WO1997017415A1 - Composition de cristaux liquides et element d'affichage a cristaux liquides - Google Patents

Composition de cristaux liquides et element d'affichage a cristaux liquides Download PDF

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WO1997017415A1
WO1997017415A1 PCT/JP1996/003300 JP9603300W WO9717415A1 WO 1997017415 A1 WO1997017415 A1 WO 1997017415A1 JP 9603300 W JP9603300 W JP 9603300W WO 9717415 A1 WO9717415 A1 WO 9717415A1
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liquid crystal
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Masaharu Kaneko
Masami Kadowaki
Hideki Sato
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Mitsubishi Chemical Corporation
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/60Pleochroic dyes
    • C09K19/603Anthroquinonic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/60Pleochroic dyes
    • C09K19/601Azoic

Definitions

  • Liquid crystal composition and liquid crystal display device Liquid crystal composition and liquid crystal display device
  • the present invention relates to a liquid crystal composition used for a display device or the like and a liquid crystal display device using the same.
  • Guest-host-type liquid crystal display devices that use a guest-host-type liquid crystal composition in which a dichroic dye is mixed with the host liquid-crystal composition are excellent in viewing angle and brightness, etc. Attention has been paid to display.
  • the guest-host type liquid crystal composition shown above has been conventionally required. Recently, guest-host-type liquid crystals exhibiting high order parameters using a new host liquid-crystal composition such as a fluorine-based liquid-crystal composition that can be used especially for thin-film transistor-type liquid crystal display devices (TFT / LCD). There is a need for a composition.
  • the improvement of the dichroism or order parameter of the guest-host type liquid crystal composition should be promoted from both sides of the dichroic dye used and the host liquid crystal composition.
  • studies or improvements on conventional dichroism or order parameters have been described, as described below, for biphenyl or cyclohexylphenyl having a cyano group. This was substantially limited to the case where an Np liquid crystal composition having a bicyclic skeleton structure such as
  • the dichroism or order parameter is a harm depending on the order parameter of the host liquid crystal composition used, and the order parameter of the host liquid crystal composition itself is the order parameter of the liquid crystal composition. It was thought that because the heat resistance depends on thermal stability, the nematic-isotropic transition temperature (TNI) of the host liquid crystal composition should be used as an index. In other words, it has been inferred that, in general, when a liquid crystal composition having a high TNI is used as a host liquid crystal composition, the guest host liquid crystal composition exhibits high dichroism or order parameters.
  • TNI nematic-isotropic transition temperature
  • Np liquid crystal composition having a cyano group was later recognized from research on the reentrant phenomena of the liquid crystal phase and the like as having a remarkable strong association between liquid crystal molecules.
  • these liquid crystal compositions may have a strong microscopic interaction with specific dichroic dyes, especially anthraquinone dyes. Research was biased toward research on special liquid crystal systems with strong affinity using cyano-based liquid crystal compositions.
  • liquid crystal compositions used for active driving of TFTs and the like as shown in the Chemical Society of Japan, “Chemistry of Liquid Crystals”, Quarterly Review of Chemistry, No. 22 (1994), P48 Conventionally, a compound having a tricyclic skeleton such as a phenyl-six-hexyl-six-hexane, which has rarely been used because a smectic phase easily appears or the viscosity becomes too high, is frequently used as a main component. It was started. However, since the tricyclic liquid crystal composition used in these FTs and the like has low association with a dye, a guest-host type liquid crystal composition using a polycyclic liquid crystal and exhibiting high dichroism or order parameters. There has been no liquid crystal composition.
  • anthraquinone dye represented by the following structure is H
  • the present invention relates to liquids such as fluorine-based Np liquid crystal compositions and new Nn liquid crystal compositions.
  • An object of the present invention is to provide a guest-host type liquid crystal composition having a high order parameter of 0.76 or more, wherein the crystal composition is a host liquid crystal composition.
  • the present inventors have specified a guest-host type liquid crystal composition using a liquid crystal composition having a weak association property such as a fluorine-based liquid crystal composition containing a tricyclic or higher polycyclic liquid crystal component as a main component. It has been found that by combining an azo-based and / or anthraquinone-based dye having the following structure, a guest-host type liquid crystal composition exhibiting more excellent dichroism or higher order parameters can be obtained, and the present invention has been completed. Things.
  • a first aspect of the present invention is a guest-host type liquid crystal composition containing a dichroic dye in a host liquid crystal composition, wherein the host liquid crystal composition does not have a cyano group in the molecular axis direction.
  • the proportion of the tricyclic or higher polycyclic compound component in the host liquid crystal composition is 75 mol% or more, and the order parameter is 0.76 or more;
  • the invention relates to c relating to a guest-host type liquid crystal composition characterized by being at least 0.80 and a liquid crystal display device using the same.
  • 2 is a dichroic colorant represented by the following general formulas [I] to [!]. ⁇ ], and using any of the azo dyes represented by
  • the present invention relates to a guest-host type liquid crystal composition.
  • Y 1 and ⁇ 2 are each _ c ⁇ , one OCO—, one NHCH ”one, one CH” NH—, one CH ′ ”, one CH” one or a single R ′, R ⁇ and R 1 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxyalkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxyalkyl group or an alkoxy group: or The amino group substituted by these is shown.
  • One CF 3 , -OC H3, -0 may be replaced by CF ⁇
  • CF :,,-0 CH,, -0 CF :, may be substituted with
  • h represents 0 or 1 i represents 0 or 1 j represents 13 k represents 0 or 11 represents 1, 0 represents 0 or 1 p represents 0 2 q represents 0 2.
  • h represents 0 or 1 i represents 0 or 1 j represents 13 k represents 0 or 11 represents 1, 0 represents 0 or 1 p represents 0 2 q represents 0 2.
  • 3 of the present invention uses an anthraquinone dye represented by the following general formula [IV] as a dichroic dye in the guest-host type liquid crystal composition, and in the anthraquinone dye, a substituent ( ⁇ ⁇ [ 1
  • the present invention relates to a guest-host type liquid crystal composition characterized by containing at least one anthraquinone dye having a total number of 1 or more.
  • Y ⁇ '2 each independently represents a hydrogen atom; an alkyl group; alkoxyalkylene Le group; an alkoxy group, a halogen atom, substituted with a halogen atom alkyl
  • R represents a hydrogen atom; an alkyl group; an alkoxyalkyl group; an alkoxy group; a halogen atom: an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxyalkyl group; an alkoxy group; an alkyl group, an alkoxyalkyl group, a halogen atom or an alkoxy group.
  • 4 of the present invention provides a guest-host type liquid crystal composition, wherein the guest-host type liquid crystal composition contains at least one anthraquinone dye represented by the following general formula [V] as a dichroic dye. It relates to a host type liquid crystal composition.
  • Y '1 is a hydrogen atom; an alkyl group; an alkoxyalkyl group; alkoxy group, a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, alkoxy Kishiarukiru group or an alkoxy group; D>, and D> and Z ′ indicate °.
  • R ° is in general formula [IV]
  • 5 of the present invention is the guest-host type liquid crystal composition, which comprises four dichroic dye groups of dichroic dyes yellow, orange to red, violet, and blue,
  • the present invention relates to a guest-host type liquid crystal composition.
  • dichroic dyes represented by Group A (yellow), Group B (orange to red), Group C (biolet), and Group D (bullet) are at least selected from each group.
  • the present invention relates to a guest-host type liquid crystal composition characterized by containing one kind at a time.
  • R 1 ′ is a hydrogen atom; an alkyl group; an alkoxyalkyl group; an alkoxy group; a halogen atom; a cyclohexyl which may be substituted with an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom or an alkoxyalkyl group).
  • R represents a hydrogen atom; an alkyl group; an alkoxy group Alkyl group; represents an alkoxy group or a halogen atom.
  • R′R 14 is a hydrogen atom; an alkyl group; an alkoxyalkyl group; an alkoxy group; a halogen atom; a cyclohexyl which may be substituted with an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom or an alkoxyalkyl group
  • R′R 14 is a hydrogen atom; an alkyl group; an alkoxyalkyl group; an alkoxy group; a halogen atom; a cyclohexyl which may be substituted with an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom or an alkoxyalkyl group
  • R 1 f ′ is a hydrogen atom; an alkyl group; an alkoxyalkyl group; an alkoxy group; a halogen atom; an alkyl group, an alkoxy group, a cyclohexyl group which may be substituted with a halogen atom or an alkoxyalkyl group).
  • R 1 ( 'and R 17 are an alkyl group; an alkoxyalkyl group; an alkoxy group; a halogen atom: even when substituted with an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom or an alkoxyalkyl group. Represents a good benzyl or cyclohexylmethyl group.
  • R 18 and R 19 are each a hydrogen atom; a halogen atom; an alkyl group alkoxyalkyl group; an alkoxy group; an alkyl group, an alkoxyalkyl group, a halogen hexyl which may have a halogen or an alkoxy group) Or a fluorine group.
  • R "', R j 1 is a hydrogen atom; an alkyl group; an alkoxyalkyl group: an alkoxy group, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxyalkyl group, Nono androgenic atoms or substituted with an alkoxy group to be cyclo Represents a xyl group or a phenyl group.
  • the dichroic dye in the guest-host type liquid crystal composition, may be composed of a group of three dichroic dyes of yellow, red to violet, and blue, and the guest-host type liquid crystal having a black hue.
  • a host-host type liquid crystal composition is a host-host type liquid crystal composition.
  • a seventh aspect of the present invention is a reflective type capable of multicolor display in which a phase change type guest host liquid crystal composition is sandwiched between a transparent electrode substrate having a three primary color filter layer and an electrode substrate having a reflective layer.
  • the present invention relates to an active matrix liquid crystal display device using the guest-host type liquid crystal composition described in 1 to 6 of the present invention.
  • liquid crystal compound having no cyano group in the molecular axis direction used in the present invention examples include tricyclic to pentacyclic, preferably tricyclic polycyclic Np as shown in the following (1) to (24). And N n -type liquid crystal compounds.
  • a tricyclic or higher polycyclic compound refers to an alicyclic structure or an aromatic ring structure in the main chain or a ring structure containing a hetero atom such as Si in the molecule.
  • a substance containing more than one ring refers to an alicyclic structure or an aromatic ring structure in the main chain or a ring structure containing a hetero atom such as Si in the molecule.
  • R 4 1 is a linear or branched alkyl group, alkoxy group or Furuoroarukiru group, the number of 2-1 1 of alkoxy alkyl group having a carbon of 0 1 1 carbon atoms, an alkenyl group or Furuoro alkenyl or the these groups to substituted consequent opening having a substituent or a cyclohexyl group or a substituted Fuweniru group.
  • R 4 2 is hydrogen atom, a methyl group, a chlorine atom or a fluorine atom,.
  • a halogen atom such as a fluorine atom, a fluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a trifluoromethyl group, a fluoroalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms such as a difluoromethine group, a trifluoromethoxy group, and a fluorochloromethyl group.
  • Fluorochloroalkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as fluorochloroalkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and fluorochloromethoxy groups
  • a fluoroalkenyl group having 2 to 11 carbon atoms a linear or branched alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 2 to 11 carbon atoms. It represents a linear or branched alkyl group, alkoxy group or fluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyalkyl group having 2 to 11 carbon atoms, an alkenyl group or a fluoroalkenyl group.
  • Upsilon 4 4 respectively indicate a hydrogen atom or a chlorine atom, a halogen atom such as fluorine atom.
  • is each a hydrogen atom, a chlorine atom, a halogen atom or Shiano group, such as fluorine atoms.
  • a liquid crystal compound having a substituent containing an oxygen atom such as an alkoxyalkyl fluoride, an alkoxyalkyl, an alkoxyalkyl, or an alkoxy as a substituent such as R ′′, X ′ ′′, or X ′ ′′ is an active matrix.
  • the voltage holding ratio required during driving tends to decrease. It is desirable that the proportion of these liquid crystal compounds is 65 mol% or less, more preferably a liquid crystal composition containing no such compounds.
  • the order parameter of a host liquid crystal composition containing a liquid crystal compound containing an ester bond (for example, the above formulas (14) to (18)) contains another liquid crystal compound having no ester bond. Since the order parameter tends to be lower than that of the host liquid crystal composition, the amount of the polycyclic compound containing an ester bond should be 45% by weight or less of the liquid crystal compound. It is preferred.
  • the proportion of a component having low liquid crystallinity, such as non-liquid crystalline property or monotropic property, in the host liquid crystal composition is 25 mol% or less, preferably 10 mol% or less.
  • the ratio of the components of the polycyclic compound having four or more rings in the polycyclic compound is 30 mol% or less. If it exceeds 30 mol%, it tends to become a smectic phase or a crystalline phase, which is unsuitable for use in active drive type liquid crystal display devices.
  • the viscosity of the liquid crystal composition is low and the viscosity is low. The response characteristics of the display elements having a positive correlation are improved.
  • the liquid crystal compound preferably has a large dielectric anisotropy (absolute value). However, in order to adjust the viscosity of the liquid crystal composition and the liquid crystal temperature range, the liquid crystal compound has a dielectric anisotropy (absolute value). ) May be included.
  • dichroic dye used in the present invention examples include various known dyes such as azo type, anthraquinone type, quinophthalone type, perylene type and coumarin type. Among them, the Japan Society for the Promotion of Science 42 Committee Edition; “Liquid Crystal Device Handbook”, Nihon Kogyo Shimbun (1989), p. 224 to 730, azo-based and anthraquinone-based The coloring pigment The order parameter of the guest-host type liquid crystal composition used is good.
  • the dichroic dye to be combined with the host liquid crystal composition is any of the above-mentioned general formulas [I] to [!].
