JPS59124977A - ゲスト・ホスト型液晶表示素子 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、新規な液晶組成物に２色性色素を添加した液
晶を使用した、相転移ゲスト・ホスト型液晶表示素子に
関する。

〔従来技術〕

液晶に２色性色素を添加するゲスト・ホスト型表示では
表示品質の向上、特にコントラストの向上は極めて重要
な問題である。

このような問題に対し従来束として２色性色素の性能、
すなわち配向秩序度（Ｓ）の向上という観点から改良が
進められているが、表示コントラストに与える液晶材料
の影響も大きい。

例えばコレステリック液晶に２色性色素を添加するコレ
ステリック・ネマチック相転移ゲスト・ホスト型表示で
はコレステリック液晶中の光の伝搬がコレステリック液
晶の屈折率異方性（以下、Δｎと略記する）に依存する
ことが知られている［Ｅ、Ｂ、プリーストリー、ＲＣＡ
レビュース（Ｋ、　Ｂ、　Ｐｒ１ｅｓｔｌｅｙ　ＸＲ（
３Ａ　Ｒｅｖ、　）第３５巻第５８４頁（１９７４）及
び１９８１年５月２１日〜２２日、桐生布で開催の日本
学術振興会第１４２委員会特別研究会資料第２５頁参照
〕。

特に、△ｎが小さくなるとコントラストが向上すること
が予想されるので、△ｎの小さい液晶旧料の出現が、コ
ントラスト向」二の而から強く望−まれていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、△ｎの小さい液晶組成物を含有する新
規なゲスト・ホスト型液晶表示素子を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明を概説すれば、本発明は、２枚の対向する電極基
板間に２色性色素を添加した液晶層を挟持し、該電極基
板間に電圧を印加して該液晶層を光学的に変調させるゲ
スト・ホスト型液晶表示素子において、該液晶が、下記
一般式Ｉ゛Ａ（ＣＨ２）ｍ−Ｙ−０−ＣｎＨ２ｎ＋４　
　　　・・・（１）〔式中Ａは環状化合物の残基、Ｙけ
次式：（ｏ−ａＨ２号（を−〇〜２）で示される基、そ
してｍ及びｎは１〜８の数を示す〕で表される化合物を
含有する、無色で屈折率異方性の小さい液晶組成物であ
ることを特徴とするゲスト・ホスト型液晶表示素子に関
する。

上記式Ｉ中、Ａで表される基の例としては、基がある０
、これら環は直接結合していてもよく、また、−ｃｏｏ
−１−ｏｃｏ−８−０Ｈ−ＯＨ−１−ａ＝Ｃ−１−ＣＨ
２Ｃ′Ｈ２−１−０Ｈ２０−１又は−〇Ｈ２ＮＨ−等で
表される基を介して互いに結合していてもよい。そして
、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アルコキシ基
、アルコキシカルボニル基、シアン基、ニトロ基、ノ〜
ロゲン、ノ・ロゲン化アルキル基又はハロゲン化アルコ
キシ基等で置換されていてもよい。但し、シック塩基、
アゾ基及びアゾキシ基のような発色基は除外される３、
それは、それらは、△ｎが大きい点、また一般に耐湿、
耐光性を悪化させる点で好ましくない基であるからであ
る。

式■で表される化合物は、広い温度範囲でネマチック液
晶相を示すことが最も好ましいが、目的によっては、ネ
マチック液晶相を示さなくても、他のネマチック液晶相
と混合することにより使用できる。１式Ｉの化合物を、
液晶と類似の構造とするほど、ネマチック液晶相又はそ
の他の液晶相を示し、他のネマチック液晶との相溶性が
良く、動作温度を広くすることができる。

