JPS59172547A - アントラキノン系色素及び液晶組成物 - Google Patents

アントラキノン系色素及び液晶組成物

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JPS59172547A
JPS59172547A JP4814583A JP4814583A JPS59172547A JP S59172547 A JPS59172547 A JP S59172547A JP 4814583 A JP4814583 A JP 4814583A JP 4814583 A JP4814583 A JP 4814583A JP S59172547 A JPS59172547 A JP S59172547A
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Shuji Imazeki
周治 今関
Akio Kobi
向尾 昭夫
Mikio Sato
幹夫 佐藤
Masaharu Kaneko
雅晴 金子
Tetsuo Ozawa
鉄男 尾澤
Tomio Yoneyama
富雄 米山
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Mitsubishi Kasei Corp
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Hitachi Ltd
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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】 本発明は特定のアントラキノン系色素及び液晶組成物に
関する。詳しくは、アントラキノン系の多色性色素およ
びこれを含む液晶組成物を対向する二枚の電極板間に介
在させ、液晶のゲスト・ホスト効果を利用して良好なカ
ラー表示を可能にした電気光学素子に用いる液晶組成物
に関する。
多色性色素と呼ばれる色素は大きく2つの種類に分ける
ことができる。第一の種類は、可視光の吸収遷移モーメ
ントの方向が分子の長軸方向と殆ど平行であり、ゲスト
分子として、ホストである液晶中に溶解したとき色素分
子長軸が液晶分子軸の配列方向と同方向に配列する性質
をもった色素である。このような色素は平行二色性を有
する多色性色素(またはP型色素)と呼ばれる。第二の
種類は、可視光の吸収遷移モーメントの方向は平行二色
性色素の場合とは異なシ分子の長袖方向に対して殆ど垂
直であ・るが、ゲスト分子として液晶中に溶解したとき
には平行二色性色素の場合と同様に、色素分子長軸が液
晶分子軸の配列方向と同方向に配列する性質を持った色
素である。このよう表色素は垂直二色性を有する多色性
色素(またはN型色素)と呼ばれる。本発明はこのうち
F/のもの、すなわち平行二色性を有する多色性色素及
びこれを含有する液晶組成物に関する。
多色性色素の特徴は、色素分子の吸収遷移モーメントと
光の電気ベクトルとの相対的な方向に応じて光の吸収強
度が決まるという点にある。
すなわち、吸収遷移モーメントの方向が光の電気ベクト
ルに対して平行になったときが最も吸収強度が大きく、
垂直になったときが最も吸収強度が小さい。
このような多色性色素を含むネマチック液晶、コレステ
リック液晶またはスメクチック液晶を対向する二枚の電
極板間に介在させ、これに電圧を印加すれば液晶の誘電
特性や流動特性等に基づいて、液晶分子は擾乱運動を起
こしたり、あるいは電場方向に揃った分子配列をしたシ
する。このとき多色性色素分子も液晶分子と伴に運動を
起すので、多色性色素分子の吸収遷移モーメントと入射
光との相対的表方向に変化がひき起こされることになシ
、結果的に液晶表示装置の光吸収特性に変化が生じるこ
とになる。このような現象は「ゲスト・ホスト効果」と
して広く知られておシ、この効果を利用して、電気的制
御によるカラー表示装置を構成することができる。(“