  • R 1 , R 2 and R 3 in the above general formulas [I] to [ ⁇ ] include a hydrogen atom; a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a benzyl group, a hexyl group, an octyl group, A linear or branched alkyl group such as a nonyl group or a dodecyl group; a linear or branched alkoxyalkyl group such as a methoxymethyl group, a butoxymethyl group, an ethoxyshethyl group, or a butoxyshethyl group; a methoxy group or an ethoxy group Straight-chain or branched alkoxy groups such as methoxy, propoxy, butoxy, pentoxy and octoxy groups;
  • dichroic dyes having the structure of the general formula [I] are exemplified.
  • HCH One tree The following are examples of dichroic dyes having the structure of the general formula [ ⁇ ].
  • R ′ ⁇ is a hydrogen atom; methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, A linear or branched alkyl group such as a xyl group, an octyl group, a nonyl group, or a dodecyl group; a linear or branched alkoxyalkyl group such as a methoxymethyl group, a butynmethyl group, an ethoxyquinethyl group, or a butoxethyl group; A straight-chain or branched alkoxy group such as a toxic group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentoxy group, or an ethoxy group; a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom; A) a
  • gamma 'as 2 preferably a hydrogen atom; a methyl group, Echiru group, propyl group, butyl group, a pentyl group, a hexyl group, Okuchiru group, nonyl group, a linear dodecyl group Chain or branched alk
  • R " is preferably a hydrogen atom; a linear or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a nonyl group, and a dodecyl group; Straight-chain or branched alkoxyalkyl groups such as butoxymethyl, ethoxyxyl, and butoxystyl groups; linear groups such as methoxy, ethoxyquin, propoxy, butoxy, pentoxy, and octoxy groups Or a halogenated alkoxy group; a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom; the alkyl group, the alkoxyalkyl group or the alkoxy group substituted with these halogen atoms; the alkyl group, the alkoxyalkyl group And
  • dichroic dyes having the structure of general formula [IV].
  • R and R ′ are hydrogen atoms; methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, octyl, nonyl, dodecyl
  • Linear or branched alkyl groups such as methoxymethyl group, butoxymethyl group, ethoxyquinethyl group, butoxyshethyl group, etc .; methoxy group, ethoxyquin group, propoxy group Group, butkin group, pentoxy group, octoxy group, etc.
  • Linear or branched alkoxy group a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom; an alkyl group, an alkoxyalkyl group or an alkoxy group substituted with a halogen atom.
  • R and R ′ are hydrogen atoms; methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, octyl, nonyl, dodecyl
  • Linear or branched alkyl groups such as methoxymethyl group, butoxymethyl group, ethoxyquinethyl group, butoxyshethyl group, etc .
  • methoxy group, ethoxy group, propoxy group Straight-chain or branched alkoxy groups such as butoxy group, butoxy group, pentoxy group, and octoxy group; fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, etc.
  • the order-parameter (S value) at the maximum absorption wavelength (S) of the guest-host type liquid crystal composition containing the anthraquinone dichroic dyes of [IV] and [V] is 0.1. It is at least 76, preferably at least 0.78, particularly preferably at least 0.80.
  • a high order parameter (0.78 or more) is required in a wide wavelength region of visible light.
  • four dichroic dye groups of yellow, orange-red, red, blue, and blue are formed, at least three dichroic dye groups are represented by the above general formulas [I] to [!].
  • the guest dye composition having a black hue is composed of three dichroic dye groups of yellow, red to violet, and blue
  • at least two dichroic dye groups are represented by the general formula [I] ⁇ [!
  • the dichroic dyes represented by Group A (yellow), Group B (orange to red), Group C (biolet), and Group D (bullet) are at least one type from each group.
  • Such a guest-host type liquid crystal composition is particularly preferable because it has a high order-parameter in a wide wavelength region, and realizes a liquid crystal composition having excellent solubility and excellent stability at low temperatures.
  • a preferable order parameter (S value) at a wavelength of 470 to 560 nm is 0.78 or more, more preferably 0.80 or more. is there.
  • the dye used in the present invention provides a liquid crystal composition having excellent dichroism and high order parameters by a combination of the dichroic dyes shown in each of the groups A to D as described above.
  • the azo dye represented by the general formula [VI] is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 46913/1991, and the azo dye represented by the general formula [W] is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No.
  • the azo dyes represented by the general formula [VDI] in JP-A No. 16 are disclosed in, for example, JP-A-63-310850, and the anthraquinone dyes represented by the general formula [IX] are described in In Japanese Patent Publication No. Hei 4-324988, the anthraquinone dye represented by the general formula [X] is described in, for example, Japanese Patent Publication No. Hei 4-72875.
  • Ru in the general formula [VI] is a hydrogen atom; a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a nonyl group, a dodecyl group and the like.
  • Chain or branched alkyl group linear or branched alkoxyalkyl group such as methoxymethyl group, butoxymethyl group, ethoxyshethyl group, butoxyshethyl group; methoxyquin group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group A straight-chain or branched alkoxy group such as a group, a pentoxy group or an ethoxy group; a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom; substituted with an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom or an alkoxyalkyl group A hexyl group or a phenyl group which may be substituted, more preferably a hydrogen atom; an alkyl group; An alkoxy group; benzalkonium alkoxyalkyl group.
  • R include a hydrogen atom: a linear or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a nonyl group and a dodecyl group.
  • a linear or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a nonyl group and a dodecyl group.
  • a straight-chain or branched alkoxyalkyl group such as a methoxymethyl group, a butoxymethyl group, an ethoxyquinethyl group and a butoxyshethyl group; a methoxy group, an ethoxyquin group, a propoxy group, Butoxy, pentoxy, O click butoxy linear or branched alkoxy group such as a group; fluorine atom, a chlorine atom, R 1 3 in c before shows the general formula is a halogen atom [W] of a bromine atom
  • R 14 include a hydrogen atom; a linear or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a nonyl group and a dodecyl group.
  • Linear or branched alkoxyalkyl groups such as methoxymethyl group, butoxymethyl group, ethoxyquinethyl group, butoxyshethyl group; methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group A straight-chain or branched alkoxy group such as ethoxy group; a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom; an alkyl group, an alkoxy group and a halogen atom; Or a cyclohexyl group or a phenyl group which may be substituted with an alkoxyalkyl group.
  • R 15 in the above general formula include a hydrogen atom: a linear group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a nonyl group, and a dodecyl group.
  • a straight-chain or branched alkoxyalkyl group such as a methoxymethyl group, a butoxymethyl group, an ethoxyquinethyl group or a butoxyethyl group; a methoxy group, an ethoxyquin group, a propoxy group, a butoxy group;
  • a straight-chain or branched alkoxy group such as a pentoxy group or an ethoxy group; a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom; an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom or an alkoxyalkyl group; A hexyl group or a phenyl group which may be substituted.
  • Preferred examples of 3 is hydrogen atom; a methyl group, Echiru group, propyl group, butyl group, pentyl group to, alkoxy group, Okuchiru group, nonyl group Linear or branched alkyl groups such as benzyl, dodecyl, etc .; linear or branched alkoxyalkyl groups such as methoxymethyl group, butoxymethyl group, ethoxyquinethyl group, butoxyshethyl group; methoxy Linear or branched alkoxy groups such as ethoxy, propoxy, butoxy, pentoxy, and ethoxy groups; halogen atoms such as fluorine, chlorine, and bromine; A cyclohexyl group or a phenyl group which may be substituted may be mentioned.
  • Preferred examples of 'and in the general formula [X] above are each a hydrogen atom; methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, octyl, nonyl, and dodecyl.
  • C! ⁇ Alkyl groups such as straight-chain or branched C!-Groups; methoxymethyl groups, butynmethyl groups, methoxypropyl groups, ethoxyquinethyl groups, butoxyshethyl groups, etc .; Linear or branched C, ⁇ ! Alkoxy groups such as xy, ethoxyquin, propoxy, butoxy, pentoxy, and octoxy; fluorine, chlorine, bromine, etc. And a halogen atom or a phenyl group which may be further substituted with these groups.
  • the dichroic dye used in the present invention is as described above. Those having a group are most preferred. That is, in the general formula [VI]
  • R 'a methyl group as one, Echiru group, propyl group, butyl group, a pentyl group, a hexyl group, Okuchiru group, nonyl group, a linear or branched d -C alkyl groups such as dodecyl radical
  • R 12 is a hydrogen atom or a d to C alkoxy group.
  • R 13 is a linear or branched group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a nonyl group, and a dodecyl group.
  • R 14 is a linear or branched alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxyquin group, a propoxy group and a butoxy group.
  • R 15 in the above general formula [ ⁇ ] is a linear or branched group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a nonyl group, and a dodecyl group.
  • R 16 and R 17 are linear or branched alkyl such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, octyl, nonyl, dodecyl, etc. Groups.
  • R ′ s and R 19 in the above general formula [ ⁇ ] are linear or linear such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, nonyl group and dodecyl group. And branched alkyl groups.
  • R 2 ° and R 21 are linear groups such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a nonyl group, and a dodecyl group.
  • a branched C ⁇ -alkyl group may be mentioned.
  • Examples of dyes that can be used in the present invention are summarized in Table 1 below.
  • the ratio of the dichroic dyes shown in groups (A) to (D) is selected so as to obtain a black hue.
  • (A) group 10 ⁇ 24 weight 3 ⁇ 4 '
  • (B) group 4 to 9% by weight
  • (C) group 3 to 17% by weight
  • the amount of the dichroic dye is 0.01 to 15% by weight, preferably 0.1 to 15% by weight, more preferably 0.5 to 1% by weight, based on the host liquid crystal composition.
  • the guest-host type liquid crystal composition of the present invention includes various ultraviolet absorbers, antioxidants, and sterol-based liquid crystals such as cholesteric nanoeduct as chiral dopants, and optically active alkyls at terminal substituents of the above-mentioned liquid crystal compounds.
  • the liquid crystal compound added as a chiral dopant is an additive, and these additives are included in the ⁇ host liquid crystal composition '' when calculating the ratio of the polycyclic compound having three or more rings. Make it not exist.
  • the guest-host type liquid crystal composition of the present invention can be easily obtained by mixing and dissolving the liquid crystal composition with a dichroic dye and various additives by an operation such as shaking.
  • the guest-host type liquid crystal composition prepared in this way is further described in the Japan Society for the Promotion of Science, Committee 142 Committee Edition; “Liquid Crystal Device Handbook” Nippon Kogyo Shinbunsha (1989), p. 31 Transparent electrode substrate with three primary color filter layers and reflective layer treated to obtain the phase-transition type guest-host effect as described in 5 to 329 and p 366 to 370 Between the electrode substrates with the electrodes, and edited by the Japan Society for the Promotion of Science No. 142 Committee; “Liquid Crystal Device Handbook”, Nihon Kogyo Shimbun (1989), p. 378-434, etc.
  • a liquid crystal display element capable of displaying a moving image in eight or more colors can be obtained by combining the active driving method using the active elements such as the thin film transistor! ⁇ IM described.
  • phase-transition type means that a cholesteric liquid crystal or a chiral liquid crystal obtained by adding a chiral dopant to a nematic liquid crystal is sandwiched between electrode substrates and a voltage is applied to the cholesteric liquid crystal. This is a method to convert between the phase of the helical phase and the nematic phase of the form in which the helical structure is solved.
  • the “three primary color filters” use the principle of additive color mixing to create color filters. It is used for one display, and each pixel has three primary colors of red, green, and blue.
  • This phase-transition type guest-host system utilizes light absorption of the color molecules in the guest-host type liquid crystal composition, and thus does not require a polarizing plate, and provides bright and high contrast characteristics. It is particularly preferable as a liquid crystal display device.
  • FIG. 1 a schematic cross-sectional view of a phase transition type reflection type liquid crystal display device using an N n type liquid crystal composition in a voltage applied state (FIG. 1) and in a voltage non-applied state (FIG. 2) is shown. showed that.
  • the voltage applied state (FIG. 3) and the voltage-unmarked state of the Hei 1 meier mode transmission type liquid crystal display device using the Np-type liquid phase composition are shown.
  • a schematic cross-sectional view in the added state (FIG. 4) is shown.
  • 1 is incident light
  • 2 is a polarizing plate
  • 3 is a glass substrate
  • 4 is a transparent electrode
  • 5 is an alignment film
  • 6 is a dichroic dye molecule
  • 7 is a host liquid crystal composition (liquid crystal molecule)
  • 8 is Transmitted light
  • 9 is a reflective layer
  • 10 is reflected light.
  • Host liquid crystal composition having the components and compositions shown in Tables 2 to 13 (composition ratio represents mol%) And dichroic dyes were added thereto in combinations as shown in Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 8, and the dyes were dissolved to prepare a guest-host type liquid crystal composition.
  • Dichroic dye for host liquid crystal composition was 0.2% by weight for azo and quinophthalone dyes and 0.4% by weight for anthraquinone dyes.
  • the guest-host type liquid crystal composition prepared in this way was coated with a polyimide resin having a transparent electrode 4 as shown in FIG. 3 or FIG. 4 and in contact with the liquid crystal composition (6 and 7). After coating and drying, two glass substrates 3 that have been rubbed and subjected to homogenous alignment treatment are arranged facing each other (gap 50 mm) with the alignment treatment surface (alignment film 5) inside. The cell was sealed in a sealed cell to create a liquid crystal display device.
  • the liquid crystal composition assumes a homogenous alignment state in which the liquid crystal composition is arranged in a fixed direction in parallel with the liquid crystal molecule electrode surface, and the dye molecules also take the same alignment according to the host liquid crystal composition.
  • the absorption spectrum of the guest-host type liquid crystal device fabricated in this manner was measured using light polarized parallel to and perpendicular to the orientation direction of the liquid crystal molecules, and each of these was measured.
