JPH042626B2 - - Google Patents

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JPH042626B2
JPH042626B2 JP57012084A JP1208482A JPH042626B2 JP H042626 B2 JPH042626 B2 JP H042626B2 JP 57012084 A JP57012084 A JP 57012084A JP 1208482 A JP1208482 A JP 1208482A JP H042626 B2 JPH042626 B2 JP H042626B2
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【発明の詳細な説明】
本発明はジスアゾ系多色性色素を含む液晶組成
物および表示体に関する。 多色性色素は、色素分子の方向により光の吸収
強度が異なる性質を示す色素である。すなわちこ
の色素は、吸収遷移モーメントの方向が光の電気
ベクトルに対し平行になつたときに最も吸収強度
が大となり、垂直になつたときに最も吸収強度が
小となる。 前記の液晶表示素子において、液晶分子が電界
印加によりその配列方向が変わることを利用して
色素分子の配向を変えることができる。これによ
り電圧印加で液晶表示素子の色を変化させること
ができる。液晶化合物をホスト、色素をゲストと
みなして、この色変化をゲスト・ホスト効果と呼
んでいる。 多色性色素の内、特に平行二色性を有する色素
は、可視光の吸収遷移モーメントの方向が分子の
長軸方向と殆んど平行であり、ゲスト分子として
ホストである液晶中に溶解したとき色素分子長軸
が液晶分子軸の配列方向と同方向に配列する性質
を有する。 例えば、液晶組成物が平行二色性の多色性色素
と誘電異方性が正のネマチツク液晶化合物とから
成り、ホモジニアス配向処理を施した液晶表示素
子において、色素分子の長軸は液晶分子と同じく
電極面に平行かつ一定方向に配列するホモジニア
ス配向を形成する。このような配列状態にある液
晶層中を、電極面に垂直な方向に進行し液晶分子
の配向方向と同方向に偏光させた白色光が伝播す
ると、その電気ベクトルは色素分子と平行にな
り、特定の波長領域が特に強く吸収され、結果と
して該液晶層は強い着色状態をとる。次に該液晶
層に電界を印加すると、ホスト液晶の誘電異方性
が正であるので色素分子の長軸はホメオトロピツ
ク配向を形成する。すると該色素分子の長軸は入
射白色光の電気ベクトルに垂直となり、よつて該
入射光は該色素分子によつて殆んど吸収されず、
結果として該液晶層は弱い着色状態となる。 ゲスト・ホスト効果は上記の如きネマチツク液
晶化合物を利用したものに限らず、例えばスメク
チツク液晶化合物を利用したものや、コレステリ
ツク−ネマチツクの相転移を利用したものでも当
然得られる。該相転移利用の場合には、ホモジニ
アス配向処理を施した素子においてコレステリツ
ク液晶の各分子はらせん状の分子配列をとる。該
液晶層中を電極面に垂直に白色光が伝播すると色
素分子は様々な方向に向いている為に全ての偏光
成分の特定の波長領域が色素分子によつて特に強
く吸収される。結果として該液晶層は強い着色状
態となる。次に該液晶層に電圧を印加するとコレ
ステリツク液晶の誘電異方性が正の場合にはらせ
ん状の分子配列が解けて色素分子の長軸は液晶分
子と同じくホメオトロピツク配向を形成する。そ
の結果該液晶層は弱い着色状態となる。 上記の如き多色性色素には(1)ホスト液晶中での
高いオーダー・パラメータ(記号Sで表わす。)、
(2)ホスト液晶に対する充分な溶解度、(3)光・熱・
電気に対する高い安定性、並びに(4)目的に応じた
任意の色相が要求される。特に素子のコントラス
トを高める為には少なくとも上記(1)、(2)が要求さ
れる。 オーダー・パラメータSは式()で定義さ
れ、実験的には式()で求める。式中、cos2θ
の項は時間平均されており、θは色素分子の吸収
軸と液晶分子の配向方向とのなす角度であり、A
A⊥はそれぞれ液晶分子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分子の吸光
度である。 S=(3 2−1)/2 …() S=(A−A⊥)/(2A⊥+A)
…() 平行二色性の多色性色素では、S値が理論上の
最大値である1に近づく程、弱い着色状態におけ
る残色度が減少し、明るくコントラストの大きい
鮮明な表示が可能となる。 本発明の目的は、前記の(1)、(2)及び(3)の要求を
