JP3101984B2 - ピラジン誘導体とそれを含む強誘電性液晶組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気光学的表示材料とし
て有用な強誘電性液晶材料に関し、更に詳しくは、従来
の液晶材料と比較して配向性、応答性等に優れ、液晶表
示素子の構成材料として有用な化合物、及びその化合物
を含有する強誘電性液晶組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、広く用いられている液晶表示素子
は、主にネマチック液晶を利用したＴＮ（ツイスティッ
ド・ネマチック）型、あるいはＳＴＮ（スーパー・ツイ
スティッド・ネマチック）型と呼ばれるものであり、多
くの利点を有しているものの、その応答性は、ＣＲＴ等
の発光型の表示方式と比較すると格段に遅いという大き
な欠点を有し、その応用に大きな制限があった。その他
の液晶表示方式も多方面から検討されているが、その応
答性の改善は余りなされていないのが実情である。

【０００３】ところが、最近見いだされた強誘電性キラ
ルスメクチック液晶を利用した液晶表示素子において
は、従来のＴＮ型などの表示素子の１００倍以上の高速
応答が可能となった。更に、双安定性を有するため、電
源を切っても表示の記憶（メモリー効果）が得られるこ
とが明らかになった。このため、大画面高解像度ディス
プレイ、薄型テレビ、光シャッター、プリンターヘッド
等への利用可能性が大きく、現在、その実用化に向けて
活発に開発研究がなされている。

【０００４】強誘電性液晶の液晶相は、チルト系のキラ
ルスメクチック相に属するが、その中でも最も低粘性の
キラルスメクチックＣ（以下、ＳＣ^*と省略する。）相
が実用上望ましい。既に数多くのＳＣ^*相を示す液晶化
合物（以下、ＳＣ^*化合物と省略する。）が合成され、
検討されているが、強誘電性液晶表示用光スイッチング
素子として用いるのに、十分な性質を有するものは未だ
知られていない。よって、他の液晶化合物と混合してＳ
Ｃ^*相を示す液晶組成物（以下、ＳＣ^*液晶組成物と省略
する。）として用いられている。

【０００５】このようなＳＣ^*液晶組成物の検討は活発
に行われており、現在では、キラルでないスメクチック
Ｃ（以下、ＳＣと省略する。）相を示す母体液晶（以
下、ＳＣ母体液晶と省略する。）に、光学活性化合物か
ら成るキラルドーパントを添加する方法が一般的であ
る。これによって高速応答性、良好な配向性、広い駆動
温度範囲等の特性を合わせ持つＳＣ^*液晶組成物が得ら
れるようになってきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般的にＳＣ相を示す
化合物（以下、ＳＣ化合物と省略する。）は、ＳＣ^*化
合物よりも低粘性であるが、充分といえるものは少な
い。現在のところ、ＳＣ母体液晶を構成するＳＣ化合物
としては、例えば、一般式（Ａ）

【０００７】

【化５】

【０００８】（式中、Ｒ^a及びＲ^bはアルキル基、アルコ
キシル基、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキ
シ基又はアルコキシカルボニルオキシ基を表わし、互い
に同一であっても異なっていてもよい。）で表わされる
化合物、あるいは一般式（Ｂ）

【０００９】

【化６】

【００１０】（式中、Ｒ^a及びＲ^bは前記一般式（Ａ）に
おけると同じ意味を表わす。）で表わされる化合物が主
に用いられている。

【００１１】これらのうち、一般式（Ａ）で表わされる
化合物は、分子内にエステル結合が存在するため、その
粘性は比較的高く、これを主成分とするＳＣ母体液晶を
用いた液晶表示素子において、充分な高速応答を得るこ
とは困難であった。

【００１２】一方、一般式（Ｂ）で表わされる化合物
は、Ｒ^a及びＲ^bのうち、一方がアルキル基、他方がアル
コキシル基である化合物の場合には比較的低粘性であ
り、特にＲ^aが直鎖状アルキル基であり、Ｒ^bが直鎖状又
は分岐状アルコキシル基である一般式（Ｃ）

【００１３】

【化７】

【００１４】（式中、Ｒ^cは直鎖状アルキル基を表わ
し、Ｒ^dは直鎖状又は分岐状アルキル基を表わす。）で
表わされる化合物は、ＳＣ母体液晶の主成分として現在
汎用されている。

【００１５】しかしながら、この一般式（Ｃ）で表わさ
れる化合物には、ＳＣ相の上限温度があまり高くないと
いう問題点があった。キラルドーパントとして用いる光
学活性化合物、あるいは応答性改善のために粘度降下剤
として用いる減粘液晶等を母体液晶に添加すると、ＳＣ
相の上限温度を下げてしまい、ＳＣ相の温度範囲が狭く
なる傾向がある。また、一般式（Ｃ）で表わされる化合
物だけでは、ＳＣ母体液晶の融点をあまり低くすること
もできなかった。

【００１６】このため、一般式（Ｃ）で表わされる化合
物を主成分とするＳＣ母体液晶を用いて、実用上、広い
温度範囲で使用可能な液晶組成物を得ることはかなり困
難であった。

