KR100442307B1 - 게스트-호스트형 액정 조성물 및 게스트-호스트형 액정디스플레이 장치 - Google Patents

게스트-호스트형 액정 조성물 및 게스트-호스트형 액정디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

호스트 액정 재료 및 이 호스트 액정 재료 중에 게스트로서 혼합된 이색성 염료를 포함하는 게스트-호스트형 액정 조성물을 개시한다. 상기 액정 재료는 그 분자 구조 내에 축합된 고리를 갖고, 상기 이색성 염료는 기본골격에 치환체로서 결합된 축합된 고리를 갖는 화합물이다.

Description

게스트-호스트형 액정 조성물 및 게스트-호스트형 액정 디스플레이 장치 {Guest-Host Liquid Crystal Composition And Guest-Host Liquid Crystal Display Device}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 선행 일본 특허 출원인 제2001-057175호(2001년 3월 1일 출원) 및 제2001-388326호(2001년 12월 20일 출원)에 기초한 것으로서, 그 우선권의 이익을 청구하며 두 출원의 내용 전부를 본원에 참고문헌으로 인용한다.
발명의 분야
본 발명은 게스트-호스트형 액정 조성물 및 게스트-호스트형 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
이색성 염료(dichroic dye)가 액정 재료 중에 용해되어 있는 게스트-호스트(GH)형 액정 디스플레이 장치는 시각이 넓고 디스플레이가 밝고 선명하여 당해 기술 분야에서 주목을 끌고 있다. GH-LCD에서 보다 밝은 색상을 실현하고 낮은 전압에서의 구동이 가능하기 위해선, 이색성 염료가 액정 재료 중에 고농도로 용해될 필요가 있다. 왜냐 하면, 염료 농도가 높은 GH형 액정은 흡수 계수가 커서 소정의 흡수 강도를 실현하는 데 필요한 셀의 두께를 감소시킬 수 있기 때문이다. 또한, 염료 농도가 높은 GH형 액정을 이용함으로써 색상 감소 선율을 크게 하고 동일한 셀 두께에서 콘트라스트를 증가시킬 수 있다.
이색성 염료의 용해도에 관해서는, 저온 영역에서의 용해도가 중요하다. 저온에서 용해도가 현저히 낮은 이색성 염료를 사용하는 경우, 디스플레이 장치를 저온에 노출시키면 염료가 침전되어 디스플레이를 수행하기 어렵다. 또한, 무정형도가 높고 과포화된 상태에서 안정한 염료를 사용하는 것이 효과적이다. 하지만, 일반적인 TFT 디스플레이 장치에 있어서, 기판 표면 상에 불규칙성이 생겨 염료의 침전을 증가시키고, 과포화 상태가 안정하지 못한 결과가 발생한다.
염료가 일단 침전이 되면, 디스플레이 장치의 온도가 실온으로 돌아가더라도 그 염료가 원상태로 회복되기 어렵다. 왜냐 하면, 셀 갭이 작은 셀이 액체의 점도보다 일반적으로 높은 점도를 갖는 액정으로 채워지는 상황 하에서는, 분자의 확산속도가 낮아서 염료 침전된 부분과 다른 영역 사이의 염료 농도 차이를 쉽게 제거하기가 어렵기 때문이다.
이색성 염료로서 단단하고 신뢰성이 우수한 안트라퀴논 기재의 염료를 사용하는 것이 통상적이었다. 또한, 안트라퀴논 기재의 염료는 흡수 스펙트럼의 반폭 (half-width)이 비교적 작기 때문에, 스택형 디스플레이 장치에서 선명한 색상 디스플레이를 얻는 데 유리하다[감색 혼합(subtractive color mixturing)].
그러나, 안트라퀴논 기재의 염료는 모양이 평면에 가까와서 막대 모양의 액정 분자 중에 고농도로 용해되기 어렵다. 이 문제와 관련하여, 본 발명자들은 분자 구조에 특징이 있는 안트라퀴논 기재의 이색성 염료가 막대형 구조의 플루오르 함유 액정에 우수한 용해도를 나타낸다는 것을 발견하였다 (이와나게(H. Iwanage) 및 나이토(K. Naito)의 문헌[Jpn, J. Appl. Phys, 37, L356 (1998)]).
GH-LCD에서, 이색비(dichroic ratio) 및 이색성 염료의 용해도는 디스플레이 성능에 큰 영향을 준다. 일반적으로, 막대형 아조 기재의 염료가 큰 이색비를 갖는 것으로 알려져 있다. 아조 기재의 염료의 경우, 액정의 질서함수(order parameter)가 염료의 분해에 의해 증가하는 것으로 보고되었다. 한편, 평면형 구조를 갖는 안트라퀴논 기재의 염료가 액정 중에 용해되는 경우, 액정의 질서함수가 낮아진다. 특히, 염료 농도가 높은 상태에서 그 경향이 두드러진다.
사정이 그러하므로, 본 발명에서는 이색비가 높고 저온에서도 높은 염료 농도를 유지할 수 있는 게스트-호스트형 액정 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 또다른 목적은 디스플레이 특성 및 신뢰성이 우수한 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
도면은 본 발명의 1 실시태양에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조를 한 예로서 보여주는 단면도이다.
<도면 부호에 대한 간단한 설명>
1: 유리 기판
2: 전극(반사 전극)
3: 액정층
4: 투명 전극 (4)
본 발명은,
분자 구조 내에 축합된 고리를 갖는 호스트 액정 재료 및
기본 골격에 결합된 치환체로서 축합된 고리를 가지며 상기 호스트 액정 재료 중에 게스트로서 혼합된 이색성 염료
를 포함하는 게스트-호스트형 액정 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은,
전극이 설치된 기판,
상기 전극 위에 배열된 액정층 및
상기 액정층 위에 배열된 투명 전극
을 포함하는 액정 디스플레이 장치로서, 상기 액정층은 분자 구조 내에 축합된 고리를 갖는 호스트 액정 재료, 및 기본 골격에 결합된 치환체로서 축합된 고리를 가지며 상기 호스트 액정 재료 중에 게스트로서 혼합된 이색성 염료를 포함하는 것인 액정 디스플레이 장치를 제공한다.
지금부터 본 발명을 상세히 설명할 것이다.
광범위한 연구의 결과, 본 발명자들은, GH형 액정 조성물을 구성하는 액정 분자 및 염료 분자 각각의 분자 구조 안에 축합된 고리 부분을 도입함으로써, 저온 영역에서도 액정 재료 중의 염료 용해도를 높게 할 수 있고 높은 이색비를 달성할수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 하기에 이르렀다.
본원 명세서에서, "축합된 고리"란 용어는 분자 내에 다수의 고리가 있고 1 이상의 고리가 측면을 공유하는 구조, 예를 들면, 안트라센, 나프탈렌, 테트라히드로나프탈렌, 및 데카히드로나프탈렌을 나타낸다.
액정 분자 및 염료 분자 내에 축합된 고리가 포함되는 경우, 액정과 염료 사이의 분자간 상호 작용이 증가한다. 분자간 상호 작용이 증가한다는 것은 용매와 용질 사이의 상호 작용이 커져서 액정 재료 중 이색성 염료의 용해도 향상에 기여한다는 것을 의미한다. 또한, 액정과 염료 사이의 분자간 상호 작용이 증가한다는 것은 염료 분자가 보다 안정적으로 액정 내 용매화를 할 수 있고 특정 효과가 이색비의 향상에 기여한다는 것을 의미한다.
축합된 고리를 갖는 원자단 사이의 상호 작용은 통상의 평면형 분자(안트라퀴논 기재의 염료) 및 막대형 분자(액정 분자) 사이의 상호 작용에 비하여 현저히 강하기 때문에 상기한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 한 실시태양에서 사용되는 이색성 염료에서는, 하기 화학식 (1)에 나타낸 바와 같이, 기본 골격을 형성하는 안트라퀴논 골격에 결합된 치환체 안에 축합된 고리가 도입된다.
상기 식에서,
X 및 Y는 동일하거나 상이할 수 있고, O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
A 및 B는 동일하거나 상이할 수 있고, 이들 중 하나는 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고, 다른 하나는 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
R1및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내고,
s 및 t는 정수를 나타내고,
m 및 n은 0 내지 4의 정수를 나타내되, 이들 중 적어도 하나는 0이 아니다.
상기 화학식 (1)의 A 및 B 중 1 이상 안에 축합된 고리가 도입되면, 본 발명의 1 실시태양의 효과를 얻을 수 있다. A 및 B 중 다른 하나는 페닐기, 치환된 페닐기, 시클로헥실기, 또는 치환된 시클로헥실기, 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기와 같은 단일 고리 구조일 수 있다. 특히, 화학식 (1)의 화합물 안에 나프탈렌 골격이 A로서 도입되는 경우, 염료와 액정 사이의 분자간 상호 작용을 강화하고 염료의 무정형 상태를 강화하여 높은 용해도를 실현하기 위하여 화학식 (1)의 화합물 안에 시클로헥실기 또는 치환된 시클로헥실기를 B로서 도입하는 것이 바람직하다.
