JPH0339932A

JPH0339932A - 液晶素子

Info

Publication number: JPH0339932A
Application number: JP1175817A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mochizuki; 望月　秀晃; Yuji Satani; 裕司佐谷; Tsuyoshi Kamimura; 強上村; Kazuhiro Jiyouten; 一浩上天; Hiroyuki Onishi; 博之大西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-07-07
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1991-02-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0786614B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は液晶素子、特に強誘電性液晶を用いた液晶素子
に関する。

従来の技術液晶素子は今日、腕時計からゲーム機、カラーテレビ、
ラップトツブコンピュータなどあらゆる分野で広く使用
されるようになってきた。これに伴い、液晶素子の高性
能化に対する要請は大変高まってきている。その要請に
応えるため、アクティブマトリクス方式やスーパーツィ
スティッドネマチック液晶方式を用いた液晶素子、及び
強誘電性液晶素子などの高性能液晶素子が開発されてき
ている。液晶素子の性能を決定する重要な要素の一つと
して配向制御技術がある。これは、液晶分子を素子の全
面にわたって一定の方向に配向させるための技術であり
、表示品位の優劣がこれにより大きく左右される。配向
制御が不出来な場合、表示のムラ、コントラストの低下
、性能の経時的劣化などの致命的欠陥を引き起こす。配
向制御技術の重要性は従来からのツィスティッドネマチ
ック型液晶素子は言うにおよばず、前記した各高性能液
晶素子においても共通しており、むしろますます重要な
技術となってきている。

従来、液晶の配向制御方法としては電極表面にポリイミ
ド等の塗布膜を形威して後、この表面を布などにより、
擦るという方法（ラビング法）と、電極表面に対して斜
めの方向からＳｉＯ等を蒸着する方法（斜方蒸着法）と
が用いられており、おもに簡便で低コスＩ・なラビング
法が主流となっている。ところが液晶素子の大画面化、
高密度化が進んできた現在、従来通りの配向制御膜を用
いてこれをラビングするだけでは全面にわたって均一で
高品位な表示を得ることが難しくなってきた。

発明が解決しようとする課題強誘電性液晶素子では、エヌ、ニー２クラーク。

ニス、ティー、ラガーウォール（Ｎ、Ａ、Ｃ１ａｒｋ、
Ｓ、Ｔ。

Ｌａｇｅｒｗａｌｌ　）らによって提案されている（米
国特許明細書第４３６７９２４号）表面安定化強誘電性
液晶素子によりメモリ性を有する液晶素子の提案がなさ
れている。これを実現するためには、実際の素子におい
て、均一配向と液晶分子の双安定性の確保とが両立され
なければならない。Ｌ２かし、従来のポリイミド等の塗
布膜を用いラビングするだけでは長期間にわたり双安定
性と均一な配向を確保することができなかった。また、
配向制御膜としてＳｉＯ等の斜方蒸着膜を用いると双安
定性の確保と均一な配向を両立した高品位な液晶素子が
提供可能となるが、量産性が悪く低コスト化が困難であ
る。また、特開昭６２−２９１６２０号公報、特開昭６
２−２９１６２１号公報において江口氏らは同一分子内
に親水性基と疎水性基とを併有してなる高分子物質の単
分子膜あるいは単分子累積膜を配向膜に用いているが、
ラングミュア−プロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌ
ｏｄｇｅｔｔ）法は成膜に時間を要し、量産性が悪く低
コスト化が困難であり、加えて配向状態の安定性に欠け
るεいう課題を有していた。

課題を解決するための手段上記の課ｉｉ！！ｉヲ解決するため乙二本発明の液晶素
子においては、各々電極層を有し、その電極層が互いに
対向するように配置された一対の基板とそれら一対の電
極間にサンドイッチされた強誘電性液晶層と、前記電極
層の少なくとも一方と前記液晶層との間に形威された液
晶配向制御膜Ｉ膜とからなる強誘電性液晶素子で、前記
液晶配向制御膜にタンパク質を主成分とする塗膜を用い
、かつ該強誘電性液晶中にアミン化合物を含むことを特
徴とする。