【００１７】液晶組成物の温度範囲を特に高温域に拡大
するために、主として３環式化合物である高温液晶を添
加することが知られているが、この３環式化合物はいず
れも粘性が高く、液晶組成物に多量に添加した場合に、
その応答性に悪影響を与えてしまう。

【００１８】また、液晶組成物の融点を降下させるため
には異種骨格を有する化合物を混合することが有用であ
ることが知られている。従って、良好な応答性を保った
ままその温度範囲を改善するためには、一般式（Ｃ）で
表わされる化合物とは異なった骨格を有し、且つＳＣ相
の温度範囲が広く、低粘性の化合物を混合することが効
果的であることが理解できる。

【００１９】この一般式（Ｃ）で表わされる化合物の高
温域における温度範囲を改善した低粘性の２環式化合物
として、一般式（Ｄ）

【００２０】

【化８】

【００２１】（式中、Ｒ^e及びＲ^fは直鎖状アルキル基を
表わし、互いに同一であっても異なっていてもよい。）
で表わされるフェニルピリジン誘導体が知られており、
この化合物のＳＣ相の上限温度は、対応する一般式
（Ｃ）で表わされる化合物よりも１０〜２０℃も高い。

【００２２】しかしながら、この一般式（Ｄ）で表わさ
れる化合物は、ＳＣ相の低温域に、より高次のスメクチ
ック相（スメクチックＦ相、スメクチックＨ相、以下、
それぞれＳＦ相、ＳＨ相と省略する。）を有しており、
ＳＣ相の温度範囲自体はあまり広くない。

【００２３】また、液晶組成物とした場合にもネマチッ
ク（以下、Ｎと省略する。）相を消失させやすい傾向が
あった。従って、この一般式（Ｄ）の化合物を多量に含
有するＳＣ母体液晶では、ＳＣ相の上限温度は比較的高
いものが得られるものの、ＳＣ相の高温域にＮ相は存在
しないか、あるいは存在してもその温度範囲は非常に狭
いものとなり、またＳＣ相の低温域では上述の高次のス
メクチック相が出現しやすいため、ＳＣ相の温度範囲が
低温域まで拡大した液晶組成物を得ることは非常に難し
かった。

【００２４】一方、キラルドーパントとして少量添加し
た場合に充分大きい自発分極を誘起できるような光学活
性化合物、あるいは上記の減粘液晶などを液晶組成物に
添加すると、液晶組成物のスメクチックＡ（以下、ＳＡ
と省略する。）相の温度範囲を拡大し、Ｎ相の温度範囲
は狭くするか、あるいは消失させる傾向の強いものが多
く、それらを添加して得られるＳＣ^*液晶組成物では、
ＳＣ^*相の高温域にＳＡ相のみを有し、キラルネマチッ
ク（以下、Ｎ^*と省略する）相を示さなくなることが多
かった。

【００２５】ところが、現在、一般的に行われている配
向方法では、ＳＣ^*相の高温域にＳＡ相及びＮ^*相を示す
ような相系列を有し、且つＮ^*相における螺旋のピッチ
が充分長い場合に良好な配向が得られ、他の相系列の場
合には配向性が劣るのが実情である。

【００２６】また上記の光学活性化合物や減粘液晶は、
ＳＣ母体液晶に添加した場合に、ＳＣ相の温度範囲、特
にその上限温度を低下させる傾向が強いものが多い。

【００２７】以上述べたように、一般式（Ｃ）あるいは
一般式（Ｄ）で表わされる化合物を主成分とするＳＣ母
体液晶を用いて、低温域から高温域まで広い温度範囲を
有し、高速応答が可能で、且つ配向性に優れた強誘電性
ＳＣ^*液晶組成物を得ることはかなり困難であった。

【００２８】一般式（Ｃ）あるいは一般式（Ｄ）で表わ
される化合物とは異なった骨格を有し、低粘性で、且つ
ＳＣ相を示しやすい化合物として一般式（Ｅ）

【００２９】

【化９】

【００３０】（式中、Ｒ^g及びＲ^hは直鎖状アルキル基を
表わし、互いに同一であっても異なっていてもよい。）
で表わされるフェニルピラジン誘導体も知られている。

【００３１】この一般式（Ｅ）で表わされる化合物は、
ＳＣ相の上限温度は比較的高く、また低温域において高
次のスメクチック相も示しにくい。しかしながら、ＳＣ
相の高温域に広い温度範囲でＳＡ相を有しており、液晶
組成物とした場合にＳＡ相を拡大し、Ｎ相を消失させや
すい。また、融点が高く、液晶組成物とした場合にその
融点を降下させることが困難で、析出しやすいという欠
点があり、やはり液晶組成物中に多量に添加することは
困難であった。

【００３２】本発明が解決しようとする課題は、低粘性
で、ＳＣ相の上限温度がより高く、Ｎ相を消失させる傾
向がより弱い化合物を提供することであり、また、その
化合物を含有し、高温域まで広い温度範囲を有し、高速
応答が可能で、且つ配向性に優れた強誘電性液晶組成物
を提供することにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、一般式（Ｉ）

