JPH0153315B2

JPH0153315B2 -

Info

Publication number: JPH0153315B2
Application number: JP55167575A
Authority: JP
Inventors: Yukitoshi Ookubo; Masao Sugata; Yoshuki Osada; Takashi Nakagiri
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-11-28
Filing date: 1980-11-28
Publication date: 1989-11-13
Also published as: JPS5792080A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は液晶素子に関し、詳しくはアントラキ
ノン染料を溶解した液晶層を備えた液晶素子であ
つて、具体的には液晶表示装置、光スイツチ、光
シヤツタ等に利用可能な液晶素子に関する。これまで、カラー表示法として液晶中に多色性
染料を溶解して用いる所謂ゲスト・ホスト表示装
置が知られている。ハイルマイヤーおよびザノニ〔アプライド・フ
イジツクス・レターズ第13巻、91―92ページ
（1968年）〕によつて、多色性染料をネマテイツク
液晶と混合し、これに電界を印加し、除去した
時、染料の多色性が現われることを見出した。多
色性染料は棒状の染料分子が分子長軸方向と、そ
れに直角な方向において光吸収が異なるもので、
その分子の方向変化によつて二色以上に変化して
見えることから「多色性染料」と称されている。
一般には、ある一つの色の濃度変化のみである場
合が多く、従つて「二色性染料」と称している場
合も多い。本明細書では、分子の方向に応じて、
色相、彩度、明度のいずれが変化するものでも良
いことから、「多色性染料」の名称を用いる。こ
の多色性染料が液晶中に溶解している時、液晶分
子の配列と協調し、液晶が与える電場によつて配
向変化を生じるものでは、この溶解した染料も液
晶と共に分子の方向が変り、結果として光吸収の
変化が生じる。この変化を読み取り可能なコント
ラストとして表示器に応用するものを本明細書で
は、「ゲストホスト効果」として呼ぶこととする。
従つてザノニ等によつて示された正の誘電異方性
液晶（「Np液晶」と略す）中に溶解した染料によ
る、電場の印加と除去で示される変化だけでな
く、本発明では誘電異方性が負の液晶（「Nn液
晶」と略す）によつて示される電気光学効果も含
む。電圧を印加していない。初期の配列も、壁面
に平行な配列、平行な配列でしかも90゜のネジレ
構造を有するもの、壁面にほぼ垂直な配列または
ネジレが90゜以上であつたり、カイラル液晶によ
つてセル厚より小さいピツチでネジレを生じてい
る一般的にコレステリツク相として知られている
配列等のいずれかによつて示される電気光学効果
で、この材料及び配列の任意の組合せ、さらに補
助的に付加される光学手段、例えば偏光板、反射
板、1/4波長板、色フイルターの任意の選択を含
んだ、全ての液晶電気光学効果に於いて液晶中に
多色性染料を溶解して表示識別の効果を生じるも
のをゲストホスト液晶として扱う。従来ゲストホスト用アントラキノン染料として
提案されているものがいくつかある。例えば特開
昭54―157786号、特開昭54―71088号、特開昭53
―126033号、特開昭55―116785号、特開昭55―
125183号各公報などに記載されている。然しなが
ら、一般に求められるゲストホスト染料としての
条件を挙げると、下記のとおりである。１大きな秩序度を持つこと（最大1.0）２液晶への溶解性が良いこと３化学的安定性をもつこと４紫外線等を含めた光線に対して耐光性を持つ
こと、および所望の吸収波長帯をもつこと。５広い吸収波長域をもつかアントラキノン系染料は、前記第３および第４
の点において優れていることが知られており、し
かも第２の点においてもかならずしもアゾ系、シ
ツフ系、メロシアニン系、などの染料に対して劣
らないものが得られてきたが、前記第１の点に関
しては近年改良されたものが多数発表されてはい
るが、未だ充分に満足できるものとはなつていな
い。しかも、前記第５の点においては、全く改良
されていないのが現状である。本発明の目的は、ゲスト・ホスト染料として充
分に満足できるアントラキノン染料を用いた液晶
表示装置を提供することにある。本発明の別の目的は、配向秩序度を改善し、し
かも使用できる色に対する選択度を改善しうる新
規な多色性染料を提供することにある。本発明のかかる目的は、多色性染料として下記
一般式〔〕で示されるアントラキノン染料の少
なくとも１種を液晶層に溶解させることによつて
達成される。一般式〔〕式中、R₁，R₂およびR₃は、水素原子、ヒドロ
キシ基、メトキシ基または−NHR₅を示す。R₅
は、ジメチルアミノプロピル基、メチルエチル基
またはメチルスルホニル基を示す。但し、R₁，R₂およびR₃は、同時に水素原子に
なることはなく、R₁，R₂およびR₃のうち１つは
ヒドロキシ基を示し、さらにR₁，R₂およびR₃の
うち１つは−NHR₅を示す。 R₄は、ハロゲン原子（例えば、塩素原子、臭
素原子、フツ素原子）で置換されてもよいフエニ
ル基を示す。前記一般式〔〕で示されるアントラキノン染
料の具体例を下記に示す。化合物例１，４―ジヒドロキシ―５―（１―メチルエチ
ル）アミノ―８―（４―クロロフエニル）メルカ
プトアントラキノン１，４―ジヒドロキシ―４―｛３―（Ｎ，Ｎ―
ジメチルアミノ）プロピル｝アミノ―８―フエニ
ルメルカプトアントラキノン１―ヒドロキシ―５―メチルスルホニルアミノ
―８―フエニルメルカプトアントラキノン１―ヒドロキシ―５―フエニルメルカプト―８
―｛３―（Ｎ，Ｎ―ジメチルアミノ）プロピル｝
アミノアントラキノン前述の化合物中、R₁，R₂およびR₃のうちの残
りの１つに

