(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式［Ｉ］
【化１】
0003783384.tif 000020
（式中、Ｘは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルキルスルホニル基、ハロゲン原子、トリフルオロメトキシ基、Ｒ−ＯＣＯ−、Ｒ−ＣＯＯ−、Ｒｆ−、Ｒｆ−Ｓ−、Ｒｆ−ＳＯ２−、Ｒｆ−ＯＣＯ−の基を示し、Ｒはアルキル基；アルキル基、アルコキシ基、シクロヘキシル基、アルキルシクロヘキシル基で置換されていてもよいフェニル基；アルキル基、アルコキシ基、シクロヘキシル基、アルキルシクロヘキシル基で置換されていてもよいシクロヘキシル基を示し、Ｒｆは３個以上のフッ素原子で置換されたアルキル基を示し、Ｗは低級アルキル基を示し、Ｚ1 〜Ｚ6 は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、メチル基、メトキシ基またはトリフルオロメチル基を示し、またＺ1 とＺ2 、Ｚ4 とＺ5 は互いに連結して脂肪族環、芳香族環または含窒素芳香環を形成してもよく、ｎは０〜１、ｐは０〜２の数を表す。）で表されるアゾ系二色性色素。
【請求項２】
請求項１に記載の色素において、ｎが１であるトリスアゾ二色性色素。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアゾ系二色性色素を含む液晶組成物。
【請求項４】
請求項３に記載の液晶組成物を用いた液晶素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規な赤色から青色のアゾ系二色性色素およびこれを含む液晶組成物ならびに液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、液晶表示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（ＳＴＮ）モードなど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、広い視野角などの特徴のために、自動車などの表示パネルとして広く用いられている。
このＧＨモードに用いられる二色性色素の特性としては下記の項目
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。市場のニーズが大きいブラックの液晶組成物を構成する上では、通常、液晶に３原色である黄色、赤色、青系の二色性色素を混合することにより調整される。
【０００３】
二色性色素の主流であるアゾ色素は特に１）二色性、２）溶解性、４）着色力において優れており、黄色〜赤色色素として広く使用されているが、青色色素として実用されているものは少ない。一般的なアゾ色素は、ドナーとアクセプタ−が共役連結基によって結合されているいわゆる分子内ＣＴ型（Charge  TransferTransition）の発色系をとることが多く、特に深色アゾ色素の場合にはその傾向が強い。そして、ドナーであるカップラーに大きな電子供与性を有する基を、又、アクセプターとなるジアゾ成分に大きな電子吸引性の基を導入すると、より深色化された色素が得られることが知られている。つまり、色素の色相を深色化するにはジアゾ成分にニトロ基やシアノ基の導入、あるいはチアゾールのようなヘテロ芳香環を用いることが有効であるわけだが、しかし二色性色素においては耐光性や溶解性に大きな難点が生じる。また、繊維用などの通常のアゾ色素の場合は、カップラーとなるベンゼン環の２、４、５位等へ電子供与性基を導入することが深色化に有効であるが、液晶用二色性色素の場合は、ベンゼン環の側方への置換基の導入は二色性の大幅な低下をもたらす傾向がある。また、ポリアゾ化によっても深色化はなされるものの、深色化に限界があり、青色色素にはなりにくいという難点を有していた。
【０００４】
そのために、青色色素としてはアントラキノン系の色素が主流となっている。しかしながらアントラキノン系の色素は、▲１▼二色性比がアゾ色素よりも小さくなる▲２▼溶解性が低い、▲３▼アゾ色素よりも吸光度が小さいために、同じ濃度を得るためには多量の色素を必要とする、▲４▼液晶の粘度を増加させる、▲５▼アゾ色素に比べて二色性のホスト液晶依存性が大きい、等の難点を有する。
また、従来の色素は最近のＴＦＴ液晶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等の親和性が充分ではないという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、色素の上記の難点の少ない赤色〜青色系の二色性色素およびこれを含む液晶組成物および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、アゾ色素のカップラ−成分として、下記化合物
【０００７】
【化２】
0003783384.tif 000002
【０００８】
を用いることにより、色素の深色化が容易に成されることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明の要旨は、下記一般式［Ｉ］
【０００９】
【化３】
0003783384.tif 000003
【００１０】
