JPH0625307B2 - シアノビフエニル系液晶表示用二色性アゾ色素 - Google Patents

シアノビフエニル系液晶表示用二色性アゾ色素

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JPH0625307B2
JPH0625307B2 JP60006204A JP620485A JPH0625307B2 JP H0625307 B2 JPH0625307 B2 JP H0625307B2 JP 60006204 A JP60006204 A JP 60006204A JP 620485 A JP620485 A JP 620485A JP H0625307 B2 JPH0625307 B2 JP H0625307B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液晶に使用する黄色〜青色系の新規二色性色
素、及び該色素を含有させた液晶組成物、さらにはこの
組成物を用いる表示装置に関するものである。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 近年、省エネルギーおよび小型化の観点から液晶表示素
子が広く使用されるようになった。現在使用されている
液晶表示素子の大部分はツイステツド・ネマチツク型液
晶の電気光学効果を利用したもので、2枚の偏光板と組
合せることを必須条件として表示がなされるものであ
り、使用に際して多くの制限を受けているのが実情であ
る。これに替わる液晶表示方式として二色性色素をネマ
チツク液晶に溶解した着色液晶組成物の電気光学効果を
利用する、いわゆるゲスト−ホスト方式の液晶表示が検
討され、すでにその一部は、時計、家電製品、産業用計
器等における表示素子として利用され始めている。
このゲスト−ホスト型液晶表示方式の原理は、ゲストで
ある二色色素分子がホストである液晶分子の配列にした
がって配向して配置することによる。すなわち、通常は
電界である外部刺激を印加することにより、液晶分子は
“オフ”状態から“オン”状態に配向方向を変化する
が、これと同時に二色性色素分子も配向方向を変化する
結果、両状態における色素分子による光の吸収程度が変
化し、表示がなされるという原理に基づいている。
ここで使用される二色性色素は、(1)少量で十分な着色
能力があること、(2)大きな二色性比を有し、電圧印加
−無印加により大きなコントラストを示すこと、(3)液
晶に対し十分な相溶性を有すること、(4)耐久性に優
れ、安定であり、長時間使用しても装置の性能を劣化さ
せないこと等の条件を基本的に備えていることが最低限
必要である。
上記の条件を具備するものとして、種々の二色性色素が
提案され、既に一部は、デジタルクロツク、メーター等
に使用され始めてはいるが、大きな二色比を示すものは
耐久性に乏しかったり、耐久性は優れているが実用的に
鮮明な表示が可能な程の二色性を有していないなど、ま
だ改良されるべき欠点を有しているのが多いのが現状で
ある。
問題点を解決するための手段 本発明者らは、このような状況を踏え、鋭意検討した結
果、大きな二色性比を有し、かつ耐久性に優れた新規二
色性色素を見出すに至った。
即ち、本発明は液晶用色素として、一般式(I) 〔式中、Xは水素元素、アルコキシ、 (Rは水素原子または低級アルキル基、Rは低級ア
ルキル基またはp位をフェニル基で置換されていてもよ
いベンジル基を示す。)または である。
(ここでR、R、Rはそれぞれ水素原子、低級ア
ルキル基またはフェニル基を示す。) Ar及びAr′は または である。
(ここでY、Yは水素原子、ハロゲン原子、アルキ
ル基、アルコキシ基を示す。) Wは、=N−または=CH−である。
mは、1または2の整数を示し、mが2の場合はArが
異っていてもよい。〕 で示される黄色系〜青色系の新規のシアノビフエニル骨
格を有するアゾ系二色性色素を提供するものである。
本発明二色性色素の特徴は、ジスアゾもしくはトリスア
ゾのポリアゾ系化合物、またはアゾメチン基を有するア
ゾ化合物の分子長軸の末端に4−シアノビフエニル骨格
を導入したところにあり、これにより類似の公知アゾ系
二色性色素にくらべ、二色性及び耐久性が著しく向上す
