性ポリイミドに対して不溶性を有する有機溶媒または超純水に前記回収された液晶配向材の廃液を入れ、ポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを固形化する工程と、
固形化されたポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを前記有機溶媒または超純水から分離する工程と、
前記分離されたポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを配向材の原液と同一の組成からなる混合溶媒に溶解する工程と、を含む液晶配向材の再生方法。
【請求項３】
冷却手段を備えた移送装置を利用して液晶配向材の廃液を回収する工程と、
液晶配向材の成分であるポリアミド酸及び可溶性ポリイミドに対して不溶性を有する有機溶媒または超純水に前記回収された液晶配向材の廃液を入れ、ポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを固形化する工程と、
固形化されたポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを前記有機溶媒または超純水から分離する工程と、
前記分離されたポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを配向材の原液と同一の組成からなる混合溶媒に溶解する工程と、を含む液晶配向材の再生方法。
【請求項４】
液晶配向材の廃液が空気と接触するのを遮断する空気接触遮断手段と、液晶配向材の廃液を冷却する冷却手段とを備えた移送装置を利用して液晶配向材の廃液を回収する工程と、
液晶配向材の成分であるポリアミド酸及び可溶性ポリイミドに対して不溶性を有する有機溶媒または超純水に前記回収された液晶配向材の廃液を入れ、ポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを固形化する工程と、
固形化されたポリアミド酸及び可溶性イミドを前記有機溶媒または超純水から分離する工程と、
前記分離されたポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを配向材の原液と同一の組成からなる混合溶媒に溶解する工程と、を含む液晶配向材の再生方法。
【請求項５】
液晶配向材の廃液が空気と接触するのを遮断する空気接触遮断手段と、液晶配向材の廃液を冷却する冷却手段とを備えた移送装置を利用して液晶配向材の廃液を回収する工程と、
液晶配向材の成分であるポリアミド酸及び可溶性ポリイミドに対して不溶性を有する有機溶媒または超純水に前記回収された液晶配向材の廃液を入れ、ポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを固形化する工程と、
固形化されたポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを前記有機溶媒または超純水から分離する工程と、
前記分離されたポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを洗浄して乾燥する工程と、
前記洗浄して乾燥されたポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを配向材の原液と同一の組成からなる混合溶媒に溶解する工程と、を含む液晶配向材の再生方法。
【請求項６】
固形化したポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを前記有機溶媒または超純水から分離する工程においてろ過法が使用される、請求項１から５のいずれかに記載の液晶配向材の再生方法。
【請求項７】
前記液晶配向材の廃液の回収は５℃以下の温度で行われる、請求項３から５のいずれかに記載の液晶配向材の再生方法。
【請求項８】
前記冷却手段は冷却バス（ｃｏｏｌｉｎｇ  ｂａｔｈ）または冷却ジャケット（ｃｏｏｌｉｎｇ ｊａｃｋｅｔ）である、請求項３から５のいずれかに記載の液晶配向材の再生方法。
【請求項９】
前記液晶配向材の廃液の回収、貯蔵及び運搬の際にＮ2ガスを吹き込みながら回収する、請求項４または５に記載の液晶配向材の再生方法。
【請求項１０】
前記有機溶媒はエーテル類である、請求項１から５のいずれかに記載の液晶配向材の再生方法。
【請求項１１】
前記有機溶媒または超純水の使用量は、前記配向材の廃液１００重量部に対して１３０重量部以上である、請求項１から５のいずれかに記載の液晶配向材の再生方法。
【請求項１２】
前記分離されたポリアミド酸及び可溶性ポリイミドを洗浄して乾燥する工程において真空オーブンが使用される、請求項５に記載の液晶配向材の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶配向材の再生方法に関し、特に、液晶配向材を使用するＬＣＤ製造工程において大量に発生する液晶配向材の廃液を回収し、液晶配向材の成分であるポリアミド酸（ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ；以下、ＰＡＡとする）及び可溶性ポリイミド（ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；以下、ｓｏｌ．ＰＩとする）を再生する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶の物性定数は分子配列の状態に依存するため、電界などの外力に対する応答にも差異が生じる。したがって、液晶の分子配列の制御は、液晶の物性の研究のみでなく、表示素子の構成にも不可欠な技術である。しかし、液晶材料を単にガラス基板の間に満たすだけでは均一な分子配列を得るのは難い。したがって、ガラス基板に配向膜を形成するのが一般的である。
