JPH02178390A - 液晶組成物及び該組成物を用いた表示素子 - 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） 本発明は液晶組成物及びそれを用いた表示素子に関し、
特に耐光性に優れたカラー液晶組成物及び表示素子に関
するものである。

（従来の技術） 液晶に二色性色素を添加するゲストホスト効果を利用し
た表示素子は、１）視野角が広い。２）色素の選択によ
り多彩な表示色が容易に実現できる。３）偏光板を必ず
しも必要としないため明るい表示が可能、などの特徴を
有するため、特に中〜大型表示に適した表示素子として
注目されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら従来、液晶に二色性色素を添加するゲスト
ホスト効果を利用した表示素子は高いコントラスト、長
い寿命及び多彩な色相を同時に満足させることは困難で
あった。この原因は、二色性と耐光性の共に優れた二色
性色素が少ないことの他に、異種の色素を配合した場合
に、いずれかの色素の光劣化、特に紫外線による光劣化
がしばしば促進され、色素を単独で用いた場合よりも耐
光性が低下してしまうことにある。かくして起る光によ
る劣化は、変色又は退色となって観察され、消費電流の
増加となって測定される、という問題点があった。した
がって又、従来、例えばブラック、ブラウン、ダークブ
ルー、などのイエロー系、レッド系及びブルー系の二色
性色素を配合することが必要の多彩な色相については、
特にコントラストと長い寿命を両立させることは難しい
、といを問題点があった。本発明は、上記の従来の問題
点を解決し得るカラー液晶組成物及び表示素子の提供を
目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、コントラストと寿命の共に優れた液晶組成物
に関する。すなわち、本発明は、液晶物質と下記一般弐
（１） １？２ ＋１−Ａ−Ｓ。

（式中、Ｒｌ　、　Ｒ３は水素原子、ハロゲン原子、ア
ルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ基又はア
ルキル基を有しても良いシクロへキシル基を示し、Ａは を示す。）で表わされるアントラキノン系二色性色素か
ら少なくとも一種、−１弐（ＩＩ）（式中、Ｒ４は水素
原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシアルキル
基、アルコキシ基又はアルキル基を有しても良いシクロ
ヘキシル基を示し、Ｘｌは水素原子、ハロゲン原子又は
置換基を有しても良いカルボン酸エステル基を示す。）
で表されるアントラキノン系二色性色素から少なくとも
一種、一般式（ＩＩＩ） （式中、Ｒ５、Ｒ６は水素原子、ハロゲン原子、アルキ
ル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ基又はアルキ
ル基を有しても良いシクロヘキシル基を示す。）で表さ
れるアントラキノン系二色性色素から少なくとも一種及
び、−Ｃ式（ＩＶ）（式中、Ｒ？は水素原子、ハロゲン
原子、アルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ
基又はアルキル基を有しても良いシクロヘキシル基を示
し、Ｒ８は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アル
コキシアルキル基、アルコキシ基、アルキル基を有して
も良いシクロヘキシル基又はアルキル基もしくはアルコ
キシ基で置換されていてもよいフェニル基を示す。）で
表されるアントラキノン系二色系色素から少なくとも一
種を含むことを特徴とする液晶組成物、並びに、該液晶
組成物を少なくとも一方が透明な電極基板間に担持して
なる表示素子を要旨とするものである。

