JPS6045678B2 - アントラキノン系化合物を含む液晶カラ−表示用組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ネマチツク液晶およびアントラキノン系二色
性染料とからなる電気光学効果を利用する液晶カラー表
示用組成物に関する。

さらに詳しくは、ネマチツク液晶の電気光学効果を利用
する表示装置において使用されるところの、式（１）
０−゛ 。

、〔式（１）中、Ｒは炭素数２〜ル個の分岐していても
よいアルキル基を意味する〕で示される構造式を有する
アントラキノン系染料とネマチツク液晶とからなる液晶
カラー表示用組成物に関する。

前記のような二色性染料を含む液晶を用いるカラー表示
装置は、液晶技術の分野で“’ゲスト−ホスト’’方式
による表示装置として周知であり、時計、電卓、テレビ
等におけるカラー表示に利用される。この表示装置の原
理は、二色性染料分子の配向が液晶材料分子の配向に従
つて配列することによる。すなわち、通常は電界てある
外部刺激を印加することにより、液晶分子は’’す状態
から’゛オン’’゛状態に変化、配向するが、これにと
もない二色性染料分子も同時に配向し、結果として、両
状態における染料分子による光の吸収程度が変化し色表
示がなされるという原理にもとづく。このような電気光
学効果は、いわゆるゲスト−ホスト効果を利用した液晶
カラー表示を意味している。

ゲスト−ホスト方式には現在、正もしくは負の誘電異方
性をもつたネマチツク液晶を使用する方法と電界印加に
よつてコレステリツク相からネマチツク相に相転移を起
す型の液晶を使用する方法などがあり、本発明はいずれ
の場合にも適用可能である。この原理に従うが二色性染
料として、従来からいくつかの染料が知られている。

しかし、実用上の性能においてはいずれも不満足なもの
であり、本原理を応用した液晶カラー表示装置の開発、
実用化を阻害する一因となつている。一般に、このよう
な原理を適用する液晶カラー表示装置に使用される二色
性染料は、１カ少量で十分な着色能力があること、２料
大きな二色性比を有し、電圧印加一無印加により、大き
なコントラストを示すこと、３印液晶に対し、十分な相
溶性を有すること、４３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
件を備えていることが基本的に要求される。

本発明者等は、かかる要求を満足する二色性染料を開発
すべく鋭意検討した結果、本発明を完成したものてある
。

本発明において、使用することのできる二色性染料は、
１−アミノー４−ヒドロキシー２−フエ，ノキシーまた
は、−２−メトキシー、または−２−ハロゲノーアント
ラキノンをアルカリ剤の作用下に、式（■）〔式（■）
中、Ｒ１は炭素数２〜托個の分岐してい．もよいアルキ
ル基を意味する〕で示されるアルコ＊８−ル類と反応す
ることによつて合成することができる。

反応はアルコール類自身を溶媒として行なうことができ
るほか、不活性溶媒中で合成することもできる。また反
応中の分解を抑制するため窒素ガス気流中もしくは密閉
系て反応するのが好ましい場合もある。得られた粗染料
はしばしば、未反応物、無機塩、その他の不純成分を含
有していて、本発明の目的に使用するに適当ではないた
め有機溶剤等による再結晶か、もしくはカラムクロ１マ
トグラフイー等の常法により、精製する必要がある。次
に合成例をあげて本発明を説明する。

〔合成例〕

（表１、染料番号１の化合物の合成） １−アミノー４−ヒドロキシー２−フェノキシアントラ
キノン５．０ｙ１オクチルアルコール２０ｙおよび炭酸
力ｌ月．２ｙを窒素気流中、１５０゜Ｃて３０時間反応
したのち、冷却し、メタノール５０ダを加えて析出物を
沖過し、沖塊をメタノールおよび水で洗浄したのち乾燥
した。

粗収量３．５ダ。これをベンゼン−シリカゲル系のカラ
ムクロマトグラフィーにより分離精製し、染料番号１の
１−アミー４−ヒロキシー２−オクトキシアントラキノ
ン０．４ｑを得た。このものは融点１３０〜１３２′Ｃ
１クロロホルム中で極大吸収波長５１３ｍμおよび５５
０ｎ１μを示す赤色の染料である。本発明に使用される
その他の二色性染料もオクチルアルコールの代りに、相
応する前記式（■）で示される各種化合物を使用するこ
とにより全く同様に合成することが出来る。

表１に代表的な二色性染料の構造式を示す。得られた染
料は、いずれ「以−Ｊ言型筆液中−ては５１０ｒＴ１μ
および５５０ＴＴ］μ付近に極大吸収波長をもつ鮮明な
赤色系の染料である。

液晶中では、約１５ｍμ程度極大吸収波長を移動させる
こともある。次に図面を用いて本発明を更に詳細に説明
する。

図１および図２は本発明になる電気光学素子を組込んだ
液晶表示装置の概略図てある。図申、層１部分に染料で
着色されたネマチツク液晶物質が満たされ、該層１は２
枚の平行なガラススライド２，３の間に挾まれている。
スライド２，３は層１の横端を限定しているペ−サー４
により互いに隔てられている。スライド２，３は、それ
ぞれの内面に透明な電極５，６を有している。電極５は
接点７を通して、外部導線９に接続されている。同様に
電極６も接点８を通して外部導線１０に接続されている
。電極５および６は、矩形の形てあり、且つ互いに対面
状態に配置されている。電圧源１２と該電圧源に直列に
接続されたスイー・】７↑〒．５が外部導線９？−崩禄
１０との間に接続されている。電圧源１２は層１中の液
晶分子および二色性染料分子を配向して、スライド２，
３の内面に配置するのに十分な直流または低周波数の交
流の電圧を供給する。通常５〜２０ボルトの電圧て充分
である。本発明において使用されるネマチツク液晶は、
たとえば、４−シアノー４″−ｎ−ペンチルビフェニル
４３％、４−シアノー４″−ｎ−プロポキシビフエニル
１７％、４−シアノー４″−ｎーベントキシビフェニル
１３％、４−シアノー４″−ｎ−オクトキシビフエニル
１７％、４−シアノー４′−ｎ−ペンチルターフエニル
１０％の混合体をあげることができる。

