JPS6051777A - 多色性液晶化合物およびそれを用いた液晶組成物 - 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】 産業上の利用分管 本発明はカラー表示用多色性液晶化合物、およびそれを
使用した液晶組成物に関する。

従来例の構成とその問題点 ネマチック液晶はそれを構成する物質の全ての分子の長
軸方向が互いに平行に配列していることは良く知られて
いる。またネマチック液晶物質の分子の長軸がその液晶
を収容している素子または容器の壁に対して垂直にある
場合には、その配列はホメオトロピックと称され、平行
にある場合はホモジニアスと称されている。

またネマチック液晶は容器の壁に適当な配向を施すこと
によりツイストした（ねじれた）配向をとらせたり、ホ
メオトロピックまたはホモジニアス配列をとらせること
ができる。

一方コレステリンク液晶はそれを構成する物質の分子の
長軸方向が互いに平行に配列しているが、この長袖方向
では極めて薄い層を形成し、各層は長軸方向が全体的に
みて、層を垂直に貫く軸を中心に順次回転しているラセ
ン状構造をとっている。このようなコレステリック液晶
の中には、その液晶物質の分子の長軸が電解を印加した
場合に電界方向に揃い、ホメオトロピック構造のネマチ
ック状態をとるという性質を有するものがあり、このよ
うな沈質を利用してもカラー表示を行なうことができる
。

また液晶表示素子の電極表面上を平行配向処理もしくは
垂直配向処理することにより、または特に配向処理を施
すことなく、形成した表示素子に電圧を印加して液晶物
質の分子の長軸配列をコレステリック状態からネマチッ
ク状態への、またはネマチック状態からコレステリック
状態への転移を起させてカラー表示を行なう方法が知ら
れている。

一般に液晶表示には、液晶物質自体の電気光学的効果を
用いるものと、液晶物質と他の混入物との相互作用の結
果化じる電気光学的効果を利用するものとがあるが、後
者の例には、例えばネマチック液晶またはコレステリッ
ク液晶またはこれらの混合系液晶中に多色性色素を溶解
したものを用いた液晶表示装置がある。

かかる液晶物質に溶解する多色性色素とじて従来より使
用されている多色性色素の中には、可視光１汲収の包格
モーメントの方向がその分子の長軸と殆ど平行で、液晶
物故中に溶解したとき色素分子の長軸が液晶物質の分子
軸と同一方向に良好に配列するものがあることは知られ
ている。液晶物％を中に溶解された色素分子の配列状態
の程度はオーダー・パラメータ＜Ｓ＞で表わすことがで
きる。

かかる多色性色素を含むネマチック状態の液晶を対向す
る２枚の電極間に介在させ、電極間に電圧を印加すれば
、液晶の誘電特性、流動性に、１みついて液晶物質の分
子は擾乱運動を起したり、あるいは電界方向に分子整列
を起したりする。この時多色性色素分子は液晶物質の分
子との相互作用により共動的に運動し、これによって色
素分子の吸収遷移モーメントの方向変化を生じ、液晶表
示装置の光吸収特性に変化を生じさせる。これを電気的
に制御することによりカラー表示装置を構成することが
できる。このような現象は「ゲスト・ホスト効果」とし
て知られでいる。

また旋光性物質を添加することにより螺旋構造を有する
ように調合されたネマチック液晶や、元来それ自体で螺
旋構造を有するコレステリック液晶中に多色性色素を溶
解した場合、液晶が有する螺旋構造により多色性色素の
分子は螺旋構造に配列される。かかるゲスト・ホスト効
果を有する組成物中の螺旋軸に平行に光が伝播する時、
螺旋分子配列により楕円２色性が順次誘起される。

