KR100935565B1 - 게스트 호스트형 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

높은 표시 콘트라스트를 나타내는 액정표시소자를 제공한다.
적어도 하나가 투명전극인 대향배치된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판에 협지되는 것으로서 호스트 액정 및 -(Het)m-{(B1)p-(Q1)q -(B2)r}n-C1 로 표시되는 치환기를 갖는 2색성 색소를 함유하는 액정층을 구비하며, 상기 기판의 대향면에 대하여 상기 호스트 액정을 각도 60°∼90°로 배향시켜 이루어지는 게스트 호스트형 액정표시소자이다. 식 중 Het 는 황원자 또는 산소원자를, B1 및 B2 는 각각 2가의 아릴기, 헤테로아릴기 또는 고리형 지방족 탄화수소기를, Q1 은 2가의 연결기를, C1 은 알킬기 등의 치환기를 각각 나타낸다. m 은 0 또는 1, p, q 및 r 은 각각 0∼5, n 은 1∼3 을 나타내는데, (p+r)×n 은 3∼10 이다.

Description

게스트 호스트형 액정표시소자 및 그 제조방법{GUEST-HOST LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND PRODUCING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 디스플레이에 적용 가능한 게스트 호스트 방식 액정표시소자의 기술분야에 속한다.
액정소자로서 많은 방식이 제안되어 있다(예컨대, 일본학술진흥회 제142위원회편, 액정 디바이스 핸드북, 일간공업신문사, 1989년). 예컨대, 게스트 호스트 방식의 액정소자에서는 액정 내에 2색성 색소를 용해시킨 액정조성물을 셀 내에 봉입하여 이것에 전장을 부여하고, 전장에 의한 액정의 움직임에 맞추어 2색성 색소의 배향을 변화시켜 셀의 흡광상태를 변화시킴으로써 표시한다. 이 게스트 호스트 방식은 밝은 표시가 가능한 점에서 반사형 액정소자로서 기대되고 있다. 여기서, 게스트 호스트 방식에 관해서는 예컨대 「Handbook of Liquid Crystals」(B.Bahadur 저, D.Demus, J.Goodby, G.W.Gray, H.W.Spiess, V.Vill 편, Vol.2A, Wiley-VCH사, 1998년)의 제3.4장, 제257∼302페이지에 상세한 기재가 있다. 또, 액정소자에 이용되는 2색성 색소에 관해서는 「Dichroic Dyes for Liquid Crystal Display」(A.V.Ivashchenko 저, CRC사, 1994년)에 상세한 기재가 있다.
일반적으로, 액정표시 셀에 있어서의 액정의 배향 방식으로는, 전압을 인가하지 않은 상태로 기판에 대하여 액정의 분자 장축이 수평방향으로 배열되어 있는 수평배향 방식과, 기판에 대하여 액정의 분자 장축이 수직방향으로 배열되어 있는 수직배향 방식이 있다. 이 중, 종래부터 수평배향 방식이 널리 연구되고 있다. 이 수평배향 방식에서는 전압 인가에 의해 호스트 액정을 기판에 대하여 수직으로 배향시킴으로써 2색성 색소를 기판에 대하여 수직으로 배향시켜 표시한다. 그러나, 이 수평배향을 사용한 게스트 호스트 방식 액정소자에서는, 전압을 인가하였을 때 배향막 근방의 호스트 액정은 수평배향막으로부터의 상호작용을 받기 때문에 완전히 수직으로 배향하지 않으므로, 배향막 근방의 2색성 색소도 완전히 수직으로 배향하지 않아 표시 콘트라스트를 저하시킨다는 과제가 있다. 또한, 완전히 수직으로 배향시키기 위해서는 높은 전압을 필요로 하므로, 표시 콘트라스트를 올리고자 하면 소비전력이 커진다는 과제가 있다.
수직배향 방식을 사용한 게스트 호스트 방식 액정소자로는 일본 공개특허공보 평10-20346호, 일본 공개특허공보 2000-292816호에 개시되어 있으나, 이들 액정소자에 있어서는, 2색성 색소의 오더 파라미터가 낮기 때문에 충분한 표시 콘트라스트를 얻을 수 없다.
본 발명은 상기 여러 문제를 감안하여 완성된 것으로, 표시 콘트라스트가 높은 게스트 호스트 방식 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한 다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 게스트 호스트형 액정표시소자는 적어도 하나가 투명전극인 대향배치된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판에 협지되는 것으로서 호스트 액정 및 하기 일반식(a)로 표시되는 치환기를 갖는 2색성 색소를 함유하는 액정층을 구비하며, 상기 기판 중 적어도 하나의 대향면에 대하여 상기 호스트 액정을 각도 60°∼90°로 배향시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다.
일반식(a)
-(Het)m-{(B1)p-(Q1)q-(B2)r} n-C1
식 중, Het 는 황원자 또는 산소원자를 나타내고, B1 및 B2 는 각각 2가의 아릴기, 헤테로아릴기 또는 고리형 지방족 탄화수소기를 나타내고, Q1 은 2가의 연결기를 나타내고, C1 은 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 아실기, 알콕시카르보닐기 또는 아실옥시기를 나타낸다. m 은 0 또는 1 을 나타내고, p, q 및 r 은 각각 0∼5 중 어느 한 정수를 나타내고, n 은 1∼3 중 어느 한 정수를 나타내는데, (p+r)×n 은 3∼10 이다. p, q 및 r 이 각각 2 이상일 때 2 이상의 B1, Q1 및 B2 는 각각 동일하거나 상이해도 되고, n 이 2 이상일 때 2 이상의 {(B1)p-(Q 1)q- (B2)r} 는 동일하거나 상이해도 된다.
본 발명의 바람직한 태양으로서, 상기 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 대향면에 수직배향막을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 게스트 호스트형 액정표시소자; 상기 호스트 액정이 음의 유전이방성을 나타내는 것을 특징으로 하는 상기 게스트 호스트형 액정표시소자; 상기 2색성 색소가 안트라퀴논 색소인 것을 특징으로 하는 상기 게스트 호스트형 액정표시소자; 상기 프리틸트각이 80°∼90°인 것을 특징으로 하는 상기 게스트 호스트형 액정표시소자; 상기 호스트 액정은 분자 중에 1 이상의 불소원자를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 게스트 호스트형 액정표시소자; 상기 2색성 색소로서 1종 이상의 옐로 색소, 1종 이상의 마젠타 색소 및 1종 이상의 시안 색소를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 게스트 호스트형 액정표시소자; 가 제공된다.
본 발명의 바람직한 태양으로서, 상기 2색성 색소가 하기 일반식(1)로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 상기 게스트 호스트형 액정표시소자; 보다 바람직한 태양으로서, 상기 2색성 색소가 하기 일반식(2)∼(4) 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 상기 게스트 호스트형 액정표시소자; 가 제공된다.
일반식 (1)
Figure 112002036077807-pat00001
식 중, R1 은 -S-((B1)p-(Q1)q-(B2) r)n-C1 으로 표시되는 치환기이고, S 는 황원자를 나타내고, B1, B2, Q1, p, q, r 및 n 은 상기 일반식(a) 중의 각각과 동일한 정의이다. R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8 은 각각 독립하여 수소원자 또는 치환기를 나타낸다. 바람직하게는 p=2, q=0, r=1 및 n=1 이고, B1 은 아릴기, B2 는 1, 4-시클로헥산디일기, C1 은 알킬기를 각각 나타낸다.
