JPS6245687A - Ｔｎ型液晶表示素子用液晶組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、液晶ディスプレイに用いられるＴＮ型液晶表
示素子用液晶組成物に関するものである。

従来の技術 液晶表示素子においては、消費電力の低減、光学的しき
い値電圧９低減、あるいは電圧応答性の向上などの理由
から、セルギヤノブはできるだけ薄いことが望ましい。

しかしながら、ＴＮ型液晶表示素子（以下ＴＮセルと略
する）では薄すぎると旋光分散による着色現象が現われ
る。この旋光分散を生じない条件は次式で表わされモー
ガンリミット（Ｍａｕｇｕｉｎ　Ｌｉｍ１ｔ）と呼ばれ
ている（ｐ。

Ｇ、ドウ　ジャン；ザ　フィジックス　オプ　リキッド
　クリスタルズ、オックスフォード　ユニバーシティ　
プレス、　１９７５　）。

ｆ＝λ／（Ｐ・Ｉｎ）＜＜１ ここにおいて、λは光の波長、Ｐはら旋ピッチ（９０°
　ＴＮセルではセルギャップをｄとすれば、Ｐ−４・ｄ
）、Ｉｎは屈折率異方性である。

一方、ＴＮセルに光が垂直に入射した時の透過率の理論
式としては、次のグーチ・りＩＪ−（Ｇｏｏｃｈ　−Ｔ
ａｒｒｙ）の式が知られている（　Ｃ，Ｈ。

グーチ　アンド　Ｈ，Ａ、タリー；アプライド　フィジ
ックス、８．１５７５（１９７５））。

Ｔ　＝　（１＋ｕ２）−’　５ｉｎ２［θ（１＋ｕ２）
％〕ただし、ｕ＝２Δｎ−ｄ／λである。そして、上式
よりセルギャップを大きくしないで電界無印加時の光透
過率を大きくするためには、ｕ　＝　５を満たすセルギ
ヤノブｄを有するＴＮセルを用いるのが望ましい。

実際のＴＮセルでは液晶組成物のＩｎの波長依存性や、
光源の種類、視感透過率などを考慮してセルギャップが
決められているが、大体においてλ＝６４５ｎｍ付近で
のΔｎｉ基準とし、Ｉｎ・ｄが約０．５、あるいは１．
０以上のセルが多く用いられている。しかしながら、Ｉ
ｎに波長依存性がある以上、旋光分散にもとづく着色現
象は避けることができない。

特に、ＴＮセルをその偏光軸がお互いに平行な２枚の偏
光板で挾んだ場合、所謂、ノーマＩＪ−ブラックモード
の場合には、電圧無印加時の光の漏れや、低電圧時に赤
っぽく着色すると言う問題がある。これに対してこれま
では、黒色色素あるいは青色色素を液晶材料に添加する
ことによって上記問題を解決しようという試みがなされ
て来た。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、これまで検討されてきた色素は、電圧無
印加時の光の漏れや、低電圧時に赤っぽく着色すると言
う問題に対して効果があるものの、色素の添加によりＴ
Ｎセルの特徴である電気光学特性のシャープさが損なわ
れるという欠点を有していた。

問題点を解決するための手段 構造式： （上式において　Ｒ１、Ｒ２は何れも炭素鎖数が１〜１
ｏの分枝状アルキル基を表わす。）で表わされるチオイ
ンジゴ系色素を含むことを特徴とするＴＮ型液晶表示素
子用液晶組成物を用いる。

作　　用 電気光学特性のシャープさを表わす一つの方法として、
シャット（Ｓｃｈａｄｔ　）らにより提案された式があ
る。

Ｖ５Ｑ／Ｖ１ｏ＝１．１３３０＋０．０２６６（Ｋ３３
７に１．−１　）＋ｏ、ｏ４４３〔Ｉｎ（Δｎ−ｄ／２
λ）〕まただし、■１゜はＴＮセルに光を垂直に入射さ
せたとき、透過光量の変化が１０％になる電圧であり、
■６゜ば６ｏ％になる電圧である。また、Ｋ３３はベン
ド（ｂｅｎｄ）の弾性定数、Ｋ１１はスプレィ（Ｓｐｌ
ａｙ）の弾性定数である。

本発明の液晶組成物に用いられるチオインジゴ系色素が
、なぜ電気光学特性のシャープさを損なわないかは明ら
かではないが、液晶分子との相互作用が大きく、弾性定
数比に３３／に１１の値が大きくならないからであると
考えられる。

