JPH0786614B2

JPH0786614B2 - 液晶素子

Info

Publication number: JPH0786614B2
Application number: JP17581789A
Authority: JP
Inventors: 秀晃望月; 裕司佐谷; 強上村; 一浩上天; 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: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0339932A

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、
ラップトップ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イ
ステイ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イステイッドネマ
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
ド等の塗布膜を形成して後、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トなラビング法が
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，エー，クラーク，エス，
ティー，ラガーウォール（N.A.Clark,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。しかし、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
長時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62−291621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、ラングミュアーブロジェット（Lang−muir−Blodge
tt）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という課
題を有していた。

課題を解決するための手段上記の課題を解決するために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
うに配向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。

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
誘電性液晶ディスプレイが実現でき、また液晶層にアミ
ン化合物を存在させることにより、初期の良好なディス
プレイ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を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、プラスチクの基板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（スピンコート）
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、一定方向に
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プ
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
か明確ではないが、タンパク質が元来、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概に規定
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
中でもアルブミ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
ることがで出来るほか、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ZLI3775,ZLI3654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、液晶中にアミン化合物を混合させる目的は、
このようにし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、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（ジメチルアミノエチル）
−フェノール、トリベンジルアミン、アニリン、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、フェニルジエタノールアミン、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200A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2.0μｍ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26を残して他の全周
に0.2mm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℃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ZLI3654自発分極Ps＝29nC/
cm²）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。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を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、室内放置下で一週間後も変化することな
く保持された。

実施例２ 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。この水溶
液を用いて実施例１を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（ZLI3654）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
を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３ 5.0gの卵白アルブミンを495.0gの純水に溶かし、1.0重
量％の卵白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を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（ZL13654）とアミン（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、室内装置下で一週間
後も変化することなく保持された。

実施例４ 5.0gの人血清アルブミンを495.0g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を示した方法により人血清アルブミ
ンの配向制御膜を形成し、これを用いて実施例１と同一
の液晶組成物（ZLI3654）とアミン（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５ 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。この水溶
液を用いて実施例１を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（ZLI3654）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６ 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。この水溶
液を用いて実施例１を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（ZLI3654）を用いたがアミン
は0.1重量部のポリオキシプロピレンジアミン（分子量4
00）を混合した。このようにして作製した強誘電性液晶
セルを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。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（ZLI3654）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。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。

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（株））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600Å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、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2.0μｍ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26を残して他の全周に0.2mm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℃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（メルク社性商品名ZLI3654自発分極Ps＝29nC/
cm²）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。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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上天一浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者大西博之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。