JPH03221588A - 液晶組成物用配合剤およびそれらを含む液晶組成物 - 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】 〔従来技術〕 近年、時計、電卓等の表示方式にＴＮ型液晶表示素子が
広汎に用いられている。この表示方式に使用される液晶
物質はネマチックまたはネマチックーコレスティリック
液晶であり、電界に対して分子を動かす廓動力が本質的
に液晶分子の誘電率異方性に基づいているため、応答速
度が遅いことおよび高マルチプレツクス駆動が困難であ
ることなど基本的問題点を有している。

最近、これらの問題点を克服できる可能性を持つスメク
チック液晶、特に強誘電性を示すカイラルスメクチック
液晶が盛んに研究されてきた。その理由としてスメクチ
ック液晶、特に強誘電性液晶は、１９８０年にＣ１ａｒ
ｋとＬａｇａｖａｌｌにより、■サブマイクロ秒の高速
応答性、■双安定によるメモリー特性、■書き込みしき
い値電圧の存在、等の表示デバイス上極めて重要な特性
が報告されて以来、新しい表示デイスプレー用材料とし
て大きな注目を集めるようになり、大容量用デイスプレ
ー、メモリー型デイスプレーそして光変調素子への応用
が試みられている。

液晶材料、とくに強誘電性液晶に要求される実用性能は
、■化学的、光化学的に安定であり、耐久性に優れてい
る。■低温から高温までの幅広い液晶相を示し、室温を
含む広い温度範囲で強誘電性を示す。■液晶分子の回転
粘性が小さく、かつ自発分極が大きく高速応答が可能で
ある。■複屈折率の大きさが表示コントラストの増大に
適合している。■弾性率のバランスがダイナミック駐動
に適している。■適当なチルト角を有しており、高い表
示コントラストが得られるなどである。

これらの材料設計に基すいて、さまざまな液晶材料が合
成されてきたが、全ての諸特性を満足することのできる
単一の液晶材料はいまのところ無い。このため、実用的
には単体液晶のまま使用されるのではなく、少なくとも
数種類から十数種類の液晶材料をブレンドして多成分混
合液晶材料を調整して液晶表示方式に要求される特性機
能を実現している。

現在、強誘電性液晶の材料物性を適切に調整する混合ブ
レンド系には、大別して２通りの方法があり、カイラル
スメクチック相を示す液晶を複数混合する方法とスメク
チック相を示す液晶または液晶組成物用配合剤（以後キ
ラルドーパントと記す）を加える方法である。

前者の場合、カイラルスメクチックＣ相を示す温度範囲
の拡張および印加電界に対する応答速度に反映する大き
な自発分極などについては要求される物性に比較的容易
に調整可能であるといえる。しかしながら、大きな自発
分極を有する液晶化合物の分子構造は双極子が不斉炭素
に近く位置する構造を持ち、自発分極は大きいが液晶分
子の回転粘性も高くなる傾向を示し、室温近くでは動画
像表示に十分な高速応答を得ることが困難である。後者
の方法では主成分となるスメクチックＣ相を示す液晶ま
たは液晶組成物（母体液晶と記す）はそれ自体光学活性
である必要はなく、液晶表示方式に要求される特性を満
たすように種々混合調整される。この母体液晶に、液晶
相を示すことが好ましいが液晶性を示さなくてもよい光
学活性化合物を任意に混合して、キラルスメクチックＣ
相および適当な自発分極を誘発して高速応答を゛しめず
強誘電性液晶材料を調整する方法である。

後者の方法によれば、母体液晶において粘度の低い液晶
組成物を調整し、キラルドーパントの添加により自発分
極やキラ用スメクチックＣ相のら旋ピッチなどを制御し
て電気光学素子の良好な応答速度、配向性およびコント
ラストを得ることが可能であり、実用材料の製造技術と
して主流になりつつある。このような技術的観点から優
れた性能を示す光学活性または非光学活性化合物からな
る母体液晶およびカイラルドーパントが求められている
。

