JPH04223439A - 強誘電性液晶素子 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶組成物および液晶
配向膜を有する強誘電性液晶素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示は腕時計，電卓などだけ
でなく映像機器にも広く使われるようになり、液晶カラ
ーテレビも市場に出始めている。現在、そのカラー表示
用液晶パネルはネマチック液晶を用いたものがその主流
を占めている。しかし、そのネマチック液晶の諸特性は
理想的とは言い難く多くの問題を含んでいる。強誘電性
液晶はその速い応答速度、メモリー性などネマチック液
晶にはない諸特性を有しており、ディスプレイ装置への
応用が考えられ、多方面から研究が進められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの強誘
電性液晶は、初期に安定なメモリー特性が得られない。 または、初期に安定なメモリー特性および閾値特性を有
していても、それらの諸特性が経時的に劣化して、表示
品位が悪くなるといった問題を有している。

【０００４】すなわち、従来の表示装置では強誘電性液
晶素子の特性は経時的に劣化し、その結果、良好な初期
特性を維持することが困難である。本発明は上記従来の
液晶素子の課題に鑑み、初期に良好な配向およびメモリ
ー特性を得るための液晶配向膜と特性の経時変化をなく
すための液晶組成物、さらに、上下基板でのラビング方
向との組み合わせによる新規な強誘電性液晶素子を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の強誘電性液晶
素子は、液晶配向膜材料としてポリペプチド主鎖のポリ
マーを使用し、かつ上下基板でのラビング方向が平行で
ないことを特徴とする。

【０００６】請求項２の強誘電性液晶素子は、強誘電性
液晶組成物に塩基性の置換基を有する化合物が少なくと
も一種類添加され、液晶配向膜材料としてはポリペプチ
ド主鎖のポリマーを使用し、かつ上下基板でのラビング
方向が平行でないことを特徴とする。

【０００７】請求項３の強誘電性液晶素子は、請求項２
において、塩基性の置換基を有する化合物がアミン系化
合物であることを特徴とする。請求項４の強誘電性液晶
素子は、請求項２において、塩基性の置換基を有する化
合物が脂肪族アミンであることを特徴とする。

【０００８】請求項５の強誘電性液晶素子は、請求項２
において、塩基性の置換基を有する化合物が脂肪族第１
アミンであることを特徴とする。請求項６の強誘電性液
晶素子は、請求項５において、脂肪族第１アミンが下記
一般式（Ｉ）で示され、式中Ｒ１　は炭化水素基である
が、Ｒ１　基の中に存在するＣＨ２　基は、基−Ｏ−，
−ＣＯ−，−ＯＣＯ−，および−ＣＯＯ−の少なくとも
一種により置換されてもよいことを特徴とする。

【０００９】 （Ｈ２　Ｎ−Ｒ１　−ＮＨ２　）　　　　　　………（
Ｉ）請求項７の強誘電性液晶素子は、請求項５において
、脂肪族第１アミンが下記一般式（ＩＩ）で示され、式
中Ｒ２　は炭化水素基であるが、Ｒ２基の中に存在する
ＣＨ２　基は、基−Ｏ−，−ＣＯ−，−ＯＣＯ−，およ
び−ＣＯＯ−の少なくとも一種により置換されてもよい
ことを特徴とする。

【００１０】 （Ｈ２　Ｎ−Ｒ２　）　　　　　　　　　　　　　　　
………（ＩＩ）請求項８の強誘電性液晶素子は、請求項
２において、塩基性の置換基を有する化合物が下記一般
式（ＩＩＩ）で示される脂肪族第２アミンであり、式中
Ｒ３　は（ＣＨ２　）ｎ　ＯＨ（ただし、ｎは１以上）
、Ｒ４　は炭化水素基であるが、Ｒ４　基の中に存在す
るＣＨ２　基は、基−Ｏ−，−ＣＯ−，−ＯＣＯ−，お
よび−ＣＯＯ−の少なくとも一種により置換されてもよ
いことを特徴とする。

