JPS59217785A

JPS59217785A - 液晶色表示素子用組成物

Info

Publication number: JPS59217785A
Application number: JP9114983A
Authority: JP
Inventors: Kenji Furukawa; 古川　顕治; Kenji Terajima; 寺島　兼詞
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1983-05-24
Filing date: 1983-05-24
Publication date: 1984-12-07

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】本発明は色素を含む液晶組成・物に関する。

一般に液晶を用いた表示装置には液晶物質自体の電気光
学的効果を用いるものと他の混入物との相互作用の結果
生ずる電気光学的効果を利用するものとがある。後者の
代表的なものとしてはネマチック液晶、コレステリック
液晶或いはスメクチック液晶などのホスト液晶に多色性
色素と呼ばれる色素をゲストとして溶解したものを用い
る、ゲスト・ホスト形の表示素子がある。

これに用いられる多色性色素には大きく分けて２つのａ
ｉ類がある。第一のものは可視光の吸収遷移モーメント
の方向が分子の長軸方向と殆んど平行であり、ゲスト分
子として上記液晶中に溶解したとき色素分子長軸が液晶
分子軸と同方向に良好に配列する色素である。このよう
な色素は正の二色性比を有する多色性色素と呼ばれる。

第二のものけ可視光の吸収遷移モーメントの方向が分子
の長軸に対して殆んど垂直であり、ゲスト分子として上
記液晶中に溶解したとき色素分子長軸が液晶分子軸と同
方向に良好に配列する色素である。このような色素は負
の二色性比を有する多色性色素と呼ばれる。

本発明はこのうちの第一のもの、即ち正の二色性比を含
有する液晶組成物に関する。

このような液晶物質中に溶解された多色性色素分子の配
列の良し悪しは後述するオーダー・パラメーター８で定
量的忙表わすことができる。

このような多色性色素を含むネマチック液晶もしくはコ
レステリック液晶を対向する二枚の電極板間に介在させ
、これに電圧を印加すれば液晶の誘電特性、流動特性に
基づいて液晶分子は擾乱運動を起こしたり、或いは電場
方向に揃った分子配列をしたりする。このとき多色性色
素分子も液晶分子と共働的に運動するので、多色性色素
分子の吸収遷移モーメントと入射光との相対的な方向に
変化がひき起こされ、結果的に液晶表示装置の光吸収特
性に変化が生じることになる。このような現象は「ゲス
ト・ホスト効果」として広く知られており、この効果を
利用して電気的制御によるカラー表示装置を構成するこ
とができる。

このようなゲスト・ホスト効果全利用した液晶表示素子
において、オン状態とオフ状態の間で優れたコントラス
トを得る為には、ゲストである多色性色素が一方の状態
で強い着色を示し、他方の状態で無色透明に近い非着色
状態を示すようなａ質をもっていなければならない。

換言すれば強い着色を与える為には、多色性色素分子の
吸収遷移モーメントが入射白色光の電気ベクトルに平行
、即ち光の体幅方向に垂直に配列される必要があり、他
方、透明に近い非着色な状態を与える為には、多色性色
素分子の吸収遷移モーメントが入射白色光の電気ベクト
ルに垂直、即ち光の体幅方向に平行に配列される必要が
ある。

しかしながら、液晶分子および色素分子は配列に関して
無秩序な熱的揺−動を起こし、光の体幅方向に対して吸
収遷移モーメントかっねに直交もしくは平行とすること
はできない。従って色素分子の液晶中での特定な方向に
対する配列の秩序正しさが素子のコントラス）Ｋ大きな
影５− 響を与えることになる。

液晶媒体中における色素分子の配列の程度は、通常、オ
ーダーパラメーターと呼ばれる数値で表わされる。オー
ダーパラメーターＳは色素分子の吸収遷移モーメントの
液晶分子の配向方向（通常、ディレクターと呼ばれるベ
クトルで宍わされる方向）Ｋ対する平行度を表わし、次
のように定義される。

Ｓ　＝１　（３ｃｏｓ’θ−１）式中、　ｃｏｓ”θの項は時間平均されており、θは多
色性色素の吸収遷移モーメントと液晶の配向方向（ディ
レクター）とのなす角度である。

液晶中に溶解された多色性色素のオーダーパラメーター
ｓＨ次式全用いて求めることができる。

式中、Ａ、、Ａ上はそれぞれホスト液晶の配力方向（デ
ィレクター）Ｋ対して平行及び垂直に偏光した光に対す
る色素分子の吸光度を表わす。

従って吸収スペクトルの測定により、　Ａ、　、　Ａ↓
６− を求めれば色素のホスト液晶中におけるオーダーパラメ
ーターＳが得られ、色素の配向性を評価することができ
る。