  • the absorbances A ⁇ and A ⁇ of the dye for polarized light were measured.
  • the order parameter (S value) was calculated from
  • alkyl groups in the structural formulas shown in Tables 2 to 14 and 16 to 22 are linear unless otherwise specified.
  • dichroic dyes (D ye-1 to D ye-5) shown in the above, devices were prepared by the above method, and the S values were measured. Table 15 shows the results.
  • dichroic dyes (Dye-1 to Dye-5) shown in 14
  • devices were prepared in the same manner as in Example 1, and the S values were measured. Table 15 shows the results.
  • Fluorine-based Np-type liquid crystal composition LC—4, in which 3 to 4 ring components are 78 mol% and non-liquid crystal and monotropic components are 22 mol% (Table 5, TNI 16.0 °) C) and dichroic dyes (Dye-l to Dye1-5) shown in Table 14 were used to fabricate devices in the same manner as in Example 1, and the S values were measured. It was shown to.
  • dichroic dyes (Dye-1 to Dye-5) shown in 14
  • devices were prepared in the same manner as in Example 1, and the S values were measured. Table 15 shows the results.
  • the value was lower than the values in Examples 3 and 4 in which the content of the 3- to 4-ring component was 75 mol% or more and the non-liquid crystal component was 25 mol% or less.
  • Fluorine-based Np-type liquid crystal composition LC-17 containing 3 to 4 ring components of 55 mol%, non-liquid crystal and mono.tropic components of 45 mol% (Table 8, TNI 68.8 ° C ) And the dichroic dyes (D ye-l to D ye-5) shown in Table 14 to prepare a device in the same manner as in Example 1, and the S values were measured. Indicated.
  • Example 4 The value was lower than that of Example 4 in which 78% by mole of the 3 to 4 ring components and 22% by mole of the non-liquid crystal and monootropic components were obtained.
  • Example 5 a TLC of the host liquid crystal composition was relatively similar to that of Example 6, and a value slightly higher than that of Example 6 was used. One was lower than that of Example 6. (Comparative Example 5)
  • dichroic dyes (Dye-1 to Dye-5) shown in Table 14, devices were prepared in the same manner as in Example 1, and the S values were measured. Table 15 shows the results. .
  • N n-type liquid crystal composition having 75 to 3 mol% of 3 to 4 ring components
  • Table 15 shows the results of the measurement and S value measurement.
  • Example 16 A device was prepared in the same manner as in Example 1 using each of the azo dyes shown in Table 16 represented by [I], and the S values were measured. The results are shown in Table 16.
  • a device was prepared in the same manner as in Example 1 using each of the azo dyes shown in Table 18 shown in [III], and the S values were measured. The results are shown in Table 18.
  • a device was prepared in the same manner as in Example 1 using each of the anthraquinone dyes shown in Table 19 shown in [IV], and the S values were measured. Table 19 shows the results.
  • Example 7 A device was produced in the same manner as in Example 1 using each of the anthraquinone dyes shown in Table 20 represented by [V], and the S values were measured. The results are shown in Table 20. (Comparative Example 7)
  • a device was produced in the same manner as in Example 1 using each of the anthraquinone-based dyes [V] -1 represented by [V], and the S values were measured. Table 22 shows the results.
  • This liquid crystal composition I was allowed to stand at 200 ° C. for 500 hours. As a result, no abnormality such as precipitation of a dye was observed.
  • Example 2 The same dichroic dye (Dye-1) as in Example 1 was used in a fluorine-based Np-type liquid crystal composition (LC-) in which 95% by mole of 3 to 4 ring components and 5% by mole of non-liquid crystal component were used. 2) Dissolved in 100 g to prepare a whole liquid crystal composition. Using this, a device was fabricated in the same manner as in Example 14, and the S value was measured. The results are shown in Table 23.
  • LC- fluorine-based Np-type liquid crystal composition
  • the liquid crystal composition II was left at 120 ° C. for 500 hours. As a result, no abnormality such as precipitation of a dye was observed.
  • the following dichroic dye (Dye-1) was used in a fluorine-based Np-type liquid crystal composition (LC-12) 100 having 95 mol% of 3 to 4 ring components and 5 mol% of non-liquid crystal components. g) to prepare a liquid crystal composition IV. Using this, a device was produced in the same manner as in Example 1, and the S value was measured. The results are shown in Table 23.
  • a dichroic dye (Dye-1 3) having the following dye composition was mixed with a fluorine-based Np-type liquid crystal composition (LC-2) having 95% by mole of 3 to 4 ring components and 5% by mole of non-liquid crystal component. ) was dissolved in 100 g to prepare a liquid crystal composition 1 VI. Using this, a device was fabricated in the same manner as in Example 14, and the S value was measured. The results are shown in Table 23.
  • Example 14 The same dichroic dye (Dye-1) as in Example 14 was dissolved in 100 g of an Nn-type liquid crystal composition (LC-111) having 75 to 3 mol% of the 3- to 4-ring components. Thus, a liquid crystal composition 1 VII was prepared. Using this, a device was produced in the same manner as in Example 14, and the S value was measured. The results are shown in Table 24.
  • Example 14 The same dichroic dye (Dye-1) as in Example 14 was used in a 3: 1 ratio between a fluorine-based Np-type liquid crystal composition (LC-1) and an Nn-type liquid crystal composition (LC-1-2).
  • a liquid crystal composition IX was prepared by dissolving 100 g of a liquid crystal composition (LC-13: three to four ring components having 78 mol%) obtained by mixing at a weight ratio. Using this, a device was fabricated in the same manner as in Example 13, and the S value was measured. The results are shown in Table 24.
  • Liquid crystal fiber LC-1
  • Liquid crystal material LC-9
  • R, R ', R "and' R ⁇ are each H or one C 4 H 9 (t)
  • Nn-type liquid crystal compositions and liquid crystal compositions combining Nn-type and Np-type liquid crystals
  • a liquid crystal display device using a guest host composition having a high order parameter can be obtained, and an effect that a high-contrast display can be obtained can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a liquid crystal display device according to the present invention, in which a reflection type liquid crystal display device in a phase transition mode using an N n -type liquid crystal composition is applied with a voltage.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a reflection-type liquid crystal display device in a phase transition mode using an Nn-type liquid crystal composition in a state where no voltage is applied, as an example of a liquid crystal display device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a liquid crystal display device according to the present invention, in which a voltage is applied to a transmissive liquid crystal display device of a Hei 1 meier mode using an Np-type liquid crystal composition.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a liquid crystal display device according to the present invention, in which a transmissive liquid crystal display device of the Hei 1 meier mode using an Np-type liquid crystal composition is in a voltage-free state.

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Description

明 細 書
液晶組成物および液晶表示素子
技 術 分 野
本発明は表示素子などに用いられる液晶組成物およびこれを用いた液 晶表示素子に関する。
背 景 技 術
ホスト液晶組成物に二色性色素を混合したゲストホス卜型液晶組成物 を用いるゲストホスト型液晶表示素子は視野角あるいは明るさなどに優 れているため、 将来の携帯情報機器に用いられる反射型表示用などに注 目されている。
このゲス トホスト型液晶表示素子のコントラストなどの表示品質は、 使用するゲストホスト型液晶組成物の二色性ないしはオーダーパラメ一 夕一と直接的に相関するために、 高いオーダ一パラメ一タ一を示すゲス トホス 卜型液晶組成物であることが従来から要求されている。 最近では 特に薄膜卜ランジス夕方式液晶表示素子 (T F T · L C D ) などに使用 できるフ ッ素系液晶組成物などの新しいホス卜液晶組成物を用いた高い オーダーパラメ一夕—を示すゲストホス ト型液晶組成物が求められてい る。