【００１１】 　　請求項９の強誘電性液晶素子は、請求項８において
、脂肪族第２アミンがベンジルエタノールアミンである
ことを特徴とする。

【００１２】請求項１０の強誘電性液晶素子は、強誘電
性液晶組成物にエポキシ系化合物が少なくとも一種類添
加され、液晶配向膜材料としてはポリペプチド主鎖のポ
リマーが使用され、かつ上下基板でのラビング方向が平
行でないことを特徴とする。

【００１３】請求項１１の強誘電性液晶素子は、請求項
１０において、エポキシ系化合物がエポキシ樹脂である
ことを特徴とする。請求項１２の強誘電性液晶素子は、
請求項１０において、エポキシ系化合物がグリシジル基
の誘導体からなるエポキシ系化合物であることを特徴と
する。

【００１４】請求項１３の強誘電性液晶素子は、請求項
１０において、エポキシ系化合物が下記一般式（ＩＶ）
で示され、式中Ｒ５　は炭化水素基であるが、Ｒ５　基
中に存在するＣＨ２　基は、基−Ｏ−，−ＣＯ−，−Ｏ
ＣＯ−，および−ＣＯＯ−の少なくとも一種により置換
されてもよいことを特徴とする。 　　請求項１４の強誘電性液晶素子は、液晶配向膜材料
として側鎖に極性置換基を有するポリマーを使用し、か
つ上下基板でのラビング方向が平行でないことを特徴と
する。

【００１５】請求項１５の強誘電性液晶素子は、強誘電
性液晶組成物に塩基性の置換基を有する化合物が少なく
とも一種類添加され、液晶配向膜材料としては側鎖に極
性置換基を有するポリマーを使用し、かつ上下基板での
ラビング方向が平行でないことを特徴とする。

【００１６】請求項１６の強誘電性液晶素子は、請求項
１５において、側鎖に極性置換基を有するポリマーがポ
リペプチド主鎖を持つことを特徴とする。請求項１７の
強誘電性液晶素子は、請求項１５において、塩基性の置
換基を有する化合物がアミン系化合物であることを特徴
とする。

【００１７】請求項１８の強誘電性液晶素子は、請求項
１５において、塩基性の置換基を有する化合物が脂肪族
アミンであることを特徴とする。請求項１９の強誘電性
液晶素子は、請求項１５において、塩基性の置換基を有
する化合物が脂肪族第１アミンであることを特徴とする
。

【００１８】請求項２０の強誘電性液晶素子は、請求項
１９において、脂肪族第１アミンが下記一般式（Ｉ）で
示され、式中Ｒ１　は炭化水素基であるが、Ｒ１　基の
中に存在するＣＨ２　基は、基−Ｏ−，−ＣＯ−，−Ｏ
ＣＯ−，および−ＣＯＯ−の少なくとも一種により置換
されてもよいことを特徴とする。

【００１９】 （Ｈ２　Ｎ−Ｒ１　−ＮＨ２　）　　　　　　………（
Ｉ）請求項２１の強誘電性液晶素子は、請求項１９にお
いて、脂肪族第１アミンが下記一般式（ＩＩ）で示され
、式中Ｒ２　は炭化水素基であるが、Ｒ２　基の中に存
在するＣＨ２　基は、基−Ｏ−，−ＣＯ−，−ＯＣＯ−
，および−ＣＯＯ−の少なくとも一種により置換されて
もよいことを特徴とする。

【００２０】 （Ｈ２　Ｎ−Ｒ２　）　　　　　　　　　　　　　　　
………（ＩＩ）請求項２２の強誘電性液晶素子は、請求
項１５において、塩基性の置換基を有する化合物が下記
一般式（ＩＩＩ）で示される脂肪族第２アミンであり、
式中Ｒ３　は（ＣＨ２　）ｎ　ＯＨ（ただし、ｎは１以
上）、Ｒ４　は炭化水素基であるが、Ｒ４　基の中に存
在するＣＨ２　基は、基−Ｏ−，−ＣＯ−，−ＯＣＯ−
，および−ＣＯＯ−の少なくとも一種により置換されて
もよいことを特徴とする。

【００２１】 　　請求項２３の強誘電性液晶素子は、請求項２２にお
いて、脂肪族第２アミンがベンジルエタノールアミンで
あることを特徴とする。

【００２２】請求項２４の強誘電性液晶素子は、強誘電
性液晶組成物にエポキシ系化合物が少なくとも一種類添
加され、液晶配向膜材料としては側鎖に極性置換基を有
するポリマーが使用され、かつ上下基板でのラビング方
向が平行でないことを特徴とする。