（式中、Ｘは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルキルスルホニル基、ハロゲン原子、トリフルオロメトキシ基、Ｒ−ＯＣＯ−、Ｒ−ＣＯＯ−、Ｒｆ−、Ｒｆ−Ｓ−、Ｒｆ−ＳＯ２−、Ｒｆ−ＯＣＯ−の基を示し、Ｒはアルキル基；アルキル基、アルコキシ基、シクロヘキシル基、アルキルシクロヘキシル基で置換されていてもよいフェニル基；アルキル基、アルコキシ基、シクロヘキシル基、アルキルシクロヘキシル基で置換されていてもよいシクロヘキシル基を示し、Ｒｆは３個以上のフッ素原子で置換されたアルキル基を示し、Ｗは低級アルキル基を示し、Ｚ1 〜Ｚ3 は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、メチル基、メトキシ基またはトリフルオロメチル基を示し、またＺ1 とＺ2 、Ｚ4 とＺ5 は互いに連結して脂肪族環、芳香族環または含窒素芳香環を形成してもよく、ｎは０〜１、ｐは０〜２の数を表す。）で表されるアゾ系二色性色素、これを含む液晶組成物および液晶素子に存する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のアゾ系二色性色素は、例えば下記の式［II］
【００１２】
【化４】
0003783384.tif 000004
【００１３】
で示される化合物と下記の式［III ］
【００１４】
【化５】
0003783384.tif 000005
【００１５】
（式中、Ｘ、ｎ、Ｚ1 〜Ｚ6 、Ｗ、ｐは前示一般式［Ｉ］に於けると同義。）で示される化合物に、公知のジアゾ化カップリング反応を適用することにより合成することができる。
【００１６】
前示一般式［Ｉ］におけるＸの具体例としては水素原子；メチル基、エチル基、直鎖状または分岐鎖のプロピル基、ブチル基、ヘプチル基、オクチル基、ドデシル基、オクタデシル基などのアルキル基；エトキシ基、ブトキシ基などのアルコキシ基；エトキシメチル基、ブトキシメチル基、エトキシエチル基、ブトキシエチル基などのアルコキシアルキル基；ブチルスルホニル基などのアルキルスルホニル基；フッ素原子、塩素原子などのハロゲン原子が挙げられ、Ｒの具体例としてはエチル基、直鎖状または分岐鎖のプロピル基、ブチル基、ヘプチル基、オクチル基などのアルキル基；プロピル基、ブチル基、ヘプチル基、オクチル基などのアルキル基で置換されたフェニル基；エトキシ基、ブトキシ基などのアルコキシ基で置換されたフェニル基；シクロヘキシル基、プロピルシクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル基などのアルキル基で置換されていても良いシクロヘキシル基で置換されたフェニル基；プロピル基、ブチル基、ヘプチル基、オクチル基などのアルキル基で置換されたアルキルシクロヘキシル基；エトキシ基、ブトキシ基などのアルコキシ基で置換されたシクロヘキシル基：シクロヘキシル基、プロピルシクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル基などのアルキル基で置換されていても良いシクロヘキシル基で置換されたシクロヘキシル基を示し、Ｒｆの具体例としてはトリフルオロメチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、２ー（パーフルオロブチル）エチル基などの３個以上のフッ素原子で置換されたアルキル基などが挙げられ、Ｗの具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基などの低級アルキル基が挙げられ、Ｚ1 とＺ2 、Ｚ4 とＺ5 は互いに連結してテトラリン環の一部などの脂肪族環、ナフタリン環の一部などの芳香族環またはキノリン環の一部などの含窒素芳香環を形成してもよい。
【００１７】
本発明の液晶組成物は前示一般式［Ｉ］で示される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委員会編（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方法で混合することにより容易に調製することができる。
【００１８】
本発明に用いるホスト液晶材料としては、下記一般式［IV］で表される液晶化合物を主成分とするフッ素系液晶材料、
【００１９】
【化６】
0003783384.tif 000006
【００２０】
（式中、環Ｂは、シクロヘキサン環、ベンゼン環、シラシクロヘキサン環、ジオキサン環、ピリミジン環を表し、ｑは１〜３の整数を表す。−Ｚ−は単結合、−ＣＯＯ−，−ＣＨ2 ＣＨ2 −、−ＣＨ＝ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−を示す。さらにＹ1 〜Ｙ3 は水素原子；炭素数１〜７のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基；フッ素基、塩素基等のハロゲン原子；これらアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基及びハロゲン原子を置換基として有する炭素数１〜７の置換アルキル基、置換アルコキシ基、置換アルコキシアルキル基、置換アルケニル基；置換シクロヘキシル基もしくは置換フェニル基を表し、Ｙ4 は炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基を示す。）
または下記一般式［Ｖ］及び一般式［VI］で表される液晶化合物を主成分とするＮｎ型液晶材料、
【００２１】
【化７】
0003783384.tif 000007
【００２２】
【化８】
0003783384.tif 000008
【００２３】