화학식 (1)의 화합물 안에 R1및 R2로서 도입되는 치환체에는, 예를 들면, 선형 또는 분지형 알킬기(예: 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기 및 t-부틸기) 및 할로겐 원자가 포함된다. 비대칭 특성을 향상시키고 극성기를 국부적으로 도입하는 측면에서, 화학식 (1)의 화합물 안에 분지형 알킬기 및 플루오로알킬기를 R1및 R2로서 도입하는 것이 특히 바람직하다.
화학식 (1)의 화합물의 기본 골격을 형성하는 안트라퀴논 골격 자체는 축합된 고리의 일종이다. 하지만, 기본 골격 내에 축합된 고리를 갖는 이색성 염료의 경우에는 본 발명의 1 실시태양의 효과를 얻을 수 없다. 보다 구체적으로 설명하면, 축합된 고리가 기본 골격에 결합된 치환체 내에 존재하는 경우에, 이색성 염료의 용해도를 향상시키는 효과를 본 발명의 1 실시태양에서 얻을 수 있다. 염료 분자는 GH형 액정 재료 중의 액정 분자 내에서 용매화를 행한다. 이 경우에, 염료 분자 및 액정 분자는 염료 분자와 액정 분자 사이의 상호 작용을 최대화하는 위치 관계를 갖게 된다. 이러한 최적의 위치 관계는 분자간 상호 작용의 중심을 제공하는 축합된 고리가 유연한 부분에 위치하는 경우 쉽게 달성할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양에 사용되는 이색성 염료는, 예를 들면, 하기 화학식 (2)에 나타낸 1, 4, 5 및 8 위치의 치환체를 갖는 화합물에 의해 제공될 수 있다.
상기 식에서,
X, Y, Z 및 W 각각은 동일하거나 상이할 수 있고, O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
A, B, C 및 D는 동일하거나 상이할 수 있고, 이들 중 1 이상이 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고, 다른 것들은 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
R1, R2, R3및 R4는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내며,
s, t, o 및 p는 정수를 나타낸다.
상기 화학식 (2)에서, A는 나프탈렌 골격을 나타내고, B는 벤젠 고리를 나타내고, C는 벤젠 고리를 나타내고, D는 나프탈렌 고리를 나타내는 것이, 염료의 무정형 상태의 향상 측면에서 바람직하다. 또한, 분지형 알킬기가 화학식 (2)의 화합물 안에 R1및 R2로 도입되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 또다른 실시태양에서 하기 화학식 (3)의 화합물을 이색성 염료로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 식에서,
X1은 NH2, NHR11및 NH(R12)로 이루어진 군으로부터 선택된 아미노기를 나타내고(여기서, R11및 R12각각은 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타냄),
Y는 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
A 및 B는 동일하거나 상이할 수 있고, 그 중 적어도 하나는 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단이고, 다른 하나는 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
R 및 R'는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
상기 화학식 (3)에서, 분자 구조의 비대칭 성격상, A가 나프탈렌 골격이고, B가 벤젠 고리 또는 시클로헥실 고리인 것이 바람직하다. 이 경우, t-부틸기 및 플루오로알킬기(예, CF3)를 R 및 R'로서 화학식 (3)의 화합물에 도입하여 액정 중의염료의 용해도를 개선하는 것이 가능하다. 별법으로, 벤젠 고리를 A로서, 나프탈렌 고리를 B로서, 섹-부틸기 및 수소 원자를 각각 R 및 R'로서 화학식 (3)의 화합물에 도입하는 것도 가능하다. 이 경우에, 축합된 고리를 가지지 않는 액정 재료 중에서도 염료의 용해도를 개선하는 것이 가능하다.
상기 화학식 (1) 내지 (3)의 화합물 중에서, 고 용해도 측면에서 화학식 (3)의 화합물을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
화학식 (1)의 이색성 염료 중에서, 비대칭 구조를 갖는 화합물이 특히 F 기재의 액정 재료 중에서의 용해도가 우수하다. 특정 이색성 염료는 하기 화학식 (31)의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
X 및 Y는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단이고,
B1은 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단이고,
R1및 R2은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자이고,
s1은 0 내지 5의 정수이고,
t1은 1 내지 7의 정수이다.
화학식 (31)의 이색성 염료에서, 치환체에 연결된 축합된 고리 B1은 이색성 염료의 용해도 및 이색비의 개선에 기여하기 위해 아래 2가지 종류의 효과를 나타낸다.
(1) 치환체의 가요성 부분에 존재하는 축합된 고리는 용매를 제공하는 액정 분자와 강력한 상호 작용을 수행한다. 또한, 축합된 고리가 가요성 부분에 존재하므로, 축합된 고리는 액정 분자와 강력한 상호 작용을 달성하는데 유리한 형태를 취하기 쉽다.
(2) 분자 구조의 비대칭성은 축합된 고리가 치환체의 일부에 연결되어 있는 화합물에서 크다. 그 결과, 화합물의 무정형 상태가 강화되어, 액정 재료 내에서 결정화되지 않을 것이다. 또한, 이러한 화합물은 특히 저온 하에서, 우수한 포화 용해도를 갖는 경향이 있다.
또한, 하기 화학식 (32) 및 (33)의 이색성 염료도 특정 효과를 나타낸다:
상기 식에서,
X는 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단이고,
A1은 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단이고,
R1은 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자이고,
s1은 0 내지 5의 정수이다.
상기 식에서,
X, Y 및 Z는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단이고,
A, B 및 C는 동일하거나 상이할 수 있고, 이들 중 적어도 하나는 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단이고, 나머지는 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 또는 분지형 알킬기이고,
R1, R2및 R3는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자이고,
s, t 및 o는 각각 정수이다.
부분적으로 분자 구조에 큰 쌍극자를 부여하는 치환체를 화학식 (1)의 화합물에 도입함으로써, 화학식 (1)의 이색성 염료의 용해도를 더욱 개선하는 것이 가능하다. 이러한 치환체가 도입된 이색성 염료의 일부 예는 하기 화학식 (34) 및 (35)로 표시된다.
<화학식 34>
<화학식 35>
상기 식에서,
X 및 Y는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단이고,
A1은 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단이고,
R1및 R2는 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자이고,
RF는 그 구조 내에 불소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기이고,
s 및 t 각각은 정수이다.
화학식 (34) 및 (35)의 화합물에 RF로서 도입되는 불소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기로는 CF3, C2F5, C3F7, C4F9, t-C4F9및 i-C4F9를 들 수 있다. RF로서 CF3를 화학식 (34) 및 (35)의 화합물에 도입하면, 이색비를 저하시키지 않고 고 용해도를 달성하는 것이 가능하므로 특히 바람직하다.
특정 분자 구조를 갖는 이색성 염료는 실온 하에서 고 용해도를 나타내고 용해도가 온도에 의존하지 않으므로, 이러한 염료를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
부언하자면, 특정 이색성 염료는 축합된 고리를 가지지 않는 액정 재료 중에서 고 용해도를 나타내고 용해도는 온도에 의존하지 않으므로, 화학식 (31) 내지 (35)의 이색성 염료를 광범위한 액정 재료에 적용하는 것이 가능하다.
분자 구조 내에 축합된 고리를 가지며, 호스트 액정 재료로서 사용될 수 있는 액정 화합물은 하기 화학식 (4)로 표시된다:
상기 식에서,
R''는 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자이고,
A1은 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단이고,
R0은 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 할로겐 원자, 또는 할로겐 원자를 갖는 유기단이고,
k는 1 내지 5의 정수이다.
액정상이 발현되는 온도 범위가 확장된 상황에 비추어, R''가 2개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬기이고, R0가 불소 원자, 플루오로알킬기 또는 플루오로알콕시기인 것이 가장 바람직하다. 또한, 유전이방성을 증가시키고 고 용해도를 갖는염료를 달성하기 위해서, k는 2 이상인 것이 바람직하다.
상기 화학식 (4)에서 A1으로 표시된 축합된 고리 부분은 이색성 염료의 축합된 고리 부분과 강력한 상호 작용을 수행한다. 또한, 상호 작용에 적합한 분자의 위치 관계 및 이색성 염료의 치환체의 형태를 얻는 것이 가능하다. 하기 화학식 (A)에 개념상으로 나타낸 바와 같이, 액정 재료 및 이색성 염료 내의 축합된 고리는 최적의 배형을 실행하도록 상호 작용을 수행한다.
<화학식 A>
상기한 바와 같이, 본 발명의 한 실시태양에 따른 GH형 액정 조성물은 호스트 액정 재료, 및 게스트로서 호스트 액정 재료에 혼합된 이색성 염료를 포함한다. 호스트 액정 재료 및 이색성 염료 각각이 축합된 고리를 갖는 것이 필요하다. π전자가 분자간 상호 작용을 강화시키는 측면에서 보다 많은 수의 π전자가 축합된 고리 중에 함유되는 것이 유리하므로, 축합된 고리는 안트라센, 나프탈렌 및 테트라히드로 나프탈렌으로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
별법으로, 본 발명의 한 실시태양에 따른 GH형 액정 조성물 중에 함유된 액정 재료 및(또는) 이색성 염료 중에 포함된 축합된 고리가 데카히드로 나프탈렌 골격을 갖는 것이 가능하다. 이 경우에, 축합된 고리 구조가 트랜스 구조를 취하고, 골격의 양쪽 말단에 존재하는 말단 치환체 각각이 수평 배열을 취하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 축합된 고리는 하기 화학식 (5)와 같이 구성된다:
<화학식 5>
분자의 선형성은 축합된 고리 구조의 트랜스 배열로부터 유도될 수 있다. 또한, 데카히드로 나프탈렌 골격의 양쪽 말단에 연결된 말단 치환체 각각이 수평 배열을 취하므로, 분자의 충분한 길이를 확보하는 것이 가능하다.