作用配向制御膜として分子主軸を配列させたタンパク質膜を
用いることにより、配向特性および双安定性の良好な強
誘電性液晶デイスプレィが実現でき、また液晶層にアミ
ン化合物を存在させることにより、初期の良好なデイス
プレィ特性が長期間にわたって維持されるようになる。

実施例以下本発明の一実施例の配向制御膜について、図面を参
照しながら説明する。第１図は本発明の配向制御膜を用
いた液晶素子の概略構成を示す断面図である。ガラスま
たは、プラスデックの基板ｌｌ上にインジウム・錫酸化
物よりなる透明電極（ＩＴＯ電極）Ｎ１２を形威し、そ
の上にタンパク質を主成分とする溶液を用いて、塗膜を
形成する。

塗膜の形成法としては回転塗布（スピンコード）法、ロ
ールコート法、印刷法、エアーナイフコート法等工業的
に行なわれている様々な塗布法が適用可能である。この
ようにして塗布されたタンパク質膜を液晶の配向膜とし
て用いるにはこのタンパク質膜自体が一定方向に配列化
処理を施されていることが重要である。タンパク質膜の
配列化の方法の一つとしては、一定方向にせん断力が加
わる塗布法、例えば引き上げ塗布法等により塗布を行う
ことが挙げられる。この場合には特に配向処理を施さな
くとも液晶分子が配向する。また、定方向にせん断力が
加わらない塗布法により塗布を行なった場合あるいはさ
らに配向性を向上させたい場合には必要に応じタンパク
質表面にラビング等の配向処理を施すことにより配向制
御膜１３とする。配向制御膜１３を形成した一方の基板
の配向制御膜１３側にガラスあるいはプラスチックから
なる円筒状あるいは球状のスペーサを樹脂中に分散させ
たスペーサ兼シール樹脂１４を一部のみ液晶注入の際の
開口部として残し、スクリーン印刷を行う。２枚の基板
を貼合わせ、スペーサ兼シール樹脂１４を硬化した後、
減圧下で開口部より液晶１５を注入後、開口部を熱硬化
型あるいは光硬化型の樹脂で封止していわゆる液晶セル
を完成した。

従来から用いられてきたポリイミド配向膜と比較して、
強誘電性液晶素子のための配向膜として本発明のタンパ
ク質を主成分とする膜が優れた性能を有していることに
関して、タンパク質の持つどの様な性質が有効であるの
かは明確ではないが、タンパク質は元来、キラルな分子
からなっており光学的に活性で、螺旋を巻いた高次構造
をとっていること、また、枝分かれのない直鎖状分子構
造に特徴付けられること、分子中に各種の官能基を持っ
ており薄膜でも製膜性が良いなど、配向膜として必要と
思われる性質を予め持っていると言える。実際に用いる
ことの出来るタンパク質の種類は、配向させようとする
液晶組成物の性質によっても変わってくるため一部に規
定できるものではなく、広く一般のタンパク質材料の中
から選択できるし、さらにはタンパク質の混合物や変性
したものでも本発明の目的に利用できる。特に、製膜性
の観点からは水溶性であることが望ましく、タンパク質
の中でもアルダごン類が特に良好な配向性能を示す。一
方、用いる強誘電性液晶としては、「高速液晶技術」第
７章、（シーエムシー、１９８６）に示される強誘電性
を示す液晶性化合物を単独または２種以上組み合わせて
用いることが出来るほか、強誘電性を失わない限度でコ
レステリック液晶成分やスメクチック液晶成分を共存さ
せても良い。また、市販されている強誘電性液晶組成物
であるメルク社製　Ｚ　Ｌ　１３７７５．　　Ｚ　Ｌ　
１３６５４などを使用しても良い。

