JP2566588B2 - 液晶素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は新規な液晶化合物及びそれを含む液晶組成物
に関し、更に詳しくは光学活性基を有するカイラル液晶
化合物及びそれを含むカイラル組成物を用いた液晶素子
に関する。

［従来技術］ 現在、液晶材料は表示用素子に広く使用されている
が、これらの液晶表示素子の殆どはネマチック液晶を用
いるTN（Twisted Nematic）型表示方式のものである。
しかしこの方式は応答速度が遅く、せいぜい数msecのオ
ーダーの応答速度しか得られないという欠点がある。

このため、TN型表示方式に代る別の原理による液晶表
示方式が種々試みられているが、その一つに強誘電性液
晶を利用する表示方式［N.A.Clarksら;Applied Phys.Le
tt.36,899（1980）］がある。この方式は強誘電性のカ
イラルスメクチック相、特にカイラルスメクチックＣ相
を利用するもので、高速光スイッチング用として注目を
集めている。強誘電性液晶材料を用いた表示素子におい
ては粘度が低く、且つ自発分極が大きい材料を用いる
程、高速駆動が可能である。一方、この種の液晶表示素
子に使用される強誘電性液晶材料としてはそれ自体、光
学活性を示す液晶化合物が好ましい。この場合、光学活
性液晶化合物は単独で、或いは所望性能改善のため２種
以上混合して使用されるが、混合使用の際は一方の液晶
化合物が他方の液晶化合物の液晶性を著しく低下させな
いことが重要である。

従って高速光スイッチング方式に好適な強誘電性液晶
材料としては粘度が低く自発分極が大きく、且つそれ自
体、光学活性を示し、他の液晶材料の液晶性を著しく低
下させることなく、この液晶材料の所望性能を改善でき
ることが要求される。

このような強誘電性液晶材料は既に幾つか知られてい
るが（例えば特開昭60−199865号公報）、充分満足し得
る性質を示すものはない。

［目的］ 本発明の目的は以上のような強誘電性液晶材料として
の性能を全て満足し、特に大きい自発分極の値を有する
新規な液晶化合物及びそれを含む液晶組成物を用いた液
晶素子を提供することである。

［構成］ 本発明は、透明電極に挟持されたセル中に液晶化合物
を含有した液晶素子において、液晶化合物として下記一
般式（Ｉ）で示される光学活性シッフ塩基化合物を用い
た液晶素子である。

一般式Ｉ （但しＲは炭素数20以下のアルコキシ基、ｎは１又は２
の整数、また＊は不斉炭素原子を表わす。） 本発明者は強誘電性液晶を利用する高速光スイッチン
グ方式に適した液晶材料の開発を目的として光学活性基
を有する液晶化合物について種々研究した結果、前記一
般式Ｉで示される光学活性シッフ塩基化合物を見出し、
本発明に到達した。

本発明の前記一般式Ｉで示されるシッフ塩基化合物は
このように液晶化合物として特に高速光スイッチング方
式の液晶表示用素子に有用で、この液晶化合物の最も大
きな特徴は不斉源として光学活性２級アルコールである
１−メチル−２−エトキシカルボニルエタノールを用い
たことである。

従来、強誘電性液晶として研究されてきた化合物の多
くは光学活性１級アルコールを不斉源とした化合物であ
った。これに対して本発明の化合物は一般式Ｉに示すよ
うに２級アルコールを不斉源としているために、不斉源
と分子軸に垂直な双極子モーメントの位置が近づき、そ
の結果化合物の液晶状態における自発分極等の電気特性
を飛躍的に向上させることができる。

本発明で用いる一般式Ｉで示される新規な光学活性シ
ッフ塩基化合物は単独でも強誘電性液晶材料として使用
できるが、他の液晶材料、特に強誘電性液晶材料と混合
して性能を改善した組成物とすることができる。また本
発明の液晶化合物及び液晶組成物は表示用としてばかり
でなく、電子光学シャッター、電子光学絞り、光変調
器、光通信光路切換スイッチ、メモリー、焦点距離可変
レンズなどの種々の電子光学デバイスとしてオプトエレ
クトロニクス分野で好適に使用することができる。

