JP4571389B2 - 液晶組成物及びそれを含有する液晶素子、並びに化合物 - Google Patents
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Description
本発明は、液晶組成物及びそれを液晶層の含有する液晶素子に関し、特にゲスト-ホスト方式の液晶素子に好適に用いられる。
液晶素子については既に多くの方式が提案され、ゲスト-ホスト方式の液晶素子は明るい表示が可能であるので、反射型に適した液晶素子として期待されている。ゲスト-ホスト方式の液晶素子では、二色性色素を液晶中に溶解させ、電場による液晶の動きに合わせた二色性色素の配向変化に基づき、吸光状態を変化させて画像を表示する。ゲスト-ホスト方式の液晶素子に用いられる二色性色素には、適切な吸収特性、高いオーダーパラメーター、高いホスト液晶に対する溶解性、耐久性などが要求されている。
二色性色素として、アントラキノン色素が広く研究されている。例えば、アミノ基及びアルキルチオ基を有するアントラキノン色素としては、以下のものが挙げられる（特許文献１及び２参照。）。従来二色性色素として提供されているアントラキノン色素では、高いオーダーパラメーターと適切な吸収特性を同時に満足する赤色領域に吸収を有するシアン色素が少なく、高い表示性能を有する液晶素子に用いる液晶組成物としてはさらなる改良が求められていた。
一方、下記化合物が特許文献３に開示されているものの、本願化合物の範囲については開示も示唆もされていない（特許文献３参照）。さらに、当該化合物は、二色性色素以外の用途で報告されているものである。
本発明の目的は、高いオーダーパラメーターと赤色領域に適切な吸収特性とを同時に満足するアントラキノン系色素の使用により、高い表示性能を有する液晶素子、並びに化合物の提供にある。
本発明の目的は、下記[１]及び下記[２]の液晶組成物、下記[３]の液晶素子により達成された。
[１]下記式（１）で表される化合物と液晶とを含有する液晶組成物。
式（１）
（式中、Ｒ1及びＲ2は各々、アリール基又はヘテロアリール基を表し、Ｒ7及びＲ8は各々、アリール基を表し、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は各々水素原子または置換基を表す。）
式（１）
[２]前記式（１）中、Ｒ1及びＲ2の少なくとも一方が下記式（ａ）で表される[１]に記載の液晶組成物。
式（ａ）
（式中、 Ｂ1及びＢ2は各々２価のアリール基又はヘテロアリール基を表し、Ｑは２価の連結基を表し、Ｃ1はアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基又はアシルオキシ基を表す。ｒは０又は１を表し、ｎは１〜３のいずれかの数を表す。ｎが２以上の場合、二つ以上のＱ及びＢ2はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。）
式（ａ）
[３]一対の電極間に液晶層を有する液晶素子であって、該液晶層に[１]又は[２]に記載の液晶組成物を含有する液晶素子。
［４］下記式（２）で表される化合物。
式（２）
［４］下記式（２）で表される化合物。
式（２）
（式中、Ｒ1及びＲ2は各々、アリール基又はヘテロアリール基を表し、Ｒ7及びＲ8は各々、アリール基を表し、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は各々、水素原子又は置換基を表す。ただし、Ｒ1及びＲ2の少なくとも一方が、下記式（ａ）で表される。
（式中、Ｂ1及びＢ2は各々２価のアリール基又はヘテロアリール基を表し、Ｑは２価の連結基を表し、Ｃ1はアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基又はアシルオキシ基を表す。ｒは０又は１を表し、ｎは１〜３のいずれかの数を表す。ｎが２以上の場合、二つ以上のＱ及びＢ2はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。）
本発明では、高いオーダーパラメーターと適切な吸収特性を同時に満足するアントラキノン系色素を用いて、高いコントラストを有する画像表示が可能な液晶組成物、及びそれを用いた液晶素子、またこれに用いることのできる化合物を提供することができる。
本発明は、下記式（１）又は（２）で表される化合物（以下、「本発明の化合物」及び「本発明の色素」と同義である）を含有する液晶組成物に関する。本発明の式（２）で表される化合物は、前記式（１）で表される化合物の式（１）中、Ｒ1及びＲ2の少なくとも一方が後述する式（ａ）で表される化合物と等価である。なお、本明細書において「〜」はその前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
式（１）
式中、Ｒ1及びＲ2は各々、アリール基又はヘテロアリール基を表し、Ｒ7及びＲ8は各々アリール基を表し、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は各々水素原子または置換基を表す。
