JPS58141277A - ゲスト−ホスト型液晶組成物及び液晶表示素子 - 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】 本発明はカラー表示可能な液晶表示素子に用ｉるゲスト
ーホスト渥液晶組成物と，これを用いて構成したゲスト
ーホスト朦液晶表示素子に関する。

ゲスト−ホス｝ｍｉｍｌ晶組成物は母体となるホスト液
晶中に、ゲスト物質である多色性色素を溶解させた液晶
組成物である。そしてこの多色性色素にはホスト液晶中
での高いオーダー・パフメーター（以下，Ｓと記す．）
が要求される。

８はホスト液晶分子の配向方向に対する色素分子吸収軸
の平行度を表わし、素子の表示コントラストを支配する
量である．平行二色性を有する多色性色票の場合には、
その値が通論上の最大値でめるｌに近づく椙，白ぬけ部
分の残色度が減少し、明るくコントラストの大きい鮮明
な表示が可能となる。多色性色素Ｋｌｌ求されるｓ値は
、その色素を用いた液晶表示素子の用途や使用条件に応
じて様々でめシ、特定し難い。通常は、使用目的に適し
たホスト液晶中において．ｎａ付近でで龜ればαＳ以上
が望ましい。

多色性色素の分子構造とそｏｔｉｔ＊性との関係κつい
てはまだ充分には究明されていなｉ．希望すゐ色相κお
いてよ９高い８値を有する多色性色素を選択することは
困−な作業でＴｏＤ．／ｊ：知の材料からａ損すること
４困難な作業でるる。

特にゲスト−ホス｝ｌｌＩＩ［晶組成物の組成成分とし
て橙色系色素は知られていない。

従来、黒色表示を行う場合κは、少なくと４黄色系色素
、赤色系色素，青色系色素の３成分を必擬としていた．
若し適当な橙色系色素を得ることがで自れば、青色系色
素と組み合わせるととκよって８成分の色素のみで黒色
表示が可能となる。

つｔ〕カラー淑晶懺示素子の製造コストが低減し。

プロセスが簡略化するであろうとの期待が持たれる。

本発明の目的は，単一成分で橙色系色相を呈する多色性
色素を含みかつ表示コントラストκ優れたゲスト−ホス
｝ＩＩＩ液晶組成物及び液晶表示素子を提供するにある
。

本発明のゲストーホスト臘液晶組成物は、多色性色素が
橙色系色素を含むことを特徴とする．勿鍮他の色相を呈
するゲスｌｊ質例えば青色系色素との併用も本宛＠Ｏｌ
ｉ−にるる。この場合には黒色減水が２つの色素の調色
で完成する。本鐸一看等は橙色系色素としてフタロペリ
ノン系色票が最も有効でめることを確−した、７タロペ
リノン系色素の内、ｓ値に優れ良ものは次の一般式ＣＩ
）で示される色素でるる。

０′ （式中ｓ　＆’はアルキル基，シクロアルキル基。

アリール基を示し，Ｂは一ＣＯＯ−，　−ＯＣＯ＋。

の基を示す．） 一般式ＣＩ）Ｋおける几１の具体例としては。

メチル碁，エチル基．直鎖状又は分岐鎖状のプロビル基
．ブチル碁，ペンチル碁．ヘキシル基．ヘプチル碁，オ
クテル基．ノニル基．ドデシル基。

オクタデシル基などのアル中ル基で置換されたシクロヘ
キシル基寡シクロヘ命シル基．プロビルシクロヘキシル
基，ブチルシクロへ命シル基，ヘプテルシクロヘキシル
基等のシクロアルキル基で置換されたシクロヘキシル基
−１ボキシ碁．プトキシ基，オクトキシ１勢のアルスキ
シ碁で置換されたシクロヘキシル基募炭素原子＠３〜ｌ
８の直鎖状又は分岐鎖状のアル中ル碁で置換された７工
二ル基蟇シクロヘキシル碁．プロビルシクロへ中シル碁
．プチルシりロヘキシル碁．オクチルシクロヘキシル基
等のシクロアルキル基で置換された７エニル碁募７エニ
ル碁，プチル７エエル碁．オクチル７エニル碁．ブトキ
シフェニル碁，ヘプチルオキシフエニル碁等のアリール
基で置換されたフェニル基２シアノフエニル碁Ｉフツ素
原子．塩素原子．臭素原子で置換されたフエニル１藁ア
セトキシ基，ぺンタノイルオキシ基，オクタノイルオ命
シ碁，ぺンゾイルオ命シ碁．ブテルベンゾイルオキシ基
、オクチルペンゾイルオ中７基、プトキシペンゾイルオ
中シ基、ペンチルシクΩへ中シルカルボニルオ命シ基な
どのアシルオ中シ基で置換されたフェニル基茎メト命シ
カルボ；ル基、ブトキシカルボニル基、オクトキシカル
ボニル基。

