JP2892200B2 - 配向制御法及び強誘電性液晶素子 - Google Patents

配向制御法及び強誘電性液晶素子

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶分子の配向制御法及
び強誘電性液晶素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶素子製造における、液晶分子やその
集合体などの配向を制御するための技術として、従来、
ポリイミドやポリアミド等の合成高分子を基板上に塗
布、乾燥し、その表面を布等で擦って配向制御を行なう
ラビング処理をおこなった配向制御膜が主に用いられて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶素
子において、分子等の配向を制御する方法の一つである
ラビング処理は単純な方法であるため、低コストで実施
できるが、大面積化および画素数の増大が望まれるよう
になると、従来用いていたポリイミドやポリアミド等の
配向制御膜ではこれに対応しきれず、配向の均一性が不
十分であったり、特に、強誘電性を示す液晶を用いた液
晶素子において、分子の配向方位に双安定性が必要とさ
れ、従来の配向制御膜ではこの双安定性の発現が不十分
であるという課題をも有していた。
【0004】さらに、ラビング処理が不出来の場合、表
示のムラや表示コントラストの低下などの致命的な課題
があった。
【0005】本発明は、このような従来の液晶素子の配
向制御法の課題を考慮し、大面積化、画素数の増大に適
切に対応でき、表示ムラや表示コントラストの低下が無
い配向制御法及び強誘電性液晶素子を提供することを目
的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の配向制御法は、
配向制御膜に、側鎖にカルボキシル基を有する解離性ア
ミノ酸残基から成るポリペプチド、または、側鎖にカル
ボキシル基を有する解離性アミノ酸残基を少なくとも1
つ以上含むタンパク質のアミノ酸残基のカルボキシル基
部分をアミン化合物により修飾した塗膜を用い、基板上
に該塗膜を形成する際、溶液の液面を横切って前記基板
を一定方向に引き上げ、塗布する工程を有する配向制御
法である。
【0007】また、本発明の強誘電性液晶素子は、少な
くとも電極を有する一方の基板上に、上記配向制御法に
従って作製した、アミン化合物によりアミノ酸残基のカ
ルボキシル基部分が修飾された、側鎖にカルボキシル基
を有する解離性アミノ酸残基から成るポリペプチド、ま
たは、側鎖にカルボキシル基を有する解離性アミノ酸残
基を少なくとも1つ以上含むタンパク質の塗膜からなる
配向制御膜を有してなる一対の液晶支持板の対向間隔中
に液晶物質を保持した強誘電性液晶素子である。
【0008】
【作用】本発明は、側鎖にカルボキシル基を有する解離
性アミノ酸残基から成るポリペプチド、または、側鎖に
カルボキシル基を有する解離性アミノ酸残基を少なくと
も1つ以上含むタンパク質のアミノ酸残基のカルボキシ
ル基部分がアミン化合物により修飾した塗膜に、該塗膜
を基板上に塗布する際、アミン化合物によりアミノ酸残
基のカルボキシル基部分が修飾された、側鎖にカルボキ
シル基を有する解離性アミノ酸残基から成るポリペプチ
ド、または、側鎖にカルボキシル基を有する解離性アミ
ノ酸残基を少なくとも1つ以上含むタンパク質の溶液の
液面を横切って基板を一定方向に引き上げ塗布すること
によって配向処理を施すことにより、分子やその集合体
の良好な配向が実現できる。
【0009】また、これを液晶素子に応用した場合は、
ラビングなどの後処理を施すことなく素子の全面にわた
って良好な配向を容易に低コストで実現できる。
【0010】中でも、強誘電性を示す液晶を用いた液晶
素子では、双安定性を長期にわたり完全に保持しままで
均一な配向を低コストで実現できる。
【0011】
【実施例】以下本発明の一実施例の配向制御法およびそ
れを用いて製造した強誘電性液晶素子について、図面を
参照しながら説明する。
【0012】図1は本発明の配向制御法を用いて製造す
る強誘電性液晶素子の概略を示す断面図である。ガラス
やプラスチック等の基板11上にインジウム・錫酸化物
よりなる透明電極12を形成し、その上に配向制御膜1
3を形成後、スペーサ兼シール樹脂14を印刷し、2枚
