JP3861517B2 - 二色性色素、該色素を含む液晶組成物及び液晶素子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は新規な複素環アゾ系二色性色素及びこれを含む液晶組成物ならびにそれを用いた液晶素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、液晶表示素子としてはツイストネマチック(TN)型表示モード、スーパーツイストネマチック(STN)モード等の他に各種の表示モードが提案されている。このうち液晶に色素を溶解して用いるゲストホスト(GH)型表示方式が、広い視野角等の特徴のために表示パネルとして広く用いられている。
【0003】
このGHモードに用いられる二色性色素には、
1)二色性
2)溶解性
3)耐光性
4)着色力
が優れていることが要求される。
他方、市場ニーズが大きいブラックの液晶組成物を構成する上で必要な青色系の二色性アゾ色素については、従来、末端にニトロ基、シアノ基あるいはチアゾール環などを有する色素が知られていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のニトロ基、シアノ基あるいはチアゾール環を有する色素は耐光性や溶解性に大きな難点があり、また、アルキル基を有する色素では浅色の色相になりやすく、青色などの深色の色相にはなりにくいという難点を有していた。
【0005】
また、これら従来の色素は最近の薄膜トランジスターなどを用いたアクティブマトリクス駆動による液晶表示素子などに用いられているフッ素系液晶に対する溶解性などの親和性が充分でないという問題点があり、特開平1−146960に出願された本発明と同系統の色素では、良好な表示コントラストを得るための二色性および溶解性が充分でないという問題点があった。
従って本発明は、上記の特性を兼ね備えた二色性色素、好ましくはオーダーパラメーター(S値)が0.80以上(二色性比13.0以上)の高い青色二色性色素及び該色素を含む液晶組成物並びに、該液晶素子を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、一般式〔I〕
【0007】
【化2】
【0008】
(式中、R1 、R3 は各々独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシアルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシ基、置換基を有してもよいフェニル基または置換基を有していてもよいシクロヘキシル基を表し、R2 は水素原子またはメチル基を表し、Aはフェニレン基またはシクロヘキシレン基を表す。ただし、AまたはR3 の少なくとも一方はシクロヘキシレン基を含む。)で表わされる複素環アゾ系二色性色素が深色の色相を有し、且つ、高い二色性および、溶解性に優れた青色色素であることを見いだし、本発明に到達した。
【0009】
すなわち、本発明は、一般式〔I〕で表される複素環アゾ系二色性色素を含有することを特徴とする液晶組成物および少なくとも一方が透明な基板間に害液晶組成物を挟持してなる液晶素子を要旨とするものである。
本発明の前示一般式〔I〕の二色性色素は、例えば特開昭58−38756の方法に準じて以下の合成ルート(式中、R1 は前示一般式〔I〕に於けると同一の意義を有する。)により得られるモノアゾアミン類〔II〕から、公知の方法によりジアゾ化、カップリング反応を行い製造することができる。
【0010】
【化3】
【0011】
前示一般式〔I〕に於けるR1 、R3 の具体例としては、それぞれ、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、ブチル基、ヘキシル基、ノニル基等の炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基;エトキメチル基、ブトキシメチル基、エトキシエチル基、ブトキシエチル基等の総炭素数2〜10のアルコキシアルキル基;トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基等の炭素数1から10のフルオロアルキル基;メトキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基等の炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基が挙げられる。
【0012】
また、R2 は水素原子またはメチル基を表し、Aの具体例としては、−1,4−フェニレン基、−1,4−シクロヘキシレン基が挙げられる。
ただし、AまたはR3 の少なくとも一方はシクロヘキシレン基を含む。この場合、AまたはR3 の少なくとも一方にシクロヘキシレン基を含まないと、ホスト液晶に対する溶解性が低く、十分な着色濃度が得られない。また、フェニレン基をシクロヘキシレン基にすることにより、最大吸収波長が長波長側にシフトし、より深色な青色素を得ることができる。
