JP2001089740A - 液晶性導電性および光導電性材料ならびにその素子 - Google Patents
液晶性導電性および光導電性材料ならびにその素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】各種センサー用材料、電子材料、光電子材料と
して有用な液晶性導電性および光導電性材料を提供す
る。 【解決手段】一般式（１） 【化１】 〔式中、Ｒ1およびＲ2は、同一または異なって、水素原
子またはアルキルチオ基を示す。但し、Ｒ1およびＲ2は
同時に水素原子になることはない。Ｍは、２Ｈ、Ｃｕま
たはＶＯを示す。〕で表されるアルキルチオフタロシア
ニン化合物からなる液晶性導電性および光導電性材料。
して有用な液晶性導電性および光導電性材料を提供す
る。 【解決手段】一般式（１） 【化１】 〔式中、Ｒ1およびＲ2は、同一または異なって、水素原
子またはアルキルチオ基を示す。但し、Ｒ1およびＲ2は
同時に水素原子になることはない。Ｍは、２Ｈ、Ｃｕま
たはＶＯを示す。〕で表されるアルキルチオフタロシア
ニン化合物からなる液晶性導電性および光導電性材料。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶性導電性およ
び光導電性材料ならびにその素子に関する。
び光導電性材料ならびにその素子に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】フタロシ
アニン骨格を有するディスコチック液晶は、カラムナー
相に特徴づけられる電気伝導性の高い異方性によって、
導電体としてはもとより、外部環境の変化（ガス、温度
など）が鋭敏に電気伝導度に反映することが期待されて
きた。しかしながら、未だにその電気伝導挙動について
は多くのことが解明されていなかった。
アニン骨格を有するディスコチック液晶は、カラムナー
相に特徴づけられる電気伝導性の高い異方性によって、
導電体としてはもとより、外部環境の変化（ガス、温度
など）が鋭敏に電気伝導度に反映することが期待されて
きた。しかしながら、未だにその電気伝導挙動について
は多くのことが解明されていなかった。
【０００３】本発明は、有用な液晶性導電性および光導
電性材料を提供することを目的とする。
電性材料を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定のフ
タロシアニン液晶性化合物が結晶相で高い導電性および
光導電性を示すことを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
タロシアニン液晶性化合物が結晶相で高い導電性および
光導電性を示すことを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【０００５】本発明は、下記に示すとおりの液晶性導電
性および光導電性材料ならびに導電性および光導電性素
子を提供する。 項１． 一般式（１）
性および光導電性材料ならびに導電性および光導電性素
子を提供する。 項１． 一般式（１）
【０００６】
【化２】
【０００７】〔式中、Ｒ1およびＲ2は、同一または異な
って、水素原子またはアルキルチオ基を示す。但し、Ｒ
1およびＲ2は同時に水素原子になることはない。Ｍは、
２Ｈ、ＣｕまたはＶＯを示す。〕で表されるアルキルチ
オフタロシアニン化合物からなる液晶性導電性および光
導電性材料。 項２． Ｒ1およびＲ2がアルキルチオ基である項１に記
載の液晶性導電性および光導電性材料。 項３． Ｒ1およびＲ2がオクタデシルチオ基であり、Ｍ
が２Ｈである項１に記載の液晶性導電性および光導電性
材料。 項４． 電子受容体をドープしてなる項１〜３のいずれ
かに記載の液晶性導電性および光導電性材料。 項５． 電極上に、項１〜４のいずれかに記載の液晶性
導電性および光導電性材料からなる膜を形成してなる導
電性および光導電性素子。 項６． 電極がＩＴＯである項５に記載の導電性および
光導電性素子。
って、水素原子またはアルキルチオ基を示す。但し、Ｒ
1およびＲ2は同時に水素原子になることはない。Ｍは、
２Ｈ、ＣｕまたはＶＯを示す。〕で表されるアルキルチ
オフタロシアニン化合物からなる液晶性導電性および光
導電性材料。 項２． Ｒ1およびＲ2がアルキルチオ基である項１に記
載の液晶性導電性および光導電性材料。 項３． Ｒ1およびＲ2がオクタデシルチオ基であり、Ｍ
が２Ｈである項１に記載の液晶性導電性および光導電性
材料。 項４． 電子受容体をドープしてなる項１〜３のいずれ
かに記載の液晶性導電性および光導電性材料。 項５． 電極上に、項１〜４のいずれかに記載の液晶性
導電性および光導電性材料からなる膜を形成してなる導
電性および光導電性素子。 項６． 電極がＩＴＯである項５に記載の導電性および