の液晶支持板15を貼り合わせ、開口部より強誘電性を
示す液晶を注入した後、開口部を封止していわゆる強誘
電性液晶セルを完成した。
【0013】図2は、本発明の配向制御法の概略を示す
図である。アミン化合物によりアミノ酸残基のカルボキ
シル基部分が修飾された、側鎖にカルボキシル基を有す
る解離性アミノ酸残基から成るポリペプチド、または、
側鎖にカルボキシル基を有する解離性アミノ酸残基を少
なくとも1つ以上含むタンパク質の溶液21に、透明電
極のパターンを形成したガラス基板22を液面に対して
垂直方向にゆっくりした速度で降ろし、必要な部分まで
浸漬したところで、暫く静置した後、ゆっくりした速度
でガラス基板22を液面に対して垂直方向に引き上げ
た。塗布の終わったガラス基板22を170℃の電気炉
に入れ乾燥を行い配向制御膜23を完成した。
【0014】図3(a)は、ポリ−L−グルタミン酸を
ポリオキシプロピレンジアミン(分子量400)により
修飾した塗膜を配向制御膜として用い、強誘電性液晶材
料としてZLI−3654(メルク社製)を用いて上記
の方法により作製した強誘電性液晶セルを室温で100
0時間放置した後の電気光学特性を示す図である。図中
の○は電圧を印加したときの最大の相対輝度でありバル
クの応答を示し、×は一連の測定波形を1000ライン
走査後の相対輝度でありメモリ応答を示すが、この図か
ら急峻なしきい値と良好な双安定性を示すことがわか
る。尚、ポリオキシプロピレンジアミン(分子量40
0)の構造式は、
【0015】
【化1】
【0016】である。
【0017】これに対し、図3(b)は、アミン化合物
による修飾を行なっていないポリ−L−グルタミン酸の
塗膜を用いて作製した強誘電性液晶セルを室温で100
0時間放置した後の電気光学特性を示す図であるが、そ
の双安定性は時間に依存して変化し、室温放置下100
0時間で完全に劣化していることがわかる。
【0018】なお、液晶はZLI−3654に限定され
るものではない。また、透明電極層上に上下基板間での
短絡を防ぐ目的で絶縁層を片面あるいは両面に形成した
上で配向制御膜を形成しても構わない。
【0019】また、配向制御膜としては、上記したポリ
−L−グルタミン酸に限定されるものではなく、ポリア
スパラギン酸等、種々の側鎖にカルボキシル基を有する
解離性アミノ酸残基から成るポリペプチドや、側鎖にカ
ルボキシル基を有する解離性アミノ酸残基を少なくとも
1つ以上含むタンパク質を用いてもよい。
【0020】また、配向制御膜中に加えるアミン化合物
は、上記したポリオキシプロピレンジアミン(分子量4
00)以外に、ベンジルアミン、デカメチレンジアミ
ン、シクロヘキシルアミン、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等、
種々のアミン化合物が使用できる。
【0021】以下に、更に具体的な例と比較例を示す。
【0022】(実施例1)1.0gのポリ−L−グルタ
ミン酸ナトリウムを99.0gの純水に溶かし、1.0
重量%のポリ−L−グルタミン酸ナトリウム水溶液を調
整した。次いで、この水溶液を10重量%の塩酸水溶液
で中和した後、あらかじめ調整しておいた1.0重量%
のポリオキシプロピレンジアミン(分子量400)のク
ロロホルム溶液を加え十分撹拌した。靜置後水相とクロ
ロホルム相間に生じたポリ−L−グルタミン酸のポリオ
キシプロピレンジアミン(分子量400)塩のゲル状沈
澱を分取し、それをN,N−ジメチルホルムアミドに溶
かした。次いで、この溶液に透明電極のパターンを形成
したガラス基板を水面に対して垂直方向にゆっくりした
速度で降ろし、必要な部分まで浸漬したところで、しば
らく靜置した後、ゆっくりした速度でガラス基板を水面
に対して垂直方向に引き上げた。塗布の終わった基板を
170℃の電気炉に入れ乾燥を行い配向制御膜を完成し
た。こうしてポリ−L−グルタミン酸のポリオキシプロ
ピレンジアミン(分子量400)塩の配向制御膜を形成
したガラス基板を2枚用意し、図4に示すようにその片
方の支持板(例えば下側支持板42)の配向制御膜を形
成した面にスペーサ兼シール樹脂45として直径2μm
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辺のみ辺の中央に5mmの幅を残して他の周辺に0.