プロピルシクロへ中シルオキシカルボニル基、ヘプチル
シクロへキシルオキ７カルボニル基、フェノキシカルボ
ニル基、ブチルフェノ中ジカルボニル基、ノニルフエノ
キシカルポニル基、ブトキシフェノ中ジカルボニル基、
オクトキシフェノキシカルボニル基、ペンチルシクロへ
中シルフェノ中ジカルボニル基等のカルボン酸エステル
の基で置換されたフェニル基；メチル基、エテル基、直
鎖状又は分岐鎖状のプロピル基、ブチル基、ヘプチル基
、オクチル基、ドデシル基、オクタデシル基等のアルキ
ル基があげられる。

一般式ＣＩ　）Ｋオイテ、　Ｘ”　、　Ｘ”　、　−Ｂ
−Ｒ’の各置換基の位置、数９種類は厳格に規定されて
お９５式（Ｉ）に示され九以外の位置に、各置換基が入
った場合には色素の緒特性に大亀な変化が起こるおそれ
がある。

本発明のゲスト−ホスト飄液晶表示素子は、二枚の基板
の内少なくとも一方を透明とし、内基板の各片面に電極
と更に該電極を覆う配向膜とを形成し、電極形成面が対
向するように内基板を重ね合わせ、基板間に前記ＯＩ１
色系色素入夛のゲスト−ホスト臘液晶組成物を封入し九
ことｔ４Ｉ徴とする。特に、橙色系色素に加えて青色系
色素をホスト液晶中に溶解させることＫより黒色ｔｍす
るようにし九液晶真水素子が実用的価値大である。

本Ｍ明で用いろホスト液晶としては、動作温度範囲でネ
マチック状ｌｌを示す４ので番れば、かなル広い範囲で
適訳することがで自る。またこのようなネマチック液晶
に後述の旋光性物質を加えることにより、コレステリッ
タ状態をとらせることかで禽る。ネマチック液晶の例と
してはＩＩＩＫ示される物質、るるいはこれらＯ＃導体
がめげられる。

ＩＩ 上記表中％　Ｒ’はアルキル基またはアルコ中シ基を、
Ｘはニトロ基、シアノ基、またはハロゲン原子を貴わす
。

旗ｌの液晶はいずれも篩篭異方性が正であるが、誘電異
方性が負の公知のエステル系、アゾキシ系。

ミ アゾ糸、シップ系、ビリ、ジン系、ジエステル１６るい
はビフェニルエステル系の液晶も、篩篭異方性が正の液
晶と混合して、全体として正の液晶にして用いることが
できる。ま九、ｉｌ電異方性が負の液晶でも、適当な素
子構成および駆動法を用いればそのまま便用で寝ること
は勿論である。

本発明で用いるホス）を晶物質はＩｌｌに示した液晶化
合物ま九はそれらの混合物のずれでもよいが、次の４種
類の液晶化合物 の混合物として、メルク社からＺＬＩ　１１１１１！と
めうｌ１ｉｉ４名マ販売されてｉる液晶物質及び、次０
４種＠０淑晶化合物 の混合物として、Ｂｒロムｓｈ　Ｏｒｕｇ　１（ｏｕｓ
Ｉ社からＥ−７という商品名で販売畜れている液晶物質
が本発＠においては％に有用でるゐことがわかった。

