JPH0466913B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はアゾ系多色性色素を含む液晶組成物及
び該液晶組成物を用いた表示体に関する。 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
ベクトルに対して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、特の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＝（３²−１）／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
満たす新規な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り、公知の材
料から類推、選択することは容易ではない。 本発明者等は鋭意検討の結果、アゾ系の色素母
体に、飽和又は不飽和の環、すなわちベンゼン環
又はシクロヘキサン環を−OCH₂−結合により導
入することによつて、前記の目的が達成され、特
にオーダー・パラメーター、溶解性が向上するこ
とを見出した。 更に詳しくはアゾ系色素母体とベンゼン環又は
シクロヘキサン環を連結する−OCH₂−結合は重
要な意義を有し、−Ｏ（CH₂）_n−、ｍ≧２結合によ
る連結の場合にはオーダー・パラメーター等の点
で前記の目的が十分に達成されないことを確認し
て本発明を完成した。 即ち、本発明の要旨は、一般式〔〕 ｛式中、Ｘは

【式】又は

【式】の基を示し、R¹はアルキル基、ア ルコキシアルキル基、アルキル基もしくはアルコ
キシ基で置換されていてもよいフエノキシアルキ
ル基、 （R⁴はアルキル基、アルコキシ基もしくはジ
アルキルアミノ基を示し、Z¹¹〜Z¹³、Z¹⁴〜Z¹⁶及
びZ¹⁷〜Z¹⁸はZ¹〜Z⁹と同じ意味を示す。ｍは０又
は１を示す。）の基、アルコキシ基、アルキル基
もしくはアルコキシ基で置換されていてもよいベ
ンジルオキシ基を示し、Ｙはアルキル基、アルキ
ル基で置換されていてもよいシクロヘキシル基、
アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、−COOR⁵の
基、−OCOR⁵の基（R⁵はアルキル基又はアルキル
基で置換されていてもよいフエニル基を示す。）、
アルキル基もしくはアルコキシ基で置換されてい
てもよいフエニル基、

【式】の基（R²、R³はそれぞれアルキル基 又は水素原子を示す。）又は

【式】を示し、 Z¹〜Z⁹はそれぞれ独立に水素原子、メチル基、ヒ
ドロキシ基又はメトキシ基を示し、さらにZ¹と
Z²、Z⁴とZ⁵、Z⁷とZ⁸、Z¹¹とZ¹²、Z¹⁴とZ¹⁵又はZ¹⁷
とZ¹⁸の少なくとも一組は互いに結合して、ナフ
タレン環の一部か又はキノリン環の一部を形成す
る。さらにZ¹、Z²とZ³はＹが

【式】の場合、 R²及びR³と連結してジユロリジン環を形成して
もよい。但し、Ｘが

【式】の時、Ｙはシ アノ基又は−COOR⁵の基を示す。ｎは０又は１
を示す。｝ で表わされるアゾ系色素を含むことを特徴とする
液晶組成物および少なくとも一方が透明な対向す
る一対の基板間に該液晶組成物を挟持してなり、
かつ該液晶組成物に電場を印加する手段を有する
表示体に関する。 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〔〕で示されるアゾ系多色性色素
は、例えば下記の式〔〕 （式中、Ｙ、Z¹〜Z⁹およびｎ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〔〕 ｘ−CH₂−Ｘ−R¹ ……〔〕 （式中、ＸおよびR¹は前記一般式〔〕にお
けると同一の意義を有し、ｘはハロゲン原子を示
す。）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】 上記式中、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

【式】 38.4重量％

【式】 34.2重量％

【式】 18.1重量％ 9.3重量％ の混合物として、メクル社から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

【式】 51重量％

【式】 25重量％

【式】 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施光性物質とし
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−メチルベントキシ基、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３〜100μ
ｍ、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 本発明の液晶組成物に使用される多色性色素の
例を、その色相及びオーダー・パラメーター(S)と
共に第２表に示す。