Guest−=’Hoat Interaction 
in NematicLiquid  Crystal
s  :  A New  Electro−Opti
cEffects”G、HoHeilmeier an
d L、A、Zanoni。
Applied Physics Letters、 
 第73巻、デlベージ(796g年)参照。) 例えば、平行二色性を有する多色性色素を含みかつ、誘
電異方性が正でおるネマチック液晶を液晶と接する面を
ホモジニアス配向処理を施し、互いに平行に対向させた
二枚の透明電極板間に介在させると、液晶分子はその分
子長軸が電極面に平行かつ一定方向に配列するホモンニ
アス配向と呼ばれる配向を形成する(第1図参照)。こ
のとき液晶中に溶解している多色性色素分子5も、その
長軸が電極面に平行かつ一定方向に配列する。このよう
な配列状態をとっているゲスト・ホスト物質中を、電極
面に垂直力方向に進行し、かつ、偏光板ざによって液晶
の配向方向と同方向に偏光させた白色光るが伝播すると
、その電気ベクトルは多色性色素分子長軸と平行になる
ので、特定の波長領域が多色性色素分子によって特に強
く吸収され、結果としてゲスト・ホスト物質は強い着色
状態をとる。
次にこのような配列をとっている液晶物質に、前記透明
電極板を通じて電界を加えると、ホスト液晶の誘電異方
性が正であるので、ホスト液晶分子グおよびゲストの多
色性色素分子はその長軸が電極面に垂直に配列したホメ
オトロピック配向をとる。(第一図参照。)このとき多
色性色素分子の長!1III′i入射白色偏光6の電気
ベク ゛トルに垂直になるので、入射光は多色性色素分
子によって殆ど吸収されず、ゲスト・ホスト物質は弱く
着色した状態に見える。このような強い着色状態゛およ
び弱い着色状態の差を利用して、電気的ガ駆動による表
示が可能になる。
上記のようなゲスト・ホスト効果を利用した液晶表示に
ゲストとして用いる多色性色素には■ホスト液晶中での
高いオーダー・パラメーター■目的に応じた任意の色相
■ホスト液晶に対する十分な溶解度■高い安定性(光安
だ性、熱安定性、電気的安定性)などの性能が要求され
る。
このうち■のオーダーΦパラメーター(通常、記号Sで
表わす)は、ホスト液晶分子の配向方向に対する色素分
子吸収軸の平行度を表わし、次のように定義される。
5=−i(、?cos2θ−7) 式中、cos”θの項は時間平均されておシ、θは色素
分子吸収軸とホスト液晶分子の配向方向とがなす角度で
ある。多色性色素分子のオーダー・パラメーターSは実
験的には次式から求められる。
ここでAIおよびA土は、それぞれ液晶の配向方向に対
して平行および垂直に偏光した光に対する色素の吸光度
である。
オーダー・パラメーターSは具体的にはゲスト・ホスト
型液晶素子の表示コントラストを支配する量であり、平
行二色性を有する多色性色素の場合には、その値が理論
上の最大値である/に近づく程、白ぬけ部分の残色度が
減少し、明るくコントラストの大きい鮮明な表示が可能
と々る。
■の色相(てついては、表示情報量の増大、デザイン自
由度の増大、装飾性の向上といった表示のカラー化の目
的上1選択できる色相範囲ができるだけ広いことが必要
である。基本的にはイエロー、マゼンタ、シアンの3原
色を得ればこれらの減法混色によシすべての色相が実現
できる。従って色相的にはイエロー、マゼンタ、シアン
の3゛原色が重要になる。
本発明の目的は上記■、■、■の要求性能をすべて満足
する多色性色素及びこれを含む液晶組成物を提供するこ
とにある。
多色性色素の分子構造と諸物件との関係についてはまだ
十分究明されておらず、希望する色相において上記の要
求性能をすべて満足する多色性色素を選択することは困
離な作業であシ、公知の材料から類推、選択することは
容易ではない。
本発明者等はかがる従来技術に鑑み、鋭意検討管進めた
結果、オーダー・パラメーター、溶解性、安定性等の優
れたアントラキノン系色素を見い出し、本発明を完成さ
