JPS58138768A - 液晶組成物及び表示体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ジスアゾ系又はトリ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）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
になったときに最も吸収強度が大となプ、垂直になった
ときに最も吸収強度が小となる。

前記の液晶表示累子において、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。これによシミ圧印加で液晶妖示
巣子の色を変化させる仁とができる。液晶化什物をホス
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ど
平行であ夛、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。

素と誘電異方性が正のネマチック液晶化合物とから成シ
、ホモジニアス配向処坦を施し九液晶表示素子において
、色素分子の長袖は液晶分子と同じく電極伽に平行かつ
一足方向に配列するホモジニアス配向を形成する。この
ような配タリ状態にある液晶層中を、電極歯に垂直な方
向に進行し液晶分子の配向方向と同方向に１ＪｉＩ元さ
せ光重色光が伝播すると、その電気ベクトルは色素分子
と平行になシ、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、ホスト液晶の酵電異方性が正であ
るので色素分子の長軸はホメオトロピック配向を形成す
る。

すると葭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９、よって該入射光は該色素分子によって殆ど
吸収されず、結果として該液　　　　１屹 １層は弱い着色状態となる。

ゲスト・ホスト効果は上記の妬きネマチック液晶化合物
を利用したものに限らず、例えばスメクチック液晶化合
物を利用したものや、コレステリック−ネマチックの相
転移を利用したものでも自然得られる。該相転移利用の
場合には、ホモジニアス配向処坤奢施した素子において
コレステリンク液晶の各分子はらせん状の分子配列をと
る。該歌晶層中を亀＆面に垂直に白色光が伝播すると色
素分子は休々な方向に向いている為に全ての偏光取分の
臀足の波長領域が色素分子によっ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ック液晶の誘電異方
性が正の誓合にはらせん状の分子配りりが解番７て色素
分子の長軸は液晶分子と同じくホメオトロピック配向を
形成する。その結果該液晶層は舞い着色状態となる。

女０ 上記の禰き多色性色素には（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−１（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。杵に亀子のコントラストを高める為には
少なくとも上記（Ｉ八（２Ｊが要求される。

オーダー・パラメータ８は式（１）で定義され、実験的
には式（１）で求める。式中、ｃｏｓ”ｖの項は時間平
均されておシ、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）、Ａ７１ム工はそれぞれ液晶分
子の配向方向に対して平行及び撫ＩＥＫ偏光した光に対
する色素分子のｈ光度でるる。

５＝＝（ＪＯＯ＆’θ−／）／コ　・・・・・・（１）
の最大値でめるｌに近づく程、弱い有色状態における残
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＋１１、＋２１及び（３）の要
求を満たす＃ｒ現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ふ・よび
表示体を提供するにある。

多色性色素の分子構造と緒特性との１＋４１′＆ｆＳ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シ、公知の材料から類推、込
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、エステル結合を有する
ジスアゾ系及びトリスアゾ系色素が％１（オーダー・パ
ラメーター、溶解性が秀れていることを見出し、本発明
を完成した。

即ち、本発明の要旨は、一般式〔１］ （式中、Ｒ１はアルキル基、アルコキシフェニル基を示
し、Ｒｍ　、Ｒ１は水素原子、アルキル基又紘ｘ＊　、
　Ｒｍが互いに連結して含５１　＞Ｅ槙を形成しでもよ
い。２′〜２”は水素原子、メチル基、ヒドロキシ基、
メトキシ基、シアノ基、）・ロゲン原子を示し、又ｚ’
、ｚ”、ｆはに！２、♂と連結して含爾木壌を形成して
もよ＜、”、”またはｚ４　、ｚｌまたはＺＶ　、ｚｌ
は互いに連結して芳香族環を形成してもよい。ｎは１１
コを示す。）で表わされるジスアゾ系、トリスアゾ系多
色性色素を百む獣晶組成物および表示体にある。

本発明をｐａＫａｓｔｎすると、ｔＫｔＪ＆２−１１ｔ
ｘｔ、　［１３におけるＲ′の具体例としては、メチル
基、エチル基、直鎖状又は分岐鎖状のプロピルミ１ブチ
ル基、ヘキシル基、ノニル基、ドデシル基、オクタデシ
ル基などのアルキル及−メトキシェチル基、プトキシエ
ナル基、Ｘクチルオキシエチル基などのアルコキシアル
キル丞：メトキ７桑、エトキＶ　ｋ　、プロポキシ基、
メトキシ基、ヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基などの
アルコキシ基で置換されたフェニル基が挙げられ、♂、
ｐｓの具体例としては水ａｍ子；メチル基、エチル基、
プロピル基、ブデル基、オクチル差、な　　　　　、：
どのアルキル基；またＴｈ”％♂が互いに連結して、モ
ルホリン環、ピペリジン環などの含−素環を形成しても
よい。