本発明を更に詳細に説明すれば、前示一般式〔Ｉ〕〜（
ＴＶ）におけるＲ　Ｉ　、　Ｒ？としては、水素原子；
フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子−メ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基
、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、ドデシル基など
の直鎖状又は分枝状のアルキル基；メトキシメチル基、
ブトキシメチル基、メトキシプロピル基、エトキシエチ
ル基、ブトキシエチル基等の直鎖状又は分枝状のアルコ
キシアルキル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、ブトキシ基、ペントキシ基、オクトキシ基等の直鎖
状又は分枝状のアルコキシ基；シクロヘキシル基、プロ
ピルシクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル基、ペン
チルシクロヘキシル基、ヘキシルシクロヘキシル基、オ
クチルシクロヘキシル基等の直鎖状又は分枝状のアルキ
ル基を有しても良いシクロヘキシル基が挙げられ、前示
一般式（Ｉ［）におけるｘ＋　としては、水素原子；フ
ッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子；メト
キシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ブトキシカ
ルボニル基、オクチルカルボニル基等のアルコキシカル
ボニル基、ブチルフェノキシカルボニル基、オクチルフ
ェノキシカルボニル基、ブトキシフェノキシカルボニル
基等のアルキル基、アルコキシ基等で置換されていても
よいフェノキシカルボニル基、トランス−４−ブチルシ
クロヘキシルオキシカルボニル チルシクロへキシルオキシカルボニル基等の直鎖状又は
分枝状のアルキル基、アルコキシ基等で置換されていて
も良いシクロへキシルオキシカルボニル基等の置換基を
有していても良いカルボン酸エステル基が挙げられ、前
示一般式（ＩＶ）におけＲ１１としては水素原子；フッ
素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、メチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基、オクチル基、ノニル基、ドデシル基などの直
鎖状又は分枝状のアルキル基；メトキシメチル基、ブト
キシメチル基、メトキシプロピル基、エトキシエチル基
、ブトキシエチル基等の直鎖状又は分枝状のアルコキシ
アルキル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、
ブトキシ基、ペントキシ基、オクトキシ基等の直鎖状又
は分枝状のアルコキシ基；シクロヘキシル基、プロピル
シクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル基、ペンチル
シクロへキシル基、ヘキシルシクロヘキシル基、オクチ
ルシクロヘキシル基等の直鎖状又は分枝状のアルキル基
を有しても良いシクロへキシル基；フェニル基、エチル
フェニル基、ブチルフェニル基、オクチルフェニル基、
ブトキシフェニル基、オクチルオキシフェニル基等のア
ルキル基もしくはアルコキシ基で置換されていてもよい
フェニル基が挙げられる。

前記一般式（１）〜（ＩＶ）の各色素において、構造中
に置換シクロヘキシル基を有する場合は、トランス−４
−置換シクロヘキシル基であることが好ましい。

本発明に用いられる液晶物質としては下記一般（式中、
Ｒ９、ＲＩＯはアルキル基、アルコキシアルキル基、ア
ルコキシ基、アルキルフェニル基、アルコキシアルキル
フェニル基、アルコキシフェニル基、アルキルシクロヘ
キシル基、アルコキシアルキルシクロヘキシル基、アル
キルシクロへキシルフェニル基、シアノフェニル基、シ
アノ基、ハロゲン原子、アルコキシカルボニル基、アル
コキシアルコキシカルボニル基、アルキルフェノキシカ
ルボニル基、アルコキシアルキルフェノキシカルボニル
基、アルコキシフェノキシカルボニル基、アルキルシク
ロへキシルオキシカルボニル基、アルコキシシクロへキ
シルオキシカルボニル基、アルキルシクロへキシルフェ
ノキシカルボニル基、シアノフェノキシカルボニル基、
ハロゲンフェノキシカルボニル基、アルキルフェニルア
ルキル基、アルコキシアルキルフェニルアルキル基、ア
ルコキシフェニルアルキル基、アルキルシクロへキシル
アルキル基、アルコキシアルコキシシクロへキシルアル
キル基、アルキルシクロヘキシルフェニルアルキル基、
シアノフェニルアルキル基を示し、アルキル鎖、アルコ
キシ鎖中に光学活性中心を有しても良い。又、Ｒ９、Ｒ
ＩＯ中のフェニル基又はフェノキシ基は、フッ素原子、
塩素原子などのハロゲン原子で１換されていても良い。