このゲストホスト型液晶組成物の二色性ないしはオーダ一パラメータ —の改良は、 用いる二色性色素とホスト液晶組成物の両面から進められ るべきであるが、 このうちホス ト液晶組成物の側面では、 従来の二色性 あるいはオーダ一パラメーターに関する研究あるいは改良は、 以下に述 ベるようにシァノ基を有するビフヱニルもしくはシクロへキシルフェニ ルのような 2環性の骨格構造を持つ N p液晶組成物を主成分として用い た場合に実質的に限定されていた。
従って、 上記のフッ素系液晶組成物等の新しい液晶組成物を用いた場 合には、 従来の常識は必ずしも通用せず、 ホス 卜液晶組成物の具備すベ き要件が不明であり、 このためフッ素系 N p液晶組成物や N n液晶組成 物などを用いた高いオーダ一パラメータ一を示すゲス卜ホスト型液晶組 成物の開発を難しく していた。
すなわち、 ホスト液晶組成物の成分やその組成が、 ゲス トホス ト型液 晶組成物の二色性ないしはオーダーパラメ一ターに与える影響の研究に ついては、 その初期にシッフベース系、 エステル系などの液晶組成物に ついてが検討されたが、 その後分子軸方向にシァノ基を有するビフヱ二 ル系あるいはフヱ二ルシク口へキサン系の N ρ液晶組成物などのシァノ フ ニル構造を骨格構造として有する 2環性 N p液晶組成物を主成分と する液晶組成物が主流となってきた。
その際、 二色性又はオーダーパラメータ一は、 使用するホス 卜液晶組 成物自体のオーダーパラメ一ターに依存する害であり、 このホス卜液晶 組成物自体のオーダーパラメータ一は該液晶組成物の熱安定性に依存す る罟であるから、 そのホス 卜液晶組成物のネマチック ·等方性転移温度 ( T N I ) を指標にすべきとの考え方があった。 すなわち一般に T N I が高い液晶組成物をホス卜液晶組成物とした場合のゲス卜ホスト液晶組 成物が、 高い二色性あるいはオーダーパラメーターを示すとの推論があ つた。
しかしながら上記の推論は、 配合組成の近似した同種のホス 卜液晶組 成物を用いた場合には概ね成立するものの、 配合組成が異なるホス卜液 晶組成物の間では必ずしも成立せず、 したがってホスト液晶組成物の T N I とオーダーパラメ一夕一とに相関があるとは言えないものであった c 例えば第 9回液晶討論会予稿集 P 1 5 9、 Mo 1. C r y s t. L i q. C r y s t . , 1 9 9 3, Vo l . 2 2 5, 1 9 7 - 2 1 0頁で、 オーダ—パラメーターに対しては、 液晶成分の構造種の違いによる影響 の方がしばしばはるかに大きいことが報告されたり、 また、 同一の二色 性色素を用いても、 TN Iの高い液晶組成物中よりも TN Iの低い液晶 組成物中でしばしばより高いオーダーパラメーターが得られる場合があ る (本願明細書の実施例 6と比較例 4参照) ことから、 液晶種を越えて TN Iを指標とすることが困難であることが明らかとなった。
その後、 オーダーパラメータ一の研究は上記のシァノ基を有するビフ ェニル系、 フエ二ルンクロへキサン系の 2環性 Np液晶組成物、 具体的 には下記構造及び組成の E. メルク社製液晶組成物 Z L I — 1 】 3 2お よび E— 7 (いずれも商品名) などの 2環性成分を主成分としたシァノ 系液晶組成物をホス卜液晶組成物として用いた場合に、 コン トラス トの ほか、 光安定性、 熱安定性、 保存安定性等の信頼性も優れていることが 明らかとなったために、 これらをホスト液晶組成物として用いた場合に 収斂していき、 ホス ト液晶組成物にはこれらのものを用いることに実質 的に固定して、 その後の研究は二色性色素の構造改良へと移行していった ( ( Z L I - 1 1 3 2組成)
2 4モル%
C r, Η 3 6モル%
C; Η 2 5モル%
C , Η C Ν 1 5モル%
Figure imgf000005_0001
5 1 モル%
C ; H 2 5モル%
C„ H , τ 1 6モル%
H C N 8モル%
Figure imgf000006_0001
しかしながら、 この種のシァノ基を有する N p液晶組成物は、 その後、 液晶相のリエン トラン卜現象に関する研究などから、 液晶分子相互にミ ク口的な強い会合性を有することが改めて認識され、 またこれらの液晶 組成物は特定の二色性色素、 特にアントラキノン系色素と強いミ クロ的 な相互作用を有する可能性が相次いで報告されるなど、 従来の二色性な いしはオーダ一パラメーターの研究は、 シァノ系液晶組成物を用いた会 合性の強い特殊な液晶系での研究に偏っていた。
現在、 T F Tなどのァクティブ駆動などに用いられる液晶組成物では、 日本化学会編 ; 「液晶の化学」 季刊化学総説、 N o . 2 2 ( 1 9 9 4 ) 、 P 4 8に見られるように、 従来、 スメクチック相が出やすい、 あるいは 粘度が高くなりすぎる、 などの点から殆ど使用されなかったフエニルシ ク口へキシルシク口へキサンなどの 3環性の骨格を有する化合物が、 主 要成分として多用されるようになった。 しかしながら、 これらの丁 F T 等に用いられる 3環性の液晶組成物は、 色素との会合性が低いので多環 性液晶を用いて高い二色性ないしはオーダーパラメ一ターを示すゲス ト ホス 卜型液晶組成物はこれまでなかった。
フッ素系液晶化合物などの最近使用されはじめてきたホス 卜液品組成 物を用いたゲストホスト液晶組成物は、 重要なブルー系色素に多く含ま れるアン トラキノン系色素の二色性が、 上記のシァノ基を有する- \' P液 晶組成物を用いた場合よりも、 しばしば大幅に低下してしまうという問 題があり、 このことから、 前記のシァノ系液晶組成物はアン卜ラキノ ン 系色素と強いミク口的な相互作用を有し、 これが高い二色性に重大な影 響があるという考えが支持される結果となった。
その後、 試行錯誤の結果、 フッ素系液晶組成物としては商品名 Z L I - 4 7 9 2 ( E . メルク社製品) 中で上記のアン トラキノン系色素の二 色性の低下が比較的に小さいことが見いだされ、 例えば特開平 7 - 1 7 9 8 5 8号公報の実施例などに見られるように、 上記銘柄の液晶組成物 がフッ素系での定番ホス卜液晶組成物として利用されてきているが、 な お二色性ゃコン卜ラス卜の点で充分ではなかった。
例えば、 下記構造で示されるアン 卜ラキノ ン系色素は、 H
Figure imgf000007_0001
〇 N H2 前記構造及び組成を有する E . メルク社製シァノ系液晶組成物 Z L I 一 1 1 3 2と組み合わせた場合、 オーダ一パラメータ一が 0 . 7 8 と比較 的高い値を示していたが、 フッ素系液晶組成物 Z L I — 4 7 9 2 ( E . メルク社製品) と組み合わせた場合、 オーダ一パラメ一ターは 0 . 7 3 と大幅に低下していた。 発 明 の 課 題
本発明は、 フッ素系 N p液晶組成物や新しい N n液晶組成物などの液 晶組成物をホス 卜液晶組成物とする、 オーダ一パラメータ一が 0 . 7 6 以上と高いゲス トホスト型液晶組成物を提供することにある。
すなわち本発明者らは、 3環性以上の多環性液晶成分を主成分とする フッ素系液晶組成物などの会合性の弱い液晶組成物を用いたゲス 卜ホス ト型液晶組成物において、 特定の構造を有するァゾ系及び又はアントラ キノン系色素を組み合わせることによりさらに優れた二色性ないし高い オーダ—パラメ—ターを示すゲストホス 卜型液晶組成物が得られること を見いだし、 本発明を完成したものである。
発 明 の 開 示
本発明の 1 は、 ホス卜液晶組成物中に二色性色素を含むゲストホスト 型液晶組成物において、 該ホスト液晶組成物が分子軸方向にシァノ基を 有しない 3環性以上の多環性化合物を主成分とし、 かつ該ホス 卜液晶組 成物中に占める該 3環性以上の多環性化合物成分の比率が 7 5モル%以 上であり、 オーダーパラメータ一が 0 . 7 6以上、 好ましくは 0 . 8 0 以上であることを特徴とするゲス卜ホスト型液晶組成物に関する c 並びにこれを用いた液晶表示素子に関するものである。
本発明の 2は、 上記ゲス トホス ト型液晶組成物中において、 二色性色 素として下記一般式 [ I ] 〜 [! Π ] で示されるァゾ系色素のいずれかを 用い、 かつ、 このァゾ系色素分子において、
で示される環の
Figure imgf000008_0001
数の合計が 4個以上であり、 該ァゾ系色素分子に含まれるァゾ結合 (一 N = N-) の数が 2〜 6であるァゾ系色素を、 少なく とも一種含むことを特 徴とするゲストホス ト型液晶組成物に関するものである。
Figure imgf000009_0001
D D [Π]
D 1 — Y A Y2 — D [ΠΙ] 但し、 D: 、 はそれぞれ独立に
Figure imgf000009_0002
を示す。
(式中 X1 〜X" はそれぞれ独立に— N = N—、 — CO〇一、 - 0 C 0 一、 - N H C H , 一、 一 CH2 NH -、 - 0 C H , 一、 一 CH2 0 -、 または単結合を示し、 Y1 、 γ 2 はそれぞれ _ c〇〇一、 一 OCO—、 一 NHCH」 一、 一 CH」 NH—、 一〇CH'」 一、 一 CH」 〇一または 単結合を示す。 R' 、 R - 、 R 1 はそれぞれ独立に水素原子; アルキル 基; アルコキシアルキル基; アルコキシ基;ハロゲン原子; ハロゲン原 子で置換されたアルキル基、 アルコキシアルキル基またはアルコキシ 基: もしくはこれらで置換されたァミ ノ基を示す。
Figure imgf000009_0003
Figure imgf000010_0001
れらは一 F、 一 C l、 一 CH:, 、 - C F;, 、 一 OCH 0 C F , で 置換されてもよい。
Figure imgf000010_0002
一 C F3 、 - O C H3 、 - 0 C F < で置換されてもよい
Figure imgf000010_0003
C F:, 、 - 0 C H , 、 - 0 C F:, で置換されてもよい 式中の hは 0又は 1 iは 0又は 1 jは 1 3 kは 0又は 1 1 は 1 3を示し、 0は 0又は 1 pは 0 2 qは 0 2を示す。 を示し、
Figure imgf000011_0001
これらは一 F C I CH3 - C F 3 OCH3 - O C F , で置換されてもよい。 )
また本発明の 3は、 前記ゲストホスト型液晶組成物中において、 二色 性色素として下記一般式 [IV] で表されるアントラキノン色素を用い、 このアントラキノン色素において、 アントラキノン骨格の置換基 (χ[ 1
X χ" i γ i に含まれる で示される環
Figure imgf000011_0002
の数の合計が 1個以上であるアントラキノン系色素を、 少なく とも一種 含むことを特徴とするゲス卜ホス卜型液晶組成物に関するものである。
Figure imgf000011_0003
(式中、 ΧΜ X12 X 'はそれぞれ独立に、 — ΝΗ
一 ΝΗ
Figure imgf000011_0004
Y ! Υ ' 2はそれぞれ独立に水素原子; アルキル基; アルコキシアルキ ル基; アルコキシ基; ハロゲン原子 ; ハロゲン原子で置換されたアルキ
Figure imgf000012_0001
R は水素原子; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコキシ基; ハロゲン原子: ハロゲン原子で置換されたアルキル基、 アルコキシアル キル基; アルコキシ基; アルキル基、 アルコキシアルキル基、 ハロゲン 原子またはアルコキシ基で置換されていても良いシク口へキシル基また はフェニル基を示す。 )
さらに本発明の 4は、 前記ゲストホスト型液晶組成物中において、 二 色性色素として下記一般式 [ V ] で表されるアン卜ラキノ ン系色素を、 少なく とも一種含むことを特徴とするゲストホスト型液晶組成物に関す るものである。
Figure imgf000012_0002
(式中、 Y ' 1は水素原子; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコ キシ基; ハロゲン原子; ハロゲン原子で置換されたアルキル基、 アルコ キシアルキル基またはアルコキシ基; D〉を示し、 さらに D〉および Z ' は ° を示す。 R ° は一般式 [IV] におけるもの
Figure imgf000013_0001
と同義である。 ) さらに本発明の 5は、 前記ゲス トホス 卜型液晶組成物において、 二色 '性色素力くイェロー、 オレンジ〜レツ ド、 くィォレツ 卜、 ブルーの 4つの 二色性色素群から成り、 ブラックの色相を持つゲストホス 卜型液晶組成 物であって、 少なく とも 3つの二色性色素群が上記一般式 [ I ] [ V ] で示されるァゾ系色素またはアントラキノン系色素であることを特徴と するゲス 卜ホス卜型液晶組成物に関するものである。
より好ましくは、 下記 A群 (イエロ一) 、 B群 (オレンジ〜レッ ド) 、 C群 (バイオレツ 卜) 、 及び D群 (ブル一) で示される二色性色素を各 々の群から少なく とも一種ずつ含むことを特徴とするゲストホスト型液 晶組成物に関するものである。
( A群) (イエロ—)
下記一般式 [VI ] で表されるァゾ系二色性色素。
Figure imgf000013_0002
(式中、 R 1 'は水素原子; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコ キシ基; ハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原子もし くはアルコキシアルキル基で置換されていてもよいシク口へキシル基ま たはフヱ二ル基を表わし、 R は水素原子; アルキル基; アルコキシ アルキル基; アルコキシ基またはハロゲン原子を表わす。 )
( B群) (オレンジ〜レッ ド)
下記一般式 [ VH ] で表されるァゾ系二色性色素。
Figure imgf000014_0001
(式中、 R ' R 1 4は水素原子; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコキシ基; ハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原 子またはアルコキシアルキル基で置換されていてもよいシク口へキシル 基またはフエ二ル基を表わす。 )
( C群) (バイオレツ ト)
下記一般式 [VID] で表されるァゾ系二色性色素及び又は下記一般式 [K ] で表されるアントラキノ ン系二色性色素。
R
Figure imgf000014_0002
(式中、 R 1 f 'は水素原子 ; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコ キン基; ハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原子また はアルコキシアルキル基で置換されていてもよいシクロへキシル基また はフヱ二ル基を表わし、 R 1 ('および R 1 7はアルキル基; アルコキシ アルキル基; アルコキシ基; ハロゲン原子 : アルキル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原子またはアルコキシアルキル基で置換されていてもよいべ ンジル基またはシクロへキシルメチル基を表わす。 ) [DC
Figure imgf000015_0001
(式中、 R 1 8及び R 1 9はそれぞれ水素原子;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、 アルコキシアルキ ル基、 ハロゲンまたはアルコキシ基を有しても良いシク口へキシル基ま たはフユ二ル基を示す。 )
( D群) (ブルー)
下記一般式 [ X ] で表されるアン卜ラキノン系二色性色素。
Figure imgf000015_0002
(式中、 R "'、 R j 1は水素原子; アルキル基 ; アルコキシアルキル基 : アルコキシ基; ハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシアルキル基、 ノヽ ロゲン原子またはアルコキシ基で置換されていても良いシクロへキシル 基またはフエ二ル基を示す。 )
また本発明の 6は、 前記ゲストホスト型液晶組成物において、 二色性 色素がイェロー、 レッ ド〜バイオレッ ト、 ブルーの 3つの二色性色素群 から成り、 ブラックの色相を持つゲストホス ト型液晶組成物であって、 少なく とも 2つの二色性色素群が上記一般式 [ I ] 〜 [ V ] で示される ァゾ系色素及び又はアン トラキノン系色素であることを特徴とするゲス 卜ホスト型液晶組成物に関するものである。
本発明の 7は、 三原色カラ一フィルター層を有する透明電極基板と反 射層を有する電極基板の間に、 相転移型ゲス 卜ホス 卜液晶組成物を挟持 してなる多色表示可能な反射型アクティブマトリ ックス液晶表示素子に おいて、 本発明の 1〜6に記載されたゲス 卜ホス ト型液晶組成物を用い た液晶表示素子に関するものである。 発明を実施するための形態
以下、 本発明を詳細に説明する。
本発明に用いる分子軸方向にシァノ基を有しない液晶性化合物として は、 下記 ( 1 ) 〜 ( 2 4 ) のような 3環〜 5環性、 好ましくは 3環性の 多環性の N p型あるいは N n型の液晶性化合物が挙げられる。
なお、 本発明において 3環性以上の多環性化合物とは、 主鎖に脂環族 構造及び芳香環構造、 あるいはこれらに S i等のへテロ原子を含む環構 造を一分子内に 3環以上含むものをさす。
1 o ?.