以上のような一般式Ｉの光学活性シッフ塩基化合物の
具体例としては下記のものがあげられる。

これら一般式Ｉの化合物は一般に式II、 で示される４−アミノ安息香酸−１−メチル−２−エト
キシカルボニルエチルエステルと一般式III （但しＲ、ｎは前述の通り） で示されるアルデヒド類とを無水溶媒中、室温で縮合反
応するとにより得られる。溶媒としては無水アルコー
ル、酢酸エチル、トルエン等が使用される。また必要に
応じて触媒として酢酸、Ｐ−トルエンスルホン酸等の酸
を使用することができる。なお式IIの化合物と一般式II
Iの化合物との割合は化学量論量でよい。

なお式IIの化合物は例えば下記反応式に従って、４−
ニトロ安息香酸クロリド（IV）と、（Ｓ）１−メチル−
２−エトキシカルボニルエタノール（Ｖ）とをピリジン
のような塩基性触媒の存在下に縮合反応させて光学活性
４−ニトロ安息香酸−１−メチル−２−エトキシカルボ
ニルエチルエステル（VI）とし、次にこれにPd−Ｃのよ
うな還元触媒の存在下に還元することにより得られる。

一方、一般式IIIのアルデヒド類のうちｎ＝１の４−
アルコキシベンズアルデヒドは市販品として入手でき、
またｎ＝２の４−（４′−アルコキシフェニル）ベンズ
アルデヒドは市販の４−（４′−アルコキシフェニル）
ベンゾニトリルを公知の方法、［例えばJ.Org.Chem.,2
4,627（1959）］で還元して得られる。

以上のようにして得られる本発明の液晶化合物と併用
できる他の液晶化合物のうち、強誘電性カイラルスメク
チック相を示すものを例示すれば表−１の通りである。

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。なお実施例におけると相転移点温度の値は測定法や
化合物の純度によって若干変動するものである。

実施例１ 化合物（表−２の14）｛光学活性４−［４′−（４″
−ｎ−デシルオキシフェニル）ベンジリデンアミノ］安
息香酸−１−メチル−２−エトキシカルボニルエチルエ
ステル］の製造 A.光学活性４−ニトロ安息香酸−１−メチル−２−エト
キシカルボニルエチルエステル（VI）の製造： 市販の（Ｓ）１−メチル−２−エトキシカルボニルエ
タノール（Ｖ）13.2g（0.1モル）をピリジン100mlに溶
解し、冷却しながらこれに市販の４−ニトロ安息香酸ク
ロリド（IV）20.4g（0.11モル）を加え、50〜60℃で２
時間攪拌反応させた。反応終了後、この中に水150ml及
びトルエン150mlを入れてよく攪拌し、分離したトルエ
ン層を6N−HClで洗浄し、引続き中性になるまで水洗し
た。トルエン層は無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、
トルエンを留去し、次いで残査に対しトルエンを展開溶
媒としたシリカゲルカラムクロマトグラフィ処理を行
い、粗製の目的物（VI）26.9gを得た。

B.光学活性４−アミノ安息香酸−１−メチル−２−エト
キシカルボニルエチルエステル（II）の製造： 前記Ａで得た４−ニトロ安息香酸−１−メチル−２−
エトキシカルボニルエチルエステル26.9gを1,4−ジオキ
サン100mlに溶解し、Pd−Ｃ触媒0.9gの存在下に室温で
還元反応を行った。反応終了後、Pd−Ｃを濾過により除
き、1,4−ジオキサンを留去し、残査を減圧蒸溜。178〜
180℃/1mmHgの留分を集め純粋な目的物（II）21.6gを得
た。