일반식 (2)
Figure 112002036077807-pat00002
식 중, R1 은 -S-((B1)p-(Q1)q-(B2) r)n-C1 으로 표시되는 치환기이고, S 는 황원자를 나타내고, B1, B2, Q1, p, q, r 및 n 은 상기 일반식 (1) 중의 각각과 동일한 정의이다. R9 는 아릴티오 또는 헤테로아릴티오기를 나타낸다.
일반식 (3)
Figure 112002036077807-pat00003
식 중, R1 은 -S-((B1)p-(Q1)q-(B2) r)n-C1 으로 표시되는 치환기이고, S 는 황원자를 나타내고, B1, B2, Q1, p, q, r 및 n 은 상기 일반식 (1) 중의 각각과 동일한 정의이다. R10, R11 및 R12 는 각각 독립하여 아릴티오 또는 헤테로아릴티오기를 나타낸다.
일반식 (4)
Figure 112002036077807-pat00004
식 중, R1 은 -S-((B1)p-(Q1)q-(B2) r)n-C1 로 표시되는 치환기이고, S 는 황원자를 나타내고, B1, B2, Q1, p, q, r 및 n 은 상기 일반식(1) 중의 각각과 동일한 정의이다. R13, R14 및 R15 는 각각 독립하여 아릴티오기, 헤테로아릴티오기, 치환 또는 치환되지 않은 아미노기, 아실아미노기 또는 히드록시기를 나타내는데, R13, R14 및 R15 중 적어도 하나는 치환 또는 치환되지 않은 아미노기, 아실아미노기 또는 히드록시기를 나타낸다.
또한 상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나가 투명전극인 대향배치된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판에 협지되는 것으로서 호스트 액정 및 2색성 색소를 함유하는 액정층을 갖는 게스트 호스트형 액정표시소자의 제조방법에 있어서, 상기 한 쌍의 기판의 대향면 중 적어도 하나에 프리틸트각이 60°∼90°인 배향막을 형성하는 공정을 포함하고, 또한 상기 2색성 색소로서 상기 일반식(a)로 표시되는 치환기를 갖는 색소를 사용하는 것을 특징으로 하는 게스트 호스트형 액 정표시소자의 제조방법을 제공한다.
(발명의 실시형태)
이하, 본 발명에 관해서 상세하게 설명한다. 또, 본 명세서에 있어서 「∼」는 그 전후에 기재되는 수치를 각각 최소치 및 최대치로서 포함하는 범위를 나타낸다.
본 발명의 액정표시소자는 호스트 액정과 2색성 색소를 함유하는 액정층을 가지며, 그 액정층에 전압을 가하여 호스트 액정분자의 배열 방향을 변화시킴으로써 2색성 색소에 의한 흡수, 즉 액정층을 투과하는 광의 색상을 변화시키는 게스트 호스트 방식의 액정표시소자이다.
먼저, 본 발명에 사용되는 2색성 색소에 관해서 설명한다.
본 발명에 사용되는 2색성 색소는 소정의 발색단을 갖는 색소이어도 좋으며, 예컨대 아조 색소, 안트라퀴논 색소, 페릴렌 색소, 멜로시아닌 색소, 아조메틴 색소, 프탈로페릴렌 색소, 인디고 색소, 아줄렌 색소, 디옥사진 색소, 폴리티오펜 색소 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 「Dichroic Dyes for Liquid Crystal Display」(A.V.Ivashchenko 저, CRC사, 1994년)에 기재되어 있는 것을 들 수 있다.
바람직하게는 아조 색소, 안트라퀴논 색소, 페릴렌 색소이고, 특히 바람직하게는 아조 색소, 안트라퀴논 색소이다.
상기 아조 색소로는, 모노아조 색소, 비스아조 색소, 트리스아조 색소, 테트라키스아조 색소, 펜타키스아조 색소 등 어느 것이나 좋지만, 바람직하게는 모노아조 색소, 비스아조 색소, 트리스아조 색소이다. 아조 색소는 일반적으로 고리 구조를 포함하는데, 그 고리 구조로는 탄소방향고리(벤젠고리, 나프탈렌고리 등) 및 복소환(퀴놀린고리, 피리딘고리, 티아졸고리, 벤조티아졸고리, 옥사졸고리, 벤조옥사졸고리, 이미다졸고리, 벤조이미다졸고리, 피리미딘고리 등)을 들 수 있다.
상기 안트라퀴논 색소로는, 치환기로서 산소원자, 황원자 또는 질소원자를 함유하는 것이 바람직하고, 예컨대 알콕시, 아릴옥시, 알킬티오, 아릴티오, 알킬아미노, 아릴아미노기를 함유하는 것이 바람직하다. 그 치환기의 치환수는 어떠한 수이어도 좋으나, 디-치환, 트리-치환, 테트라키스-치환이 바람직하고, 특히 바람직하게는 디-치환, 트리-치환이다. 그 치환기의 치환위치는 어떠한 장소이어도 좋지만, 바람직하게는 1,4위치 디-치환, 1,5위치 디-치환, 1,4,5위치 트리-치환, 1,2,4위치 트리-치환, 1,2,5위치 트리-치환, 1,2,4,5위치 테트라-치환, 1,2,5,6위치 테트라-치환 구조이다.
본 발명에 있어서, 상기 2색성 색소는 하기 일반식(a)로 표시되는 치환기를 적어도 하나 갖는다.
일반식(a)
-(Het)m-{(B1)p-(Q1)q-(B2)r} n-C1
상기 일반식(a)에 있어서, Het 는 황원자 또는 산소원자를 나타낸다.
상기 일반식(a)에 있어서, B1 및 B2 는 각각 2가의 아릴기, 헤테로아릴기 또는 고리형 지방족 탄화수소기를 나타낸다. 상기 2가의 아릴기로는, 탄소수 2∼20의 아릴기가 바람직하다. 구체적으로는 벤젠고리, 나프탈렌고리, 안트라 센고리와 같은 2가기가 바람직하다. 특히 바람직하게는 벤젠고리, 치환 벤젠고리의 2가기이고, 더욱 바람직하게는 1,4-페닐렌기이다. B1 및 B2 가 각각 나타내는 2가의 헤테로아릴기로는 탄소수 1∼20의 헤테로아릴기가 바람직하다. 구체적으로는 피리딘고리, 퀴놀린고리, 이소퀴놀린고리, 피리미딘고리, 피라진고리, 티오펜고리, 푸란고리, 옥사졸고리, 티아졸고리, 이미다졸고리, 피라졸고리, 옥사디아졸고리, 티아디아졸고리, 트리아졸고리, 및 이들이 축환하여 형성되는 축환의 2가의 헤테로아릴기가 바람직하다. B1 및 B2 가 각각 나타내는 2가의 고리형 지방족 탄화수소기의 바람직한 구체예로는 시클로헥산-1,2-디일기, 시클로헥산-1,3-디일기, 시클로헥산-1,4-디일기, 시클로펜탄-1,3-디일기이고, 특히 바람직하게는 (E)-시클로헥산-1,4-디일기이다.
B1 및 B2 는 각각 치환기를 가질 수도 있고, 그 치환기로는 이하의 치환기군 Ⅴ 에서 선택되는 어느 하나를 들 수 있다.