Ｒ1及びＲ2がそれぞれ表すアリール基としては、炭素原子数６〜３０のアリール基が好ましく、例えば、フェニル、及びナフチルが好ましい。Ｒ1及びＲ2がそれぞれ表すヘテロアリール基は、炭素原子と、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選ばれる少なくとも１種とを環構成原子とするヘテロアリール環からなる基であり、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、モルホリノ、テトラヒドロフルフリル、キノリル、チアゾリル、ベンゾチアゾリル、オキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリルなどが好ましい。これらのアリール基またはヘテロアリール基は置換基を有していてもよく、該置換基の例としては、後述するＲ3〜Ｒ6がそれぞれ表す置換基の例と同様である。好ましい置換基の例としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基が挙げられる。
Ｒ1及びＲ2としては、アリール基が好ましく、アルキル基又はアリール基で置換されたフェニル基がより好ましい。また、Ｒ1及びＲ2の少なくとも一方が下記式（ａ）で表される基であるのがさらに好ましい。双方が下記式（ａ）で表される基であってもよい。
式（ａ）
式中、 Ｂ1及びＢ2は各々２価のアリール基、ヘテロアリール基を表し、Ｑは２価の連結基を表し、Ｃ1はアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基又はアシルオキシ基を表す。ｒは０又は１を表し、ｎは１〜３のいずれかの数を表す。ｎが２以上の場合、二つ以上のＱ及びＢ2はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
式（ａ）
式（ａ）中、Ｂ1及びＢ2は各々２価のアリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｂ1及びＢ2の表す２価のアリール基としては、好ましくは炭素数６〜２０のアリール基であり、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセンからなる２価の基である。さらに好ましくはベンゼンまたは置換ベンゼンからなる２価の基であり、特に好ましくは１，４−フェニレンである。Ｂ1及びＢ2の表す２価のヘテロアリール基としては、好ましくは炭素数１〜２０のヘテロアリール基であり、ピリジン、キノリン、イソキノリン、ピリミジン、ピラジン、チオフェン、フラン、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール、及びこれらが縮環して形成する縮環へテロアリール基である。
Ｂ1及びＢ2の表す２価の環式基は、さらに置換基を有していてもよく、該置換基の例としては、後述するＲ3〜Ｒ6がそれぞれ表す置換基の例と同様である。
式（ａ）中、Ｑは２価の連結基を表し、炭素原子、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子のいずれか少なくとも１種の原子から構成される原子団からなる。２価の連結基としては、炭素数１〜２０のアルキレン基（例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、シクロヘキシル−１，４−ジイル）、炭素数２〜２０のアルケニルレン基（例えば、エテニレン）、炭素数２〜２０のアルキニレン基（例えば、エチニレン）、アミド基、エーテル基、エステル基、スルホアミド基、スルホン酸エステル基、ウレイド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオエーテル基、カルボニル基、−ＮＲ−基（ここで、Ｒは水素原子又はアルキル基、アリール基を表す）、アゾ基、アゾキシ基、複素環２価基（例えば、ピペラジン−１，４−ジイル）を１つ又はそれ以上組み合わせて構成される炭素数０〜３０の２価の連結基が挙げられる。Ｑの表す２価の連結基として、好ましくは、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、エーテル基、チオエーテル基、およびそれらを組み合わせた基である。Ｑはさらに置換基を有していてもよく、置換基の例としては後述するＲ3〜Ｒ6がそれぞれ表す置換基の例と同様である。
式（ａ）中、Ｃ1はアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基またはアシルオキシ基を表す。好ましい例としては、炭素数１〜２０、より好ましくは１〜１５、更に好ましくは炭素数１〜１２のアルキル及びシクロアルキル基（例えば、メチル、エチル、プロピル、ｉ−プロピル、ブチル、ｉ−ブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ｔ−ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、シクロヘキシル、４−ブチルシクロヘキシル、４−ペンチルシクロヘキシル、トリフルオロメチル、ベンジル）、炭素数１〜２０、より好ましくは１〜１２、更に好ましくは１〜８のアルコキシ基（例えば、メトキシ、エトキシ、２−メトキシエトキシ、２−フェニルエトキシ）、炭素数１〜２０、より好ましくは２〜１２、更に好ましくは２〜８のアシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ）、炭素数１〜２０、より好ましくは１〜１２、さらに好ましくは１〜８のアシル基（例えば、ホルミル、アセチル、ピバロイル、ステアロイル、ベンゾイル、ｐ−ｎ−オクチルオキシフェニルカルボニル）、炭素数２〜２０、より好ましくは２〜１３、更に好ましくは２〜９のアルコキシカルボニル基（例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、２−ベンジルオキシカルボニル）が挙げられる。