JPH0832881B2 - 液晶表示用二色性色素 - Google Patents

液晶表示用二色性色素

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JPH0832881B2
JPH0832881B2 JP62318705A JP31870587A JPH0832881B2 JP H0832881 B2 JPH0832881 B2 JP H0832881B2 JP 62318705 A JP62318705 A JP 62318705A JP 31870587 A JP31870587 A JP 31870587A JP H0832881 B2 JPH0832881 B2 JP H0832881B2
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carbonyl
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司 大山
宏 相賀
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三井東圧化学株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶に使用する青紫色系の新規二色性色素
に関するものである。
〔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、ツイステッド・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、使
用に際して多く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「オフ」状態から「オン」状態に配向方向を変化さ
せるが、これと同時に二色性色素分子も配向方向を変化
させる結果、両状態における色素分子による光の吸収程
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)大きなコントラストを示す
こと、(3)液晶に対し十分な相溶性を有すること、
(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る。
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、このような状況を踏まえ鋭意検討した
結果、大きな二色比を有し、かつ耐久性に優れた青紫色
の新規二色性色素を見出すに到った。
即ち、本発明は、式(I) (式中、R1は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基又は
アルコキシ基を示し、R2はアルキル基、アリール基、ア
ラルキル基を示す)で表される液晶表示用二色性色素を
提供するものである。
本発明の二色性色素の特徴は、アントラキノン骨格の
2位にデカヒドロナフチル基含有エステル基を導入した
ところにあり、これにより類似の公知アントラキノン系
二色性色素に比べ、二色比が増加し、耐久性が著しく向
上するものである。
一般式(I)におけるR1の具体例としては水素原子、
フッ素原子、塩素原子、メチル基、エチル基、n−ペン
チル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル
基、3,5,5−トリメチルヘキシル基、メトキシ基、エト
キシ基、ブトキシ基等で示される基が挙げられ、また、
一般式(I)におけるR2としてはメチル基、エチル基、
ブチル基、フェニル基、4−エチルフェニル基、4−エ
トキシフェニル基、ベンジル基、4−エチルベンジル
基、4−ブトキシベンジル基等の基が挙げられる。
本発明のアントラキノン系色素としては、1−アミノ
−4−エチルチオ−2(デカヒドロ−2−ナフチルオキ
シ)カルボニルアントラキノン、1−アミノ−2(トラ
ンス−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−
4−n−プロピルチオアントラキノン、1−アミノ−2
(トランス−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボ
ニル−4−メチルチオアントラキノン、1−アミノ−2
(トランス−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボ
ニル−4−エチルチオアミノアントラキノン、1−アミ
ノ−2(デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル
−4−ブチルチオアントラキノン、1−アミノ−2(ト
ランス−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル
−4(4−エトキシフエニル)チオアントラキノン、1
−アミノ−2(トランス−デカヒドロ−2−ナフチルオ
キシ)カルボニル−4(4−クロロフエニル)チオアン
トラキノン、1−アミノ−2(トランス−デカヒドロ−
2−ナフチルオキシ)カルボニル−4−ベンジルチオア
ントラキノン、1−アミノ−2(トランス−デカヒドロ
−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4(4−メチルベ
ンジル)チオアントラキノン、1−アミノ−2(デカヒ
ドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4(4−メチ
ルフェネチル)チオアントラキノン、1−アミノ−4−
エチルチオ−2(6−クロロ−デカヒドロ−2−ナフチ
ルオキシ)カルボニルアントラキノン、1−アミノ−2
(トランス−6−クロロ−デカヒドロ−2−ナフチルオ
キシ)カルボニル−4−n−ブチルチオアントラキノ
ン、1−アミノ−2(トランス−6−クロロ−デカヒド
ロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4−メチルチオ
アントラキノン、1−アミノ−2(トランス−6−クロ
ロ−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4
−エチルチオアントラキノン、1−アミノ−2(6−ク
ロロ−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−
4(4−メチルフエニル)チオアントラキノン、1−ア
ミノ−2(トランス−6−フルオロ−デカヒドロ−2−
ナフチルオキシ)カルボニル−4(4−エトキシフエニ
ル)チオアントラキノン、1−アミノ−2(トランス−