【００３４】

【化１０】

【００３５】（式中、Ｒ¹は炭素原子数６〜１２の直鎖
状アルキル基を表わすが、好ましくは炭素原子数７〜１
０の直鎖状アルキル基を表わし、Ｒ²は炭素原子数３〜
７の直鎖状アルキル基を表わすが、好ましくは炭素原子
数３〜５の直鎖状アルキル基を表わす。）で表わされる
化合物を提供する。

【００３６】本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物
の構造的な特徴は、２位に二重結合を有する炭素原子数
６〜１０のアルケニルオキシ基を有する点にある。

【００３７】側鎖にアルケニル基あるいはアルケニルオ
キシ基を有する液晶化合物自体は既に知られており、例
えば、特開昭６１−８３１３６号公報には、フェニルピ
リミジン骨格に４−ペンテニルオキシ基を有する下記化
合物が示されている。

【００３８】

【化１１】

【００３９】また、この化合物の相転移温度は、５５．
９℃以下でネマチック相を示し、それ以上の温度で等方
性液体（Ｉ）相となり、その融点は３６．５℃であっ
た。

【００４０】この化合物は一般式（Ｃ）で表わされる化
合物の類似構造を有し、本発明の一般式（Ｉ）で表わさ
れる化合物とも比較的類似した構造を有しているが、根
本的に異なる点は、これらの化合物はネマチック液晶材
料用として開発されたものであり、側鎖、特にアルケニ
ルオキシ基が短いためにネマチック相のみを示し、ＳＣ
相を示さない点である。

【００４１】一般に、ネマチック液晶化合物の側鎖を長
くしていくと、スメクチック相を発現しやすくなるのは
よく知られたことである。しかしながら、スメクチック
相には前記ＳＡ相からスメクチックＬ（以下、ＳＬと省
略する。）相まで多くの相が存在し、その中のどの相を
示すか予想することは難しく、前記特開昭６１−８３１
３６号公報からは全く予想されるものではない。従っ
て、後述するような本発明の一般式（Ｉ）の化合物、あ
るいはこれを含有するＳＣ^*液晶組成物の優れた効果は
容易に類推できるものではない。

【００４２】本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物
は、例えば、以下のようにして容易に製造することがで
きる。即ち、一般式（Ｖ）

【００４３】

【化１２】

【００４４】（式中、Ｒ¹は一般式（Ｉ）におけると同
じ意味を表わす。）で表わされる化合物を塩基存在下
に、一般式（ＶＩ）

【００４５】

【化１３】

【００４６】（式中、Ｒ²は一般式（Ｉ）におけると同
じ意味を表わし、Ｘは塩素、臭素、ヨウ素又はｐ−トル
エンスルホニル基等の脱離基を表わす。）で表わされる
化合物と反応させることにより得ることができる。

【００４７】ここで一般式（Ｖ）で表わされる化合物
は、一般式（Ｅ）で表わされる化合物の合成中間体とし
てよく知られた化合物であり、一般式（ＶＩ）で表わさ
れる化合物は、対応する一般式（ＶＩＩ）

【００４８】

【化１４】

【００４９】（式中、Ｒ²は一般式（Ｉ）におけると同
じ意味を表わす。）で表わされる化合物をハロゲン化あ
るいはｐ−トルエンスルホニル化することにより容易に
得ることができる。

【００５０】ここで、一般式（ＶＩＩ）で表わされる化
合物は、Ｒ²が炭素原子数３〜５のアルキル基である化
合物については市販されており入手が可能である。その
他の化合物についても対応するアルキニルアルコールを
半還元することにより容易に得ることができる。

【００５１】斯くして得られる一般式（Ｉ）で表わされ
る化合物の代表的なものの例を第１表に示す。また、一
般式（Ｉ）の化合物と側鎖の炭素原子数が等しい式
（Ｒ）の化合物を比較として示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】（表中の相転移温度は、その左側と右側の
相の間の転移温度を表わすものとし、例えば、Cr 48 SC
は、結晶相とスメクチックＣ相間の転移温度が４８℃で
あることを表わし、（ ）はその相が降温時にのみ存在
するモノトロピックな相であることを表わす。以下同
様。）

【００５４】第１表から明らかなように、一般式（Ｉ）
のNo.１の化合物は、式（Ｒ）の比較の化合物と比べる
と、約１３度高い温度域までＳＣ相を示し、ＳＡ相は消
失している。また、その融点も約１７度と大きく降下
し、高次のスメクチック相を示しにくい傾向を有してい
る。従って、一般式（Ｉ）の化合物を用いた場合、一般
式（Ｅ）の化合物あるいは一般式（Ｄ）の化合物を用い
た場合と比べると、より容易にＳＣ相の温度範囲が低温
域から高温域までより広い液晶組成物を得ることができ
る。

【００５５】本発明は、また、一般式（Ｉ）で表わされ
る化合物を含有する液晶組成物を提供する。本発明は第
１の液晶組成物として、（１）一般式（Ｉ）で表わされ
る化合物を含有し、ＳＣ相を示す母体液晶及び（２）光
学活性化合物から成るキラルドーパントを含有するＳＣ
^*液晶組成物を提供し、特に好ましくは、等方性液体
（Ｉ）相からの冷却時に、Ｎ^*相及びＳＡ相を経てＳＣ^*
相に相転移する相系列を有するものであり、配向性に優
れ、また広い温度範囲で使用可能で、低粘性の液晶組成
物を提供する。

