JPH0267394A - 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、液晶に使用する赤色系の新規二色性色素、及
び該色素を含有させた液晶組成物、さらにはこの組成物
を用いる表示装置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、ツィステッド・ネマチック型液晶の
電気光学効果を利用したもので、２枚の偏光板と組合せ
ることを必須条件として表示がなされ、使用に際して多
くの制限をう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式の原理は、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
電解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「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、大きな二色比を示すものは耐
久性に乏しかったり、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など、まだ
改良されるべき欠点を有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赤色の新
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
３はアルキル基またはアルコキシ基で置換されていても
よいフェニル基あるいはアルキル基またはアルコキシ基
で置換されていてもよいシクロヘキシル基を示し、Ｒ２
は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシア
ルコキシ基あるいはアルキルカルボニルオキシ基を示す
）で表される赤色系の新規のアントラキノン骨格を有す
る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、７位に置換ベンジル基または置換シクロヘキシルメ
チル基を導入し、４位、５位に置換フェニルチオ基を導
入したところにあり、これにより類似の公知アントラキ
ノン系二色性色素に比べ、二色性、液晶への溶解性及び
耐久性が著しく向上するものである。 前記、本発明に係わる液晶用色素は一般式（Ｔ）で表さ
れ、この一般式（Ｉ）におけるＲ１の具体例としてはメ
チル、エチル、イソプロピル、メトキシ、エトキシ、イ
ソブチルオキシ基等で置換されたフェニル基およびフェ
ニル基、メチル、エチル、ｎ−ブチル、メトキシ、エト
キシ、ｎ−ブチルオキシ基で置換されたシクロヘキシル
基およびシクロヘキシル基が挙げられ、Ｒ１の具体例と
しては、水素原子、メチル、エチル、ｎ−ブチル基等の
アルキル基、メトキシ、エトキシ、ｎ−ブチルオキシ基
等のアルコキシ基、メトキシメトキシ、メトキシエトキ
シ、エトキシエトキシ基等のアルコキシアルコキシ基、
アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ｎ−プ
ロピルカルボニルオキシ基等のアルキルカルボニルオキ
シ基を挙げることができる。 本発明の一般式（Ｉ）の二色性色素は、常法を用いれば
容易に合成することができる。 即ち、一般式（ＩＩ）の１．８−ジヒドロキジー４．５
ジニトロ−２，７−置換メチルアントラキノン化合物（
式中、Ｒ１は一般式（Ｉ）中のＲ１と同じ置換基を示す
）をジメチルスルホキシド、イソプロパツール等の極性
有機溶媒中で炭酸カリウム、水酸化カリウム等の塩基存
在下、チオフェノール類と反応させることにより一般式
（Ｉ）の化合物を得ることができる。 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−４°−ｎ＝
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−ベントキシビフ
ェニル、４−シアノ−４°−ｎ−オクトキシビフェニル
、４−シアノ−４１−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〜（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
エニル）−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ＺＬＩ−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ハ旋光
性４−シアノ−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
、シッフベース系液晶、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うで、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、一般には液晶に対し０．１〜１０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
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
等まだ欠点を有しているが、−紋穴゛（Ｉ）で示される
本発明の二色性色素は大きな二色比および溶解性を有す
ると同時に耐久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、Ｍｅｒｃ
ｋ社製液晶Ｚ　Ｌ　Ｉ　−１８４０中の二色比および溶
解性を示す。 表−１に示す二色比は、各色素１．０重量％を代表的ネ
マチック液晶であるＭｅｒｃｋ社製液晶（商品番号ＺＬ
Ｉ−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１０μ園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（ｈ　）および液晶配列と直
角な直線偏光をあて測定した吸光度（Ａ上）を測定し、
次式 ％式％ より算出したものである０本発明の二色性色素はいずれ
も極めて高い二色比をしめす。実施例中の１部」は重量
部を示す。 実施例−１ で示される化合物、２．７−ピスシクロヘキシルメチル
ー１．８−ジヒドロキシ−４，５−ジニトロアントラキ
ノン５２部、炭酸カリウム２８部およびｐ−ｎ−ブチル
チオフェノール３４部をイソプロピルアルコール１，５
００部中に加え、窒素気流下５０°Ｃで２時間撹拌した
後、加熱還流を１時間行って反応を終了した。この反応
混合物の溶媒を減圧下留去し、水５００部を加え攪拌後
、濾過、水洗、乾燥して、次式で示される化合物４．５
−ビス（４−ｎ−ブチルフェニルチオ）−２，７−ピス
シクロヘキシルメチルー１．８−ジヒドロキシアントラ
キノンの粗生成物５５部を得た。 これをトルエンに溶解し、シリカゲルを詰めたカラムに
よるカラムクロマトグラフィーにより分離精製して、後
記の表−１の磁１の色素を得た。 次に、小ビーカーにメルク社製液晶ＺＬＩ−１８４０１
００部に上記の色素１部を加えて、約８０°Ｃに加熱し
て完全に清澄な溶液とした０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、電圧無印加時に赤色を示し、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。また二色比は極大吸収波長５７７ｎｍにお
いて１４．９であった。 さらにサンシャインウェザ−メーターにより２００時間
光照射を行ったが、何ら変化が認められず良好な耐光性
を示した。 実施例−２ 次式 で示される１、８−ジヒドロキシ−２，７−ビス（４−
メチルベンジル）−４，５−ジニトロアントラキノンを
実施例１の方法と全く同様な操作で、チオフェノールと
反応し次式 で示される１、８−ジヒドロキシ−２，７−ビス（４−
メチルベンジル）−４，５−ビスチオフェノキシアント
アラキノンを得た（表−１のＮα６の色素）。 この精製色素の二色比は極大吸収波長５７８ｎｍにおい
て１５．２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、何ら性能の低
下は認められず良好な結果を示した。 実施例３ られた色素の二色比を表−１に示す。 で示される２、７−ビス（４−エチルベンジル）　−１
，８−シヒドロキシー４．５−ジニトロアントラキノン
を上記実施例１の方法と全く同様な操作で、４−エトキ
シチオフェノールと反応し、次式 ％式％） で示される４、５−ビス（４−エトキシフェニルチオ）
−２，７ビス（４−エチルベンジル）−１，８−ジヒド
ロキシアントラキノンを得た（表−１のｋｌＯ色素）、
この精製色素の二色比は極大吸収波長５７９ｎ−におい
て１５．３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、何ら性能の低
下は認められず良好な結果を示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、Ｒ＿１はアルキル基またはアルコキシ基で置換
   されていてもよいフェニル基、あるいはアルキル基また
   はアルコキシ基で置換されていてもよいシクロヘキシル
   基を示し、Ｒ＿２は水素原子、アルキル基、アルコキシ
   基、アルコキシアルコキシ基あるいはアルキルカルボニ
   ルオキシ基を示す）で表される液晶表示用二色性色素。