JPS63175073A - アントラキノン系二色性色素及びこれを含有してなる液晶組成物 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な青色のアントラキノン系二色性色素及
び該色素を含有させた液晶組成物に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕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枚の偏光板と組み合
わせることを必須条件として表示がなされるものであり
、使用に際して多（の制限を受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
ある二色性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
は電界である外部刺激を印加することにより、液晶分子
は′オン′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りの吸収程度が
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、（１）少量で十分な着
色能力があること、（２）大きな二色性比を有し、電圧
印加−無印加により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存すること、（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もの
が多いのが現状である〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、上記従来技術の状況を踏まえ、鋭意検討
した結果、大きな二色性を有し、かつ耐久性に優れた新
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、一般式（式中、Ｒ
，およびＲ１は同一または独立に直鎖または分岐してい
てもよいアルキル基、置換されていでもよいフェニル基
またはシクロヘキシル基またはアラルキル基、またｎは
２〜１０の整数を示す。）で表されるアントラキノン系
色素を提供するものである。

前記、本発明に係わる液晶用色素の一般式（１）におけ
るＲ１とＲｔの具体例には、直鎖アルキル基として、メ
チル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ　−ブチル、ｎ−ペン
チル、ｎ−ヘキシル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−
デシル、ｎ−ドデシルなどが挙げられ、分岐アルキル基
としては、１ｓｏ−プロピル、１ｓｏ−ブチル、ｔｅｒ
　ｔ−ブチル、４−メチルペンチル、３，５．５−）リ
メチルヘキシルなどが挙げられ、置換されていてもよい
フェニル基として、フェニル、４−エチルフェニル、４
−メトキシフェニル、３−エトキシフェニル、４−ｎ−
ヘキシルカルボニルフェニル、４−ｎ−オクチルフェニ
ル、４−（２−ヒドロキシ）エトキシフェニルなだが挙
げられ、置換されていてもよいシクロヘキシル基には、
シクロヘキシル、４−メチルシクロヘキシル、４−エト
キシシクロヘキシル、３．５−ジメチルシクロヘキシル
、３，５−ジヒドロキシシクロヘキシルなどが挙げられ
、また、置換されていてもよいアラルキル基としては、
フェネチル、３−フェニル−ｎ−プロピル、２−（４−
メチル）−フェニル−ｎ−エチルなどの基を挙げられる
。

Ｒ＋　、Ｒｚの置換基のちがいにより一般式（Ｉ）の化
合物のモル吸光係数はほとんど変化が見られなかったの
で、液晶へ溶解する単位重量あたりの化合物吸光度が大
きいのは、出来るだけ低分子量の置換基であるが、液晶
への溶解度から炭素数４〜１５のものが好ましい。

本発明のアントラキノン系色素は下記のごとく常法を応
用することにより容易に合成することができる。

硫酸中 （Ａ）　　　　ステップ１　　　（Ｂ）ステップ２　　
　　（１） ステップ１で、硫酸を溶媒に用いホウ酸を触媒として、
１，５−ジアミノ−４，８−ジヒドロキシアントラキノ
ンジスルホン酸化合物（Ａ）とフェニル−Ｒ２−エーテ
ルと０〜１０℃で反応することにより、１．５−ジアミ
ノ−４，８−ジヒドロキシ−２（Ｒ２−オキシ）フェニ
ルアントラキノンスルホン酸体（一般式Ｂ）をまず合成
し、ステップ２で一般式（Ｂ）をω−Ｒ１−オキジアル
カノールと苛性カリのような塩基存在下、ω−Ｒ１−オ
キジアルカノール自身を溶媒とするか、あるいはジメチ
ルホルムアミドのような極性非プロトン性溶媒を用いて
１００〜１８０°Ｃ１好ましくは１４０〜１６０°Ｃで
反応することにより一般式（１）の化合物を得ることか
で２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。液晶としては種々の液晶、例えばビフェニル系液晶
（Ｍｅｒｃｋ社製商品番号Ｅ−８など）、フェニルシク
ロヘキサン系液晶（Ｍｅｒｃｋ社製商品番号ＺＬｒ−１
１３２、ＺＬＩ−１８４０など）、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
晶その他の正または負のｇＱ異方性を示すネマチック液
晶が挙げられ、これらが単独もしくは混合されてもよい
。またこれらのネマチック液晶にさらにコレステリルノ
ナノエートもしくは旋光性４−シアノ−４°−イソペン
チルビフヱニルなどの光学′活性物質を加えたいわゆる
相転移型液晶も使用出来る。また電圧印加の方向により
不可逆的な配向性を示すいわゆる表示記憶性能を有する
スメクチック液晶、および熱的スメクチック−ネマチッ
ク相転移現象を有する液晶を利用した記憶型スメクチッ
ク液晶なども使用できる。