本発明に用いる旋光性物質としてはカイツルネマチック
化合物、例えば、２−メチルブチル１゜３−メチルブト
キシ基、Ｓ−メチルペンチル基。

８−メチルペントキシ基、４−メチルへ中シル基。

４−メチルへ中トキシ基などＯ光学活性基をネマチック
献晶化合物に導入した化合物がめる。ｔた特開昭５１−
４５５４６号に示すｔ−メントｉル、−一ボルネオール
等のアルコール霞導体、ｄ−シ曹ワノワ、３−メチルシ
クロヘキサン等のケトン誘導体、ｄ−シトロネラ峡、ｔ
−シ曹ワノワ―等のカルボン駿鱒導体、ｄ−シトロネラ
ール等のアルデヒド誘導体＊’　　９ノネン等のアルケ
ン卿導体。

その他のアオン、アミド、ニトリル誘導体などの光学活
性物質は勿論便用できる。

本発明に使用する素子とは公知の液晶表示用素子を使用
できる。すなわち、ＪＩＥＩ図に示す如く。

少なくとも一方が透明な２枚の基板ｌ上に任意のパター
ンの透Ｉｊ１１ｉＥ極２を設け、電極面が対向するよう
に適当なスベーｔを介して、２枚の基板１が平行になる
ように素子を構成し次ものが用いられる。電他２は配向
膜３で覆われる。素子の周辺はシール材４でシールされ
るが、これは同時にスベーナの＊１ｉ＠を有する。基板
間に挾持された液晶層５は、液晶分子６と色素分子７と
から成っている。

この場合、スペーｔＫよ多素子のギャップが決められる
。素子ギャップとしては３〜１１０Ｇａ。

譬に５−ＳＯμｍが実用的見地から好ましい。

以下に１本発明の液晶組成物に使用されｂ色素Ｏｆ４お
よびこれらの色素を用い曳箪晶鳳成物と液晶表示素子に
ついて実施ｆｌｉＫよｐ具体的に説明する。

実施Ｍｌ まず１本発明に使用される多色性色素の例を、８値とと
４ｈにｔ１２に示す、いずれの色素も液晶中で橿色を示
す。

衆２に記載した各色素の特性は次のようにして調べた。

すなわち、前述のフェニルシクロヘキサン系混合准晶Ｚ
ＬＩ−１１３２に、多色性色素として、！！２に示す色
素のりずれかを添加し、７０Ｃ以上に加熱し、ｇ晶が畳
方性液体になった状態でよくか１１まぜ皮後、放置冷却
する工′ｌ１Ａｔ繰返し行い１色素ｔＳ解した。

このようにしてｖ４Ｊ１１１シた上記箪晶組成物會、透
明亀偽２を有し、敵晶と接する山をポリアミド系ａｒｍ
を温布−化後うピングしてホモジニアス配向処場を施し
た上下２秋の基板１からなる基板間ギャップ１０−１０
０μｍｑ）素子に封入した。上記配向処理を施した素子
内では電圧無印加のと龜上に２液島組成物は、献品分子
及び色素分子が電極面に平行かつ一定方向に配列するホ
モジニアス配向状ｒｔ−と）、色素分子７４ホスト液晶
分子６に従って同様の配向をとる。

このようにして作製したゲスト・ホスト素子の吸収スペ
クトルの測定ｔ、液晶分子６の配向方向に対して平行に
偏光し次光及びｍｔｔに偏光した光の各々を用いて行い
、これら各偏光に対する色皐Ｑｌｋ光直ム７及びＡよと
最大数収量＊を求めた。

色素の吸光ａｔ求めるＫめたっては、ホスト液晶および
ガラス基ｆｊＫよる吸収と、素子の反射損失に関して補
正を行り九、このようにして求めた上記各偏光に対する
色素の歇光寂Ｏ値ムＩおよびム↓を用いて、前述の式 からＳａｔ算出した。

＊２に記し九色素の実用的安定性に関して知見を得るた
めに促進劣化試験１＊施した。すなわち懺２０各色ＩＩ
Ａ會溶解した上記液晶組成物を、上記素子に封入したも
の（−１ンシヤインワエザーメーター中に約１００時間
放置し、ａ光度の減少率と消費電流値の増加率を追跡し
た。本夷廁例で用いたサンシャインワエダーメーターの
光源はカーボンアーク灯で６ヤ、試ａｉｉ内の粂件扛温
度が約・ｓＯＣで加温・散水は行わなかった。