【００２３】請求項２５の強誘電性液晶素子は、請求項
２４において、エポキシ系化合物がエポキシ樹脂である
ことを特徴とする。請求項２６の強誘電性液晶素子は、
請求項２４において、エポキシ系化合物がグリシジル基
の誘導体からなるエポキシ系化合物であることを特徴と
する。

【００２４】請求項２７の強誘電性液晶素子は、請求項
２４において、エポキシ系化合物が下記一般式（ＩＶ）
で示され、式中Ｒ５　は炭化水素基であるが、Ｒ５　基
中に存在するＣＨ２　基は、基−Ｏ−，−ＣＯ−，−Ｏ
ＣＯ−，および−ＣＯＯ−の少なくとも一種により置換
されてもよいことを特徴とする。

【００２５】

【作用】本発明は上記した液晶組成物および液晶配向膜
、さらに上下基板でのラビング方向との組み合わせによ
り、初期における配向状態およびメモリー性を良好にし
、特性の経時的な劣化を防止することにより、良好なメ
モリー特性の寿命を格段に延長できる。

【００２６】

【実施例】最初に本実施例において使用した強誘電性液
晶材料の諸物性値を以下に示す。 液晶材料：ＺＬＩ−３６５４（ドイツ国　　ＭＥＲＣＫ
社製　　商品名） 相転移温度： Ｉｓｏ　　８６　　　　Ｃｈ　　７６　　　ＳｍＡ　　
６２　　ＳｍＣ＊　但し、Ｉｓｏ：等方性液体 Ｃｈ　：コレステリック相 ＳｍＡ：スメクチックＡ相 ＳｍＣ＊　：カイラルスメクチックＣ相また、チルト角
：２５°，Ｐｓ：２９ｎＣ　／ｃｍ２　である。 脂肪族アミンとしてポリオキシプロピレンジアミン（分
子量　２３０）を　０．３重量％添加したときの相転移
温度を以下に示す。

【００２７】Ｉｓｏ　　８３　　　　Ｃｈ　　７３　　
　ＳｍＡ　　５９　　ＳｍＣ＊　相転移温度は、偏光顕
微鏡によるテクスチャー観察、およびＤＳＣ（示差走査
熱量計）により測定した。

【００２８】なお、ポリオキシプロピレンジアミン（分
子量　２３０）の構造式は である。

【００２９】以下、本発明の一実施例の液晶素子につい
て、図面を参照しながら説明する。先ず、請求項１〜請
求項１３に記載の強誘性液晶素子を説明する。図１は本
発明の液晶素子の概略構成を示す断面図である。ガラス
またはプラスチックの基板１１の上に、インジウム・錫
酸化物よりなる透明電極（ＩＴＯ電極）層１２を形成し
、その上に配向膜として光学活性なポリマーを主成分と
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（スピンコート）法、浸漬塗布法、ロールコ
ート法、印刷法、エアーナイフコート法など工業的に行
なわれている様々な塗布法が適用可能である。

【００３０】このようにして塗布されたポリペプチド主
鎖を有するポリマー膜に、ラビングなどの配向処理をほ
どこすことにより配向制御膜１３とする。この際、上下
基板でのラビング方向が平行でないように、ラビングな
どの配向処理をほどこす。配向制御膜１３を形成した一
方の基板の配向制御膜１３の側に、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
液晶の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１
４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
強誘電性液晶セルを完成した。

【００３１】配向膜として牛血清アルブミン（ＢＳＡ）
を用い、上記の手順にしたがって完成した液晶セルの閾
値特性を図２に示す。図２の（ａ）（ｂ）は強誘電性液
晶材料としてＺＬＩ−３６５４のみをセルに注入した場
合の１０００時間後の閾値特性を示し、図２の（ｃ）（
ｄ）はＺＬＩ−３６５４に塩基性の置換基を有する化合
物としてポリオキシプロピレンジアミン（分子量　２３
０）を　０．３重量％添加して得られる強誘電性液晶組
成物をセルに注入した場合の１０００時間後の閾値特性
を示したものである。セルギャップは２μｍである。○
印は電圧を印加したときの最大の相対輝度であり、バル
クの応答を表わし、×印は一連の測定波形を１０００ラ
イン走査後の相対輝度であり、メモリー応答を表わす。

