(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ電極および液晶配向膜が形成された１対の基板間に液晶化合物および二色性色素を封入した液晶表示素子において、前記液晶化合物、二色性色素および液晶配向膜のうち少なくとも１種が、ベンジル位またはカルボニル基、ＯもしくはＳのα位に２つの重水素を有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記液晶化合物が下記一般式（Ｉ）
【化１】
0003713353.tif 000014
（ここで、ＸはＤ、Ｒはアルキル基、ＺはＣ、ＮまたはＳである。）
で表されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記液晶配向膜が下記一般式（II）
【化２】
0003713353.tif 000015
（ここで、ＸはＤである。）
で表されるポリイミドからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記二色性色素が下記一般式（III)
【化３】
0003713353.tif 000016
（ここで、ＸはＤ、ＲはＨ、アルキル基またはアルコキシル基、ＹはＯ、Ｓ、Ｓｅ、ＮＨまたはＣＨ2、ｍ、ｎは１〜４の整数である。）
で表されるアントラキノン化合物からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項５】
少なくとも前記液晶配向膜は、ベンジル位またはカルボニル基、ＯもしくはＳのα位に２つの重水素を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記液晶化合物、前記二色性色素および前記液晶配向膜のすべてが、ベンジル位またはカルボニル基、ＯもしくはＳのα位に２つの重水素を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶中に二色性比の大きい色素を混入したゲスト−ホスト方式の液晶表示素子は視野界が広いなどの利点を有するため、カラーディスプレイの需要増大に伴ってゲスト−ホスト方式のカラー液晶ディスプレイの開発が盛んに行われている。一方、液晶表示素子の駆動方式としては、薄型軽量で鮮明な画像が得られるなどの利点を有するＴＦＴ駆動が主流になりつつある。したがって、ゲスト−ホスト方式とＴＦＴ駆動を組み合わせれば、視野角が広く、色表示能に優れた液晶表示素子を得られると期待されている。ＴＦＴ駆動を実現するためには、液晶に書き込まれた情報を保持することが重要になる。このためには、液晶層の抵抗値が十分に大きいことが必要になる。
【０００３】
しかし、ゲスト−ホスト方式の液晶表示素子では、液晶中に混入される二色性色素の光劣化により、液晶層の抵抗値ひいては保持率が著しく低下するという問題がある。
この問題に対して、二色性色素の光劣化に対する耐性を高める研究がなされているが、いまだ有効な手段は見出されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、二色性色素の光劣化に基づく保持率低下を抑制することができる、ゲスト−ホスト方式でＴＦＴ駆動の液晶表示素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示素子は、それぞれ電極および液晶配向膜が形成された１対の基板間に液晶化合物および二色性色素を封入した液晶表示素子において、前記液晶化合物、二色性色素および液晶配向膜のうち少なくとも１種が、ベンジル位またはカルボニル基、ＯもしくはＳのα位に２つの重水素を有することを特徴とする液晶表示素子。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
ゲスト−ホスト方式の液晶表示素子において用いられる二色性色素、特にアントラキノン化合物は、光照射によりカルボニル基が励起（ｎ−π* 三重項状態）し、水素引き抜き反応（光還元反応）を起こすことが知られている。この水素引き抜き反応は、液晶表示素子に用いられている液晶化合物、二色性色素および液晶配向膜で起こり得る。また、引き抜かれやすい水素原子は、いずれの化合物の場合でも、ベンジル位およびカルボニル基のα位に位置するものである。
【０００７】
本発明者は、液晶化合物、二色性色素および液晶配向膜のうち少なくとも１種として、ベンジル位またはカルボニル基、ＯもしくはＳのα位に２つの重水素を有するものを用いることにより、水素引き抜き反応を抑制でき、保持率の低下を防止できることを見出した。具体的には、重水素引き抜き反応の反応速度は、水素引き抜き反応の反応速度の１／６程度になる。なお、少なくとも液晶配向膜は、ベンジル位またはカルボニル基、ＯもしくはＳのα位に２つの重水素を有することが好ましい。また、液晶化合物、二色性色素および液晶配向膜のすべてが、ベンジル位またはカルボニル基、ＯもしくはＳのα位に２つの重水素を有する場合が最も好ましい。重水素置換された化合物の物性は元の化合物とほとんど変わらないので、重水素置換された化合物を用いても液晶表示素子の表示性能には影響がない。