本願の一般式〔I〕においてAまたはR3 にフェニル基を有する色素は特開昭64−70585号公報により公知であるが、上述のように本願の二色性色素はAまたはR3 の少なくともシクロヘキシル基を導入したことにより、溶解性、着色濃度ともに優れた二色性色素を得ることができる。
【0013】
本発明の液晶組成物は前示一般式〔I〕で示される複素環アゾ系二色性色素を、〔液晶デバイスハンドブック;日本学術振興会第142委員会(1989);p154〜p192、p715〜p722〕記載のネマチックあるいはスメクチック相を示すビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、フェニルピリミジン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系などの各種の液晶化合物または液晶組成物に公知のの方法で混合することにより容易に調整することができる。このような液晶化合物の例としては、特開平3−14892 号公報等に記載の化合物が挙げられる。この他、本発明の二色性色素は、特に最近TFT液晶素子等に用いられているフッ素系液晶への溶解性にも優れている為、フッ素液晶も好適に使用できる。
【0014】
本発明の液晶組成物に於ける二色性色素の含有量は、液晶化合物又は液晶混合物に対して、通常0.05〜15重量%、好ましくは0.1〜5重量%である。また、本発明の液晶組成物はコレステリルノナノエートなどの、液晶相を示しても示さなくてもよい光学活性化合物を含有してもよく、また紫外線吸収剤、酸化防止剤などの各種の添加剤を含有してもよい。
【0015】
このようにして得られた液晶組成物を、少なくとも一方が透明な電極付き2枚の基板の間に挟持することにより、ゲストホスト効果を応用した液晶素子〔松本正一、角田市良“液晶の最新技術”工業調査会、34(1983);J.L.Fergason、SID85Digest,68(1983)等参照〕などを構成することができる。
【0016】
透明な電極の基板としては、通常ガラス板或いはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等の各種合成樹脂板が挙げられ、その基板上に電極層が形成される。透明電極層としては、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化スズ等の金属酸化物から成るものが通常使用される。透明電極層の液晶に接する表面は必要に応じて配向処理を施す。該配向処理の方法としては、例えばオクタデシルジメチル〔3ー(トリメトキシシリル)プロピル〕アンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等を塗布して垂直配向する方法、ポリイミドを塗布して平行配向する方法、綿布、脱脂綿等でラビングして平行配向にする方法、SiOxを斜めの角度から蒸着して平行配向する方法等が適宜用いられる。
【0017】
基板は互いに配向処理面が対抗するようにしてスペーサー等を介して一体化し、2枚の基板間にその間隔が1〜50μm、好ましくは1〜15μmとなるように空間を設けた素子(セル)を形成し、この空間の中に液晶を封入する。
具体的な表示素子の一例を、後記図1及び図2に示す。図1は電圧無印加時、図2は電圧印加時の状態を示し、各図中、1は観察者、2は透明基板、3は平行配向処理が施された透明電極、4及び5は液晶組成物であり、4は誘電異方性が正のネマチック液晶分子、5は二色性色素分子を示し、9は入射光、8は偏光板であり、7はその偏光方向、6は入射偏光を表す。この素子に於いては電圧無印加時には液晶及び二色性色素の分子長軸が基板と平行であるため、素子は呈色状態となる。一方、印加時に長軸方向が垂直な状態となるため無色状態になるものである。
【0018】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、具体的に説明する。
本発明はその要旨を越えない限り実施例に限定されるものではない。
実施例1
下記構造式
【0019】
【化4】
【0020】
で示されるジスアゾ色素を商品名ZLI−4792(E.MERCK社製品)として市販されているフッ素系液晶混合物に1重量%の濃度で溶解させ、青色のゲストホスト液晶組成物を調製した。
これを、ポリイミド系樹脂を塗布、硬化、ラビング処理した透明電極付きガラス基板を対向させ、液晶が平行配向となるように構成したギャップ9μmのセルに封入した。
この青色に着色したセルの配向方向に平行な直線偏光に対する吸光度(A//)及び配向方向に垂直な直線偏光に対する吸光度(A⊥)を測定し、その吸収ピーク(λmax:625nm)におけるオーダーパラメーター(S)を下記の式
【0021】