【表】

【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式的なものである。
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、該各
基板間に侠持された液晶分子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。 入射自然光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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例素子の電圧無印加状態
の略示的断面図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液晶化合物と下記一般式〔〕 ｛式中、Ｘは【式】又は 【式】の基を示し、R¹はアルキル基、ア ルコキシアルキル基、アルキル基もしくはアルコ
   キシ基で置換されていてもよいフエノキシアルキ
   ル基、 （R⁴はアルキル基、アルコキシ基もしくはジ
   アルキルアミノ基を示し、Z¹¹〜Z¹³、Z¹⁴〜Z¹⁶及
   びZ¹⁷〜Z¹⁹はZ¹〜Z⁹と同じ意味を示す。ｍは０又
   は１を示す。）の基、アルコキシ基、アルキル基
   もしくはアルコキシ基で置換されていてもよいベ
   ンジルオキシ基を示し、Ｙはアルキル基、アルキ
   ル基で置換されていてもよいシクロヘキシル基、
   アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、−OOOR⁵の
   基、−OCOR⁵の基（R⁵はアルキル基又はアルキル
   基で置換されていてもよいフエニル基を示す。）、
   アルキル基もしくはアルコキシ基で置換されてい
   てもよいフエニル基、 【式】の基（R²、R³はそれぞれ水素原子 又はアルキル基を示す。）又は【式】を示 し、Z¹〜Z⁹はそれぞれ独立に水素原子、メチル
   基、ヒドロキシ基又はメトキシ基を示し、さらに
   Z¹とZ²、Z⁴とZ⁵、Z⁷とZ⁸、Z¹¹とZ¹²、Z¹⁴とZ¹⁵又
   はZ¹⁷とZ¹⁸の少なくとも一組は互いに結合して、
   ナフタレン環の一部か又はキノリン環の一部を形
   成する。さらにZ¹、Z²とZ³はＹが【式】の 場合、R²及びR³と連結してジユロリジン環を形
   成してもよい。但し、Ｘが【式】の時、 Ｙはシアノ基又は−COOR⁵の基を示す。ｎは０
   又は１を示す。｝ で表わされるアゾ系色素を含むことを特徴とする
   液晶組成物。 ２ 少なくとも一方が透明な対向する一対の基板
   間に液晶組成物を挟持してなり、かつ該液晶組成
   物に対して電場を印加する手段を有する液晶表示
   体において、該液晶組成物が液晶化合物および下
   記一般式〔〕で示される多色性色素を含有する
   ことを特徴とする液晶表示体。 ｛式中、Ｘは【式】又は 【式】の基を示し、R¹はアルキル基、ア ルコキシアルキル基、アルキル基もしくはアルコ
   キシ基で置換されていてもよいフエノキシアルキ
   ル基、 （R⁴はアルキル基、アルコキシ基もしくはジ
   アルキルアミノ基を示し、Z¹¹〜Z¹³、Z¹⁴〜Z¹⁶及
   びZ¹⁴〜Z¹⁶はZ¹〜Z⁹と同じ意味を示す。ｍは０又
   は１を示す。）の基、アルコキシ基、アルキル基
   もしくはアルコキシ基で置換されていてもよいベ
   ンジルオキシ基を示し、Ｙはアルキル基、アルキ
   ル基で置換されていてもよいシクロヘキシル基、
   アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、−COOR⁵の
   基、−OCOR⁵の基（R⁵はアルキル基又はアルキル
   基で置換されていてもよいフエニル基を示す。）、
   アルキル基もしくはアルコキシ基で置換されてい
   てもよいフエニル基、 【式】の基（R²、R³はそれぞれ水素原子 又はアルキル基を示す。）又は【式】を示 し、Z¹〜Z⁹はそれぞれ独立に水素原子、メチル
   基、ヒドロキシ基又はメトキシ基を示し、さらに
   Z¹とZ²、Z⁴とZ⁵、Z⁷とZ⁸、Z¹¹とZ¹²、Z¹⁴とZ¹⁵又
   はZ¹⁷とZ¹⁸の少なくとも一組は互いに結合して、
   ナフタレン環の一部が又はキノリン環の一部を形
   成する。さらにZ¹、Z²とZ³はＹが【式】の 場合、R²及びR³と連結してジユロリジン環を形
   成してもよい。但し、Ｘが【式】の時、 Ｙはシアノ基又は−COOR⁵の基を示す。ｎは０
   又は１を示す。｝