축합된 고리 구조가 시스 배열을 취하고 골격의 양쪽 말단에 연결된 말단 치환체 각각이 축방향 배열을 취하는 데카히드로 나프탈렌 골격의 경우에는 특정 효과를 얻을 수 없다. 구체적으로, 하기 화학식 (6)에서와 같이, 분자의 선형성 및 원하는 분자 길이를 확보하는 것이 불가능하다:
<화학식 6>
본 발명의 한 실시태양에 따른 GH형 액정 조성물은, 액정층이 중합체 외벽으로 둘러싸인 소위 "액정 마이크로캡슐"로서 사용될 수 있다. 액정 마이크로캡슐 형태로 사용된 GH형 액정을 그 위에 투명 전극이 설치된 기판에 프린팅하고, 이에 의해 액정층을 형성하여 디스플레이 장치를 얻을 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 한 실시태양에 따른 액정 디스플레이 장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도면의 액정 디스플레이 장치는 유리 기판 (1) 및 이 유리 기판 (1) 상에 형성된 전극(반사 전극) (2)을 포함한다. 전극 (2)은 예를 들면, 알루미나로 제조된다. 액정층 (3)은 전극 (2) 상에 형성된다. 액정층 (3)은 마이크로캡슐 형태인, 본 발명의 한 실시태양의 GH형 액정 조성물을 함유한다. 나아가, 예를 들면, ITO로 제조된 투명 전극 (4), 및 유리 기판 (1)은 액정층 (3) 상에 배열된다.
본 발명의 한 실시태양에 따라, 마이크로캡슐 형태로 사용되는 GH형 액정 조성물의 프린팅에 의하여 액정 디스플레이 장치를 제조하는 경우에는 액정 디스플레이 장치의 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 한 실시태양의 GH형 액정 조성물이 높은 이색비를 얻기 위해 낮은 온도 영역에서조차 높은 염료 농도를 유지하게 하기 때문에, 본 발명의 한 실시태양의 액정 디스플레이 장치는 우수한 디스클레이 특성 및 높은 신뢰도를 보인다.
문헌[Monthly Display, August 2000, page 85]에 보고된 바와 같은 액정 재료인 축합고리 네마틱 액정(Dai-Nippon Ink Kagaku K.K 제조)을 사용하는 것도 가능하다. 상기한 문헌에서 기술된 방법에 의하여 본 발명의 한 실시태양에서 사용될 수 있는 액정 재료를 합성할 수 있다.
한편, 전술한 화학식 (1)로 표현되는 화합물을 이색성 염료로서 사용할 경우, 상기 이색성 염료는 하기 반응식 (B)에 의해 표현된 합성 경료에 따라 안트라퀴논-기재 염료의 치환 반응에 의하여 합성될 수 있다:
<반응식 B>
상기 식에서,
X2, Y2및 Z2는 방향족 친핵성 치환 반응을 일으키는 작용기의 조합을 나타내며,
X2및 Y2는 예를 들어, 할로겐 원자(예, Cl 및 I)와 이탈기[예, 토실기(-OTsl)]의 조합을 나타내고,
W는 O, S, Se, CH2, NH 또는 에스테르를 나타내고,
A1은 축합고리를 갖는 부분을 나타내고,
m2 및 n2는 각각 1 내지 4의 정수이다.
본 발명의 한 실시태양의 GH형 액정 조성물은 상기 액정 재료 중에 상기한 이색성 염료를 용해시켜 얻을 수 있다. 상기 이색성 염료가 불소-기재 액정 재료 중에 1.5 중량% 이상의 농도로, 바람직하게는 20 중량% 이상의 농도로 용해되는 것이 바람직하다. 상기 이색성 염료의 농도가 1.5 중량%보다 낮을 경우, 착색 단계에서 충분한 광 흡수를 얻는 것이 불가능하며, 따라서 목적을 이루기 어렵게 할 정도로 콘트라스트(contrast)가 불충분하다.
중언하면, 본 발명의 한 실시태양의 GH형 액정 조성물은 분자 구조에 축합고리를 갖는 액정 재료 및 치환체로서 그 안에 도입된 축합고리를 갖는 화합물로 이루어진 이색성 염료를 포함한다. 본 발명의 한 실시태양의 GH형 액정 조성물을 마이크로캡슐 형태로 이용하는 것이 바람직하다. 상기 마이크로캡슐은 막유화법, 상분리법, 액중건조법(submerged drying method), 계면 중합법, 동일반응계 중합법, 액중 경화 막형성법 및 분무건조법과 같은 공지된 캡슐화 방법으로 제조할 수 있다.
마이크로캡슐의 막을 형성하는 실질적으로 모든 고분자량 재료, 예를 들어 폴리에틸렌, 염소화 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 및 에틸렌-아크릴산-말레산 무수물 공중합체와 같은 에틸렌 공중합체, 폴리부타디엔, 폴리에스테르(예, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트), 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 천연 고무, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐 부티랄, 테트라플루오로에틸렌 수지, 트리플루오로에틸렌 수지, 에틸렌 플루오라이드-프로필렌 수지, 비닐리덴 플루오라이드 수지, 비닐 플루오라이드 수지, 테트라플루오로에틸렌 공중합체(예, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시 에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체 및 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체), 불소-함유 폴리벤즈옥사졸과 같은 불소-함유 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 푸마르산 수지, 말레산 수지, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체와 같은 아크릴로니트릴 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 아세탈 수지, 나일론 66과 같은 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 카보네이트, 셀룰로오스 수지, 페놀계 수지, 우레아 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄, 디아릴 프탈레이트, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 술파이드, 폴리술폰, 폴리페닐 술폰, 실리콘 수지, 폴리이미드, 비스말레이미드 트리아진 수지, 폴리이미드 아미드, 폴리에테르 이미드, 폴리비닐 카르바졸, 노르보르넨-기재 무정형 폴리올레핀 및 셀룰로오스를 사용할 수 있다.
본 발명의 한 실시태양에 따른 액정 조성물에서, 잉크의 제조에 적합한 바인더 수지 중에 상기 액정 마이크로캡슐을 분산시킬 수 있다. 그러나, 바인더 수지를 다량으로 사용할 경우, 액정 조성물의 양이 감소한다. 그러므로, 바인더 수지의 양이 액정 조성물의 50% 이하가 되도록하는 것이 바람직하다. 열가소성 수지를 본 발명의 바인더 수지로서 사용할 수 있다. 바인더 수지로서 사용되는 열가소성 수지의 예로는 폴리에틸렌, 염소화 폴리에틸렌, 에틸렌 공중합체(예, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 및 에틸렌-아크릴산-말레산 무수물 공중합체), 폴리부타디엔, 폴리에스테르(예, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트), 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐 부티랄, 테트라플루오로에틸렌 수지, 트리플루오로에틸렌 클로라이드 수지, 에틸렌 플루오라이드-프로필렌 수지, 비닐리덴 플루오라이드 수지, 비닐 플루오라이드 수지, 테트라플루오로에틸렌 공중합체(예, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시 에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체 및 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체), 불소-함유 폴리벤즈옥사졸과 같은 불소-함유 수지, 아크릴 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 메타크릴 수지, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체와 같은 아크릴로니트릴 공중합체, 폴리스티렌, 할로겐화 폴리스티렌, 스티렌 공중합체(예, 스티렌-메타크릴산 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체), 폴리스티렌 술폰산나트륨, 폴리아크릴레이트 나트륨염과 같은 이온계 중합체, 아세탈 수지, 나일론 66과 같은 폴리아미드, 젤라틴, 아라비아 검, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 카보네이트, 셀룰로오스-기재 수지, 페놀계 수지, 우레아 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄, 디아릴 프탈레이트 수지, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 술파이드, 폴리술폰, 폴리페닐렌 술폰, 실리콘 수지, 폴리이미드, 비스말레이미드 트리아진 수지, 폴리이미드 아미드, 폴리에테르 술폰, 폴리메틸 펜텐, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리에테르 이미드, 폴리비닐 카르바졸, 및 노르보르넨-기재 무정형 폴리올레핀이 있다.
바인더 수지가 수용성일 경우, 바인더 수지를 물에 용해시킬 수 있고 생성 용액에 액정 마이크로캡슐을 분산시킬 수 있다. 한편, 바인더 수지가 물에 불용성일 경우, 바인더 수지를 물에 분산시켜 에멀젼을 형성시킨 다음, 에멀젼을 액정 마이크로캡슐과 혼합하여 잉크를 제조한다.