る。
前記、本発明に係わる液晶用染料一般式(I)におけるX
の具体例としては、−H、−N(CH3)2、−N(C2H5)2、−N
(C3H7)2、−N(C4H9)2−OCH3、−OC2H5、−O(CH2)3CH3、−O(CH2)7CH3、−OC2
H4OC2H5、−OC2H5CH(CH3)CH2C(CH3)3、−O(CH2)11CH3などがあげられる。
またAr及びAr′で示される のY、Yの具体的としては、−H、−CH3、−C
2H5、−OCH3、−OC2H5、−Br、−C、−F、−I、−
OH、−CNなどがあり、ArおよびAr′の具体的として
は、 などが挙げられるが、特にY、Yが共に水素原子で
ある場合が二色性効果が大きく、また反応物の純度や原
料などの製造コストからも有利であり好ましい。
本発明のシアノビフエニル骨格を有するアゾ色素の一般
式(I)化合物は、常法により合成することができる。例
えば一般式(I)においてm=1の化合物は、一般式(II) で表わされる4−アミノ−4′−シアノビフエニル化合
物を常法に従いジアゾ化し、一般式(III)あるいは(IV) 〔式中、YおよびYは一般式(I)中のYおよびY
と同じ意味を表わす。〕 で表わされる化合物にカツプリングし、次いで加水分解
して一般式(VII)あるいは(VIII)を得るか、またはジア
ゾ化した一般式(II)の化合物を一般式(V)あるいは(VI) 〔式中、YおよびYは一般式(I)と同じ意味を表わ
す。〕 で表わされる化合物にカツプリングして、直接一般式(V
II)あるいは(VIII) 〔式中、Y、Yは一般式(I)と同じ意味を表わ
す。〕 で表わされるモノアゾ化合物を得る。
次にこのモノアゾ化合物をさらにジアゾ化し、一般式(I
X) 〔式中、X′はヒドロキシ基、アミノ基、または (ここでR、Rは一般式(I)のR、Rと同じ意
味を示す)を表わす。〕 で示される化合物にカツプリングすればジスアゾ色素を
得ることができる。
また一般式(I)においてm=2の化合物を得たい場合
は、さらに(VII)〜(VIII)化合物をジアゾ化後(III)〜(I
V)または(V)〜(VI)化合物にカツプリングを繰返せばよ
い。
また一般式(IX)のX′がヒドロキシ基の場合は、カツプ
リング終了後、引き続き所望のアルキル化剤、またはア
シル化剤などと反応させることにより、一般式(I)化合
物のXに相応する置換基にX′を変換できる。
また一般式(VII)または(VIII)の化合物に、一般式(X) 〔式中Xは一般式(I)と同じ意味を表わす。〕 で示される化合物でアゾメチン化すれば、一般式(I)化
合物のWが=CH−基であるものを得ることができる。
さらに一般式(I)化合物のXがH、フエニル基である化
合物を得たい場合は、一般式(I)のXが−NH2基である化
合物のジアゾ化分解反応を行なえばよい。
こうして得られた一般式(I)の粗製色素は、再結晶、カ
ラムクロマトグラフイー等により精製して、高純度の色
素を得ることができる。
本発明の二色性色素の具体的代表例を表−1に示す。
表−1に示す二色比は、本発明の新規二色性色素の有用
性を最も特徴付ける特性値である。表−1に示す二色比
は、各色素1.0重量%を代表的ネマチツク液晶であるMer
ck社製液晶(商品番号ZLI−1840)に溶解し、あ
らかじめホモジニアス配向すべく処理した厚さ10μm
の液晶セル中に封入したのち、分光光度計の光路にお
き、液晶配列と平行な直線偏光をあてて測定した吸光度
(A)および液晶配列と直角な直線偏光をあてて測定
した吸光度(A⊥)を測定し、次式 より算出したものである。本発明の二色性色素はいずれ
も極めて高い二色比を示す。
本発明の二色性色素は液晶に含有させてカラー表示用液
晶組成物として通常用いられている表示装置で使用でき
る。
使用する液晶としては、例えば4−シアノ−4′−n−
ペンチルビフエニル、4−シアノ−4′−n−プロポキ
シビフエニル、4−シアノ−4′−n−ペントキシビフ
エニル、4−シアノ−4′−n−オクトキシビフエニ
ル、4−シアノ−4′−n−ペンチルターフエニルなど
のシアノ−ビフエニル系液晶混合物(例えばメルク社商
品記号E−8)、あるいはトランス−4−n−プロピル
−(4−シアノフエニル)−シクロヘキサン、トランス
