JPH02238086A

JPH02238086A - 液晶材料

Info

Publication number: JPH02238086A
Application number: JP6004589A
Authority: JP
Inventors: Takaki Takato; 孝毅高頭; Masanori Sakamoto; 正典坂本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-13
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1990-09-20

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は新規な構造を有する液晶材料に関し，特にキラ
ルスメクチックＣ層を示す強誘電性液晶材料に対して有
用なものである．（従来の技術）液晶は、従来より小型フラットパネルディスプレーの本
命として電卓、時計などに広く用いられている．また、
最近では自動車用ディスプレーパーソナルコンピュータ
用ディスプレーとしても用いられている．更に、小型液
晶テレビのような動画用ディスプレーとしても応用され
始めている．ところで、従来、電卓、時計などに用いら
れている液晶としてはツイステッドネマチック液晶が知
られている．しかしながら、この液晶を用いた表示方式
では応答速度が不充分であることや、クロストークが発
生するなどの問題があった．このため、この液晶は、動
画用の大画面ディスプレーなど、速い応答速度が要求さ
れるものへの応用は困難であった．こうした問題を解決するために、ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｔ
ｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマト
リックスのような方式も開発されているが、製造コスト
が高いなどの問題があった．こうしたことから、ツイステッドネマチック液晶を用い
た表示方式に代わるものとして強誘電性液晶による表示
方式が注目されている．この方式は、１９７５年にＲ．
　Ｂ．　Ｍａｙｅｒらにより発表されたもので、従来の
方式に比べて応答速度が速いこと、メモリ効果を持つこ
となどの特長を有している。この強誘電性液晶は、液晶
形態がキラルスメクチックＣ相をとるものである．こう
した強誘電性液晶となり得る材料としては、従来より多
数のものが知られている．しかしながら、従来の強誘電性液晶は、空気中の水分や
光などに対して不安定であり、しかもキラルスメクチッ
クＣ相の温度範囲が狭いため使用上の制約があった．その理由のひとつとして、液晶材料、特に強誘電性液晶
材料に用いられる化合物の構造が極めて限定されている
ことが挙げられる．すなわち、一ａに液晶化合物は、中央部に２個以上のベ
ンゼン環もしくはナフタレン環などの芳香族環構造又は
シクロヘキシル環などの脂環式環構造、両端部に直鎖ア
ルキル基を有し、これらをエーテル結合、エステル結合
、単結合、二重結合、三重結合などの結合部分により結
合した構造を有している．従来より、前述した構造が種々組合わされて、多数の液
晶材料が合成されてきた．しかし、周知の構造を組合わ
せなだけでは、設計できる液晶材料にも限界がある．したがって、動作温度範囲を広げなり、応答速度に相関
する自発分極や粘度を改善する観点から、新規な構造を
持つ液晶化合物、特に強誘電性化合物が要望されていた
．（発明が解決しようとする課題）本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
り、その目的は新規なｍ造の液晶材料を提供し、強誘電
性液晶材料の構造的なバリエーションを広げ、ひいては
ディスプレーなどの動作温度範囲を広げ、応答速度を速
くすることにある．［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の液晶材料は、−ＪＲ式（Ｉ）（ただし、式中Ｘ，Ｙはのいずれか又はこれらの置換体を表わす．○ という結合部が存在する新規な構造を有する．本発明に