せることが出来た。
す女わち、本発明の特徴は、一般式(I)RB  OR
2 〔式中、甲〜R4は水素原子、ヒドロキシ基またはアミ
ン基を示し、R1+はハロゲン原子、アルキル基または
アルコキシ基で置換されていてもヨイアリール基、トラ
ンス−グーアルキルシク買ヘキシル基、トランスーグー
アルコキシシクロヘキシル基、トランス−グーシクロヘ
キシルシクロヘキシル基またはトランスーグーアルキル
シクロへキシルシクロヘキシル基表示L、Xキシ基で置
換されていてもよい炭素数/ −/ 2のアルキル基、
炭素数/〜/コのアルコキシ基、ジアルキルアミノ基ま
たはハロゲン原子を示す。)−O−OH2−R’ (R
6はR5と同義を示す。)、mは/〜3を示す。)を示
す。〕で表わされるアントラキノン系色素およびそれを
含む液晶組成物に存する。
本発明におけるアントラキノン系色素は、前記一般式C
,I)で表わされる。本発明のアントラキノン系色素は
ホスト液晶に対する溶解性において好捷しい結果を与え
る。貰だ該色素は良好なオーダー・パラメーターを示し
、優れたコントラストの表示が得られる。
一般式〔I〕における好ましい色素としては、下記の一
般式[n)〜[X■:]で表わされるものが挙げられる
。なお、一般式〔■〕〜(XUにおいて、R’、Yおよ
び2は前記と同義を示す。
0 0」   NH2 H2O0H H2N  ON)I2 F(2N  O0H H2N  OOH H,N  ONH。
一般式[1]において、R5で表わされる置換基の具体
例としては、ブチルフェニル基、ブトキシフェニル基等
のアリール基;トランス−p −メチルシクロヘキシル
基、トランスーグーエチルシクロヘキシル基、トランス
−+−n−プロピルシクロヘキシル基、トランス−q−
n −メチルシクロヘキシル基、トランス−グーn−ペ
ンチルシクロヘキシル基、トランス−II −n −へ
キシルシクロヘキシル基、トランス−9−n−ヘプチル
シクロヘキシル!、)ランス−+ −n−オクチルシク
ロヘキシル基、トランス−グーn−プロピルオキシシク
ロヘキシル基、トランスー4− n−ペンチルオキシシ
クロヘキシル基、トランス−クーn−へブチルオキシシ
クロヘキシル基等のトランス−クーアルキルまたはアル
コキシシクロヘキシル基;トランス−2−シクロヘキシ
ルシクロヘキシル基;トランス−+−n−プロピルシク
ロヘキシルシクロヘキシル基、トランス−クーn−ペン
チルシクロへキシルシクロヘキシル基、トランス−4−
n−へブチルシクロへキシルシクロヘキシル基等のトラ
ンス−クーアルキルシクロへキシルシクロヘキシル基等
が挙げけれ、へ)、工で表わされる置換基又としては、
グーメトキシフェニル基、ニー クーエチルフェニル基
、ターエトキシフェニル基、2−180−.1I−n−
プロピルフェニル基、p−n−プロポキシフェニル基、
グーn−ブナルフェニル基、グーn+、グー1eo−。
v −5ee−ブトキシフェニルi、+−n−ペンテ/
I/ 7 z = ル基、クーn、q−1so−,4l
−sec −n −、’l 、−tert−ペンチルオ
キシフェニル基、クーn−へキシルフェニル基、+−n
−ヘキシルオキシフェニル基、+−n−ヘプチルフェニ
ル基、ll−n−へブチルオキシフェニル基、クーn−
オクチルフェニル基、p −n−オクチルオキシフェニ
ル基、+−n−ノニルオキシフェニル基、1l−n−デ
シルフェニル基、q−n−デシルオキシフェニル基、q
−n−ドテシルフェニル基、p−n−ドデシルオキシフ
ェニル基、2−.3−、’I−クロロフェニル基、−一
、3+、4’−ブロモフェニル基、コー、3−、II−
フルオロフェニル基、コー、3−、lI−ヨードフェニ
ル基等のアリール基を挙げられ、−o−f31  で表
わされる置換基Xとしてはフエm ノキシ基、u+、J−,4’−メチルフェノキシ基、2
+、3+、+−メトキシフェノキシ基、コ、3− 、 
+2.41−、2.3− 、.2.6− 、3.グー。
3.5−ジメチルフェノキシ基、コ、3.よ−、 3.
