JPS594675A - 液晶組成物 - 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いるゲスト
−ホスト型液晶組成物に関する。

ゲスト−ポスト型液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・パラメーターが要求される。

オーダー・パラメーター（以下、Ｓと記す）は式１（■
）で定義され、実験的には式（ＩＩ）を用いて求める。

式中、Ｃｏ５２θの項は統計平均されておシ、θ、はゲ
スト色素分子の吸収軸とホスト液晶中子の配向方向との
なす角度で６Ｄ、Ａ／　、Ａ□はそれぞれ液晶分子の配
向方向に対して平行及び垂直に偏光した光に対する色素
分子の吸光度である。

３−（３ｃｏｓ２θ−１）／２　　　　　・・・・・・
（Ｉ）Ｓ−（Ａ／−Ａ土）／（２Ａ土十Ａ、）　　　・
・・（ＩＩ）Ｓはいわば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、ゲスト−ホスト
型液晶表示素子においてそ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素の場合には
、その値が理論上の最大値である１に近づく程、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。

多色性色素の分子構造とその緒特性との関係については
まだ十分に究明されていない。希望する色相においてよ
り高いＳ値を有する多色性色素を選択することは困難な
作業でアシ、公知の材料から類推することも困難な作業
である。

このように多色性色素を特徴づける最も重要な量はＳ値
であるがその他の特性としては、ホスト液晶に対する高
い溶解度が実用的には次に重要である。

色素分子においては発色の効果ヲ得るためいわゆる助色
団としてジアルキルアミノ基 （Ｒは直鎖アルキル基を表わす）がしばしば分子中に導
入される。几は具体的にはメチル基、エチル基等である
ことが多い。

しかるにジアルキルアミノ基中のＲがメチル基。

エチル基等の低級アルキル基である場合、そのようなジ
アルキルアミン基を分子中に有する多色性色素のホスト
液晶に対する溶解度が必ずしも必要とされる程度に達し
ないことがある。

そのような場合、ジアルキルアミノ基上の直鎖アルキル
基Ｒを、例えばブチル基以上に長くすれば、ホスト液晶
に対する色素の溶解度が増大する場合があることも従来
技術として公知である。しかしながら殆どの場合、ジア
ルキルアミン基上の直鎖アルキル基孔が例えばブチル基
以上に長くなると、そのような基を有する多色性色素で
は、色相には殆ど変化は起らないもののＳ値はＲがメチ
ル基、エチル基のような低級アルキル基であるものに比
べて大幅に低下してしまうということもまた従来技術と
して公知となっている。

本発明の目的は、ジアルキルアミノ基を有する多色性色
素における上記のような問題点を解決することにある。

すなわち、色相及びＳ値は従来タイプの色素と大きく異
ならないが、ホスト液晶に対する溶解度が従来タイプ色
素に比べて大きいジアルキルアミノ型の多色性色素を含
有する液晶組成物を提供することが本発明の目的である
。

本発明者等は鋭意検討を進めた結果、一般式（式中、Ｒ
Ｏ、ａｌは互いに長さの異なる直鎖アルキル基を表わし
、該アルキル基は窒素原子と隣接しない鎖中のメチレン
基が酸素原子又はイオウ原子で置換されてもよい。）で
表わされる基の色素分子中への導入が、Ｓ値及び色相に
大きな変動をもたらすことなく、ホスト液晶に対する色
素溶解性の向上に効果があることを見出して本発明を完
成させることができた。

以下に、一般式〔１〕で表わされる基の導入により、溶
解度が向上した多色性色素の例をいくつか示す。

例１ 溶解度：２．６ωｔ％（２５Ｃ） オーダー・パラメーター：０．７２（２５］溶解度＝５
ωｔ％以上（２５ｒ） オーダー・パラメーター：０．７１（２５１１；’）例
２ （ｎ） オーダー・パラメーター：ｏ、７６（２５］溶解度・３
．９・ｔ％（２５％）　　　　　本発明色素オーダー・
パラメーター：０．７９（２５ｔｒ）例３ 溶解度＝２．４ωｔ％（２５］ オーダー・パラメーター：０．７２（２５ｒ）溶解度：
５ωｔ％以上（２ｓｃ） オーダー・パラメーター：０．７０（２５Ｃ）例４ 溶解度：０゜３ωｃ　（２ｓｃ） オーダー・パラメーター：ｏ、７６（’ｚ５Ｃ）溶解度
：１．７ａ＋ｔ％（２５１本発明色素オーダー・パラメ
ーター’：０．７４（２５ｔｒ）オーダー・パラメータ
ー：０．７４（２５］ＯＮＨ２ 溶解度：０，７ωｔ％（２５ｔ？） オーダー・パラメーター：０．７０（２５０）オーダー
・パラメーター：０．７１（２５ｉＣ）溶解度＝０．４
ωｔ％（２５Ｃ） 溶解度：２．８ωｔ％（２５１１：’）オーダー・パラ
メーター：０．７１（２５Ｃ）例８ ６０３− 溶解度＝０．９ωｔ％（２５％） オーダー・パラメーター：０．６９（２５Ｃ）本発明色
素 溶解度＝３．５ωｔ％（２５ｃ） オーダー・パラメーター：０．６８（２５］上記８つの
例では末端基であるジメチルアミノわかる。