係る一般式（工）で表わされる液晶材料は、通常、以下
のようにして合成される．すなわち、この液晶材料は、
一般式（Ａ）○ 一〇一〇−　　−ＣＨ＝Ｎ−　　一Ｎ＝ＣＨ−、アゾ、
アゾキシ、−Ｃ｝｛＝ＣＨ−、−Ｃ｝１２　ＣＨ．−Ｃ
Ｈ．Ｏ−、又は一〇〇Ｈ２−を表わす．Ｒ，Ｒ−はアル
キル基を表わし、同一であっても異なっていていもよい
．ｍ，ｎは０又は１を表わす．》で表わされることを特徴とするものである．本発明に係
る一般式（工）で表わされる液晶材料は、中央部に《ただし、式中Ｒ、■、Ｘ及びｍは前述の定義に従う．
》で表わされるカルボン酸、塩化チオニル（Ｂ）及び一般
式（Ｃ）Ｒ”　（Ｗ）　一Ｙ−ＯＨ　　　　　　　　　　　（Ｃ
）ｎ（ただし、式中Ｒ−、Ｗ，Ｙ及びｎは前述の定義に従う
．）で表わされるアルコール又はフェノール誘導体を反応さ
せることにより合成される．こめ反応の一例を以下に示す．まず、７−アルコキシフ
ルオレノン（Ａ−１＞と塩化チオニル（Ｂ）とを反応さ
せることにより、反応中間体（Ｄ）を生成する．この反
応中間体（Ｄ＞を単離することなく、例えばピリジン溶
液とし、この溶液に４−アルコキシフェノール（Ｃ−１
＞を加え、数時間還流加熱することにより、本発明に係
る液晶材料（Ｉ−１＞を合成することができる．生成物として、（Ｅ）が生じる．なお、以上に例示した合成反応において、反応中間体（
Ｄ）は、下記の反応によって分解して反応中間体（Ｄ−
）を生じやすい．この場合、最終このような副反応を防
止するなめには、温和な反応条件を設定することが望ま
しい．前述した例では、液晶材料の中心骨格は、７−アルコキ
シフルオレノン−２−カルボン酸フェニルエステルであ
るが、これに限らず、Ｒ，Ｒ”、Ｖ、Ｗ，Ｘ，Ｙ，ｍ，
ｎの組合わせを種々変更することにより、一般式（Ｉ）
で表わされる各種の液晶材料を合成することができる．なお、液晶相の温度範囲を拡大する観点からは、一般式
（Ｉ＞中のＲ及びＲ−とじて、炭素数１〜２０の直鎖ア
ルキル基が選択され、より望ましくは炭素数４〜１０の
直鎖アルキル基が選択される．また、一般式（Ｉ）中の
Ｒ，Ｒ−の少なくともいずれか一方として、不斉炭素を
有するアルキル基が選択される場合もある．これらの液晶材料は、キラルスメクチックＣ相又はスメ
クチックＣ相を示す．本発明に係る液晶材料を強誘電性液晶の構成成分として
用いる場合、液晶相の温度範囲を拡大する観点から、一
ｉ式（Ｉ）で表わされる液晶材料のうち複数種を混合す
るか、又は一般式（工）で表わされる液晶材料とスメク
チックＣ相もしくはキラルスメクチックＣ相を示す他の
液晶材料とを混合して用いることが望ましい．このうち、本発明に係る一最式（Ｉ）で表わされる液晶
材料と他の液晶材料とを混合する場合、一般式（Ｉ）で
表わされる液晶材料の含有率は、０．５〜８０重量％で
あることが望ましい．これは、０．５重量％未満では液
晶相の温度範囲の拡大及び自発分極の増大が充分でなく
なり、一方８０重量％を超えると液晶組成物の粘度が増
加しすぎるなどの不都合を生じるなめである．（作用）本発明に係る一般式（Ｉ）で表わされる液晶材料は、構
造的なバリエーションが広く、特にキラルスメクチック
Ｃ相を示す可能性のある温度範囲が従来より広がる．ま
た、これらの液晶材料は強誘電性液晶として自発分極も
大きい．したがって、この液晶材料を用いて強誘電性液
晶組成物を調製すれば、キラルスメクチックＣ相の温度
範囲すなわち動作温度範囲が広く、しかも自発分極が大
きいので低電圧で応答速度の速いディスプレーなどを提
供することができる．《実施例〉以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する．Ｇ．　Ｗ．　Ｇｒａｙらの方法（ＧＪＩ．Ｇｒａｙ　ａ
ｎｄ　Ａ．Ｉｂｂｏｔｓｏｎ，Ｊ．，３２２８（１９５
７））により合成した２−デシ口キシフルオレノン−７