前記したタンパク質を主成分とする配向膜と強誘電性液
晶との組合せにより初期の配向性能や、スイッチング性
能、メモリーの双安定性の良い液晶素子ができる。ここ
において、液晶中にアミノ化合物を混合させる目的は、
このようにして得られた優れた初期性能を長時間にわた
って保持させんがためである。この際、液晶中に加える
アミノの種類とその混合量は、液晶が強誘電性を損なわ
ない限り特定するものではないが、具体的にはベンジル
アミン、シクロへキジルア旦ン、ベンジルジメチルアミ
ン、ベンジルメチルアミン、ベンジルジエチルアミン、
ジフェニルアミン、ジフェニルメチルアミン、トリフェ
ニルアミン、２．４゜６−トリス（ジメチルアミノメチ
ル）−フェノール、トリベンジルアミン、アニリンくジ
メチルアニリン、アミノフェノール、フェニルエチルア
ミン、フェニルプロピルアミン、ベンジルエタノールア
ミン、フエニルジエタノ−ルア≧ン、ポリオキシプロピ
レンジアミンなどの液晶性を持たないアミン化合物を単
独もしくは２種以上を組合せて用いることが出来る。ま
た、液晶分子の一部にアミノ基を導入しても良い。

以下、具体的な実験結果をもとに強誘電性液晶素子への
本発明の実施例をより詳細に説明する。

実施例１５．０ｇの牛血清アルブミンを４９５．０ｇの純水に溶
かし、１．０重量％の牛血清アルブミン水溶液を調製し
た。次いで、この水溶液をｒＴｏ電極のパターンを形成
したガラス基板に２０００回転／分で１分間、回転塗布
を行なった。塗布の終わった基板を１１０℃の電気炉で
１時間、乾燥を行なった。膜厚は約２０ＯＡであった。

乾燥後、ポリエステルの布を用いて単一方向にラビング
処理を行ない配向制御膜を完成した。こうして牛血清ア
ルブミンの配向制御膜を形成したガラス基板を２枚用意
し、第２図に示すようにその片方の基板（例えば下側基
板２２）の配向制御膜を形成した面にスペーサ兼シール
樹脂２５として直結２．０ｇｍのガラス繊維を分散した
酸無水物硬化型エポキシ樹脂を１辺のみ辺の中央部に５
ｆｌＩＩＩＩ幅の開口部２６を残して他の全周に０．２
　ｍｍ幅で印刷した上で、上側基板２１と下側基板２２
に形成した配向制御膜のラビング方向２３．２４が平行
でかつ配向制御膜面を対向させた状態で加圧し、１４０
　’Ｃで５時間加熱して硬化接着した。接着後、減圧下
で開口部２６から、ベンジルアミンを０．２重量部混合
した強誘電性を示す液晶（メルク社製　商品名ＺＬＩ３
６５４　　自発分極Ｐｓ−＝２９ｎＣ／　ｅ＋１１　）
を注入した。注入後、開口部２６を市販の酸無水物硬化
型エポキシ樹脂で封止した。さらに、封入した液晶が等
吉相を示す温度すなわち８０°Ｃ付近まで加熱し徐々に
温度を下げ、いわゆる強誘電性液晶セルを完成した。第
２図は強誘電性液晶セルを示す平面図であり、２１は上
側基板、２２は下側基板で２３．２４はそれぞれのラビ
ング方向を示し、２５はスペーサ兼シール樹脂である。