X: X
0 H
Figure imgf000017_0001
ο
Figure imgf000018_0001
?3 7 ?0 ? D ?0 ?0
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000020_0001
(式中、 R 4 1は炭素数 1〜 1 0の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基、 アルコキシ基またはフルォロアルキル基、 炭素数 2〜 1 1のアルコキシ アルキル基、 アルケニル基またはフルォロアルケニル基、 もしくはこれ らの基を置換基として有する置換シク口へキシル基または置換フヱニル 基を示す。 R 4 2は水素原子、 メチル基、 塩素原子、 またはフッ素原子を 示す。 X "は塩素原子、 フッ素原子などのハロゲン原子、 トリフルォロ メチル基などの炭素数 1〜 1 0のフルォロアルキル基、 ジフルォロメ ト キン基、 トリフルォロメ トキシ基などの炭素数 1〜 1 0のフルォロアル コキシ基、 フルォロクロロメチル基などの炭素数 1〜 1 0のフルォロク ロロアルキル基、 フルォロクロロメ トキシ基などの炭素数 1〜 1 0のフ ルォロクロ口アルコキシ基、 炭素数 2〜 1 1のフルォロアルケニル基、 炭素数 1〜 1 0の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基またはアルコキシ 基、 もしくは炭素数 2〜 1 1のアルコキシアルキル基を示す。 は炭 素数 1〜 1 0の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基、 アルコキシ基また はフルォロアルキル基、 炭素数 2〜 1 1のアルコキシアルキル基、 アル ケニル基またはフルォロアルケ二ル基を示す。 '〜Υ 4 4は各々水素原 子、 または塩素原子、 フッ素原子などのハロゲン原子を示す。 〜 は各々水素原子、 塩素原子、 フッ素原子などのハロゲン原子、 または シァノ基を示す。 )
このうち、 R ' '、 X ' '、 X '」等の置換基にフッ化アルコキシアルキル、 フッ化アルコキシ、 アルコキシアルキル、 アルコキシ等の酸素原子を含 む置換基をもつ液晶化合物は、 アクティブマトリ ックス駆動時に必要な 電圧保持率を低下させる傾向にあり、 好ましくはホスト液晶組成物中の これらの液晶化合物の割合が、 6 5モル%以下、 より好ましくは含まな い液晶組成物であることが望ましい。
なお、 エステル結合を含む液晶化合物 (例えば前示式 ( 1 4 ) 〜 ( 1 8 ) ) を含むホス 卜液晶組成物のオーダーパラメ一夕一は、 エステル結 合を有しない他の液晶化合物を含有するホス卜液晶組成物と比較してォ ーダ一パラメ一ターが低下する傾向があることから、 エステル結合を含 む多環性化合物の使用量は液晶化合物中の 4 5重量%以下とすることが 好ましい。
本発明においては、 特にホス 卜液晶組成物中の非液晶性ないしはモノ • トロピックなどの液晶性の低い成分の比率を 2 5モル%以下、 好まし くは 1 0モル%以下とする。
又、 多環性化合物中の 4環性以上の多環性化合物成分の比率を 3 0モ ル%以下とすることが好ましい。 3 0モル%を越えるとスメクチック相 や結晶相になりやすく、 アクティブ駆動方式液晶表示素子用として使用 するのに不適切である。 4環性以上の多環性化合物の量を 3 0モル%以 下、 好ましくは 0〜 1 0モル%とするホス ト液晶組成物を使用すること により、 液晶組成物の粘性が低く、 粘性と正の相関のある表示素子の応 答特性が良好となる。
該液晶化合物は、 誘電率異方性 (絶対値) の大きなものを使用するの が好ましいが、 液晶組成物の粘度の調整や液晶温度範囲の調整等のため、 誘電率異方性 (絶対値) の小さい液晶化合物を含んでいてもよい。
本発明で用いる二色性色素としては公知のァゾ系、 アン トラキノ ン系、 キノフタロン系、 ペリ レン系、 クマリ ン系などの各種の色素が挙げられ るが、 その中でも日本学術振興会第 1 4 2委員会編 ; 「液晶デバイスハ ンドブック」 日本工業新聞社 ( 1 9 8 9 ) 、 p 7 2 4〜 7 3 0の記載に もあるように、 ァゾ系およびアン卜ラキノ ン系の二色性色素は、 これを 用いたゲストホスト型液晶組成物のオーダーパラメ一ターが良好である c 上記ホスト液晶組成物と組み合わされる二色性色素としては前記一般 式 [ I ] 〜 [! C] で表されるァゾ系色素、 および/または前記一般式 [IV] 〜 [V] で表されるアントラキノン系色素が挙げられる。 これら 色素を組み合わせることにより、 さらに優れた二色比または高いオーダ 一パラメータ—を示すゲス 卜ホスト型液晶組成物が得られる。 前記一般式 [I] ないし [ΠΙ] における R1 、 R2 、 R3 の好ましい 例としては水素原子; メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ぺ ンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 ノニル基、 ドデシル基等の直鎖状 又は分岐状のアルキル基; メ トキシメチル基、 ブトキシメチル基、 エト キシェチル基、 ブトキシェチル基等の直鎖状又は分岐状のアルコキシァ ルキル基; メ トキシ基、 ェトキシ基、 プロポキシ基、 ブ卜キシ基、 ペン トキシ基、 ォク トキシ基等の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基; フッ素 原子、 塩素原子、 臭素原子等のハロゲン原子; フッ化アルキル基、 フッ 化アルコキシアルキル基等のハロゲン原子で置換されたアルキル基、 ァ ルコキシアルキル基もしくはアルコキシ基; 又はこれらで置換されたァ ミ ノ基が挙げられる。
具体的には、 一般式 [I] の構造を有する二色性色素として以下のも のが挙げられる。
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000023_0001
■X·
Figure imgf000024_0001
Figure imgf000024_0002
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0002
R = N = N 氺
Figure imgf000026_0001
Figure imgf000026_0002
Figure imgf000026_0003
R 〇 C H
Figure imgf000026_0004
*-x /V-R'
Figure imgf000027_0001
R N 0 C H . ー 氺
Figure imgf000027_0002
R N- * 氺
Figure imgf000027_0003
Figure imgf000027_0004
R N— *
Figure imgf000028_0001
二 N 氺
Figure imgf000028_0002
R H C H — 氺 氺
Figure imgf000028_0003
H C H, *
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氺 ー NH C H
Figure imgf000029_0002
R 二 N氺 氺
Figure imgf000029_0003
Figure imgf000029_0004
Figure imgf000030_0001
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Figure imgf000030_0003
Figure imgf000031_0001
H C H: 一 木
Figure imgf000032_0001
また、 一般式 [Π] の構造を有する二色性色素として以下のものが挙げ られる。
Figure imgf000032_0002
Figure imgf000032_0003
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Figure imgf000033_0003
Figure imgf000033_0004
Figure imgf000034_0001
さらに、 一般式 [ΠΙ] の構造を有する二色性色素と げられる。
Figure imgf000035_0001
N R
Figure imgf000035_0002
R '
Figure imgf000035_0003
Figure imgf000036_0001
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Figure imgf000036_0003
Figure imgf000037_0001
Figure imgf000037_0002
(上記一般式 [ I ] ないし [ΙΠ] の色素の例において、 R、 R' 、 R" . R' 〃 、 は水素原子; メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ぺ ンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 ノニル基、 ドデシル基等の直鎖状 又は分岐状のアルキル基; メ トキシメチル基、 ブトキンメチル基、 エト キンェチル基、 ブトキシェチル基等の直鎖状又は分岐状のアルコキシァ ルキル基: メ トキシ基、 エトキシ基、 プロポキシ基、 ブトキン基、 ペン トキシ基、 ォク 卜キシ基等の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基; フッ素 原子、 塩素原子、 臭素原子等のハロゲン原子; ハロゲン原子で置換され たアルキル基、 アルコキシアルキル基もしくはアルコキシ基を示す。 ) これら [ I ] 、 [Π] 、 [ΙΠ] のァゾ系二色色素を含有するゲス トホ ス ト型液晶組成物は、 その最大吸収波長 (ス 、 ) におけるオーダ一パ ラメータ一 (S値) が 0 . 8 0以上、 好ましくは 0 . 8 2以上のもので
前記一般式 [ IV ] における y u、 γ ' 2として、 好ましくは、 水素原子 ; メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル 基、 ォクチル基、 ノニル基、 ドデシル基等の直鎖状又は分岐状のアルキ
Figure imgf000038_0001
R " として、 好ましくは水素原子; メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 ノニル基、 ドデシル 基等の直鎖状又は分岐状のアルキル基; メ トキシメチル基、 ブトキシメ チル基、 エトキシェチル基、 ブトキシェチル基等の直鎖状又は分岐状の アルコキシアルキル基; メ トキシ基、 エトキン基、 プロポキシ基、 ブト キシ基、 ペントキシ基、 ォク トキシ基等の直鎖状又は分岐状のアルコキ シ基; フッ素原子、 塩素原子、 臭素原子等のハロゲン原子; これらのハ ロゲン原子で置換された前記アルキル基、 アルコキシアルキル基もしく はアルコキシ基;前記アルキル基、 アルコキシアルキル基、 ハロゲン原 子もしくはアルコキシ基で置換されていても良いシクロへキシル基もし くはフェニル基が挙げられる。
一般式 [ IV] の構造を有する二色性色素として以下のものが挙げられ
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Figure imgf000039_0002
Figure imgf000039_0003
(上記一般式 [IV] の色素の例において、 R、 R ' は水素原子; メチル 基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォク チル基、 ノニル基、 ドデシル基等の直鎖状又は分岐状のアルキル基: メ トキシメチル基、 ブトキシメチル基、 エトキンェチル基、 ブ卜キシェチ ル基等の直鎖状又は分岐状のアルコキシアルキル基; メ トキシ基、 エト キン基、 プロポキシ基、 ブトキン基、 ペントキシ基、 ォク トキシ基等の 直鎖状又は分岐状のアルコキシ基: フッ素原子、 塩素原子、 臭素原子等 のハロゲン原子; ハロゲン原子で置換されたアルキル基、 アルコキシァ ルキル基もしくはアルコキシ基を示す。 )
前記一般式 [V] における Υι :'として好ましいものは、 一般式 [IV] における Υ1 'および Υ12として好ましいものと同じであり、 R。 として 好ましいものも一般式 [IV] における R" として好ましいものと同様の 基が挙げられる
一般式 [V] の構造を有する二色性色素として以下のものが挙げられ る。 R
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Figure imgf000040_0002
(上記一般式 [V] の色素の例において、 R、 R ' は水素原子; メチル 基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォク チル基、 ノニル基、 ドデシル基等の直鎖状又は分岐状のアルキル基; メ トキシメチル基、 ブトキシメチル基、 エトキンェチル基、 ブ トキシェチ ル基等の直鎖状又は分岐状のアルコキシアルキル基; メ 卜キシ基、 エト キシ基、 プロポキシ基、 ブトキシ基、 ペントキシ基、 ォク トキシ基等の 直鎖状又は分岐状のアルコキシ基; フッ素原子、 塩素原子、 臭素原子等 のハロゲン原子; ハロゲン原子で置換されたアルキル基、 アルコキシァ ルキル基もしくはアルコキシ基を示す。 )
これら [IV] 、 [V] のアン卜ラキノ ン系二色性色素を含むゲス トホ ス ト型液晶組成物の最大吸収波長 (ス ) におけるオーダ一パラメ一 タ一 (S値) は、 0. 7 6以上、 好ましくは 0. 7 8以上、 特に好まし くは 0. 8 0以上である。
ブラックの色相を持つゲストホスト型液晶組成物の場合には、 可視光 の広い波長領域において高いオーダ一パラメータ一 (0. 7 8以上) が 要求されるため、 ブラックの色相を持つゲスト色素組成がイエロ一、 ォ レンジ〜レツ ド、 バイオレツ ト、 ブルーの 4つの二色'性色素群から成る 場合、 少なく とも 3つの二色性色素群が上記一般式 [ I ] 〜 [! Π] に示 されるァゾ系色素及び上記一般式 [IV] 、 [V] に示されるアントラキ ノン系色素から選ばれる色素を含むことが好ましい。 また、 ブラックの 色相を持つゲスト色素組成がイエロ一、 レッ ド〜バイオレッ ト、 ブル一 の 3つの二色性色素群から成る場合、 少なく とも 2つの二色性色素群が 上記一般式 [ I ] 〜 [! Π] に示されるァゾ系色素及び上記一般式 [IV] 、 [V] に示されるアントラキノン系色素から選ばれる色素を含むことが 好ましい。
特に、 前記 A群 (イェロー) 、 B群 (オレンジ〜レツ ド) 、 C群 (バ ィォレツ ト) 、 及び D群 (ブル一) で示される二色性色素を各々の群か ら少なく とも一種ずつ含む該ゲス卜ホスト型液晶組成物は、 広い波長領 域において高いオーダ一パラメーターを有し、 かつ溶解性に優れ低温で の安定性に優れた液晶組成物を実現するので特に好ましい。
このブラックの色相を持つゲストホス卜型液晶組成物の場合、 波長 4 7 0〜5 6 0 nmにおける好ましいオーダ一パラメータ一 (S値) は 0. 7 8以上、 より好ましくは 0. 8 0以上である。 本発明で用いられる色素は上記のような Aないし D群の各群で示され ている二色性色素の組み合わせにより優れた二色性および高いオーダー パラメ一ターの液晶組成物を与える。
各群の色素はそれぞれ公知である。 前記一般式 [VI] で示されるァゾ 系色素は例えば特公平 4 一 6 6 9 1 3号公報に、 一般式 [W] で示され るァゾ系色素は例えば特公平 4 一 5 7 7 1 6号公報に、 一般式 [VDI] で 示されるァゾ系色素は例えば特開昭 6 3 - 3 0 1 8 5 0号公報に、 一般 式 [IX ] で示されるアントラキノン系色素は例えば特公平 2 - 3 4 9 8 8号公報に、 一般式 [ X ] で示されるアントラキノン系色素は例えば特 公平 4 一 7 2 8 7 5号公報に各々記載されている。