実施例 本発明の液晶組成物に用いら扛るチオインジゴ系色素〔
１〕は、例えば、下記Ａ法に従って一般式〔２〕で示さ
れる化合物と一般式〔３〕で示される化合物とを反応さ
せるか、あるいは、下記Ｂ法に従って一般式〔４〕で示
される化合物と一般式〔５〕で示される化合物とを反応
させることによって得ることができる。

（式中、Ｒ、Ｒは前記の意味を表す。）一般式〔２〕と
〔５〕で示した化合物は、対応するチオールとモノクロ
ロ酢酸から、以下に示す合成経路により、公知の方法で
合成できる。

Ｒ’（殖ＨＣｌＣＨ２Ｃ０ＯＨＰＣｐ３ＡＩＣ１３［２
）また、化合物〔３〕は化合物〔６〕より、化合物〔４
〕は化合物〔２〕より、それぞれ以下に示すようにＮ、
Ｎ−ジメチル−４−ニトロソアニリンとの公知の反応で
得ることができる。

以下に本発明の実施の態様を図面を参照しつつ、詳細に
説明する。

〈実施例１〉 ５−（１，１−ジメチルペンチル）−２，３−ジヒドロ
ベン７’Ｃｂ）チオフェン−３−オン３，９を水酸化カ
リウム１２ｇを溶かした水−エタノール混合溶液に溶解
させ、フェリシアン化カリウム水洗し、無水硫酸す）　
ＩＪウムで乾燥した。ベンゼン溶液を濃縮し、カラムク
ロマトグラフィーで精製した後、ヘキサン−ベンゼン混
合溶媒よシ再結晶して、下記化合物〔６〕を１．２ｇ得
た。構造確認は、ｉｒ　と　Ｈ−ｎｍ　ｒ　　を用いて
行なった。

次に、このようにして得られた化合物〔６〕をメルク社
製混合液晶ＺＬ１−２７８８−１００に０．３ｗｔ、％
　溶解させＴＮセル■（セルギャップ＝６．１μｍ１ポ
リイミド配向膜使用）に減圧注入した。その後、偏光板
を上下基板にラビング方向と偏光軸とが一致するように
貼り、常法に従い、セルのＶ−Ｔ　（印加電圧−光透過
率）特性を測定した。測定はキャノン社製液晶評価装置
を用い、２０°Ｃで行なった。結果を図に示す。

また、比較例として、ＺＬｌ−２７８８−１００（Ｄみ
が減圧注入されたＴＮセル■（セルギャップ＝５．１μ
もポリイミド配向膜使用）、ＢＤＨ社製社製アゾ系色素
全２　、３　ｗ　ｔ　、　％溶解したＺＬｌ−２７８８
−１００が減圧注入されたＴＮセル■（セルギャップ：
５．１μｍ、ポリイミド配向膜使用）、ＢＤＨ社製アン
トラキノ／系色素Ｄ３６を０．３ｗｔ、％　溶解したＺ
Ｌｌ−２７８８−１００が減圧注入されたＴＮセル■（
セルギヤノブ＝５．１μｍ１ポリイミド配向膜使用）を
作成し、それぞれのセルのＶ−Ｔ特性を測定した。

第１表は各液晶組成物のしきい値電圧（ｖｔｈ）、飽和
電圧（Ｖｓａｔ）、およびＶｓａｔ　−Ｖ　ｔｈをまと
めたものである。

第　　　１　　　表 第１表より明らかなように、本発明液晶組成物に用いる
チオインジゴ系色素は、液晶に添加してもその電気光学
特性のシャープさを損なわず、その実用的価値は極めて
高い。

〈実施例２〉 ｔｓ−（１，１−ジメチルブチル）−２，３−ジヒドロ
ベンゾ〔ｂ〕チオフェン−３−オン２．３ｇと５−（１
，１−ジメチルプロピル）−２−（４−ジメチルアミノ
フェニルイミノ）−２，３−ジヒドロベンツＣｂ　’ｌ
）チオフェ／−３−オン３．６９−＆クロロベンゼン１
００ｔｔｌ中でピペリジン０．１７Ｉと１２０°Ｃで２
時間加熱した。クロロベンゼンをエバホレートし、残っ
た固体をベンゼンで抽出し、カラムクロマトグラフィー
で精製後、ヘキサン−ベンゼンより再結晶し、下記化合
物〔７〕を３．８ｇ得た。構造確認は実施例１と同様に
して行次に、このようにして得られた化合物〔７〕を大
日本インキ化学工業社製混合液晶Ｄ　ＯＸ　−０３５に
０．０１　、０．３　、０．５　　および１　、ＯＶｌ
ｆ　ｔ　、　％溶解させ、それぞれセルギャップが同じ
ＴＮセル（セルギャップ：６．２μｍ１ポリイミド配向
膜使用）に減圧注入した。その後、偏光板を上下基板に
ラビング方向と偏光軸とが一致するように貼り、常法に
従い、セルのＶ−Ｔ　（印加電圧−光透過率）特性を測
定した０測定はキャノン社製液晶評価装置を用い、２０
’Ｃで行なった。