【数1】
S=(A//−A⊥)/(A//+2A⊥)
【0022】
から求めた結果、S=0.83であった。
〔比較例〕
特開平1−146960に化合物No1−1 として開示されている、下記一般式で示されるトリスアゾ色素を用い、実施例1と同様にして着色した液晶セルを作製し、オーダーパラメーター(S)を測定した結果、S=0.78(λmax:628nm)であり、二色性が劣っていた。
【0023】
【化5】
【0024】
〔実施例2〕
下記構造式
【0025】
【化6】
【0026】
で示されるジスアゾ色素を用い、実施例1と同様にして青色に着色した液晶セルを作製し、オーダーパラメーター(S)を測定した結果、S=0.84(λmax:622nm)であった。
【0027】
〔実施例3〕
実施例1と同様にして得られた表−1、(No.3〜11)に示す各種のアゾ系色素を、商品名ZLI−4792(E.MERCK社製品)として市販されているフッ素系液晶に溶解し、得られた各液晶組成物を用いて青色に着色した液晶セルを作製し、オーダーパラメーター(S値)を測定した。
S値を、実施例1、2および比較例の結果と併せて下記表−1 に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
[実施例4及び比較例2]
一般式〔I〕のAがシクロヘキシレン基である色素(表−1の色素No.3)を、商品名ZLI−4792(E.MERCK社製品)として市販されているフッ素系p型液晶、商品名ZLI−1565(E.MERCK社製品)として市販されているシアノ系p型液晶および商品名ZLI−2806(E.MERCK社製品)として市販されているシアノ系n型液晶に溶解し、得られた液晶組成物を用いて青色に着色した液晶セルを作製し、オーダーパラメーター(S値)を測定し、実施例4とした。
一方、実施例4で用いた色素(表−1の色素No.3)のかわりに、一般式〔I〕のAがフェニル基である色素を用いた他は実施例4と同様にして、液晶組成物を作製し、評価を行なって、比較例2とした。
それぞれの液晶に対する二色性および−10℃での溶解度を表−2に示す。
S値は同等であるが、Aがシクロヘキシレン基の色素No.3の方が溶解度が高い。また、λmaxは色素No.3の方が長く、深い青色となっている。
【0030】
【表2】
【0031】
[参考例]
本願の二色性色素を含有する黒色の液晶組成物の例を示す。
[参考例1]
ホスト液晶100部に対して下記の二色性色素を用いたゲストホスト型液晶組成物
【0032】
【化7】
【0033】
[参考例2]
ホスト液晶100部に対して下記の二色性色素を用いたゲストホスト型液晶組成物
【0034】
【化8】
【0035】
[参考例3]
ホスト液晶100部に対して下記の二色性色素を用いたゲストホスト型液晶組成物
【0036】
【化9】
【0037】
[参考例4]
ホスト液晶100部に対して下記の二色性色素を用いたゲストホスト型液晶組成物
【0038】
【化10】
【0039】
【化11】
【0040】
【発明の効果】
本発明の高い二色性と高い着色力を有する二色性色素及びこれを含む液晶組成物により、コントラストなどに優れた表示素子を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるゲストホスト型液晶表示素子の電圧無印加状態の略示的断面図を示す。
【図2】本発明に係わるゲストホスト型液晶表示素子の電圧印加状態の略示的断面図を示す。
【符号の説明】
1 観察者
2 透明基板
3 平行配向処理が施された透明電極
4 誘電率異方性が正のネマチック液晶分子
5 二色性色素分子
6 入射偏光
7 入射偏光の偏光方向
8 偏光板
9 入射光
Claims (3)
- 液晶物質と請求項1に記載の複素環アゾ系二色性色素を含むことを特徴とする液晶組成物。
- 少なくとも一方が透明な電極付基板間に請求項2に記載の液晶組成物を挟持してなることを特徴とする液晶素子。
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JP36450798 | 1998-12-22 | ||
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JP17240899A Expired - Lifetime JP3861517B2 (ja) | 1998-06-30 | 1999-06-18 | 二色性色素、該色素を含む液晶組成物及び液晶素子 |
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JP5742727B2 (ja) * | 2012-01-04 | 2015-07-01 | 三菱化学株式会社 | 二色性色素組成物及び該組成物を含む液晶組成物 |
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