’l。
!−トリメチルフェノキシ基、2−,3−.4’−エテ
ルフェノキシ基、!−、3+、ダーエトキシフエノキシ
基、2−n +、 J−1so−、’tl−n−、p−
1so−プロピルフェノキシ基、グーn−プロポキシフ
ェノキシ基、ll−n−,2−See −、lI−5e
c−ブチルフェノキシ基、3− n −、p −n−ブ
トキシフェノキシ基、クーn−ペンチルフェノキシg、
tl −n−ペンチルオキシフェノキシ基、+−n−ヘ
キシルフェノキシ基、+−n−へキシルオキシフェノキ
シ基、+−n−へブチルフェノキシ基、p −n−へブ
チルオキシフェノキシ基、クーn−オクチルフェノキシ
基、x−n−オクチルオキシフェノキシ基、クーn−ノ
ニルフェノキシ基、x−,3−、q−クロロフェノキシ
基、クークロロ−3−メチルフェノキシ基、クークロロ
−3,S−ジメチルフエノキシ基、2−.3+、4’−
ブロモフェノキシ基、クーヨードフェノキシ基、ニー。
3−.4’−フルオロフェノキシ基、ターエトキシメチ
ルフェノキシ基、<t−(n−プロポキシ)−メチ/l
/フェノキシ基、N、N−ジメチル−3−アミノフェノ
キシ基あるいは、前述したR6を含むp−、m−(α−
R6置換−メトキシ)フェノキシ基等のアリールオキシ
基を基けることが出来る。
前記一般式〔I〕で示されるアントラキノン系色素は、
例えば、下記一般式〔豆〕 R40R1 (式中、R1,R4及びXは前記と同義を示す。)で表
わされる化合物を、Z−OH2−R7(Z’は)・ロゲ
ン原子を示し、R7は前記R6及びR6と同義を示す。
)または0H3−C)−8o20CR,R5,0H3(
’Σ5o20CR2R’等で公知の方法に準じてアルキ
ル化することによシ容易に合成することができる。
本発明で用いるネマチック液晶としては、動作温度範囲
でネマチック状態を示すものであれば、かなり広い範囲
で選択することができる。
またこのようなネマチック液晶に後述の旋光性物質を加
えることにより、コレステリック状態をとらせることが
できる。ネマチック液晶の例としては第1表に示される
物質、あるいはこれらの誘導体があげられる。
第  /  表 上記式中、R′はアルギル基またはアルコキシ基を、X
′はニトロ基、シアン基、または710ゲン原子を表わ
す。
第1表の液晶はいずれも誘電異方性が正であるが5誘電
異方性が負の公知のエステル系、アゾキシ系、アゾ系、
シック系、ピリミジン系、ジエステル系あるいはビフェ
ニルエステル系の液晶も、誘電異方性が正の液晶と混合
して、全体として正の液晶にして用いることができる。
また、誘電異方性が負の液晶でも、適当な集子構成およ
び駆動法を用いればそのまま使用できることは勿論であ
る。
本発明で用いるホスト液晶物質は第1表に示した液晶化
合物またはそれらの混合物のいずれでもよいが、次の9
種類の液晶化合物 C8H,% ON O,lH,、(Xさ0N C9H「C(さON の混合物として、メルク社からZLニー//3コという
商品名で販売されている液晶物質および、次の9種類の
液晶化合物 C占(×さCN     、5−7重107H,,$O
N       2 !;重量%08H,?O−CジΣ
GON                     /
   (、重IC占(トク(さON     g重1 の混合物として、Br1tish Drug Hous
e社からE−7という商品名で販売されている液晶物質
が本発明においては特に有用であることがわかった。
本発明に用いる旋光性物質としてはカイラルネマチック
化合物、例えば、コーメチルプチル基、3−メチルブト
キシ基、3−メチルペンチル基、3−メチルペントキシ
基、l−メチルヘキシル基、グーメチルへキトキシ基な
どの光学活性基をネマチック液晶化合物に導入した化合
物がある。また特開昭タフ−955フ6号に示すl−メ