그렇게 제조된 잉크를 사용하여 본 발명의 한 실시태양의 액정 디스플레이 장치를 용이하게, 그리고 저비용으로 제조할 수 있다.
이제 본 발명을 본 발명의 실시예를 참조하여 더 상세히 설명할 것이지만, 본 발명은 하기 실시예로 한정되지는 않는다.
<실시예>
실시예 I:
실시예 I에서 옐로우 염료의 포화 용해도 및 이색비를 실험한다.
실시예 I-1:
액정 재료로서 제조된 것은 축합고리 네마틱 액정 재료 M-8(Dai-Nippon Kagaku Kogyo K.K. 제조)이었다. 또한, 치환체로서 그 안에 도입된 나프탈렌 골격을 갖는 이색성 염료로서 하기 화학식 (7)로 표현되는 화합물을 제조하였다. 이색성 염료는 다음과 같이 제조하였다. 즉, 티오나프톨 1.5몰 당량 및 4-t-Bu-티오페놀 1.5몰 당량을 N2기체 스트림 하에 DMF 중에서 1.5-디클로로 안트라퀴논에 대해 반응시켰다. 부수적으로, 탄산나트륨 2.5몰 당량을 DMF 중에 용해시켰다. 80℃에서 5시간 동안 교반 후, 반응계를 24시간 동안 방치한 다음, 여액을 능축시키고 건조 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 생성 결정은 대칭성 염료인 것으로 확인되었다.
<화학식 7>
이렇게 얻어진 이색성 염료를 상기 액정 재료 중에 용해시켜 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
실시예 I-2:
치환체로서 그 안에 도입된 테트라히드로 나프탈렌 골격을 갖는 하기 화학식 (8)의 화합물을 이색성 염료로서 사용하였다. 화학식 (8)의 화합물은 실시예 I-1에서 사용된 티오나프톨을 테트라히드로 티오나프톨로 치환한 것을 제외하고는 실시예 I-1에서와 같이 합성하였다.
<화학식 8>
화학식 (8)로 표현되는 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 I-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
상기 화학식 (8)로 표현되는 화합물에서, 하기 화학식 (8')로 나타낸 바와 같이 테트라히드로나프탈렌 부분의 α-위치에서 중수소 또는 알킬기(예, 메틸기 또는 에틸기)로 수소원자를 치환하는 것이 바람직하다. 생성된 디스플레이 장치의 내광성은 이 치환에 의해 향상될 수 있다.
<화학식 8'>
상기 화학식 (8')에서, R은 중소수 또는 알킬기(예, 메틸기 및 에틸기)를 나타낸다.
화학식 (8')로 표현되는 화합물은 다음과 같이 제조할 수 있다. 첫번째 단계에서, 부틸 리튬 시약을 용매로서 사용된 테트라히드로푸란과 함께 -78℃에서 화학식 (8)로 표현되는 화합물과 반응시킨다. 이어서, 중수소, 요오드화메틸 또는 요오드화에틸을 생성 화합물과 반응시켜 화학식 (8')로 표현되는 화합물을 제조한다.
실시예 I-3:
하기 화학식 (9)로 표현되는, 그 안에 도입된 데카히드로 나프탈렌 골격(트랜스 당량, 당량)을 갖는 화합물을 이색성 염료로서 사용하였다. 화학식 (9)의 화합물은 실시예 I-1에서 사용된 티오나프톨을 데카히드로 티오나프톨로 치환한 것을 제외하고는 실시예 I-1에서와 같이 합성하였다.
<화학식 9>
화학식 (9)의 화합물이 비시크로헥실 부분(트랜스, eq, eq 배열)을 포함하기 때문에, 상기 분자의 선형도 및 길이는 화학식 (5)와 관련하여 전술한 바와 같이 확보된다.
화학식 (9)로 표현되는 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 I-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
실시예 I-4
나프탈렌 골격이 도입된 아래 화학식 (10)의 화합물을 이색성 염료로서 사용하였다. 실시예 I-1에서 사용된 4-t-Bu-티오페놀을 3-트리플루오로메틸 티오페놀로 치환한 것을 제외하고는, 실시예 I-1에서 처럼 화학식 (10)의 화합물을 합성하였다.
<화학식 10>
화학식 (1)로 표시되는 이색성 염료를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 I-1에서 처럼 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
비교 실시예 I-1
데카히드로 나프탈렌 골격(시스, aq, aq)이 도입된 아래 화학식 (11)의 화합물을 이색성 염료로서 사용한 점을 제외하고는, 실시예 I-1에서 처럼 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
<화학식 11>
화학식 (11)의 화합물에서, 비시클로헥실 부분은 (시스, aq, aq) 배열을 갖는다. 따라서, 상기 화합물의 선형성 및 길이는 상기한 화학식 (6)의 화합물에서와 같이 보장되지 않는다.
비교 실시예 I-2
액정 재료로서 LIXON5052(Chisso Petrochemical C0. 제조)를 준비하였다. 또한, 이색성 염료로서 아래 화학식 (12)의 화합물을 준비하였다. 액정 재료는 축합된 고리를 갖지 않는 통상의 네매틱 액정이었다. 또한, 이색성 염료는 축합된 고리를 갖지 않는 통상의 이색성 염료이었다. 상기 액정 재료 중에 화학식 (12)로 표시되는 이색성 염료를 용해시켜 GH형 액정 조성물을 준비하였다.
<화학식 12>
상기 실시예 및 비교 실시예에서 제조된 액정 조성물에 대하여 포화 용해도 및 이색비를 측정하였다. 표 1은 사용된 이색성 염료 및 그 결과를 보여준다.
이색성 안료 포화 용해도(중량%, 실온) 이색비
실시예 (I-1) 화학식 (7) 6.0 11
(I-2) 화학식 (8) 5.0 11
(I-3) 화학식 (9) 5.0 11
(I-4) 화학식 (10) 7.0 11
비교실시예 (I-1) 화학식 (11) 2.0 7
(I-2) 화학식 (12) 4.0 10
상기 표 1로부터 명확한 바와 같이, 축합된 고리를 갖는 화합물로 구성된 액정 재료 및 치환체로서 결합된 축합된 고리를 갖는 화합물로 구성된 이색성 염료를 포함하는 본 발명의 실시예(실시예 I-1, I-2, I-3 및 I-4)의 GH형 액정 조성물의 경우, 이색성 염료의 포화 용해도 및 이색비는 높았다.
한편, 축합된 고리를 갖지 않는 액정 재료 및 이색성 염료를 포함하는 비교 실시예 I-2는 용해도 및 이색비 면에서 본 발명의 실시예 보다 열등한 것으로 밝혀졌다. 나아가, (시스, aq, aq)의 데카히드로 나프탈렌 형태를 갖는 이색성 염료를 사용한 비교 실시예 I-1의 경우는 용해도 및 이색비가 현저하게 낮았다. 용해도 및 이색비는 데카히드로 나프탈렌의 형태에 의해 영향을 받고, 열등한 용해도 및 이색비는 분자의 선형성 결핍에 의해 영향을 받는 것으로 이해하는 것이 합리적이라고 생각된다.
실시예 II
마젠타 염료의 포화 용해도 및 이색비를 본 실시예에서 조사하였다.
실시예 II-1
실시예 I-1:
축합된 고리를 갖는 액정 재료로서 축합고리 네마틱 액정 재료 M-8(Dai-Nippon Kagaku Kogyo K.K. 제조)를 준비하였다. 또한, 치환체로서 그 안에 도입된 나프탈렌 골격을 갖는 이색성 염료로서 하기 화학식 (13)으로 표현되는 화합물을 제조하였다. 이색성 염료는 다음과 같이 합성하였다. 즉, 토실 클로라이드를 40℃, N2분위기 하의 피리딘 중에서 1,5-디히드록시 안트라퀴논과 반응시켰고, 이 때 반응계를 40 시간 동안 교반하였다. 반응 생성물을 단리한 후, 2-아미노 나프탈렌 1.5 몰 당량 및 4-t-Bu-아닐린 1.5몰 당량을 반응 생성물에 반응시켰다. 이 작업은 N2분위기 하 그리고 Cu 촉매 및 Na2CO3의 존재 하, DMF 중에서 반응계를 90℃에서 30 시간 동안 교반하여 수행하였다. 반응 생성물을 건조 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제고, 원하는 생성물을 여과물로서 얻었다.
<화학식 13>
이렇게 제조된 이색성 염료를 상기 액정 재료 중에 용해시켜 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
실시예 I-2:
치환체로서 그 안에 도입된 테트라히드로 나프탈렌 골격을 갖는 아래 화학식 (14)의 화합물을 이색성 염료로서 사용하였다. 화학식 (14)의 화합물은 실시예 I-1에서 사용된 2-아미노 나프탈렌을 2-아미노 테트라히드로 나프탈렌로 치환하였다는 점을 제외하고는 실시예 I-1에서와 같이 합성하였다.
