JPH07103314B2 - Liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal display element

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JPH07103314B2
JPH07103314B2 JP8468294A JP8468294A JPH07103314B2 JP H07103314 B2 JPH07103314 B2 JP H07103314B2 JP 8468294 A JP8468294 A JP 8468294A JP 8468294 A JP8468294 A JP 8468294A JP H07103314 B2 JPH07103314 B2 JP H07103314B2
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JP
Japan
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liquid crystal
group
crystal display
display device
display element
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保孝 清水
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は特定のアントラキノン系
化合物を用いる液晶表示素子に関し、さらに詳しくはア
ントラキノン系二色性色素を含有する液晶組成物を用い
る液晶表示素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device using a specific anthraquinone compound, and more particularly to a liquid crystal display device using a liquid crystal composition containing an anthraquinone dichroic dye.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、ねじれネマティック型液晶表示素
子を用いた電卓、時計等が商品化されているが、ねじれ
ネマティック型液晶表示素子を用いたものは、偏光板
を使用する為、周囲光を利用する反射型でカラー偏光板
を用いるカラー表示の場合は表示が暗い、視野角が狭
いといった欠点を持っている。又、液晶中に二色性色素
を添加するゲスト−ホスト効果を利用した表示素子は
偏光板を必ずしも必要としない為、明るい反射型カラー
表示が可能、添加する色素の選択により表示色が多
彩、視野角は広い、といった特徴を持っており、又、
偏光板を用い内部照明型(透過型)とすれば更に高輝
度、高コントラストの表示も可能である等、近年の市場
の多様性に適応できる表示素子である。これら用途に用
いられる色素に要求される性質として二色比が高いこ
と、液晶に対する溶解度が大きいこと、光及び電気
に対して安定であること等があげられる。特に表示品質
を良くするためには高い二色比を持つことが要求され
る。
2. Description of the Related Art At present, calculators and watches using twisted nematic liquid crystal display elements are commercialized. However, those using twisted nematic liquid crystal display elements use a polarizing plate to prevent ambient light. In the case of a reflective type color display using a color polarizing plate, there are drawbacks such as a dark display and a narrow viewing angle. Further, since a display element utilizing a guest-host effect in which a dichroic dye is added to liquid crystal does not necessarily require a polarizing plate, bright reflective color display is possible, and a variety of display colors can be obtained by selecting a dye to be added, It has a wide viewing angle, and
It is a display element that can adapt to the recent market diversities, such as a display with higher brightness and higher contrast if an internal illumination type (transmission type) using a polarizing plate is possible. The properties required for the dyes used in these applications include high dichroic ratio, high solubility in liquid crystals, and stability against light and electricity. In particular, a high dichroic ratio is required to improve display quality.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、また二色比が
高く、かつ溶解度の大きい二色性色素が少なく、表示品
質の良い表示素子が得られにくいのが現状である。本発
明の目的は、表示品質の良い液晶表示素子を得るために
必要な高い二色比を有する色素を含有する液晶組成物を
充填してなる、液晶表示素子を提供することにある。
However, the present situation is that it is difficult to obtain a display element having a good display quality because there are few dichroic dyes having a high dichroic ratio and a large solubility. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device filled with a liquid crystal composition containing a dye having a high dichroic ratio necessary for obtaining a liquid crystal display device with good display quality.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は少なくとも一方
が透明な一対の電極基板間に、一般式(I)
According to the present invention, at least one of the pair of transparent electrode substrates has a structure represented by the general formula (I).

【0005】[0005]

【化2】 [Chemical 2]

【0006】〔式中、X及びYは一方が水酸基を他方が
アミノ基を表わし、Rは水酸基もしくは低級アルコキシ
基で置換されていてもよいアルキル基または低級アルキ
ルもしくは低級アルコキシ基で置換されていてもよいベ
ンジル基を表わす。ZはR−S−基を表わし、しかも
X,Yの置換基のうち水酸基のオルト位に置換されてい
るものとする。〕で表わされるアントラキノン系化合物
の一種又は二種以上を含有する液晶組成物を充填してな
ることを特徴とする液晶表示素子である。本発明の液晶
表示素子に用いられる化合物は、一般に下記のようにし
て合成される。すなわち、下記反応式で示すように、一
般式(II)で示される化合物に一般式(III )で示され
るメルカプタン類を脱酸剤の存在下に作用させることに
より一般式(I)で示される化合物が得られる。
[Wherein one of X and Y represents a hydroxyl group and the other represents an amino group, and R represents an alkyl group which may be substituted with a hydroxyl group or a lower alkoxy group or a lower alkyl group or a lower alkoxy group. Represents a good benzyl group. Z represents an R-S- group, and is further substituted at the ortho position of the hydroxyl group among the substituents of X and Y. ] A liquid crystal display device comprising a liquid crystal composition containing one or more anthraquinone compounds represented by the formula [1]. The compound used in the liquid crystal display device of the present invention is generally synthesized as follows. That is, as shown in the following reaction formula, a compound represented by the general formula (II) is reacted with a mercaptan represented by the general formula (III) in the presence of a deoxidizing agent to give the compound represented by the general formula (I). The compound is obtained.