ｚ’−ｚ”の具体例としては水素原子、メチル基、ヒド
ロキシ基、メトキシ基、シアノ基、フッ素原子、塩素原
子、臭素原子などの）１０ゲン原子、Ｚ’ ようにｚ’、ｚ”、ｆ　のいずれかがＲ”、ＢＦと連結
して含奮素環を形成してもよ（、ｚ”、ｚ”を九はｔｌ
ｚｌ　を九はｚ’、ｚ”は互いに連結してベンゼン壊の
一部を形成して屯よい。

前記一般式［１）で示されるアゾ系多色性色素は、例え
ば下記の式［１） ％式％ （式中、Ｘは）＼ロゲン原子を示し、ｒ、Ｒ”、Ｚ”〜
ｆおよびｎは前記一般式［１）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〔鳳〕 Ｒ’ＯＨ・・・・・・・・・〔置〕 （式中　Ｈｅは前記一般式［１）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によシ反
応させることＫより製造することができる。

本発明で用いるネマチック液晶としては、動作温度範囲
でネマチック状聰を示すものであれは、かなシ広い範囲
で選択することができる。

またこのようなネマチック液晶に施光性物質を加えるこ
とＫよす、コレステリック状態をとらせることができる
。ネマチック液晶の例としてはｍ／ａに示される物質、
あるいはこれらの篩導体があけられる。

第　　ｌ　　表 上記式中　Ｈｌはアルキル基またはアルコキシ基を、Ｘ
はニトロ基、７７ノ基、またはハロゲン原子を表わす。

＠ｌ茨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、
シッフ系、ピリミジン系、ジエステル系あるいはビフェ
ニルエステル系の液晶も、ｗｊＩｉＩ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＠壜た、誘電異方性が負の液晶でも、遥轟な菓子構
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＠質は＃Ｉ１表に示し九液晶
化合物またはそれらの混合物のいずれでもよいが、次の
ダ種類の液晶化合物 の混合物として、メルク社からＺＬニー／　／３；ｌ　
　という商品名で販売されている液１ｆｉＩ′Ｉｍ貴訃
よび、次の＋ｍ類の液晶化合智 の混合物として、Ｂｒ１ｔｉｓｈ　Ｄｒｕｇ　Ｈｏｕｓ
ｅ　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九。

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
ラルネマチック化合物、例えば、コーメテルブチル基、
３−メチルブトキシ基、Ｊ−メチルペンデル基、３−メ
チルペントキシ基、亭−メチルヘキシル基、ダーメチル
へキトキシ基などの光字活性基をネマチック液晶化合物
に導入した化＆物がめる。また特開昭ｊ／−亭ＳＳ弘６
号公報に示すｔ−メントール、ｄ−ボルネオール尋のア
ルコール酵導体、住−ショウノウ、Ｊ−メチルシフ關ヘ
キサン等のケトン誘導体、ｄ−シトロネラ酸、ｔ−シ曹
りック酸等のカルボン＃！紡導体８、ｄ−シ“トロネラ
ール等のアルデヒド酵導体、ｄ−リノネン等のアルクン
時尋体、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＆１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
コ枚のガラス基板上に任慈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。この礪合、スペーサーによシ巣子のギ
ャップが決められる。素子ギャップとしては３〜１００
μｍ１特に５−ＳＯμｍが実用的見地から好ましい。

以下に１本発明の液晶組成物に使用される平行二色性０
多色性色′、１ｇの例３よびこれら０色素　　　　１を
用いた液晶組成物について実施ガによＪ）４４体　　　
　ｉ的に説明する。

実施例！ 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・ｌ＜ラメ−ター（８）と共に第コ
六に示す。

７／′ ／ 第Ｊ表に記載した各色素の特性は次のようにして調べ友
。すなわち、前述のフェニルシクロヘキサン系混合液晶
ＺＬニー／／Ｊコに１　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
が等方性液体になった状態でよくかきまぜた後、放置冷
却する１楊を繰返し行い、色素を溶解した。