正の二色性を有する多色性色素の場合、オーダーパラメ
ーターの値が１に近い程、その色素の液晶中における配
列の秩序度は大きく、素子のコントラストを向上させる
ことができる。

こうした多色性色素としては ■着色状態と非着色状態との間で大きなコントラストラ
得る為に、ホスト液晶中でのオーダーパラメーターＳが
大きいこと、 ■ホスト液晶物質に対する少量の添加で鮮明な色彩を実
現する為に分子の吸光係数が大きいこと、 ■光、熱、水及び酸素等に対する安定性が優れているこ
と、 ■液晶に対する溶解性が大きく、必要な範囲で任意の濃
度が得られること、等の条件を満たす性質をもっていなければならない。こ
のうち■のオーダーパラメーターＳの値は、正の二色性
比を有する多色性色素の場合には、通常、室温付近で０
．６５以上あることが望ましい。このオーダーパラメー
ター日の値は同一の色素でも、ホスト液晶の種類、色素
濃度、温度等の条件が変われば多少変動するのが普通で
ある。

また、■の溶解性は必要とされる色素濃度を確保してな
お十分に余りあることが望ましく、色素が液晶用として
使用できるか否かの第一条件であり、次に他の特性が検
討されるのが普通である。

色素濃度は液晶素子の液晶層の厚さと色素分子の吸光係
数に応じて選択されるが、通常は約１重量−〜約３重量
％の範囲で使用される。従ってホスト液晶に対する多色
性色素の溶解度は、実用上は室温付近で少なくと本１重
量−以上の値が要求されることが多い。

公知の色素のうち、上記■から■の条件を満足できるも
のは極めて少ない。例えばメロシアニン系、アゾ系、ア
ゾメチン系、アントラキノン系等の色素が知られている
がこれらの色素でも上記■から■の条件をすべて満足す
るものはないと考えられる。特にアゾ系色素は■の条件
を満足できるものが極めて少なく、アントラキノン系色
素に比べてオーダーパラメーターＳが大きいにもかかわ
らず、実用にされているものは極めて少ない。

本発明の目的は前記■〜■の条件、なかんずく■の条件
を満足するアゾ系色素を含有する液晶組成物を提供する
ことＫある。

本発明で用いるネマチック液晶としては、動作温度範囲
でネマチック状態を示すものであれば、かなり広い範囲
で選択することができる。

ネマチック液晶の例としては第１表に示される物質、或
いはこれらの誘導体があげられ、それぞれ○印の液晶物
質を含んだ液晶組成物Ａ１〜Ａ９がネマチック液晶組成
物の例としてあげられる。

９− 第１表１０− 公昶のアゾ系色素としては従来色素１従来色素２従来色素３従来色素４などがあげられ不。これらの色素のビフェニル系液晶に
対するオーダーパラメーター８．最大第２表第２表より明らかな様に、これらの色素は液晶用二色性
色素として要求される前記■〜■の条件のうち、■の条
件（オーダーパラメーター８）は満たしているが、実用
上天きなパラメーターになる■の条件（溶解性）を満足
せず、実用に供されるには不十分である。

本発明者等はかかる従来技術に鑑み、研究を重ねた結果
、オーダーパラメーター８１吸光係数および溶解性のい
ずれの点においてもすぐれている多色性アゾ色素を得て
本発明を完成させることができた。

本発明は下記の（１１項の液晶組成物であり、本発明の
実施態様は下記の（２１％　（３）または（４）項であ
る。

（１）一般式（式中、Ｒ１は直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基または
低級アルコキシ基置換低級アルキル基を表わし、Ｒ２は
アルコキシ基、モルホリノ基またはジアルキルアミノ基
を表わし、ｎは１またＶｉ２１表わす。）、もしくは（
Ｉ）式のベンゼン環のオルト−位にメチル基を有する式
、もしくＦｉ（１）式のいずれが１個のベンゼン環の２
個の側位がナフタレン構造を形成するためにベンゼン環
で縮合された式、もしくは（１’）式のベンゼン環のオ
ルト−位にメチル基を有し、かつ、いずれか１個のベン
ゼン環の２個の側位がナフタレン構造を形成するために
ベンゼン環で縮合された式、または一般式１３− を表わし、Ｒ３はアルキル基を表わす。）、もしくは（
ＩＩ）式のベンゼン環のオルト−位にメチル基を有する
式、（２）前記（１）項においてアゾ系色素の含有量が０．
１〜１０重量％の範囲内である液晶組成物。

（３）前記（１）項または（２）項において母体液晶が
ネマチック液晶である液晶組成物。

（４）前記（３）項の液晶組成物を使用する液晶ディス
プレイ。

以下に実施例により本発明を詳述するが、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まず、本発明に使用される多色性アゾ系色素１４− 次に１以下に示すネマチック液晶組成物Ａｌ〜ム９に上
記のＡ−Ｊの多色性アゾ系色素を１重ｆｆｉチ添加した
場合の各色素の各液晶組成物に対するオーダーパラメー
ターＳを第４表に示した。