【００３２】この図２より、液晶のみを注入した場合の
１０００時間後の閾値特性が劣化しているのに対し、ポ
リオキシプロピレンジアミンを添加した液晶の閾値特性
は１０００時間後も対象かつ急峻な特性を維持している
。これはアミンによる配向膜表面の修飾の結果、配向膜
の極性が変化し、液晶と配向膜の界面状態が変化したた
めと考えられる。塩基性の置換基を有する添加剤の添加
量は限定されないが、実用上０．０１〜５重量％程度が
適当である。 適量以下では上記の添加効果はなく、したがって特性の
経時的な劣化が発生する。また、必要以上に添加すると
液晶の比抵抗が減少し、ツイスト状態が発生しやすくな
るため、、添加後の比抵抗としては１×１０１１を下回
り、その結果、特性の経時的な劣化を防止することがで
きなかった。

【００３３】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１２の上に、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、その上に配向制御膜１３を形成してもかまわな
い。

【００３４】配向膜として用いるポリペプチド主鎖を有
するポリマーとしては、前記のＢＳＡや人血清アルブミ
ン、兎血清アルブミンなどのような血清タンパク質や、
卵白アルブミンのようなアルブミン類、γ−グロブリン
、ヘモグロビン、キモトリプシンなどを含め種々のタン
パク質が使用できる。また、アスパラギン酸、グルタミ
ン酸、リジン、アルギニン、ヒスチジン、トリプトファ
ン、プロリン、アラニン、グリシン、セリン、シスチン
などのアミノ酸の単独重合体や共重合体およびそれらの
混合物も利用できる。

【００３５】前記したポリペプチド主鎖を有するポリマ
ーでは、ラビング軸に対して液晶分子が一定の角度だけ
ずれて配向する。そのため、強誘電性液晶の安定な配向
状態を実現するためには、上下基板間で一定の角度だけ
ずらしてラビングすることが重要である。

【００３６】前記したポリペプチド主鎖を有するポリマ
ーを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、液晶中に塩基性の置
換基を有する化合物を混合する目的は、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、液晶中に加える塩基性の置換基
を有する化合物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、ポリオキシプロピレンジアミンなどの液晶性
を持たない塩基性の置換基を有する化合物を、単独もし
くは２種以上を組合せて用いることができる。あるいは
液晶分子の一部にアミノ基を有するものなど液晶性をも
つ塩基性の置換基を有する化合物を、単独もしくは２種
以上を組合せて用いることができる。

【００３７】また、上記の塩基性の置換基を有する化合
物にかわってエポキシ系化合物を液晶中に混合しても有
効である。このエポキシ系化合物としては、ビスフェノ
ール型エポキシプレポリマー、脂環式エポキシプレポリ
マーおよび市販のプレポリマーなどの液晶性を持たない
エポキシ系化合物を、単独もしくは２種以上を組合せて
用いることができる。さらに、液晶分子の一部にアミノ
基あるいはグリシジル基を導入しても良い。 〔実施例１〕５．０ｇ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ＩＴＯ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　１１０℃の電気炉に入れ、乾
燥を行なった。このように形成した塗膜に、レーヨンの
織布を用いて単一方向にラビング処理を行い配向制御膜
を完成した。次に、この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、図３に示すように
その片方の基板（例えば、下側基板３２）の配向制御膜
を形成した面にスペーサ兼シール樹脂３５として直径　
２．０μｍ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５ｍｍ幅の開口部３６
を残して他の全周に　０．２ｍｍ幅で印刷し、もう一方
の基板（上側基板３１）上に直径　２．０μｍの樹脂球
を散布した上で、２枚のガラス基板のラビング処理方向
が直角でかつ電極面を対向させた状態で加圧し、　１５
０℃で５時間加熱して硬化接着した。接着後、減圧下で
開口部から液晶（ＺＬＩ３６５４）に塩基性の置換基を
有する添加剤としてポリオキシプロピレンジアミン（分
子量　２３０）を　０．３重量％添加したものを注入し
た。注入後、開口部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、封入した液晶が等方相を示す温
度、すなわち８５℃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。