なお、式Ｉ中のｍ及びｎは、それぞれ８を超えると、粘
度が増大して、高速応答の点から不利で実用的でない。

次に、本発明において、液晶組成物とするために配合す
るネマチック液晶としては、公知の液晶材料を使用する
ことができる。その例としては、モレキュラー　クリス
タル　アンド　リキッドクリスタル（ＭＯｌ−０ｒｙｓ
ｔ、　　＆　Ｌｌｑ−０ｒｙｓｔ　）第６６巻、第３〜
１８頁（１，９８１）あるいはニューヨーク、ロンドン
市、フレナム　プレス発行、Ａ、　Ｌメツツ（Ａ、Ｒ，
’Ｋｍｅｔｓ　）及びＦ、　Ｋ、フォノ　ウイリセン（
Ｆ、に、ｖｏｎ　Ｗｉｌｌｉｓｅｎ　）　　共編［ノン
エミツシブ　エレクトロオプチツク　ディスプレイスＪ
　（Ｎｏｎｅｍｉｓｅｉｖｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉ
ｃＤｉｓｐｌａｙｓ　）第８３〜１１９頁（１９７５）
に記載の化合物あるいは誘導体等がある。

そのうち、本発明において特に有効なのは、下記の各式
で表される化合物又はそれにフッ素を導入した化合物が
ある： 〔上記式中、Ｒはアルキル基又はアルコキシ基、Ｒ′は
アルキル基、アルコキシ基、シアン基又ハ又はビシクロ
オクチル環を示し、その少なくとも１つはシクロヘキシ
ル又はビシクロオクチル環を意味し、ｎは１又は２の数
である〕このほか、目的に応じて公知の液晶、及び液晶
類似物、例えば旋光性物質を添加してよい。

また、本発明で使用する色素は、２色性色素を少なくと
も１種含めば、他方の色素は、２色性が小さいか、又は
負の２色性色素であってもよく、表示モードの種類及び
目的に応じて適宜選択することができる。色素の例とし
ては、アントラキノン系、アゾ系、アゾメチン系、キノ
フタロン系、インジゴ系、ペリレン系等があシ、その他
公知の蛍光染料及び蛍光増白剤を使用することができる
。

本発明に従い、△ｎとコントラストとの相関関係、換言
すれば、目安となる△ｎ値を知るために以下のとおシの
実験を行った。

△ｎの異なる各種ネマチック液晶に旋光性物質として、
４−（２−メチルブチル）−４′−シアノビフェニルを
添加してコレステリックピッチが５μｍの液晶とし、こ
れに２色性色素（日本感光色素研究新製、０２３９）を
１．２重量％添加して得た液晶組成を、平行配向処理し
たギャップ１０μｍの素子に封入した。ついで、この素
子に電圧を印加し、△ｎとコントラスト（電圧のＯＮ、
ＯＦＦ時の吸光度の比）との関係を測定してグラフとし
た。

すなわち、第１図は、△ｎ（横軸）とコントラスト（縦
軸）との関係を示すグラフであシ、上記実験によシ第１
図の曲線（、）で示す結果を得た。

同様にして、コレステリックピッチ２μｍの液晶につい
て素子を作製し、第１図の曲線（ｂ）で示す結果を得た
。

第１図から、Δｎが小さいほど、特に△ｎ≦０．１５で
、コントラストが良くなること、及びコし′ステリンク
ピッチが小さいほど、コントラストが良くなることが分
った。

コントラストを、目視で差として捕えることは個人差が
あり、−概にいえないが、本発明者等の実験では、約Ｉ
ＩＬ３程度である。これを第１図から△ｎに換算すると
、コントラストｏ３は、△ｎが０．１５以下で、０．０
３〜０．０４となることが分る。

したがって、液晶材料としては、△ｎ≦０．１５とし、
できるだけ△ｎを小さくすることが有用なことが分る。

そして、この場合、△ｎを従来ヨリモ０．０３〜０．０
４以上小さくすることができれば、コントラストを、目
視で判断できる０、３以上向上することができることが
分った。

本発明では、この新しい知見に基づいて、前記式Ｉの化
合物及び配合を決定した。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが
、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１ ポリイミド膜をラビング処理した平行配向膜を有する透
明電極基板間に下記（Ａ−１）と（Ｂ−１）の配合量の
異なる液晶組成物を封入した。この場合、液晶組成物は
旋光性物質として４−（２−メチルブチル）　−４’−
シアノビフェニルを添加してコレステリンクピッチを２
μｍとし、更にゲストの２色性色素として下記式■で表
されるアントラキノン系色素を３％添加した。