ントール、d−ボルネオール等のアルコ−A[FJ体、
(1−ショウノウ、3−メチルシクロヘキサン等のケト
ン誘導体、d−シトoネラ(I&、1−ショウノウ酸等
のカルボン酸誘導体、d −シトロネラール等のアルデ
ヒド誘導体、d−リノイ・ン等のアルケン誘導体、その
他のアミン、アミド、二) IJル誘導体などの光学活
性物質は勿論使用できる。
本発明に使用する素子とは公知の液晶表示用素子を使用
できる。すなわち、一般に少くとも一方が透明な2枚の
ガラス基板上に任意のパターンの透明電極を設け、l極
面が対向するように適当なスペーサーを介して、2枚の
ガラス基板が平行になるように素子を構成したものが用
いられる。この場合、スペーサーにょシ素子のギャップ
が決められる。素子ギャップとしては3〜iooμm、
特に3〜50μmが実用的見地から好ましい。
以下に、本発明の液晶組成物に使用されるシアン色系の
多色性アントラキノン系色素の例およびこれらの色素を
用いた液晶組成物について実施例によシ具体的に説明す
る。
実施例/ /、s−シアミノーダ1g−ジヒドロキシーコー(p−
ヒドロキシフェニル)アントラキノン/、3t、トラン
ス−+−n−ペンチルシクロヘキシルメチルブロマイド
ハ2?および炭酸ナトリウム0.62をN−メチルピロ
リドン3o 1;L6中に加え、この混合物を/20〜
/、2ICにおいて7時間加熱した。次に60C〜りo
Cまで冷却し、混合物を/θOfの氷上に注ぎ、生成物
を戸別し、水で中性となるまで洗浄した。得られた生成
物を乾燥後、シリカゲルを担体としクロロホルムを分離
溶媒とするカラムクロマトグラフィーにて精製して、/
、!r−ジアミノータ9g−ジヒドロキシー−2−Cp
−()ランスーグー融点コ/2〜2/3℃であった。
この色素の特性は次のようにして調べた。すなわち、前
述のフェニルシクロヘキサン系混合液晶ZLニー//3
コに、この色素をハ2?係となるよう添加し、りOC以
上に加熱し、液晶が等方性液体になった状態でよくかき
まぜfc後、放置冷却する工程を繰返し行ない、色素を
溶解した。
このように調製した上記液晶組成物を、透明JCM、%
を有し、液晶と接する面をポリアミド系樹脂を塗布硬化
後ラビングしてホモジニアス配向処理をが6した上下2
枚のガラス基板からなる基板間ギャップIOμmの素子
に封入した。上記配向処理を施した素子内では電圧無印
加のとき上記液晶組成物は、第1図に示すようなホモジ
ニアス配向状態をとυ1色素分子もホスト液晶に従って
同様の配向をとる。
このようにして作製したゲスト・ホスト素子の吸収スペ
クトルの測定を、液晶分子の配向方向に対して平行に偏
光した光及び垂直に偏光した光の各々を用いて行ない、
これら各偏光に対する色素の吸収度AI及びA上と最大
吸収波長を求めた。色素の吸光度を求めるにあたっては
、ホスト液晶およびガラス基板による吸収と、素子の反
射損失に関して補正を行なった。このようにして求めた
上記各偏光に対する色素の吸光度の値A/およびA土の
値を用いて、前述の式2式% からオーダー・パラメーターSの値を算出した。
その結果、上紀色素の可視領域における最大吸収波長は
63 ? nmであり、鮮やか々青色を示し、オーダー
・パラメーター(S)は0.7.2であった。
実施例ユ /l左−ジアミノーq、g−ジヒドロキシ−3−(p−
ヒドロキシフェニル)アントラキノンにp −n−へブ
チルオキシベンジルクロライドを実施例/と同様な条件
で反応させて/、S−ジアミノ−4,ff−ジヒドロキ
シ−3−Cp’−(p−n−へブチルオキシベンジルオ
キシ)フェニル〕アントラキノンを得た。融点/ざ3〜
/g’77:であった。また、実施例1と同様に、可視
領域における最大吸収波長を測定した結果、A’lθn
mであり、鮮やかな青色を示し、オーダー・パラメータ
ー(S)は0.79であった。