〔目　　的〕

本発明の目的は、新規な優れた強誘電性液晶、液晶組成
物用配合剤およびそれを含有する新規な液晶組成物を提
供することにある。

〔構　　成〕

本発明の１つは一般式 ％式％［１） ［Ｒ，は、１〜１８のフルオロアルキル基Ｒ２は、１〜
１６のアルキル基 Ｒ３は、０２Ｆ５、ＣＦ、、ＣＨＦ２またはＣＨ２ＦＸ
は、０、ＣＯＯ１ＯＣＯまたは単結合Ｙは、Ｃｏｏ　、
　ＯＣＯ、ＣＨ２Ｏまたは０ＣＨ２Ｚは、ＣＯＯまたは
０ （Ａ）、（Ｂ）は、環状基より選らばれる。

へま光学活性中心を示す。〕 で表わされる光学活性化合物であることを特徴とする液
晶化合物または液晶組成物用配合剤に関する。

本発明の他の１つは、前記化合物を少くとも１種含有す
ることを特徴とする液晶組成物、とくにカイラルスメク
チック相を示す液晶組成物に関する。

前記環状基としては、 等の環状基を挙げることができるが、これらの環状基の
水素原子の１ないし４つがＦに、または土ないし２つが
ＣＱ、　Ｂｒ、　Ｃ’Ｎ基、ＮＯ２基およびＣＦ、基に
置換されていても良い。

前記−膜形〔１〕において、Ｒ０基は炭素数１〜１８の
フルオロアルキル基で、好ましくは炭素数４〜１６のフ
ルオロアルキル基、すなわちｎ−ブチル基、ｎ−ペンチ
ル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル
基、ｎ−ノニル基、Ｄ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、
ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル
基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘ
プタデシル基、ｎ−オクタデシル基等の直鎖アルキル基
中にフッ素を導入した基、とりわけ直鎖中の一部がパー
フルオロ型のものが挙げられる。とくに、ｃ、ｐ２．−
、−（ｃＨ，）ｉ−（ただし、Ｑ＝１〜１２．　ｋ　＝
　Ｏ〜２）で示されるフルオロアルキル基が適当である
。

Ｒ２は直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基およびアラ
ルキル基を示す。直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基
としては、好ましくは炭素数１〜１２の直鎖状アルキル
基、分岐状アルキル基、すなわちｎ−プロピル基、ｎ−
ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプ
チル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基
、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−１−リゾシ
ル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−
ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシ
ル基、１−メチルブチル基、２−メチルブチル基、３−
メチルブチル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペ
ンチル基、１−メチルヘキシル基、１−メチルヘプチル
基などがある。アラルキル基としては、フェニル基、ベ
ンジル基、フェネチル基、置換フェニル基などがある。

Ｒ３は、ＣＨ，ｌ、Ｆｎ（ｍ＋ｎ＝３ｔｍ＝ｏ＋１ｔ２
．３）、Ｃ２Ｆ５．ＣＣＱＦ、、ＣＣ文、　Ｆ　、　Ｃ
ＣＱ３゜ＣＦ３ＣＣＯ２等を示す。

本発明の目的化合物の一船釣合成例を示す。

光学活性ハロアルキル−２−アルカノールとベンジルオ
キシ安息香酸クロリドとを反応させ、エステル体を製造
したのち、パラジウム炭素等の触媒を用いて水添処理し
、光学活性ハロアルキル−２−アルカノールのフェノー
ル誘導体（２）を製造する。

ＨＯ−◎−ＣＯＯ−ＣＨ−Ｒ２ 寧 （Ｒ２，Ｒ，は前記と同一。

上記のフェノール誘導体〔２〕 一般式 ） ％式％［３］ ） で表わされる４−フルオロアルキルオキシ−４７−ビフ
ェニルカルボン酸〔３〕の酸クロリドとをピリジン、ジ
メチルアミンおよびトリエチルアミンなどの塩基等の存
在下、塩化メチレン、テトラヒドロフラン、ジエチルエ
ーテルなどの不活性溶媒中にて反応させて、目的化合物
である光学活性ハロアルキル−２−アルカノールの４−
（４′−フルオロアルキルオキシビフェニル−４′−カ
ルボニルオキシ）安息香酸エステルを製造することがで
きる。