【００５６】本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物
は、そのものが低粘性であり、ＳＣ相の上限温度が高
く、その温度範囲が広い。またＳＡ相を拡大する傾向
や、Ｎ相を消失させる傾向がないといった性質を有する
ため、この化合物を含有する液晶組成物に、ＳＣ（ＳＣ
^*）相の上限温度を低下させ、ＳＡ相を拡大し、Ｎ
（Ｎ^*）相を消失させる傾向を示すキラルドーパントや
減粘液晶化合物を添加しても、上記のような優れた特性
を示す液晶組成物を容易に調製することができる。

【００５７】このような優れた特性を充分に示すために
は、本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物を、ＳＣ
母体液晶中に５重量％以上含有することが好ましい。ま
た、液晶組成物の融点を降下させて、温度範囲を低温域
に拡大するためには、液晶分子の骨格や側鎖の形状が異
なる他種のＳＣ化合物を加える必要があるので、一般式
（Ｉ）で表わされる化合物の含有量は、５〜５０重量％
の範囲であることが好ましい。

【００５８】本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物
とともに母体液晶の構成成分として用いるのに適当なＳ
Ｃ化合物としては、前述の一般式（Ｃ）と同一の骨格を
有する一般式（ＩＩ）

【００５９】

【化１５】

【００６０】（式中、Ｒ³は炭素原子数６〜１２の直鎖
状アルキル基を表わし、Ｒ⁴は炭素原子数６〜１２の直
鎖状又は分岐状アルキル基、又は炭素原子数６〜１２の
直鎖状アルケニル基を表わす。）で表わされる化合物が
特に好適である。

【００６１】本発明は第２の液晶組成物として、（１）
一般式（Ｉ）で表わされる化合物及び一般式（ＩＩ）で
表わされる化合物を含有するＳＣ相を示す母体液晶及び
（２）光学活性化合物から成るキラルドーパントを含有
するＳＣ^*液晶組成物を提供する。

【００６２】ここで、一般式（ＩＩ）で表わされる化合
物の代表的なものの例を、第２表に示す。

【００６３】

【表２】

【００６４】この一般式（ＩＩ）で表わされる化合物
は、ＳＣ相の上限温度はあまり高くないが、低粘性であ
り、液晶組成物とした場合にＳＡ相を拡大したり、Ｎ
（Ｎ^*）相を消失させたりする傾向があまりないので、
本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物とともに用い
る化合物として、特に適した化合物である。

【００６５】この一般式（ＩＩ）で表わされる化合物及
び本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物を含有する
ＳＣ^*液晶組成物もまた、等方性液体（Ｉ）相からの冷
却時に、Ｎ^*相及びＳＡ相を経てＳＣ^*相に相転移する望
ましい相系列を示し得るもので、配向性に優れ、広い温
度範囲で使用可能で、低粘性の液晶組成物である。

【００６６】本発明の液晶組成物においては、この一般
式（ＩＩ）で表わされる化合物を５〜７０重量％の範囲
で含有することが好ましく、特に１０〜６０重量％の範
囲で含有することが好ましい。

【００６７】更に、一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）で
表わされる化合物とともにＳＣ母体液晶の構成成分とし
て用いるのに適当なＳＣ化合物としては、前述の一般式
（Ｃ）と同様の骨格を有する一般式（ＩＩＩ）

【００６８】

【化１６】

【００６９】（式中、Ｒ⁵は炭素原子数６〜１２の直鎖
状アルキル基を表わし、Ｒ⁶は炭素原子数６〜１２の直
鎖状又は分岐状アルキル基、又は炭素原子数６〜１２の
直鎖状アルケニル基を表わす。）で表わされる化合物及
び前述の一般式（Ｄ）と同様の骨格を有する一般式（Ｉ
Ｖ）

【００７０】

【化１７】

【００７１】（式中、Ｒ⁷は炭素原子数６〜１２の直鎖
状アルキル基を表わし、Ｒ⁸は炭素原子数６〜１２の直
鎖状又は分岐状アルキル基、又は炭素原子数６〜１２の
直鎖状アルケニル基を表わす。）も非常に好適である。

【００７２】本発明は第３の液晶組成物として、（１）
一般式（Ｉ）で表わされる化合物、一般式（ＩＩ）
で表わされる化合物及び一般式（ＩＩＩ）及び一般式
（ＩＶ）で表わされる化合物から成る群から選ばれる化
合物を含有し、ＳＣ相を示す母体液晶及び（２）光学活
性化合物から成るキラルドーパントを含有するＳＣ^*液
晶組成物を提供する。

【００７３】ここで、一般式（ＩＩＩ）で表わされる化
合物の代表的なものの例を第３表に示す。

【００７４】

【表３】

【００７５】一般式（ＩＩＩ）で表わされる化合物は低
粘性であり、ＳＣ相の上限温度は一般式（Ｉ）で表わさ
れる化合物よりやや高いものの、その高温域に広い温度
範囲でＳＡ相を示し、液晶組成物とした場合にＳＡ相を
拡大し、Ｎ相を消失させる傾向が強いものである。しか
しながら、一般式（Ｉ）で表わされる化合物とともに用
いることにより、好ましい相系列を保持した液晶組成物
として用いることが可能となる。