従って電界を加えない場合、ゲスト・ホストなる。これ
らのモードを表示する光の電気ベクトルの向きは液晶物
質の分子の長軸と密接に関係しており、入射光の特定の
波長領域が多色性色素物質に吸収され、その結果として
ゲスト・ホスト効果を有する物質は箔色状態をとる。次
いで電界を加えてゆくと、ゲスト・ホスト効果を有する
物質中の螺旋構造は巻き戻されて、同一方向の分子配向
（ホメオトロピック配向）を生ずる。この配列では入射
光は２色性色素分子によって殆ど吸収されず、従ってゲ
スト・ホスト効果を有する物質による表示は透明に見え
る。

かかるゲスト・ホスト効果を利用した液晶表示装置にお
いてオン状態とオフ状態との間で良好なコントラストを
得るためには多色性色素は一方の状態で強い着色を示し
、他方の状態では透明に近い非着色となる性質を有して
いなければならない。即ち強い着色状態を示すためには
、多色性色素の分子の長軸が入射白色光の電気ベクトル
に平行、即ち光の伝播方向に垂直に配列される必要があ
り、他方透明に近い非着色状態を与えるためには多色性
色素の分子の長軸が入射白色光の電気ベクトルに垂直、
即ち光の伝播方向に平行に配列される必要がある。

入射白色光の液晶物質中での伝播方向は通常液晶表示素
子のｆ薄酸によって決定され、この方向は通常一対の対
向電極面に垂直である、即ち電界が印加される方向に固
定される。しかし液晶物質の分子および多色性色素分子
は配列に関して無秩序な熱的揺動を起し、光の伝播方向
に対して直交もしくは平行であることはできない。

従って多色性色素分子の液晶中での特定方向に対する配
列の秩序正しさが素子の表示面でのコントラストに大き
な影響を午えることになる。

このように液晶物質中に多色性色素を混入させた場合に
は、液晶物質と多色性物質との配列の秩序の正しさもし
くは配列の程度を示すオーダｍ−パラメータ＜Ｓ＞の大
きさが液晶表示装置としてのコントラストに大きな影響
を午えることになる。

このため従来から液晶物質そのものに多色性能が備わっ
ているような物質、即ち化合物があれば上述した如き間
頴はなくなり、液晶物質たるその化合物および配向処理
に起因するオーダー・パラメータのみでコントラストを
決定しつることからコントラストの向上を達成するもの
と考えられている。

一方液晶物質中に多色性色素を添加する場合、多色性色
素の液晶物質に対する溶解度の問題がある。ｊ【ｎ常多
色性色素化合物の溶解度は、ホストたる液晶物質によっ
て異なるが、２０″Ｃ付近では約１０爪量％以下である
。このため溶解度以上の多色性色素の添加をすると多色
性色素は析出してしまい、良好な表示品質が得られなく
なってしまう。通常多色性色素の溶解度は温度が低い程
低下することから、使用温度範囲が低温、例えば−３０
°Ｃという温度を含む場合にはｚ色性色素の添加量を多
くてきないことにもなり、多色性色素の入射光吸＋ｙ、
係数とも関係してコントラストの向上は望めないことに
もなる。

発明の目的 本発明は液晶物質、即ち液晶化合物そのものに多色性能
を有する化合物、およびそれらの１種以上を含有する液
晶組成物を提供することにある。

発明の溝成 本発明による多色性能を有する液晶化合：勿はニッケル
を含む錯体であり、下記一般式（１）（式中ｎは３〜９
の整数を表わす）で示されるビス−（ｐ−アルキル−ス
チリル−１＋　２−　”’チオレイト）ニッケル錯体で
ある。

上記一般式（１）で示される化合物はｎの表わす数によ
って決る各化合物単独でも、またこれの化合物の混合物
であってもよい。

上記本発明で使用する一般式（１）の化合物は公知であ
り、また良く知られている方法、例えば次の如くして製
造することができる。

−２０”Ｃに冷却したジクロロメタン溶媒中で塩化アル
ミニウムの存在下アセチルクロライドと式 （ｎは３〜９の整数を表わす）で表わされるアルキルベ
ンゼンとを反応させることにより、透得る。通常この反
応は収率約９０％である。

