JPS61148292A - 液晶カラ−表示用組成物 - 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、液晶組成物と二色性染料からなる。

電気光学効果を利用する液晶カラー表示用組成物に関す
る。

さらに詳しくは、液晶の電気光学効果を利用す（式（Ｔ
）中、Ｘは水素原子またはハロゲン原子であり、ｎは１
〜３の整数を表わす）で表わされるキノフタロン系染料
。

または式（ＴＴ） （式（Ｔ′ｒ）中、　Ｒ１１およびＲ２はそれぞれ独立
して水素原子またはアルキル基を表わす）で表わされる
チオインジゴ系染料の少なくとも１種を誘電異方性が正
のネマチック液晶に溶解して包含させた液晶カラー表示
用組成物に関する。

二色性染料を含む液晶組吸物が、液晶技術の分野で“ゲ
スト−ホスト″方式による表示装置用に使用されている
のは周知であり５時計、電東、テレビ等における表示装
置として注目されている。

これらの表示装置は、二色性染料の吸収スペクトルが染
料分子の長軸と入射偏光の振動方向とのなす角度に強く
依存することを利用している。すなわちゲストである二
色性染料を一定配列のホスト液晶に溶解し、液晶の配列
を電界で制御することで、染料の配列も同時に制御し、
このときの色濃度の変化を利用するものである。

ネマチック液晶を使用して電気光学装置を作成し、動作
させるためには、液晶は印加電界の方向に制御される分
子配向構造を持たなければならない。一般に液晶分子は
棒状分子を有する傾向があり１分子の配向構造には次の
ような状態がある。

液晶の分子長軸が容器壁に直角の場合にはこの構造はホ
メオトロピック（ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ）と呼ばれる
。　また液晶の分子長軸が容器壁に平行な腸合にはホモ
ジニアス（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｏｑ　）と呼ばれる。

また２つのホモジニアス配向壁の葡向線が直角である場
合にはねじれたネマチック液晶構造が得られる。

多くのネマチック液晶は、ある種の光学活性物質あるい
はコレステＩＪ　ツク液晶化合物を添加することにより
コレステリック相に変換することができる。　この場合
にはホメオトロピック又はホモジニアスに配向されるの
はコレステリック相ノ螺旋軸である。このように変換さ
れたコレステＩＪ　７り液晶物質は、電界の印加によっ
て相転喚が起り１ネマチツク状態になる。

このようにゲスト−ホスト方式には現在、ｉＥ又は負の
誘電異方性をもったネマチック液晶を使用する方法と、
これらの液晶に光学活性物質等を添加して電界印加によ
ってコレステリック相からネマチック相に相転移を起す
相転移型の液晶に変えたものを使用する方法とがある。

本発明の組成物はこれらの方法の中で、正の誘電鴨方性
をもったネマチック液晶又はこのネマ升り液晶に光学活
性物質等を添加して相転移型に変えたものを使用する方
式において使用される液晶カラー表示用組成物である。

一般に、このような原理を適用した液晶カラー表示装置
において使用される二色性染料は、１°。

少量で十分な着色能力があること、２°、大きな二色性
比を有し、電圧印加−無印加により、大きなコントラス
トを示すこと、３°、液晶に対し、十分な相溶性を有す
ること、４°、耐久性に優れ、安定であり、長時間使用
しても装置の性能を劣化させないこと１等の条件を備え
ていることが基本的に要求される。

本発明は、かかる要求を満足する染料について鋭意検討
した結果式（■）または（ＴＩ）の染料が二色性染料と
して極めて優れた性質を有する染料であることを見出し
た結果に基づくものである。

式（■）または（ＩＴ）で示される染料は、前記の液晶
カラー表示装置に適用する二色性染料の必要条件を十分
に満足する化合物である。これらの染料は、特に耐久性
において極めて優れた特性を有している。

式（Ｉ）または（ＴＴ）で示される化合物の代表例とし
ては。

〔染料番号〕　　　　　　〔構造式〕 これらの染料は、繊維もしくは織物の染色用または合成
樹脂着色用として公知であり容易に入手できる。入手ま
たは合成した染料は、有機溶剤などによる再結晶、ある
いはカラムクロマトグラフィー等の手段により、十分に
精製して使用する。