<화학식 14>
화학식 (14)로 표현되는 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 I-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
상기 화학식 (14)로 표현되는 화합물에서, 하기 화학식 (14')으로 나타낸 바와 같이 테트라히드로나프탈렌 부분의 α-위치에서 중수소 또는 알킬기(예, 메틸기 또는 에틸기)로 수소원자를 치환하는 것이 바람직하다. 생성된 디스플레이 장치의 내광성은 이 치환에 의해 향상될 수 있다.
<화학식 14'>
상기 화학식 (14')에서, R은 중소수 또는 알킬기(예, 메틸기 및 에틸기)를 나타낸다.
화학식 (14')으로 표현되는 화합물은 다음과 같이 제조할 수 있다. 제1 단계에서, 부틸 리튬 시약을 용매로서 사용된 테트라히드로푸란과 함께 -78℃에서 화학식 (14)의 화합물과 반응시킨다. 이어서, 중수소, 요오드화메틸 또는 요오드화에틸을 생성 화합물과 반응시켜 화학식 (14')으로 표현되는 화합물을 제조한다.
실시예 I-3:
그 안에 도입된 데카히드로 나프탈렌 골격(트랜스 당량, 당량)을 갖는 화학식 (15)의 화합물을 이색성 염료로서 사용하였다. 화학식 (15)의 화합물은 실시예 II-1에서 사용된 2-아미노 나프탈렌을 2-아미노 데카히드로 나프탈렌로 치환한 점을 제외하고는 실시예 II-1에서와 같이 합성하였다.
<화학식 15>
화학식 (15)의 화합물에서, 비시크로헥실 부분은 (트랜스, eq, eq)을 갖고, 따라서 상기 분자의 선형도 및 길이는 화학식 (5)와 관련하여 전술한 바와 같이 확보된다.
화학식 (15)로 표현되는 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 II-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
비교 실시예 II-1
데카히드로 나프탈렌 골격(시스, aq, aq)이 도입된 아래 화학식 (16)의 화합물을 이색성 염료로서 사용한 점을 제외하고는, 실시예 II-1에서 처럼 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
<화학식 16>
화학식 (16)의 화합물에서, 비시클로헥실 부분은 (시스, aq, aq) 배열을 갖는다. 따라서, 상기 화합물의 선형성 및 길이는 상기한 화학식 (6)의 화합물에서와 같이 보장되지 않는다.
비교 실시예 II-2
액정 재료로서 LIXON5052(Chisso Petrochemical C0. 제조)를 준비하였다. 또한, 이색성 염료로서 아래 화학식 (17)의 화합물을 제조하였다. 액정 재료는 축합된 고리를 갖지 않는 통상의 네매틱 액정이었다. 또한, 이색성 염료는 축합된 고리를 갖지 않는 통상의 이색성 염료이었다. 상기 액정 재료 중에 화학식 (17)로 표시되는 이색성 염료를 용해시켜 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
<화학식 17>
상기 실시예 및 비교 실시예에서 제조된 액정 조성물에 대하여 포화 용해도 및 이색비를 측정하였다. 아래 표 2는 사용된 이색성 염료 및 그 결과를 보여준다.
이색성 안료 포화 용해도(실온, 중량%) 이색비
실시예 (II-1) 화학식 13 2.4 7
(II-2) 화학식 14 2.1 7
(II-3) 화학식 15 2.0 7
비교 실시예 (II-1) 화학식 16 0.9 5
(II-2) 화학식 17 1.6 6
표2에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 각각 축합된 고리를 갖는 화합물로 구성된 액정 재료 및 치환체로서 결합된 축합된 고리를 갖는 화합물로 구성된 이색성 염료를 포함하는 본 발명의 실시예 (실시예 II-1, II-2 및 II-3)의 GH형 액정 조성물의 경우, 이색성 염료의 포화 용해도 및 이색비가 높았다.
한편, 축합된 고리를 갖지 않는 액정 재료 및 이색성 염료를 포함하는 비교 실시예 II-2는 용해도 및 이색비 면에서 본 발명의 실시예 보다 열등한 것으로 밝혀졌다. 게다가, 데카히드로 나프탈렌의 형태가 (시스, aq, aq)인 이색성 염료를 사용하는 비교 실시예 II-1의 경우, 용해도 및 이색비가 현저히 열등하였다. 용해도 및 이색비는 데카히드로 나프탈렌의 형태에 의해 영향을 받았으며, 불량한 용해도 및 불량한 이색비는 분자의 선형도의 결여에 의해 야기되었다고 이해하는 것이 합당한 것으로 여겨진다.
실시예 III:
마젠타 염료의 포화 용해도 및 이색비를 실시예 III에서 시험하였다.
실시예 III-1:
축합된 고리를 갖는 액정 재료로서 다이-니폰 카가쿠 쿄교 케이.케이(Dai-Nippon Kagaku Kogyo K.K)가 제조한 축합고리 네마틱 액정 재료 M-8을 준비하였다. 또한, 치환체로서 도입된 나프탈렌 골격을 갖는 이색성 염료로서 하기 화학식 (18)의 화합물을 제조하였다. 이색성 염료는 다음과 같이 합성하였다. 구체적으로, 2.2 몰 당량의 4-t-Bu-티오페놀을 1,4-디히드록시-5,8-디클로로 안트라퀴논에 반응시켰다. Na2CO3존재 하, 질소 가스 스트림 하, 80℃ 하, DMF 중에서 반응 시스템을 5 시간 동안 교반하여 상기 작업을 수행하였다. 또한, Na2CO3존재 하, N2가스 스트림 하, 80℃ 하, DMF 중에서 시스템을 5 시간 동안 교반하여 2.2 몰 당량의 티오나프톨을 반응 생성물과 반응시켰다. 반응 혼합물은 건조 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 원하는 화합물을 얻었다.
<화학식 18>
이렇게 제조된 이색성 염료를 상기한 액정 재료 중에 용해시켜 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
실시예 III-2:
치환체로서 도입된 테트라히드로 나트탈렌 골격을 갖는 화학식 (19)의 화합물을 이색성 염료로 사용하였다. 화학식 (19)의 화합물은 실시예 III-1에서 사용된 티오타프톨을 테트라히드로 티오나프톨로 치환한 것을 제외하고는 실시예 III-1과 같이 합성하였다
<화학식 19>
GH형 액정 조성물은 화학식 (19)의 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고는실시예 III-1과 같이 제조하였다.
상기 화학식 (19)의 화합물에서, 하기 화학식 (19a)에서 나타낸 바와 같이 테트라히드로 나프탈렌 부분의 α-위치에서 수소 원자를 중수소 또는 알킬기 (예를 들면, 메틸기 또는 에틸기)로 치환하는 것이 바람직하다. 제조된 디스플레이 장치의 내광성은 이 치환에 의해 개선될 수 있다.
<화학식 19'>
상기 화학식 (19')에서, R은 중수소 또는 알킬기 (예를 들면, 메틸기 및 에틸기)를 나타낸다.
화학식 (19')의 화합물은 다음과 같이 제조될 수 있다. 첫번째 단계에서는, 부틸 리튬 시약을 -78℃에서 용매로 사용한 테트라히드로푸란과 함께 화학식 (19)의 화합물과 반응시킨다. 이어서, 중수소, 요오드화메틸 또는 요오드화에틸을 생성 화합물과 반응시켜 화학식 (19')의 화합물을 제조한다.
실시예 III-3:
데카히드로 나트탈렌 골격이 도입된 화학식 (20)의 화합물(트란스, eq, eq)을 이색성 염료로 사용하였다. 화학식 (20)의 화합물은 실시예 III-1에서 사용된티오타프톨을 데카히드로 티오나프톨로 치환한 것을 제외하고는 실시예 III-1과 같이 합성하였다.
<화학식 20>
화학식 20의 화합물에서 비시클로헥실 부분은의 배열은 (트란스, eq, eq)이며, 따라서 분자의 선형도 및 길이는 화학식 (5)와 관련하여 상술한 바와 같이 보장된다.
화학식 (20)의 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 III-1과 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
비교 실시예 III-1:
데카히드로 나프탈렌 골격(시스, aq, aq)이 도입된 아래 화학식 (21)의 화합물을 이색성 염료로 사용한 것을 제외하고는 실시예 III-1과 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
<화학식 21>
상기 화학식 (21)의 화합물에서, 비시클로헥실 부분은 (시스, aq, aq) 배열을 갖고, 따라서 분자의 선형도 및 길이는 화학식 6과 관련하여 상술한 바와 같이 보장되지 않았다.
비교 실시예 III-2:
액정 재료로서 시소 페트로케미칼사 (Chisso Petrochemical Co., Ltd)가 제조한 릭손(LIXON)5052를 준비하였다. 또한, 이색성 염료로서 하기 화학식 (22)의 화합물을 준비하였다. 사용한 액정 재료는 축합된 고리를 갖지 않는 통상의 네마틱 액정이었다. 또한, 이색성 염료는 본 발명에서 정의된 바와 같은 축합된 고리를 갖지 않는 통상의 이색성 염료였다. 화학식 (22)의 이색성 염료를 상기한 액정 재료에 용해하여 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
<화학식 22>
포화 용해도 및 이색비를 상기 각 실시예 및 비교 실시예에서 제조한 액정 조성물에 대해 측정하였다. 표 3은 사용된 이색성 염료 및 그 결과를 나타낸다.