【式】がついていてもよい。また−NHR₅として以下のものもよい。これらの化合物は、西独公開明細書第2524243
号、同第2528743号、同第2643804号、同第
2700223号、同第2751830号、特開昭55―51882号
各公報などに記載された方法によつて、容易に合
成される。また、前述のアントラキノン染料を２種以上併
用するときには、補色関係を有するものから選択
し、黒色の表示を行うこともできる。ここに示す前記一般式〔〕のアントラキノン
染料は、正の誘電異方性、負の誘電異方性、これ
らにカイラル液晶もしくはコレステリツク液晶を
溶解したカイラルネマテイツクもしくはコレステ
リツク液晶、また正または負のスメクテイツク液
晶に用いることができる。これら選択する液晶に
よつて溶解度は異なるが、液晶の棒状構造に類似
した棒状の分子構造は、何れも液晶中への実用可
能な溶解性を示す。染料の濃度は0.1〜5.0重量％
で用いられ、好ましくは0.5％〜２％で使用され
る。また、本発明の染料は、１種で用いてもよ
く、あるいは２種以上併用することもでき、また
他の染料を本発明のものと混合して用いることも
できる。液晶としては、シツフ塩基系、アゾ系、
アゾキシ系、エステル系、ビフエニル系として知
られている中央結合基をもつもので、この結合基
の両側にベンゼン環、シクロヘキサン環、五員環
の任意の構造を持ち、これらの分子軸方向、多く
はパラ位置の一方に極性基を持つNp液晶、また
分子軸とある角度に極性基をもつNn液晶、そし
て他のパラ位置にアルキル基、アルコキシ基を有
する構造が一般的で現在では、3000種類を越える
物質が知られている。本発明では、特に液晶材料
に限定されるものではないが、具体例を示すと次
のとおりである。これらの液晶は、単独若しくは組合わせて用い
ることができる。以下、本発明を実施例に従つて説明する。実施例１ガラス基板に酸化インジウムの透明導電膜を形
成し、該表面にポリイミド被膜を形成した後、綿
布で一方向に配向処理した基板を２枚用意し、次
いでこの２枚の基板を処理面が対向するように
8μのガラス繊維スペーサーを介して挾持してな
る構造の間隙を形成した。この間隙にシアノビフ
エニル系のNp液晶Ｅ―８（英国ビー・デイー・エ
ツチ社製）に前記例示化合物(1)の１，４―ジヒド
ロキシ―５―（１―メチルエチル）アミノ―８―
（４―クロロフエニル）メルカプトアントラキノ
ン0.7重量％と下記化合物Ａの１，４―ジメトキ
シ―８―フエニルメルカプトアントラキノン0.8
重量％で溶解してなる液晶を注入し、次いで、周
囲をエポキシ樹脂によつてシールして液晶表示装
置を構成したところ、黒色を呈したゲスト・ホス
ト表示装置が得られた。この表示装置の透明電極
間に3Vの30Hz交流電圧を印加したところ、前記
の色は、ほぼ脱色し、カラースイツチができた。上記黒及び脱色状態間の400から650nmの可視
域でのコントラストを分光光度計により測定した
ところ10対１であつた。本実施例により、本発明のアントラキノン系染
料は、大きな秩序度をもつことおよびシヤープな
色調をもつことが確認された。１，４―ジメトキシ―８―フエニルメルカプト