치환기군 Ⅴ:
할로겐원자(예컨대 염소, 브롬, 요드, 불소); 메르캅토기; 시아노기; 카르복실기; 인산기; 술포기; 히드록시기; 탄소수 1∼10, 바람직하게는 탄소수 2∼8, 더욱 바람직하게는 탄소수 2∼5의 카르바모일기(예컨대 메틸카르바모일기, 에틸카르바모일기, 모르폴리노카르바모일기); 탄소수 0∼10, 바람직하게는 탄소수 2∼8, 더욱 바람직하게는 탄소수 2∼5의 술파모일기(예컨대 메틸술파모일기, 에틸술파모일기, 피페리디노술파모일기); 니트로기; 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼8의 알콕시기(예컨대 메톡시기, 에톡시기, 2-메톡시에톡시기, 2-페닐에톡시기); 탄소수 6∼20, 바람직하게는 탄소수 6∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 6∼10의 아릴옥시기(예컨대 페녹시기, p-메틸페녹시기, p-클로로페녹시기, 나프톡시기); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 2∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 2∼8의 아실기(예컨대 아세틸기, 벤조일기, 트리클로로아세틸기); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 2∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 2∼8의 아실옥시기(예컨대 아세틸옥시기, 벤조일옥시기); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 2∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 2∼8의 아실아미노기(예컨대 아세틸아미노기); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼8의 술포닐기(예컨대 메탄술포닐기, 에탄술포닐기, 벤젠술포닐기); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼8의 술피닐기(예컨대 메탄술피닐기, 에탄술피닐기, 벤젠술피닐기); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼8의 술포닐아미노기(예컨대 메탄술포닐아미노기, 에탄술포닐아미노기, 벤젠술포닐아미노기);
탄소수 0∼20, 바람직하게는 탄소수 0∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 0∼8의 치환 또는 치환되지 않은 아미노기(예컨대, 치환되지 않은 아미노기, 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 벤질아미노기, 아닐리노기, 디페닐아미노기, 4-메틸페닐아미노기, 4-에틸페닐아미노기, 3-n-프로필페닐아미노기, 4-n-프로필페닐아미노기, 3-n-부틸페닐아미노기, 4-n-부틸페닐아미노기, 3-n-펜틸페닐아미노기, 4-n-펜틸페닐아미노기, 3-트리플루오로메틸페닐아미노기, 4-트리플루오로메틸페닐아미노기, 2-피리딜아미노기, 3-피리딜아미노기, 2-티아졸릴아미노기, 2-옥사졸릴아미노기, N, N-메틸페닐아미노기, N, N-에틸페닐아미노기); 탄소수 0∼15, 바람직하게는 탄소수 3∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 3∼6의 암모늄기(예컨대 트리메틸암모늄기, 트리에틸암모늄기); 탄소수 0∼15, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼6의 히드라지노기(예컨대 트리메틸히드라지노기); 탄소수 1∼15, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼6의 우레이도기(예컨대 우레이도기, N,N-디메틸우레이도기); 탄소수 1∼15, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼6의 이미드기(예컨대 숙신이미드기); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 1∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼8의 알킬티오기(예컨대 메틸티오기, 에틸티오기, 프로필티오기); 탄소수 6∼80, 바람직하게는 탄소수 6∼40, 더욱 바람직하게는 탄소수 6∼30의 아릴티오기(예컨대 페닐티오기, p-메틸페닐티오기, p-클로로페닐티오기, 2-피리딜티오기, 1-나프틸티오기, 2-나프틸티오기, 4-프로필시클로헥실-4'-비페닐티오기, 4-부틸시클로헥실-4'-비페닐티오기, 4-펜틸시클로헥실-4'-비페닐티오기, 4-프로필페닐-2-에티닐-4'-비페닐티오기); 탄소수 1∼80, 바람직하게는 탄소수 1∼40, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼30의 헤테로아릴티오기(예컨대 2-피리딜티오기, 3-피리딜티오기, 4-피리딜티오기, 2-퀴놀릴티오기, 2-푸릴티오기, 2-피롤릴티오기);
탄소수 2∼20, 바람직하게는 탄소수 2∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 2∼8의 알콕시카르보닐기(예컨대 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기, 2-벤질옥시카르보닐기): 탄소수 6∼20, 바람직하게는 탄소수 6∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 6 ∼10의 아릴옥시카르보닐기(예컨대 페녹시카르보닐기); 탄소수 1∼18, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼5의 치환되지 않은 알킬기(예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기); 탄소수 1∼18, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼5의 치환알킬기{예컨대 히드록시메틸기, 트리플루오로메틸기, 벤질기, 카르복시에틸기, 에톡시카르보닐메틸기, 아세틸아미노메틸기, 또한 여기서는 탄소수 2∼18, 바람직하게는 탄소수 3∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 3∼5의 불포화탄화수소기(예컨대 비닐기, 에티닐기 1-시클로헥세닐기, 벤질리딘기, 벤질리덴기)도 치환알킬기에 포함되는 것으로 한다}; 탄소수 6∼20, 바람직하게는 탄소수 6∼15, 더욱 바람직하게는 탄소수 6∼10의 치환 또는 치환되지 않은 아릴기(예컨대 페닐기, 나프틸기, p-카르복시페닐기, p-니트로페닐기, 3, 5-디클로로페닐기, p-시아노페닐기, m-플루오로페닐기, p-톨릴기, 4-프로필시클로헥실-4'-비페닐, 4-부틸시클로헥실-4'-비페닐, 4-펜틸시클로헥실-4'-비페닐, 4-프로필페닐-2-에티닐-4'-비페닐); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 2∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 4∼6의 치환 또는 치환되지 않은 헤테로고리기(예컨대 피리딜기, 5-메틸피리딜기, 티에닐기, 푸릴기, 모르폴리노기, 테트라히드로푸르푸릴기); 를 들 수 있다. 이들 치환기군 Ⅴ 는 벤젠고리나 나프탈렌고리가 축합한 구조일 수도 있다. 또한, 이들 치환기 상에 추가로 치환기군 Ⅴ 에서 선택되는 어느 한 치환기가 치환되어 있어도 된다.
치환기군 Ⅴ 로서 바람직한 것은 상기 서술한 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 할로겐원자, 치환되지 않은 아미노기, 치환아미노기, 히드록시기, 알킬 티오기, 아릴티오기이고, 더욱 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 할로겐원자이다.
상기 일반식(a)에 있어서, Q1 은 2가의 연결기를 나타낸다. 바람직하게는, 탄소원자, 질소원자, 황원자 및 산소원자에서 선택되는 원자로 구성되는 원자단으로 이루어지는 2가의 연결기를 나타낸다. 상기 2가의 연결기로는, 탄소수 1∼20의 알킬렌기(예컨대, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 시클로헥실-1,4-디일기), 탄소수 2∼20의 알케닐렌기(예컨대, 에테닐렌기), 탄소수 2∼20의 알키닐렌기(예컨대, 에티닐렌기), 아미드기, 에테르기, 에스테르기, 술포아미드기, 술폰산에스테르기, 우레이도기, 술포닐기, 술피닐기, 티오에테르기, 카르보닐기, -NR-기(여기서, R 은 수소원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다), 아조기, 아족시기, 복소환 2가기(예컨대, 피페라진-1,4-디일기), 또는 이들을 2 이상 조합하여 구성되는 탄소수 0∼60의 2가의 연결기를 들 수 있다. Q1 은 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 에테르기, 티오에테르기, 아미드기, 에스테르기, 카르보닐기 및 그들을 조합하여 이루어지는 2가의 연결기를 나타내는 것이 바람직하다.