【０００３】
配向膜には、構成成分が無機物が主体であるものまたは有機物が主体であるものと両者併用であるものとがあるが、実用的な液晶表示素子の構成材料としては有機物が主に用いられている。
【０００４】
１９７２年にジャニング（Ｊａｎｎｉｎｇ）によって提案された、ＳｉＯの四方蒸着から出発した液晶表示素子に対する配向制御技術は、表示素子の量産化とともに液晶材料に対する特性の変化が少なくて量産に適した有機高分子を用いる配向制御技術に発展した。即ち、液晶の分子配向は、回転塗布法（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｃｏａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）または印刷塗布法（ｐｒｉｎｔｉｎｇｃｏａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）によりガラス基板上にラビング有機高分子の薄膜を形成し、次いで硬化させることにより、制御される。
【０００５】
ラビング法は、１９１１年にマウギン（Ｍａｕｇｕｉｎ）により、ガラス基板を布などの材料で一定の方向に擦ると擦った方向に液晶分子の長軸が整然と配向する現象が観察されたことから知られるようになった。以後、多くの研究者らがラビング法に適した基板及び薄膜の材料を研究してきたが、材料の明確な選定基準は現在でも確立されていない。
【０００６】
しかしながら、ツイストネマチック型の液晶表示素子の量産が始まって以来、高い加水分解性を有するシッフベース（Ｓｃｈｉｆｆ ｂａｓｅ）系液晶を使用したため、素子の信頼性を確保することのできるガラスフリットシーリング（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ ｓｅａｌｉｎｇ）が不可欠であった。このため、高温処理工程において問題が生じないポリイミド系材料が選定された。その後、印刷性、ラビング性、配向制御能力及び化学的安定性の側面においてもポリイミド系材料が他の有機高分子と比べて優れていることが確認されたため、現在でも種々の液晶表示素子の配向膜材料としてポリイミド系材料が広く使用されている。
【０００７】
一般的に、ポリイミド系高分子は、溶媒中でのジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）と酸無水物（ａｃｉｄ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ）との反応により、ＰＡＡまたはｓｏｌ．ＰＩを合成する。ここで、印刷用材料は、ＰＡＡまたはｓｏｌ．ＰＩであり、印刷後の乾燥、加熱及び硬化工程を経てポリイミドになる。
【０００８】
このようなポリイミドを用いて配向膜を形成する方法には、スピン，スプレー，ディップ及び印刷法などの様々な方法があり、量産性を考慮して現在は印刷法が主に使用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、印刷法による場合、供給された配向膜原料のうちの約７０％の溶液が配向膜の印刷に使用されずに浪費されるため、原料コストの増加により製造コストの上昇が生じるという問題がある。また、廃棄配向膜の処理には多くの費用を伴うという問題がある。
【００１０】
したがって、本発明は、このような問題を解決するために、ＬＣＤ液晶工程において使用されて廃棄される廃棄配向材を効率的に再生することにより、原価の節減に大きく寄与することができ、また、廃棄配向材の発生量を顕著に減少させることにより、廃棄物処理コストを減少させることができる液晶配向材の再生方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、液晶配向材の廃液を回収する工程と、液晶配向材の成分であるＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩに対して不溶性を有する有機溶媒または超純水に回収された液晶配向材の廃液を入れ、ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを固形化する工程と、有機溶媒または超純水から固形化されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを分離する工程とを含む液晶配向材の再生方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、液晶配向材の廃液を回収する工程と、液晶配向材の成分であるＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩに対して不溶性を有する有機溶媒または超純水に回収された液晶配向材の廃液を入れ、ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを固形化する工程と、固形化されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを有機溶媒または超純水から分離する工程と、分離されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを配向材の原液と同一の組成からなる混合溶媒に溶解する工程とを含む液晶配向材の再生方法を提供する。
【００１３】