光導電性素子。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、一般式（１）で表され
るアルキルチオフタロシアニン化合物からなる液晶性導
電性および光導電性材料である。本発明のアルキルチオ
フタロシアニン化合物は、Ｍが２Ｈ（２個の水素原子）
であるメタルフリー体であってもよいし、ＭがＣｕまた
はＶＯである金属錯体であってもよい。該アルキルチオ
フタロシアニン化合物は、１種のみであってもよく、２
種以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。好ましい
アルキルチオフタロシアニン化合物は、Ｍが２Ｈ（２個
の水素原子）であるメタルフリー体である。
るアルキルチオフタロシアニン化合物からなる液晶性導
電性および光導電性材料である。本発明のアルキルチオ
フタロシアニン化合物は、Ｍが２Ｈ（２個の水素原子）
であるメタルフリー体であってもよいし、ＭがＣｕまた
はＶＯである金属錯体であってもよい。該アルキルチオ
フタロシアニン化合物は、１種のみであってもよく、２
種以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。好ましい
アルキルチオフタロシアニン化合物は、Ｍが２Ｈ（２個
の水素原子）であるメタルフリー体である。
【０００９】一般式（１）のアルキルチオフタロシアニ
ン化合物において、アルキルチオ基としては、オクチル
チオ基、デシルチオ基、ドデシルチオ基、テトラデシル
チオ基、ヘキサデシルチオ基、オクタデシルチオ基、ア
イコシルチオ基、ドコシルチオ基、テトラコシルチオ基
等の炭素数８〜２４、好ましくは炭素数１０〜２０、よ
り好ましくは炭素数１６〜２０のアルキルチオ基が挙げ
られる。
ン化合物において、アルキルチオ基としては、オクチル
チオ基、デシルチオ基、ドデシルチオ基、テトラデシル
チオ基、ヘキサデシルチオ基、オクタデシルチオ基、ア
イコシルチオ基、ドコシルチオ基、テトラコシルチオ基
等の炭素数８〜２４、好ましくは炭素数１０〜２０、よ
り好ましくは炭素数１６〜２０のアルキルチオ基が挙げ
られる。
【００１０】本発明のアルキルチオフタロシアニン化合
物は、対応する置換基（Ｒ1、Ｒ2）を有するフタロニト
リルと金属または金属塩を加熱反応させるか、対応する
置換基（Ｒ1、Ｒ2）を有するフタルイミド誘導体と金属
または金属酸化物を尿素中で加熱融解して合成する、Ｗ
ｙｌｅｒ法または尿素法等の常法に従い合成できる。該
合成法には、不活性高沸点溶媒やモリブデン酸アンモニ
ウムなどの触媒を使用してもよい。また、J.Yao ら、Bu
ll.Chem.Soc.Jpn., 68, 1001(1995)の記載に準じて合成
することもできる。
物は、対応する置換基（Ｒ1、Ｒ2）を有するフタロニト
リルと金属または金属塩を加熱反応させるか、対応する
置換基（Ｒ1、Ｒ2）を有するフタルイミド誘導体と金属
または金属酸化物を尿素中で加熱融解して合成する、Ｗ
ｙｌｅｒ法または尿素法等の常法に従い合成できる。該
合成法には、不活性高沸点溶媒やモリブデン酸アンモニ
ウムなどの触媒を使用してもよい。また、J.Yao ら、Bu
ll.Chem.Soc.Jpn., 68, 1001(1995)の記載に準じて合成
することもできる。
【００１１】本発明のアルキルチオフタロシアニン化合
物（メタルフリー体）は、例えば、対応する置換基（Ｒ
1、Ｒ2）を有するフタロニトリルとＤＢＵ（１，８−ジ
アザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン）を１−
ペンタノール等の適当な溶媒中で反応させることによ
り、容易に得ることができる。得られる化合物の精製
は、カラムクロマトグラフィー、再結晶等の公知の精製
手段により行うことができる。
物（メタルフリー体）は、例えば、対応する置換基（Ｒ
1、Ｒ2）を有するフタロニトリルとＤＢＵ（１，８−ジ
アザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン）を１−
ペンタノール等の適当な溶媒中で反応させることによ
り、容易に得ることができる。得られる化合物の精製
は、カラムクロマトグラフィー、再結晶等の公知の精製
手段により行うことができる。
【００１２】また、本発明のアルキルチオフタロシアニ
ン化合物（Ｃｕ(銅)錯体）は、例えば、対応する置換基
（Ｒ1、Ｒ2）を有するフタロニトリルと、塩化銅(II)等
の可溶性銅化合物およびＤＢＵを１−ペンタノール等の
適当な溶媒中で反応させることにより、容易に得ること
ができる。得られる化合物の精製は、カラムクロマトグ
ラフィー、再結晶等の公知の精製手段により行うことが
できる。
ン化合物（Ｃｕ(銅)錯体）は、例えば、対応する置換基
（Ｒ1、Ｒ2）を有するフタロニトリルと、塩化銅(II)等
の可溶性銅化合物およびＤＢＵを１−ペンタノール等の