Ｃ1として特に好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基であり、さらに好ましくは、プロピル、ペンチル、ヘプチル、４−ペンチルシクロヘキシル、トリフルオロメトキシである。Ｃ1はさらに置換基を有していてもよく、置換基の例としては後述するＲ3〜Ｒ6がそれぞれ表す置換基の例と同様である。
式（ａ）中、ｒは０又は１を表し、ｎは１〜３のいずれかの数を表す。ｒは０であるのがより好ましい。ｎは１又は２であるのが好ましく、１であるのがより好ましい。
式（１）中、Ｒ7及びＲ8はアリール基を表す。好ましいアリール基の例としては、炭素数６〜２０、より好ましくは６〜１５、さらに好ましくは６〜１０のアリール基であり、例えば、フェニル、４−ｔ−ブチルフェニル、２−メチルフェニル、２，５−ジメチルフェニルが挙げられる。Ｒ7及びＲ8がそれぞれ表すアリール基は置換基を有していてもよい。該置換基の例としては、後述するＲ3〜Ｒ6がそれぞれ表す置換基の例と同様である。
前記式（１）中、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、及びＲ6は各々水素原子又は置換基を表す。置換基としては下記の置換基群Ｙから選ばれる置換基が挙げられる。
（置換基群Ｙ）
ハロゲン原子（例えば塩素、臭素、沃素、フッ素）、メルカプト基、シアノ基、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシ基、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数２〜１２、更に好ましくは炭素数２〜８のカルバモイル基（例えばメチルカルバモイル、エチルカルバモイル、モルホリノカルバモイル）、炭素数０〜２０、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜８のスルファモイル基（例えばメチルスルファモイル、エチルスルファモイル、ピペリジノスルファモイル）、ニトロ基、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜８のアルキル基（例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、シクロヘキシル、４−メチルシクロヘキシル、４−エチルシクロヘキスシル、４−プロピルシクロヘキシル、４−ブチルシクロヘキシル）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜８のアルコキシ基（例えばメトキシ、エトキシ、２−メトキシエトキシ、２−フェニルエトキシ）、炭素数６〜２０、好ましくは炭素数６〜１２、更に好ましくは炭素数６〜１０のアリールオキシ基（例えばフェノキシ、ｐ−メチルフェノキシ、ｐ−クロロフェノキシ、ナフトキシ）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数２〜１２、更に好ましくは炭素数２〜８のアシル基（例えばアセチル、ベンゾイル、トリクロロアセチル）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数２〜１２、更に好ましくは炭素数２〜８のアシルオキシ基（例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数２〜１２、更に好ましくは炭素数２〜８のアシルアミノ基（例えばアセチルアミノ）、
ハロゲン原子（例えば塩素、臭素、沃素、フッ素）、メルカプト基、シアノ基、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシ基、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数２〜１２、更に好ましくは炭素数２〜８のカルバモイル基（例えばメチルカルバモイル、エチルカルバモイル、モルホリノカルバモイル）、炭素数０〜２０、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜８のスルファモイル基（例えばメチルスルファモイル、エチルスルファモイル、ピペリジノスルファモイル）、ニトロ基、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜８のアルキル基（例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、シクロヘキシル、４−メチルシクロヘキシル、４−エチルシクロヘキスシル、４−プロピルシクロヘキシル、４−ブチルシクロヘキシル）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜８のアルコキシ基（例えばメトキシ、エトキシ、２−メトキシエトキシ、２−フェニルエトキシ）、炭素数６〜２０、好ましくは炭素数６〜１２、更に好ましくは炭素数６〜１０のアリールオキシ基（例えばフェノキシ、ｐ−メチルフェノキシ、ｐ−クロロフェノキシ、ナフトキシ）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数２〜１２、更に好ましくは炭素数２〜８のアシル基（例えばアセチル、ベンゾイル、トリクロロアセチル）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数２〜１２、更に好ましくは炭素数２〜８のアシルオキシ基（例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数２〜１２、更に好ましくは炭素数２〜８のアシルアミノ基（例えばアセチルアミノ）、
炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜８のスルホニル基（例えばメタンスルホニル、エタンスルホニル、ベンゼンスルホニル）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜８のスルフィニル基（例えばメタンスルフィニル、エタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニル）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜８のスルホニルアミノ基（例えばメタンスルホニルアミノ、エタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノ）、炭素数０〜２０、好ましくは炭素数０〜１２、更に好ましくは炭素数０〜８のアミノ基（例えば、アミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ベンジルアミノ、アニリノ、ジフェニルアミノ）、炭素数３〜１８、好ましくは炭素数３〜１２、更に好ましくは炭素数３〜６のアンモニウム基（例えばトリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム）、炭素数０〜１８、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜６のヒドラジノ基（例えばトリメチルヒドラジノ）、炭素数１〜１８、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜６のウレイド基（例えばウレイド、Ｎ，Ｎ−ジメチルウレイド）、
炭素数２〜１８、好ましくは炭素数２〜１０、更に好ましくは炭素数２〜６のイミド基（例えばスクシンイミド）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１２、更に好ましくは炭素数１〜８のアルキルチオ基（例えばメチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ）、炭素数６〜２０、好ましくは炭素数６〜１５、更に好ましくは炭素数６〜１０のアリールチオ基（例えばフェニルチオ、ｐ−メチルフェニルチオ、ｐ−クロロフェニルチオ、２−ピリジルチオ、ナフチルチオ）、炭素数２〜２０、好ましくは炭素数２〜１２、更に好ましくは炭素数２〜８のアルコキシカルボニル基（例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、２−ベンジルオキシカルボニル）、炭素数６〜２０、好ましくは炭素数６〜１５、更に好ましくは炭素数６〜１０のアリーロキシカルボニル基（例えばフェノキシカルボニル）、炭素数６〜２０、好ましくは炭素数６〜１５、更に好ましくは炭素数６〜１０のアリール基（例えばフェニル、ナフチル、ｐ−カルボキシフェニル、ｐ−ニトロフェニル、３，５−ジクロロフェニル、ｐ−シアノフェニル、ｍ−フルオロフェニル、ｐ−トリル）、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数２〜１５、更に好ましくは炭素数２〜８の置換又は無置換のヘテロアリール基（例えばピリジル、５−メチルピリジル、チエニル、フリル、モルホリノ、テトラヒドロフルフリル、キノリル、チアゾリル、ベンゾチアゾリル、オキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリルなど）が挙げられる。さらにベンゼンやナフタレンが縮合した構造もとることができる。
Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、及びＲ6として好ましくは水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、アリール基であり、さらに好ましくは、水素原子、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基である。
前記式（１）において、下記の構成：
（１）Ｒ1及びＲ2は、アリール基、