Q1 은 추가로 치환기를 갖고 있어도 되며, 그 치환기로는 상기 서술한 치환기군 Ⅴ 에서 선택되는 어느 하나의 치환기를 들 수 있다.
상기 일반식(a)에 있어서, C1 은 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 아실기, 알콕시카르보닐기 또는 아실옥시기를 나타낸다. 바람직한 예로는, 탄소수 1∼30, 바람직하게는 탄소수 1∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼8의 알킬 및 시클로알킬기(예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, t-부틸기, i-부틸기, s-부틸기, 펜틸기, t-펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4-에틸시클로헥실기, 4-프로필시클로헥실기, 4-부틸시클로헥실기, 4-펜틸시클로헥실기, 히드록시메틸기, 트리플루오로메틸기, 벤질기); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼8의 알콕시기(예컨대 메톡시기, 에톡시기, 2-메톡시에톡시기, 2-페닐에톡시기); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 2∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 2∼8의 아실기(예컨대 아세틸기, 피발로일기, 포르밀기); 탄소수 1∼20, 바람직하게는 탄소수 2∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 2∼8의 아실옥시기(예컨대 아세틸옥시기, 벤조일옥시기); 탄소수 2∼20, 바람직하게는 탄소수 2∼12, 더욱 바람직하게는 탄소수 2∼8의 알콕시카르보닐기(예컨대 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기, 2-벤질옥시카르보닐기); 를 들 수 있다. C1 으로서 특히 바람직하게는 알킬기 또는 알콕시기이고, 더욱 바람직하게는 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 또는 트리플루오로메톡시기이다.
C1 은 추가로 치환기를 갖고 있어도 되고, 그 치환기로는 상기 서술한 치환기군 Ⅴ 에서 선택되는 어느 하나의 치환기를 들 수 있다.
상기 일반식(a)에 있어서, m 은 0 또는 1 을 나타내고, 바람직하게는 1 이다. p, q 및 r 은 각각 0∼5 중 어느 하나의 정수를 나타내고, n 은 1∼3 중 어느 하나의 정수를 나타내는데, (p+r)×n 은 3∼10을 만족한다. 또, p, q, r 및 n 이 각각 2 이상인 경우, 그 반복 단위는 동일하거나 상이해도 된다.
바람직한 p, q, r 및 n 의 조합을 아래에 적는다.
(1) p=2, q=0, r=1, n=1
(2) p=3, q=0, r=0, n=1
(3) p=4, q=0, r=0, n=1
(4) p=5, q=0, r=0, n=1
(5) p=2, q=1, r=1, n=1
(6) p=1, q=1, r=2, n=1
(7) p=3, q=1, r=1, n=1
(8) p=1, q=1, r=3, n=1
(9) p=2, q=1, r=2, n=1
(10) p=1, q=1, r=1, n=3
(11) p=0, q=1, r=3, n=1
(12) p=0, q=1, r=2, n=2
(13) p=1, q=1, r=2, n=2
(14) p=2, q=1, r=1, n=2
특히 바람직하게는, (1) p=2, q=0, r=1, n=1; (2) p=3, q=0, r=0, n=1; (3) p=4, q=0, r=0, n=1; (5) p=2, q=1, r=1, n=1; 의 조합이다.
또, -{(B1)p-(Q1)q-(B2)r}n-C 1 으로는 액정성을 나타내는 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서 말하는 액정이란 어떠한 상태이어도 좋지만, 바람직하게는 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 디스코틱 액정이고, 더욱 바람직하게는 네마틱 액정, 스멕틱 액정이며, 특히 바람직하게는 네마틱 액정이다. 액정 화합물의 구체예로는 액정편람편집위원회편, 액정편람, 마루젠, 2000년 제3장 「분자구조와 액정성」에 기재되어 있는 것 등을 들 수 있다.
-{(B1)p-(Q1)q-(B2)r}n-C 1 의 구체예를 이하에 나타내는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다(도면 중 파선은 연결위치를 나타낸다).
Figure 112002036077807-pat00005
Figure 112002036077807-pat00006
Figure 112002036077807-pat00007
상기 2색성 색소 중에서의 상기 일반식(a)로 표시되는 치환기의 개수는 1∼8인 것이 바람직하고, 1∼4인 것이 보다 바람직하며, 1 또는 2 인 것이 특히 바람직하다.
상기 2색성 색소 중에서도 하기 일반식(1)로 표시되는 안트라퀴논 화합물이 바람직하다.
일반식(1)
Figure 112002036077807-pat00008
식 중, R1 은 -S-((B1)p-(Q1)q-(B2) r)n-C1 으로 표시되는 치환기를 나타내고, S 는 황원자를 나타내고, B1, B2, Q1, p, q, r 및 n 은 상기 일반식(a) 중의 각각과 동일한 정의이며, 바람직한 범위도 마찬가지이다.
R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8 는 각각 독립하여 수소원자 또는 치환기를 나타낸다. R2∼R8 이 각각 나타내는 치환기로는 상기 서술한 치환기군 Ⅴ 에서 선택되는 어느 하나의 치환기를 들 수 있다.
상기 일반식(1) 중, 바람직하게는 p=2, q=0, r=1 및 n=1 이고, B1 은 아릴기, B2 는 1, 4-시클로헥산디일기, C1 은 알킬기를 각각 나타낸다.
상기 일반식(1)로 표시되는 안트라퀴논 색소 중에서도 하기 일반식(2)∼(4) 중 어느 하나로 표시되는 안트라퀴논 색소가 보다 바람직하다.
일반식(2)
Figure 112002036077807-pat00009
상기 일반식(2)에 있어서, R1 은 -S-((B1)p-(Q1)q-(B2 )r)n-C1 으로 표시되는 치환기를 나타내고, S 는 황원자를 나타내고, B1, B2, Q1, p, q, r 및 n 은 상기 일반식(a) 중의 각각과 동일한 정의이며, 바람직한 범위도 마찬가지이다.
상기 일반식(2)에 있어서, R9 는 아릴티오기 또는 헤테로아릴티오기를 나타낸다. 바람직하게는 탄소수 6∼80, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼40, 더욱 바람직하게는 탄소수 6∼30의 아릴티오기(예컨대 페닐티오기, p-메틸페닐티오기, p-클로로페닐티오기, 4-메틸페닐티오기, 4-에틸페닐티오기, 4-n-프로필페닐티오기, 2-n-부틸페닐티오기, 3-n-부틸페닐티오기, 4-n-부틸페닐티오기, 2-t-부틸페닐티오기, 3-t-부틸페닐티오기, 4-t-부틸페닐티오기, 3-n-펜틸페닐티오기, 4-n-펜틸페닐티오기, 4-아밀펜틸페닐티오기, 4-헥실페닐티오기, 4-헵틸페닐티오기, 4-옥틸페닐티오기, 4-트리플루오로메틸페닐티오기, 3-트리플루오로메틸페닐티오기, 2-피리딜티오기, 1-나프틸티오기, 2-나프틸티오기, 4-프로필시클로헥실-4'-비페닐티오기, 4-부틸시클로헥실-4'-비페닐티오기, 4-펜틸시클로헥실-4'-비페닐티오기, 4-프로필페닐-2-에티닐-4'-비페닐티오기); 바람직하게는 탄소수 1∼80, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼40, 더욱 바람직하게는 탄소수 1∼30의 헤테로아릴티오기(예컨대 2-피리딜티오기, 3-피리딜티오기, 4-피리딜티오기, 2-퀴놀릴티오기, 2-푸릴티오기, 2-피롤릴티오기); 이다. R9 는 추가로 치환기를 갖고 있어도 되고, 그 치환기로는 상기 서술한 치환기군 Ⅴ 에서 선택되는 어느 하나의 치환기를 들 수 있다.