2mm幅で印刷したうえで、上側液晶支持板41と下側
液晶支持板42に形成した配向制御膜の引き上げ方向4
3、44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℃で4時間加熱して硬化接着した。接着
後、液晶が等方性を示す温度すなわち80℃付近まで加
熱し、開口部から毛管現象により市販の液晶(メルク社
製商品名ZLI−3654)を注入した。注入後、室温
まで徐冷し開口部を市販の酸無水物硬化型エポキシ樹脂
で封止し、強誘電性液晶セルを完成した。このようにし
て完成した強誘電性液晶セルは、配向ムラの少ない良好
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、さらに、この良好な
双安定性は、室温放置下で1000時間以上の長期にわ
たり変化することなく保持された。
【0023】(実施例2)ポリ−D−グルタミン酸ナト
リウムとアミン化合物としてポリオキシプロピレンジア
ミン(分子量400)を用い、実施例1の方法により作
製した強誘電性液晶セルは、配向ムラの少ない良好な配
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、さらに、この良好な双安
定性は、室温放置下で1000時間以上の長期にわたり
変化することなく保持された。
【0024】(実施例3)ポリ−DL−グルタミン酸ナ
トリウムとアミン化合物としてポリオキシプロピレンジ
アミン(分子量400)を用い、実施例1の方法により
作製した強誘電性液晶セルは、配向ムラの少ない良好な
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、さらに、こ良好な双安
定性は、室温放置下で1000時間以上の長期にわたり
変化することなく保持された。
【0025】(実施例4)ポリ−L−グルタミン酸ナト
リウムとアミン化合物としてベンジルアミン用い、実施
例1の方法により作製した強誘電性液晶セルは、配向ム
ラの少な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、さら
に、この良好な双安定性は、室温放置下で1000時間
以上の長期にわたり変化することなく保持された。
【0026】(実施例5)ポリ−L−グルタミン酸ナト
リウムとアミン化合物としてデカメチレンジアミンを用
い、実施例1の方法により作製した強誘電性液晶セル
は、配向ムラの少な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、さらに、この良好な双安定性は、室温放置下で1
000時間以上の長期にわたり変化することなく保持さ
れた。
【0027】(実施例6)ポリ−L−スパラギン酸ナト
リウムとアミン化合物としてポリオキシプロピレンジア
ミン(分子量400)を用い、実施例1の方法により作
製した強誘電性液晶セルは、配向ムラの少ない良好な配
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、さらに、この良好な双安
定性は、室温放置下で1000時間以上の長期にわたり
変化することなく保持された。
【0028】(実施例7)ポリ−L−アスパラギン酸ナ
トリウムとアミン化合物としてベンジルアミン用い、実
施例1の方法により作製した強誘電性液晶セルは、配向
ムラの少な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、さ
らに、この良好な双安定性は、室温放置下で1000時
間以上の長期にわたり変化することなく保持された。
【0029】(比較例1)1.0gのポリ−L−グルタ
ミン酸ナトリウムを99.0gの純水に溶かし、1.0
重量%のポリ−L−グルタミン酸ナトリウム水溶液を調
整した。次いで、この水溶液を10重量%の塩酸水溶液
で中和した後、クロロホルム溶液でポリ−L−グルタミ
ン酸のゲル状沈澱を抽出し、それをN,N−ジメチルホ
ルムアミドに溶かした。この水溶液を用いて実施例1の
方法により作製した強誘電性液晶セルは、配向ムラの少
ない良好な配向状態を示し、電圧印加により、双安定性
が確保されたが、この双安定性は、室温放置下で24時
間以内に劣化した。
【0030】(比較例2)1.0gのポリ−D−グルタ
ミン酸ナトリウムを99.0gの純水に溶かし、1.0
重量%のポリ−D−グルタミン酸ナトリウム水溶液を調
整した。次いで、この水溶液を10重量%の塩酸水溶液
で中和した後、クロロホルム溶液でポリ−D−グルタミ
ン酸のゲル状沈澱を抽出し、それをN,N−ジメチルホ
ルムアミドに溶かした。この水溶液を用いて実施例1の
方法により作製した強誘電性液晶セルは、配向ムラの少
ない良好な配向状態を示し、電圧印加により、双安定性
が確保されたが、この双安定性は、室温放置下で24時
間以内に劣化した。
【0031】(比較例3)1.0gのポリ−D−アスパ
ラギン酸ナトリウムを99.0gの純水に溶かし、1.