その結果、＊外線カットフィルターで、上記票子を保−
して上記試ａ１１を行った場合には、促進劣化試験１０
０時間で、衆２の各色素はめずれも歇光駿の減少率は１
０％以下、８２ＨＸ、５Ｖ（Ｄ交流印加時の消費電流値
の増大は２倍以内でめった。

本実ｍ例による色素は熱安定性もすぐれておｐ。

暗条件下９０Ｃで１００時間後における素子中の色素の
吸光度の減少率は１０％以下、ａ２ＨＩ。

５Ｖ５ｅｆｉ印加時の消費電流の増加率は２倍以下でめ
った。

実施例２ 実施例１で用いたものと全く同様の液晶に多色性色素と
して表２４２の色ｌｃを１．９３重量％添加した液晶組
成物を実施Ｍｌと全く同様の素子（但し、基板間ギャッ
プは約１０１１ｎ）に封入し、実施例１と同様に吸収ス
ペクトルｔ−欄定し次、そのスペクトルを籐２図に示す
１図中、１纏１はＡＩを、曲−一はＡ上をそれぞれ示す
。可視領域における吸収ピークは＋ｓｓｎｍ、４ｅｓｎ
ｍ、ｌｓ４０ａｍ等に見られ、このうち最大吸収波長は
４９６Ｇｍでるる。蟻大ｔａ＊波最におけるＡＩは（Ｌ
＠４４゜Ａ上は（ＬｌＢｍでるり九、従って本実施例色
素のＺＬＩ−１１１！中における８値はａｓ・となる。

実施ＳＳ 実施例４で用い１＃−％ｈＤと全く同様の液晶を表８４
４Ｃ）色素で飽和させ一＃−液晶組成物を実施ｍ１Ｉｉ
と食〈同様の素子（但し、基板間ギャップ約１００１０
０ｐ封入し、夷ｊＩＩ／Ａ例１と同様に吸収スペクトル
を掬足し九。そのスペクトルを第５ＩＩＫ示す。

図中、＊＊＊はム／を、―線１ｖはム↓をそれぞれ示す
、可′ａ領域における吸収ビータは４７６励ｍ。

４＠ｆｌｎｍ＊　ｓｓＯａｍ４ＩＫ見られ、このうち最
大吸収ａ長は４９９Ｇ膳である。最大吸収波長における
ム／はα８６２．ム↓は（ｋｌ！１４でめった。従って
本実施例色素のＺＬＩ−１１１１！中における８値はα
６４となる。

実施ｌ１Ｉ１４ 実施例１で用いたものと全く同様の液晶に多色性色素と
してＩＮ！ＡＩ＄の色素を１．９７重量％添加した液晶
組成物を実施例１と全く同様の素子（但し、基板間ギャ
ップは約１０μｍ）゛に封入し、実施例１と同様に吸収
スペクトルを測定した。そのスペクトル１８４図に示す
。図中、ｉｌｌｍＶはＡＩを、曲線ｖ１はＡＬｔそれぞ
れ示す、可視領域におけるピータは＋７２ａｍ、５０Ｇ
”ｍｅ　５４４１ｎｍ等にみられ、このうち最大吸収波
長は８００Ｇｍである。最大吸収波長におけるＡＩはα
７４２゜Ａ上は（１０９Ｇでめった。従って本実施例色
素のＺＬＩ−１１８２中におけるｓ値はα６８となる。

実施例５ 実施例１で用いたものと全く同様の液晶を表２１１７の
色票で飽和さぜ次液晶組成物を実施例１と全く同様の素
子（但し、基板間ギャップは約ｓＯμｍ）に封入し、実
施ガ１と同様に吸収スペクトル金測定し次。そのスペク
トルをａｓ図に示す。図中１曲線ＶｌｉはＡＩを５曲＊
Ｖ−はＡ上をそれぞれ示す。可視領域における吸収ピー
クは４０ｓｎｍ、４４４Ｇｍ、４７２Ｇｍ、６０１Ｇｍ
。