【0007】[0007]

【化3】 [Chemical 3]

【0008】〔式中、X、Y及びRは前記の意味を有
し、臭素原子は水酸基のオルト位に置換されているもの
とする。〕一般式(I)のRとしてはメチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基及
びドデシル基などの直鎖または分岐状のアルキル基、ヒ
ドロキシエチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル
基及びβ−エトキシプロピル基等の置換アルキル基、ベ
ンジル基、並びにメチルベンジル基、メトキシベンジル
基、エチルベンジル基及びブチルベンジル基等の置換ベ
ンジル基等があげられる。
[In the formula, X, Y and R have the above-mentioned meanings, and the bromine atom is assumed to be substituted at the ortho position of the hydroxyl group. R in the general formula (I) is a linear or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, an octyl group and a dodecyl group, a hydroxyethyl group, a methoxyethyl group, ethoxy. Examples thereof include substituted alkyl groups such as ethyl group and β-ethoxypropyl group, benzyl group, and substituted benzyl groups such as methylbenzyl group, methoxybenzyl group, ethylbenzyl group and butylbenzyl group.

【0009】次に、本発明を図面を用いて更に詳細に説
明する。図1は本発明の液晶表示素子を収めた透過型液
晶表示装置の一例を示す断面略図であり、図2は本発明
の他の実施例の反射型液晶表示素子を収めた液晶表示装
置の断面略図である。図1及び図2において、1は透明
ガラス基板、2は透明ガラス基板の内側に設けられた酸
化インジウムの様な透明電極、3は例えばテフロンフィ
ルムによるスペーサーであり、これによりセルの厚さが
10〜20μmに調整されている。4は二色性色素を含
むネマティック液晶組成物であり、5はその素子に印加
する電源であり、直流又は交流が用いられる。6は入射
光であり、7は観視者の目であり、8は偏光板であり、
9は光散乱板である。本装置において、透明電極表面は
綿布等で一方向に摩擦する方法、または、酸化珪素等を
斜蒸着する方法等により液晶および二色性色素が透明電
極表面に平行配向するように表面処理がされている。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a transmissive liquid crystal display device containing a liquid crystal display element of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a liquid crystal display device containing a reflective liquid crystal display element of another embodiment of the present invention. It is a schematic diagram. 1 and 2, 1 is a transparent glass substrate, 2 is a transparent electrode such as indium oxide provided inside the transparent glass substrate, and 3 is a spacer made of, for example, a Teflon film, so that the cell thickness is 10 It is adjusted to ˜20 μm. Reference numeral 4 is a nematic liquid crystal composition containing a dichroic dye, and 5 is a power supply applied to the device, which uses direct current or alternating current. 6 is incident light, 7 is a viewer's eye, 8 is a polarizing plate,
9 is a light scattering plate. In this device, the surface of the transparent electrode is surface-treated by rubbing it in one direction with cotton cloth or by oblique vapor deposition of silicon oxide so that the liquid crystal and the dichroic dye are aligned parallel to the transparent electrode surface. ing.

【0010】本発明に使用される正の誘電異方性を示す
ネマティック液晶としては、一般式
The nematic liquid crystal exhibiting positive dielectric anisotropy used in the present invention has a general formula:

【0011】[0011]

【化4】 [Chemical 4]

【0012】[0012]

【化5】 [Chemical 5]

【0013】〔式中、R2 及びR3 の一方がシアノ基を
表わし、他方がアルキル基、アルコキシ基、アルキルフ
ェニル基またはアルコキシフェニル基を表わす。〕で示
される物質等の単体またはこれらの混合物があげられ
る。図1には透過型の表示装置を示してあるが、図2の
如き反射型の表示装置でもよい。この場合はパネル背後
に光散乱板9を設ける。
[In the formula, one of R 2 and R 3 represents a cyano group, and the other represents an alkyl group, an alkoxy group, an alkylphenyl group or an alkoxyphenyl group. ] A single substance or a mixture of the substances shown by Although a transmissive display device is shown in FIG. 1, a reflective display device as shown in FIG. 2 may be used. In this case, the light scattering plate 9 is provided behind the panel.