さらに、本発明は、冷却手段を備えた移送装置を利用して液晶配向材の廃液を回収する工程と、液晶配向材の成分であるＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩに対して不溶性を有する有機溶媒または超純水に回収された液晶配向材の廃液を入れ、ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを固形化する工程と、固形化されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを有機溶媒または超純水から分離する工程と、分離されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを配向材の原液と同一の組成からなる混合溶媒に溶解する工程とを含む液晶配向材の再生方法を提供する。冷却手段及び移送装置は、通常用いられるものを使用することができる。
【００１４】
またさらに、本発明は、液晶配向材の廃液が空気と接触するのを遮断する空気接触遮断手段と、液晶配向材の廃液を冷却する冷却手段とを備えた移送装置を利用して液晶配向材の廃液を回収する工程と、液晶配向材の成分であるＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩに対して不溶性を有する有機溶媒または超純水に回収された液晶配向材の廃液を入れ、ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを固形化する工程と、固形化されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを有機溶媒または超純水から分離する工程と、分離されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを配向材の原液と同一の組成からなる混合溶媒に溶解する工程とを含む液晶配向材の再生方法を提供する。冷却手段及び移送装置は、通常用いられるものを使用することができる。
【００１５】
また、本発明は、液晶配向材の廃液が空気と接触するのを遮断する空気接触遮断手段と、液晶配向材の廃液を冷却する冷却手段とを備えた移送装置を利用して液晶配向材の廃液を回収する工程と、液晶配向材の成分であるＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩに対して不溶性を有する有機溶媒または超純水に回収された液晶配向材の廃液を入れ、ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを固形化する工程と、固形化されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを有機溶媒または超純水から分離する工程と、分離されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを洗浄して乾燥する工程と、洗浄して乾燥されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを配向材の原液と同一の組成からなる混合溶媒に溶解する工程を含む液晶配向材の再生方法を提供する。冷却手段及び移送装置は、通常用いられるものを使用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
本発明では、液晶配向材の廃液の回収の際は、液晶配向材に液晶配向材以外の他の溶媒のような異物質が混入しないようにするのが好ましい。異物質の混入防止のために、別個の配管または装置を使用することができる。また、この廃液は、回収、貯蔵及び運搬の際には、５℃以下に維持するのが好ましい。図１は、温度及び貯蔵日数による配向材の粘度の変化を示す。図１には、５℃では粘度の変化が殆どないことが示されている。この温度を維持するために、冷却バス（ｃｏｏｌｉｎｇ ｂａｔｈ）または冷却ジャケット（ｃｏｏｌｉｎｇ ｊａｃｋｅｔ）を使用することができる。
【００１８】
また、上記液晶配向材の廃液は、水分を含んだ空気との接触を遮断するのが好ましい。液晶配向材の成分であるポリイミドがＨ2Ｏと接触すると、ポリイミドの加水分解が起こるためである。図２は、ＰＡＡがＨ2Ｏと反応して加水分解が起こる過程の化学式を示す。ＰＡＡの加水分解は、配向材の粘度を下げ、印刷率を低下させるという問題を発生させる。以下の表１では、配向膜の原液の物性と廃液の物性とが比較されている。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１に示されるように、配向材の原液は、廃液と比べて、水分の含有量が少なく、粘度が高く、塩素（Ｃｌ）の含量が少なくなっている。しかし、固形分は同程度である。表１に示されるように、水分は粘度に大きく影響を与えており、水分を含んだ空気との接触を防止することにより廃液の汚染を防止することができることがわかる。
【００２１】
また、水分を含んだ空気と廃液との接触を遮断するために、廃液の回収、貯蔵及び運搬の際の空気接触遮断手段として、Ｎ2ガスを吹き込む装置を備えるのが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明は、回収された液晶配向材の廃液を、ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩに対し不溶性を有する有機溶媒または超純水に入れ、ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを固形化する工程を含む。この有機溶媒はエーテル類であるのが好ましい。また、有機溶媒または超純水は、液晶配向材の廃液１００重量部に対し、１３０重量部以上を使用するのが好ましく、１３０〜１６０重量部を使用するのがさらに好ましい。
【００２３】
本発明は、上記有機溶媒からＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを分離する工程をさらに含む。この分離では、ろ過法が一般的に使用されるが、遠心分離法のような固形物を溶媒から分離する他の方法を使用することもできる。
【００２４】
