JPH10330757A - 液晶組成物及び液晶表示素子 - Google Patents

液晶組成物及び液晶表示素子

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JPH10330757A
JPH10330757A JP14757297A JP14757297A JPH10330757A JP H10330757 A JPH10330757 A JP H10330757A JP 14757297 A JP14757297 A JP 14757297A JP 14757297 A JP14757297 A JP 14757297A JP H10330757 A JPH10330757 A JP H10330757A
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JP
Japan
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liquid crystal
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crystal composition
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JP14757297A
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English (en)
Inventor
Masaharu Kaneko
雅晴 金子
Masami Kadowaki
雅美 門脇
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れたコントラスト特性と光安定性を
有するゲストホスト型液晶組成物及び液晶表示素子を提
供する。 【解決手段】 一般式[I]で示されるアゾ系二色性
色素、一般式[II]で示されるトリスアゾ系二色性色
素、一般式[III ]で示されるアントラキノン系二色性
色素の各群から、少なくとも1種ずつ選ばれた二色性色
素を含有するゲストホスト型液晶組成物及び該液晶組成
物を用いた液晶表示素子。 【化1】 【化2】 【化3】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は表示素子などに用い
られる液晶組成物およびこれを用いた液晶素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術および本発明が解決しようとする課題】二
色性色素をホスト液晶組成物に混合したゲストホスト型
液晶組成物を用いたゲストホスト型液晶素子は視野角あ
るいは明るさなどに優れているため、携帯情報機器に用
いられる反射型表示用などとして注目されている。この
ゲストホスト型液晶素子のコントラストなどの表示品質
は、使用するゲストホスト型液晶組成物の二色性ないし
はオーダーパラメーターと直接的に相関するために、高
いオーダーパラメーターを示すゲストホスト型液晶組成
物が従来から要求されている。特に最近ではアクティブ
駆動用LCDなどに使用できるフッ素系などのホスト液
晶組成物を用いた高いオーダーパラメーターを示すゲス
トホスト型液晶組成物が求められている。
【0003】一方、携帯情報機器等の屋外での使用を考
慮されたディスプレイには、特に直射日光等の光に対す
る耐久性について高い電圧保持率等の電気的特性が求め
られている。しかし、通常用いられるアゾ系色素は、一
般的に高いオーダーパラメーターを示すが、アントラキ
ノン系二色性色素と比較して光に対する安定性に劣るた
め、光暴露による電圧保持率の低下するために実用上可
能なアゾ系色素は非常に限定される等の問題があった。
【0004】また、アントラキノン系色素は光に対する
電気特性等はアゾ系色素より優れるものの、色素単独の
オーダーパラメーターがアゾ系色素より劣る傾向にあ
り、更に、所要のコントラストを得るためには色素の着
色力等の問題からアゾ系二色性色素より高い添加濃度す
なわち溶解性が要求されるなどの問題があった。さら
に、これら複数の色素を配合したブラック、ブラウンお
よびダークブルー等の色相を有する組成物は、配合する
個々の色素のオーダーパラメーターが主吸収波長(λma
x)から離れた光吸収波長域では低下するために、各々
の二色性色素の光吸収スペクトルが重なり合う波長域で
オーダーパラメーターが低下し、各種構造の二色性色素
を配合した上記ブラック等の組成物では、ゲストホスト
型液晶組成物全体のコントラストが充分に得られない原
因となっていた。この問題は特にブラックの色相を有す
るゲストホスト型液晶組成物では各々の色素の吸収の重
なりによるコントラストの低下と色調上要求される吸収
スペクトルの平滑性と相反する関係にあることから、こ
れらの事由により高いオーダーパラメーターと高い光安
定性を示すゲストホスト型液晶組成物の実現は困難であ