満たす平行二色性の多色性色素コントラストの大
きい鮮明な表示を行い得る液晶組成物および表示
体を提供するにある。 多色性色素の分子構造と諸特性との関係につい
てはまだ充分究明されておらず、希望する色相に
おいて上記の要求性能をすべて満足する多色性色
素を選択することは困難な作業である。 本発明者等は鋭意検討の結果、ジスアゾ系の色
素母体にベンゼン環をエステル結合により導入す
ることによつて、特にオーダー・パラメーター、
溶解性が向上することを見出だし本発明を完成し
た。 即ち、本発明の要旨は、 一般式〔〕 (式中、Rは炭素原子数3〜18のアルキル基、X
は水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭
素原子数1〜4のアルキル基で置換されたシクロ
ヘキシル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、
ニトロ基、シアノ基、−COOY(Yは炭素数1〜
4のアルキル基または炭素原子数1〜4のアルキ
ル基で置換されたシクロヘキシル基を表す)、炭
素原子数1〜5のアルキル基で置換されたフエニ
ル基、炭素原子数1〜4のアルキルスルホニル基
またはハロゲン原子を示し、Z1〜Z9は水素原子、
メチル基またはメトキシ基を示すか、Z1とZ2、Z4
とZ5またはZ7とZ8とが互いに連結して全体として
ナフタレン環を形成してもよい。)で表されるジ
スアゾ系多色性色素を含むことを特徴とする液晶
組成物及び表示体に存する。 本発明を詳細に説明すると前記一般式〔〕で
表わされるジスアゾ系多色性色素はオーダー・パ
ラメーター及び液晶材料に対する溶解性に優れ、
安定性の良好な新規な色素である。 前記一般式〔〕におけるRの具体例として
は、直鎖状又は分岐鎖状のプロピル基、ブチル
基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、オク
タデシル基等のアルキル基が挙げられ、Xの具体
例としては、水素原子;メチル基、エチル基、直
鎖状又は分岐鎖状のプロピル基、ブチル基;プロ
ピルシクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル
基;メトキシ基、プロポキシ基;ニトロ基;シア
ノ基;メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニ
ル基、プロピルシクロヘキシルオキシカルボニル
基;エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基;
ブチルフエニル基;フツ素原子、塩素原子、臭素
原子などのハロゲン原子が挙げられる。 Z1〜Z9の具体例としては水素原子、メチル基、
メトキシ基、又はZ1,Z2またはZ4,Z5またはZ7
Z8が互いに連結して全体としてナフタレン環を形
成してもよい。 前記一般式〔〕で示されるジスアゾ系多色性
色素は、例えば下記の式〔〕 (式中、XおよびZ1〜Z9は前記一般式〔〕にお
けると同一の意義を有する。)で表わされる化合
物と下記の式〔〕 (式中、Yはハロゲン原子を示し、Rは前記一般
式〔〕におけると同一の意義を有する。)で表
わされる化合物を公知の方法で反応させることに
より製造される。 本発明で用いるネマチツク液晶としては、動作
温度範囲でネマチツク状態を示すものであれば、
かなり広い範囲で選択することができる。またこ
のようなネマチツク液晶に施光性物質を加えるこ
とにより、コレステリツク状態をとらせることが
できる。ネマチツク液晶の例としては第1表に示
される物質、あるいはこれらの誘導体があげられ
る。
【表】
【表】
【表】 上記表中、R′はアルキル基またはアルコキシ
基を、Xはニトロ基、シアノ基、またはハロゲン
原子を表わす。 第1表の液晶はいずれも誘電異方性が正である
が、誘電異方性が負の公知のエステル系、アゾキ
シ系、アゾ系、シツフ系、ピリミジン系、ジエス
テル系あるいはビフエニルエステル系の液晶も、
誘電異方性が正の液晶と混合して、全体として正
の液晶にして用いることができる。また、誘電異
方性が負の液晶でも、適当な素子構成および駆動
法を用いればそのまま使用できることは勿論であ
る。 本発明で用いるホスト液晶物質は第1表に示し
た液晶化合物またはそれらの混合物のいずれでも
よいが、次の4種類の液晶化合物 38.4重量% 34.2 〃 18.1重量% 9.3 〃 の混合物として、メルク社からZLI−1132という
商品名で販売されている液晶物質および、次の4