이색성 염료 포화 용해도(실온, 중량%) 이색비
실시예 (III-1) 화학식 18 3.0 11
(III-2) 화학식 19 2.8 11
(III-3) 화학식 20 2.5 11
비교 실시예 (III-1) 화학식 21 1.0 7
(III-2) 화학식 22 1.6 10
표3으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 축합된 고리를 갖는 화합물로 구성된 액정 재료 및 치환체로서 결합된 축합 고리를 갖는 화합물로 구성된 이색성 염료를 포함하는 본 발명의 실시예 (실시예 III-1, III-2 및 III-3)의 GH형 액정 조성물의 경우, 이색성 염료의 포화 용해도 및 이색비가 높았다.
한편, 축합된 고리를 갖지 않는 액정 재료 및 이색성 염료를 포함하는 비교 실시예 III-2는 용해도 및 이색비 면에서 본 발명의 실시예보다 열등한 것으로 밝혀졌다. 게다가, 데카히드로 나프탈렌의 배열이 (시스, aq, aq)인 이색성 염료를사용한 비교 실시예 III-1의 용해도 및 이색비는 현저하게 열등하였다. 용해도 및 이색비는 데카히드로 나프탈렌의 배열에 의해 영향을 받았으며, 열등한 용해도 및 열등한 이색비는 분자의 선형도의 결여에 의해 야기되었다고 이해하는 것이 합당하고 여겨진다.
실시예 IV:
시안 염료의 포화 용해도 및 이색비를 실시예 IV에서 시험하였다.
실시예 IV-1:
축합된 고리를 갖는 액정 재료로서 다이-니폰 카가쿠 쿄교 케이.케이가 제조한 축합고리 네마틱 액정 재료 M-8을 준비하였다. 또한, 치환체로서 도입된 나프탈렌 골격을 갖는 이색성 염료로서 하기 화학식 (23)의 화합물을 준비하였다.
<화학식 23>
화학식 (23)의 이색성 염료를 상기한 액정 재료에 용해하여 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
실시예 IV-2:
치환체로서 도입된 테트라히드로 나트탈렌 골격을 갖는 하기 화학식 (24)의 화합물을 이색성 염료로서 사용하였다.
<화학식 24>
화학식 (24)의 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고 실시예 IV-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
상기 화학식 (24)로 표현되는 화합물에서, 하기 화학식 (24')에 나타낸 바와 같이 테트라히드로 나프탈렌 부분의 알파-위치에서 수소 원자을 중수소 또는 알킬기(예: 메틸, 에틸기)로 치환하는 것이 바람직하다. 이러한 치환 반응에 의해 제조된 디스플레이 장치의 내광성을 개선할 수 있다.
<화학식 24'>
상기 화학식 (24')에서, R은 중수소 또는 알킬기(예: 메틸, 에틸기)를 나타낸다.
화학식 (24')의 화합물은 다음과 같이 제조할 수 있다. 제1 단계에서, -78 ℃에서 용매로서 테트라히드로푸란을 중에서 부틸리튬 반응물을 화학식 (24)의 화합물과 반응시킨다. 이어서, 중수소, 요오드화메틸 또는 요오드화에틸을 상기 생성된 화합물에 작용시켜서 화학식 (24')의 화합물을 제조한다.
실시예 IV-3:
데카히드로 나프탈렌 구조(트란스. eq. eq)를 갖는 아래 화학식 (25)의 화합물을 이색성 염료로서 사용하였다.
<화학식 25>
화학식 (25)의 화합물에서, 비시클로헥실 부분은 (트란스, eq, eq) 배열이고, 따라서 이 분자는 화학식 (5)와 관련하여 상술된 바와 같이 선형성과 길이가 보장된다.
화학식 (25)의 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고 실시예 IV-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
비교 실시예 IV-1
데카히드로 나프탈렌 구조(cis. eq, eq)를 갖는 아래 화학식 (26)의 화합물을 이색성 염료로서 사용한 것을 제외하고, 실시예 IV-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
<화학식 26>
화학식 (26)의 화합물에서, 비시클로헥실 부분은 (cis, eq, eq) 배열이고, 따라서 이 분자는 화학식 (6)과 관련하여 상술된 바와 같이 선형성과 길이가 보장되지 않았다.
비교 실시예 IV-2
액정 재료로서 LIXON5052(Chisso Petrochemical Co., Ltd. 제조)를 준비하였다. 또한 하기 화학식 (27)의 화합물을 이색성 염료로 제조하였다. 사용된 액정 재료는 축합된 고리를 갖지 않는 보통의 네마틱 액정이었다. 또한, 상기 이색성 염료는 축합된 고리를 갖지 않는 통상의 이색성 염료이었다. 화학식 (27)의 이색성 염료를 상기한 액정 재료 중에 용해시켜 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
<화학식 27>
상기한 각 실시예 및 비교 실시예에서 제조된 각 액정 조성물에 대해서 포화 용해도 및 이색비를 측정하였다. 사용된 이색성 염료와 그 결과를 표 4에 나타냈다.
이색성 안료 포화 용해도(중량%, 실온) 이색비
(IV-1) 화학식 (23) 8.0 11
(IV-2) 화학식 (24) 7.8 11
(IV-3) 화학식 (25) 7.5 11
비교 실시예 (IV-1) 화학식 (26) 3.0 7
(IV-2) 화학식 (27) 5.0 10
표 4로부터 명백히 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예들(실시예 IV-1, IV-2 및 IV-3)의 액정 조성물들에서(각각은 치환기로서 축합된 고리가 결합되어 있는 화합물로 구성된 이색성 염료 및 축합된 고리를 갖는 화합물로 구성된 액정 조성물을 포함한다), 이색성 염료의 포화 용해도 및 이색비가 높았다.
한편, 축합된 고리를 갖지 않는 액정 재료 및 이색성 염료를 포함하는 비교 실시예 IV-2는 용해도 및 이색비의 측면에서 본 발명의 실시예들 보다 열등한 것으로 밝혀졌다. 나아가, 데카히드로 나프탈렌의 형태가 (cis, aq, aq)인 이색성 염료를 사용하는 비교 실시예 IV-1의 용해도 및 이색비는 특히 열등하였다. 상기 용해도 및 이색비가 데카히드로 나프탈렌의 형태에 영향을 받는 것이며, 열등한 용해도 및 이색비는 상기 분자의 선형성 결여에 기인하는 것이라고 이해하는 것이 합리적이라고 생각된다.
실시예 V:
실시예 V-1:
하기 화학식 (36)의 옐로우 이색성 염료를 하기 화학반응식에 따라 합성하였다.
<화학식 36>
생성된 이색성 염료를 축합된 고리 네마틱 액정 재료 M-8(Dai-Nippon Kagaku Kogyo K.K. 제조) 중에 용해시켜서 GH형 액정 조성물을 제조하였다. 상기 사용된 액정 재료에 축합된 고리가 포함되어 있다.
실시예 V-2:
하기 화학식 (37)의 이색성 염료를 하기 화학반응식에 따라 합성하였다.
<화학식 37>
화학식 (37)의 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고 실시예 V-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
실시예 V-3:
하기 화학식 (38)의 이색성 염료를 하기 화학반응식에 따라 합성하였다.
<화학식 38>
화학식 (38)의 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고 실시예 V-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
각 실시예 V-1 내지 V-3에서 사용된 이색성 염료는 치환기로서 축합된 고리가 결합되어 있는 화합물이며, 이 축합된 고리에는 CF3기가 결합되어 있다.
비교 실시예 V-1:
화학식 (39)의 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고 실시예 V-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
<화학식 39>
비교 실시예 V-2:
화학식 (40)의 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고 실시예 V-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
<화학식 40>
비교 실시예 V-3:
화학식 (41)의 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고 실시예 V-1에서와 같이 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
<화학식 41>
화학식 (39), (40) 및 (41)로부터 명백하듯이, 비교 실시예 V-1 내지 V-3에서 사용된 이색성 염료에는 축합된 고리가 포함되어 있지 않았다.
본 발명의 실시예들 및 비교 실시예들 각각에서 제조된 액정 조성물에 대해서 24 ℃ 및 -6 ℃에서의 포화 용해도 및 이색비를 측정하였다. 표 5는 사용된 이색성 염료와 함께 그 결과들을 나타낸다.
이색성 안료 포화 용해도(중량%) 이색비
24℃ -6℃
실시예 (V-1) 화학식(36) 4.5 4.0 10
(V-2) 화학식(37) 1.5 1.0 6
(V-3) 화학식(38) 2.5 1.0 8
비교 실시예 (V-1) 화학식(39) 4.0 1.7 10
(V-2) 화학식(40) 1.5 0.06 6
(V-3) 화학식(41) 2.5 0.06 8
표 5에서 명백히 알 수 있듯이, 축합된 고리를 갖는 화합물로 구성된 액정 재료 및 치환체로서 결합된 축합 고리(CF3기를 가짐)를 갖는 화합물로 구성된 이색성 염료를 포함하는 본 발명의 실시예(실시예 V-1, V-2 및 V-3)의 각 GH형 액정 조성물의 경우, 이색성 염료의 포화 용해도 및 이색비가 높았다.