った。
【0005】本発明は、特に視認性の良好なモノカラー
表示やマイクロカラーフィルター等の併用によりマルチ
カラーやフルカラー等の多色表示を行う目的にブラッ
ク、ブラウンおよびダークブルー等の色相を有するゲス
トホスト型液晶組成物を用いる場合、高いオーダーパラ
メーターおよび高い光安定性を示すゲストホスト型液晶
組成物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決しようとするための手段】本発明者らは、
複数の二色性色素の配合により得られるゲストホスト液
晶組成物において上記のコントラスト低下の問題を解決
すべく鋭意検討した結果、特定の二色性色素の組み合わ
せにおいて得られるゲストホスト型液晶組成物が、光吸
収領域全体で良好なオーダーパラメーターを有し、かつ
耐光性等の安定性が優れているという知見を見いだし本
発明を完成したものである。すなわち本発明は、二色性
色素を含むゲストホスト型液晶において、前記請求項1
に記載の(A)群、(B)群および(C)群の各群にお
いて構成されることを特徴するゲストホスト型液晶組成
物および該液晶組成物を用いた液晶表示素子に存する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。本発明で用いられる前記一般式[I]、一般式[I
I]および一般式[III ]に記載の二色性色素における
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、
オクチル基又はノニル基等の炭素数1〜12の直鎖状も
しくは分枝状のアルキル基;アルコキシ基としては、メ
トキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等上
記アルキル基に対応した炭素数1〜12の直鎖状もしく
は分枝状のアルコキシ基;ハロゲン化アルキル基として
はノナフルオロヘキシル基、パーフルオロヘキシルエチ
ル基、パーフルオロヘキシル基等の炭素数1〜12のア
ルキル基にフッ素原子等のハロゲン原子が置換された
基;アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル
基、メトキシエチル基、メトキシブチル基、エトキシメ
チル基、エトキシエチル基又はエトキシブチル基等の炭
素数2〜12のアルコキシアルキル基;ハロゲン原子と
しては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられ
る。
【0008】置換シクロヘキシル基、置換フェニル基、
置換ベンジル基および置換シクロヘキシルメチル基にお
ける置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、
オクチル基又はノニル基等の炭素数1〜12の直鎖状も
しくは分枝状のアルキル基;アルコキシ基としては、メ
トキシ基、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基な
どのアルキル基に対応した炭素数1〜12の直鎖状もし
くは分枝状のアルコキシ基;アルコキシアルキル基とし
ては、メトキシメチル基、メトキシエチル基、メトキシ
ブチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基又はエ
トキシブチル基などの炭素数2〜12のアルコキシアル
キル基;ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原
子、臭素原子等が挙げられる。これら、本願発明で使用
される各群の二色性色素の具体例としては以下に示す表
−1のものが挙げられる。
【0009】
【表1】
【0010】
【表2】
【0011】本発明に用いるホスト液晶材料としては、
以下に示す表−2の構造式[IV]で表される液晶化合物
を主成分とするフッ素系Np型液晶材料、又は構造式
[V]および構造式[VI]で表される液晶化合物を主成
分とするフッ素系Nn型液晶材料およびシアノ系Nn型
液晶材料、又は構造式[VII ]および構造式[VIII]で
表される液晶化合物を主成分とするシアノ系Np型液晶
材料が挙げられる。(各式中、
【0012】
【化4】
【0013】は、シクロヘキサン環、ベンゼン環、シラ
シクロヘキサン環、ジオキサン環、ピリミジン環を表
し、nは1〜3の整数を表す。−Z−は、単結合,−C
OO−,−CH2 CH2 −,−CH=CH−又は−C≡
C−を示す。Y1 及びY3 はそれぞれ独立に水素原子;
フッ素基、塩素基等のハロゲン原子を表し、Y2 はフッ
素基、塩素基等のハロゲン原子;フッ素基、塩素基等の
ハロゲン原子を置換基として有する炭素数1〜7の置換
アルキル基、置換アルコキシ基、もしくは置換アルケニ
ル基;置換アルキル基、置換アルコキシ基、もしくは置
換アルケニル基を置換基として有する置換シクロヘキシ
ル基又は置換フェニル基を表す。Y7 及びY8 はそれぞ