【００７６】また、一般式（ＩＶ）で表わされる化合物
の代表的なものの例を第４表に示す。

【００７７】

【表４】

【００７８】第４表から、一般式（ＩＶ）の化合物は低
粘性であり、ＳＣ相の上限温度は高いけれども、低温側
にＳＦ、ＳＨ相と言った高次のスメクチック相を有する
ことが明らかである。従って、液晶組成物とした場合
に、ＳＣ（ＳＣ^*）相の低温域における温度範囲を拡大
しにくい傾向がある。

【００７９】しかしながら、本発明の一般式（Ｉ）で表
わされる化合物は低温域までＳＣ相を示す傾向が強いの
で、一般式（ＩＶ）で表わされる化合物と一般式（Ｉ）
で表わされる化合物をともに用いることにより、低温域
まで高次のスメクチック相の発現を抑え、温度範囲を拡
大することが可能となる。

【００８０】この一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）で表
わされる化合物に加えて、一般式（ＩＩＩ）及び一般式
（ＩＶ）で表わされる化合物から成る群から選ばれる化
合物を含有するＳＣ^*液晶組成物もまた、等方性液体
（Ｉ）相からの冷却時に、Ｎ^*相及びＳＡ相を経てＳＣ^*
相に相転移する望ましい相系列を示し得るもので、配向
性に優れ、広い温度範囲で使用可能で、低粘性の液晶組
成物である。

【００８１】本発明の液晶組成物において、一般式（Ｉ
ＩＩ）で表わされる化合物の含有量は４０重量％以下、
一般式（ＩＶ）で表わされる化合物の含有量は４０重量
％以下が好ましく、更に、一般式（ＩＩＩ）及び一般式
（ＩＶ）で表わされる化合物を合わせた含有量は５〜５
０重量％の範囲が好ましく、１０〜４０重量％の範囲が
特に好ましい。

【００８２】一般式（Ｉ）あるいは一般式（ＩＩ）で表
わされる化合物、更に、一般式（ＩＩＩ）あるいは一般
式（ＩＶ）で表わされる化合物を含有するＳＣ母体液晶
の応答性を改善するために添加することができる減粘液
晶としては、一般式（Ｆ）

【００８３】

【化１８】

【００８４】（式中、Ｒⁱ及びＲ^jは直鎖状アルキル基を
表わす。）で表わされる化合物や、一般式（Ｇ）

【００８５】

【化１９】

【００８６】（式中、Ｒⁱ及びＲ^jは一般式（Ｆ）におけ
ると同じ意味を表わす。）で表わされる化合物を挙げる
ことができる。

【００８７】一般式（Ｉ）で表わされる化合物及びそれ
を含有するＳＣ^*液晶組成物の優れた特徴は、後述の実
施例及び以下の例からも明らかである。一般式（Ｉ）で
表わされる化合物及び一般式（ＩＩ）で表わされる化合
物を含有するＳＣ母体液晶（Ｈ−１）を調製した。

【００８８】ＳＣ母体液晶（Ｈ−１） 第１表中のNo.１の化合物 ２０．０重量％ 第２表中の(II-1)の化合物 ２４．０重量％ 第２表中の(II-2)の化合物 １６．０重量％ 第２表中の(II-3)の化合物 ２４．０重量％ 第２表中の(II-4)の化合物 １６．０重量％

【００８９】また、このＳＣ母体液晶（Ｈ−１）は、５
９℃以下でＳＣ相を示し、６９℃以下でＳＡ相を示し、
７１℃以下でＮ相を示し、それより高い温度で等方性液
体（Ｉ）相となった。

【００９０】一方、ＳＣ母体液晶（Ｈ−１）において、
一般式（Ｉ）の化合物を含まず、一般式（ＩＩ）の化合
物のみで構成されたＳＣ母体液晶（Ｈ−２）を調製し
た。

【００９１】ＳＣ母体液晶（Ｈ−２） 第２表中の(II-1)の化合物 ３０．０重量％ 第２表中の(II-2)の化合物 ２０．０重量％ 第２表中の(II-3)の化合物 ３０．０重量％ 第２表中の(II-4)の化合物 ２０．０重量％

【００９２】また、このＳＣ母体液晶（Ｈ−２）は、５
５．５℃以下でＳＣ相を示し、６４．５℃以下でＳＡ相
を示し、７０℃以下でＮ相を示し、それより高い温度で
Ｉ相となった。

【００９３】このＳＣ母体液晶（Ｈ−１）９８重量％及
び式（Ｐ）

【００９４】

【化２０】

【００９５】で表わされる光学活性化合物２重量％から
成るＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−１）は、６１℃以下でＳＣ^*
相を示し、６７．５℃以下でＳＡ相を示し、７０℃以下
でＮ^*相を示し、それより高い温度で等方性液体（Ｉ）
相となった。

【００９６】このＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−１）は配向性
がよく、室温における電気光学的応答速度は５０μ秒と
高速であった。