6−フルオロ−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カル
ボニル−4(4−クロロフェニル)チオアントラキノ
ン、1−アミノ−2(トランス−6−フルオロ−デカヒ
ドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4−ベンジル
チオアントラキノン、1−アミノ−2(トランス−6−
ブロモ−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル
−4(4−メチルベンジル)チオアントラキノン、1−
アミノ−2(6−ブロロ−デカヒドロ−2−ナフチルオ
キシ)カルボニル−4(4−メチルフェネチル)チオア
ントラキノン、1−アミノ−2(6−メチル−デカヒド
ロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4(4−エチル
フェニル)チオアントラキノン、1−アミノ−2(トラ
ンス−6−メチル−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)
カルボニル−4(4−ブトキシフェニル)チオアントラ
キノン、1−アミノ−2(トランス−6−メチル−デカ
ヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4−メチル
チオアントラキノン、1−アミノ−2(トランス−6−
メチル−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル
−4−ブチルチオアントラキノン、1−アミノ−2(6
−メチル−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニ
ル−4(4−メチルフェニル)チオアントラキノン、1
−アミノ−2(トランス−6−エチル−デカヒドロ−2
−ナフチルオキシ)カルボニル−4(4−ブトキシフェ
ニル)チオアントラキノン、1−アミノ−2(トランス
−6−エチル−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カル
ボニル−4(4−クロロフエニル)チオアントラキノ
ン、1−アミノ−2(トランス−6−ブチル−デカヒド
ロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4−ベンジルチ
オアントラキノン、1−アミノ−2(トランス−6−イ
ソプロピル−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボ
ニル−4(4−メチルベンジル)チオアントラキノン、
1−アミノ−2(6−イソブチル−デカヒドロ−2−ナ
フチルオキシ)カルボニル−4(4−メチルフェネチ
ル)チオアントラキノン、1−アミノ−2(6−メトキ
シ−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4
−フェニルチオアントラキノン、1−アミノ−2(トラ
ンス−6−メトキシ−デカヒドロ−2−ナフチルオキ
シ)カルボニル−4−フェニルチオアントラキノン、1
−アミノ−2(トランス−6−メトキシ−デカヒドロ−
2−ナフチルオキシ)カルボニル−4−メチルチオアン
トラキノン、1−アミノ−2(トランス−6−メトキシ
−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4−
エチルチオアントラキノン、1−アミノ−2(6−メト
キシ−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−
4(4−メチルフェニル)チオアントラキノン、1−ア
ミノ−2(トランス−6−エトキシ−デカヒドロ−2−
ナフチルオキシ)カルボニル−4(4−エトキシフェニ
ル)チオアントラキノン、1−アミノ−2(トランス−
6−エトキシ−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カル
ボニル−4(4−クロロフェニル)チオアントラキノ
ン、1−アミノ−2(トランス−6−ブトキシ−デカヒ
ドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4−ベンジル
チオアントラキノン、1−アミノ−2(トランス−6−
ブトキシ−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニ
ル−4(4−メチルベンジル)チオアントラキノン、1
−アミノ−2(6−イソプロポキシ−デカヒドロ−2−
ナフチルオキシ)カルボニル−4(4−メチルフェネチ
ル)チオアントラキノン、1−アミノ−2(トランス−
6−イソブトキシ−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)
カルボニル−4(4−クロロフェネチル)チオアントラ
キノン、1−アミノ−2(トランス−6−オクチルオキ
シ−デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4
−メチルチオアントラキノン、1−アミノ−2(デカヒ
ドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4(4−ブト
キシフェニル)チオアントラキノン、1−アミノ−2
(デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4
(4−メチルフェニル)チオアントラキノン等があげら
れるが、限定されるものではない。好ましくは、デカヒ
ドロナフチル基はトランス体が用いられる。
本発明の一般式(I)で表される二色性色素は、常法
を用いれば容易に合成することができる。
すなわち、一般式(I)の化合物は、例えば1−アミ
ノ−4−ニトロアントラキノン−2−カルボン酸を、R2
SH〔R2は式(I)と同じ置換基を示す〕と、塩基の存在
下に反応させ、ニトロ基を−SR2基に置換した後、塩化
チオニル等で酸ハライド型にし、2−デカヒドロナフト
ール類と反応させてエステル化合物に誘導することによ
り、容易に得ることができる。
こうして得られた一般式(I)の粗製色素は、再結
晶、カラムクロマトグラフィー等により精製して、高純
度の色素を得ることができる。
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。
使用する液晶としては、例えば4−シアノ−4′−n
−ペンチルビフェニル、4−シアノ−4′−n−プロポ