れ独立に水素原子又はフッ素基、塩素基等のハロゲン原
子を示し、Y11およびY13はそれぞれ独立にシアノ基;
炭素数1〜10のアルキル基、アルコキシ基、アルコキ
シアルキル基、又はアルケニル基を表す。
【0014】Y4 〜Y6 、Y9 〜Y10、Y12およびY14
はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルコ
キシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基又はフッ
素基、塩素基等のハロゲン原子を置換基として有する炭
素数1〜7の置換アルキル基、置換アルコキシ基、又は
置換アルケニル基を表す。)
【0015】
【表3】
【0016】本発明のゲストホスト型液晶組成物には、
各種の紫外線吸収剤や酸化防止剤およびカイラルドーパ
ントとしてコレステリックノナノエートなどのステロイ
ド系液晶および前述の液晶性化合物等の末端置換基に光
学活性アルキル基や光学活性アルコキシ基等を導入した
カイラルネマティック液晶をゲストホスト型液晶組成物
の0.1〜10重量%程度まで添加してもよい。又、本
発明のゲストホスト型液晶組成物における二色性色素の
添加濃度としては、ホスト液晶材料に対し0.1〜15
重量%さらに好ましくは0.5〜5重量%が望ましい。
【0017】本発明のゲストホスト型液晶組成物は、液
晶組成物と二色性色素および各種添加剤を振とう等の操
作により混合、溶解させることによって容易に得ること
ができる。このように調製されたゲストホスト型液晶組
成物は、TNモードやSTNモードさらには日本学術振
興会第142委員会編;「液晶デバイスハンドブック」
日本工業新聞社(1989)、p315〜329および
p367〜370などに記載のHeilmeier型ゲ
ストホスト等の各種ゲストホストモード等の電気光学効
果が得られるように処理を施した少なくとも一方が透明
な電極基板間に挟持させ、日本学術振興会第142委員
会編;「液晶デバイスハンドブック」日本工業新聞社
(1989)、p387〜434などに記載されている
各種直接駆動方式や薄膜トランジスタやMIMなどの能
動素子によるアクティブ駆動方式を組み合わせることに
より各種表示素子を得ることができる。
【0018】
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に
制約されるのではない。 [実施例1]前記表1に記載の下記構造式の二色性色素
を商品名ZLI−4792(E.MERCK社製)とし
て市販されているフッ素系化合物を主成分とする液晶混
合物100gに混合、溶解させて液晶組成物−Iを調製
した。 [I−1] 0.82g [II−2] 0.92g [III −4] 1.38g [III −5] 1.52g
【0019】この液晶組成物−Iをポリイミド系樹脂を
塗布硬化後、ラビングしてホモジニアス配向処理された
透明電極付きガラス板からなり、その配向処理面を対向
させるように構成されたセルに注入し液晶表示素子を作
成した。この液晶組成物−Iを、ポリイミド系樹脂を塗
布硬化後、ラビングしてホモジニアス配向処理された透
明電極付きガラス板からなり、その配向処理面がアンチ
パラレルとなるよう対向させたセルに注入し、ゲストホ
スト型液晶素子−Iを作製した。この素子に、ラビング
方向と平行な偏光および垂直な偏光をそれぞれ照射し、
透過光スペクトル(A平行およびA垂直)を測定した。
これらの値を用い下式によりオーダーパラメーターを算
出した。 オーダーパラメーター(S値)=(A平行−A垂直)/
(A平行+2×A垂直) 表−3に各波長におけるオーダーパラメーターを示す。
【0020】
【表4】
【0021】さらに、A平行およびA垂直の相対吸収ス
ペクトルチャートを図−1に示す。この液晶素子−Iの
電圧保持率を下記条件で測定した結果、96.1%と良
好な耐光性を示した。 (電圧保持率測定条件) フレーム周波数:3.3Hz 印加電圧:5V ON時間:60μsec 測定温度:25℃
【0022】[実施例2]商品名ZLI−4792
(E.MERCK社製)として市販されているフッ素系
化合物を主成分とする液晶混合物100gに下記二色性
色素を混合、溶解させて液晶組成物−IIを調製した。 [I−1] 0.82g [II−2] 0.89g [III −4] 1.47g [III −5] 1.62g
【0023】この液晶組成物−IIを前記実施例1と同様
な方法によりセルに注入し液晶表示素子−IIを作成し
た。この液晶表示素子−IIの透過光スペクトル(A平行
およびA垂直)を実施例1と同様な方法により測定し
た。これらの値を用いてオーダーパラメーターを算出し
た。表−4に各波長におけるオーダーパラメーターを示
す。
【0024】
【表5】
【0025】さらに、A平行およびA垂直の相対吸収ス
ペクトルチャートを図−2に示す。この液晶素子−IIの
電圧保持率を実施例1と同条件で測定した結果、94.