R9 로서 바람직하게는 아릴티오기이고, 특히 바람직하게는 3위치 또는 4위치에 알킬기를 갖는 아릴티오기이다.
이하에 상기 일반식(2)로 표시되는 안트라퀴논 화합물의 구체예를 나타내는데, 본 발명은 이하의 구체예에 의해 조금도 한정되지 않는다.
Figure 112002036077807-pat00010
Figure 112002036077807-pat00011
Figure 112002036077807-pat00012
다음에 하기 일반식(3)으로 표시되는 안트라퀴논 화합물에 관해서 상세히 설 명한다.
일반식(3)
Figure 112002036077807-pat00013
상기 일반식에 있어서, R1 은 -S-((B1)p-(Q1)q-(B 2)r)n-C1 으로 표시되는 치환기를 나타내고, S 는 황원자를 나타내고, B1, B2, Q1, p, q, r 및 n 은 상기 일반식(a) 중의 각각과 동일한 정의이며, 바람직한 범위도 마찬가지이다.
상기 일반식(3)에 있어서, R10, R11 및 R12 는 각각 독립하여 아릴티오기 또는 헤테로아릴티오기를 나타낸다. R10∼R12 로 각각 표시되는 아릴티오기 또는 헤테로아릴티오기에 관해서는 상기 일반식(2) 중의 R9 로 표시되는 각각과 동일한 정의이며, 바람직한 범위도 마찬가지이다.
이하에, 상기 일반식(3)으로 표시되는 안트라퀴논 화합물의 구체예를 나타내는데, 본 발명은 이하의 구체예에 의해 조금도 한정되지 않는다.
Figure 112002036077807-pat00014
Figure 112002036077807-pat00015
다음으로, 하기 일반식(4)로 표시되는 안트라퀴논 화합물에 대하여 상세하게 설명한다.
일반식(4)
Figure 112002036077807-pat00016
상기 일반식(4)에 있어서, R1 은 -S-((B1)p-(Q1)q-(B2 )r)n-C1 으로 표시되는 치환기를 나타내고, S 는 황원자를 나타내고, B1, B2, Q1, p, q, r 및 n 은 상기 일반식(a) 중의 각각과 동일한 정의이며, 바람직한 범위도 마찬가지이다.
상기 일반식(4)에 있어서, R13, R14 및 R15 는 각각 아릴티오기, 헤테로아릴티오기, 치환 또는 치환되지 않은 아미노기, 아실아미노기 또는 히드록시기를 나타내는데, R13, R14 및 R15 중 적어도 하나는 치환 또는 치환되지 않은 아미노기, 아실아미노기 또는 히드록시기이다. 상기 아릴티오기 및 헤테로아릴티오기에 대해서는, 상기 일반식(2) 중의 R9 가 나타내는 각각과 동일한 정의이며, 바람직한 범위도 마찬가지이다.
R13∼R15 로 각각 표시되는 치환아미노기로는, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기로 치환된 아미노기가 바람직하다. 구체적으로는 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 벤질아미노기, 아닐리노기, 디페닐아미노기, 4-메틸페닐아미노기, 4-에틸 페닐아미노기, 3-n-프로필페닐아미노기, 4-n-프로필페닐아미노기, 3-n-부틸페닐아미노기, 4-n-부틸페닐아미노기, 3-n-펜틸페닐아미노기, 4-n-펜틸페닐아미노기, 3-트리플루오로메틸페닐아미노기, 4-트리플루오로메틸페닐아미노기, 2-피리딜아미노기, 3-피리딜아미노기, 2-티아졸릴아미노기, 2-옥사졸릴아미노기, N,N-메틸페닐아미노기, N,N-에틸페닐아미노기를 들 수 있다.
R14 및 R15 로서 바람직하게는 치환되지 않은 아미노기 또는 아릴아미노기이고, 특히 바람직하게는 아릴아미노기이다.
R13∼R15 로 각각 표시되는 아실아미노기로는 알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기로 치환된 아실아미노기가 바람직하다.
이하에 상기 일반식(4)로 표시되는 안트라퀴논 화합물의 구체예를 나타내는데, 본 발명은 이하의 구체예에 의해 조금도 한정되지 않는다.
Figure 112002036077807-pat00017
Figure 112002036077807-pat00018
Figure 112002036077807-pat00019
이하에, 본 발명에 사용 가능한 기타 2색성 색소의 구체예(x-1 은 안트라퀴논 색소의 구체예, azo-1∼8 은 아조 색소의 구체예, meso-1∼4 는 멜로시아닌 색소의 구체예)를 나타내는데, 본 발명은 이하의 구체예에 의해 조금도 한정되지 않는다.
Figure 112002036077807-pat00020
Figure 112002036077807-pat00021
Figure 112002036077807-pat00022
본 발명에 사용되는 2색성 색소는 「Dichroic Dyes for Liquid Crystal Display」(A.V.Ivashchenko 저, CRC사, 1994년), 「총설 합성염료」(호리구치 히로시 저, 산쿄출판, 1968년) 및 이들에 인용되어 있는 문헌에 기재된 방법을 참고하여 합성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 액정층은 1종 이상의 옐로 색소, 1종 이상의 마젠타 색소 및 1종 이상의 시안 색소를 함유하는 것이 바람직하고, 옅은 검은 색이 되는 태양이 바람직하다. 풀 컬러화할 때에는 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)을 혼합하는 가 법 혼색과, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C)을 중합시키는 감법 혼색이 있지만, 본 발명에서는 감법 혼색에 의해 검은 색이 되는 태양이 바람직하다. 상세한 설명에 관해서는 「컬러케미스트리」(도키타 스미오 저, 마루젠, 1982년)에 기재되어 있다. 통상 옐로 색소는 430∼490㎚의 범위에, 마젠타 색소는 500∼580㎚의 범위에, 시안 색소는 600∼700㎚의 범위에 그 극대 흡수파장이 존재한다. 색소에 함유되는 치환기의 종류 및 치환위치 등에 따라 최대 흡수파장이 이동되어 색상도 변화하지만, 상기 일반식(2)로 표시되는 안트라퀴논 화합물은 옐로 색소로서의 예가 많고, 상기 일반식(3)으로 표시되는 안트라퀴논 화합물은 마젠타 색소로서의 예가 많으며, 상기 일반식(4)로 표시되는 안트라퀴논 화합물은 시안 색소로서의 예가 많다.
다음으로, 본 발명에 사용되는 호스트 액정에 관해서 설명한다.