又、Ｘ２は水素原子もしくは）・７素原子、塩素原子等
のハロゲン原子を表す。）で表される化合物の単体ある
いはこれらの混合物などの液晶物質が挙げられる。

また、前記の液晶組成物はコレステリルノナノエートの
ような光学活性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの
添加剤を含有していても良い。

本発明の液晶組成物は前記構造式ＣＩ）〜（ＩＶ）で示
される色素を前記の液晶物質に溶解させることにより、
容易に調整することが出来る。

このようにして調整された液晶組成物を、少なくとも一
方が透明な電極基板間に担持させることによりゲストホ
スト効果を応用した表示素子〔松木正−１角田市良、“
液晶の最新技術”工業調査会３４（１９８３）　　Ｊ、
Ｌ、Ｆｅｒｇａｓｏｎ、　ＳＩＤ　８５　　Ｄｉｇｅｓ
ｔ　５３（１９８５）等）を構成することが出来る。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はその要旨を超えない限り以下の実施例に制約される
ものではない。

なお、以下の実施例において二色性の良否は、次式から
求められる色素化合物のオーダー・パラメーター（Ｓ）
により評価した。

ここで、Ａ、／／及びＡ土は、それぞれ液晶の配向方向
に対して平行及び垂直に偏光した光に対する色素の吸光
度である。

オーダー・パラメーター（Ｓ）は、具体的にはゲスト・
ホスト型液晶表示素子の表示コントラストを示す値であ
り、この値が理論上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。

また、以下の実施例に使用した色素は、まとめて第１表
に記載した。

尚、４−置換シクロヘキシル基はいずれもトランス−４
−置換シクロヘキシルｉ　を表ｂｔ。

実施例１ 下記の二色性色素を商品名ＺＬ；ｌ−１５６５（Ｅ、Ｍ
ＥＲＣＫ社製）として市販されているフェニルシクロヘ
キサン系化合物を主成分とする液晶混合物１００ｇに溶
解させて液晶組成物−■を調整した。

色素 （１−１）　　　　　２．８０ｇ （ｆ［−１３２，００ｇ （Ｉ［ｌ−１）　　　　　０．８７ｇ （ＩＶ−１）　　　　　０．４０ｇ （ＩＶ−９）　　　　　０．８０ｇ これをポリイ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された透明電極付きガラス板からな
り、該配向処理面を対向させるように構成されたギャプ
９μｍのセルに封入して、液晶表示素子を作成した。

この液晶表示素子のオーダー・パラメーター（Ｓ）を算
出した結果、５７５ｎｍ、５３９ｎｍ及び４６７ｎｓに
おいて、それぞれ０．７４．０．７２及び０．７０であ
った。液晶組成物−■を封入したセルを、フェードメー
ター（カーボンアーク光源）にて耐光性テストを実施し
た結果、２００時間後の色相変化：ΔＥ”　　（Ｌ”　
ａ”　ｂ”法）は３以下であり、電流値の増加率１／１
０　　（印加電圧：５■、３２Ｈｚ）は２．５であり、
又各吸収ピーク（５７５ｎｍ、５３９ｎｍ、　４６７ｎ
ｍ）の吸光度変化は３％以下であった。

実施例２ 色素として下記の二色性色素を用いた以外は実施例１と
同様にして液晶組成物−■を調整した。

色素 ＣＩ−３） （Ｉ［−２） （ｎ−３） （ＩＩＩ−３） （ＩＶ−２） （■−３） （■−４） ２、２０　ｇ ２、１　０　ｇ １．５５ｇ １．３５ｇ １、３３　ｇ ０．２０ｇ ０、３０　ｇ ０、３０　ｇ （１’Ｖ−９）　　　　　　　　１．０５ｇ（１’Ｖ−
１０）　　　　　　０．５５ｇこれを同じ〈実施例１と
同様にして液晶表示素子を作成し、この液晶表示素子の
オーダー・パラメーター（Ｓ）を算出した結果、５７３
ｎｍ、５３６ｎｍ及び４６５ｎｍにおいて、それぞれ０
．７４．０゜７２及び０．７０であった。液晶組成物−
■を封入したセルを、フェードメーター（カーボンアー
ク光ｒＪ、）にて耐光性テストを実施した結果、２００
時間後の色相変化：ΔＥＩ　（Ｌ″ａ″ｂ″法）は３．
２以下であり、電流値の増加率Ｉ／Ｉｏ（印加電圧：５
■、３２Ｈｚ）は２．４であり、又各吸収ピーク　（５
７３ｎｍ、　５３６ｒ＋＋ｎ及び４６５ｎｍ）の吸光度
変化は３％以下であった。