例９ 溶解度＝３ωｔ％以上（２５ｔＺ’） オーダー・パラメーター：０．６６（２５ｃ）溶解度二
３ωを以ｊ＝（２５％） オーダー・パラメーター：０．７１（２５ｔＺ”）例１
０ 溶解度二５ωｔ％以上（２’５　Ｃ） オーダー・パラメーター：ｏ、５４（２ｓｃ）溶解度：
５ωｔ％以上（２５ｔＺ’） オーダー・パラメーター：０．６１（２５Ｃ）従来色素
よりすぐれていることがわかる。すなわすると、溶解性
が向上する場合があるということは以前から知られてい
た。しかしながら、そのようにジアルキルアミノ基上の
２つのアルキル基を互いに同じ長さになるように対称的
に伸ばした場合には、常にＳ値の大きな低下を伴うこと
も公知である。それに対して例９及び例１０の本発明色
素のように基土の２つのアルキル基の長さが同じでない
ジアルキルアミノ基を導入すれば、Ｓ値を全く低下させ
ないか、或いはＳ値の低下が基土の２つのアルキル基の
長さが同じであるジアルキル基の場合に比べて軽微で、
かつ溶解度のみが向上した二色性色素を得ることができ
る。このようなの観点からも、対称アルキルアミノの場
合よりも好ましいことがわかる。

なお、上記１０例の各色素の溶解度ないしＳ値の値は、
後述する市販のフェニルシクロヘキサン系の混合液晶で
あるＺＬＩ−１１３２（メルク社製）全ポスト液晶とし
て使用し、室温付近（２５Ｃ）らず、現在までに知られ
ている多色性色素の殆どすべてにおいてみられることが
わかった。

本発明以前には、ゲスト・ホスト型液晶表示の分野にお
いて、本発明で見出されたような事実が明らかにされた
ことはなかった。

本発明の特徴は、分子中に一般式〔Ｉ〕（式中、几０．
Ｒ１は互いに長さの異なる直鎖アルキル基を表わし、該
アルキル基は窒素原子と隣接しない鎖中のメチレン基が
酸素原子又はイオウ原子で置き換えられてもよい。）で
表わされる基を有する多色性色素を含むことを特徴とす
る液晶組成物にある。

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。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シ、コレステリ
ンク状態をとらせることができる。ネマチック液晶の例
としては第１表に示される物質、あるいはこれらの誘導
体があげられる。

第　　　　１　　　　表 上記表中　Ｒ／はアルキル基またはアルコキシ基を、Ｘ
はニトロ基、シアノ基、またはハロゲン原子を表わす。

第１表の液晶はいずれも誘電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、アゾ系、
シッフ系、ピリミジン系、ジエステル系あるいはピフェ
ニルエステル系の液晶も、誘電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。

また、誘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使用できることは勿論であ
る。

本発明で用いるホスト液晶物質は第１表に示した液晶化
合物またはそれらの混合物のいずれでもよいが、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　１１３２という
商品名で販売されている液晶物質および、次の４種類の
液晶化合物 の混合物として、１３ｒｉｔｉｓｈ　ｌ）ｒｕｇ　）（
ｏｕｓｅ社からＥ−７という閤品名で販売されている液
晶物質が本発明においては特に有用であることがわかっ
た。

本発明に用いる旋光性物質としてはカイラルネ′マチッ
ク化合物、例えば、２−メチルブチル基。

３−メチルブトキシ基、３−メチルペンチル基。

３−メチルペントキシ基、４−メチルヘキシル基。

４−メチルへキトキシ基などの光学活性基をネマチック
液晶化合物に導入した化合物がある。また特開昭’５１
−４５５４６号に示すｔ−メントール、ｄ−ボルネオー
ル等のアルコール誘４体、ｄ−ショウノウ、３−メチル
シクロヘキサン等のケトン誘導体、ｄ−シトロネラ酸、
ｔ−ショウノウ酸等のカルボン酸誘導体、ｄ−シトロネ
ラール等のアルデヒド誘導体、ｄ−リノネン等のアルケ
ン誘導体。