また、本発明は、固形ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩからより確実に有機溶媒を除去するために、ろ過された固形ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを洗浄して乾燥する工程をさらに含むことができる。好ましくは、この乾燥工程では真空オーブンが使用される。
【００２５】
さらに、本発明は、上記分離されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを配向材の原液と同一の組成からなる混合溶媒に溶解する工程を含む。この分離されたＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩは固形状態であるため、配向材の溶液を製造するためには、上記再生された固形配向膜材は、配向材の原液で使用される溶媒に溶解される。この溶媒としてはＮ−メチル−２−ピロリジノン（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌ−２−Ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｏｎｅ）及び／または、γ−ブチロラクトン（ γ−ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）などの極性溶媒が利用され、印刷性を改善するために一般的にセロソルヴ（ｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ）などの表面張力が小さい溶媒が混合されて使用されるのが一般的である。
【００２６】
以下、本発明の実施例を記載する。しかし、以下の実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明が以下の実施例に限られるわけではない。
【００２７】
[実施例１]
廃液の再生は、図３に記載されるような一連の工程を通して行われた。ＬＣＤ液晶工程で発生した液晶配向材の廃液を、５℃以下に維持するとともにＮ2ガスを吹き込みながら管を通じて回収し、この回収した廃液を超純水に入れ、ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを固形化した後、有機溶媒と固形ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩとの混合液をろ過し、超純水から固形ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを分離した。この分離された固形ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを、蒸留水で洗浄した後、真空オーブンで乾燥した。そして、この乾燥された固形ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩをＮ−メチル−２−ピロリジノン、γ−ブチロラクトン及びセロソルヴが混合された混合溶媒に入れ、熱を加えて固形ＰＡＡ及びｓｏｌ．ＰＩを溶解して再生液晶配向材を製造した。
【００２８】
実験１
実施例１に従って製造された再生液晶配向材に対し、液晶配向材の廃液、及び主としてＬＣＤ液晶工程で使用された後に単に回収された液晶配向材の原液の固体含有量、粘度、水分含有量及び金属不純物含有量を測定した。この測定の結果は表２に示す。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
粘度及び水分含有量の特性は、ＬＣＤ液晶工程では重要と考えられる。表２は、再生液晶配向材の粘度が、２５．８Ｃｐであり、廃液の粘度１９．９Ｃｐよりはるかに大きく、原液の粘度２４．６Ｃｐと同等な水準であることを示す。また、表２は、再生液晶配向材の水分含有量は、０．３４％であり、廃液の粘度４．５８％よりはるかに小さく、原液の粘度０．２５％と同等な水準であることを示す。このような結果は、実施例１の液晶配向材の物性が原液の物性と同等なことを示す。
【００３１】
実験２
上記実施例１で製造した再生液晶配向材を、ＰＩ印刷工程とラビング工程とに用いて、液晶配向材の原液と比較した。ＰＩ印刷工程では、２６枚を印刷し、不良品はなく、均一性、端部が固まる現象、乾燥状態、ピンホール（ｐｉｎｈｏｌｅ）率は全てが原液を使用した場合と殆ど差がなかった。膜の厚さも６６５Åで原液を使用した場合と殆ど差がなかった。また、ラビング工程でも偏心、傾き（ｌｅａｎｉｎｇ）、ＰＩリフティング（ｌｉｆｔｉｎｇ）及び布汚染（ｆｉｂｅｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ）の全てが原液を使用した場合と特に差はなかった。このような結果は、配向材の原液と再生した配向材とに差異がないことを示す。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係る液晶配向材の再生方法によれば、ＬＣＤ液晶工程で原価の相当部分を占める、使用後に廃棄処分される液晶配向材の廃液を再生して、液晶配向材の原液と同等な効果を示す再生液晶配向材の製造を可能にすることにより、原価の節減に大きく寄与できるとともに、環境汚染の防止にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】温度と貯蔵日数とによる液晶配向材の粘度の変化を示した図である。
【図２】ＰＡＡがＨ2Ｏと反応して加水分解が起こる過程を化学式で示した図である。
【図３】実施例１による液晶配向材の再生方法の工程図を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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