また、別法として、本発明の化合物は光学活性ハロアル
キル−２−アルカノールのフェノール誘導体〔２〕と４
−フルオロアルキルオキシ−４′−ビフェニルカルボン
酸〔３〕とを、ジシクロへキシルカルボジイミド等の脱
水縮合剤を用いてエステル反応を行うことによって製造
することができる。

光学活性化合物は絶対構造が（Ｒ）一体および（Ｓ）一
体いずれの構造も含むエナンチオマーであり、その光学
純度は好ましくは１００パーセントエナンチオエクセス
であるが、とくにその光学純度を規定するものではない
。

本発明の化合物としては、光学活性ハロアルキル−２−
アルカノールから誘導される下記に示す化合物が例示で
きる。

４−フルオロアルキル安息香酸エステル４−フルオロア
ルキルオキシ安息香酸エステル４−フルオロアルキルシ
クロへキシルカルボン酸エステル ４−フルオロアルキルオキシシクロへキシルカルボン酸
エステル ４−フルオロアルキル−４′−ビフェニルカルボン酸エ
ステル ４−フルオロアルコキシ−４・′−ビフェニルカルボン
酸エステル フェニルエーテル ４−（４−フルオロアルコキシベンゾイルオキシ）フェ
ニルエーテル テル ステル エステル フェニルエステル ルフェニルエステル シルエステル ４−フルオロアルキル−４′ 一ビフェニル力ルポ テル ーテル エーテル フェニルエーテル ルフェニルエーテル ルエーテル シルエーテル キシ力ルボニル−４−ビフェニルエステルエステル ルエステル ステル エステル ステル エステル チル ４−フルオロアルキル安息香＠−４’−アルコキシ−４
−シクロへキシルフェニルエステルオキシ）シクロへキ
シルカルボン酸エステルレン）フェニルエーテル キシ）シクロヘキシルエーテル レン）シクロヘキシルエーテル チレン）シクロへ等ンルエーアル ステル エステル ステル エステル レンオキシ）ビフェニルニーアル ４−（４〜フルオロアルキルシクロへキシルフェニルオ
キシカルボニル）安息香酸エステルチル アル シカルボニル）ヒフェニルエーアル さらに、例示された化合物のアルキルおよびアルコキシ
がそれぞれ対応するアルコキシカルボニル、アルキルカ
ルボニルオキシおよびアルカノイルを表わす化合物も含
まれる。

〔実施例〕

次に実施例を掲げて本発明を説明するが、これに限定さ
れるものではない。

実施例−１ ４−ベンジルオキシ安息香酸クロリド０．５６ｇを含む
塩化メチレン溶液５ｍ息に、（Ｒ）−（＋）−１−トリ
フルオロメチルヘプタツール０．３８　ｇ、トリエチル
アミン０．２３ｇを塩化メチレン５ｍＱに溶かした溶液
を、水冷下で徐々に加えた。室温に戻して１２時間撹拌
したのち、反応液を氷水中に注ぎ、塩化メチレンにて抽
出して、塩化メチレン相を希塩酸、水、１Ｎ炭酸ナトリ
ウム、水の順に清浄し、無水硫酸マグネシウムにて脱水
したのち溶媒を減圧留去し、粗生成物を得た。

この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフ法によ
り処理して、　（Ｒ）−（＋）−４−ベンジルオキシ安
息香酸１−トリフルオロメチルヘプチルエステル０．５
３　ｇを得た。

このものと１０％パラジウム炭素０．１３ｇとをエタノ
ール中に加えて、水素雰囲気下、脱ベンジル反応をおこ
ない、（Ｒ）−（＋）−４−ヒドロキシ安息香酸１−ト
リフルオロメチルヘプチルエステル０．３９　ｇを得た
。

ルボニル）フェニルエステル 臭化−ＩＨ，ＩＨ−パーフルオロブタン０．４４　ｇ、
４−ヒドロキシ−４′−ビフェニルカルボン酸メチル０
．３３　ｇおよび炭酸カリウム０．４９　ｇをアセトン
溶媒２０ｍＱに加えて撹拌しながら還流下に８時間反応
させた。次いで反応液を１００ｍＱの冷水に加えて白色
沈殿物を濾過採取し、再結晶により精製して４−ＩＨ，
ＬＨ−パーフルオロブチルオキシ−４／ビフェニルカル
ボン酸メチル０．６５　ｇを得た。このものを常法によ
りエステル加水分解して４−ＩＨ。

