JPS5974158A - アントラキノン系化合物およびそれを用いる液晶表示素子 - 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】 本発明は新規なアントラキノン系化合物およびそれを含
有する液晶組成物を用いることを特徴とする液晶表示素
子に関する。

現在、ねじれネマティック型液晶表示素子を用いた電卓
、時計等が商品化されているが、ねじれネマティック型
液晶表示素子を用いたものは、■偏光板を使用する為、
周囲光を利用する反射型でカラー開光板を用いるカラー
表示の場合は表示が暗い、■視野角が狭いといった欠点
を持っている。

又、液晶中に二色性色素を添加するゲスト−ホスト効果
を利用した表示素子は■偏光板を必ずし、も必要としな
い為、明るい反射型カラー表示が可能、■添加する色素
の選択により表示色が多彩、■視野角が広い、といった
特徴を持っており、又、開光板を用い内部照明型（透過
型）とすれば更に高輝度、高コントラストの表示も可能
である等、近年の市場の多様性に適応できる表示素子で
ある。しかし、従来のケスト−ホスト型液晶表示素子は
、コントラストおよび寿命を共に充分満足させることは
できない。

この原因は、従来の二色性色素が、二色性と耐光性共１
こ優れた特性を持っていなかった事にある。従来の二色
性色素としては、主にアゾ系及びアントラキノン系色素
が知られている。アゾ系は一般に二色比８〜１０、両光
寿命数千時間と、概して二色比は高し）が耐光寿命番よ
短力）０゜一方アントラキノン系は一般に二色比１よ６
〜９、耐光寿命数万時間と副光寿命は充分な特性力（得
られているが二色比が低い特性し力〉得られてし）ない
。

本発明者らは−Ｆ記ケストーホスト効果を利片Ｉした表
示素子用の色素について検討しｔコ結果、二色比、耐光
性ともに優れた色素を見し）出し本発明を完成した。

すなわち、本発明は、一般式ＣＩ） （式中、Ａｉよ酸素原子または硫黄原子、Ｘ、Ｙは一方
が水酸基、池方が水素原子または）１０ケン原子、Ｚは
水素原子またはノ＼ロゲン原子を表わす。

Ｒは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキル
チオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基
、アリールチオ基、アラルキルオキシ基、アラルキルチ
オ基、シクロヘキシル基、ハロケン原子、ピペリジノ基
、ピペラジノ基、モルホリノ基、ピロリジノ基また基、
アリ−ル基またはアラルキル基を表わす。

Ｒ，Ｒ，、Ｒ，の置換基においでアルキル鎖、アリール
環は更に置換されでいてもよい。）で示されるアントラ
キノン系化合物、および少くとも一方が透明な一対の電
極基板間に液晶組成物を充Ｃんしでなる液晶表示素子に
おいで、前記液晶組成物として前記一般式（１）で示さ
れるアントラキノン系化合物を一種又は二種以」二含有
する液晶組成物を用いることを特徴とする液晶表示素子
である。

本発明においで、一般式（１）のＲとしては共体的には
水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基
、アミル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、ドテ
シル基、メトキシプロビル基、エトキシエチル基、プロ
ポキシエチル基、ヘキシルオキシエチル基、エトキシエ
トキシエチル基なとの直鎖もしくは分岐状のアルキル基
、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基
、アミルオキシ基、ヘキシルオキシ基などの直鎖もしく
は分岐状のアルコキシ基、エチルチオ基、プロピルチオ
基、ブチルチオ基、ヘキシルチオ基などのアルキルチオ
基、フ□ニルＭ、Ｐ−プロピルフェニル基、Ｐ−ブチル
フェニル基、Ｐ−へキシルフェニル基、Ｐ−エトキシフ
ェニル基、Ｐ−ブトキンフェニル基などのアリール基、
ベンジル基、Ｐ−ブチルベンジル基などのアラルキル基
、フェノキシ基、Ｐ−１チルフエノキシ基、Ｐ−ブトキ
シフェノキシ基などのアミルオキシ基、フェニルチオ基
、Ｐ−ブチルフェニルチオ基などの７リールチオ基、ベ
ンジルオキシ基、Ｐ−ブチルベンジルオキシ基、Ｐ−ブ
チルフェネチルオキシ基などのアラルキルオキシ基、Ｐ
−へキシルベンジルチオ基、Ｐ−プロピルフェネチルチ
オなどのアラルキルチオ基、シクロヘキシル基、クロル
原子、ブロム原子などのハロゲン原子、ジエチルアミノ
基、ビスエトキシエチル７ミノ基、Ｎ−メチル−Ｐ−へ
キシルベンジルアミノ基なとのアミノ基、ピペリジノ基
、ピペラジノ基、モルホリノ基、ピロリジノ基などがあ
げられる。