すなわち、 前記一般式 [ VI ] における R uの好ましい例としては水素 原子; メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキ シル基、 ォクチル基、 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 卜キシメチル基、 ブトキシメチル基、 エトキシェチル基、 ブトキシェ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 卜 キン基、 エトキシ基、 プロポキシ基、 ブトキシ基、 ペン トキシ基、 ォク トキシ基等の直鎖状又は分枝状のアルコキシ基; フッ素原子、 塩素原子、 臭素原子等のハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原子 もしくはアルコキシアルキル基で置換されていてもよいシク口へキシル 基もしくはフ Xニル基であり、 更に好ましくは水素原子; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコキシ基である。
R の好ましい例としては水素原子: メチル基、 ェチル基、 プロピル 基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 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、 エトキンェチル基、 ブトキシェ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、 エトキン基、 プロポキシ基、 ブトキシ基、 ペントキシ基、 ォク トキシ基等の直鎖状又は分枝状のアル コキシ基; フッ素原子、 塩素原子、 臭素原子等のハロゲン原子である c 前示一般式 [W] における R 1 3、 R 1 4の好ましい例としては水素原子 ; メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル 基、 ォクチル基、 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 卜キシメチル基、 ブトキシメチル基、 エトキンェチル基、 ブ トキシェ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、 ペン卜キシ基、 ォク ト キシ基等の直鎖状又は分枝状のアルコキシ基; フッ素原子、 塩素原子、 臭素原子等のハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原子 もしくはアルコキシアルキル基で置換されていてもよいシク口へキシル 基もしくはフヱニル基である。
前示一般式 における R 1 5の好ましい例としては水素原子: メチ ル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォ 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 卜キシメチル基、 ブトキシメチル基、 エトキンェチル基、 ブトキシ ェ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、 エトキン基、 プロポキシ基、 ブトキン基、 ペントキシ基、 ォク トキシ基 等の直鎖状又は分枝状のアルコキシ基; フッ素原子、 塩素原子、 臭素原 子等のハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原子もしく はアルコキシアルキル基で置換されていてもよいシク口へキシル基もし くはフエニル基である。
R ' ( 'および R 1 7の好ましい例としてはメチル基、 ェチル基、 プロピル 基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 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 キンメチル基、 エトキンェチル基、 ブトキンェ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、 エトキン基、 プロポキシ基、 ブトキシ基、 ペントキシ基、 ォク トキシ基等の直鎖状又は分枝状のアル コキシ基; フッ素原子、 塩素原子、 臭素原子等のハロゲン原子; アルキ ル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原子もしくはアルコキシアルキル基で置 換されていてもよいベンジル基又はシク口へキシルメチル基が挙げられ る。
前示一般式 [K] における R ' B、 R ' 3の好ましい例としては、 水素原 子; メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシ ル基、 ォクチル基、 ノニル基、 ドデシル基などの直鎖状又は分枝状のァ ルキル基; メ 卜キシメチル基、 ブトキシメチル基、 ェ卜キンェチル基、 ブトキシェ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、 ブトキン基、 ペン トキシ基、 ォク トキシ基等の直鎖状又は分枝状のアルコキシ基; フッ素原子、 塩素原子、 臭素原子等のハロゲン原子、 さらにこれらの基で置換されても良いシク 口へキシル基もしくはフェニル基が挙げられる。
前示一般式 [ X ] における '及び の好ましい例としては、 それ ぞれ、 水素原子; メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチ ル基、 へキシル基、 ォクチル基、 ノニル基、 ドデシル基などの直鎖状又 は分枝状の C ! 〜 のアルキル基; メ 卜キシメチル基、 ブトキンメチル 基、 メ トキシプロピル基、 エトキンェチル基、 ブトキシェチル基等の C 」 〜„ のアルコキシアルキル基; メ 卜キシ基、 ェ卜キン基、 プロポキシ 基、 ブトキシ基、 ペン トキシ基、 ォク 卜キシ基等の直鎖状もしくは分枝 状の C , 〜! のアルコキシ基; フッ素原子、 塩素原子、 臭素原子等のハ ロゲン原子であり、 さらにこれらの基で置換されても良いシク口へキシ ル基もしくはフエニル基が挙げられる。
本発明に用いる二色性色素は上述の通りであるが、 以下に挙げた置換 基を有するものが最も好ましい。 すなわち、 前記一般式 [VI] における
R ' 1としてはメチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 ノニル基、 ドデシル基などの直鎖状又は分枝 状の d 〜C のアルキル基、 R 12としては水素原子もしくは d 〜C のアルコキシ基である。
前示一般式 [Μ] における R 13としてはメチル基、 ェチル基、 プロピ ル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 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、 R14としてはメ トキシ 基、 エトキン基、 プロポキシ基、 ブトキン基等の直鎖状又は分枝状のァ ルコキシ基である。
前示一般式 [Μ] における R 15としてはメチル基、 ェチル基、 プロピ ル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 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、 R 16および R 17として はメチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル 基、 ォクチル基、 ノニル基、 ドデシル基などの直鎖状又は分枝状のアル キル基が挙げられる。
前示一般式 [Κ] における R's、 R19としては、 メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 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が挙げられる。 前示一般式 [X] における R2°及び R21としては、 メチル基、 ェチル 基、 プロピル基、 ブチル基、 ペンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 ノ ニル基、 ドデシル基等の直鎖状もしくは分枝状の C ^ 〜 のアルキル基 が挙げられる。
本発明で使用できる色素の例を下記の表 1にまとめて示す。 (A) 〜 (D) 群で示される二色性色素の比率は、 ブラックの色相が得られるよ うに選択する。 一般に色素善良に対して (A) 群: 1 0〜 2 4重量 ¾'、 (B) 群: 4〜9重量%、 (C) 群: 3〜 1 7重量%、 (D) 群: 4 3 〜 7 0重量%の割合で使用される。
また、 二色性色素の配合量はホス ト液晶組成物に対し、 0. 0 1〜 1 5重量%、 好ましくは 0. 1〜 1 5重量%、 より好ましくは 0. 5〜 1
5重量%である。
表 1
Figure imgf000047_0002
Figure imgf000047_0001
IX
一般式
Figure imgf000048_0001
R 19
K一 1 C; H,5(n) CH, (n) 色素
C« H,7(n) CH , (n)
IX- 3 C , He (n) CH3 (n)
X R20 一般式
Figure imgf000048_0002
X- 1 H9 (n) C , H -;, (n) 色素 X - 2 C , H9 (n) C >< H , 7(n)
X- 3 C« H , 7(n) C , H3 (n)
X一 4 H , (η) C H , v(n) 本発明のゲストホスト型液晶組成物には、 各種の紫外線吸収剤や酸化 防止剤およびカイラルドーパントとしてコレステリ ックノナノエ一卜な どのステロイ ド系液晶および前述の液晶性化合物等の末端置換基に光学 活性アルキル基ゃ光学活性アルコキシ基等を導入したカイラルネマティ ック液晶を 0 . 0 !〜 1 0 %程度まで添加してもよい。 なお、 カイラル ドーパン トとして添加する液晶性化合物等は添加剤であり、 これらの添 加剤は 3環以上の多環性化合物成分の比率を算出する際の 「ホス卜液晶 組成物」 には含めないものとする。
本発明のゲス卜ホス 卜型液晶組成物は、 液晶組成物と二色性色素およ び各種添加剤を振とう等の操作により混合、 溶解させることによって容 易に得ることができる。
このように調製されたゲス卜ホスト型液晶組成物は、 さらには日本学 術振興会第 1 4 2委員会編 ; 「液晶デバイスハンドブック」 日本工業新 聞社 ( 1 9 8 9 ) 、 p 3 1 5 ~ 3 2 9および p 3 6 7〜3 7 0などに記 載の、 相転移型ゲス トホス ト効果が得られるように処理を施した、 三原 色カラーフィルター層を有する透明電極基板と反射層を有する電極基板 の間に挟持させ、 日本学術振興会第 1 4 2委員会編; 「液晶デバイスハ ン ドブック」 日本工業新聞社 ( 1 9 8 9 ) 、 p 3 8 7 ~ 4 3 4などに記 載されている薄膜トランジスタ!^ I Mなどの能動素子によるァクティブ 駆動方式を組み合わせることにより 8色以上の多色で動画表示可能な液 晶表示素子を得ることができる。
ここで言う 「相転移型」 とは、 コレステリ ック液晶、 又はネマテイ ツ ク液晶にカイラルドーパン トを添加したカイラル ' マネテイ ツク液晶を、 電極基板間に挟持して電圧を印加する事により、 コレステリ ック相とそ の螺旋構造を解いた形のネマティ ック相の間を変換する方式である。 また、 「三原色カラ一フィルター」 は加法混色の原理を利用してカラ 一表示をする場合に用いるもので、 1画素毎に赤 ·緑 ·青の三原色を有 している。
この相転移型ゲストホスト方式は、 ゲス 卜ホス 卜型液晶組成物中の色 素分子の光吸収を利用するため、 偏光板を必要とせず、 明るくかつ高い コン トラス ト特性が得られるので、 反射型液晶表示素子として特に好ま しい。
このような液晶素子の一例として、 N n型液晶組成物を用いた相転移 型の反射型液晶表示素子の電圧印加状態 (図 1 ) 及び電圧無印加状態 ( 図 2 ) の略示的断面図を示した。
また、 本発明に係わる液晶表示素子のその他の例として、 N p型液相 組成物を用いた H e i 1 m e i e rモー ドの透過型液晶表示素子の、 電 圧印加状態 (図 3 ) および電圧無印加状態 (図 4 ) の略示的断面図を示 した。
図中、 1 は入射光、 2は偏光板、 3はガラス基板、 4は透明電極、 5 は配向膜、 6は二色性色素分子、 7はホス 卜液晶組成物 (液晶分子) 、 8は透過光、 9は反射層、 1 0は反射光である。
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 を越えない限り以下の実施例に制約されるのではない。
〔ゲストホスト型液晶組成物およびそれを用いた液晶素子の作製および オーダーパラメ一夕—の測定〕 表 2〜表 1 3に示す成分及び組成 (組成比はモル%を表す) のホスト 液晶組成物を用い、 これに二色性色素を下記実施例 1〜 1 9及び比較例 1〜 8に示すような組合せでそれぞれ添加し、 該色素を溶解してゲスト ホスト型液晶組成物を調製した。 ホスト液晶組成物に対する二色性色素 の添加量は、 ァゾ系およびキノフタロン系色素の場合は 0 . 2重量%、 アン トラキノン系色素の場合は 0 . 4重量%であった。
こう して調製したゲス 卜ホスト型液晶組成物を、 図 3または図 4に示 すような、 透明電極 4を有し、 該液晶組成物 (6及び 7 ) と接する面に ポリイ ミ ド系樹脂を塗布乾燥後、 ラビングしてホモジニァス配向処理さ れた 2枚のガラス基板 3をそれぞれ配向処理面 (配向膜 5 ) を内側にな るようにして対向配置 (ギャップ 5 0〃m ) して構成されたセルに封入 し、 液晶表示素子を作成した。
上記素子内では液晶組成物は、 電圧無印加のとき、 液晶分子電極面に 平行かつ一定方向に配列するホモジニァス配向状態をとり、 色素分子も ホス ト液晶組成物に従って同様の配向をとる。
このようにして作製したゲス卜ホス卜型液晶素子の吸収スぺク トルを、 液晶分子の配向方向に対して平行に偏光した光および垂直に偏光した光 の各々を用いて測定し、 これら各偏光に対する色素の吸光度 A〃および A丄を測定した。
色素の吸光度を測定するに当っては、 ホスト液晶組成物およびガラス 基板による吸収と、 素子の反射損失に関して補正を行なった。 このよう にして求めた上記各偏光に対する色素の吸光度の値 A〃および A丄を用 いて下記の式 ( 1 )
S = ( A〃一 A丄) Z ( 2 A丄 + A〃) - ( 1 )
からオーダーパラメータ一 (S値) を算出した。
尚、 表 2〜 1 4および表 1 6〜 2 2に記載された構造式におけるアル キル基は、 特に断りがない限り直鎖状のものを表す。
〔実施例 1〕
3環〜 4環成分が 9 2モル%、 非液晶成分が 8モル%であるフッ素系 N ρ型液晶組成物 L C 一 1 (表 2、 T N I = 1 3 0 . 9 °C ) と、 表 1 4 で示される二色性色素 (D y e— 1〜D y e— 5 ) を用いて、 上記の方 法により素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 5に示した。
〔実施例 2〕
3環〜 4環成分が 9 5モル%、 非液晶成分が 5モル%であるフッ素系 N p型液晶組成物L C— 2 (表 3、 TN I = 1 1 0. 0°C) と、 表 1 4 で示される二色性色素 (D y e— l〜D y e— 5 ) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 5に示した。
〔比較例 1〕
3環〜 4環成分が 7 0モル%、 非液晶成分が 3 0モル%であるフッ素 系 N p型液晶組成物 L C一 3 (表 4、 TN I = 9 2. 3 °C) と、 表 1 4 で示される二色性色素 (D y e— 1〜D y e— 5 ) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 5に示した。
3環〜 4環成分が 7 5モル%以上、 非液晶成分が 2 5モル%以下の実 施例 1および実施例 2の値と比較して低い値であった。
〔実施例 3〕