キシビフェニル、4−シアノ−4′−n−ペントキシビ
フェニル、4−シアノ−4′−n−オクトキシビフェニ
ル、4−シアノ−4′−n−ペンチルターフェニルなど
のシアノ−ビフェニル系液晶混合物(例えばメルク社商
品記号E−8)、あるいはトランス−4−n−プロピル
−(4−シアノフェニル)−シクロヘキサン、トランス
−4−n−ペンチル(4−シアノフェニル)−シクロヘ
キサン、トランス−4−n−ヘプチル−(4−シアノフ
ェニル)−シクロヘキサン、トランス−4−n−ペンチ
ル−(4′−シアノビフェニル)−シクロヘキサンなど
のシクロヘキサン系液晶混合物(例えばメルク社商品記
号ZLI−1132、ZLI−1840)などあげることができる。
さらに液晶混合体にコレステリルノナノエート又は施
光性4−シアノ−4′−イソペンチルビフェニルなどの
光学活性物質を加えた電界無印加状態では、コレステリ
ック相状態であり、電界印加状態でネマチック相状態に
相転換する、いわゆるカイラルネマチック液晶混合物を
使用することも出来る。液晶としては、上記の例に限定
されるものでなく、その他のビフェニル系液晶、フェニ
ルシクロヘキサン系液晶、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
他の液晶が単体または混合物として使用できる。
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0.1〜5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、あるい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できる。
〔作用および効果〕
従来のゲスト−ホスト型液晶表示方式に用いられてい
る二色性色素は種々提案されているが、大きな二色比を
示すものは耐久性に乏しかつたり、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
い等まだ欠点を有しているが、本発明の二色性色素はア
ントラキノン骨格の2位にデカヒドロナフチル基を含む
エステル基を導入したことを特徴とし、大きな二色比を
有すると同時に耐久性が著しく向上した。
このように該色素は実用上極めて価値ある色素であ
る。
〔実施例〕
以下、本発明のアントラキノン系二色性色素の合成例
を示し、次いで表−1に代表的な色素の構造、液晶中で
の二色比およびMerck社製液晶ZLI−1840中の最大吸収波
長を示す。表−1に示す二色比は、各色素を1.0重量%
となるように代表的ネマチック液晶であるMerck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吸光度(A⊥)
を測定し、次式 より算出したものである。本発明の二色性色素はいずれ
も極めて高い二色比を示す。実施例中の「部」は重量部
を示す。
実施例1 ジメチルスルホキシド312部に炭酸カリウム10.4部、
4−n−ブトキシチオフェノール16.3部を加え、60℃に
温度を保ちながら、1−アミノ−4−ニトロアントラキ
ノン−2−カルボン酸15.6部を加え、7時間、55〜60℃
にて反応後、水500部に排出した。これに70gの塩化ナト
リウムを加えて2時間放置した後、濾過、水洗、乾燥し
た。
本反応生成物8.9部を採取し、オルトジクロルベンゼ
ン50部中に加え、ピリジン0.2部及び塩化チオニル6.7部
を順次加えた後、100℃に温度をあげ2時間反応させ
た。次に減圧下、過剰の塩化チオニルを留去した後に、
デカヒドロ−2−ナフトール7.7部を加え、100〜105℃
にて2時間反応させた。冷却後、メタノール300部中に
排出して析出した固体を濾過、メタノール洗浄、水洗、
乾燥後9.3部の粗生成物を得、シリカゲルカラムクロマ
トグラフィー(トルエン展開)により精製し、1−アミ
ノ−2(デカヒドロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル
−4(4−n−ブトキシフェニル)チオアントラキノン
6.4部(収率54%)を得た(表−1中No.1色素)。次
に、小ビーカーにメルク社製液晶ZLI−1840 100部に対
し、上記色素1部を加え、約80℃にて加熱攪拌して完全
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減圧下封入した。こ
の表示装置は、電圧無印加時に青紫色を示し、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。この精製色素の二色比は、極大吸収波長590n
mにおいて11.2を示した。また、サンシャインウェザー
メーターにより200時間の耐光テストでは吸収スペクト
ルおよび二色比の変化は1%以内で良好な結果を示し
た。
実施例2 実施例1において用いたデカヒドロ−2−ナフトール
(シス/トランス=1:1)の代わりに、トランス−デカ
ヒドロ−2−ナフトールを用い、全く同様にして反応を
行い、精製し、1−アミノ−2−(トランス−デカヒド
ロ−2−ナフチルオキシ)カルボニル−4(4−n−ブ
トキシフェニル)チオアントラキノン(表−1中No.2の
化合物)を得た。本色素の二色比は極大吸収波長590nm
において15.8と良好な値を示し、耐光テストにおいても
前記同様良好な結果を得た。
実施例3 実施例1の4−n−ブトキシチオフェノールの代わりに
n−ブチルメルカプタンを用い同様に反応、精製を行
い、1−アミノ−2(トランス−デカヒドロ−2−ナフ
チルオキシ)カルボニル−4−n−ブチルチオアントラ
キノン(表−1中NO3の化合物)4.7部(収率60%)を得
た。本色素の二色比は極大吸収波長576nmにおいて14.4
であり、耐光テストにおいても実施例1と同様、良好な
結果を得た。
実施例4〜28 上記と同様にして得られた色素(No.4〜No.28の化合
物)の構造と、二色比をまとめて表−1に前記結果も含
め示している。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式(I) (式中、R1は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基又は
    アルコキシ基を示し、R2はアルキル基、アリール基、ア
    ラルキル基を示す)で表される液晶表示用二色性色素。
  2. 【請求項2】デカヒドロナフチル基がトランス体である
    特許請求の範囲第I項記載の色素。
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