適当な溶媒中で反応させることにより、容易に得ること
ができる。得られる化合物の精製は、カラムクロマトグ
ラフィー、再結晶等の公知の精製手段により行うことが
できる。
【００１３】また、本発明のアルキルチオフタロシアニ
ン化合物（ＶＯ(オキソバナジウム)錯体）は、例えば、
対応する置換基（Ｒ1、Ｒ2）を有するフタロニトリル
と、塩化バナジウム(III)等の可溶性バナジウム化合物
をキノリン等の適当な溶媒中で反応させることにより、
容易に得ることができる。得られる化合物の精製は、カ
ラムクロマトグラフィー、再結晶等の公知の精製手段に
より行うことができる。
ン化合物（ＶＯ(オキソバナジウム)錯体）は、例えば、
対応する置換基（Ｒ1、Ｒ2）を有するフタロニトリル
と、塩化バナジウム(III)等の可溶性バナジウム化合物
をキノリン等の適当な溶媒中で反応させることにより、
容易に得ることができる。得られる化合物の精製は、カ
ラムクロマトグラフィー、再結晶等の公知の精製手段に
より行うことができる。
【００１４】本発明のアルキルチオフタロシアニン化合
物からなる液晶性導電性および光導電性材料は、結晶相
で高い導電性および光導電性を示す。また、結晶間なら
びに結晶相と液晶相間での相転移において１０3もの電
気伝導度の変化を示す。また、液晶状態の分子配向制御
の容易さを利用して、均一な分子配向をもつ大面積の単
一分子配向膜を作製することもできる。このような特徴
を示すため、温度センサーやガスなどの雰囲気センサー
として該材料を使用することができる。
物からなる液晶性導電性および光導電性材料は、結晶相
で高い導電性および光導電性を示す。また、結晶間なら
びに結晶相と液晶相間での相転移において１０3もの電
気伝導度の変化を示す。また、液晶状態の分子配向制御
の容易さを利用して、均一な分子配向をもつ大面積の単
一分子配向膜を作製することもできる。このような特徴
を示すため、温度センサーやガスなどの雰囲気センサー
として該材料を使用することができる。
【００１５】また、各種センサー用材料としてのみなら
ず、電子写真感光体、電界発光素子用電荷輸送材料、液
晶用など各種配向膜などの電子材料、光電子材料として
の用途がある。
ず、電子写真感光体、電界発光素子用電荷輸送材料、液
晶用など各種配向膜などの電子材料、光電子材料として
の用途がある。
【００１６】本発明のアルキルチオフタロシアニン化合
物からなる液晶性導電性および光導電性材料は、ヨウ素
などのハロゲン；ニトロ基、シアノ基、カルボニル基な
どを多く含む芳香族分子（例えば、テトラシアノキノジ
メタン(ＴＣＮＱ)）などの電子受容体をドープ（少量添
加）してもよい。ドーピングは、拡散法、電気化学的方
法、イオン注入法などの公知の方法によって行われる。
電子受容体をドープすることにより、電気伝導度をより
一層向上させることができる。
物からなる液晶性導電性および光導電性材料は、ヨウ素
などのハロゲン；ニトロ基、シアノ基、カルボニル基な
どを多く含む芳香族分子（例えば、テトラシアノキノジ
メタン(ＴＣＮＱ)）などの電子受容体をドープ（少量添
加）してもよい。ドーピングは、拡散法、電気化学的方
法、イオン注入法などの公知の方法によって行われる。
電子受容体をドープすることにより、電気伝導度をより
一層向上させることができる。
【００１７】本発明の液晶性導電性および光導電性材料
に電子受容体をドープするには、例えば、本発明の液晶
性導電性および光導電性材料をチャンバー内に入れ、ヨ
ウ素蒸気を導入することにより容易にドープを行うこと
ができる。
に電子受容体をドープするには、例えば、本発明の液晶
性導電性および光導電性材料をチャンバー内に入れ、ヨ
ウ素蒸気を導入することにより容易にドープを行うこと
ができる。
【００１８】なお、本発明の液晶性導電性および光導電
性材料を、ガラスやＩＴＯ透明導電膜をコートした基板
間に適用して導電性および光導電性素子を形成すること
ができる。
性材料を、ガラスやＩＴＯ透明導電膜をコートした基板
間に適用して導電性および光導電性素子を形成すること
ができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明のアルキルチオフタロシアニン化
合物からなる液晶性導電性および光導電性材料は、結晶
相で高い導電性および光導電性を示す。また、結晶間な
らびに結晶相と液晶相間での相転移において電気伝導度
の著しい変化を示す。従って、各種センサー用材料、電
子材料、光電子材料として有用である。
合物からなる液晶性導電性および光導電性材料は、結晶
相で高い導電性および光導電性を示す。また、結晶間な
らびに結晶相と液晶相間での相転移において電気伝導度
の著しい変化を示す。従って、各種センサー用材料、電
子材料、光電子材料として有用である。
【００２０】