3環〜 4環成分が 7 8モル%、 非液晶およびモノ · トロピック成分が 2 2モル%であるフッ素系 N p型液晶組成物 L C— 4 (表 5、 TN I = 1 0 6. 0°C) と、 表 1 4で示される二色性色素 (D y e— l〜D y e 一 5 ) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果 を表 1 5に示した。
〔実施例 4〕
3環〜 4環成分が 7 8モル%、 非液晶成分が 2 2モル%であるフッ素 系 N p型液晶組成物 L C一 5 (表 6、 TN I = 9 1. 1 °C) と、 表 1 4 で示される二色性色素 (D y e— 1〜D y e— 5 ) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 5に示した。
〔比較例 2〕 3環〜 4環成分が 6 8モル%、 非液晶成分が 3 2モル%であるフッ素 系 N p型液晶組成物 L C一 6 (表 7、 TN I = 8 1. 4て) と、 表 1 4 で示される二色性色素 (D y e—!〜 D y e— 5 ) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 5に示した。
3環〜 4環成分が 7 5モル%以上、 非液晶成分が 2 5モル%以下の実 施例 3および実施例 4の値と比較して低い値であつた。
〔比較例 3〕
3環〜 4環成分が 5 5モル%、 非液晶およびモノ . トロピック成分が 4 5モル%であるフッ素系 N p型液晶組成物 L C一 7 (表 8、 TN I = 6 8. 8 °C) と、 表 1 4で示される二色性色素 (D y e— l〜D y e— 5 ) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を 表 1 5に示した。
3環〜 4環成分が 7 8モル%、 非液晶およびモノ · トロピック成分が 2 2モル%の実施例 4の値と比較して低い値であった。
〔実施例 5〕
3環〜 4環成分が 8 2モル%、 非液晶成分が 1 8モル%であるフッ素 系 N p型液晶組成物 L C一 8 (表 9、 TN I = 1 0 5. 8 °C) と、 表 1 で示される二色性色素 (D y e— 1〜D y e— 5 ) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 5に示した。
〔実施例 6〕
3環〜 4環成分が 8 6モル%、 非液晶成分が 1 4モル%であるフッ素 系 N p型液晶組成物 L C一 9 (表 1 0、 TN I = 7 8. 5 °C) と、 表 1 4で示される二色性色素 (D y e— 1〜D y e— 5 ) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 5に示した c 〔比較例 4〕
3環〜 4環成分が 6 8モル%、 非液晶成分が 3 2モル%であるフッ素 系 N p型液晶組成物 L C一 6 (表 7、 TN I = 8 1. 4 °C) と、 表 1 4 で示される二色性色素 (D y e— 1〜D y e— 5 ) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 5に示した。
3環〜 4環成分が 7 5モル%、 非液晶成分が 2 5モル%以下の実施例 5、 および実施例 6の値と比較して低い値であった。
特に、 実施例 6に比べては、 ホス ト液晶組成物の TN Iが比較的近似 し、 しかも実施例 6よりも若干高い値を示すホスト液晶組成物を使用し たが、 オーダ一パラメ一夕一はその実施例 6の値より低い値であった。 〔比較例 5〕
3環〜 4環成分が 6 1モル%、 非液晶成分が 3 9モル%であるフッ素 系 N p型液晶組成物 L C— 1 0 (表 1 1、 TN I = 6 8. 3 °C) と、 表 1 4で示される二色性色素 (D y e— 1〜D y e— 5 ) を用いて、 実施 例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 5に示した。
3環〜 4環成分が 7 5モル%以上、 非液晶成分が 2 5モル%以下の実 施例 5、 および実施例 6の値と比較して低い値であった。
〔実施例 7〕
3環〜 4環成分が 7 5モル%である N n型液晶組成物 L C一 1 1 (表
1 2、 TN I = 1 2 7. 6 °C) と、 表 1 .4で示される二色性色素 (D y e _ 1〜D y e— 5) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値 を測定した結果を表 1 5に示した。
〔比較例 6〕
3環〜 4環成分が 3 9モル%である N n型液晶組成物 L C— 1 2 (表
1 3、 TN I 二 1 0 0. 0 °C) と、 表 1 .4で示される二色性色素 (D y e _ l〜D y e— 5 ) を用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値 を測定した結果を表 1 5に示した。
3環〜 4環成分が 7 5モル%である実施例 7の値と比較して低い値で あった。
〔実施例 8〕
3環〜 4環成分が 9 2モル%、 非液晶成分が 8モル%であるフッ素系 Np型液晶組成物L Cー 1 (表 2、 TN I = 1 3 0. 9°C) に、 一般式
[ I ] で示される表 1 6に示すァゾ系色素をそれぞれ用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 6に示した。
〔実施例 9〕
3環〜 4環成分が 9 2モル%、 非液晶成分が 8モル%であるフッ素系 N p型液晶組成物LCー l (表 2、 TN I = 1 3 0. 9て) に、 一般式
[II] で示される表 1 7に示すァゾ系色素をそれぞれ用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 7に示した。
〔実施例 1 0〕
3環〜 4環成分が 9 2モル%、 非液晶成分が 8モル%であるフッ素系 N p型液晶組成物 L C - 1 (表 2、 TN I = 1 3 0. 9 °C) に、 一般式
[III]で示される表 1 8に示すァゾ系色素をそれぞれ用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 8に示した。
〔実施例 1 1〕
3環〜 4環成分が 9 2モル%、 非液晶成分が 8モル%であるフッ素系 N p型液晶組成物 L C一 1 (表 2、 TN I = 1 3 0. 9 °C) に、 一般式
[IV] で示される表 1 9に示すアントラキノン系色素をそれぞれ用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 1 9に示した。
〔実施例 1 2〕
3環〜 4環成分が 9 2モル%、 非液晶成分が 8モル%であるフッ素系 ^ 型液晶組成物し ( ー 1 (表 2、 TN I = 1 3 0. 9°C) に、 一般式
[V] で示される表 2 0に示すァントラキノン系色素をそれぞれ用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 2 0に示した。 〔比較例 7〕
3環〜 4環成分が 9 2モル%、 非液晶成分が 8モル%であるフッ素系 Np型液晶組成物L Cー l (表 2、 TN I = 1 3 0. 9 °C) に、 一般式
[ I ] 〜 [V] に含まれない表 2 1に示す二色性色素をそれぞれ用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 2 1に示した c 一般式 [ I ] 〜 [V] で示される二色性色素を使用した場合と比較し て、 低い値を示した。
〔実施例 1 3および比較例 8〕
3環〜 4環成分が 9 2モル%、 非液晶成分が 8モル%であるフッ素系 Np型液晶組成物L Cー l (表 2、 TN I = 1 3 0. 9°C) 、 およびシ ァノ系 N p型液晶組成物 Z L I— 1 1 3 2 (E. メルク社製) の 2種類 の液晶組成物に、 一般式 [IV] で示されるアントラキノ ン系色素 [IV] 一 1および一般式 [V] で示されるアントラキノン系色素 [V] — 1を それぞれ用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果 を表 2 2に示した。
〔実施例 1 4〕
下記の二色性色素 (色素一 1 ) を、 3環〜 4環成分が 9 2モル%、 非 液晶成分が 8モル%であるフッ素系 Np型液晶組成物 (L C一 1 ) 1 0 0 gに溶解させて液晶組成物一 Iを調製した。 これを用いて上記の方法 により素子を作製し、 S値を測定した結果を表 2 3に示した。
色素一 1
[VI 1 ] 0 3 8 g
[VI 2] 0 3 6 g
[VI 1 ] 0 2 0 g
- 1] 0 5 0 g
[X— 1 ] 1 0 0 g [ X - 2 ] 1. 1 0 g
この液晶組成物一 Iを 2 0 °Cで 5 0 0時間放置した結果、 色素の析出 等の異常は認められなかった。
〔実施例 1 5〕
上記の実施例 1 と同じ二色性色素 (色素一 1 ) を、 3環〜 4環成分が 9 5モル%、 非液晶成分が 5モル%であるフッ素系 N p型液晶組成物 ( L C - 2 ) 1 0 0 gに溶解させて液晶組成物一 Πを調製した。 これを用 いて、 実施例 1 4 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 2 3 に示した。
この液晶組成物一 IIを一 2 0 °Cで 5 0 0時間放置した結果、 色素の析 出等の異常は認められなかった。
〔実施例 1 6〕
下記の二色性色素 (色素一 2 ) を、 3環〜 4環成分が 9 5モル%、 非 液晶成分が 5モル%であるフッ素系 N p型液晶組成物 (L C一 2 ) 1 0 0 gに溶解させて液晶組成物— IVを調製した。 これを用いて、 実施例 1 と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 2 3に示した。
色素一 2
[VI- 1 ] 0 6 2 g
[VI- 2 ] 0 5 9 g
[VII- 1 ] 0 3 6 g
[V11I-1] 0 2 3 g
[IX 1 ] 0 2 6 g
ΠΧ - 2] 0 2 7 g
[X - 1 ] 1 1 6 g
[X— 2 ] 1 2 8 g
Figure imgf000058_0001
o NH 0. 3 7 g
Figure imgf000058_0002
0. 4 1 g この液晶組成物一 IVを一 2 0 °Cで 5 0 0時間放置した結果、 色素の析 出等の異常は認められなかった。
〔実施例 1 7〕
下記の色素組成を持つ二色性色素 (色素一 3 ) を、 3環〜 4環成分が 9 5モル%、 非液晶成分が 5モル%であるフッ素系 N p型液晶組成物 ( L C - 2 ) 1 0 0 gに溶解させて液晶組成物一 VIを調製した。 これを用 いて、 実施例 1 4 と同様に素子を作製し.、 S値を測定した結果を表 2 3 に示した。
色素一 3
[VI- 1 ] 0 6 】 g
[VI— 2 ] 0 5 8 g
[VII- 1 ] 0 3 2 g
[VIII-1] 0 4 0 g
[VIII - 2] 0 4 3 g
[X - 1 ] 0 9 6 g
[X - 2 ] 1 0 6 g
[X— 3 ] 0 7 0 g [ X - 4 : 0. 7 6 g
この液晶組成物一 VIを一 2 0°Cで 5 0 0時間放置した結果、 色素の析 出等の異常は認められなかった。
〔実施例 1 8〕
前記の実施例 1 4 と同じ二色性色素 (色素一 1 ) を、 3環〜 4環成分 が 7 5モル%である Nn型液晶組成物 (L C一 1 1 ) 1 0 0 gに溶解さ せて液晶組成物一 VII を調製した。 これを用いて、 実施例 1 4 と同様に 素子を作製し、 S値を測定した結果を表 2 4に示した。
この液晶組成物一 VII を一 2 0 °Cで 5 0 0時間放置した結果、 色素の 析出等の異常は認められなかった。
〔実施例 1 9〕
前記の実施例 1 4 と同じ二色性色素 (色素一 1 ) を、 フッ素系 N p型 液晶組成物 ( L C— 1 ) と N n型液晶組成物 (L C一 1 2) を 3 : 1の 重量比で混合して得られる液晶組成物 (L C一 1 3 : 3環〜 4環成分が 7 8モル%) 1 0 0 gに溶解させて液晶組成物一 IXを調製した。 これを 用いて、 実施例 1 3と同様に素子を作製し、 S値を測定した結果を表 2 4に示した。
この液晶組成物一 IXを一 2 0°Cで 5 0 0時間放置した結果、 色素の析 出等の異常は認められなかった。
表 2
液晶纖物: LC- 1
TN I 1 3 0. 9 C
Figure imgf000060_0001
表 3
液晶徹物: LC- 2
TN I = 1 1 0. 0°C
Figure imgf000061_0001
表 4
液日曰 a*滅物: LC- 3
TN I = 92. 3。C
Figure imgf000062_0001
表 5
液晶搬物: LC-4
TN I = 106. 0C
Figure imgf000063_0001
表 6
液日 賊物: LC-5
TN I =91. 1°C
Figure imgf000064_0001
表 7
日曰 BW物: LC-6
T 1T丄S\J τ丄 -- = 81. 4°C
Figure imgf000065_0001
表 8
液日曰 ^賊物: LC-7
TN I =68. 6。C
Figure imgf000066_0001
表 9
液日曰 B城物: LC-8
1 IN 1— 105. 8。C
Figure imgf000067_0001
表 1 o
液晶糸城物: LC-9
TN I = 78. 5°C 構 液 曰 性
C5H, -< 非 液 10
CeH, 非 液 14 c7H,:-< ~ 非 液 晶
ェナンシォ
トロピック
ェナンシォ
H7 -く 0CF, 12
卜口ピック
ェナンシォ
14 卜口ピック
ェナンシォ
C5H, -0CF3 12
トロピック
ェナンシォ 組 卜口ピック
Figure imgf000068_0001
ェ 比
3環〜 C5H, ,一く 13
卜口ピック 86 ェナンシォ
卜口ピック
ェナンシォ
トロピック
ェナンシォ
トロピック トロピック
Figure imgf000068_0002
ェナンシォ
C7H,
トロピック 表 1 1
液晶糸賊物: LC- 1 0
TN I = 6 8. 3°C
Figure imgf000069_0001
表 12
液日 滅物: LC一 11
TN I = 127. 6 C
Figure imgf000070_0001
表 1 3
液日日 物: LC- 1 2
ΤΝ I = 1 0 0. 0°C
Figure imgf000071_0001
表 1 4
Figure imgf000072_0001
表 1 5
Figure imgf000073_0001
表 16
式 [I]で示されるァゾ fe¾の S値
Figure imgf000074_0001
表 1 6 (つづき)
Figure imgf000075_0001
表 17
"^式 [II]で示されるァゾ^の S値
Figure imgf000076_0001
表 1 8
[in] で示されるァゾ色素の s値
Figure imgf000077_0001
表 1 9
"^式 [IV] で示されるアントラキノン^の S値
Figure imgf000078_0001
表 1 9 (つづき) 色 素 S 値 番 号 構 造 式 ホスト液晶: LC-1
[IV] 一 4
R、 R' 、 R"、'R〃 はそれぞれ Hまたは一 C4 H9(t)
ペ 表 2 0
式 [V] で示されるアントラキノン色素の S値
Figure imgf000080_0001
表 21
"^式 [I]〜 [V] の二色 #&¾の5値
Figure imgf000081_0001
<>
^ 表 - 22
アントラキノン^¾における LC— 1とシアノ^ ¾晶 (ZL I - 1 132)の S^it^
Figure imgf000082_0001
表 2 3
N p型液晶組成物
液 晶
L C - 1 L C - 2