（２）Ｒ3〜Ｒ6は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシ カルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、又はアリール基、
（３）Ｒ7及びＲ8は、アリール基、
を同時に組み合わせた化合物が好ましい。
（１）Ｒ1及びＲ2は、アリール基、
（２）Ｒ3〜Ｒ6は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシ カルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、又はアリール基、
（３）Ｒ7及びＲ8は、アリール基、
を同時に組み合わせた化合物が好ましい。
前記式（１）において、下記の構成：
（４）Ｒ1及びＲ2は、アリール基
（５）Ｒ3〜Ｒ6は、水素原子、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、又はアリ ール基
（６）Ｒ7及びＲ8は、アリール基
を同時に組み合わせた化合物がより好ましい。
（４）Ｒ1及びＲ2は、アリール基
（５）Ｒ3〜Ｒ6は、水素原子、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、又はアリ ール基
（６）Ｒ7及びＲ8は、アリール基
を同時に組み合わせた化合物がより好ましい。
前記式（１）で表される化合物の合成法は、１，５−ジヒドロキシ−４，８−ジニトロアントラキノンを出発原料として、（ｉ）ニトロ基を脱離基とするアニリノ化、（ｉｉ）水酸基をトシル化、（ｉｉｉ）トシロキシ基を脱離基とするアニリノ化、及び（ｉｖ）ニトロ基及びトシロキシ基を脱離基とするアリールチオ化により達成できる。
（ｉ）ニトロ基を脱離基とするアニリノ化は、１，５−ジヒドロキシ−４，８−ジニトロアントラキノンと、アニリンを極性溶媒中で加熱反応させることで達成される。アニリンは１〜３当量が好ましく、極性溶媒はジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、１，４−ジオキサン、ジグライムなどが好ましい。反応温度は８０〜１６０℃が好ましい。反応時間は１〜２４時間が好ましい。
（ｉｉ）水酸基のトシル化は、８−アニリノ−１，５−ジヒドロキシ−４−ニトロアントラキノンと、トシル酸クロリドを有機溶媒中、塩基を作用させることで達成される。トシル酸クロリドは２〜３当量が好ましい。塩基は２〜５当量が好ましく、水素化ナトリウム、炭酸カリウム、ｔ−ブトキシカリウム、トリエチルアミン、ＤＢＵなどが好ましく用いられるがこれに限定されるものではない。用いる有機溶媒としては、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、トルエン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドなどが好ましいが、これに限定されるものではない。反応温度は０〜８０℃が好ましい。反応時間は１〜２４時間が好ましい。
（ｉｉｉ）トシロキシ基を脱離基とするアニリノ化は、８−アニリノ−４−ニトロ−１，５−ビス（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノンと、アニリンを極性溶媒中で加熱反応させることで達成される。アニリンは１〜３当量が好ましく、極性溶媒はジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、１，４−ジオキサン、ジグライムなどが好ましい。反応温度は１００〜１８０℃が好ましい。反応時間は１〜２４時間が好ましい。
（ｉｖ）４，５−ジアニリノ−８−ニトロ−１−（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノンと、アレーンチオール及び塩基を極性溶媒中で反応させることで達成される。アレーンチオールは２〜３当量が好ましい。塩基は２〜５当量が好ましく、水素化ナトリウム、炭酸カリウム、ｔ−ブトキシカリウム、トリエチルアミン、ＤＢＵなどが好ましく用いられるがこれに限定されるものではない。極性溶媒はジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、１，４−ジオキサン、ジグライムなどが好ましい。反応温度は０〜１００℃が好ましい。反応時間は１〜２４時間が好ましい。
以下に本発明の式（１）の具体例を示すが、これにより本発明が制限されるわけではない。なお、例示化合物（２−１）〜（２−４）は、Ｒ1及びＲ2の少なくとも一方が前記式（ａ）で表される基を表す場合の例示化合物である。
本発明の色素は、単独で使用してもよいが、複数を混合したものであってもよい。複数の色素を混合する場合には、本発明の色素同士を混合してもよいし、本発明の色素と公知の２色性色素を混合してもよい。黒色表示のためには可視域全体の光を吸収することが必要であり、複数の２色性色素を混合することが好ましい。