【００３８】図３はこの強誘電性液晶セルを示し、３１
は上側基板、３２は下側基板で３３，３４はそれぞれの
ラビング処理方向を示し、３５はシール樹脂である。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、双安定性特性の確保された
良好な電気光学特性が得られた。 〔実施例２〕１．０ｇのポリアラニンを　４９９．０ｇ
の純水で希釈し、　０．２重量％のポリアラニン希釈溶
液を調製した。この溶液を用いて〔実施例１〕に示した
方法により上下基板にそれぞれポリアラニンの配向制御
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。

【００３９】但し、強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬ
Ｉ３６５４）を用いたが、アミンは０．３重量％のポリ
オキシプロピレンジアミン（分子量　２３０）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、メモ
リー特性の確保された良好な電気光学特性が得られた。 この良好な初期性能は、室内放置下で１０００時間後も
変化することなく保持された。 〔実施例３〕１．０ｇのポリグリシンを　４９９．０ｇ
の純水で希釈し、０．２　重量％のポリグリシン希釈溶
液を調製した。この溶液を用いて〔実施例１〕に示した
方法によりポリグリシ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。この場合もラビング方向は上下で　１４
０°の角度である。強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬ
Ｉ３６５４）を用いたが添加物としては０．３重量％の
エポキシプレポリマー（エピコート８２８　：日本国　
　シェル化学株式会社製　　商品名）を混合した。

【００４０】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。この良好な初期性能は、室内放置下で１０００時間
後も変化することなく保持された。 〔実施例４〕２．５ｇのヘモグロビンを　４９７．５ｇ
の純水で希釈し、　０．５重量％のヘモグロビン希釈溶
液を調製した。この溶液を用いて〔実施例１〕に示した
方法によりヘモグロビ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。

【００４１】但し、上下のラビング方向のなす角は　１
７０°とした。強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬＩ３
６５４）を用いたが添加物としては　０．３重量％のポ
リオキシプロピレンジアミン（分子量　４００）を混合
した。

【００４２】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。この良好な初期性能は、室内放置下で１０００時間
後も変化することなく保持された。 〔実施例５〕２．５ｇのグルタミン酸／リジン共重合体
を　４９７．５ｇの純水で希釈し、　０．５重量％のヘ
モグロビン希釈溶液を調製した。この溶液を用いて〔実
施例１〕に示した方法によりヘモグロビンの配向制御膜
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。

【００４３】但し、上下のラビング方向のなす角は　１
４０°とした。強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬＩ３
６５４）を用い、添加物としては　０．３重量％のポリ
オキシプロピレンジアミン（分子量　４００）を混合し
た。

【００４４】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。この良好な初期性能は、室内放置下で１０００時間
後も変化することなく保持された。 〔実施例６〕１．０ｇのポリアラニンと　１．５ｇのポ
リリジンとの混合物を　４９７．５ｇの純水で希釈し、
　０．５重量％の希釈溶液を調製した。この溶液を用い
て〔実施例１〕に示した方法により上記混合物からなる
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。

【００４５】但し、上下のラビング方向のなす角は　１
４０°とした。強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬＩ３
６５４）を用い、添加物としては　０．３重量％のポリ
オキシプロピレンジアミン（分子量　４００）を混合し
た。

【００４６】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。この良好な初期性能は、室内放置下で１０００時間
後も変化することなく保持された。 〔比較例１〕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　、日本合成ゴム製）を用
い、ＩＴＯ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℃の電
気炉で１時間加熱した。膜厚は約６０ｎｍ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。こうしてポリイミドの配向制
御膜を形成したガラス規範を２枚用意し、図３に示した
ようにその片方の基板（例えば下側基板３２）の配向制
御膜を形成した面にスペーサ兼シール樹脂３５として直
径　２．０μｍ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５ｍｍ幅の開口部
３６を残して他の全周に　０．２ｍｍで印刷した上で、
上側基板３１と下側基板３２に形成した配向制御膜のラ
ビング方向３３，３４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（ＺＬＩ３６５４　　自発分極Ｐｓ＝２９ｎ　
　Ｃ／ｃｍ２　）を注入した。注入後、開口部３６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、
封入した液晶が等方相を示す温度すなわち８０℃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。 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閾値が得られなかった。 〔比較例２〕５．０ｇの牛血清アルブミンを　４９５．
０ｇの純水で希釈し、　１．０重量％の牛血清アルブミ
ン希釈溶液を調製した。この溶液を用いて〔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。