〔実施例 1 4 ) 〔実施例 1 5〕 波長 [nm] S 値 波長 [nm] S 値 色素一 1 468 0. 81 468 0. 79
501 0. 82 498 0. 80 552 0. 82 553 0. 79 605 0. 80 615 0. 77
〔実施例 1 6〕 波長 [nm] S 値 色 素 色素一 2 465 0. 78
495 0. 79 543 0. 79 605 0. 77
〔実施例 1 Ί〕 波: ¾ [nm] S 値 色素一 3 466 0. 78
503 0. 78 572 0. 77 605 0. 76
表 2 4
Nn型液晶組成物、 および Nn型と Np型を組み合わせた液晶組成物 液 晶
L C - 1 1 L C - 1 3
〔実施例 1 8〕 〔実施例 1 9〕 波長 [nm] S 値 波長 [nm] S 値 色 素 色素一 1 467 0. 82 466 0. 79
502 0. 82 501 0. 80 559 0. 82 559 0. 79 606 0. 80 601 0. 79 発明の効果
以上述べたように本発明によって、 オーダーパラメーターの高いゲス トホスト組成物による液晶表示素子が可能となり、 高コントラストな表 示を得ることができるという効果を有する。 図面の簡単な説明
図 1は本発明に係わる液晶表示素子の例として、 N n型液晶組成物を 用いた相転移モードの反射型液晶表示素子の電圧印加状態の略示的断面 図を表す。
図 2は本発明に係わる液晶表示素子の例として、 N n型液晶組成物を 用いた相転移モードの反射型液晶表示素子の電圧無印加状態の略示的断 面図を表す。
図 3は本発明に係わる液晶表示素子の例として、 N p型液晶組成物を 用いた H e i 1 m e i e rモードの透過型液晶表示素子の電圧印加状態 の略示的断面図を表す。
図 4は本発明に係わる液晶表示素子の例として、 N p型液晶組成物を 用いた H e i 1 m e i e rモードの透過型液晶表示素子の電圧無印加状 態の略示的断面図を表す。
1 入射光
2 偏光板
3 ガラス基板
透明電極
5 配向膜
6 二色性色素分子
7 ホス ト液晶組成物 (液晶分子)
8 透過光 反射層 反射光

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ホスト液晶組成物中に二色性色素を含むゲストホス卜型液晶組成物 において、 該ホス卜液晶組成物が分子軸方向にシァノ基を有しない 3環 性以上の多環性化合物を主成分とし、 かつ該ホスト液晶組成物中に占め る該 3環性以上の多環性化合物成分の比率が 7 5モル%以上であり、 ォ ーダーパラメ一ター (S値) が 0 . 7 6以上であることを特徴とするゲ ス トホスト型液晶組成物。
2 . 多環性化合物が、 フッ素系液晶化合物であることを特徴とする、 請 求項 1記載のゲストホスト型液晶組成物。
3 . フッ素系液晶化合物が下記の式で表される化合物より選ばれた少な くとも 1種である、 請求項 2記載のゲストホスト型液晶組成物。
Figure imgf000086_0001
Figure imgf000087_0001
9 8
ooeeo/96«if/X3d S "/ム 6 OAA
Figure imgf000088_0001
Figure imgf000088_0002
Figure imgf000089_0001
(式中、 41は炭素数 1〜 1 0の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基、 アルコキシ基またはフルォロアルキル基、 炭素数 2〜 1 1のアルコキシ アルキル基、 アルケニル基またはフルォロアルケニル基、 もしくはこれ らの基を置換基として有する置換シクロへキシル基または置換フエニル 基を示す。 R 42は水素原子、 メチル基、 塩素原子、 またはフッ素原子を 示す。 X41はハロゲン原子、 炭素数 1〜 1 0の直鎖状または分枝鎖状の アルキル基またはアルコキシ基、 フルォロアルキル基、 フルォロアルコ キン基、 フルォロクロロアルキル基またはフルォロクロロアルコキシ基 、 もしくは炭素数 2〜 1 1のアルコキシアルキル基またはフルォロアル ケニル基を示す。 X42は炭素数 1〜 1 0の直鎖状もしくは分枝鎖状のァ ルキル基、 アルコキシ基またはフルォロアルキル基、 炭素数 2〜 1 1の アルコキシアルキル基、 アルケニル基またはフルォロアルケ二ル基を示 す。 Υ4 '〜Υ44は各々水素原子、 またはハロゲン原子を示す。 Ζ4146は各々水素原子、 ハロゲン原子、 またはシァノ基を示す。
更に上記式 ( 1 ) 〜 (24) の各構造式において、 X41、 X42、 Υ4'〜 Υ4 および Ζ41〜Ζ "の内、 少なくとも 1つがフッ素原子またはフッ 素含有基である。 )
4. ホスト液晶組成物が、 ポジ型ネマチック (Νρ) 液晶組成物である 請求項 1記載のゲストホスト型液晶組成物。
5. ホス卜液晶組成物がネガ型ネマチック (Νη) 液晶組成物であるこ とを特徴とする請求項 1に記載のゲス卜ホスト型液晶組成物。
6. 二色性色素が下記一般式 [ I ] 〜 [111 ] で示されるァゾ系色素の 少なくとも一種であり、 該ァゾ系色素分子中に含まれる、
であり
Figure imgf000090_0001
かつ、 該ァゾ系色素分子中に含まれるァゾ結合 (一 N = N—) の数が 2 〜 6であるァゾ系色素であることを特徴とする請求項 1に記載のゲスト ホスト型液晶組成物。
Figure imgf000090_0002
D D [II]
D 1 - Y 1 -< A 2 — D
但し、 D1 、 D2 はそれぞれ独立
Figure imgf000090_0003
を示す。 (式中 X1 〜X9 はそれぞれ独立に— N = N―、 - C 00-, 一 0C0 一、 -NHCH2 一、 一 CH2NH—、 一 OCH2 —、 _CH20—また は単結合を示し、 Y1 、 Y2 はそれぞれ一 C00—、 一 0C0—、 -N H CH2 ―、 - CH2 NH—、 -OCH2 一、 — CH2 0—または単結 合を示す。 R' 、 R2 、 R3 はそれぞれ独立に水素原子; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコキシ基;ハロゲン原子;ハロゲン原子で 置換されたアルキル基、 アルコキシアルキル基またはアルコキシ基; ま たはこれらで置換されたァミノ基を示す。
Figure imgf000091_0001
らは一 F、 - C K - CH3 、 - C F 0 C H OC F3 で置 換されてもよい。
Figure imgf000091_0002
一 OCH OC F3 で置換されてもよい。 但し、 ― N = N—に隣接の ~<A
Figure imgf000091_0003
Figure imgf000092_0001
一 CF3 、 -OCHa 、 -OC F3 で置換されてもよい。
式中の hは 0又は 1、 iは 0又は 1、 jは 1〜3、 kは 0又は 1、 1 は 1〜3を示し、 oは 0又は 1、 pは 0〜2、 qは 0〜2を示す。 示し、 こ
Figure imgf000092_0002
れらは— F、 一 C l、 - C H3 、 - C F 、 — OCH3 、 — OC F3 で 置換されてもよい。 )
7. ゲストホスト型液晶組成物の最大吸収波長 (;imax ) におけるォー ダ一パラメーター (3値) カく0. 8 0以上である請求項 6記載のゲス ト ホス卜型液晶組成物。
8. ゲストホスト型液晶組成物の最大吸収波長 (;imax ) におけるォ一 グーパラメーター (3値) カく0. 8 2以上である請求項 6記載のゲス ト ホス卜型液晶組成物。
9. 二色性色素が下記一般式 [IV] で表されるアントラキノン系色素を 少なく とも一種以上含むものであって、 該アントラキノン骨格の置換基
(X''、 X12、 で
Figure imgf000092_0003
示される環の数の合計が 1個以上であるアントラキノン系色素である とを特徴とする請求項 1に記載のゲストホス卜型液晶組成物 (
Figure imgf000093_0001
(式中、 X''、 X'2、 X'3はそれぞれ独立に、 — NH2
R
Figure imgf000093_0002
YM、 Y 12はそれぞれ独立に水素原子; アルキル基; アルコキシアル キル基; アルコキシ基;ハロゲン原子;ハロゲン原子で置換されたアル キル基、 アルコキシアルキル基またはアルコキシ基;
0- D - C 00- D ) を示し、 さらに" <D〉 は
R0 を示す c
Figure imgf000093_0003
R0 は水素原子; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコキシ基 ハロゲン原子;ハロゲン原子で置換されたアルキル基; アルコキシアル キル基; アルコキシ基; アルキル基、 アルコキシアルキル基、 ハロゲン 原子またはアルコキシ基で置換されていても良いシクロへキシル基また はフエ二ル基を示す。 )
1 0. ゲストホスト型液晶組成物の最大吸収波長 (;imax ) におけるォ ーダーパラメーター (3値) カく0. 7 8以上である、 請求項 9記載のゲ ス トホスト型液晶組成物。
1 1. ゲス トホス ト型液晶組成物の最大吸収波長 (λπ^χ ) におけるォ —ダーパラメーター (S値) が 0. 8 0以上である、 請求項 9記載のゲ ス トホスト型液晶組成物。
1 2. 二色性色素として下記一般式 [V] で表されるアントラキノン系 色素を、 少なく とも一種含むことを特徴とする請求項 1に記載のゲスト ホス ト型液晶組成物。
Figure imgf000094_0001
〔式中、 Υ1 3は水素原子; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコ キシ基;ハロゲン原子;ハロゲン原子で置換されたアルキル基、 アルコ
Figure imgf000094_0002
ル基; アルコキシ基;ハロゲン原子;ハロゲン原子で置換されたアルキ ル基、 アルコキシアルキル基; アルコキシ基; アルキル基、 アルコキシ アルキル基、 ハロゲン原子またはアルコキシ基で置換されていても良い シクロへキシル基またはフヱニル基を示す。 )
1 3. ゲス トホス ト型液晶組成物の最大吸収波長 ( imax ) におけるォ ーダーパラメータ一 (S値) が 0. 7 8以上である、 請求項 1 2記載の ゲス トホス 卜型液晶組成物。
1 4. ゲストホスト型液晶組成物の最大吸収波長 ( lmax ) におけるォ ーダ一パラメーター (S値) が 0. 8 0以上である、 請求項 1 2記載の ゲス トホスト型液晶組成物。
1 5. 二色性色素がイエロ一、 オレンジ〜レツ ド、 バイオレツ ト、 ブル —の 4つの二色性色素群から成り、 ブラックの色相を持つゲストホスト 型液晶組成物であって、 少なく とも 3つの二色性色素群が請求項 6に示 されるァゾ系色素、 請求項 9および請求項 1 2に示されるアントラキノ ン系色素から選ばれたものであることを特徴とする請求項 1に記載のゲ ス トホスト型液晶組成物。
1 6. ゲス卜ホス卜型液晶組成物の、 波長 4 7 0〜5 6 0 nmにおける オーダ—パラメ—ター (s値) が 7 8以上である、 請求項 1 5記載 のゲス トホスト型液晶組成物。
1 7. ゲストホスト型液晶組成物の、 波長 4 7 0 - 5 6 0 nmにおける オーダーパラメ—ター (s値) が 8 0以上である、 請求項 1 5記載 のゲス トホスト型液晶組成物。
1 8. 下記 A群 (イエロ一) 、 B群 (オレンジ〜バイオレツ 卜) 、 C群 (バイオレツ ト) 、 及び D群 (ブルー) で示される二色性色素を各々の 群から少なくとも一種ずつ含むことを特徴とする請求項 1 5記載のゲス トホスト型液晶組成物。
(A群) (イエロ—)
下記一般式 [VI] で表されるァゾ系二色性色素。
Figure imgf000095_0001
[VI] (式中、 R ' 1は水素原子; アルキル基;アルコキシアルキル基; アルコ キン基; ハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原子また はアルコキシアルキル基で置換されていても良いシクロへキシル基また はフヱニル基を表わし、 R 12は水素原子; アルキル基; アルコキシアル キル基; アルコキシ基もしくはハロゲン原子を表わす。 )
(B群) (オレンジ〜レツ ド)
下記一般式 [VII ] で表されるァゾ系二色性色素。
Figure imgf000096_0001
… [VII]
(式中、 R'3、 R'4は水素原子;アルキル基;アルコキシアルキル基; アルコキシ基;ハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原 子またはアルコキシアルキル基で置換されていても良いシク口へキシル 基またはフ 二ル基を表わす。 )
(C群) (バイオレツ ト)
下記一般式 [VIII] で表されるァゾ系二色性色素及び下記一般式 [IX] で表されるアントラキノン系二色性色素。
Figure imgf000096_0002
[VIII]
(式中、 R 15は水素原子; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコ キシ基;ハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシ基、 ハロゲン原子また はアルコキシアルキル基で置換されていても良いシク口へキシル基また はフヱニル基を表わし、 R 16および R 17はアルキル基; アルコキシアル キル基; アルコキシ基; ハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシ基、 ノヽ ロゲン原子またはアルコキシアルキル基で置換されていてもよいべンジ ル基またはシクロへキシルメチル基を表わす。 )
Figure imgf000097_0001
(式中、 R 18及び R 19はそれぞれ水素原子;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、 アルコキシアルキ ル基、 ハロゲン原子またはアルコキシ基を有しても良いシク口へキシル 基またはフユ二ル基を示す。 )
(D群) (ブルー)
下記一般式 [X] で表されるアントラキノン系二色性色素。
Figure imgf000097_0002
(式中、 R2。、 R21は水素原子; アルキル基; アルコキシアルキル基; アルコキシ基;ハロゲン原子; アルキル基、 アルコキシアルキル基、 ハ ロゲン原子またはアルコキシ基で置換されていても良いシクロへキシル 基またはフ 二ル基を示す。 )
1 9. 二色性色素に占めるイエロ一色素が 1 0〜2 4重量%、 オレンジ 〜レツ ド色素が 4〜9重量%、 バイオレツ 卜色素が 3〜 1 7重量%およ びブル一色素が 4 3〜7 0重量%である請求項 1 5記載のゲストホス ト 型液晶組成物。
2 0 . 二色性色素がイェロー、 レッ ド〜バイオレッ ト、 ブルーの 3つの 二色性色素群から成り、 ブラックの色相を持つゲストホスト型液晶組成 物であって、 少なくとも 2つの二色性色素群が請求項 6に示されるァゾ 系色素、 請求項 9および請求項 1 2に示されるアントラキノン系色素か ら選ばれたものであることを特徴とする請求項 1に記載のゲス卜ホス ト 型液晶組成物。
2 1 . ゲス トホスト型液晶組成物の、 波長 4 7 0〜5 6 0 n mにおける オーダ—パラメ—ター (s値) が 0 . 7 8以上である、 請求項 2 0記載 のゲス トホス ト型液晶組成物。
2 2 . ゲストホス卜型液晶組成物の、 波長 4 7 0〜5 6 0 n mにおける オーダーパラメーター (s値) が 0 . 8 0以上である、 請求項 2 0記載 のゲス トホスト型液晶組成物。
2 3 . 二色性色素の配合量が、 ホス ト液晶組成物に対し 0 . 1〜 1 5重 量%である請求項 1記載のゲストホス卜型液晶組成物。
2 4 . 三原色カラーフィルタ一層を有する透明電極基板と反射層を有す る電極基板の間に、 相転移型ゲストホスト液晶組成物を挟持してなる多 色表示可能な反射型アクティブマトリ ックス液晶表示素子において、 請 求項 1に記載のゲストホスト型液晶組成物を用いた液晶表示素子。
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