２６は開口部である。完成した強誘電性液晶セルは配向
ムラの無い良好な配向状態を示し、電圧印加により、双
安定性の確保された良好な電気光学特性が得られた。

また、この良好な初期性能は、室内放置下で−・週間後
も変化することなく保持された。

実施例２５．０ｇの牛血清アルブミンを４９５．０　ｇの純水に
溶かし、１．０重量％の牛血清アルブミン水溶液を調製
した。この水溶液を用いて実施例１に示した方法により
牛血清アルブミンの配向制御膜を形成し、これを用いて
実施例１に示した方法により強誘電性液晶セルを作製し
た。但し、強誘電性液晶は同一の組成物（Ｚ　Ｌ　Ｉ　
３６５４）を用いたがアミンは０．３重量部のベンジル
エタノールアミンを混合した。このようにして作製した
強誘電性液晶セルは配向ムラの無い良好な配向状態を示
し、電圧印加により、双安定性の確保された良好な電気
光学特性が得られた。また、この良好な初期性能は、室
内放置下で一週間後も変化することなく保持された。

実施例３５、Ｏｇの卵白アルブ旦ンを４９５．０ｇの純水に溶か
し、１，０重量％の卵白アルブ果ン水溶液を調製した。

この水溶液を用いて実施例１に示した方法により卵白ア
ルブミンの配向制御膜を形成し、これを用いて実施例１
と同一の液晶組成物（ＺＬＩ３６５４　）とアくン（０
，４重量部のベンジルアミン）との組成物を用い実施例
１に示した方法により強誘電性液晶セルを作製した。完
成した強誘電性液晶セルは配向ムラの無い良好な配向状
態を示し、電圧印加により、双安定性の確保された良好
な電気光学特性が得られた。また、この良好な初期性能
は、室内放置下で一週間後も変化することなく保持され
た。

実施例４５．０　ｇの人血清アルブミンを４９５．０　ｇの純水
に溶かし、１．０重量％の人血清アルブミン水溶液を調
製した。この水溶液を用いて実施例１に示した方法によ
り人血清アルブミンの配向制御膜を形威し、これを用い
て実施例１と同一の液晶組成物（ＺＬＩ３６５４）とア
果ン（０，４重量部のベンジルアミン）との混合液晶組
成物を用い実施例１に示した方法により強誘電性液晶セ
ルを作製した。完成した強誘電性液晶セルは配向ムラの
無い良好な配向状態を示し、電圧印加により、双安定性
の確保された良好な電気光学特性が得られた。また、こ
の良好な初期性能は、室内放置下で一週間後も変化する
ことなく保持された。

実施例５５．０ｇの牛血清アルブミンを４９５．０ｇの純水に溶
かし、１．０重量％の牛血清アルブミン水溶液を調製し
た。この水溶液を用いて実施例１に示した方法により牛
血清アルブミンの配向制御膜を形成し、これを用いて実
施例１に示した方法により強誘電性液晶セルを作製した
。但し、強誘電性液晶は同一の組成物（Ｚ　Ｌ　Ｉ　３
６５４）を用いたがアミンは０．３重量部のメチルベン
ジルアミンを混合した。

このようにして作製した強誘電性液晶セルは配向ムラの
無い良好な配向状態を示し、電圧印加により、双安定性
の確保された良好な電気光学特性が得られた。また、こ
の良好な初期性能は、室内放置下で一週間後も変化する
ことなく保持された。

実施例６５．０ｇの牛血清アルブミンを４９５．０　ｇの純水に
溶かし、１．０重量％の牛血清アルブミン水溶液を調製
した。この水溶液を用いて実施例１に示した方法により
牛血清アルブミンの配向制御膜を形威し、これを用いて
実施例１に示した方法により強誘電性液晶セルを作製し
た。但し、強誘電性液晶は同一の組成物（Ｚ　Ｌ　Ｉ　
３６５４）を用いたがアξンは０．１重量部のポリオキ
シプロピレンジアミン（分子量４００）を混合した。こ
のようにして作製した強誘電性液晶セルは配向ムラの無
い良好な配向状態を示し、電圧印加により、双安定性の
確保された良好な電気光学特性が得られた。また、この
良好な初期性能は、室内放置下で一週間後も変化するこ
となく保持された。