0重量%のポリ−D−アスパラギン酸ナトリウム水溶液
を調整した。次いで、この水溶液を10重量%の塩酸水
溶液で中和した後、クロロホルム溶液でポリ−D−アス
パラギン酸のゲル状沈澱を抽出し、それをN,N−ジメ
チルホルムアミドに溶かした。この水溶液を用いて実施
例1の方法により作製した強誘電性液晶セルは、配向ム
ラの少ない良好な配向状態を示し、電圧印加により、双
安定性が確保されたが、この双安定性は、室温放置下で
24時間以内に劣化した。
【0032】
【発明の効果】以上説明したところから明なように、本
発明は、ラビングなどの後処理を施すことなく、大面積
化、画素数の増大に適切に対応でき、表示ムラや表示コ
ントラストの低下が無い配向制御法及び強誘電性液晶素
子を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の強誘電性液晶素子の一例を示す概略断
面図である。
【図2】本発明の配向制御法の概略を示す図である。
【図3】本発明の実施例と比較例の強誘電性液晶セルの
電気光学特性を示すグラフである。
【図4】本発明の配向制御膜および配向制御法を用いた
強誘電性液晶素子を示す図である。
【符号の説明】
11…基板 12…透明電極層 13…配向制御膜 14…スペーサ兼シール樹脂 15…液晶支持板 21…アミン化合物により修飾されたポリペプチドまた
はタンパク質の溶液 22…透明電極のパターンを形成したガラス基板 23…配向制御膜 41…上側液晶支持板 42…下側液晶支持板 43…上側液晶支持板の引き上げ方向 44…下側液晶支持板の引き上げ方向 45…スペーサ兼シール樹脂

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配向制御膜に、側鎖にカルボキシル基を
    有する解離性アミノ酸残基から成るポリペプチド、また
    は、側鎖にカルボキシル基を有する解離性アミノ酸残基
    を少なくとも1つ以上含むタンパク質のアミノ酸残基の
    カルボキシル基部分をアミン化合物により修飾した塗膜
    を用い、基板上に該塗膜を形成する際、溶液の液面を横
    切って前記基板を一定方向に引き上げ、塗布する工程を
    有することを特徴とする配向制御法。
  2. 【請求項2】 少なくとも電極を有する一方の基板上
    に、請求項1記載の配向制御法に従って作製した、アミ
    ン化合物によりアミノ酸残基のカルボキシル基部分が修
    飾された、側鎖にカルボキシル基を有する解離性アミノ
    酸残基から成るポリペプチド、または、側鎖にカルボキ
    シル基を有する解離性アミノ酸残基を少なくとも1つ以
    上含むタンパク質の塗膜からなる配向制御膜を有してな
    る一対の液晶支持板の対向間隔中に液晶物質を保持した
    ことを特徴とする強誘電性液晶素子。
  3. 【請求項3】 液晶支持板の対向間隔中に保持する液晶
    物質が強誘電性を示すことを特徴とする請求項3記載の
    強誘電性液晶素子。
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