本発明に使用可能なホスト液晶は、本発明の色素と共存しうるものであれば特に制限はないが、例えば、ネマチック相あるいはスメクチック相を示す液晶化合物が利用できる。その具体例としては、アゾメチン化合物、シアノビフェニル化合物、シアノフェニルエステル、フッ素置換フェニルエステル、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、フッ素置換シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、シアノフェニルシクロヘキサン、フッ素置換フェニルシクロヘキサン、シアノ置換フェニルピリミジン、フッ素置換フェニルピリミジン、アルコキシ置換フェニルピリミジン、フッ素置換アルコキシ置換フェニルピリミジン、フェニルジオキサン、トラン化合物、フッ素置換トラン化合物、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリルなどが挙げられる。ＴＦＴ駆動に適したフッ素置換されたホスト液晶を使用することもできる。また、液晶の物性を変化させる目的で２つ以上の液晶を混合してもよい。中間層の温度範囲、あるいは電圧応答性を調整するために、複数の液晶を混合することが好ましい。
本発明の液晶組成物に、ホスト液晶の物性を変化させる目的（例えば，液晶相の温度範囲）で液晶性を示さない化合物を添加してもよい。また、カイラル化合物、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの化合物を含有してもよい。例えば、ＴＮ、ＳＴＮ用カイラル剤が挙げられる
本発明の液晶組成物におけるホスト液晶に対する本発明の色素の比率は、いかなる割合であってもよいが、０．１〜１５質量％が好ましく、０．５〜６質量％が特に好ましい。
本発明の色素のホスト液晶への溶解は、機械的攪拌、加熱、超音波、あるいはその組合せなどを利用することができる。
本発明は、一対の基板と該一対の基板に挟持させる本発明の液晶組成物を含有する液晶層を有する液晶素子（液晶表示素子）に関する。本発明の液晶素子に用いられる電極基板としては、通常ガラスあるいはプラスチック基板が用いられ、プラスチック基板としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。その基板上には、電極層が形成され、好ましくは透明電極である。その電極層としては、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズなどが用いられる。
本発明の液晶素子は液晶を配向させる目的で、液晶と基板の接する表面に配向処理を施した層を形成することが好ましい。該配向処理としては、例えば、４級アンモニウム塩を塗布し配向させる方法、ポリイミドを塗布しラビング処理により配向する方法、ＳｉＯｘを斜め方向から蒸着して配向する方法、さらには、光異性化を利用した光照射による配向方法などが挙げられる。
本発明の液晶素子は、一対の基板を、スペーサーなどを介して１〜５０μｍの間隔に対向させた空間に本発明の液晶組成物を注入することで作製できる。
本発明の液晶素子は、単純マトリックス駆動方式あるいは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを用いたアクテイブマトリックス駆動方式を用いて駆動することができる。
本発明の液晶素子を用いた液晶デイスプレイは、いかなる液晶の配向状態を利用してもよく、（ｉ）ホモジニアス配向、（ｉｉ）ホメオトロピック配向、（ｉｉｉ）ツイスト配向、（ｉｖ）ハイブリッド配向、（ｖ）ランダム配向などが挙げられる。
本発明の液晶素子を用いた液晶デイスプレイの表示方式は、いかなる方式であってもよく、（ｉ）Ｈｅｉｌｍｅｉｒ型ＧＨモード、（ｉｉ）１／４波長板型ＧＨモード、（ｉｉｉ）２層型ＧＨモード、（ｉｖ）相転移（Ｗｈｉｔｅ−Ｔａｙｌｏｒ）型ＧＨモード、（ｖ）高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）型ＧＨモード、及び（ｖｉ）強誘電性液晶型ＧＨモードなどが挙げられる。
次に本発明をより詳細に説明するため、以下に実施例を示すが、本発明はそれらに限定されるものではない。
［実施例１］
［化合物１−３の合成］
［化合物１−３の合成］
１，５−ジヒドロキシ−４，８−ジニトロアントラキノン １．０ｇと、４−イソプロピルアニリン １．６ｇと、ジメチルアセトアミド ２０ｍｌを混合した溶液を加熱して、内温１４０℃で４時間反応させた。反応液を冷却後、適当量の酢酸エチルと１Ｎ塩酸水で分液抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィーによる精製で８−（４'−イソプロピルアニリノ）−１，５−ジヒドロキシ−４−ニトロアントラキノン １．２ｇを得た（収率９５％）。
８−（４'−イソプロピルアニリノ）−１，５−ジヒドロキシ−４−ニトロアントラキノン １．２ｇと、トシル酸クロリド １．４ｇとを、ジクロロメタン ２０ｍｌに溶解し、トリエチルアミン １．０ｍｌを加えて攪拌、室温で１２時間反応させた。反応液を適当量の酢酸エチルと１Ｎ塩酸水で分液抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィーによる精製で８−（４'−イソプロピルアニリノ）−４−ニトロ−１，５−ビス（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノン ２．０ｇを得た（収率９４％）。