（式中、環Ｂは、シクロヘキサン環、ベンゼン環、シラシクロヘキサン環、ジオキサン環、ピリミジン環を表し、ｑは１〜３の整数を表す。−Ｚ−は単結合、−ＣＯＯ−，−ＣＨ2 ＣＨ2 −、−ＣＨ＝ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−を示す。さらにＹ5 及びＹ6 は水素原子；炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基もしくはこれらアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基、ハロゲン原子を置換基として有する置換シクロヘキシル基もしくは置換フェニル基を表す。さらにＹ7 及びＹ8 は水素原子；フッ素基、塩素基等のハロゲン原子を示し、Ｙ9 及びＹ10は炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基もしくはこれらアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基、ハロゲン原子を置換基として有する置換シクロヘキシル基を示す。）
または下記一般式［VII ］および一般式［VIII］で表される液晶化合物を主成分とするシアノ系液晶材料が挙げられる。
【００２４】
【化９】
0003783384.tif 000009
【００２５】
【化１０】
0003783384.tif 000010
【００２６】
（式中、環Ｂは、シクロヘキサン環、ベンゼン環、シラシクロヘキサン環、ジオキサン環、ピリミジン環を表し、ｑは１〜３の整数を表す。−Ｚ−は単結合、−ＣＯＯ−，−ＣＨ2 ＣＨ2 −、−ＣＨ＝ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−を示す。さらにＹ11及びＹ13は炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基；シアノ基を示し、Ｙ12、Ｙ14は炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基を示す。）
【００２７】
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良い光学活性化合物を含有しても良く、あるいは紫外線吸収剤、酸化防止剤などの各種の添加剤を含有しても良い。
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基板間に挟持することにより、ゲストホスト効果を応用した素子［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(1985)等］などを構成することができる。
【００２８】
【実施例】
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
下記構造式で示されるアゾ化合物
【００２９】
【化１１】
0003783384.tif 000011
【００３０】
０．４６ｇをＮ−メチル−２−ピロリドン１５ｍｌに溶解し、３５％塩酸０．３ｍｌ添加後、０〜５℃まで冷却し、亜硝酸ナトリウム０．０８ｇを含む水溶液を添加して、２時間同温で撹拌してジアゾ化させた。他方、下記のカップラー
【００３１】
【化１２】
0003783384.tif 000012
【００３２】
０．２０ｇをＮ−メチル−２−ピロリドン少量と混合し、先のジアゾ液に添加して約２時間反応させた。
反応後、室温にてメタノールで希釈して析出物を濾過、水洗、乾燥して得られた結晶をカラムクロマトにより精製して下記構造式
【００３３】
【化１３】
0003783384.tif 000013
【００３４】
の色素０．１７ｇを得た。
このアゾ色素を商品名ZLI-1565（E.MERCK 社製）として市販されているフェニルシクロヘキサン系液晶混合物に１wt% 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９μ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//）およ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 ：６０７nm）におけるオ−ダ−パラメ−タ−（Ｓ）を下記の式
【００３５】
【数１】
Ｓ＝（Ａ//−Ａ⊥）／（Ａ//＋２Ａ⊥）
【００３６】
から求めた結果、Ｓ＝０．７４であった。
上記のZLI −1565の代わりに商品名ZLI-4792（E.MERCK 社製）として市販されているフッ系液晶混合物を用いて、同様にしてオ−ダ−パラメ−タ−を求めた結果、Ｓ＝０．７５（λmax ６００nm）であった。
【００３７】
参考例
実施例１の方法において、カップラーをジアルキルタイプのカップリング成分である
【００３８】
【化１４】
0003783384.tif 000014
【００３９】
に代えて得られた
【００４０】
【化１５】
0003783384.tif 000015
【００４１】
のフェニルシクロヘキサン系液晶混合物：商品名ZLI-1565（E.MERCK 社製）中における色相は暗紫色、λmax ５４７ｎｍであり、先の実施例に比較してλmax が６０ｎｍ短波長であった。オーダーパラメーター（Ｓ）は０．７６であった。
同色素のフッ系液晶混合物：商品名ZLI-4792（E.MERCK 社製）中における色相は暗紫色、λmax ５４３ｎｍであり、先の実施例に比較してλmax が５７ｎｍ短波長であった。オーダーパラメーター（Ｓ）は０．７６であった。
【００４２】
実施例２
前記の実施例に準じた方法により得られた各種アゾ化合物のフッ系液晶混合物：商品名ZLI-4792（E.MERCK 社製）中におけるオ−ダ−パラメ−タ−（Ｓ）と色相を表−１に示す。
【００４３】
【表１】
0003783384.tif 000016
【００４４】
【表２】
0003783384.tif 000017
【００４５】
【表３】
0003783384.tif 000018
【００４６】
【表４】
0003783384.tif 000019
【００４７】
【発明の効果】
本発明の高い二色性と高い着色力をもつ赤色〜青色系の二色性色素およびこれを含む液晶組成物により、コントラストおよび耐久性に優れた表示素子などの液晶素子を構成することができる。