【００４７】但し、この場合のラビング方向は上下で平
行とした。強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬＩ３６５
４）を用いたが添加物としては　０．５重量％のペンジ
ルエタノールアミンを混合した。

【００４８】このようにして作製した強誘電性液晶セル
はセルの一部に配向ムラが発生した。次に、請求項１３
〜請求項２６に記載の強誘性液晶素子を説明する。

【００４９】構造については図１と図３に示した上記の
各実施例と同じであるため、同一の符号を付けて説明す
る。ガラスまたはプラスチックの基板１１上に、インジ
ウム・錫酸化物よりなる透明電極（ＩＴＯ電極）層１２
を形成し、その上に配向膜として側鎖に極性置換基を有
するポリマー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（スピンコート）法、浸
漬塗布後、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側鎖に極性置換基を
有するポリマー膜に上下の基板で互いに平行でない方向
にラビング配向処理をほどこすことにより配向制御膜１
３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を一部のみ液晶の注入の際の開口
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液晶セルを完成した。

【００５０】配向膜として牛血清アルブミン（ＢＳＡ）
を用い、上記の手順にしたがって完成した液晶セルの閾
値特性を図４に示す。図４の（ａ）（ｂ）は強誘電性液
晶材料としてＺＬＩ−３６５４のみをセルに注入した場
合の１０００時間後の閾値特性を示し、図４の（ｃ）（
ｄ）はＺＬＩ−３６５４に塩基性の置換基を有する化合
物としてポリオキシプロピレンジアミン（分子量　２３
０）を　０．３重量％添加して得られる強誘電性液晶組
成物をセルに注入した場合の１０００時間後の閾値特性
を示したものである。セルギャップは２μｍである。○
印は電圧を印加したときの最大の相対輝度であり、バル
クの応答を表わし、×印は一連の測定波形を１０００ラ
イン走査後の相対輝度であり、メモリー応答を表わす。

【００５１】図４より、液晶のみを注入した場合の１０
００時間後の閾値特性が劣化しているのに対し、ポリオ
キシプロピレンジアミンを添加した液晶の閾値特性は１
０００時間後も対象かつ急峻な特性を維持している。こ
れはアミンによる配向膜表面の修飾の結果、配向膜の極
性が変化し、液晶と配向膜の界面状態が変化したためと
考えられる。塩基性の置換基を有する添加剤の添加量は
限定されないが、実用上０．０１〜５重量％程度が適当
である。適量以下では上記の添加効果はなく、特性の経
時的な劣化が発生する。必要以上に添加すると液晶の比
抵抗が減少し、ツイスト状態が発生しやすくなるため添
加後の比抵抗としては１×１０１１を下回り、その結果
、特性の経時的な劣化を防止することができなかった。

【００５２】なお、液晶はＺＬＩ３６５４に限定される
ものではない。透明電極層１２の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
に配向制御膜１３を形成してもかまわない。