【００９７】それに対して、ＳＣ母体液晶（Ｈ−２）９
８重量％及び式（Ｐ）で表わされる光学活性化合物２重
量％から成るＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−２）は、５７℃以
下でＳＣ^*相を示し、６２℃以下でＳＡ相を示し、６８
℃以下でＮ^*相を示し、それより高い温度で等方性液体
（Ｉ）相となった。

【００９８】このＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−２）の室温に
おける電気光学的応答速度は６０μ秒であり、ＳＣ^*液
晶組成物（Ｍ−１）に比べて劣り、その温度範囲におい
てもＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−１）に劣っていた。

【００９９】次に、ＳＣ母体液晶（Ｈ−１）において、
No.１の化合物に代えて、第１表中の式（Ｒ）

【０１００】

【化２１】

【０１０１】で表わされる化合物を同量用いて、ＳＣ母
体液晶（Ｈ−３）を調製した。

【０１０２】ＳＣ母体液晶（Ｈ−３） 第１表中の式（Ｒ）の化合物 ２０．０重量％ 第２表中の(II-1)の化合物 ２４．０重量％ 第２表中の(II-2)の化合物 １６．０重量％ 第２表中の(II-3)の化合物 ２４．０重量％ 第２表中の(II-4)の化合物 １６．０重量％

【０１０３】また、このＳＣ母体液晶（Ｈ−３）は、５
４．５℃以下でＳＣ相を示し、７０℃以下でＳＡ相を示
し、７０．５℃以下でＮ相を示し、それより高い温度で
Ｉ相となった。

【０１０４】このＳＣ母体液晶（Ｈ−３）９８重量％及
び式（Ｐ）の光学活性化合物２重量％から成るＳＣ^*液
晶組成物（Ｍ−３）は、５８℃以下でＳＣ^*相を示し、
６９℃以下でＳＡ相を示し、７０℃以下でＮ^*相を示
し、それより高い温度でＩ相となった。

【０１０５】このＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−３）の室温に
おける電気光学的応答速度は５８μ秒とやや遅くなり、
その温度範囲においてもＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−１）に
劣っていた。

【０１０６】このように、ＳＣ母体液晶（Ｈ−１）、
（Ｈ−２）及び（Ｈ−３）、あるいはＳＣ^*液晶組成物
（Ｍ−１）、（Ｍ−２）及び（Ｍ−３）を比較すること
により、一般式（Ｉ）で表わされる化合物を含有する本
発明の液晶組成物においては、ＳＣ^*相の上限温度が高
くなり、応答性も向上していることが明らかである。

【０１０７】また、側鎖に２重結合を有しない比較の式
（Ｒ）の化合物を用いた場合と比べて、Ｎ^*相の温度範
囲が拡大し、ＳＡ相の温度範囲が狭くなっていることが
わかる。

【０１０８】このことから、本発明の一般式（Ｉ）で表
わされる化合物を含有する液晶組成物は、ＳＡ相を示す
傾向が強く、Ｎ相を消失させる傾向にあるキラルドーパ
ント、あるいは上記一般式（Ｅ）あるいは一般式（Ｆ）
で表わされる減粘液晶を添加しても、Ｉ−Ｎ^*−ＳＡ−
ＳＣ^*相の好ましい相系列と、広い温度範囲を有し、且
つ高い上限温度を容易に保ち得ることが理解できる。

【０１０９】また、一般式（Ｉ）で表わされる化合物
は、粘性がかなり低いので、液晶組成物に加えることに
よりその応答性はかなり改善され、非常に効果のあるこ
とが理解できる。

【０１１０】

【実施例】以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明
するが、本発明の主旨及び適用範囲はこれらの実施例に
よって制限されるものではない。

【０１１１】本実施例において、相転移温度の測定は温
度調節ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計
（ＤＳＣ）を併用して行った。また、組成物中における
「％」はすべて「重量％」を表わすものとする。

【０１１２】また、化合物の構造は核磁気共鳴スペクト
ル（ＮＭＲ）により確認した。なお、ＮＭＲにおけるＣ
ＤＣｌ₃は溶媒を表わし、ｓは一重線を、ｄは二重線
を、ｔは三重線を、ｍは多重線を表わす。

【０１１３】（実施例１） ２−［４−（２−オクテニ
ルオキシ）フェニル］−５−オクチルピラジン（第１表
中のNo.1の化合物）の合成

【０１１４】２−（４−ヒドロキシフェニル）−５−オ
クチルピラジン３００mgを、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムア
ミド（ＤＭＦ）６mlに溶解した。この溶液に室温でｔ−
ブトキシカリウム１２０mgを加え、３０分間攪拌した。
この混合物に、２−オクテノールより合成した１−ブロ
モ−２−オクテン２１０mgのＤＭＦ２ml溶液を室温で１
０分間かけて滴下し、更に４時間攪拌した。反応終了
後、エーテルを加え、有機層を希塩酸、水、次いで飽和
食塩水で洗滌し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶
媒を留去して、粗生成物２５６mgを得た。この粗生成物
をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ヘキサン／
酢酸エチル＝１０／１）を用いて精製して、２−［４−
（２−オクテニルオキシ）フェニル］−５−オクチルピ
ラジンの白色結晶２１６mgを得た。更にこれをエタノー
ルから再結晶させて精製物を得た。