【0014】以上、電圧を印加すると色が消える型の表
示装置を示したが、これとは逆に電圧を印加すると色を
呈するようになる表示装置を構成することができる。す
なわち液晶として負の誘電異方性を示すネマティック液
晶を用い透明電極表面をN,N−ジメチル−N−オクタ
デシル−3−アミノプロピルトリメトキシシリルクロラ
イド、ジメチルジクロロシランまたはメチルトリクロロ
シラン等の表面活性剤で処理するか、または液晶中にセ
チルトリメチルアンモニウムフロライド等の配向剤を混
入して、液晶及び二色性色素を透明電極表面に垂直に配
向するようにして表示装置を構成することができる。ま
た、ネマティック液晶に少量のコレステリック液晶また
はカイラルネマティック液晶を混合した場合は、いわゆ
る相転移型(又は、ホワイト・テイラー型とも呼ばれ
る)ゲスト−ホスト効果による表示素子となり、偏光板
は不要で反射型でも高いコントラストが得られる。
Although the display device of the type in which the color disappears when a voltage is applied has been described above, a display device which exhibits a color when a voltage is applied can be formed conversely. That is, a nematic liquid crystal exhibiting negative dielectric anisotropy is used as the liquid crystal, and the surface of the transparent electrode is a surface active agent such as N, N-dimethyl-N-octadecyl-3-aminopropyltrimethoxysilyl chloride, dimethyldichlorosilane or methyltrichlorosilane. Alternatively, the display device can be configured by aligning the liquid crystal and the dichroic dye perpendicularly to the surface of the transparent electrode by treating the liquid crystal or dichroic dye with an aligning agent such as cetyltrimethylammonium fluoride in the liquid crystal. In addition, when a small amount of cholesteric liquid crystal or chiral nematic liquid crystal is mixed with nematic liquid crystal, it becomes a display element by a so-called phase transition type (or also called white Taylor type) guest-host effect, and a polarizing plate is unnecessary and a reflective type is also available. High contrast can be obtained.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明の液晶表示素子はコントラストの
良い表示品質を持っており、市場の要望に適応した液晶
表示装置である。
The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device which has a display quality with a good contrast and which meets market demands.

【0016】[0016]

【実施例】次に本発明を実施例により更に詳しく説明す
る。文中、部とあるのは重量部を表わす。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. In the text, “part” means “part by weight”.

【0017】実施例1 1,8−ジアミノ−4,5−ジヒドロキシ−3,6−ジ
ブロムアントラキノン4.2部をジメチルスルホキシド
20部中に入れた後、苛性カリ1.7部を入れて約1時
間攪拌する。これに30℃以下でi−プロピルメルカプ
タン2.3部を入れて2時間攪拌後、50〜60℃で1
時間攪拌する。次に反応マスを水200部中に注入し、
析出した生成物を濾過・水洗後乾燥する。得られた粗生
成物をシリカゲルを担体とするカラムグロマトグラフィ
ーによりクロロホルムを分離溶媒として精製を行い、
1,8−ジアミノ−4,5−ジヒドロキシ−3,6−ビ
ス(i−プロピルメルカプト)アントラキノン2.3部
を得た。 融点 208〜210℃ 得られた化合物の特性は次のように調べた。すなわち、
液晶及び二色性色素が透明電極に対し平行になるように
処理した液晶セルにZLI−1840〔登録商標(E.
Merck AG社製)〕に1,8−ジアミノ−4,5
−ジヒドロキシ−3,6−ビス(i−プロピルメルカプ
ト)アントラキノンを1%溶解した液晶の組成物を入れ
た。本液晶表示素子に約6ボルトの電圧をかけると青味
緑色の液晶セルがほぼ無色に変化し、二色比は11.0
であった。本液晶表示素子での色素のλmaxは662
nmと617nmであった。
Example 1 4.2 parts of 1,8-diamino-4,5-dihydroxy-3,6-dibromoanthraquinone was added to 20 parts of dimethyl sulfoxide, and then 1.7 parts of caustic potash was added to obtain about 1 part. Stir for hours. 2.3 parts of i-propyl mercaptan was added to this at 30 ° C. or lower, and the mixture was stirred for 2 hours, and then at 50-60 ° C. for 1 hour.
Stir for hours. Then pour the reaction mass into 200 parts of water,
The precipitated product is filtered, washed with water and dried. The obtained crude product was purified by column chromatography using silica gel as a carrier, using chloroform as a separation solvent,
2.3 parts of 1,8-diamino-4,5-dihydroxy-3,6-bis (i-propylmercapto) anthraquinone were obtained. Melting point 208-210 ° C. The characteristics of the obtained compound were examined as follows. That is,
A liquid crystal cell, which was treated so that the liquid crystal and the dichroic dye were parallel to the transparent electrode, was added to ZLI-1840 [trademark (E.
Merck AG)]], 1,8-diamino-4,5
A liquid crystal composition containing 1% of -dihydroxy-3,6-bis (i-propylmercapto) anthraquinone was added. When a voltage of about 6 V is applied to this liquid crystal display element, the bluish green liquid crystal cell changes to almost colorless, and the dichroic ratio is 11.0.
Met. Λmax of the dye in this liquid crystal display device is 662
nm and 617 nm.