【００５３】配向膜として用いる側鎖に極性置換基を有
するポリマーとしては、前記したＢＳＡや人血清アルブ
ミン兎血清アルブミンなどのような血清タンパク質なや
、卵白アルブミンのようなアルブミン類、γ−グロブリ
ン、ヘモグロビン、キモトリプシンなどを含め種々のタ
ンパク質が使用できる。また、アスパラギン酸、グルタ
ミン酸、リジン、アルギニン、ヒスチジン、トリプトフ
ァン、プロリン、セリン、シスチンなどのアミノ酸の単
独重合体や共重合体およびそれらの混合も利用もできる
。前記した側鎖に極性置換基を有するポリマーでは、ラ
ビング軸に対して液晶分子が一定の角度ズレて配向する
。そのため、強誘電性液晶の安定な配向状態を実現する
ためには上下基板間で一定の角度ずらしてラビングする
ことが重要である。前記した側鎖に極性置換基を有する
ポリマーを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
ン化合物を混合する目的は、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、液晶中に加える塩基性置換基を有する化合
物のうちアミン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、ポリオキシプロピレンジアミンなどの液晶性
を持たない塩基性の置換基を有する化合物、あるいは液
晶分子の一部にアミノ基を有するものなど液晶性をもつ
塩基性の置換基を有する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できる。エポキシ化合物として
はビスフェノール型エポキシプレポリマー、脂環式エポ
キシプレポリマーおよび市販のエポキシプレポリマーな
どの液晶性を持たないエポキシ系化合物、あるいは液晶
分子の一部にグリシジル基を有するものなど液晶性を有
するエポキシ系化合物を単独もしくは２種類以上を組み
合わせて用いることができる。 〔実施例７〕５．０ｇ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ＩＴＯ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　１１０℃の電気炉に入れ、乾
燥を行なった。乾燥後、レーヨンの織布を用いて一方向
にラビング処理を行ない配向制御膜を完成した。この時
、上下基板のラビング方向を　１４０°の角度を持たせ
た。これによって得られる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、その片方のＩＴ
Ｏ電極を形成した面に直径　２．０μｍ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５ｍｍ幅を残して他の全周に　０．２ｍｍ幅で印
刷し、もう一方の基板上に直径　２．０μｍの樹脂球を
散布した上で、２枚のガラス基板のラビング処理方向が
直角でかつ電極面を対向させた状態で加圧し、　１５０
℃で５時間加熱して硬化接着した。接着後、減圧下で開
口部から液晶（ＺＬＩ３６５４）に塩基性の置換基を有
する添加剤としてポリオキシプロピレンジアミン（分子
量　２３０）を　０．３重量％添加したものを注入した
。注入後、開口部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、封入した液晶が等方相を示す温度
すなわち８５℃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。

【００５４】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。 〔実施例８〕１．０ｇの牛血清アルブミン　４９９．０
ｇの純水で希釈し、　０．２重量％の牛血清アルブミン
希釈溶液を調製した。この溶液を用いて〔実施例７〕に
示した方法により牛血清アルブミンの配向膜を形成し、
これを用いて〔実施例７〕に示した方法により強誘電性
液晶セルを作製した。上下基板のラビング方向のなす角
は　１４０°とした。

【００５５】但し、強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬ
Ｉ３６５４）を用いたがアミンは　０．３重量％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。この良好な初期性能は、室
内放置下で１０００時間後も変化することなく保持され
た。 〔実施例９〕５．０ｇのＢＳＡを　４９９．０ｇの純水
で希釈し、　１．０重量％のＢＳＡ希釈溶液を調製した
。この溶液を用いて〔実施例７〕に示した方法によりＢ
ＳＡの配向制御膜を形成し、これを用いて〔実施例７〕
に示した方法により強誘電性液晶セルを作製した。この
場合も、ラビング方向は上下で　１４０°の角度である
。強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬＩ３６５４）を用
いたが添加物としては　０．３重量％のエポキシプレポ
リマー（エピコート８２８　）を混合した。

【００５６】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。この良好な初期性能は、室内放置下で１０００時
間後も変化することなく保持された。 〔実施例１０〕２．５ｇのヘモグロビンを　４９７．５
ｇの純水で希釈し、　０．５重量％のヘモグロビン希釈
溶液を調製した。この溶液を用いて〔実施例７〕に示し
た方法によりヘモグロビンの配向制御膜を形成し、これ
を用いて〔実施例７〕に示した方法により強誘電性液晶
セルを作製した。

【００５７】但し、上下のラビング方向のなす角は　１
７０°とした。強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬＩ３
６５４）を用いたが添加物としては　０．３重量％のポ
リオキシプロピレンジアミン（分子量　４００）を混合
した。