−カルボン酸３．ＯＯｇ　（　７．８９Ｘ　１０−’ｍ
ｏｌ）を、塩化チオニル３５ｍｌに溶解し、７０℃で２
時間加熱した．塩化チオニルを留去した後、残存した反
応生成物を乾燥ビリジン２５ｍｌに溶解した．この溶液
に対して、ｓ−４−（２−オクチルオキシ）フェノール
２．２１ｇ　（　９．９５ｍｍｏｌ）を１０ｍｌノ乾燥
ビリジンに溶解した溶液を滴下し、８０℃で３時間加熱
した．その後、反応溶液を水中に注入し、塩酸を加えて
酸性とした後、生成した沈殿を回収した．この沈殿を、
シリカゲル５００ｇを充填しトルエンを展開溶媒とする
カラムを用い、カラムクロマトグラフィーにより精製し
た．得られた溶液から溶媒を留去した後、残存した生成物を
石油ベンゼンートルエンで再結晶し、０．８４ｇ　（　
１．２９ｉｍＯＩ、収率１６．４％）の針状晶を得た．
以下に最終生成物のスペクトルデータを示す．ＭＳ．ｍ
／ｅＮＭＲ　　（δＨ　　，ｉｎ　　Ｃ　Ｄ　Ｃｊｌ　　ｓ
　　、Ｉ）ｐｆｆｌ）８．３２（１Ｎ，ｓ，ｆｌｕｏｒ
ｅｎｏｎｅ　ＩＨ）３．２５（１１，ｄｄ，ｆｌｕｏｒ
ｅｎｏｎｅ　３Ｈ），７．４５（２Ｈ，ｄ，ｆｌｕｏｒ
ｅｎｏｎｅ（４　　ａｎｄ　　５）Ｈ）７．２６−６．
９５（５Ｈ，ｍ，ｆｌｕｏｒｅｎｏｎｅ　　８Ｈ，−Ｏ
ＡｒＯ−（２’，３’５゜．６゜）■），６．８０（ＩＨ，ｄｄｊｌｕｏｒｅｎｏｎｅ　６Ｈ）４
．２５（１ｔｌ，ｎ，−ＡｒＯ−ＣＩ＜），４．０２（
２Ｈ，　ｔ，Ｒ−ＣＨ２−０−ｆｌｕｏｒｅｎｏｎｅ）
，１．　９０−０．８０（３５８，　ｌ，−（Ｃｌ２）
８ＣＨ３，　−ＣＨ３，−Ｃ６Ｈ１３）．ＩＲ（ＫＢｒ
　−ｄｉｓｋ　　ｃｍ−’）２８７０（ｓ），２８３０
（ｓ），１７４０（ｓ），１７２０（ｓ），１６１０（
ｓ）１４９０（Ｓ），１４７０（Ｓｌ，１３８０（ｗ）
，１３６０（ｗ），１３００（ｓ），１２６０（ｓ），
１２００（ｓ），１１５０（ｗ），１１３０（ｗ），１
１００（ｍ），１０６０（ｍ）ＵＶ（ｉｎ　　ＣＨ２　　ＣｆＪ　　２　　，ｎｍ）４
３９，３４０，３２６，３８３，２３１以上のデータか
ら、得られた化合物は前述した構造式（Ｉ−２）で示さ
れる構造を有していることがわかる．この化合物は、９３〜１０３℃でＳ　ｍ　Ｃ　”相を示
すことが確認された．また、この化合物の自発分極の温
度変化を第１図に示した．［発明の効果コ以上詳述したように本発明の液晶材料は、構造的なバリ
エーションが広く、特にキラルスメクチックＣ相を示す
可能性のある温度範囲が従来より広がる６また、これら
の液晶材料は強誘電性液晶として自発分極も大きい．し
たがって、この液晶材料を用いて強誘電性液晶組成物を
調製すれば、キラルスメクチックＣ相の温度範囲すなわ
ち動作温度範囲が広く、しかも自発分極が大きいので低
電圧で応答速度の速いディスプレーなどを提供すること
ができる．

【図面の簡単な説明】

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（ただし、式中Ｘ、Ｙは ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼ のいずれか又はこれらの置換体を表わす。Ｖ、Ｗは単結合、−Ｏ−、▲数式、化学式、表等があり
ます▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、−ＣＨ＝Ｎ−、−
Ｎ＝ＣＨ−、アゾ、アゾキシ、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ
＿２ＣＨ＿２−、−ＣＨ＿２Ｏ−、又は−ＯＣＨ＿２−
を表わす。Ｒ、Ｒ＾−はアルキル基を表わし、同一であっても異な
っていてもよい。ｍ、ｎは０又は１を表わす。）で表わされることを特徴とする液晶材料。
（２）一般式（ I ）中のＲ、Ｒ＾−の少なくともいず
れか一方が直鎖アルキル基であることを特徴とする請求
項（１）記載の液晶材料。
（３）一般式（ I ）中のＲ、Ｒ＾−の少なくともいず
れか一方が不斉炭素を有するアルキル基であることを特
徴とする請求項（１）記載の液晶材料。