８−（４'−イソプロピルアニリノ）−４−ニトロ−１，５−ビス（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノン ２．０ｇと、４−メチルアニリン ０．７４ｇを、１，４−ジオキサン ２０ｍｌに溶解し、加熱還流下で１０時間反応させた。反応液を濃縮した後、酢酸エチルとメタノールを加えることで晶析して４−（４'−イソプロピルアニリノ）−５−（４'−メチルアニリノ）−８−ニトロ−１−（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノン １．７ｇを得た（収率９３％）。
４−（４'−イソプロピルアニリノ）−５−（４'−メチルアニリノ）−８−ニトロ−１−（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノン ０．５ｇと、４−ｔ−ブチルベンゼンチオール ０．６ｇ、炭酸カリウム ０．６ｇを、ジメチルホルムアミド １０ｍｌに溶解し、室温で８時間反応させた。反応液を適当量の酢酸エチルと１Ｎ塩酸水で分液抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィーによる精製で化合物（１−３）を０．４２ｇ合成した（収率７１％）。得られた化合物の物性を以下に示す。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ＝１．２７（６Ｈ，ｄ，Ｊ＝６．９Ｈｚ），１．３８（１８Ｈ，ｓ），２．３６（３Ｈ，ｓ），２．９２（１Ｈ，ｍ），６．９２（１Ｈ，ｄ，４．１Ｈｚ），６．９５（１Ｈ，ｄ，３．９Ｈｚ），７．１−７．３（１０Ｈ，ｍ），７．４５（４Ｈ，ｄ，８．４Ｈｚ），７．５６（４Ｈ，ｄ，８．４Ｈｚ），１１．４９（１Ｈ，ｓ），１１．５１（１Ｈ，ｓ）。
極大吸収波長 ６５６［ｎｍ］ （クロロホルム）
モル吸光係数 ２２９００ ［ｌ・ｍｏｌ-1・ｃｍ-1］
極大吸収波長 ６５６［ｎｍ］ （クロロホルム）
モル吸光係数 ２２９００ ［ｌ・ｍｏｌ-1・ｃｍ-1］
［実施例２：化合物２-１の合成］
１，５−ジヒドロキシ−４，８−ジニトロアントラキノン ２５ｇと、２−メチルアニリン ２５ｇと、ジメチルアセトアミド ２５０ｍｌを混合した溶液を加熱、内温１４０℃で４時間反応させた。反応液を冷却後、適当量の酢酸エチルと１Ｎ塩酸水で分液抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィーによる精製で８−（２'−メチルアニリノ）−１，５−ジヒドロキシ−４−ニトロアントラキノン ９．７ｇを得た（収率３３％）。
８−（２'−メチルアニリノ）−１，５−ジヒドロキシ−４−ニトロアントラキノン ９．５ｇと、トシル酸クロリド １１．６ｇとをジクロロメタン ２００ｍｌに溶解し、トリエチルアミン ８．５ｍｌを加えて攪拌、室温で１２時間反応させた。反応液を適当量の酢酸エチルと１Ｎ塩酸水で分液抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィーによる精製で８−（４'−メチルアニリノ）−４−ニトロ−１，５−ビス（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノン １５．２ｇを得た（収率９０％）。
８−（４'−メチルアニリノ）−４−ニトロ−１，５−ビス（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノン ５．０ｇと、２−メチルアニリン １．５ｇとをジメチルアセトアミド ５０ｍｌに溶解し、加熱して内温１２０℃で５時間反応させた。反応液を冷却後、適当量の酢酸エチルと１Ｎ塩酸水で分液抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィーによる精製で４，５−ビス（２'−メチルアニリノ）−８−ニトロ−１−（ｐ−トルエンスルフォニルオキシ）アントラキノン ２．９ｇを得た（収率６４％）。
４，５−ビス（２'−メチルアニリノ）−８−ニトロ−１−（ｐ−トルエンスルフォニルオキシ）アントラキノン １．０ｇと、４−（４'−ｔ−ブチルフェニル）チオフェノール １．２ｇと、炭酸カリウム １．２ｇとを、ジメチルホルムアミド ２０ｍｌに溶解し、室温で８時間反応させた。反応液を適当量の酢酸エチルと１Ｎ塩酸水で分液抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィーによる精製で化合物（２−１）を１．１ｇ合成した（収率７７％）。得られた化合物の物性を以下に示す。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ＝１．３７（１８Ｈ，ｓ），２．３１（６Ｈ，ｓ）７．００（４Ｈ，ｓ），７．１０（２Ｈ，ｔｄ，７．４Ｈｚ，１．６Ｈｚ），７．１２（２Ｈ，ｔｄ，７．４Ｈｚ，１．４Ｈｚ），７．２４−７．３２（４Ｈ，ｍ），７．４８（４Ｈ，ｄ，８．５Ｈｚ），７．５６（４Ｈ，ｄ，８．５Ｈｚ），７．６４（４Ｈ，ｄ，８．５Ｈｚ），１１．４２（２Ｈ，ｓ）。
極大吸収波長 ６４９［ｎｍ］ （クロロホルム）
吸光係数 ２２３００ ［ｌ・ｍｏｌ-1・ｃｍ-1］
極大吸収波長 ６４９［ｎｍ］ （クロロホルム）
吸光係数 ２２３００ ［ｌ・ｍｏｌ-1・ｃｍ-1］
［実施例３：化合物２-２の合成］