본 발명에 사용 가능한 호스트 액정은, 상기 일반식(a)로 표시되는 치환기를 갖는 2색성 색소(이하, 「본 발명의 2색성 색소」라고도 한다)와 공존할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없지만, 예컨대 네마틱상 또는 스멕틱상을 나타내는 액정 화합물을 이용할 수 있다. 그 구체예로는 아조메틴 화합물, 시아노비페닐 화합물, 시아노페닐에스테르, 불소치환 페닐에스테르, 시클로헥산카르복실산페닐에스테르, 불소치환 시클로헥산카르복실산페닐에스테르, 시아노페닐시클로헥산, 불소치환 페닐시클로헥산, 시아노치환 페닐피리미딘, 불소치환 페닐피리미딘, 알콕시치환 페닐피리미딘, 불소치환 알콕시치환 페닐피리미딘, 페닐디옥산, 톨란계 화합물, 불소치환 톨란계 화합물, 알케닐시클로헥실벤조니트릴 등을 들 수 있다. 「액정 디 바이스 핸드북」(일본학술진흥회 제142위원회편, 일간공업신문사, 1989년)의 제154∼192페이지 및 제715∼722페이지에 기재된 액정화합물을 사용할 수 있다. TFT 구동에 적합한 불소치환된 호스트 액정을 사용할 수도 있다.
본 발명에는 유전율 이방성이 음인 호스트 액정을 사용하는 것이 바람직하다. 유전율 이방성이 음인 액정은 일반적으로 액정분자의 단축(短軸)의 유전율 이방성이 커지는 구조로 할 필요가 있는데, 예컨대 「월간 디스플레이」(2000년, 4월호)의 제4페이지∼9페이지에 기재된 것, Synlett., 제4권, 제389페이지∼396페이지, 1999년에 기재된 것을 들 수 있다. 그 중에서도 전압유지율의 관점에서 불소계 치환기를 갖는 유전율 이방성이 음인 액정이 바람직하다.
이하에, 유전율 이방성이 음인 액정의 대표적인 구체예를 나타내는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
Figure 112002036077807-pat00023
Figure 112002036077807-pat00024
상기 일반식(a)로 표시되는 치환기를 갖는 2색성 색소(이하, 「본 발명의 2색성 색소」라고도 한다)는 호스트 액정(특히, 상기 예시된 유전율 이방성이 음인 액정)에 대한 용해도가 높고, 또한 액정조성물의 오더 파라미터의 향상에 기여한다. 특히, TFT 구동에 적합한 불소계 호스트 액정에 대한 용해도가 높다는 특징을 갖고 있다.
상기 액정층에는, 호스트 액정의 물성을 원하는 범위로 변화시킬 것을 목적으로 하여(예컨대 액정상의 온도범위를 원하는 범위로 할 것을 목적으로 하여) 액정성을 나타내지 않는 화합물을 첨가해도 된다. 또한, 카이랄 화합물, 자외선 흡수제, 산화방지제 등의 화합물을 함유시켜도 된다. 그러한 첨가제로는 예컨대 「액정 디바이스 핸드북」(일본학술진흥회 제142위원회편, 일간공업신문사, 1989년)의 제199∼202페이지에 기재된 TN, STN 용 카이랄제를 들 수 있다.
상기 액정층에 있어서의 호스트 액정 및 본 발명의 2색성 색소의 함유량에 관해서는 제한은 없지만, 상기 2색성 색소의 함유량은 호스트 액정의 함유량에 대하여 0.1∼15질량% 인 것이 바람직하고, 0.5∼6질량% 인 것이 특히 바람직하다. 또한, 액정층의 흡수 스펙트럼을 측정함으로써 원하는 광학농도에 필요한 색소농도를 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 액정표시소자는 한 쌍의 기판을 구비한다. 상기 기판은 협지되는 액정층에 전압을 공급할 수 있도록 전극기판인 것이 바람직하다. 상기 전극기판은 통상 유리 또는 플라스틱으로 이루어지는 기판 상에 전극층을 형성한 것을 사용할 수 있다. 플라스틱기판으로는 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 기판에 관해서는, 예컨대 「액정 디바이스 핸드북」(일본학술진흥회 제142위원회편, 일간공업신문사, 1989년)의 제218∼231페이지에 기재된 것을 사용할 수 있다. 상기 한 쌍의 기판 중 적어도 하나는 투명전극기판이고, 유리, 플라스틱 등의 투명한 기판 상에 투명전극층을 갖는 구성이 바람직하다. 상기 투명전극층은 예컨대 산화인듐, 산화인듐주석(ITO), 산화주석 등으로 형성할 수 있다. 상기 투명전극층에 관해서는, 예컨대 「액정 디바이스 핸드북」(일본학술진흥회 제142위원회편, 일간공업신문사, 1989년)의 제232∼239페이지에 기재된 것이 사용된다.
본 발명의 액정소자는 예컨대 한 쌍의 기판 사이에 스페이서 등을 두어 1∼50㎛ 간격으로 대향 배치시키고, 기판 사이에 형성된 공간에 호스트 액정 및 본 발명의 2색성 색소를 함유하는 액정조성물을 주입하여 제작할 수 있다. 상기 스페이서에 관해서는 예컨대 「액정 디바이스 핸드북」(일본학술진흥회 제142위원회편, 일간공업신문사, 1989년)의 제257∼262페이지에 기재된 것을 사용할 수 있다. 상기 액정조성물은 본 발명의 2색성 색소를 호스트 액정에 용해하여 제조할 수 있다. 용해는 기계적 교반, 가열, 초음파, 또는 그 조합 등을 이용하여 행할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 대향면에는 상기 호스트 액정을 기판에 대하여 각도 60°∼90°(바람직하게는 80°∼90°)로 배향시키는 배향처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 기판에 대한 액정분자의 경사각 결정방법으로는 「액정편람」(액정편람 편집위원회편, 마루젠, 2000년)의 제234페이지∼239페이지에 기재되어 있다. 배향처리로는 특별히 제한은 없고, 러빙 처리, 광 조사, 증착 등 여러 가지 방법을 들 수 있다. 그 중에서도 상기 한 쌍의 기판의 대향면 중 적어도 하나에 배향막을 형성하고 그 배향막에 여러 가지 조건으로 러빙 처리, 빛 조사 등을 실시하면, 액정분자를 기판에 대하여 상기 범위의 각도로 용이하게 배향시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 배향막은 모든 재료를 이용할 수 있으며, 「액정 디바이스 핸드북」(일본학술진흥회 제142위원회편, 일간공업신문사, 1989년)의 제240∼256페이지에 기재된 것이 사용된다. 상기 배향막으로는 폴리이미드계 재료로 이루어지는 막이 바람직하다. 폴리이미 드계 배향막으로는 예컨대 「월간 디스플레이」(2000년, 8월호, 제13페이지∼18페이지), 「액정편람」(액정편람 편집위원회편, 마루젠, 2000년)의 제253페이지∼258페이지에 기재된 것을 들 수 있다. 또한, 러빙 처리에 관해서도 특별히 제한은 없고, 예컨대 배향막의 표면을 버프(buff)를 사용해 일정방향으로 마찰시켜 미세한 홈을 제작하는 일반적인 방법을 들 수 있다. 형성되는 배향막의 프리틸트각은 60°∼90°의 수직배향막인 것이 바람직하고, 80°∼90°의 수직배향막인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 바람직한 태양은, 호스트 액정으로서 유전율 이방성이 음인 액정을 사용하여, 2색성 색소로서 장축방향의 흡수효과가 큰 색소를 사용한 포지티브형 표시특성을 나타내는 게스트 호스트 액정표시소자이다. 이 태양에서는, 전압 무인가시에는 액정은 각도 60∼90°로 수직배향함과 동시에, 2색성 색소도 게스트 액정과 마찬가지로 수직배향하기 때문에, 2색성 색소에 의해 입사광은 흡수되지 않고 투과된다. 한편, 전압을 인가하면 액정분자가 그 유전율 이방성에 의해 평행배향을 취하게 되므로, 마찬가지로 2색성 색소도 평행배향을 취하게 되어, 그 결과 입사광은 2색성 색소에 의해 흡수되게 된다. 즉, 전압 무인가시에는 백색 표시, 전압 인가시에는 흑색 표시를 하는 포지티브형 표시특성을 나타낸다.