ｎ−３，５，７等モル混合物 ０ＮＨ２ ついで、上記素子に、しきい値電圧の２．５倍の電圧を
印加してコントラストを測定した。この（Ａ−１）と（
、Ｂ　−１）の混合液晶における、（Ａ−１）の配合量
（重量％）とコントラスト及び△ｎとの関係を測定し、
グラフ化して第２図の結果を得た。すなわち第２図は、
（Ａ−１）の配合量（重量％）（横軸）とコントラスト
及び△ｎ（縦軸）との関係を示すグラフである。

第２図から、本発明による（Ａ−１）の配合量が増すに
従い△ｎは小さくなシ、且つコントラストが向上するこ
とが分る。この場合、（Ａ−１）の配合量約１５重量％
以上でコントラストは（Ｂ−１）単独に比べて、０３以
上上回ることが分る。

実施例２ 実施例１と同様にしてレシチン処理した垂直配向素子で
評価したところ、実施例１と同様にエーテル基を有する
本発明による（Ａ−１）の添加量が増すに従いコントラ
ストが向上することを確認した。この場合、平行配向素
子よシも０．５程度コントラストが高い結果を得た。

実施例３ 実施例１において、（Ｂ−１）の代シに、下記の（Ｂ−
２）と（Ｂ−３）との混合液晶においても、同様に本発
明による（Ａ−１）を添加した系がいずれもコントラス
トが良くなることを確認した： ｍ−へ４．６．７の等モル混合物 ｍ−２，５の等モル混合物 実施例４ 実施例１において、液晶混合物を、本発明による（Ａ−
２）と、（Ｂ−４）との混合物に代えて同様な検討を行
った： ｎ　−１，２，３の等モル混合物 ｎ〜５．６．７の等モル混合物 これらの△ｎは、（Ａ−２）が０．１７であるのに対し
て、（Ｂ−４）は０．２１を示し、コレステリックピッ
チが２μｍの場合は、コントラストにして０５の差が見
られた。

実施例５ 次に、本発明のエーテル基におけるメチレン鎖の長さが
△ｎに与える影響を、下記の各化合物について調べた： 〔但し、各式中Ｒは一０５Ｈ１１を示す〕これらの化合
物の△ｎは、いずれもほぼｃＬ０８〜０．０９を示し、
メチレン鎖による△ｎの変化が小さいことが分った。メ
チレン鎖は、長くなれば液晶になる相転移温度、若しく
は融点が高くなるから、目的に応じて任意の長さのもの
を使用することができる。また、△ｎは通常加成性が成
立するから、組成物作製に当っては、加成性を考慮して
任意の配合量がとれる。

〔発明の効果」 以上詳細に説明したように、本発明によれば、目的に対
応して、任意の小さい△ｎ値を持つ液晶組成物を提供す
ることができ、それに従って液晶表示素子のコントラス
トを従来よシ向上することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、液晶表示素子における△ｎとコントラストと
の関係を示すグラフであシ、第２図は本発明による化合
物である（Ａ−１）の配合量と、コントラスト及び△ｎ
との関係を示すグラフである。 特許出願人　　　株式会社　日立製作所代理人　中　本
　　宏 ご 第１図 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．２枚の対向する電極基板間に２色性色素を添加した
   液晶層を挟持し、該電極基板間に電圧を印加して該液晶
   層を光学的に変調させるゲスト・ホスト型液晶表示素子
   において、該液晶が、下記一般式Ｉ： Ａ−（ＯＨ２）ｍ−Ｙ−ｏ−ｃｎＨ２ｎ＋１　　　　　
   ＋＋＋　（１）〔式中Ａは環状化合物の残基、Ｙは次式
   ニー＋ｏ−ａａ２−）７−　　（ｔ　＝　０〜２　）で
   示される基、そしてｍ及びｎは１〜８の数を示す〕で表
   される化合物を含有する、無色で屈折率異方性の小さい
   液晶組成物であることを特徴とするゲスト・ホスト型液
   晶表示素子。