８−（４'−メチルアニリノ）−４−ニトロ−１，５−ビス（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノン ５．０ｇと、２，５−ジメチルアニリン １．５ｇとを、ジメチルアセトアミド ５０ｍｌに溶解し、加熱して内温１２０℃で５時間反応させた。反応液を冷却後、適当量の酢酸エチルと１Ｎ塩酸水で分液抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィーによる精製で５−（２’，５’−ジメチルアニリノ）−４−（２'−メチルアニリノ）−８−ニトロ−１−（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノン ２．６ｇを得た（収率５６％）。
５−（２’，５’−ジメチルアニリノ）−４−（２'−メチルアニリノ）−８−ニトロ−１−（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）アントラキノン １．０ｇと、４−（４'−ｔ−ブチルフェニル）チオフェノール １．２ｇ、炭酸カリウム １．２ｇとを、ジメチルホルムアミド ２０ｍｌに溶解し室温で８時間反応させた。反応液を適当量の酢酸エチルと１Ｎ塩酸水で分液抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィーによる精製で化合物（２−２）を０．６ｇ合成した（収率４３％）。得られた化合物の物性を以下に示す。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ＝１．３７（１８Ｈ，ｓ），２．２５（３Ｈ，ｓ），２．２９（３Ｈ，ｓ），２．３１（３Ｈ，ｓ），６．９０−７・３０（１１Ｈ，ｍ），７．４８（４Ｈ，ｄ，８．４Ｈｚ），７．５６（４Ｈ，８．４Ｈｚ），７．６２（４Ｈ，８．３Ｈｚ），７．６６（４Ｈ，８．３Ｈｚ），１１．３７（１Ｈ，ｓ），１１．４２（１Ｈ，ｓ）。
極大吸収波長 ６４６［ｎｍ］ （クロロホルム）
吸光係数 ２２７００ ［ｌ・ｍｏｌ-1・ｃｍ-1］
極大吸収波長 ６４６［ｎｍ］ （クロロホルム）
吸光係数 ２２７００ ［ｌ・ｍｏｌ-1・ｃｍ-1］
［実施例４：オーダーパラメーター及び吸収特性の評価］
表１に示した化合物の各々３．０ｍｇを、商品名ＺＬＩ−１１３２（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）１００ｍｇに加熱溶解させた後、一晩放置して液晶組成物を調製した。この液晶組成物を、液晶セルに注入し、ホストゲスト液晶素子を作製した。用いた液晶セルは、Ｅ．Ｈ．Ｃ．社製のもので、ＩＴＯ透明電極付きで、対向面にパラレル配列のラビング処理が施されたポリイミド配向膜を有する、厚みが０．７ｍｍのガラス板を、セルギャップ８μｍで対向させ、エポキシ樹脂によりシールした液晶セルであった。作製した素子に、ラビング方向と平行な偏光および垂直な偏光を各々照射し、それぞれの吸収スペクトル（Ａ‖およびＡ⊥）をＳｈｉｍａｚｕ ＵＶ３１００にて測定した。極大吸収波長におけるＡ‖およびＡ⊥から、オーダーパラメーター（Ｓ）を下式１に従い求めた。以下の表１には、オーダーパラメーター（Ｓ）及び、極大吸収波長（λmax）を示した。また、図１には規格化した吸収波形を示した。
また、極大吸収波長におけるＡ‖およびＡ⊥から、オーダーパラメーター（Ｓ）を下記式１に従い求めた。
式１ Ｓ ＝ （ Ａ‖−Ａ⊥）／（ Ａ‖＋２×Ａ⊥）
表１に示した化合物の各々３．０ｍｇを、商品名ＺＬＩ−１１３２（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）１００ｍｇに加熱溶解させた後、一晩放置して液晶組成物を調製した。この液晶組成物を、液晶セルに注入し、ホストゲスト液晶素子を作製した。用いた液晶セルは、Ｅ．Ｈ．Ｃ．社製のもので、ＩＴＯ透明電極付きで、対向面にパラレル配列のラビング処理が施されたポリイミド配向膜を有する、厚みが０．７ｍｍのガラス板を、セルギャップ８μｍで対向させ、エポキシ樹脂によりシールした液晶セルであった。作製した素子に、ラビング方向と平行な偏光および垂直な偏光を各々照射し、それぞれの吸収スペクトル（Ａ‖およびＡ⊥）をＳｈｉｍａｚｕ ＵＶ３１００にて測定した。極大吸収波長におけるＡ‖およびＡ⊥から、オーダーパラメーター（Ｓ）を下式１に従い求めた。以下の表１には、オーダーパラメーター（Ｓ）及び、極大吸収波長（λmax）を示した。また、図１には規格化した吸収波形を示した。
また、極大吸収波長におけるＡ‖およびＡ⊥から、オーダーパラメーター（Ｓ）を下記式１に従い求めた。
式１ Ｓ ＝ （ Ａ‖−Ａ⊥）／（ Ａ‖＋２×Ａ⊥）
比較化合物（Ａ−１）
表１及び図１に示した結果から、従来知られていた比較化合物Ａ−１よりも、本発明の化合物は吸収が長波でシアン色素として適しているため、本発明の化合物を用いて作製した素子のほうが、高い色再現域を有することがわかった。
Claims (3)
- 下記式（１）で表される化合物と液晶とを含有する液晶組成物。
式（１）
- 前記式（１）中、Ｒ1及びＲ2の少なくとも一方が下記式（ａ）で表される請求項１に記載の液晶組成物。
式（ａ）
- 一対の電極間に液晶層を有する液晶素子であって、該液晶層に請求項１又は２に記載の液晶組成物を含有する液晶素子。
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