JPH02163190A - 液晶表示用二色性色素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、液晶に使用する青色系の新規二色性色素に関
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課題〕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、ライス
テンド・ネマチック型液晶の電気光学効果を利用したも
ので、２枚の偏光（反と組み合わせることを必須条件と
して表示がなされ、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
色性色素をネマチッ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弐の原理は、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ｒ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、（Ｉ）少量で十分な着
色能力があること、（２）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ック、メーター等に
使用され始めてはいるが、６５０ｎｍ以上に吸収極大を
有する青色色素として大きな二色比を示すものは耐久性
や溶解性に乏しかったり、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存していないなど、
まだ改良されるべき欠点を存しているのが多いのが現状
である。

［課題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まえ鋭意検討した結
果、大きな二色比を有し、かつ耐久性に優れた青色の新
規二色性色素を見出すに到った。

即ち、本発明は液晶用色素として、式（Ｉ）（式中、Ｒ
１は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基又はアルコキ
シ基を示し、Ｒ２およびＲ１は、水素原子、アルキル基
、アリール基、アラルキル基を示し、お互いに同一ある
いは異なっていてもよい）で表される液晶表示用二色性
色素を提供するものである。

本発明の二色性色素の特徴は、アントラキノン骨格の２
位にデカヒドロナフチル基含有エステル基を導入したと
ころにあり、これにより類偵の公知アントラキノン系二
色性色素に比べ、二色性比が増加し、耐久性が著しく向
上するものである。

一般式（Ｉ）におけるＲ、の具体例としては水素原子、
フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、メ
チル基、エチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘプチル基、
ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、３，５゜５−トリメチ
ルヘキシル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基
、ブトキシ基等で示されるアルコキシ基が挙げられる。

また、−ｉ式（Ｉ）におけるＲ２およびＲ３としては水
素原子、メチル基、エチル基、ブチル基等のアルキル基
、フヱニル基、４−エチルフェニル基、４−エトキシフ
ェニル基、ビフェニル−４−イル基等のアリール基、ベ
ンジル基、４−エチルヘンシル基、４−ブトキシベンジ
ル基等のアラルキル基が挙げられが、これらに限定され
るものではない。好ましくは、デカヒドロナフチル基は
トランス体が用いられる。

本発明の一般式（Ｉ）で表される二色性色素は、常法を
用いれば容易に合成することできる。すなわち、一般式
（Ｉ）の化合物は、１−アミノ−４−ブロムアントラキ
ノン−２−カルボン酸を、塩化チオニル等で酸ハライド
型にし、２−デカヒドロナフトール類と反応させてエス
テル化合物に誘導した後、４位にアミン類で置換された
アニリンと反応することにより容易に得ることができる
。

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ィ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−４ｎ−ペン
チルビフェニル、４−シアノ−４’−ｎプロポキシビフ
ェニル、４−シアノ−４’　−ｎ　−ペントキシビフェ
ニル、４−シアノ−４°−ｎ−オクトキシビフェニル、
４−シアノ−４゛−ｎ−ペンチルターフェニルなどのシ
アノ−ビフェニル系液晶混合物（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−シアノフェニル）−シクロヘキサン、トランス−４
ｎ−ペンチルー（４−シアノフェニル）−シクロヘキサ
ン、トランス−４−ｎ−へブチル−（４−シアノフェニ
ル）−シクロヘキサン、トランス−４−ｎ−ペンチル−
（４゛−シアノビフェニル〕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ＺＬ
Ｉ−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飾光
性４−シアノー４゛−イソペンチルビフェニルなどの光
学活性物質を加えた電界無印加状態では、コレステリッ
ク相状態であり、電界印加状態でネマチック相状態に相
転換する、いわゆるカイラルネマチック液晶混合物を使
用することも出来る。液晶としては、上記の例に限定さ
れるものでなく、その他のビフェニル系液晶、フェニル
シクロヘキサン系液晶、シンフベース系液晶、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できる。

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、−ｉには液晶に対し０．０１〜１０重
量％の濃度、好ましくは０．１〜５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、あ
るい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。