【０００８】
【化４】
0003713353.tif 000002
（ここで、ＸはＤ、Ｒはアルキル基、ＺはＣ、ＮまたはＳである。）
で表されるものが挙げられる。
重水素置換された液晶配向膜の代表例としては、下記一般式（II）
【０００９】
【化５】
0003713353.tif 000003
（ここで、ＸはＤである。）
で表されるポリイミドが挙げられる。
重水素置換された二色性色素の代表例としては、下記一般式（III)
【００１０】
【化６】
0003713353.tif 000004
（ここで、ＸはＤ、ＲはＨ、アルキル基またはアルコキシル基、ＹはＯ、Ｓ、Ｓｅ、ＮＨまたはＣＨ2、ｍ、ｎは１〜４の整数である。）
で表されるアントラキノン化合物が挙げられる。
【００１１】
なお、本発明においては、上記の各一般式で表されるもの以外にも、種々の重水素置換された液晶化合物、液晶配向膜および二色性色素を用いることができる。液晶化合物の例を下記化学式「化７」および「化８」に、液晶配向膜の例を下記化学式「化９」に、二色性色素の例を下記化学式「化１０」および「化１１」にそれぞれ示す。
【００１２】
【化７】
0003713353.tif 000005
【００１３】
【化８】
0003713353.tif 000006
【００１４】
【化９】
0003713353.tif 000007
【００１５】
【化１０】
0003713353.tif 000008
【００１６】
【化１１】
0003713353.tif 000009
（「化１１」において中央にＦが表記されているフェニレン基は、ペルフルオロ−ｐ−フェニレン基である。）
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
液晶化合物として、下記化学式「化１２」に示すように、３種のシアノビフェニル系液晶材料からなる液晶組成物（Ｈ−ＬＣ１）、メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１１３２（Ｈ−ＬＣ２）、および上記Ｈ−ＬＣ１のベンジル位の水素原子を重水素置換した３種のシアノビフェニル系液晶材料からなる液晶組成物（Ｄ−ＬＣ）を用意した。
【００１８】
二色性色素として、下記化学式「化１３」に示すように、アントラキノン化合物（Ｈ−ＤＤ１）およびアゾ化合物（Ｈ−ＤＤ２）、ならびにベンジル位の水素原子を重水素置換したアントラキノン化合物（Ｄ−ＤＤ１）およびアゾ化合物  （Ｄ−ＤＤ２）を用意した。
【００１９】
液晶配向膜として、下記化学式「化１４」に示すように、ポリイミド（Ｈ−ＰＩ）、および上記Ｈ−ＰＩのベンジル位およびカルボニル基のα位の水素原子を重水素置換したポリイミド（Ｄ−ＰＩ）を用意した。
【００２０】
【化１２】
0003713353.tif 000010
【００２１】
【化１３】
0003713353.tif 000011
【００２２】
【化１４】
0003713353.tif 000012
【００２３】
１対の基板に電極および液晶配向膜を形成し、一方の基板上にスペーサを散布し、互いに対向させて接着することにより、セル厚約１０μｍの液晶セルを作製した。この液晶セル中に、液晶組成物中に１ｗｔ％の二色性色素を混入した液晶材料を封入して液晶表示素子を作製した。このときに用いた液晶組成物、二色性色素および液晶配向膜の組み合わせを表１に示す。
【００２４】
次に、実施例１〜１０および比較例１、２の液晶表示素子について、太陽光照射前後で保持率を５０℃、１６．７ｍｓで測定した。その結果を表１に併記する。
【００２５】
表１から明らかなように、重水素置換していない液晶組成物、二色性色素および液晶配向膜を用いている従来の液晶表示素子（比較例１、２）では、太陽光の照射後に保持率が著しく低下している。これは、水素引き抜き反応による二色性色素の光劣化が起こっているためである。これに対して液晶組成物、二色性色素および液晶配向膜のうち少なくとも１種について重水素置換した化合物を用いている実施例１〜１０の液晶表示素子では、太陽光の照射後にの高い保持率を保っており、二色性色素の光劣化を抑制できていることがわかる。
【００２６】
【表１】
0003713353.tif 000013
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、同位体効果により水素引き抜き反応を抑制して二色性色素の光劣化を防止でき、液晶層の経時的な抵抗値低下すなわち保持率低下を防止できる。したがって、ＴＦＴ駆動に有利な着色液晶を得ることができ、明るく鮮明な表示が可能なゲスト−ホスト方式の液晶表示素子を提供できる。