種類の液晶化合物 51重量% 25重量% 16重量% 8重量% の混合物として、British Drug House社からE
−7という商品名で販売されている液晶物質が本
発明においては特に有用であることがわかつた。 本発明の液晶組成物に添加する旋光性物質とし
てはカイラルネマチツク化合物、例えば、2−メ
チルブチル基、3−メチルブトキシ基、3−メチ
ルペンチル基、3−メチルペントキシ基、4−メ
チルヘキシル基、4−メチルヘキトキシ基などの
光学活性基をネマチツク液晶化合物に導入した化
合物がある。また特開昭51−45546号公報に示す
l−メントール、d−ボルネオール等のアルコー
ル誘導体、d−シヨウノウ、3−メチルシクロヘ
キサン等のケトン誘導体、d−シトロネラ酸、l
−シヨウノウ酸等のカルボン酸誘導体、d−シト
ロネラール等のアルデヒド誘導体、d−リノネン
等のアルケン誘導体、その他のアミン、アミド、
ニトリル誘導体等の光学活性物質は勿論使用でき
る。 本発明に使用する素子としては公知の液晶表示
用素子を使用できる。すなわち、一般に少なくと
も一方が透明な2枚のガラス基板上に任意のパタ
ーンの透明電極を設け、電極面が対向するように
適当なスペーサーを介して、2枚のガラス基板が
平行になるように素子を構成したものが用いられ
る。この場合、スペーサーにより素子のギヤツプ
が決められる。素子ギヤツプとしては3〜
100μm、特に5〜50μmが実用的見地から好まし
い。 以下に、本発明の液晶組成物に使用される平行
二色性の多色性色素の例およびこれらの色素を用
いた液晶組成物について実施例により具体的に説
明する。 実施例 1 本発明の多色性色素の合成例を示し、次いで第
2表にオーダー・パラメーター(S)及び最大吸
収波長(λmax)を示す。 合成例 1 p−n−ヘキシルオキシ安息香酸4.6gをジオ
キサン50ml、塩化チオニル4.8g、ジメチルホル
ムアミド0.2mlとともに、90〜100℃で2時間反応
させ、50℃に冷却した後、下記構造式 で示される、公知の方法により合成したアゾ系化
合物8.2g、ジオキサン30ml、トリエチルアミン
10mlを加え、80℃で3時間反応させ、室温に冷却
した後、水500ml中に排出して得られた析出物を、
カラムクロマトグラフイーにより精製して、後記
の第2表No.2の色素を得た。本色素は123〜124℃
の融点を示した。 合成例 2 合成例1に於けるp−n−ヘキシルオキシ安息
香酸の代りにp−n−ブトキシ安息香酸4.1gを
用い、 構造式 で示されるアゾ系化合物の代りに 下記構造式 で示される公知の方法により合成したアゾ系化合
物を用い、他は合成例1と同様にして、第2表No.
9の色素を得た。本色素は156〜157℃の融点を示
した。 上記、合成例に準じて合成した本発明のアゾ系
多色性色素の例を第2表に示した。
【表】
【表】
【表】
【表】 第2表に記載した各色素の特性は次のようにし
て調べた。すなわち、前述のフエニルシクロヘキ
サン系混合液晶ZLI−1132に、多色性色素とし
て、第2表に示す色素のいずれかを添加し、70℃
以上に加熱し、液晶が等方性液体になつた状態で
よくかきまぜた後、放置冷却する工程を繰返し行
い、色素を溶解した。 このように調製した上記液晶組成物を、透明電
極を有し、液晶と接する面をポリアミド系樹脂を
塗布硬化後ラビングしてホモジニアス配向処理を
施した上下2枚のガラス基板からなる基板間ギヤ
ツプ10〜100μmの素子に封入した。上記配向処理
を施した素子内では電圧無印加のとき上記液晶組
成物は、第1図に示すようなホモジニアス配向状
態をとり、色素分子もホスト液晶に従つて同様の
配向をとる。 第1図の液晶表示素子の構造は、本実施例の液
晶組成物を封入した他は一般的なものである。す
なわち該素子は上下の透明ガラス基板1と、該各
基板の内側に形成された各透明電極2と、各該基
板間に挾持された液晶分子3及び多色性色素分子
4で成る本実施例の液晶組成物とから成る。入射
自然5は偏光板6を通つて入射光偏光方向7に偏
光され、入射白色偏光8となつて該素子に到達す
る。尚、9は観察者である。 本実施例の液晶組成物の吸収スペクトルの測定
は、液晶分子の配向方向に対して平行に偏光した
光及び垂直に偏光した光の各々を用いて行い、こ
れら各偏光に対する色素の吸光度A及びA⊥と
最大吸収波長を求めた。色素の吸光度を求めるに
あたつては、ホスト液晶及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つた。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及びA⊥の値を用いて、前述の式