このように＊１ｌｌｌＬ、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ャップ１０−１００
μｍの素子に封入した。

上記配向処理を施し九素子内では電圧印加のと龜上記液
晶組成物は、ｉ＠１図に示すようなホモジニアス配向状
態金とり、色素分子もホスト液晶に従って興様の配向を
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＃Ｘ′ＪＩＡ子は上下の透明ガラス基板ｌと、
該各基板の内側に形成された各透明電＆Ｊと、該各基板
間に挾持され九液晶分子３及び多色性色素分子ゲで成る
本実施例の液晶組成物とから成る。入射自然光Ｓは偏光
板６を通って入射光偏光方向７に偏光され、入射白色偏
光ｌとなって該索子に到達する。尚、デは観察者である
。

本実施例の液晶組成物の吸収スペクトルの側足は、液晶
分子の配向方向に対して千竹に偏光した光及び垂直に偏
光した光の各々を用いて竹い、これら各偏光に対する色
素の吸光度ムｌ及びム工と最大液収波長を求めた。色素
の吸光度を求めるにあたっては、ホスｌｋ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抽圧を行っ
た。このようにして求めた上記各偏光に対する色素の吸
光度の値ム／及びＡｌ−の値を用いて、前述の式（１）
から８値を算出した。

実施例コ 実施例１で用いたものと同じ液晶に絡、２衣の扁りの色
素を０．−重童一添加した液晶組成物を実施例１で用い
た索子に封入し、同じく実施例１と同様にして吸収スペ
クトルを徂Ｉノ足した。但し基板間のギャップは約ＳＯ
μｍ　とした。本実施例の液晶組成物の吸収スペクトル
を第２図に示す。図中、曲ｌｓＩはムｌを、曲線−はム
工を示す０可視領域における最大吸収波長は！Ｏ９ｎｍ
であり、最大吸収波長における本実施例色素の８値はＯ
ｏり６であった。

【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図は本発明の実施例素子の分光
特性図、第参図は本発明の実施例素子の電圧印加状態の
略示的断面図を示す。 出願人　株式会社日立製作所 三羨化成工業株式会社 代珈人　弁理士　長谷用　　　− ほか１名 薫　１　因 羊　２　凪 麓３呂 Ｍ４図 ５ノ　！　ｉ 第１頁の続き ０発　明　者　米山富雄 川崎市中原区苅宿３７０番地 ＠出　願　人　三菱化成工業株式会社 東京都千代田区丸の内２丁目５ 番２号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）　　一般式［１３ （式中、Ｒ１はアルキル基、アルコキシアルキル基、ア
   ルコキシフェニル基を示Ｌ、ｆｔ”％Ｉは水素原子、ア
   ルキル基又は１１Ｉが互いに連結して含輩素壌を形成し
   てもよい。ｌ門ｌは水素原子、メチル基、ヒドロキシ基
   、メトキシ基、シアノ基、ハロゲン原子を示し、又ｚ９
   、〆、２はＲ１、Ｒ１と連結して含Ｗ１累積を形成して
   もよ（、ｚｊ　、　ｚ２またはｔ％ｚｌオ九はｚ９ｆｄ
   互いに連結して芳香族積管形成してもよい・ｎ１１１．
   ／、コを示す。）で表わ１れるジスアノ系又はトリスア
   ゾ系多色性色素を含むことを％黴とする液１組成物。 （２）一般式〔ｌ〕 （式中　Ｒ１はアルキル基、アルコキシアルキル基、ア
   ルコキシフェニル基を示し　、ｍ　、Ｒｍは水ｘｉ子、
   アルキル基又はＲ１，２が互いに連結して含窒素環を形
   成してもよい。２１〜ｌは水素原子、メチル基、ヒドロ
   キシ基、メトキシ基、シアノ基、ハロゲン原子を示し、
   又ｉ１２、Ｚ”１ｄｋｌ”、Ｒ１と連１ｋｌ、テ含漣＊
   積を形成して４！＜、Ｚ’　、　Ｚ”　１　ｋ　ハＺ’
   、Ｚ”１にハＺ’、ｚｌは互いに連結して芳香族環を形
   成してもよい。ｎは１１コを示す。）で表わされるジス
   アゾ系又はトリスアゾ系多色性色素を含む液晶組成物を
   用いる仁とを特徴とする表示体。