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

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、一般に少なくとも一方が透明な２枚
のガラス基板上に任意のパターンの透明電極を設け、電
極面が対向するように適当なスペーサーを介して、２枚
のガラス基板が平行になるように素子を構成したものが
用いられる。

この場合、スペーサーによシ素子のギャップが決められ
る。素子ギャップとしては３〜１００μｍ１特に５〜５
帆μｍが実用的見地から好ましい。

以下に、本発明の表示体に使用される色素の例およびこ
れらの色素を用いた液晶組成物について実施例により具
体的に説明する。

実施例１ まず、本発明に使用される多色性色素の例を、その色相
、オーダー・パラメーターとともに第２表に示す。

第２表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液晶
ＺＬＩ−１１３２に、多色性色素として、第２表に示す
色素のいずれかを添加し、特に加熱することなくよくか
きまぜて色素を溶解した。

このようにして調製した上記液晶組成物を、透明電極を
有し、液晶と接する面をポリア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を施した上下２枚の
ガラス基板からなる基板間ギャップ１０〜１００μｍの
素子に封入した。上記配向処理を施した素子内では電圧
無印加のとき上記液晶組成物は、液晶分子及び色素分子
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
向状態をとり、色素分子もホスト液晶に従って同様の配
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
クトルの測定を、液晶分子の配向方向に対して平行に偏
光した光及び垂直に偏光した光の各々を用いて行ない、
これら各偏光に対する色素の吸光度Ａ／及びＡ土と最大
吸収波長を求めた。

色素の吸光度を求めるにあたっては、ホスト液晶および
ガラス基板による吸収と、素子の反射損失に関して補正
を行なった。このようにして求めた上記各偏光に対する
色素の吸光度の値Ａ／およびＡ土を用いて、前述の式 からオーダー・パラメーターＳの値を算出した。

実施例２ 実施例１で用いたものと全く同様の液晶に、第２表Ａ２
６の色素 を０．６９重量パーセント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１０μ
ｍ）に封入し、実施例１と同様に吸収スペクトルを測定
した。そのスペクトルを第１図に示す。図中、曲線１は
ＡＩを、曲線１１はＡｎをそれぞれ示す。可視領域にお
けるＡＩは１．３８０、Ａ上は０．１６５であった。従
って本実施例色素のオ　　１−ダー・パラメーターは０
．７１となる。

なお、本実施例色素のＺＬＩ−１１３２中における最大
吸収波長は４９３ｎｍであった。

実施例３ 実施例１で用いたものと全く同様の液晶に、第２表Ａ３
９の色素 （ｎ） を０．７６重量パーセント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１０μ
ｍ）に封入し、実施例１と同様に吸収スペクトルを測定
した。そのスペクトルを第２図に示す。図中、曲線１１
１はＡＩを、曲線１ｖはＡ上をそれぞれ示す。可視領域
におけるＡＩは０．９３０、Ａ上は０．０７５であった
。従って本実施例色素のオーダー・パラメーターは０．
７９となる。

なお、本実施例色素のＺＬＩ−１１３２中における最大
吸収波長は５１２ｎｍであった。

実施例４ 実施例１で用いたものと全く同様の液晶に、第２表扁４
２の色素 を０．６３重量パーセント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１０μ
ｍ）に封入し、実施例１と同様に吸収スペクトルを測定
した。そのスペクトルを第３図に示す。図中、曲線Ｖ　
ＦｉＡ　／を、曲線■１はＡ、をそれぞれ示す・。可視
領域におけるＡＩは０．８３０、Ａ土は０．０８５であ
った。従って本実施例色素のオーダー・パラメーターは
０．７５となる。

なお、本実施例色素のＺＬＩ−１１３２中における最大
吸収波長は５５５ｎｍであった。

実施例５ 実施例１で用いたものと全く同様の液晶に、第２表Ａ　
１７２の色素 を０．７１重量パーセント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１０μ
ｍ）に封入し、実施例１と同様に吸収スペクトルを測定
した。そのスペクトルを第４図に示す。図中、曲線ｖ１
１はＡ７を、曲ａ　Ｖ＋＋＋はＡ、をそれぞれ示す。可
視領域におけるＡＩは１．４４２、Ａ上は０．１８４で
あった。従って本実施例色素のオーダー・パラメーター
は０．７０となる。

なお、本実施例色素のＺＬＩ−１１３２中における最大
吸収波長は５１２ｎｍＴ：あった。

実施例６ 実施例１で川崎たものと全く同様の液晶に、第２表Ａ１
７３の色素 を０．６８重量パーセント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１０μ
ｍ）に封入し、実施例１と同様に吸収スペクトルを測定
した。可視領域におけるＡ７は１．０７８、Ａ上は０．
１１２であった。従って本実施例色素のオーダー・パラ
メーターは０．７４となる。