【実施例】本発明を実施例を用いて更に詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２１】実施例１ 2,3,9,10,16,17,23,24-オクタキス（ｎ−オクタデシル
チオ）フタロシアニンの合成
チオ）フタロシアニンの合成
【００２２】
【化３】
【００２３】4,5-ビス（ｎ−オクタデシルチオ）フタロ
ニトリル(1.4g,2mmol)、ＤＢＵ(0.5ml)およびペンタノ
ール(100ml)の混合物を、窒素雰囲気下で２４時間加熱
還流した。反応混合物を室温まで徐冷した後、緑色生成
物を濾取してエタノールで洗浄した。これをジクロロメ
タン：クロロホルム（２：１）混合溶媒から再結晶して
乾燥し、標記目的化合物１．２ｇを得た（収率８６
％）。ＭＷ＝2790.9176。
ニトリル(1.4g,2mmol)、ＤＢＵ(0.5ml)およびペンタノ
ール(100ml)の混合物を、窒素雰囲気下で２４時間加熱
還流した。反応混合物を室温まで徐冷した後、緑色生成
物を濾取してエタノールで洗浄した。これをジクロロメ
タン：クロロホルム（２：１）混合溶媒から再結晶して
乾燥し、標記目的化合物１．２ｇを得た（収率８６
％）。ＭＷ＝2790.9176。
【００２４】この化合物は、一般式（１）において、Ｒ
1およびＲ2がｎ−オクタデシルチオ基であり、Ｍが２Ｈ
（２個の水素原子）であるメタルフリー体に相当する。
1およびＲ2がｎ−オクタデシルチオ基であり、Ｍが２Ｈ
（２個の水素原子）であるメタルフリー体に相当する。
【００２５】実施例２ 2,3,9,10,16,17,23,24-オクタキス（ｎ−オクタデシル
チオ）フタロシアニン（Ｃ18ＳＰｃＨ2）を等方性液体
に加熱することにより、サンドイッチ対称型ＩＴＯセル
内に毛細管現象を利用して注入した後、注意深く冷却し
て試料セルを作製した。Ａｒ雰囲気下で温度制御可能な
加熱板に試料セルを載せ、Ｘｅランプを光源とした単色
光（545nm,0.36mW/cm2）を照射した時の定常光電流およ
び暗電流を、室温から２４５℃までの温度領域で測定し
た。結果を図１に示す。
チオ）フタロシアニン（Ｃ18ＳＰｃＨ2）を等方性液体
に加熱することにより、サンドイッチ対称型ＩＴＯセル
内に毛細管現象を利用して注入した後、注意深く冷却し
て試料セルを作製した。Ａｒ雰囲気下で温度制御可能な
加熱板に試料セルを載せ、Ｘｅランプを光源とした単色
光（545nm,0.36mW/cm2）を照射した時の定常光電流およ
び暗電流を、室温から２４５℃までの温度領域で測定し
た。結果を図１に示す。
【００２６】図１からも明らかなように、ＩＴＯ／Ｃ18
ＳＰｃＨ2／ＩＴＯセルでは相転移に伴い、観察される
暗電流値、光電流値が非連続的に大きく変化することが
見出された。特に、室温から最初の相転移において暗・
光電流値は急激に増大し、最初と比べて１０００倍以上
の値を示した。ディスコティックヘキサゴナルカラムナ
ー相への相転移では、電流値は１／１０００程度に減少
した。その後、温度上昇に伴い、暗電流値は徐々に増大
し続け、液体への相転移により急激に低下した。このこ
とより、ゆっくりと加熱した時に出現する相状態におけ
る分子配向状態が電荷移動に有利なことが示唆された。
また、このセルにおいてはバルク内での内因的機構によ
る光生成電荷が光電流に主として寄与していることが示
唆され、正極側、負極側照射による光電流の整流性は見
られなかった。
ＳＰｃＨ2／ＩＴＯセルでは相転移に伴い、観察される
暗電流値、光電流値が非連続的に大きく変化することが
見出された。特に、室温から最初の相転移において暗・
光電流値は急激に増大し、最初と比べて１０００倍以上
の値を示した。ディスコティックヘキサゴナルカラムナ
ー相への相転移では、電流値は１／１０００程度に減少
した。その後、温度上昇に伴い、暗電流値は徐々に増大
し続け、液体への相転移により急激に低下した。このこ
とより、ゆっくりと加熱した時に出現する相状態におけ
る分子配向状態が電荷移動に有利なことが示唆された。
また、このセルにおいてはバルク内での内因的機構によ
る光生成電荷が光電流に主として寄与していることが示
唆され、正極側、負極側照射による光電流の整流性は見
られなかった。
【図１】暗電流、光電流の温度変化を示す図である。
Claims (6)
- 【請求項１】一般式（１） 【化１】 〔式中、Ｒ1およびＲ2は、同一または異なって、水素原
子またはアルキルチオ基を示す。但し、Ｒ1およびＲ2は
同時に水素原子になることはない。Ｍは、２Ｈ、Ｃｕま
たはＶＯを示す。〕で表されるアルキルチオフタロシア
ニン化合物からなる液晶性導電性および光導電性材料。 - 【請求項２】Ｒ1およびＲ2がアルキルチオ基である請求
項１に記載の液晶性導電性および光導電性材料。 - 【請求項３】Ｒ1およびＲ2がオクタデシルチオ基であ
り、Ｍが２Ｈである請求項１に記載の液晶性導電性およ
び光導電性材料。 - 【請求項４】電子受容体をドープしてなる請求項１〜３