()からS値を算出した。 第2表に記した色素の実用的安定性に関して知
見を得るために促進劣化試験を実施した。すなわ
ち第2表の各色素を溶解した上記液晶組成物を、
上記素子に封入したもものをサンシヤインウエザ
ーメーター中に約100時間放置し、吸光度の減少
率と消費電流値の増加率を追跡した。本実施例で
用いたサンシヤインウエザーメーターの光源はカ
ーボンアーク灯であり、試料室内の条件は温度が
約50℃で加湿・散水は行なわなかつた。 その結果、紫外線カツトフイルターで、上記素
子を保護して上記試験を行なつた場合には、促進
劣化試験100時間で、第2表の各色素はいずれも
吸光度の減少率は10%以下、32Hz、5Vの交流印
加時の消費電流値の増大は2倍以内であつた。特
に第2表のNo.1、No.2、No.3、No.4、No.9、No.
10、No.11の色素では退色性が小さく、紫外線カツ
トフイルターで素子を保護することなく上記試験
を行なつた場合にさえ、促進劣化100時間後の吸
光度の減少率は10%以下であつた。このような優
れた耐光性は、ゲスト・ホスト表示用としてこれ
まで知られている多色性色素としては下記に示す
ようなタイプの光安定性の大きいアントラキノン
系色素に匹敵する。 このような高い耐光性は、従来タイプのアゾ系
多色性色素では知られていなかつたものである。
本発明によつて、はじめて少なくとも実用的に
は、高耐光性アントラキノン系多色性色素と同レ
ベルの耐光性を有するアゾ系多色性色素が実現さ
れたといつても過言ではない。 本発明による色素は熱安定性もすぐれており、
暗条件下90℃で100時間後における素子中の色素
の吸光度の減少率は10%以下、32Hz、5V交流印
加時の消費電流の増加率は2倍以下であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第3図は本発明の実施例素子の電圧
無印加状態の略示的断面図、第2図は第2表No.1
の色素を用いた本発明の実施例素子の分光特性
図、第4図は本発明の実施例素子の電圧印加状態
の略示的断面図である。 3…液晶分子、4…多色性色素分子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式〔〕 (式中、Rは炭素原子数3〜18のアルキル基、X
    は水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭
    素原子数1〜4のアルキル基で置換されたシクロ
    ヘキシル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、
    ニトロ基、シアノ基、−COOY(Yは炭素数1〜
    4のアルキル基または炭素原子数1〜4のアルキ
    ル基で置換されたシクロヘキシル基を表す)、炭
    素原子数1〜5のアルキル基で置換されたフエニ
    ル基、炭素原子数1〜4のアルキルスルホニル基
    またはハロゲン原子を示し、Z1〜N9は水素原子、
    メチル基またはメトキシ基を示すか、Z1とZ2、Z4
    とZ5またはZ7とZ8とが互いに連結して全体として
    ナフタレン環を形成してもよい。)で表されるジ
    スアゾ系多色性色素を含むことを特徴とする液晶
    組成物。 2 一般式〔〕 (式中、Rは炭素原子数3〜18のアルキル基、X
    は水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭
    素原子数1〜4のアルキル基で置換されたシクロ
    ヘキシル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、
    ニトロ基、シアノ基、−COOY(Yは炭素数1〜
    4のアルキル基または炭素原子数1〜4のアルキ
    ル基で置換されたシクロヘキシル基を表す)、炭
    素原子数1〜5のアルキル基で置換されたフエニ
    ル基、炭素原子数1〜4のアルキルスルホニル基
    またはハロゲン原子を示し、Z1〜Z9は水素原子、
    メチル基またはメトキシ基を示すか、Z1とZ2、Z4
    とZ5またはZ7とZ8とが互いに連結して全体として
    ナフタレン環を形成してもよい。)で表わされる
    ジスアゾ系多色性色素を含む液晶組成物を用いる
    ことを特徴とする表示体。
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