−4−n−ペンチル−(4−シアノフエニル)−シクロ
ヘキサン、トランス−4−n−ヘプチル−(4−シアノ
フエニル)−シクロヘキサン、トランス−4−n−ペン
チル−(4′−シアノビフエニル)−シクロヘキサンな
どのシクロヘキサン系液晶混合物(例えばメルク社商品
記号ZLI−1132、ZLI−1840)などあげる
ことができる。
さらに液晶混合体にコレステリルノナノエート又は施光
性4−シアノ−4′−イソペンチルビフエニルなどの光
学活性物質を加えた、電界無印加状態では、コレステリ
ツク相状態であり、電界印加状態でネマチツク相状態に
相転換する、いわゆるカイラルネマチツク液晶混合物を
使用することも出来る。液晶としては、上記の例に限定
されるものではなく、その他のビフエニル系液晶、フエ
ニルシクロヘキサン系液晶、シツフベース系液晶、エス
テル系液晶、ピリミジン系液晶、テトラジン系液晶その
他の液晶が単体または混合物として使用出来る。
本発明にかかる色素の使用は一種のみでもよく、二種以
上混合して使用することも出来る。使用する色素濃度
は、色素が液晶に溶解する限度内であって、且つ、色素
分子が液晶分子の配向によって充分配向統制され得る範
囲内であればよいが、一般には液晶に対し0.01〜1
0重量%の濃度、好ましくは0.01〜5重量%の濃度
で使用するのが良い。
また本発明にかかる二色性色素と他の二色性色素また
は、二色性のない色素とを混合し所望の色相として使用
することも可能であり何ら限定されない。二色性色素の
液晶への溶解は、所定量の色素を液晶と混合し長時間か
きまぜるかもしくは液晶が等方性液体となる温度以上に
加熱しかきまぜることによって行なわれ、所望のカラー
表示用液晶組成物とすることができる。
以下に本発明のジスアゾ系二色性色素の合成例を示し、
次いで表−1に代表的な色素の構造、液晶中での二色比
およびMerck社製液晶ZLI−1840中の最大吸収波長を示
す。実施例中の「部」は重量部を示す。%は重量%を示
す。
実施例1 式 で表わされる化合物29部をN,N−ジメチルホルムア
ミド(DMF)100部に添加した後、35%塩酸40
部を加え、5℃以下に冷却し、10%亜硝酸ソーダ水溶
液150部を滴下し、同温度で2時間撹拌した後、スル
フアミン酸を加え、ジアゾ化液を得た。このジアゾ化液
をPH=4にした後、α−ナフチルアミン26部を溶解し
たDMF溶液100部を滴下し、0〜5℃で2時間撹拌
した。反応液を氷水3000部に排出し、過水洗、乾
燥し、式 で表わされるモノアゾ色素の粗生成物40部を得た。
得られたモノアゾ化合物5部をN,N−ジメチルホルム
アミド300部に溶解し、35%塩酸水溶液15部を加
え、5℃以下に冷却し、10%亜硝酸ソーダ水溶液20
部を滴下し、同温度で2時間撹拌した後、スルフアミン
酸を加え、ジアゾ化液を得た。
このジアゾ化液にN,N−ジメチルアニリン4.0部を
N,N−ジメチルホルムアミド10部に溶解したものを
滴下し、0〜5℃で2時間撹拌した。PH=4にした後、
氷水500部を加え、過水洗、乾燥し、式 で表わされるジノアゾ色素6.2部を得た。これをトルエ
ンに溶解し、シリカゲルを詰めたカラムによるカラムク
ロマトグラフイーにより分離精製して、後記の表−1N
o.16のジスアゾ色素を得た。
次に小ビーカーにMerck社製液晶ZLI−1840 1
0部と上記色素0.1部を入れ約80℃に加熱して、完全
に清澄な溶液とした。
次いで、内容物を放置冷却した後、液晶表示素子内にこ
の着色液晶溶液を封入した。
この表示装置は、電圧無印加時に赤紫色を示し、電圧印
加時には電極部分のみが無色となり、良好なコントラス
トを示した。また二色比は極大吸収波長542nmにおい
て、14.2であった。
本表示装置をキセノンフェードメーター(スガ試験機株
式会社製)を用いてブラックパネル温度63±2℃にて10
0時間照射して、耐光性試験を行ったところ、吸収極大
波長542nmでの吸光度の減少はわずか3%であった。つ
まり耐光保持率は97%と良好な結果を得た。
実施例2 実施例1と同様にして、式 で表わされる化合物をジアゾ化して、PH=8〜9でフエ
ノールとカツプリングさせ、式 で表わされる化合物を得た。この化合物0.5部をN,N
−ジメチルホルムアミド50部に熱溶解し、ピリジン2.