第２表は各液晶組成物のしきい値電圧（ｖｔｈ）、飽和
電圧（Ｖｓａｔ）、オヨびＶｓａｔ−Ｖｔｈ　全１トメ
たものである。

第　　　２　　　表 第２表より、本発明液晶組成物中に含まれるチオインジ
ゴ系色素の添加割合は、１　、Ｏｗｔ　、％以下が好ま
しいことが分かる。添加割合が１．Ｏｗｔ、％を越える
と、電気光学特性のシャープさは急激に悪くなる。また
、添加割合が０．０１　ｗｔ　、５未満では、ＴＮセル
、特に、ノーマリ−ブラックの場合における電圧無印加
時の光の漏れや、低電圧時に赤っぽく着色すると言う現
象を充分抑えることができない。

〈実施例３〉 ５−アミノ−ｅ−（１，１−ジメチルプロピル）−２，
３−ジヒドロベンゾ〔ｂ〕チオフェン−３−オン３ｇを
水酸化カリウム１２ｇを溶かした水−エタノール混合溶
液に溶解させ、フェリシアン化カリウム１５ｇを１５ｏ
ｒｎＸの水に溶かした水溶液を加えた。室温で２時間攪
拌した後、ベンゼンで抽出し、ベンゼン層を数回水洗し
、無水硫酸す）　ＩＪウムで乾燥した。ベンゼン溶液を
濃縮し、カラムクロマトグラフィーで精製した後、ヘキ
サン−ベンゼン混合溶媒より再結晶して、下記青色化合
物〔８〕を１．５ｇ得た。構造確認は、ｉｒと次に、こ
のようにして得られた化合物〔８〕をメルク社製混合液
晶ＺＬ１−２４４７−１００に０．４ｗｔ０％溶解させ
、ＴＮセル■（セルギャップ＝６．３μｍ１ポリイミド
配向膜使用）に減圧注入した。その後、偏光板をノーマ
リ−ブラックモードとなるように貼り、常法に従い、セ
ルのＶ−Ｔ（印加電圧−光透過率）特性を測定した。測
定はキャノン社製液晶評価装置を用い、２０°Ｃで行な
った０ また、比較例として、ＺＬｌ−２４４７−１００（Ｄみ
が減圧注入されたＴＮセル■（セルギツプ：５．３μｍ
ポリイミド百向膜使用）を作成しそのＶ−Ｔ特性を測定
した。

測定結果を第３表に示す。表中、電圧無印加時の光漏れ
は、色素無添加の場合（ＴＮＮセルラの光透過率を１と
している。

第　　　３　　　表 第３表より、本発明液晶組成物は電気光学特性のシャー
プさを損なうことなく、電圧無印加時の光漏れを効果的
に抑えることができるということが分かる。

発明の効果 以上述べたように、チオインジゴ系色素を含む本発明組
成物は、電気光学特性のシャープさを損なうことなく、
ＴＮセルにおける電圧無印加時の光漏れや低電圧時に赤
っぽく着色すると言う現象を抑えることができ、その実
用的価値は非常に高い０

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例である液晶組成物を封入したＴ
Ｎセルのｖ−１’（印加電圧−光透過率）特性を示すグ
ラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）構造式： ▲数式、化学式、表等があります▼ （上式において、Ｒ＾１、Ｒ＾２は何れも炭素鎖数が１
   〜１０の分枝状アルキル基を表わす。）で表わされるチ
   オインジゴ系色素を含むことを特徴とするＴＮ型液晶表
   示素子用液晶組成物。
2. （２）チオインジゴ系色素の添加割合が０．０１〜１．
   ０ｗｔ．％である特許請求の範囲第１項記載のＴＮ型液
   晶表示素子用液晶組成物。
3. （３）チオインジゴ系色素が、 ▲数式、化学式、表等があります▼ である特許請求の範囲第１項記載のＴＮ型液晶表示素子
   用液晶組成物。