また、Ｘ、　Ｙ、　Ｚで示されるハロゲン原子としては
、塩素原子、臭素原子があげられる。

一般式（Ｉ）で示されるアントラキノン系仕合物は、一
般式（Ｉｔ） で示されるアントラキノン系化合物を壽酸、塩酸、臭化
水素酸または硫酸などの酸の存在下、有機脱窒素を行う
ことにより、一般式（１）にお０て、Ｘ、Ｙの一方が水
酸基、他方が水素原子で、Ｚが水素原子のアントラキノ
ン系化合物が、また塩酸または臭化水素酸の存在下に銅
粉またはノ＼ロゲン化第１銅などの存在下に置換反応を
行うことにより、一般式（１）において、Ｘ１Ｙの一方
が水酸基、他方がハロゲン原子で、Ｚがノ１０ゲン原子
のアントラキノン系化合物が合成される。

この様１こしで得られる化合物を下表に示す。

隘　　　　　　　　　　構　　造　　式０　０Ｈ す ＯＨＯＯＨ 次に、本発明の液晶表示素子について図面を用いて更に
詳細に説明する。第１図は本発明の液晶表示素子を収め
た透過型液晶表示装置の一例を示す断面略図であり、第
２図は本発明の池の実施例の反射型液晶表示素子の断面
略図である。第１図、２図においで、１は透明ガラス基
板、２は透明ガラス基板の内側に設けられた酸化インジ
ウムの様な透明電極、３は例えばテフロンフィルムによ
るスペーサーであり、これによりセルの厚さが１０〜２
０細に調整されている、４は二色性色素を含むネマティ
ック液晶組成物であり、５はこの素子に印加する電源で
あり、直流又は交流が用いられる。６は入射光であり、
７は観視者の目であり、８は偏光板であり、９は光散乱
板である。本装置において、透明電極表面は綿布等で一
方向に摩擦する方法、または、酸化珪素等を斜蒸着する
方法等により液晶および二色性色素が透明電極表面に平
行配向するように表面処理がされでいる。

本発明に使用される正の誘眠異方性を示すネマティック
液晶としでは、一般式 〔式中、Ｒ３、Ｒ４の一方がシアン基、他方がアルキル
基、アルコキシ基、アルキルフェニル基まｔこはアルコ
キンフェニル基を表わす。〕で示される物質等の単体ま
たはこれらの混合物があげられる。

第１図には透過型の表示装置を示しであるが第２図の如
き反射型の表示装置でもよい。この場合、パネル背後に
光散乱板９を設ける。

以上、電圧を印加すると色が消える型の表示装置を示し
たが、これとは逆に電圧を印加すると色を呈するように
なる表示装置を構成することができろ。

すなイ）ち液晶として負の誘電異方性を示すネマティッ
ク液晶を用い透明電極表面をＮＳＮ　　−ジメチル−Ｎ
−オクタデシル−８−アミノプロピルトリメトキシシリ
ルクロライド、ジメチルジクロロシラン、またはメチル
トリクロロシラン等の表面活性剤で処理するか、または
液晶中にセチルトリメチルアンモニウム７０ライト等の
配向剤を混入しで、液晶および二色性色素を透明電極表
面に垂直に配向するようにして表示装置を構成すること
ができる。

また、ネマティック液晶に少量のコレステリック液晶ま
たはカイラルネマティック液晶を混合した場合は、いわ
ゆる相転移型（又は、ホワイト・ティラー型とも呼ばれ
る）ゲスト−ホスト効果による表示素子となり、偏光板
は不要で反射型でも高いコントラストが得られる。