【００５８】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。この良好な初期性能は、室内放置下で１０００時
間後も変化することなく保持された。 〔実施例１１〕２．５ｇのグルタミン酸／リジン共重合
体を　４９７．５ｇの純水で希釈し、　０．５重量％の
ヘモグロビン希釈溶液を調製した。この溶液を用いて〔
実施例７〕に示した方法によりヘモグロビンの配向制御
膜を形成し、これを用いて〔実施例７〕に示した方法に
より強誘電性液晶セルを作製した。

【００５９】但し、上下のラビング方向のなす角は　１
４０°とした。強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬＩ３
６５４）を用い、添加物としては　０．３重量％のポリ
オキシプロピレンジアミン（分子量　４００）を混合し
た。

【００６０】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。この良好な初期性能は、室内放置下で１０００時
間後も変化することなく保持された。 〔実施例１２〕２．０ｇのポリグルタミン酸と　０．５
ｇのポリリジンとの混合物を　４９７．５ｇの純水で希
釈し、　０．５重量％の希釈溶液を調製した。この溶液
を用いて〔実施例７〕に示した方法により上記混合物か
らなる配向制御膜を形成し、これを用いて〔実施例７〕
に示した方法により強誘電性液晶セルを作製した。

【００６１】但し、上下のラビング方向のなす角は　１
４０°とした。強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬＩ３
６５４）を用い、添加物としては　０．３重量％のポリ
オキシプロピレンジアミン（分子量　４００）を混合し
た。

【００６２】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。この良好な初期性能は、室内放置下で１０００時
間後も変化することなく保持された。 〔比較例３〕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　、日本合成ゴム製）を用
い、ＩＴＯ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℃の電
気炉で１時間加熱した。膜厚は約６０ｎｍ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。こうしてポリイミドの配向制
御膜を形成したガラス基板を２枚用意し、片方の基板（
例えば下側基板３２）の配向制御膜を形成した面にスペ
ーサ兼シール樹脂３５として直径２．０　μｍ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５ｍｍ幅の開口部３６を残して他の全周に
０．２ｍｍ　幅で印刷した上で、上側基板３１と下側基
板３２に形成した配向制御膜のラビング方向３３，３４
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（ＺＬＩ３６
５４　　自発分極Ｐｓ＝２９ｎＣ／ｃｍ２　）を注入し
た。 注入後、開口部３６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、封入した液晶が等方相を示す温
度すなわち８０℃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。

【００６３】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閾値が得られなかっ
た。 〔比較例４〕５．０ｇの牛血清アルブミンを　４９５．
０ｇの純水で希釈し、　１．０重量％の牛血清アルブミ
ン希釈溶液を調製した。この溶液を用いて〔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
誘性電液晶セルを作製した。

【００６４】但し、この場合のラビング方向は上下で平
行とした。強誘電性液晶は同一の組成物（ＺＬＩ３６５
４）を用いたが添加物としては　０．５重量％のエポキ
シプレポリマー（エピコート８２８　）を混合した。

【００６５】このようにして作製した強誘電性液晶セル
は、セルの一部に配向ムラが発生した。

【００６６】

【発明の効果】請求項１〜請求項１３に記載の強誘電性
液晶素子は、ポリペプチド主鎖を有するポリマーを液晶
の配向制御膜として用い、かつ塩基性置換基を有する化
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、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る。

【００６７】請求項１４〜請求項２７に記載の強誘電性
素子は、側鎖に極性置換基を有するポリマーを液晶の配
向制御膜として用い、かつ塩基性置換基を有する化合物
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、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る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の概略構成を示す断面図であ
る。

【図２】比較例の液晶素子の１０００時間後の閾値特性
図と本発明の液晶素子の１０００時間後の閾値特性図で
ある。

【図３】強誘電性液晶セルの平面図である。

【図４】比較例の液晶素子の１０００時間後の閾値特性
図と本発明の別の実施例の液晶素子の１０００時間後の
閾値特性図である。

【符号の説明】

１１　　　　　　　　基板 １２　　　　　　　　透明電極層 １３　　　　　　　　配向制御膜 １４，３５　　　　スペーサ兼シール樹脂１５　　　　
　　　　液晶 ３１　　　　　　　　上側基板 ３２　　　　　　　　下側基板 ３３　　　　　　　　上側基板のラビング方向３４　　
　　　　　　下側基板のラビング方向３６　　　　　　
　　開口部