実施例３ 色素として下記の二色性色素を用いた以外は実施例１と
同様にして液晶組成物−■を調整した。

色素 Ｃｌ−４）　　　　　１．４０ｇ （１−５）　　　　　１．４５ｇ （１−６３，６０ｇ （ＩＩ−４）　　　　　　　　、３６ｇ（ＩＩ−６）　
　　　　　　　、４５ｇ（ｎｌ−２）　　　　　　　　
、４５ｇＣｌ［Ｉ−４］　　　　　　　　、６０ｇ〔ｌ
”／−５）　　　　　　　　、５７ｇ（ＩＶ　　　６］
　　　　　　　　、６２ｇこれを同じ〈実施例１と同様
にして液晶表示素子を作成し、この液晶表示素子のオー
ダー・パラメーター（Ｓ）を算出した結果、５８０ｎｍ
及び４７０ｒｖにおいて、それぞれ０．７３及び０６６
９であった。液晶組成物−■を封入したセルを、フェー
ドメーター　（カーボンアーク光源）にて耐光性テスト
を実施した結果、２００時間後の色相変化二ΔＥ”　　
（Ｌ”　ａ”　ｂ”法）は３．７以下であり、電流値の
増加率１／Ｉｏ　　（印加電圧：５■、３２１１ｚ）は
３，３であり、又各吸収ピーク（５８０ｎｍ及び４７０
ｎｍ）の吸光度変化は４％以下であった。

実施例４ 下記の二色性色素を商品名ＺＬＩ−１８４０（Ｅ、ＭＥ
ＲＣＫ社製）として市販されているフェニルシクロヘキ
サン系化合物を主成分とする液晶混合物１００ｇに溶解
させて液晶組成物−■を調整した。

色素 （１−７３２，１０ｇ （１−８）　　　　２．３０ｇ （ＩＩ−１）　　　　１．ＯＯｇ （ＩＩ−５）　　　　１．２０ｇ （ＩＩＩ−２）　　　　１．００ｇ Ｃ１”／−７）　　　　１．ＯＯｇ （ＩＶ−８）　　　　０．５０ｇ （ＩＶ−１１）　　　０．５０ｇ （ｒＶ−１２）　　　０．５０ｇ （ＩＶ−１３）　　　０．５０ｇ これを実施例１と同様にしてセルに封入して、液晶表示
素子を作成した。

この液晶表示素子のオーダー・パラメーター（Ｓ）を算
出した結果、６３０ｒ＋ｍ、５７９ｎｍ、５４１ｎｍ及
び４６７ｎｍにおいて、それぞれ０．７４．０．７３．
０．７３及び０．６９であった。液晶組成物■を封入し
たセルを、フェードメーター（カーボンアーク光源）に
て耐光性テストを実施した結果、２００時間後の色相変
化：ΔＥ“　（Ｌ“ａ１ｂ１法）は３．７以下であり、
電流値の増加率■／ｒ、（印加電圧：５■、３２Ｈｚ）
は２．９であり、又各吸収ピーク（６３０ｎｍ、５７９
ｎｍ、５４１ｎｍ及び４６７ｎｍ）の吸光度変化は３％
以下であった。