【０１１５】この精製物の相転移温度は第１表に示し
た。また、ＮＭＲで測定した結果は、以下の通りであっ
た。

【０１１６】ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃）：δ＝０．６７〜
１．０７（ｍ，６Ｈ）、１．０７〜２．２６（ｍ，２０
Ｈ）、２．８０（ｔ，２Ｈ）、４．５７（ｄ，２Ｈ）、
５．４６〜６．１０（ｍ，２Ｈ）、７．００（ｄ，２
Ｈ）、７．９２（ｄ，２Ｈ）、８．４３（ｓ，１Ｈ）、
８．８６（ｓ，１Ｈ）

【０１１７】（実施例２） ＳＣ^*液晶組成物の調製 実施例１のNo.１の化合物及び一般式（ＩＩ）で表わさ
れる化合物を含有する以下の組成のＳＣ母体液晶（Ｈ−
１）を調製した。

【０１１８】ＳＣ母体液晶（Ｈ−１） 実施例１のNo.１の化合物 ２０．０％ 第２表中の(II-1)の化合物 ２４．０％ 第２表中の(II-2)の化合物 １６．０％ 第２表中の(II-3)の化合物 ２４．０％ 第２表中の(II-4)の化合物 １６．０％

【０１１９】次に、このＳＣ母体液晶（Ｈ−１）９８％
及びキラルドーパントとして以下の式（Ｐ）

【０１２０】

【化２２】

【０１２１】の光学活性化合物２％から成るＳＣ^*液晶
組成物（Ｍ−１）を調製した。この液晶組成物は６１℃
以下でＳＣ^*相を示し、６７．５℃以下でＳＡ相を示
し、７０℃以下でＮ^*相を示した。

【０１２２】（比較例１）ＳＣ母体液晶（Ｈ−１）にお
いて、一般式（Ｉ）の化合物を用いずに、一般式（Ｉ
Ｉ）の化合物から成るＳＣ母体液晶（Ｈ−２）を調製し
た。

【０１２３】ＳＣ母体液晶（Ｈ−２） 第２表中の(II-1)の化合物 ３０．０％ 第２表中の(II-2)の化合物 ２０．０％ 第２表中の(II-3)の化合物 ３０．０％ 第２表中の(II-4)の化合物 ２０．０％

【０１２４】このＳＣ母体液晶（Ｈ−２）９８％及び式
（Ｐ）の光学活性化合物２％から成るＳＣ^*液晶組成物
（Ｍ−２）を調製した。この液晶組成物のＳＣ^*相の上
限温度は５７℃であり、ＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−１）に
比べて低くなり、また、６２℃以下でＳＡ相を示し、６
８℃以下でＮ^*相を示した。

【０１２５】（比較例２）ＳＣ母体液晶（Ｈ−１）にお
いて、一般式（Ｉ）の化合物に代えて、実施例１のNo.
１の化合物の類似構造を有する式（Ｒ）

【０１２６】

【化２３】

【０１２７】の化合物を同量用いたＳＣ母体液晶（Ｈ−
３）を調製した。

【０１２８】ＳＣ母体液晶（Ｈ−３） 第１表中の式（Ｒ）の化合物 ２０．０％ 第２表中の(II-1)の化合物 ２４．０％ 第２表中の(II-2)の化合物 １６．０％ 第２表中の(II-3)の化合物 ２４．０％ 第２表中の(II-4)の化合物 １６．０％

【０１２９】このＳＣ母体液晶（Ｈ−３）９８％及び式
（Ｐ）の光学活性化合物２％から成るＳＣ^*液晶組成物
（Ｍ−３）を調製した。この液晶組成物のＳＣ^*相の上
限温度は５８℃であり、ＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−１）に
比べて低くなり、また、６９℃以下でＳＡ相、７０℃以
下でＮ^*相を示し、ＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−１）に比べて
ＳＡ相が拡大し、Ｎ^*相の温度幅は約１度と狭くなっ
た。

【０１３０】（実施例２） 液晶表示素子の作成 ＩＴＯ蒸着ガラス板（電極面積７０mm²）にポリイミド
形成溶液を塗布し、ポリイミド被膜を作成した（基板
Ａ）。同様にして、グラスファイバーのスペーサーを混
合した上記のポリイミド形成溶液を用いてスペーサーを
含んだポリイミド被膜を作成した（基板Ｂ）。基板Ａ及
び基板Ｂをナイロン布でラビング処理を施した。一方の
基板に熱硬化型エポキシ接着剤を塗布して、基板Ａ及び
基板Ｂをそのラビング方向が互いに平行かつ逆向きにな
るように重ね合わせ、加熱硬化させ、セルを作成した。

【０１３１】こうして得られたセルに、実施例１で得ら
れたＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−１）を加熱して等方性液体
（Ｉ）相とした状態で注入し、次いで徐冷を行い、Ｎ^*
相、ＳＡ相、次いでＳＣ^*相を配向させて液晶表示素子
を得た。配向状態は非常に良好であった。このセルのセ
ル厚を測定したところ、約２．０μｍであった。