한편, 사용된 이색성 염료가 축합 고리를 갖지 않는 비교 실시예의 액정 조성물은 본 발명 실시예의 액정 조성물보다 용해도 및 이색비가 좋지 않았다. 특히, 비교 실시예의 액정 조성물은 낮은 온도에서의 용해도가 현저하게 낮은 것으로 밝혀졌다.
참조예 V-1 내지 V-3:
LIXON5052(Chisso Petrochemical Co., Ltd. 제조)를 액정 재료로 사용한 것을 제외하고는 실시예 V-1 내지 V-3과 같은 방법으로 GH형 액정 조성물을 준비하였다. 사용한 액정은 일반적인 네마틱 액정이었다. 이 액정은 축합 고리를 포함하지 않았다.
참조예의 각 액정 조성물에 대해 24℃ 및 -6℃에서의 포화 용해도 및 이색비를 측정하였다. 그 결과를 사용한 이색성 염료와 함께 표 6에 나타내었다.
이색성 안료 포화 용해도(중량%) 이색비
24℃ -6℃
참조예 (V-1) 화학식(36) 4.5 4.3 12
(V-2) 화학식(37) 3.0 2.8 8
(V-3) 화학식(38) 4.0 3.8 10
표 6에서 명백히 알 수 있듯이, 치환체로서 결합된 축합 고리(CF3기를 가짐)를 갖는 화합물로 구성된 이색성 염료를 포함하는, 참조예의 각 GH형 액정 조성물의 경우, 이색성 염료는 액정 재료가 축합 고리를 갖지 않는 경우에도 높은 용해도 및 이색비를 나타내었다.
실시예 VI:
하기 화학식 (42) 내지 (48)의 이색성 염료를 축합고리 네마틱 액정 재료 M-8(Dai-Nippon Kanaku Kogyo K.K. 제조)에 용해시켜 실시예 VI-1 내지 VI-7의 GH형 액정 조성물을 제조하였다. 사용한 액정 재료는 축합 고리를 포함하였다.
<화학식 42>
<화학식 43>
<화학식 44>
<화학식 45>
<화학식 46>
<화학식 47>
<화학식 48>
실시예 VI-1 내지 VI-7의 각 액정 조성물에 대해 24℃ 및 -6℃에서의 포화 용해도 및 이색비를 측정하였다. 그 결과를 사용한 이색성 염료와 함께 표 7에 나타내었다.
이색성 안료 포화 용해도(중량%) 이색비
24℃ -6℃
실시예 (VI-1) 화학식(42) 5.5 5.0 12
(VI-2) 화학식(43) 4.1 3.3 9
(VI-3) 화학식(44) 4.6 4.3 9
(VI-4) 화학식(45) 6.5 4.5 10
(VI-5) 화학식(46) 4.5 2.6 10
(VI-6) 화학식(47) 6.7 5.4 11
(VI-7) 화학식(48) 7.0 4.5 10
표 7에서 명백히 알 수 있듯이, 축합 고리를 갖는 화합물로 구성된 액정 재료 및 축합 고리를 갖는 화합물로 구성된 이색성 염료를 포함하는, 본 발명의 실시예의 각 액정 조성물의 경우, 이색성 염료는 높은 포화 용해도 및 이색비를 나타내었다. 특히, 실시예 VI-6 및 VI-7의 이색성 염료가 현저히 높은 포화 용해도를 나타내었다. 이들 이색성 염료는 상기 화학식 3의 화합물(여기서, A는 벤젠 고리이고, B는 나프탈렌 고리이고, R 및 R'은 각각 섹-부틸기 및 수소원자임)이다.
참조예 VI:
LIXON5052(Chisso Petrochemical Co., Ltd. 제조)를 액정 재료로 사용한 것을 제외하고는 실시예 VI과 같은 방법으로 참조예 VI-1 내지 VI-7의 GH형 액정 조성물을 준비하였다. 사용한 액정은 통상의 네마틱 액정이었다. 이 액정은 축합 고리를 포함하지 않았다.
참조예 VI-1 내지 VI-7의 각 액정 조성물에 대해 24℃ 및 -6℃에서의 포화 용해도 및 이색비를 측정하였다. 그 결과를 사용한 이색성 염료와 함께 표 8에 나타내었다.
이색성 안료 포화 용해도(중량%) 이색비
24℃ -6℃
참조예 (VI-1) 화학식(42) 4.5 4.3 12
(VI-2) 화학식(43) 3.0 2.8 8
(VI-3) 화학식(44) 4.0 3.8 10
(VI-4) 화학식(45) 5.0 4.0 10
(VI-5) 화학식(46) 3.0 2.0 10
(VI-6) 화학식(47) 5.6 4.3 10
(VI-7) 화학식(48) 5.5 4.0 10
표 8로부터 명백하듯이, 축합 고리를 갖는 화합물로 구성된 이색성 염료를 포함하는 각각의 참고예 VI-1 내지 VI-7의 GH형 액정 조성물에 있어서, 이색성 염료는 사용된 액정 재료가 축합 고리를 갖지 않는 경우에도 높은 용해도 및 높은 이색비를 나타내었다. 참고예 VI-6 및 VI-7에서 사용된 이색성 안료는 특히 현저한 효과를 나타내었다.
<실시예 VII>
하기 화학식 (49) 내지 (51)로 표현되는 이색성 염료를 축합고리 네마틱 액정 재료(다이-니폰 카가쿠 코교 K.K. 제조) 중에 용해시켜 실시예 VII-1 내지 VII-3의 GH형 액정 조성물을 제조하였다. 사용된 액정 재료는 축합 고리를 포함하였다.
<화학식 49>
<화학식 50>
<화학식 51>
각각의 실시예 VII-1 내지 VII-3에서 제조된 액정 조성물에 대하여 24℃ 및 -6℃에서의 포화 용해도 및 이색비를 측정하였다. 표 9는 사용된 이색성 염료와 함께 그 결과를 보이고 있다.
이색성 안료 포화 용해도 (wt%) 이색비
24℃ -6℃
실시예 (VII-1) 화학식 (49) 3.0 2.5 8
(VII-2) 화학식 (50) 1.5 1.2 6
(VII-3) 화학식 (51) 3.4 3.0 10
표 9로부터 명확히 알 수 있듯이, 축합 고리를 갖는 화합물로 구성된 액정재료 및 축합 고리를 갖는 화합물로 구성된 이색성 염료를 포함하는 각각의 실시예 VII-1 내지 VII-3의 GH형 액정 조성물에 있어서, 이색성 염료는 높은 용해도 및 높은 이색비를 나타내었다.
<실시예 VIII>
실시예 I-1의 옐로우 염료, 실시예 III-2의 마젠타 염료 및 실시예 IV-3의 시안 염료를 각각 표 1, 3 및 4에서 나타낸 포화 용해도에 도달하도록 액정 재료에서 용해시켜 블랙 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
친수성 메틸 메타크릴레이트 단량체 5 중량부, 소수성 이소부틸 메타크릴레이트 5 중량부, 가교제로 사용되는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 1 중량부 및 벤조일 퍼옥사이드 0.2 중량부를 생성되는 블랙 GH형 액정 조성물 100 중량부 중에 용해시켜 용액을 제조한 다음, 폴리비닐 알코올 3 중량부 및 정제수 300 중량부를 첨가하고, 수성계를 균질기로 에멀젼화하였다. 이어서, 생성되는 에멀션을 85℃에서 중합하였다. 이 중합을 1 시간 동안 수행한 후, 반응 혼합물을 1㎛의 필터로 여과하고, 이어서 이 여액을 정제수로 3회 씻어 10㎛의 평균 지름을 갖고 투명한 고분자량 물질의 막으로 덮힌 액정 마이크로캡슐을 얻었다. 부가적으로, 교반 속도를 조절하여 마이크로캡슐의 지름을 조절하였다.
한편, 바인더 수지로서 평균 입경이 0.5㎛인 비닐 아세테이트 미립자의 수성 분산액(5%)을 제조하였다. 이어서, 상기한 액정 마이크로 캡슐을 수성 분산액 중에서 액정 마이크로캡슐이 10%의 농도를 갖도록 분산시켜 MC 잉크를 제조하였다.
이렇게 제조된 MC 잉크를 사용하여 ITO 층에 제공된 기판 상에 스크린 프린팅하여 MC 층을 형성하였다. 나아가, 진공 접촉 결합에 의하여 그 위에 형성된 MC 층을 갖는 기판에 카운터 기판을 연결하여 두께가 5㎛인 MC 액정 셀을 제조하였다.
<비교 실시예 VIII>
비교 실시예 I-1의 옐로우 염료, 비교 실시예 III-2의 마젠타 염료 및 비교 실시예 IV-3의 시안 염료를 각각 표 1, 3 및 4에 나타낸 포화 용해도에 도달하도록 액정 재료로 사용되는 KIXON5022에서 용해시켜 블랙 GH형 액정 조성물을 제조하였다.