実施例５ 色素として下記の二色性色素を用いた以外は実施例４と
同様にして液晶組成物−■を調整した。

色素 Ｃｌ−９）　　　　　２．５０ｇ （ｎ−２）　　　　　０．４０ｇ （ｎ−３）　　　　　０．３５ｇ ［［１−７）　　　　　０．４２ｇ （ｍ−５）　　　　　０．６６ｇ （ＩＩＩ−６）　　　　　０．７５ｇ （ＩＶ−１０）　　　　０．６０ｇ （ＩＶ−１４）　　　　０．７０ｇ （ＩＶ−１５３０，７２ｇ これを用いて実施例１と同様にして液晶表示素子を作成
した。

この液晶表示素子のオーダー・パラメーター（Ｓ）を算
出した結果、６６４ｎｍ、５８０ｎｍ及び４６’ｌｎｍ
において、それぞれ０．７４，０．７３及び０．６８で
あった。液晶組成物−■を封入したセルを、フェードメ
ーター　（カーボンアーク光′ｔＸ）にて耐光性テスト
を実施した結果、２００時間後の色相変化：ΔＥｅ　　
（Ｌｍ　ａ＄　ｂｍ法）は３．５以下であり、電流値の
増加率Ｉ／Ｉｏ（印加電圧：５Ｖ、３２Ｈｚ）は３．８
であり、又各吸収ピーク（６６４ｎｍ、５８０ｎｍ、　
４６７ｎｍ）の吸光度変化は４％以下であった。

（発明の効果） 以上の結果から明らかなように、本発明の特定の二色性
色素の組合せを含むカラー液晶組成物及び該液晶組成物
を用いた液晶表示素子は、二色性色素を添加するゲスト
ホスト効果を利用したものであって耐光性に優れ、特に
イエロー系、レッド系及びブルー系の二色性色素の配合
を必要とするブランク、ブラウン、ダークブルー等の多
彩な色相について、従来は困難とされていたコントラス
トと長い寿命の両立を可能とする、という工業的価値あ
る顕著な効果を奏するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）液晶物質と下記一般式〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼−〔 I 〕 （式中、Ｒ＾１〜Ｒ＾３は水素原子、ハロゲン原子、ア
   ルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ基又はア
   ルキル基を有しても良いシクロヘキシル基を示し、Ａは ▲数式、化学式、表等があります▼又は▲数式、化学式
   、表等があります▼ を示す。）で表わされるアントラキノン系二色性色素か
   ら少なくとも一種、一般式〔II〕▲数式、化学式、表等
   があります▼−〔II〕 （式中、Ｒ＾４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基
   、アルコキシアルキル基、アルコキシ基又はアルキル基
   を有しても良いシクロヘキシル基を示し、Ｘ＾１は水素
   原子、ハロゲン原子、又は置換基を有しても良いカルボ
   ン酸エステル基を示す。）で表されるアントラキノン系
   二色性色素から少なくとも一種、一般式〔III〕 ▲数式、化学式、表等があります▼−〔III〕 （式中、Ｒ＾５、Ｒ＾６は水素原子、ハロゲン原子、ア
   ルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ基又はア
   ルキル基を有しても良いシクロヘキシル基を示す。）で
   表されるアントラキノン系二色性色素から少なくとも一
   種及び、一般式〔IV〕▲数式、化学式、表等があります
   ▼−〔IV〕 （式中、Ｒ＾７は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基
   、アルコキシアルキル基、アルコキシ基又はアルキル基
   を有しても良いシクロヘキシル基を示し、Ｒ＾８は水素
   原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシアルキル
   基、アルコキシ基、アルキル基を有しても良いシクロヘ
   キシル基又はアルキル基もしくはアルコキシ基で置換さ
   れていてもよいフェニル基を示す。）で表されるアント
   ラキノン系二色性色素から少なくとも一種を含むことを
   特徴とする液晶組成物。 ２）少なくとも一方が透明な電極基板間に液晶組成物を
   担持してなる液晶表示素子において、液晶組成物として
   前記請求項１に記載の液晶組成物を用いることを特徴と
   する表示素子。