또한, 다른 태양으로서 유전율 이방성이 음인 호스트 액정과 단축방향의 흡수효과가 큰 2색성 색소를 조합한 네거티브형 표시특성을 나타내는 게스트 호스트표시소자도 들 수 있다.
본 발명의 액정표시소자는 단순 매트릭스 구동방식 또는 박막 트랜지스터(TFT) 등을 사용한 액티브 매트릭스 구동방식을 사용하여 구동할 수 있다. 구동방식에 관해서는 예컨대 「액정 디바이스 핸드북」(일본학술진흥회 제142위원회편, 일간공업신문사, 1989년)의 제387∼460페이지에 상세한 것이 기재되어 있어 본 발명의 액정표시소자의 구동방법으로서 이용할 수 있다.
본 발명의 액정표시소자를 적용할 수 있는 액정 디스플레이는 특별히 그 방식에 관해서는 제한되지 않지만, 예컨대 「액정 디바이스 핸드북」(일본학술진흥회 제142위원회편, 일간공업신문사, 1989년)의 제309페이지에 기재된 게스트 호스트 방식에 기재되어 있는 ① 호모지니어스 배향, ② 호메오트로픽 배향, White-Taylor형(상전이형)으로서 ③ 포컬코닉 배향 및 ④ 호메오트로픽 배향, ⑤ Super Twisted Nematic(STN) 방식의 조합, ⑥ 강유전성 액정(FLC)의 조합, 또한 「반사형 컬러 LCD 종합기술」(우치다 다츠오 감수, CMC사, 1999년)의 제2-1장(GH 모드 반사형 컬러 LCD), 제15∼16페이지에 기재되어 있는 ① Heilmeier형 GH 모드, ② 1/4파장판형 GH 모드, ③ 2층형 GH 모드, ④ 상전이형 GH 모드, ⑤ 고분자 분산 액정(PDLC)형 GH 모드 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 액정표시소자는 일본 공개특허공보 평10-67990호, 동10-239702호, 동10-133226호, 동10-339881호, 동11-52411호, 동11-64880호, 일본 공개특허공보 2000-221538호 등의 각 공보에 기재되어 있는 적층형 GH 모드, 일본 공개특허공보 평11-24090호 등에 기재되어 있는 마이크로캡슐을 이용한 GH 모드의 액정 디스플레이에 사용할 수 있다. 그리고, 일본 공개특허공보 평6-235931호, 동6-235940호, 동6-265859호, 동7-56174호, 동9-146124호, 동9-197388호, 동10-23346 호, 동10-31207호, 동10-31216호, 동10-31231호, 동10-31232호, 동10-31233호, 동10-31234호, 동10-82986호, 동10-90674호, 동10-111513호, 동10-111523호, 동10-123509호, 동10-123510호, 동10-206851호, 동10-253993호, 동10-268300호, 동11-149252호, 일본 공개특허공보 2000-2874호 등의 공보에 기재되어 있는 반사형 액정 디스플레이에 사용할 수 있다. 또한, 일본 공개특허공보 평5-61025호, 동5-265053호, 동6-3691호, 동6-23061호, 동5-203940호, 동6-242423호, 동6-289376호, 동8-278490호, 동9-813174호 등의 공보에 기재되어 있는 고분자 분산 액정형 GH 모드에 사용할 수 있다.
(실시예)
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 시약, 물질량과 그 비율, 조작 등은 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 한 적당히 변경할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 이하의 구체예에 제한되지 않는다.
[액정셀의 제작]
(1) ITO가 증착된 유리기판의 표면에 JSR(주) 제조 폴리이미드 배향막「JALS-682-R3」을 도포한 후 180℃에서 소결시켰다. 그 기판을 러빙 처리(평행 배향)한 후, 쇼쿠바이가세이고교(주) 제조 스페이서(6.5㎛)와 에폭시 접착제를 사용하여 샌드위치 모양의 액정셀 A 를 제작하였다. 상기 배향막 상에서의 액정 배향의 프리틸트각은 88°였다.
한편, 비교로서 수평배향막인 JSR(주) 제조 폴리이미드 배향막「AL3046」을 사용하여 상기와 같은 방법으로 액정셀 B 를 제작하였다. 상기 배향막 상에서의 프리틸트각은 2°였다.
(2) 액정소자의 제작
하기 표 1 에 나타내는 화합물(본 발명의 2색성 색소 및 공지의 비교화합물) 각각 1㎎ 을 하기 표 1 에 나타내는 호스트 액정 100㎎ 과 혼합하여 80℃로 가열 교반하였다. 실온까지 냉각하고 (1)에서 제작한 셀 A 또는 B 에 주입하여 액정소자를 제작하였다. 또, 셀 A 를 사용한 경우는 유전율 이방성이 음인 액정(메르크사 제조, 「MLC-6608」)을, 셀 B 를 사용한 경우는 유전율 이방성이 양인 액정(메르크사 제조 「ZLI-5081」)을 사용하였다.