本発明において使用する誘電異方性が正のネマチック液
晶としては、例えば４−シアノ−４−ｎ−ペンチルビフ
ェニル、４−７７ノー４−ｎ　−フロポキシビフェニル
、４−シアノ−４−ｎ−ペントキシビフェニル、４−／
アノー４−ｎ−オクトキシピフェニル、４−シアノ−４
−ｎ−ペンチルターフェニルなどのシアノ−ビフェニル
系ｉ品混合物（例えばメルク社商品記号Ｅ−８）、ある
いはトランス−４−ｎ−７’ロビルー（４−シアノフェ
ニル）−シクロヘキサン、トランス−４−ｎ−ペンチル
−（４−シアノフェニル）−シクロヘキサン、トランス
−４−ｎ−ヘプチル−（４−シアノフェニル）−シクロ
ヘキサン、トランス−４−ｎ−ペンチル−（４−シアノ
ビフェニル）−７クロヘキサンなどのシクロヘキサン系
液晶混合物（例えばメルク社商品記号ＺＴ、Ｔ−１１，
３２，ＺＴ、Ｔ−１８４，０）などをあげるととができ
る。

さらに液晶混合体にコレステリルノナノエート又は光学
活性４−シアノ−４−イソペンチルビフェニルなどの光
学活性物質を加えた、電界無印加状態では、コレステリ
ック相状態であり、電界印加状態でネマチック相状態に
相転換する。いわゆるカイラルネマチック液晶混合物を
使用することも出来る。液晶としては、上記の例に限定
されるものではなく、その他のビフェニル系液晶、フェ
ニルシクロヘキサン系液晶、クツフヘース系液晶、エス
テル系液晶、ピリミジン系液晶５テトラジン系液晶その
他の液晶が午体または混合物として使用出来る。

本発明にかかる染料の使用は一種のみでもよく。

二種以−ヒ混合して使用するととも出来る。使用する染
料濃度は、染料が液晶に溶解する限度内であって、且つ
、染料分子が液晶分子の配向によって充分配向統制され
得る範囲内であればよいが、一般には液晶に対し０．０
１〜５重量％の濃度、好ましくは０．０１〜３重量−の
濃度で使用するのが良い。本発明にかかる二色性染料と
他の二色性染料または、二色性のない色素とを混合し所
望の色相として使用することも可能であり何ら限定され
な（ゝ。

また本発明の組成物を使用する液晶表示装置の作成にお
いては、液晶分子および二色性染料分子が、透明電極表
面に平行配向するべく、あらかじめ処理される。処理方
法として、単に透明電極表面を一定方向に綿布等で摩擦
する方法、シラン系化合物又はポリアミド系化合物を塗
布後綿布等で摩擦する方法、酸化珪素などを蒸着する方
法、その他があげられる。このように液晶および染料分
子が、透明電極表面に平行になるべく処理した液晶カラ
ー表示装置に誘電異方性が正のネマチック液晶および本
発明の二色性染料からなる溶液を充填して使用すれば、
該表示装置は電界印加によって電極部分の着色が消える
型の表示装置となる。

以上のように１本発明にかかる組成物を使用した液晶カ
ラー表示装置の実施において使用される液晶および方法
は多岐にわたるものであるが本質的にはいずれも、ネマ
チック液晶もしくはカイラルネマチック液晶の電気光学
効果を利用したゲスト−ホスト方法による表示方法と見
做せる。以下に代表的な実施例をあげ具体的に説明する
が１本発明は何らこの実施例に限定されない。

実施例１ 小ヒーカーに、４−シアノ−４−ｎ−ペンチルビフェニ
ル３８％、４−シアノ−４−ｎ−ペントキノビフェニル
８係、４−シアノ−４−ｎ−ヘプチルビフェニル２３％
、４−ノアノー４−ｎ−ヘプトキシビフェニル８％、４
−シアノ−４−ｎ−オクトキンビフェニル１．０％、４
−シアノ−４−〇−ペンチルターフェニル１０係および
旋光性４−シアノ−４−イソペンチルビフェニル３チよ
りなる液晶混合物９．９部に、再結晶により十分に精製
した染料番号Ｔ−２の染料０．１部を加えて、約８０°
Ｃに加熱して、完全に清澄な溶液とする。