施光度：［ａ］^Ｄ（＋）43.14゜（クロロホルム） 元素分析： Ｃ、４−（４′−ｎ−デシルオキシフェニル）ベンズア
ルデヒドの製造： 市販の４−（４′−ｎ−デシルオキシフェニル）ベン
ゾニトリル6.7g（0.02モル）をトルエン50mlに溶解し、
これに16％水素化ジイソブチルアルミニウムのトルエン
溶液26.7g（0.03モル）を窒素中で1.5時間に亘って滴下
した後、室温で８時間攪拌反応させた。反応終了後、反
応液を氷上に注ぎ、更に6N−HCl20ml及びトルエン300ml
を加えて攪拌し、分離したトルエン層を中性になるまで
水洗した。トルエン層は無水硫酸マグネシウムで乾燥し
た後、トルエンを留去し、次いで残査に対し、トルエン
を展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラフィ処
理を行った後、エタノールから再結晶して純粋な目的物
4.9gを得た。

融点:80.7〜82.0℃。

元素分析： Ｄ、化合物（14）の製造： 前記Ｂで得た４−アミノ安息香酸−１−メチル−２−
エトキシカルボニルエチルエステル1.5g（0.006モル）
及び前記Ｃで得た４−（４′−ｎ−デシルオキシフェニ
ル）ベンズアルデヒド2.0g（0.006モル）を、エタノー
ル〜酢酸エチルの等量混合溶媒100mlに溶解し、室温で
１晩放置した後、得られた沈澱をエタノール〜酢酸エチ
ルの等量混合溶媒から３回再結晶して純粋な目的物［化
合物（14）］1.3gを得た。

この化合物の相転移温度を第２表に示す。

このものの施光度は［α］^Ｄ（＋）24.97゜（クロロ
ホルム）であった。

また、このものの赤外線吸収スペクトルを第１図に示
す。

実施例２〜８ 実施例１と同じ方法で化合物、それぞれ表−２の
（６）、（８）、（10）、（11）、（12）、（13）及び
（15）を製造した。それらの相転移温度及びその一部の
化合物の自発分極の値を夫々第２表及び第３表に示す。

実施例９ からなる組成物を調製した。

この組成物の降温時の相転移点は、次の通りであっ
た。

Ｉ−SmA点 131℃ SmA−SmC＊点 101℃ SmC＊−Sm＊点 62℃ Sm＊：はっきりと同定できない強誘電性スメクチック相 SmC＊：強誘電性スメクチックＣ相 SmA:スメクチックＡ相 I:等方性液体 使用例 各電極表面にポリビニルアルコール（PVA）を塗布し
た後、その表面をラビングして平行配向処理を施した２
枚の透明電極をPVA膜を内側にして３μｍの間隔で対向
せしめ、形成されたセル内に実施例１で作った光学活性
シッフ塩基化合物［化合物（表−２の14）］を注入した
後、２枚の直交する偏光子の間に設置して液晶表示素子
とし、電極間に20Vの電圧を印加し、この時の透過強度
の変化から応答時間を求めると、約10μsecの値を示し
た。

［効果］ 以上の如く本発明で用いる一般式Ｉで示される光学活
性シッフ塩基化合物のうちｎ＝２の化合物の大部分は単
体でカイラルスメクチックＣ相を呈し、その自発分極の
大きさ（Ps）は従来知られているカイラルスメクチック
Ｃ相の化合物、例えば４−（４′−ｎ−デシルオキシベ
ンジリデンアミノ）ケイ皮酸−２−メチルブチルエステ
ル（J.Physique36,L−69（1975）のPs（約3nc/cm²）に
比べて大きいので、これらの化合物は特にすぐれた強誘
電性液晶材料であるといえる。したがって、本発明の液
晶素子は高速駆動が可能な優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で得られた化合物（表−２の14）： 光学活性４−［４′−（４″−ｎ−デシルオキシフェニ
ル）ベンジリデンアミノ］安息香酸−１−メチル−２−
エトキシカルボニルエチルエステルの赤外線吸収スペク
トル図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極に挟持されたセル中に液晶化合物
   を含有した液晶素子において、液晶化合物として下記一
   般式（Ｉ）で示される光学活性シッフ塩基化合物を用い
   たことを特徴とする液晶素子。 一般式Ｉ （但しＲは炭素数20以下のアルコキシ基、ｎは１又は２
   の整数、また＊は不斉炭素原子を表わす。）