５５０　ｎｍ等に見られ、このうち轍大鴎収ｔＩＬｌｋ
は４７２Ｇｍでめる。最大吸収波長におけるムｌはα１
８２．ＡＪＬはα０２１でめった。従って事実ｍ例色素
＋２）ＺＬＩ−１１８２中における８値はα７２となる
。

実施例６ 橙色系色素として真５Ａｓｏ色素を約３重量％、ＮＨＩ を約２重量％、実施例１と全く同様の液晶に添加したも
のを実施例１と全く同様の素子（但し、基板間ギャップ
約ｌｏａｍ）に封入したとζろ素子は良好な黒色を示し
良１本実施例素子の吸収スペ９トｋＹｔ第６図に示す０
図中、　＊＊ｌｘは１０−”を、ｌｌＩ＃Ｘは１Ｇ　　
　をそれぞれ示す０本実施例によｐ、本発明の橙色系色
素を用いれば、適幽な青色系色素と組み合わせて鵞成分
のみで黒色が実現できることがわかる。

以上説明したように、本発明によれば、単一成分で橙色
系色相を呈する多色性色素を含みかつ表示コントツスト
に優れ良ダスト−ホスト臘濠晶義成智及び成品訓示素子
が祷られるという効果がめる。しかも２種類の色素の混
合で黒色ｔＷＩびさせることが可能とな９．カラー液晶
懺示素子０Ｊｌｌｌ造コストの低減と、プロセスの簡略
化が図れるという剃次的な効果４４られる。

【図面の簡単な説明】

第１＠は本発明に係るゲスト−ホスト証液晶□示素子の
一笑廊例ｏｒｒｆｌｌ模式図、第２図乃至第６図はいず
れも本発明に係るゲスト−ホス）１Ｍ液晶組成物の分光
特性図でめゐ。 １・・・基板、２・・・透明電極、３・・・配向膜、５
・・・液晶層、６・・・液晶分子、７・・・色素分子。 年　５　　図 第１頁の続き ０発　明　者　佐藤幹夫 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ ＠出　願　人　株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目５ 番１号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、母体となるホスト液晶中にゲスト物質である多色性
   色素ｔｓｍさせたゲスト−ホス）ｌ箪晶鳳成−において
   、前記多色性色素が橙色系色素を含むことを特徴とする
   ゲスト−ホスト減液晶組成物。 ２、前記匿色系色嵩がフタロペリノン系色素でるる仁と
   を特徴とする特許請求のｌｌｉ＠ｌ箒１項に記載のゲス
   ト−ホスト臘液晶組成物。 ３、前記７タロペリノン系色素が一般式（式中、几１は
   アルキル基、シクロアル中ル基。 アリール基を示し、Ｂは−ｃｏｏ−，−ｏｃｏ＋。 の基を示す、）で表わされる色素でるることを特徴とす
   る特許請求の範ｓｇ窩項に記載Ｏゲストーホスト１ｉｔ
   ｉｉ晶組成物。 ４、前記多色性色素が前記橙色系色素と青色系色素とか
   ら成って黒色を呈することを＊＊とする特許請求の範Ｓ
   第１項乃′１Ｉ７Ｌ第３項のいずれかに記載のゲスト−
   ホスト液晶縄成物。 Ｓ、二枚の基板Ｏ内少なくとも一方を透明とし。 一基板の各栓内に電極と更に線電極を覆う配向膜とを形
   成し、電Ｉｋ形成面が対向すゐように一基板を重ね合わ
   せ、基板間にゲスト−ホスト！１箪晶組成物を封入し良
   ゲストーホスト１１１［晶真示素子において、前記ゲス
   ト−ホスト臘箪蟲組成物は母体となるホスト液晶中にゲ
   スト物質として橙色系色素を溶解さぜたもので番ること
   を特徴とするゲスト−ホスト臘箪晶表示嵩子。 ６、前記ゲスト−ホストＩＩＩ［晶組成物は前記ゲスト
   物質として前記橙色系色素に加えて青色系色素を溶解さ
   せ喪もので番ル、全体として黒色を呈するもＯであるこ
   とを特徴とする特Ｉｆｆ請求のｆ１１囲菖５項に記載の
   ゲスト−ホスト型液晶表示素子。