次に氷酢酸中にｐ−アルキルアセトフェノンを溶解させ
た後臭素を加えて６０°Ｃに加温しながら臭素化を行な
い、反応生成物をメタノールから再結晶してｐ−ブロム
アセチル−フェニル−アルカンを得る（収率通常５０％
である）。

次に上記の如くして得られるｐ−ブロムアセチル−フェ
ニル−アルカンをジオキサンに溶解し、過剰の三硫化リ
ンを加えて、１〜３時間加熱還流させた後、反応混合物
を熱濾過し、ｐ液中に過剰の塩化ニッケルの水溶液を加
えて２時間還流加熱する。反応路γ後反応混合物を室温
まで冷却し、ヘキサンとベンゼンの等景況合物で抽出し
、抽出液を濃縮し、濃縮液をシリカゲル充填カラムで分
別して濃緑色の前記一般式（１）％式％ ジチオレイト）ニッケル錯体を得る。このものは更にエ
タノールで数回再結晶を繰返して精製する。これらの化
合物の同定は工Ｒスペクトルお」二に略記した一般法で
合成し、４７（Ｍ　８！した各多色性液晶化合物のメゾ
モルフイック範囲を第１表に示す。

第　１　表 表中記号Ｎはネマチック状態を示し、Ｓはスメチック状
態を示す。

実施例の説明 次に本発明による一般式（１）で示される各化合物の光
吸収２色性について測定するため、各化合物をそれぞれ
メルク社外液晶組成物であるＺＬＩ　−１５６５へ２０
重量％の９］合で添加してそれらをそれぞれホモジニア
スセルに封入してスペクトルフォトメーターを用いて測
定した。

なおスペクトルフォトメーターの光源とホモジニアスセ
ルとの間には回転可能なグランドトムソンプリズムを挿
入して測定を行なった。

その結果波長範囲か４００　ｎｍから８００　ｎｍの可
視領域では顕著な吸収ピークか現われず、従来から行な
われている最大ｌ吸収波長での２色性比を評価する方法
がとれないため、４００　ｎｍから８００　ｎｍ全領域
での２色性比の平均値として評価を行なった。

第２表にその評価結果を示す。また第１図にその一例と
して前記一般式（１）においてｎが３の化合物の場合の
スペクトルを示す。

なお２色性比とは’ＩＩ／Ａｌで示され、Ａ１１は多色
性液晶物質の分子の配列方向（グイレフター）に対して
平行に偏光した光に対する吸光度を示し、Ａ土は多色性
液晶物質の分子配列方向に対して垂直に偏光した光に対
する吸光度を示す。

またオーダー・パラメータ＜ｓ＞は で示される。

これらについての詳細は、ジャーナル・オブ・ケミカル
・フィジックズ１９フ８年第６８巻第８９６頁のエッチ
・ニス・コル・ジュニアおよびニス・アフターガツトの
論文アブンープションφアンドーピッチ・リレーション
シツプス・イン・ジクロイック・ゲスト−ホストのリキ
ッド・クリスタル・システムに記載されている。

第　２　表 上記各液晶組成物は一３０°Ｃの低温でも結晶の析出は
示さなかった。

発明の効果 本発明による一般式（１）の化合物は、第１表、第２表
および第１図から明らかな如く液晶相を有し、かつ多色
性を示すことから、従来の多色性色素を添加したゲスト
拳ホスト効果を有する液晶組成物をこ比較して、オーダ
ー・パラメータの向上、コントラストの向上が計れると
共に、色素化合物の析出の問題もｌｌｌ１′ｒ、消する
ことから非常有用な液晶化合物でありその工業的価値は
大である。

一重部のｆｉ行単な説明 第１図は本発明による化合物の１種の分光特性を示すグ
ラフである。

特許用１頭人　松下電器産業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 （式中ｎは３〜９の整数を表わす）で示される多色性液
   晶化合物。 ２、一般式 （式中ｎは３〜９の整数を表わす）で示される多色性液
   晶化合物の少なくとも１踵以上を含有することを特徴と
   する液晶組成物。