次に本発明を実施例により更に詳しく説明する。文中、
部は重量部を表わす。またλｍａｘ値ハＥ　８　（ＢＤ
ｆ（Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）中’ｒの値である。

実施例１ （化合物Ｎ１の合成） １．８−ジアミノ−３，６−ビス（Ｉ）’−ｎ〜アミル
フェノキシ）−４，５−ジヒドロキシアントラキノン６
部をトルエン１５０部に溶解後、４７％臭化水素酸７５
部を仕込み、１０〜２゜°Ｃで亜硝酸ソーダ１部を徐々
に仕込みジアゾ化を行う。ついで臭化筒１　ｆ４１．５
部を仕込み、７０〜８０°Ｃまで加熱床温する。

ついで、油層を分離、濃縮後、アセトンより再結晶を行
う。下記色素０．９部を得た。

ｍ、ｐ、２０１〜２０５℃ λｍａｘ４６６ｎｍ 実施例２ （化合物述５の合成） １．８−ジアミノ−３，６−ビス（＋）−ｎ−アミルフ
ェノキシ）−４，５−ジヒドロキシアントラキノン６部
を酢酸２００部中に仕込み、ついで１０°Ｃ〜２０°Ｃ
で亜硝酸ソーダ１部を徐々に仕込み、ジアゾ化を行う。

ついで、１０％次亜リンす水６００部中に排出し、５０
〜６０°Ｃに加熱、保温する。析出した結晶を濾過、水
洗を行い、粗生成物５．３部を得た。粗生成物をカラム
クロマトグラフィーにより精製を行い下記色素を得た。

ｍ、　９．　１６０〜１６２℃ λｍａｘ　　４６２部ｍ 実施例３ 実施例１において、１１８−ジアミノ、−８，６−ビス
（ｐ−ｎ−アミルフェノキシ）−４，５−ジヒドロキシ
アントラキノン６部の代りに、１．５−ジアミノ−３，
７−ビス（ｐ−ｎ−アミルフェノキシ）　−４，８−ジ
ヒドロキシアントラキノン６部、１．５−ジアミノ−３
，７−ビス（ｐ−ノニルフェノキシ）−４，８−ジヒド
ロキシアントラキノン６．５ｆ部または１．５−ジアミ
ノ−８，７−ビス（ｐ−ｎ−ブトキシフェノキシ）−４
，８−ジヒドロキシアントラキノン６部を使用し、池は
実施例１と同様にして下記色素を得た。

陥３ λｍａｘ　　４７２ｎｍ ｍ、ｐ、２２７〜２２９℃ 陥４ ｍ、　ｐ、　２１７−２１８℃ λｍａＸ　　４７２ｎｍ 遅９ λｍａＸ　　４７１ｎｍ 実施例４ 実施例２において、１．８−ジアミノ−８，６−ビス（
Ｔ）−ｎ−アミルフェノキシ）−４，５−ジヒドロキシ
アントラキノン６部の代りに、１．５−ジアミノ−３，
７−ビス（Ｉ）−ｎ−アミルフェノキシ）−４，８−ジ
ヒドロキシアントラキノン６部、１．５−ジアミノ−８
，７−ビス（ｐ−ｎ−ブチルフェノキシ）−４，８−ジ
ヒドロキシアントラキノン５．６部１部、１．５−ジア
ミノ−８，７−ビス（ｐ−ベンジルフェノキシ）−４，
８−ジヒドロキシアントラキノン６、、’Ｒ７部または
１．８−ジアミノ−３，６−ビス（ｐ−エチルフェノキ
シ）−４，５−ジヒドロキシアントラキノン５．　ＬＪ
’部を使用し、池は実施例２と同様にして下記色素を得
た。

２ 人ｍａＸ　　４ｔｉｔｉｎｍ 嵐７ λｍａＸ　　４６６０ｍ １１！ｌｌＯ λｍａｘ　　４６６ｎｍ Ｎｏ、１７ 実施例５ 液晶および二色性色素が透明電極に平行になる様に処理
した液晶セルに４−シアノ−４′−ｎ−ペンチルビフェ
ニル４３％、４−シアノ−４／　　ｎ−プロポキシビフ
ェニル１７％、４−シアノ−４７−〇−ペントキシビフ
ェニル１３％、４−シアノ−４／　　　ｎ−オクトキシ
ビフェニル１７％、４−シアノ−４′−ｎ−ペンチルタ
ーフェニル１０％の液晶混合物（Ｅ８、ＢＤＨＣｈｅｍ
ｉｃａｌｓ）　　に前記のＮｎｌの色素を１％溶解した
液晶の組成物を入れた。