また各液晶組成物に対する各色素の最大溶解度を第５衣
に示した。

組成＄４１０５Ｈ１１Ｒ９〉Ｋ益トｅ１１　　　　　　　４６重量
％侍Ｈ１１■（■ａＮ　　　　　２８　ｔＯｓＨ１７０
！ＯＮ　　　　　１５” 組成物屋２０２Ｈ，−＜Ｅ＞舎ＯＮ　　　　　　　　　９１１ＬＲ
ｆｂｃ、ａ７−（Ｅバ◇−０１１１９＃１６− 組成物ム３一組成物ｓ４１７一組成物ＪＫ５組成物Ａ６組成物　屓７組成物　Ａ８組成物　Ａ９第　４　表（オーダーパラメーター８）２０− 第　５　表（最大溶解度９重量％）以上のように本発明で使用される多色性アゾ系色素はオ
ーダーパラメーターが大きいことのほかに、種々の液晶
組成物に対する溶解性が極めて優れていることが判った
。すなわち、本発明のケイヒ酸エステル基を有するアゾ
系色素を含む液晶組成物は色表示素子用として優れた組
成物である。

２１− 実施例２次の４種類の液晶物質の混合物である誘電異方性が正のネマチック液晶に、多
色性色素として、第３表ＧＫ掲げる色素を３重量％添加
した液晶組成物をホモジニアス配向処理を施した素子ギ
ャップ１０μｍの表示用素子に封入した。この素子は、
電圧無印加状態で赤色を呈し、電圧印加状態で電極部分
の赤色が消え、いわゆるネガ型の表示装置として使用で
きた。

該色素の最大吸収波長は５１５　ｎｍであり、オーダー
パラメーター１ｌｔＯ，フ５と非常に大きな値を示した
。

２２一実施例３次の１２種の液晶物質ａ５ａ、１８Ｃ）←ａｏｏ−Ｃリヒｏａ５Ｈ，，８’Ｍ
量＊Ｃ４Ｈ９今ｃｏ÷００６八、　　　　１２　　＃０
３Ｈ７舎ＣＯぺ◇−００４Ｈ９１６＃０４Ｈ，舎ＣＯ咲
Ｔｈ００２）１５　　　９　　＃０５Ｈ１１舎ＣＯ÷０
ＯＨ３１６＃ｃ、ａ、、−ａｏ６−くζｆｃｏｏ−４下）−ａ、ｕ、
　　　　　　　１０　　　　　＃２３− からなる誘電異方性が負のネマチック液晶混合物に１第
３表のＥ［掲げるアゾ系色素を３重量％添加した液晶組
成物をホメオ）ｏビック配向処理を施した素子ギャップ
１０μｍの表示用素子に封入した。この素子は電圧印加
により電極部分が赤色に着色し、無電圧状態では着色が
消去し、いわゆるポジ型の表示装置として使用できた。

該色素の最大吸収波長は４９０　ｎｍであり、オーダー
パラメーター８＃′ｉ、０．７１と極めて大きな値を示
した。

以上２４−

Claims

【特許請求の範囲】（１）一般式（式中％Ｒ１は直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基または
低級アルコキシ基置換低級アルキル基を表わし、Ｒ２は
アルコキシ基、モルホリノ基またはジアルキルアミノ基
ヲ表わし、ｎは１またｔ′１２を宍わす。）、もしくは
該一般式のベンゼン環のオルト−位にメチル基を有する
式、もしくは該一般式のいずれか１個のベンゼン環の２
個の側位がナフタレン構造を形成するためにベンゼン環
で縮合された式、もしく＃ｉ該一般式のベンゼン環のオ
ル）　−位にメチル基を有し、かつ、いずれか１個のベ
ンゼン環の２個の側位がナフタレン構造を形成するため
にベンゼン環で縮合された式、または一般式（式中ｓＲ１は直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基または
低級アルコキシ基置換低級アルキル基を表わし、Ｒ３Ｉ
ｆｉアルキル基を表わす。）、もしくは該一般式のベン
ゼン環のオルト−位にメチル基を有する式、で表わされ
る、ケイ皮酸エステル基を有するアゾ系色素を少くとも
１ｍ含む液晶組成物。（２、特許請求の範囲第（１）項において、アゾ系色素
の含有量が０．１〜１０重量−の範囲内である液晶組成
物。（３）特許請求の範囲第（１）項または第（２）項にお
いて、母体液晶がネマチック液晶である液晶組成物。（４）特許請求の範囲第（３）項記載の液晶組成物を使
用する液晶ディスプレイ。