8%と良好な耐光性を示した。
【0026】[実施例3]商品名ZLI−4792
(E.MERCK社製)として市販されているフッ素系
化合物を主成分とする液晶混合物100gに下記二色性
色素を混合、溶解させて液晶組成物−III を調製した。 [I−1] 0.70g [II−2] 0.94g [III −4] 1.41g [III −5] 1.55g
【0027】この液晶組成物−III を前記実施例1と同
様な方法によりセルに注入し液晶表示素子−III を作成
した。この液晶表示素子−III の透過光スペクトル(A
平行およびA垂直)を実施例1と同様な方法により測定
した。これらの値を用いてオーダーパラメーターを算出
した。表−5に各波長におけるオーダーパラメーターを
示す。
【0028】
【表6】
【0029】さらに、A平行およびA垂直の相対吸収ス
ペクトルチャートを図−3に示す。この液晶素子−III
の電圧保持率を実施例1と同条件で測定した結果、9
5.8%と良好な耐光性を示した。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように本発明により、二色性
ないしはオーダーパラメーターの高いアゾ系二色性色素
を配合したゲストホスト型液晶組成物が可能となり、優
れたコントラスト特性と光安定性を有するゲストホスト
型液晶素子を実現することができるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1におけるA平行およびA垂直の相対吸
収スペクトルチャート。
【図2】実施例2におけるA平行およびA垂直の相対吸
収スペクトルチャート。
【図3】実施例3におけるA平行およびA垂直の相対吸
収スペクトルチャート。
【図4】本発明に係わる液晶表示素子の例として相転移
モードの反射型液晶表示素子の略示的断面図。
【符号の説明】
1.入射光 2.ガラス基板 3.透明電極 4.配向
膜 5.二色性色素 6.液晶組成物 7.反射層 8.反
射光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二色性色素およびホスト液晶を含むゲスト
    ホスト型液晶組成物において、下記(A)群、(B)群
    および(C)群に示される各々の群の二色性色素から構
    成されることを特徴とするゲストホスト型液晶組成物。 (A)群 下記一般式[I]で表されるアゾ系二色性色素から少な
    くとも1種以上。 【化1】 (式中、R1 及びR2 はそれぞれ独立に水素原子;炭素
    数1〜12の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、アル
    コキシ基;炭素数2〜12の直鎖状もしくは分枝状のア
    ルコキシアルキル基;ハロゲン原子;またはこれらのア
    ルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、もし
    くはハロゲン原子を置換基として有してもよい、シクロ
    ヘキシル基もしくはフェニル基を表す。) (B)群 下記一般式[II]で表されるアゾ系二色性色素を少なく
    とも1種以上。 【化2】 (式中、R3 は水素原子;炭素数1〜12の直鎖状もし
    くは分枝状のアルキル基、アルコキシ基;炭素数2〜1
    2の直鎖状もしくは分枝状のアルコキシアルキル基;ハ
    ロゲン原子;またはこれらのアルキル基、アルコキシ
    基、もしくはアルコキシアルキル基を置換基として有し
    てもよい、シクロヘキシル基もしくはフェニル基を表わ
    し、R4 及びR5 はそれぞれ独立に水素原子;炭素数1
    〜12の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、アルコキ
    シ基、ハロゲン化アルキル基;炭素数2〜12の直鎖状
    又は分枝状のアルコキシアルキル基;ハロゲン原子;ま
    たはこれらのアルキル基、アルコキシ基、アルコキシア
    ルキル基、もしくはハロゲン原子を置換基として有して
    もよい、シクロヘキシル基、もしくはフェニル基を表わ
    す。) (C)群 下記一般式[III ]で表されるアントラキノン系二色性
    色素を少なくとも1種以上。 【化3】 (式中、R6 及びR7 はそれぞれ独立に水素原子;ハロ
    ゲン原子;炭素数1〜12の直鎖状もしくは分枝状のア
    ルキル基、アルコキシ基;炭素数2〜12の直鎖状又は
    分枝状のアルコキシアルキル基;またはこれらのアルキ
    ル基、アルコキシ基、もしくはアルコキシアルキル基を
    置換基として有してもよい、シクロヘキシル基もしくは
    フェニル基を示す。)
  2. 【請求項2】(C)群の色素を2種以上含むことを特徴
    とする請求項1記載のゲストホスト型液晶組成物。
  3. 【請求項3】請求項1ないし請求項2記載のゲストホス
    ト型液晶組成物においてフッ素系液晶材料をホスト液晶
    として用いることを特徴とするアクティブ駆動用液晶組
    成物。
  4. 【請求項4】請求項1ないし請求項3に記載のゲストホ
    スト液晶組成物を少なくとも一方が透明な電極付き基板
    間に挟持したことを特徴とする液晶表示素子。
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