液晶表示素子に約６ボルトｉｔ圧をかけると黄色の液晶
セルがほぼ無色に変化する。

本液晶表示素子中でのｒＩ＆１１の色素λｍａｘは４６
６０ｍであり、本液晶表示素子の耐光性は非常に良好で
あった。

実施例６ 垂直配向又は、平行配向処理した液晶セルに、誘電異方
性が正のネマティック液晶Ｅ８にコレステリック液晶材
コレステリールクロライド１０９６（重量比）を添加し
た混合液晶に前記のＮｕｌｌの色素を１％溶解させた液
晶組成物を注入した。

第２図の構成においで、この液晶表示は電圧無印加時は
黄色に着色し、１５Ｖ程度以上の電圧を印加すると無色
になり、偏光板を使用しなくでも明るい高コントラスト
の反射型表示が得られた。なお、混合液晶に用いるコレ
ステリック液晶材は上記コレステリールクロライドの池
にコレステリル誘導体や、ビフェニールあるいはエステ
ル系等のカイラルネマティック材も同様に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の液晶表示素子を用いた透過
型液晶表示装置の断面略図であり、第２図は、本発明の
池の実施例の反射型液晶表示装置の断面略図である。 第１．２図においで １・・・ガラス板、２・・・・・・透明電極、３・・・
・・　スペーサー、４・・・・・・液晶組成物、５・・
・・・・電源、６・・・入射光、７・・・・・・観視者
、８・・・・・・偏光板、９・・・・・・光散乱板であ
る。 図面の矛こ：（１″ん−に変更なし） 第１図 第２図 手続補正書く方式） ％式％ ２、発明の名称 アントラギノン系化合物およびそれを用いる液晶表示素
子 ３、補正をする者 ４１１件との関係　　特許出願人 大阪市東区北浜５丁目１５番地 （２０９）　　住友化学工業株式会社 代表者　　　土　方　　　試 （他１名） ４、代理人 大阪市東区北浜５丁目１５各地 ６、補正の対象 図　　　面 ７、補正の内容 別紙のとおり。（印刷により作成した図面）以」ニ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式（Ｉ） （式中、Ａは酸素原子または硫黄原子、Ｘ、Ｙは一方が
   水酸基、他方が水素原子またはハロゲン原子、Ｚは水素
   原子またはハロゲン原子を表わす。Ｒは、水素原子、ア
   ルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基
   、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、
   アラルキルオキシ基、アラルキルチオ基、シクロヘキシ
   ル基、ハロゲン原子、ピペリジノ基、ピペラジノ基、モ
   ルホリノ基、ピロリジノ基または ル基、アリール基またはアラルキル基ヲ表わす。Ｒ，Ｒ
   ，、Ｒ２の置換基においてアルキル鎖、アリール環は更
   に置換されていてもよい。） で示されるアントラキノン系化合物。
2. （２）少くとも一方が透明な一対の電極基板間に液晶組
   成物を充てんしてなる液晶表示素子において、前記液晶
   組成物として下記一般式（１）で示されるアントラキノ
   ン系化合物を一種又は二種以上含有する液晶組成物を用
   いることを特徴とする液晶表示素子。 （式中、Ａは酸素原子または硫黄原子、Ｘ、Ｙは一方が
   水酸基、地方が水素原子またはハロゲン原子、Ｚは水素
   原子または／ＳＳロジン子を表わす。Ｒは、水素原子、
   アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール
   基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基
   、アラルキルオキシ基、アラルキルチオ基、シクロヘキ
   シル基、ノ＼ロゲン原子、ピペリジノ基、ピペラジノ基
   、を表わす。Ｒ，、Ｒ２はアルキル基、ア’Ｊ−ル基ま
   たはアラルキル基を表わす。Ｒ，Ｒ１、Ｒ２の置換基に
   おいてアルキル鎖、アリール環は更に置換されていても
   よい。）