【0018】実施例2 垂直配向又は平行配向処理した液晶セルに、誘電異方性
が正のネマティック液晶E8〔登録商標(BDH ch
emicals社製)〕にコレステリック液晶材コレス
テリールクロライド10%(重量比)を添加した混合液
晶に実施例1で得た色素を1%溶解させた液晶組成物を
注入した。図2の構成において、この液晶表示素子は電
圧無印加時は青味緑色に着色し、15V程度以上の電圧
を印加すると無色になり、偏光板を使用しなくても明る
い高コントラストの反射型表示が得られた。尚、混合液
晶に用いるコレステリック液晶材は上記コレステリール
クロライドの他にコレステリル誘導体やビフェニールあ
るいはエステル系等のカイラルネマティック材も同様に
利用できる。
Example 2 A nematic liquid crystal E8 having a positive dielectric anisotropy [registered trademark (BDH ch
liquid crystal composition prepared by dissolving 1% of the dye obtained in Example 1 into a mixed liquid crystal prepared by adding 10% (by weight) of the cholesteric liquid crystal material cholesteryl chloride. In the configuration of FIG. 2, this liquid crystal display element is colored in bluish green when no voltage is applied, and becomes colorless when a voltage of about 15 V or more is applied, and a bright, high-contrast reflective display without using a polarizing plate. was gotten. As the cholesteric liquid crystal material used for the mixed liquid crystal, in addition to the above cholesteryl chloride, a cholesteryl derivative, a biphenyl or an ester type chiral nematic material can be similarly used.

【0019】実施例3〜14 下表の色素を合成し、実施例1に記載の方法と同様にし
て二色比を測定した。
Examples 3 to 14 The dyes shown in the following table were synthesized, and the dichroic ratio was measured in the same manner as in Example 1.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の液晶表示素子を用いた透過
型液晶表示装置の断面略図。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a transmissive liquid crystal display device using a liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例の反射型液晶表示装置の断
面略図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス板 2 透明電極 3 スペーサー 4 液晶組成物 5 電源 6 入射光 7 観視者 8 偏光板 9 光散乱板 1 Glass Plate 2 Transparent Electrode 3 Spacer 4 Liquid Crystal Composition 5 Power Supply 6 Incident Light 7 Viewer 8 Polarizing Plate 9 Light Scattering Plate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも一方が透明な一対の電極基板間
に、一般式(I) 【化1】 〔式中、X及びYは一方が水酸基を他方がアミノ基を表
わし、Rは水酸基もしくは低級アルコキシ基で置換され
ていてもよいアルキル基または低級アルキルもしくは低
級アルコキシ基で置換されていてもよいベンジル基を表
わす。ZはR−S−基を表わし、しかもX,Yの置換基
のうち水酸基のオルト位に置換されているものとす
る。〕で表わされるアントラキノン系化合物の一種又は
二種以上を含有する液晶組成物を充填してなることを特
徴とする液晶表示素子。
1. Between a pair of electrode substrates, at least one of which is transparent, a compound of the general formula (I): [Wherein, X and Y each represent a hydroxyl group and the other represents an amino group, and R represents an alkyl group which may be substituted with a hydroxyl group or a lower alkoxy group, or benzyl which may be substituted with a lower alkyl or a lower alkoxy group. Represents a group. Z represents an R-S- group, and is further substituted at the ortho position of the hydroxyl group among the substituents of X and Y. ] A liquid crystal display device comprising a liquid crystal composition containing one or more anthraquinone compounds represented by the formula [1].
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