実施例７５．０ｇの牛血清アルブミンを４９５．０　ｇの純水に
溶かし、１．０重量％の牛血清アルブミン水溶液を調製
した。この水溶液を用いて実施例１に示した方法により
牛血清アルブミンの配向制御膜を形成し、これを用いて
実施例１に示した方法により強誘電性液晶セルを作製し
た。但し、強誘電性液晶は同一の組成物（Ｚ　Ｌ　Ｉ　
３６５４）を用いたがアミンは０．２重量部のシクロヘ
キシルアミンを混合した。

比較例市販されている液晶配向用のポリイミドワニス（商品名
ＪＩＡ−１−３、日本合成ゴム−）を用い、ＩＴ○電極
のパターンを形成したガラス基板に回転塗布を行なった
。塗布の終わった基板を３５０　’Ｃの電気炉で１時間
加熱した。膜厚は約６００人であった。ポリエステルの
布を用いて単一方向にラビング処理を行ない配向制御膜
を完成した。

こうしてボリイ旦ドの配向制御膜を形成したガラス基板
を２枚用意し、第２図に示すようにその片方の基板（例
えば下側基板２２）の配向制御膜を形成した面にスペー
サ兼シール樹脂２５として直径２．０／７ｍのガラス繊
維を分散した酸無水物硬化型エポキシ樹脂を１辺のみ辺
の中央部に５閣幅の開口部２６を残して他の全周に０．
２−幅で印刷した上で、上側基板２１と下側基板２２に
形成した配向制御膜のラビング方向２３．２４が平行で
かつ配向制御膜面を対向させた状態で加圧し、１４０″
Ｃで５時間加熱して硬化接着した。接着後、減圧下で開
口部２６から強誘電性を示す液晶（メルク社製　商品名
ＺＬ　Ｉ　３６５４自発分極Ｐ　ｓ　＝２９ｎ　Ｃ／ａ
ｆｌ）を注入した。

注入後、開口部２６を市販の酸無水物硬化型エポキシ樹
脂で封止した。さらに、封入した液晶が等吉相を示す温
度すなわち８０°Ｃ付近まで加熱し徐々に温度を下げ、
いわゆる強誘電性液晶セルを完成した。第２図は強誘電
性液晶セルを示す平面図であり、２１は上側基板、２２
は下側基板２３．２４はそれぞれのラビング方向を示し
、２５はスペーサ兼シール樹脂である、２６は開口部で
ある。完成した強誘電性液晶セルは配向状態にムラが多
く、均一な表示が得られなかった。しかも、初期状態か
ら、印加電圧に対して明瞭なしきい値が得られなかった
。

発明の効果上記した実施例でも示したように、強誘電性液晶素子に
おいて、タンパク質を液晶の配向制御膜として用い、か
つ、アミン化合物を液晶組成物中に混合することにより
、双安定性の確保された、しかも均一でムラのない表示
状態を実現することができ、しかもその優れた表示を長
時間にわたり安定して保持させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶素子の概略構成を示す断面図、第
２図は本発明によって得られた強誘電性液晶セルを示す
平面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）各々電極層を有し、その電極層が互いに対向する
ように配された一対の基板とそれら一対の電極間にサン
ドイッチされた強誘電性液晶層と、前記電極層の少なく
とも一方と前記液晶層との間に形成された液晶配向制御
膜とからなる強誘電性液晶素子で、前記液晶配向制御膜
にタンパク質を主成分とする塗膜を用い、かつ該強誘電
性液晶中にアミン化合物が含まれることを特徴とする液
晶素子。
（２）請求項１記載の液晶配向制御膜の成分であるタン
パク質が水溶性であることを特徴とする液晶素子。
（３）請求項１記載のタンパク質がアルブミン類であることを特徴とする液晶素子。
（４）請求項１記載のアミン化合物が液晶性を示さない化合物であることを特徴とする液晶素
子。