実施例3〜.23 実施例1に準じて下記第2表に示す色素を製造した。そ
のオーダー・パラメーター(S)および色相とともに第
2表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図、本発明の実施例素子の電圧無印加状態の略示的
断面図 第2図、本発明の実施例素子の電圧印加状態の略示的断
面図 /・・・観察者、コ・・・透明ガラス基板、3・・・ホ
モジニアス配向処理が施された透明電極、グ・・・誘電
異方性が正であるネマチック・ホスト液晶分子、S・・
・多色性色素分子、6・・・入射白色偏光、7・・・入
射光の偏光方向、g・・・偏光板、ワ・・・入射自然白
色光 出 願 人  株式会社 日立を作所 三菱化成工業株式会社 代 理 人  弁理士 長谷用   −ほか7名1 第 1 因 島2図 菱化成工業株式会社総合研究所 内 ■出 願 人 三菱化成工業株式会社 東京都千代田区丸の内2丁目5 番2号 手続補正書(自発) 2 発 明 の名称 アントラキノン系色素及び液晶組成′吻3 補正をする
者 事件との関係  特許出願人 (310)株式会社日立製作所 (ほか1名) 4代理人〒100 東京都千代田区丸の内二丁目5番2S (ほか 1 名) 5 補正の対象 明細誉の発明の詳細な説明の個6補正
の内容 11)  明細畜第31頁を別紙lと走しかえる。 (2)  明則書第32頁シ別X代Bと走しかえる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  一般式〔■〕 R30R2 〔式中、R1−R4は水素原子、ヒドロキシ基またはア
    ミノ基を示し、R5は)10ゲン原子、アルキル基また
    はアルコキシ基で置換さレテいてもよいアリール基、ト
    ランス−グーアルキルシクロヘキシル基、トランスーグ
    ーアルコキシシクロヘキシル基、トランスーグーシクロ
    ヘキシルシクロヘキシル基またはトランスーグーアルキ
    ルシクロへキシルシクロヘキシル基を示し、Xは、水素
    原子、−(I%  (Yは水素原子、アルコキシ基で置
    換されていてもよい炭素数l〜/、2のアルキル基、炭
    素数/〜/コのアルコキシ基、ジアルキルアミノ基また
    はハロゲン原子を示す。)または−〇べN   (zは
    Yと同義または−o−c馬−R6m (R6はR5と同義を示す。)、mばl〜3を示す。)
    を示す。〕で表わされるアントラキノン系色素。
  2. (2)一般式CD 〔式中、R1−R4は水素原子、ヒドロキシ基またはア
    ミノ基を示し’、 R1+はハロゲン原子、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アリール基
    、トランスーグーアルキルシクロヘキシル基、トランス
    ーグーアルコキシシクロヘキシル基、トランス−グーシ
    クロヘキシルシクロヘキシル基またはトランス−ターア
    ルキルシクロへキシルシクロヘキシル基を示し、Xは、
    水素原子、RY(Yは水素原子、アルコキシ基で置換さ
    れていてもよい炭素数7〜/ユのアルキル基、炭素継/
    〜/2のアルコキシ基、ジアルキルアミノ基または71
    0ゲン原子を示す。)または−〇(ゑ (zFiYと同
    義また[ −〇−OH,−FL6m (R6はR5と同義を示す。)、mは/〜3を示す。)
    を示す。〕で表わされるアントラキノン系色素を含むこ
    とを特徴とする液晶組成物。
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Cited By (1)

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