생성되는 블랙 GH형 액정 조성물이 사용되었다는 점을 제외하고는 실시예 VIII에서와 같이 액정 MC 및 디스플레이 장치를 제조하였다.
실시예 VIII 및 비교 실시예 VIII 각각에서 제조된 디스플레이 장치의 콘트라스트를 측정하였다. 본 발명의 액정 조성물을 사용하는 실시예 VIII의 콘트라스트는 11로 확인되었다. 한편, 비교 실시예 VIII의 디스플레이 장치의 콘트라스트는 실시예 VIII 보다 훨씬 낮은 5.5로 확인되었다.
실시예 VIII의 디스플레이 장치를 제조하기 위해 사용된 액정 조성물에 있어서는, 앞서 기재한 이색성 염료의 용해도 및 이색비를 향상시키기 위하여 액정 재료 및 이색성 염료 각각에 축합 고리가 포함되었다. 그 결과, 매우 높은 콘트라스트를 얻는 것이 가능하였다.
앞서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 저온에서 조차도 높은 염료 농도를 유지할 수 있는 높은 이색비의 게스트-호스트형 액정 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 디스플레이 특성 및 신뢰성 면에서 뛰어난 액정 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명은 전력 소비가 낮고 선명한 영상을 나타내는 휴대용 액정 디스플레이 장치의 실현을 가능하게 하므로 산업적으로 매우 중요하다.
당업자들은 추가적인 장점 및 변형을 쉽게 생각할 수 있을 것이다. 따라서, 광범위한 측면에서 본 발명은 본원에 나태내고 기재된 특정한 상세한 설명 및 대표적 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 첨부된 특허청구범위에서 정의된 총괄적인 발명의 개념 및 그 균등물의 정신 또는 범위에서 벗어나지 않는 한, 다양한 변형을 가할 수 있다.
본 발명은 저온에서 조차도 높은 염료 농도를 유지할 수 있는 높은 이색비의 게스트-호스트형 액정 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 디스플레이 특성 및 신뢰성 면에서 뛰어난 액정 디스플레이 장치를 제공한다.

Claims (20)

  1. 분자 구조 내에 축합된 고리를 갖는 호스트 액정 재료 및
    기본 골격에 결합된 치환체로서 축합된 고리를 가지며 상기 호스트 액정 재료 중에 게스트로서 혼합된 이색성 염료
    를 포함하는 게스트-호스트형 액정 조성물
  2. 제1항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물인 게스트-호스트형 액정 조성물
    <화학식 1>
    상기 식에서,
    X 및 Y는 동일하거나 상이할 수 있고, O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    A 및 B는 동일하거나 상이할 수 있고, 이들 중 하나가 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고, 다른 하나는 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
    R1및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내고,
    s 및 t는 정수를 나타내고,
    m 및 n은 0 내지 4의 정수를 나타내되, 이들 중 적어도 하나는 0이 아니다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (31)로 표시되는 화합물인 게스트-호스트형 액정 조성물
    <화학식 31>
    상기 식에서,
    X 및 Y는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    B1은 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고,
    R1및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내고,
    s1은 0 내지 5의 정수를 나타내고,
    t1은 1 내지 7의 정수를 나타낸다.
  4. 제3항에 있어서, 상기 R1및 R2중 하나 또는 이 둘 모두가 그 구조 내에 불소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기인 게스트-호스트형 액정 조성물.
  5. 제2항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (32)로 표시되는 화합물인 게스트-호스트형 액정 조성물
    <화학식 32>
    상기 식에서,
    X는 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    A1은 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고,
    R1은 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내고,
    s1은 0 내지 5의 정수를 나타낸다.
  6. 제5항에 있어서, 상기 R1이 그 구조 내에 불소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기를 포함하는 것인 게스트-호스트형 액정 조성물.
  7. 제2항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (33)으로 표시되는 화합물인 게스트-호스트형 액정 조성물
    <화학식 33>
    상기 식에서,
    X, Y 및 Z는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    A, B 및 C는 동일하거나 상이할 수 있고, 이들 중 적어도 하나는 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고, 나머지는 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
    R1, R2및 R3는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내고,
    s, t 및 o는 각각 정수를 나타낸다.
  8. 제7항에 있어서, R1및 R2중 하나 또는 이 둘 모두가 그 구조 내에 불소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기인 게스트-호스트형 액정 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (2)로 표시되는 화합물인 게스트-호스트형 액정 조성물
    <화학식 2>
    상기 식에서,
    X, Y, Z 및 W 각각은 동일하거나 상이할 수 있고, O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    A, B, C 및 D는 동일하거나 상이할 수 있고, 이들 중 1 이상이 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고, 나머지 것들은 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
    R1, R2, R3및 R4는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내며,
    s, t, o 및 p는 정수를 나타낸다.
  10. 제1항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (3)으로 표시되는 화합물인 게스트-호스트형 액정 조성물
    <화학식 3>
    상기 식에서,
    X1은 NH2, NHR11및 NH(R12)로 구성된 군으로부터 선택된 아미노기를 나타내고(여기서, R11및 R12각각은 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기를 나타냄),
    Y는 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    A 및 B는 동일하거나 상이할 수 있고, 그 중 적어도 하나는 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고, 다른 하나는 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
    R 및 R'는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
  11. 제1항에 있어서, 상기 액정 재료가 하기 화학식 (4)으로 표시되는 화합물인 게스트-호스트형 액정 조성물
    <화학식 4>
    상기 식에서,
    R''는 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내고,
    A1은 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고,
    R0은 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 할로겐 원자, 또는 할로겐 원자를 갖는 유기단을 나타내고,
    k는 1 내지 5의 정수이다.
  12. 제1항에 있어서, 상기 축합된 고리가 안트라센, 나프탈렌 및 테트하히드로 타프탈렌으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 게스트-호스트형 액정 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 축합된 고리가 트란스 배열의 데카히드로 나프탈렌 골격을 가지고, 이 데카히드로 나프탈렌 골격의 말단 치환체 각각이 평행 배열을 갖는 것인 게스트-호스트형 액정 조성물.
  14. 전극이 설치된 기판, 상기 전극 위에 배열된 액정층 및 상기 액정층 위에 배열된 투명 전극을 포함하는 액정 디스플레이 장치로서, 상기 액정층은 분자 구조 내에 축합된 고리를 갖는 호스트 액정 재료, 및 기본 골격에 결합된 치환체로서 축합된 고리를 갖고 상기 호스트 액정 재료 중에 게스트로서 혼합된 이색성 염료를 포함하는 것인 액정 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물인 액정 디스플레이 장치
    <화학식 1>
    상기 식에서,
    X 및 Y는 동일하거나 상이할 수 있고, O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    A 및 B는 동일하거나 상이할 수 있고, 이들 중 하나가 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고, 다른 하나는 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
    R1및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내고,
    s 및 t는 정수를 나타내고,
    m 및 n은 0 내지 4의 정수를 나타내되, 이들 중 적어도 하나는 0이 아니다.
  16. 제15항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (31)로 표시되는 화합물인 액정 디스플레이 장치
    <화학식 31>
    상기 식에서,
    X 및 Y는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    B1은 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고,
    R1및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내고,
    s1은 0 내지 5의 정수를 나타내고,
    t1은 1 내지 7의 정수를 나타낸다.
  17. 제15항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (32)로 표시되는 화합물인 액정 디스플레이 장치
    <화학식 32>
    상기 식에서,
    X는 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    A1은 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고,
    R1은 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내고,
    s1은 0 내지 5의 정수를 나타낸다.
  18. 제15항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (33)으로 표시되는 화합물인 액정 디스플레이 장치
    <화학식 33>
    상기 식에서,
    X, Y 및 Z는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    A, B 및 C는 동일하거나 상이할 수 있고, 이들 중 적어도 하나는 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고, 나머지는 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
    R1, R2및 R3는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내고,
    s, t 및 o는 각각 정수를 나타낸다.
  19. 제14항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (2)로 표시되는 화합물인 액정 디스플레이 장치
    <화학식 2>
    상기 식에서,
    X, Y, Z 및 W 각각은 동일하거나 상이할 수 있고, O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    A, B, C 및 D는 동일하거나 상이할 수 있고, 이들 중 1 이상이 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고, 나머지 것들은 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
    R1, R2, R3및 R4는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타내며,
    s, t, o 및 p는 정수를 나타낸다.
  20. 제14항에 있어서, 상기 이색성 염료가 하기 화학식 (3)으로 표시되는 화합물인 액정 디스플레이 장치
    <화학식 3>
    상기 식에서,
    X1은 NH2, NHR11및 NH(R12)로 구성된 군으로부터 선택된 아미노기를 나타내고(여기서, R11및 R12각각은 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기를 나타냄),
    Y는 O, S, Se, CH2, NH 및 에스테르로 구성된 군으로부터 선택된 2가의 원자단을 나타내고,
    A 및 B는 동일하거나 상이할 수 있고, 그 중 적어도 하나는 그 구조 내에 축합된 고리를 갖는 원자단을 나타내고, 다른 하나는 치환되거나 비치환된 시클릭 구조, 선형 또는 분지형 알킬기를 나타내고,
    R 및 R'는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소 원자, 30개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
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