［作用および効果］ 従来のゲスト−ホスト型液晶表示方式に用いられている
６５０部ｍ以上に吸収極大を有する二色性色素は種々提
案されているが、大きな二色比を示すものは耐久性や溶
解性に乏しかったり、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等まだ欠点
を存うしているが、本発明の青色系二色性色素は、アン
トラキノン骨格の２位にデカヒドロナフチル基を含むエ
ステル基を導入したこと、およびアミノ類をＰ位に有す
るアニリノ基を４位に導入したことを特徴とし、大きな
二色比を有すると同時に耐久性および溶解性が著しく向
上した。

このように該色素は実用上極めて価値ある色素である。

〔実施例〕

以下、本発明のアンドランキノン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ＺＬ　ｌ−１８４０
中の最大吸収波長を示す。表−１に示す二色比は、各色
素１．０重量％を代表的ネマチンク液晶であるＭｅｒｃ
ｋ社！！液晶（商品番号ＺＬｒ−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１０部
階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
（Ａｎ　）および液晶配列と直角な直し！Ａ＠光をあて
て測定した吸光度（Ａ上）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。実施例中の「部Ｊは重量部
を示す。

実施例１ ■−アミノー４−ブロムー２（デカヒドロ−２−ナフチ
ルオキシ）カルボニルアントラキノン４．８部、酢酸カ
リウム１．５部、Ｎ、Ｎ−ジメチル−ρ−フェニレンジ
アミン５．０部、硫酸ｆｆ１ｌｉ０．１３部、ヘンシル
アルコール０．２７部をスルホラン３０部中に入れ、窒
素雰囲気下、】３０°Ｃで３時間反応した。冷却後、メ
タノール３００部中に排出し濾過、水洗、乾燥して４．
８部の粗生成物を得た。これをシリカゲルカラムクロマ
トグラフィー（トルエン展開）により精製し、■−アミ
ノー２（デカヒドロ−２−ナフチルオキシ）カルボニル
−４−（Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノ）アニリノアントラキ
ノン２．７部（収率５ｏ％）を得た（表−１１、Ｎα１
の色素）。

次に、小ビーカーにメルク社製液晶ＺＬＩ−１８４０１
００部に対し、上記色素１部を加え約８０’Ｃにて加熱
撹拌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を減圧上
封入した。この表示装置は、電圧無印加時に青色を示し
、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。この精製色素の二色比は、極大吸
収波長６７５１１において１０．８を示した。また、サ
ンシャインウェザ−メーターにより２００時間の耐光テ
ストでは吸収スペクトルおよび二色比の変化は１％以内
で良好な結果を示した。

実施例２ 実施例１において用いたＮ、Ｎ−ジメチルアミノ−ｐフ
ェニレンジアミンの代わりに、４−アミノジフェニルア
ミンを用い、全く同様にして反応を行い精製し、１−ア
ミノ−４−（４−アニリノ）アニリノ−２（デカヒドロ
−２−ナフチルオキシ）カルボニルアントアラキノン（
表−１中Ｎα２の化合物）を得た。

本色素の二色比は極大吸収波長６７７ｎｍにおいて、１
１．２と良好な値を示し、耐光テストにおいても前記同
様良好な結果を得た。

実施例３ 実施例１で用いたｌ−アミノ−４−ブロム−２（デカヒ
ドロ−２−ナフチルオキシ）カルボニルアントラキノン
の代わりに１−アミノ−４−ブロム−２（トランスデカ
ヒドロ−２−ナフチルオキシ）カルボニルアントラキノ
ンを用い、全く同様にして合成、精製を行い、ｌ−アミ
ノ−２（トランス−デカヒドロ−２−ナフチルオキシ）
カルボニル−４（Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノ）アニリノア
ントラキノンを得た。

本色素の二色比は極大吸収波長６７５ｎｍにおいて１４
．４であり、耐光テストにおいても実施例１と同様、良
好な結果を行った。

実施例４〜２日 上記と同様にして得られた色素（Ｎα４〜Ｎｏ、２８の
化合物）の構造と、二色比をまとめて表−１に前記結果
も含め示している。

（以下余白）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、Ｒ＿１は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基
   又はアルコキシ基を示し、Ｒ＿２およびＲ＿３は、水素
   原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基を示し、
   お互いに同一あるいは異なっていてもよい）で表される
   液晶表示用二色性色素。 ２）デカヒドロナフチル基がトランス体である請求項１
   ）の液晶表示用二色性色素。