0部、プロピオニルクロライド0.8部を加え、80℃にて
3時間撹拌した。室温まで冷却した後、水100部を加
え、過水洗、乾燥し式 で表わされる化合物ジスアゾ色素0.5部を得た。(表−
1のNo.14の色素) この精製色素の二色比は極大吸収波長441nmにおいて
13.6を示した。
耐光性試験を実施例1と同様にして行ったところ、耐光
保持率は98%と良好な結果を得た。
実施例3 p−フエニル安息香酸7部とN,N′−ジシクロヘキシ
ルカルボジイミド7.6部をクロロホルム200部に加え
1時間撹拌した溶液に、式 で示される化合物4.5部を含むトルエン溶液150部を
加え4時間加熱還流させた。反応後減圧下溶媒を留去さ
せメタノール150部を加え、過、メタノール洗浄、
乾燥し、 で表わされる化合物5.1部を得た。(表−1のNo.13の
色素) この精製色素の二色比は極大吸収波長440nmにおいて
15.6を示した。
耐光性試験を実施例1と同様にして行ったところ、耐光
保持率は98%と良好な結果を得た。
実施例4 実施例1と同様にして、式 で表わされる化合物をジアゾ化して、α−ナフチルアミ
ンとカツプリングさせ、式 で表わされる化合物を得た。この化合物5部とp−フエ
ニルベンズアルデヒド3部をトルエン200部に加え5
時間加熱還流した。その際トルエンを徐々に留去させ溶
液量を約半分にした。反応後溶媒を減圧下留去し、エタ
ノール150部を加え過、エタノール洗浄、乾燥し、
で表わされる化合物5.6部を得た。(表−1のNo.34の
色素) この精製色素の二色比は極大吸収波長521nmにおいて
16.7を示した。
耐光性試験を実施例1と同様にして行ったところ、耐光
保持率は97%と良好な結果を得た。
実施例5 式 で表わされる化合物をDMF中でジアゾ化し、式 で示される化合物とカツプリングし、式 で表わされる化合物を得た。(表−1のNo.33の色
素) この精製色素の二色比は極大吸収波長602nmにおいて
19.6を示した。
耐光性試験を実施例1と同様にして行ったところ、耐光
保持率は96%と良好な結果を得た。
以下、これらの方法に準じて合成、精製して得られた色
素の二色比および耐光保持率を表−1に示す。
比較例1 式 で示される化合物を実施例1と同様にして二色比を測定
したところ吸収極大波長468nmにおいて二色比は8.6であ
り、耐光保持率は84%であった。
比較例2 式 で示される化合物を実施例1と同様にして二色比を測定
したところ吸収極大波長519nmにおいて二色比は9.2であ
り、耐光保持率は81%であった。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C09K 19/60 A 7457−4H

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) 〔式中、Xは水素原子、アルコキシ、 (Rは水素原子または低級アルキル基、Rは低級ア
    ルキル基またはp位をフェニル基で置換されていてもよ
    いベンジル基を示す。)または である。 (ここでR、R、Rはそれぞれ水素原子、低級ア
    ルキル基またはフェニル基を示す。) Ar及びAr′は または である。 (ここでY、Yは水素原子、ハロゲン原子、アルキ
    ル基、アルコキシ基を示す。) Wは、=N−または=CH−である。 mは1または2の整数を示し、mが2の場合はArは異
    っていてもよい。〕で表わされるシアノビフェニル系液
    晶表示用二色性アゾ色素。
  2. 【請求項2】一般式(I)化合物のY、Yが水素原
    子である特許請求の範囲第1項記載の液晶表示用二色性
    アゾ色素。
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