更に、液晶混合体にコレステリルノナノート５％または
旋光性４−シアノー４″−イソペンチルビフェニル３％
等を加え、電圧無印加状態では、コレステリツク相状態
であり、電圧無印加状態でネマチツク相状態に相転換す
る、いわゆるカイラルネマチツク液晶混合物を使用する
ことも出来る。ネマチツク液晶としては、上記の例に限
定されるものてはなく、正もしくは負の誘電異方性を示
すネマチツク液晶相を有するものが単体または混合物と
して使用出来る。さらに、本発明にかかる二色性染料の
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。

二色性染料濃度は、染料分子が液晶分子の配向により、
充分に配向統制され得る範囲内であればよいが、好まし
くは、液晶に対し０．１〜３％の濃度で使用するのが良
い。本発明にかかる二色性染料と他の二色性染料または
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。また、かかる液晶
表示装置の作成においては、液晶分子および二色性染料
分子が、透明電極表面に平行配向または垂直配向するべ
く、あらかじめ処理される。

処理方法として、単に透明電極表面を一定方向に綿布等
で摩擦する方法、シラン系化合物を塗布する方法、酸化
珪素などを蒸着する方法、シラン系化合物を塗布もしく
は酸化珪素を蒸着後綿布等一方向に摩擦する方法、その
他があげられる。液晶および染料分子が、透明電極表面
に平行になるべく処理した液晶カラー表示装置に誘電異
方性が正のネマチツク液晶および本発明の二色性染料か
らなる溶液を充填するとき、該表示装置は電圧印加によ
つて電極部分の赤色が消える型の表示装置となる。

また、液晶および染料分子が、透明電極表面に垂直とな
るべく処理した液晶カラー表示装置に、誘電異方性が負
のネマチツク液晶および本発明の二色性染料からなる溶
液を充填するとき、該表示装置は、電圧印加によつて、
電極部分が赤色に着色する型の表示装置となる。

さらに、図１および図２の表示装置は、透過光．−線を
見る型の表示装置を示しているが、ガラススライド２を
不透明な反射板等に代替するか、２の後に反射板を置き
ガラススライド３の前方より見る型の表示装置を作製す
れば該表示装置は反射型の表示装置となり得る。

以上のように、本発明にかかる二色性染料を使用した液
晶カラー表示装置の実施において使用される液晶および
方法は多岐にわたるものであるが本質的にはいずれも、
ネマチツク液晶の電気光学効果を利用したゲスト−ホス
ト方式による表示方法と見做せる。

以下に代表的な実施例をあけ具体的に説明するが、本発
明は何らこの実施例に限定されない。実施例１ 図１および図２に示される表示装置において、透明電極
５，６表面上にシリコンＫＦ−９９（信越ノ化学社製シ
リコン系化合物）を塗布処理した。

この表示素子の層１部分に表１染料番号５の染料０．１
重量部および４−シアノー４−ｎ−ペンチルビフェニル
３８％、４−シアノー４′−ｎーベントキシビフェニル
８％、４−シアノー４″−ｎ−ヘプチルビフェニル２３
％、４−シアノー４′ーヘプトキシビフェニル８％、４
−シアノー４″−ｎ−オクトキシビフエニル１０％、４
−シアノー４″−ｎ−ペンチルターフエニル１０％、施
光性４−シアノー４″−イソペンチルビフェニル３％か
らなる液晶混合物９．踵量部の着色液晶溶液を封入した
。スペーサー４として厚さ１０ｒｎμのプラスチックフ
ィルムを使用した。この表示装置は、スイッチ１１を開
いた状態で強く赤色に着色されて見えた。スイッチ１１
を閉じ、６０圧、２０Ｖの交流電圧を印加すると透明電
極５および６が向きあつた部分はほとんど無色になつた
。スイッチ１３を開くと再び赤い着色状態を示した。該
表示装置を分光光度計の光路におくとき、極大吸収波長
は５６０ｒＴ１μを示し、この波長において、スイッチ
１３を開閉すると吸光度比は１対６であり良好な二色性
を示した。また、該表示装置に４００１１１μ以上の波
長を有する可視光線を長時間照射したが、色相、および
吸光度比等に何らの変化も認めず、作成直後と全く同様
の性能を有していた。

【図面の簡単な説明】

図１は、液晶表示装置の正面図、図２は図１の線ａ−ａ
に沿つた装置の断面図である。 １・・・液晶および染料層、２，３・・・ガラススライ
ド、４・・・スペーサー、５，６・・・透明電極、７，
８・・・接点、９，１０・・・導線、１１・・・スイッ
チ、１２・・・電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 式（１） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）〔式（１）
   中、Ｒは炭素数２〜１５個の分岐していてもよいアルキ
   ル基を意味する〕で示される構造式を有するアントラキ
   ノン系化合物とネマチツク液晶とからなることを特徴と
   する液晶カラー表示用組成物。