なお、本実施例色素のＺＬＩ−１１３２中における最大
吸収波長は５１２ｎｍ−Ｃ’あった。

実施例７ 実施例１で用いたものと全く同様の液晶に、第２表Ａ１
７４０色素 を０．７３重量パーセント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１０μ
ｍ）に封入し、実施例１と同様に吸収スペクトルを測定
した。可視領域におけるＡＩは１．０３６、Ａ□は０．
１２９であった。従って本実施例色素のオーダー・パラ
メーターは０．７０となる。

なお、本実施例色素のＺＬＩ−１１，３２中における最
大吸収波長は５５Ｑｎｍであった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の液晶組成物を用いた第１図 り仄　　　　７（二　　−） 第２図 ′　濃　表　（７１７ｒｔ）

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
   色素を溶解させた液晶組成物において、前記多色性色素
   が一般式〔工〕 （式中、几０．几１は互いに長さの異なる直鎖アルキル
   基を表わし、該アルキル基は窒素原子と隣接しない鎖中
   のメチレン基が酸素原子又はイオウ原子で置換されてい
   ても良い。）で表わされる基を有する色素を含むことｒ
   特徴とする液晶組成物。 ２、前記一般式〔工〕で表わされる基を有する色素はア
   ゾ系色素、アゾメチン系色素、アントラキノン系色素、
   キノフタロン系色素、ペリレン系色素、ペリノン系色素
   、チオインジゴ系色素、ナフタルイミド系色素、オキサ
   ジ／系色素、クマリン系色素、ナフトキノン系色素また
   はメロシアニン系色素であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の液晶組成物。 ３、前記一般式Ｃ１，）で表わされる基を有する色素は
   一般式〔■〕 （式中、Ｗは一般式Ｃ１，ｌ］で表わされる基を、Ｂ’
   　、　Ｂ”、　Ｂ”、　Ｂ３は−Ｎ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ
   −。 −ＣＨ＝Ｎ−、−ＣＯＯ−、−０ＣＯ−、−ＣＯ８−。 −８ＣＯ、０ＣＨ２、ＣＨ２Ｏ−９ＳＣＨ２−９ＣＨ２
   ８、ＮＨＣＯ、Ｃ０ＮＨ、ＣＨ２ＣＨ２−基をそれぞれ
   表わす。Ｙｌの水素原子、アルキル基、シクロアルキル
   基、アルコキシ基、ニトロ基。 シアノ基、カルボン酸エステルの基、・アシルオキ互い
   に連結してピロリジン環１モルホリン項などの含窒素環
   を形成してもよい。Ｚ’、Ｚ′、Ｚ’は水素原子、ハロ
   ゲン原子、メチル基、とドロキシ基、メトキシ基、シア
   ノ基を示し％　Ｒ’　、Ｒ”と連結して、含窒素環の一
   部を形成してもよく、ｚｌ、ｚ２が互いに連結して芳香
   族環の一部を形成してもよい。ｎｏは０，１を、ｎｌけ
   ０，１゜２を、ｎ２　＋　ｎ４　＋　ｎ６は０，１．２
   （ｉ７、ｎ３＋ｎ、、ｎ７はｏ、１１それぞれ示す。）
   で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の液晶組成物。 ４、前記一般式〔Ｉ〕で表わされる基を有する色素は一
   般式〔■〕 （式中、Ｗは一般式ＣＩ）で表わされる基を、Ｂ４は−
   ｃｏｏ−，−ｏｃｏ−，−ｃｏｓ−、−５ｃｏ−。 −ＣＨ２Ｏ−、−０ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ　＋、　−８
   ＣＨ２−。 −ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＣＨ２ＣＨ２−。 アミノ基、ヒドロキシ基を示し、Ｙ２　、Ｙ３゜Ｙ％、
   Ｙ５のいずれか１つはアミン基またはヒト基ｆ示す。ｎ
   ８及びｎ、はｏ、ｉ　’６、ｍはｌ、２゜３を示す。）
   で表わされること全特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の液晶組成物。 ５、前記一般式ＣＩ）で表わさ汎る基を有する色で表わ
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液
   晶組成物。 １２、前記一般式（Ｉｌで表わされる基を有する色素は
   一般式（Ｍ） １ （式中、Ｗは一般式〔■〕で表わされる基を、Ｘ１３は
   水素原子、アルキル基、アルコキシ基。 ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶組
   成物。 １３、前記一般式〔工〕で表わされる基を有する色ＩＯ （式中、Ｗは一般式ＣＩ）で表わされる基を、Ｘ”、Ｘ
   １５は水素原子、ハロゲン原子、ｘ”は水素原子、アル
   コキシ基、アシルオキシ基。 晶組成物。