【０１３２】このセルに電界強度１０Ｖ_p-p／μｍの矩
形波を印加してその電気光学的応答速度を測定したとこ
ろ、２５℃で５０μ秒と高速応答を確認できた。このと
きの自発分極は５．６nC／cm²、チルト角は２４．８゜
であった。コントラストは非常に良好であった。

【０１３３】（比較例３）実施例２と同様にして作成し
たセルに、比較例１で得られたＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−
２）を用いて、同様にして液晶表示素子を作成した。

【０１３４】実施例２と同様にして測定した電気光学的
応答速度は、２５℃で６０μ秒であり、実施例２と比較
して遅くなった。また、このときの自発分極は６．２nC
／cm²であり、チルト角は２６゜であった。

【０１３５】（比較例４）実施例２と同様にして作成し
たセルに、比較例２で得られたＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−
３）を用いて、同様にして液晶表示素子を作成した。

【０１３６】実施例２と同様にして測定した電気光学的
応答速度は、２５℃で５８μ秒であり、実施例２と比較
してやや遅くなった。また、このときの自発分極は６．
７nC／cm²であり、チルト角は１６．２゜であり、コン
トラストはやや低くなった。

【０１３７】（実施例３）実施例１のNo.１の化合物、
第２表中の一般式（ＩＩ）の化合物、第３表中の一般式
（ＩＩＩ）の化合物及び第４表中の一般式（ＩＶ）の化
合物を含有し、以下の組成から成るＳＣ母体液晶（Ｈ−
４）を調製した。

【０１３８】ＳＣ母体液晶（Ｈ−４）

【０１３９】

【化２４】

【０１４０】この液晶組成物は６０℃以下でＳＣ相を、
７０℃以下でＳＡ相を、７６℃以下でＮ相を示した。ま
たその融点は約−２４℃であった。

【０１４１】このＳＣ母体液晶（Ｈ−４）９５％、及び
キラルドーパントとして式（Ｑ）

【０１４２】

【化２５】

【０１４３】で表わされる光学活性化合物５％から成る
ＳＣ^*液晶組成物（Ｍ−４）を調製した。

【０１４４】この液晶組成物は６０．５℃以下でＳＣ^*
相を、７２．５℃以下でＳＡ相を、７４．５℃以下でＮ
^*相を示した。またその融点は−２５℃以下であった。

【０１４５】実施例２と同様にして、液晶表示素子を作
成し、その電気光学的応答速度を測定したところ、２５
℃で４０μ秒と非常に高速であった。また、自発分極は
９．９nC／cm²、チルト角は１６．２゜であり、その配
向性は非常に良好で、コントラストも良好であった。

【０１４６】

【発明の効果】本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合
物は低粘性であり、対応する側鎖が直鎖の化合物と比較
して、広い温度範囲でＳＣ相を示し、好ましい相系列を
有する母体液晶の構成材料として優れている。

【０１４７】また、本発明の一般式（Ｉ）で表わされる
化合物を含有する強誘電性液晶組成物は、広い温度範囲
でＳＣ^*相を示し、室温で４０μ秒以下という高速応答
が可能である。更に、配向性に優れ、良好なコントラス
トを得ることができ、表示用光スイッチング素子の材料
として極めて有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｃ０７Ｄ 213/30 Ｃ０７Ｄ 213/30 239/26 239/26 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C07D 241/12 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（Ｉ） 【化１】 （式中、Ｒ¹は炭素原子数６〜１２の直鎖状アルキル基
   を表わし、Ｒ²は炭素原子数３〜７の直鎖状アルキル基
   を表わす。）で表わされる化合物。
2. 【請求項２】 （１）請求項１記載の一般式（Ｉ）で表
   わされる化合物を含有し、スメクチックＣ相を示す母体
   液晶及び（２）光学活性化合物から成るキラルドーパン
   トを含有することを特徴とする強誘電性液晶組成物。
3. 【請求項３】 一般式（ＩＩ） 【化２】 （式中、Ｒ³は炭素原子数６〜１２の直鎖状アルキル基
   を表わし、Ｒ⁴は炭素原子数６〜１２のアルキル基又は
   直鎖状アルケニル基を表わす。）で表わされる化合物を
   含有することを特徴とする請求項２記載の強誘電性液晶
   組成物。
4. 【請求項４】 （１）一般式（ＩＩＩ） 【化３】 （式中、Ｒ⁵は炭素原子数６〜１２の直鎖状アルキル基
   を表わし、Ｒ⁶は炭素原子数６〜１２のアルキル基又は
   直鎖状アルケニル基を表わす。）で表わされる化合物及
   び（２）一般式（ＩＶ） 【化４】 （式中、Ｒ⁷は炭素原子数６〜１２の直鎖状アルキル基
   を表わし、Ｒ⁹は炭素原子数６〜１２のアルキル基又は
   直鎖状アルケニル基を表わす。）で表わされる化合物か
   ら成る群から選ばれる化合物を含有することを特徴とす
   る請求項３記載の強誘電性液晶組成物。
5. 【請求項５】 請求項２、３又は４記載の強誘電性液晶
   組成物を構成要素とする液晶表示素子。