アントラキノン上記Np液晶Ｅ―８のm.p.は−12℃、クリアリ
ングポイント71℃、Δn；0.247である。また、上記(1)として本実施例で用いたアントラ
キノン染料を質量分析法により同定したところ、
Ｃ：62.92，Ｈ：4.27，Ｎ：3.32の結果を得た。理論値がＣ：62.80，Ｈ：4.12，Ｎ：3.18より(1)
で示される構造式のアントラキノンであることが
確認できた。実施例２表面に酸化インジウムの透明導電膜が形成され
ているガラス基板面にメトキシフルオロカーボン
を被膜形成した後、この表面が対向する様２枚を
8μのガラス繊維スペーサーを介して挾持してな
る構造の間隙を形成した。この間隙にNn液晶EN
―18（チツソ(株)製）に前記例示化合物(2)の１，４
―ジヒドロキシ―４―〔３―（Ｎ，Ｎ―ジメチル
アミノ）プロピル〕アミノ―８―フエニルメルカ
プトアントラキノンを0.7重量％溶解してなる液
晶を注入し、周囲をエポキシ樹脂によつてシール
して液晶表示装置を作成した。この結果、ほぼ青
色の明状態が得られた。次いで、この装置に30Hz
交流3Vを印加したところ、電圧印加前の青色は、
暗状態へと変化し、カラースイツチができた。本例により、本発明のアントラキノン系染料
は、大きな秩序度をもつことおよびシヤープな色
調をもつことが確認された。上記青及び暗状態間の400から650nmの可視域
でのコントラストを、分光光度計により測定した
ところ10対１であつた。また、上記(2)として本実施例で用いたアントラ
キノン染料を質量分析法により同定したところ、
Ｃ：66.79，Ｈ：5.50，Ｎ：6.12の結果を得た。理論値がＣ：66.95，Ｈ：5.39，Ｎ：6.25より(2)
で示される構造式のアントラキノンであることが
確認できた。実施例３，４前記実施例２で用いたアントラキノン系染料に
代えて、それぞれ前記例示化合物(3)および(4)を用
いたほかは、実施例２と同様の方法によつて２種
の液晶表示装置を作成したところ、実施例２と同
様の結果が得られた。上記(3)および(4)として用いたアントラキノン染
料を質量分析法により同定したところ、(3)Ｃ：
59.41，Ｈ：3.40，Ｎ：3.46，(4)Ｃ：69.22，Ｈ：
5.74，Ｎ：6.59の結果を得た。理論値が(3)Ｃ：59.28，Ｈ：3.55，Ｎ：3.29，(4)
Ｃ：69.42，Ｈ：5.59，Ｎ：6.48より(3)及び(4)で示
される構造式のアントラキノンであることが確認
できた。

Claims

【特許請求の範囲】１多色性染料を含有する液晶層を少なくとも備
えた液晶素子において、前記多色性染料として下
記一般式〔〕で示されるアントラキノン染料の
少なくとも１種を含有することを特徴とする液晶
素子。一般式〔〕（式中、R₁，R₂およびR₃は、水素原子、ヒド
ロキシ基、又は−NHR₅を示す。 R₅はジメチルアミノプロピル基、メチルエチ
ル基、又はメチルスルホニル基を示す。但し、R₁，R₂およびR₃のうち１つはヒドロキ
シ基を示し、さらにR₁，R₂およびR₃のうち１つ
は−NHR₅を示す。 R₄はハロゲン原子で置換されてもよいフエニ
ル基を示す。）