(3) 전압 인가시의 흡수 스펙트럼 측정
제작한 각각의 액정소자에 러빙방향과 평행한 편광을 각각 조사하여 각각의 흡수 스펙트럼(A∥(0V))을 UV3100(시마즈세이사쿠쇼 제조, 가시 흡수 스펙트럼계)로 측정하였다. 이어서, 제작한 각각의 액정소자에 직사각형 교류전압(10V, 60Hz)을 인가하고, 러빙방향과 평행한 편광을 각각 조사하여 각각의 흡수 스펙트럼(A∥(10V))을 측정하였다. 각각의 극대 흡수파장에서의(A∥(0V)) 및 (A∥(10V))의 측정치로부터 Dmax/Dmin 을 이하의 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
셀 A 의 경우: Dmax/Dmin = {A∥(10V)}/{A∥(0V)}
셀 B 의 경우: Dmax/Dmin = {A∥(0V)}/{A∥(10V)}
액정 셀 2색성 색소 호스트 액정
실시예 1 수직배향 셀 A 본 발명의 화합물 1-1 MLC-6608(메르크사 제조)
실시예 2 수직배향 셀 A 본 발명의 화합물 1-1 MLC-6609(메르크사 제조)
실시예 3 수직배향 셀 A 본 발명의 화합물 1-1 MLC-6610(메르크사 제조)
실시예 4 수직배향 셀 A 본 발명의 화합물 1-3 MLC-6609(메르크사 제조)
비교예 1 수직배향 셀 A 종래의 화합물 A-1 MLC-6609(메르크사 제조)
실시예 5 수직배향 셀 A 본 발명의 화합물 2-1 MLC-6609(메르크사 제조)
비교예 2 수직배향 셀 A 종래의 화합물 A-2 MLC-6609(메르크사 제조)
실시예 6 수직배향 셀 A 본 발명의 화합물 3-3 MLC-6609(메르크사 제조)
비교예 3 수직배향 셀 A 종래의 화합물 A-3 MLC-6609(메르크사 제조)
실시예 7 수직배향 셀 A 본 발명의 화합물 1-3 본 발명의 화합물 2-1 본 발명의 화합물 3-3 MLC-6609(메르크사 제조)
비교예 4 수직배향 셀 A 종래의 화합물 A-1 종래의 화합물 A-2 종래의 화합물 A-3 MLC-6609(메르크사 제조)
비교예 5 수평배향 셀 B 종래의 화합물 A-1 ZLI-5081(메르크사 제조)
실시예 8 수직배향 셀 A 본 발명의 화합물 azo-3 MLC-6609(메르크사 제조)
비교예 6 수평배향 셀 A 종래의 화합물 B-1 ZLI-5081(메르크사 제조)
액정 셀 측정 흡수파장/㎚ Dmax/Dmin
실시예 1 수직배향 셀 A 455 12
실시예 2 수직배향 셀 A 455 14
실시예 3 수직배향 셀 A 455 13
실시예 4 수직배향 셀 A 455 14
비교예 1 수직배향 셀 A 455 9
실시예 5 수직배향 셀 A 550 12
비교예 2 수직배향 셀 A 550 8
실시예 6 수직배향 셀 A 670 11
비교예 3 수직배향 셀 A 650 6
실시예 7 수직배향 셀 A 455 550 670 13 12 11
비교예 4 수직배향 셀 A 455 550 650 8 8 6
비교예 5 수평배향 셀 B 455 6
실시예 8 수직배향 셀 A 560 10
비교예 6 수평배향 셀 A 560 5
Figure 112002036077807-pat00025
표 2 에 나타내는 결과로부터, 실시예의 액정표시소자는 농도비(Dmax/Dmin)가 종래의 화합물을 사용한 비교예의 액정표시소자보다도 높아지는 것, 즉 표시 콘트라스트가 높은 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 의 액정표시소자에 있어서, 호스트 액정을 유전율 이방성이 양인 액정(메르크사 제조, 「ZLI-5081」)으로, 셀을 수평배향 셀 B 로 바꾼 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정표시소자를 제작하였다. 이 액정표시소자에 관하여 상기와 같이 455㎚ 에서의 농도비(Dmax/Dmin)를 측정한 결과 9 였다. 이로부터, 수직배향 방식의 본 발명의 액정표시소자는 수평배향 방식보다도 농도비(Dmax/Dmin)가 높다는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 높은 표시 콘트라스트를 부여하는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나가 투명전극인 대향배치된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판에 협지되는 것으로서 호스트 액정 및 하기 일반식(a)로 표시되는 치환기를 갖는 2색성 색소를 함유하는 액정층을 구비하며, 전압무인가시에 있어서 상기 기판 중 적어도 한 대향면에 대하여 상기 호스트 액정을 각도 60°∼90°로 배향시켜 이루어지는 게스트 호스트형 액정표시소자.
    일반식(a)
    -(Het)m-{(B1)p-(Q1)q-(B2)r}n-C1
    (식 중, Het 는 황원자 또는 산소원자를 나타내고, B1 및 B2 는 각각 2가의 아릴기, 헤테로아릴기 또는 고리형 지방족 탄화수소기를 나타내고, Q1 은 2가의 연결기를 나타내고, C1 은 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 아실기, 알콕시카르보닐기 또는 아실옥시기를 나타낸다. m 은 0 또는 1 을 나타내고, p, q 및 r 은 각각 0∼5 중 어느 한 정수를 나타내고, n 은 1∼3 중 어느 한 정수를 나타내는데, (p+r)×n 은 3∼10 이다. p, q 및 r 이 각각 2 이상일 때 2 이상의 B1, Q1 및 B2 는 각각 동일하거나 상이해도 되고, n 이 2 이상일 때 2 이상의 {(B1)p-(Q1)q-(B2)r} 는 동일하거나 상이해도 된다.)
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 대향면에 수직배향막을 갖는 것을 특징으로 하는 게스트 호스트형 액정표시소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 호스트 액정이 음의 유전이방성을 나타내는 것을 특징으로 하는 게스트 호스트형 액정표시소자.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 2색성 색소가 안트라퀴논 색소인 것을 특징으로 하는 게스트 호스트형 액정표시소자.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 2색성 색소는 하기 일반식(1)로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 게스트 호스트형 액정표시소자.
    일반식(1)
    [화학식 1]
    Figure 112007075047015-pat00026
    (식 중, R1 은 -S-((B1)p-(Q1)q-(B2)r)n-C1 으로 표시되는 치환기이고, S 는 황원자를 나타내고, B1, B2, Q1, p, q, r 및 n 은 상기 일반식(a) 중의 각각과 동일한 정의이다. R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8 은 각각 독립하여 수소원자 또는 치환기를 나타낸다.)
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 일반식(1) 중 p=2, q=0, r=1 및 n=1 이고, B1 은 아릴기, B2 는 1,4-시클로헥산디일기, C1 은 알킬기를 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 게스트 호스트형 액정표시소자.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기판의 대향면에 대하여 상기 호스트 액정을 각도 80°∼90°로 배향시켜 이루어지는 게스트 호스트형 액정표시소자.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 호스트 액정이 분자 중에 1 이상의 불소원자를 갖는 것을 특징으로 하는 게스트 호스트형 액정표시소자.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 2색성 색소로서 1종 이상의 옐로 색소, 1종 이상의 마젠타 색소 및 1종 이상의 시안 색소를 함유하는 것을 특징으로 하는 게스트 호스트형 액정표시소자.
  10. 적어도 하나가 투명전극인 대향배치된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판에 협지되는 것으로서 호스트 액정 및 2색성 색소를 함유하는 액정층을 갖는 게스트 호스트형 액정표시소자의 제조방법에 있어서, 전압무인가시에 있어서 상기 한 쌍의 기판의 대향면 중 적어도 하나에 프리틸트각이 60°∼90°인 배향막을 형성하는 공정을 포함하고, 또한 상기 2색성 색소로서 하기 일반식(a)로 표시되는 치환기를 갖는 색소를 사용하는 것을 특징으로 하는 게스트 호스트형 액정표시소자의 제조방법.
    일반식(a)
    -(Het)m-{(B1)p-(Q1)q-(B2)r}n-C1
    (식 중, Het 는 황원자 또는 산소원자를 나타내고, B1 및 B2 는 각각 2가의 아릴기, 헤테로아릴기 또는 고리형 지방족 탄화수소기를 나타내고, Q1 은 2가의 연결기를 나타내고, C1 은 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 아실기, 알콕시카르보닐기 또는 아실옥시기를 나타낸다. m 은 0 또는 1 을 나타내고, p, q 및 r 은 각각 0∼5 중 어느 한 정수를 나타내고, n 은 1∼3 중 어느 한 정수를 나타내는데, (p+r)×n 은 3∼10 이다. p, q 및 r 이 각각 2 이상일 때 2 이상의 B1, Q1 및 B2 는 각각 동일하거나 상이해도 되고, n 이 2 이상일 때 2 이상의 {(B1)p-(Q1)q-(B2)r} 는 동일하거나 상이해도 된다.)
KR1020020067016A 2001-10-31 2002-10-31 게스트 호스트형 액정표시소자 및 그 제조방법 KR100935565B1 (ko)

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