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って、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０．０１〜１０
重量％の濃度、好ましくは０．０１〜５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。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出来る。

〔作用及び効果〕

近年液晶表示素子が広く使用されており、その中のツィ
ステッド・ネマチック型液晶表示に替わるものとして、
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。

その方式で使用される二色性色素は、着色能力、大きい
二色比、耐久性等の種々の基本的な性能が求められるが
本発明の色素は、大きな二色性を有し、かつ耐久性に優
れており実用上極めて価値ある色素である。

〔実施例〕

以上、本発明の二色性色素の代表例について実施例およ
び表１をあげ具体的に説明する。

実施例および表−１に示す二色比は、本発明の新規二色
性色素の宵月性を最も特徴付ける特性値である。実施例
および表−１に示す二色比は、各色素１重量％を代表的
ネマチック液晶であるＭｅｒｃ’に社製液晶（商品番号
ＺＬＩ−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１０μｍ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極大吸収波長における吸光度（
Ａ／／）および液晶配列と直角な直線偏光をあてて測定
した同波長における吸収度（Ａ工）を測定し、次式より
算出したものである。

実施例１ １．５−ジアミノ−４，８−ジヒドロキシ−２−（４−
ｎ−オクチルオキシ）フェニルアントラキノン−７−ス
ルホン酸３０部および苛性カリ１４．４部を２−フェノ
キシエタノール２４０部中に加え、１４０°Ｃにて１．
５時間さらに１６０°Ｃに昇温し３．５時間反応し、６
０°Ｃまで冷却した。この溶液をメタノール１２００部
中に排出し、濾過、メタノール洗浄、温水洗浄し乾燥し
て式（ＩＩ） で示される１、５−ジアミノ−４，８−ジヒドロキシ−
７−（２−フェノキシ）エトキシ−２−（４−ｎ−オク
チル）フェニルアントラキノンの粗成生物２１部を得た
。

このものをトルエンに溶解し、シリカゲルを詰めたカラ
ムクロマトグラフィーにより分離精製し、トルエンで再
結晶して、純粋な化合物（ｎＨ６部を得た（表１中のＮ
（Ｌｌの色素）。

次に少ビーカーにＭｅｒｃｋ社液晶ＺＬＩ−１８４０１
０部を加えさらに表−１中にＮα１の染料０．１部を加
え約８０゛Ｃに加熱して、完全に清澄な溶液とした。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
色液晶溶液を封入した。

この表示装置は、電圧無印加時に紫色を示し、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６３０ｎｍにおいて１３．８
であった。

実施例２ １．５−ジアミノ−４，８−ジヒドロキシ−２−（４−
（３，５，５−トリメチル）へキシルオキシ）フェニル
アントラキノン−７−スルホン酸と、３−シクロへキシ
ルオキシ−ｎ−プロパツールを実施例１と同様にして反
応させ、分離、精製を行い、式（Ｉ［［） ％式％ で示される１、５−ジアミノ−４，８−ジヒドロキシ−
７−（３−シクロへキシルオキシ）−ｎ−プロピルオキ
シ−２［４−（３，５，５−１−リメチル）へキシルオ
キシ）フェニルアントラキノンを得た〔表１中のＮα２
の色素〕、この色素の二色比は極大吸収波長６３１ｎｍ
において１３．６であった。

実施例３ １．５−ジアミノ−４，８−ジヒドロキシ−２−（４−
ｎ−オクチルオキシ）フェニルアントラキノン−６−ス
ルホン酸と、６−（４−ｎ−ブチルフェノキシ）−ｎ−
ヘキサノールを実施例１と同様にして反応させ、分離、
精製を行い式（ＩＶ）で示される１、５−ジアミノ−４
，８−ジヒドロキシ−６（６−（４−ｎ−ブチルフェノ
キシ）−ｎ−へキシルオキシ）−２−（４−ｎ−オクチ
ル）フェニルアントラキノンを得た（表１中のＮα３の
色素）、この色素の二色比は、極大吸収波長６３１ｎｍ
において１３．７と良好な値であった。

以下の表１に実施例１と同様にしプ得られた色素とその
極大吸収波長における二色比を示す。

（以下余白）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、Ｒ＿１およびＲ＿２は同一または独立に直鎖ま
   たは分岐していてもよいアルキル基、置換されていても
   よいフェニル基またはシクロヘキシル基またはアラルキ
   ル基、またｎは２〜１０の整数を示す。）で表されるア
   ントラキノン系二色性色素。
2. （２）一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、Ｒ＿１およびＲ＿２は同一または独立に直鎖ま
   たは分岐していてもよいアルキル基、置換されていても
   よいフェニル基またはシクロヘキシル基またはアラルキ
   ル基、またｎは２〜１０の整数を示す。）で表される二
   色性色素を含むことを特徴とする液晶組成物。