のいずれかに記載の液晶性導電性および光導電性材料。 - 【請求項５】電極上に、請求項１〜４のいずれかに記載
の液晶性導電性および光導電性材料からなる膜を形成し
てなる導電性および光導電性素子。 - 【請求項６】電極がＩＴＯである請求項５に記載の導電
性および光導電性素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27157599A JP3533437B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 液晶性導電性および光導電性材料ならびにその素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27157599A JP3533437B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 液晶性導電性および光導電性材料ならびにその素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001089740A true JP2001089740A (ja) | 2001-04-03 |
| JP3533437B2 JP3533437B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=17502001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27157599A Expired - Lifetime JP3533437B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 液晶性導電性および光導電性材料ならびにその素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3533437B2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6462361A (en) * | 1987-09-02 | 1989-03-08 | Daicel Chem | Phthalocyanine composition |
| JPH09113861A (ja) * | 1995-10-19 | 1997-05-02 | Dainippon Printing Co Ltd | 光センサー、情報記録装置及び情報記録再生方法 |
| JPH114011A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Dainippon Printing Co Ltd | 光センサー |
| JPH11256058A (ja) * | 1998-03-12 | 1999-09-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 液晶性フタロシアニンオキソチタニウム錯体 |
| JP2000111860A (ja) * | 1998-10-05 | 2000-04-21 | Canon Inc | ディスコティック液晶素子および配向方法 |
-
1999
- 1999-09-27 JP JP27157599A patent/JP3533437B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6462361A (en) * | 1987-09-02 | 1989-03-08 | Daicel Chem | Phthalocyanine composition |
| JPH09113861A (ja) * | 1995-10-19 | 1997-05-02 | Dainippon Printing Co Ltd | 光センサー、情報記録装置及び情報記録再生方法 |
| JPH114011A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Dainippon Printing Co Ltd | 光センサー |
| JPH11256058A (ja) * | 1998-03-12 | 1999-09-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 液晶性フタロシアニンオキソチタニウム錯体 |
| JP2000111860A (ja) * | 1998-10-05 | 2000-04-21 | Canon Inc | ディスコティック液晶素子および配向方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3533437B2 (ja) | 2004-05-31 |
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