次いで内容物を放置冷却したのち、例えば毛管現象の如
き公知の方法で液晶セル内に導入する。

図１および図２はセル構造を有している液晶表示装置の
略図である。該表示装置は染料で着色された液晶物質が
層１部分て満たされている。

該層１は、２枚の平行な矩形ガラススライド２゜３の間
に挟まれている。該スライド２．３は１層１の横端を限
定しているリング状スペーサー４（図１では省略）によ
り互いに隔てられている。スライド２．３は、それぞれ
の内面に電極５．６を有している。電極５は、ストリッ
プ７および接点８を通して５外部導線１１に接続されて
いる。同様に電極６もストリップ９および接点１０を通
して外部導線１２°に接続されている。電極５および６
はＭ字形の同一の形状であり、且つ互いに対面状態に配
置されている。

電圧源１４と該電圧源に直列接続されたスイッチ１３と
が外部導線１１および１２との間に接続されている。電
圧源１４は層１中の液晶分子および染料分子を再配向し
て、スライド２．３の平面内に配置するのに充分な、直
流又は低周波数の交流の電圧を供給する。典型的には１
０〜２０ボルトの電圧が必要である。

上記のような図１および図２に示される表示装置におい
て、液晶層１と接する、ガラススライド２および３の透
明電極５および６の付いた内面てシリコンＫＦ−９９（
信賊化学社製シリコン系化合物）を塗布後、液晶配列が
ホモジニアス状になるべく処理した表示素子の層１部分
に、前記の本発明にかかる液晶組成物である着色液晶溶
液を封入した。この表示装置は、スイッチ１３を開いた
状態で鮮明な黄色に着色されて見えた。スイッチ１３を
閉じ、　３２Ｈｚ　、　　１０Ｖの交流電圧を印加する
と透明電極５および６が向きあった文字Ｍ部分は無色に
なった。スイッチ１３を開くと再び黄色の着色状態を示
した。該表示装置を分光光度計の光路におくとき、極太
吸収波長は４５２　ｎｍを示し、この波長において、ス
イッチ１３を開閉すると電極５および６部分の吸光度比
は１対３．０であり良好な二色性を示した。

また、この染料の液晶Ｅ−８（メルク社製ネマチック液
晶商品名）中における二色比は８．１であつた。なお二
色比は、内面を液晶配列がホモジニアス状になるべく処
理した厚さ１０μｍのガラスセルに染料を１ヂ濃度で含
むネマチック液晶溶液を封入し１分光光度計で、液晶配
列と平行な偏光をあてて測定した吸光度（α１１）およ
び液晶配列と直角な偏光をあてて測定した吸光度（α上
）より次の式により算出されるものであって、二色性染
料の二色性の大きさを表わす目やすとなる値である。

実施例２ 実施例１と同じ液晶混合物にカラムクロマトグラフィー
により十分に精製した染料番号Ｔｌ−４の染料０．１部
を溶解し、実施例１と同様のセルに封入した。スイッチ
１３を開閉すると電極５および６の向かい合った部分の
極太吸収波長５５０　ｎｍにおける吸光度比は３．６で
あり良好な二色性を示した。また、この染料の液晶Ｅ−
８中における二色比は９．２（５５５ｎｍ）と極めて高
い値を示した。

【図面の簡単な説明】

図１は液晶表示装置の正面図、図２は図１の線ａ　−−
ａに沿った装置の断面図であって説明のために一部が切
欠されている。 １　　　・・・・・液晶および染料層 ２．３　・・・・・ガラススライド ４　　　・・・・・スペーサー ５．６　・・・・・電極 ７．９　・・・・・電極ストリップ ８．１０・・・・・接点 １．１．１２・・・・・導線 １３　　　・・・・・スイッチ １４　　　・・・・・電源 特許出願人　三井東圧化学株式会社 巳　　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、誘電異方性が正のネマチック液晶に式（ I ）▲数
   式、化学式、表等があります▼（ I ） （式（ I ）中、Ｘは水素原子またはハロゲン原子であ
   り、ｎは１〜３の整数を表わす）で表わされるキノフタ
   ロン系染料、 または、式（II） ▲数式、化学式、表等があります▼（II） （式（II）中、Ｒ＿１およびＲ＿２は、それぞれ独立し
   て水素原子またはアルキル基を表わす）で表わされるチ
   オインジゴ系染料の少なくとも１種を溶解して含むこと
   を特徴とする液晶カラー表示用組成物。