ＩＨ−パーフルオロブチルオキシ−４７−ビフェニルカ
ルボン酸としたのち、塩化チオニルにより塩素化して、
４−１）１．ＩＨ−パーフルオロブチルオキシ４′−ビ
フェニルカルボン酸クロリド０．６５　ｇを得た。

前項で合成した（Ｒ）−（＋）−４−ヒドロキシ安磨、
香酸２−トリフルオロメチルヘプチルエステル０．３９
　ｇとトリエチルアミン０．１３ｇとを含む塩化メチレ
ン溶液１０ｍＱに加えたのち、水冷下、４−ＩＨ。

１）１−パーフルオロブチルオキシ−４′−ビフェニル
カルボン酸クロリド０．６５　ｇを含む塩化メチレン溶
液］ＯｍＲを徐々に加えた。室温に戻して一昼夜撹拌し
た後、反応液を水に注ぎ、塩化メチレンにて抽出し、塩
化メチレン相を希塩酸、水、ｌＮ炭酸ナトリウム、水の
順に洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて脱水したのち溶
媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフ
法にて精製し、目的化合物０．５７　ｇを得た。

上記目的化合物は液晶性を示し、ホットステージを用い
た偏光顕微鏡により次の相転移温度を確認した。

本発明の目的化合物の赤外線吸収スペクトル線図（ＫＢ
ｒ法）を第１図に示した。

実施例−２ ＣＦ。

（Ｒ）−（＋）−Ｃ，Ｆ工、　−（ＣＩ＋□）２−０−
＠−＠−Ｃｏｏ−Ｏ−ＣＯＯ−ＣＨ−Ｃ＆Ｈ１゜率 実施例−１の４−ＩＨ，１，１１−パーフルオロブチル
オキシ−４′−ビフェニルカルボン酸の代わりに４１１
（、ＩＨ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチルオキシ−
４′−ビフェニルカルボン酸を用いて同様の方法で目的
化合物を製造した。

上記目的化合物は液晶性を示し、ホットステージを用い
た偏光顕微鏡により次の相転移温度を確認した。

本発明の目的化合物の赤外線吸収スペクトルｇ図（ＫＢ
　ｒ法）を第２図に示した。

実施例−３ 実施例−１の化合物（Ｉ！！ｉ分Ｎｏ、２）１０重量部
およびスメクチックＣ相（Ｓ”Ｃ相）を有する液晶化合
物（成分Ｎｏ、１）９０重量部を混合して、液晶組成物
を調合した。この液晶組成物をポリイミド配向膜を塗布
したＩＴ○透明透明付極付ラス基板をラビング方向が並
行になるようにしたガラス基板間（間隙２．２μｍ）に
充填した。温度制御型ホットステージにて０．１〜１．
０℃／１分間の速度で冷却しフォトマルチプライヤ−付
き偏光顕微鏡にて相転移挙動観察したところ下記衣−１
のようにスメクチックＡ相を配向させ、さらにキシルス
メクチックＣ相のモノドメインを得ることができた。

このセルに±３０Ｖの電圧を印加して光学応答を測定し
たところ、スメクチックＡ相においてエレクトロクリニ
ック効果が観察され、キシルスメクチックＣ相において
、１８μ５ｅｃ（Ｔｃ−Ｔ＝３０℃）の極めて高速な光
学応答と良好なコントラストが得られた。他の実施例の
化合物においても同様の効果が得られ、本発明の化合物
は、複数成分からなる混合液晶組成物の成分液晶として
有用な化合物である。

（以下余白） 〔効　　果〕 つ本発明の光学活性化合物は、それ自体強誘電性液晶化
合物として、または強誘電性液晶組成物を構成する１成
分としてのキラルドーパントとして重要かつ有用な材料
となり得る。

■本発明の液晶化合物および液晶組成物は強誘電性液晶
として印加電界に対する応答性が良好であり、液晶表示
素子、液晶光学シャッターおよび非線形光機能材料への
応用が可能である。

■本発明の液晶化合物および液晶組成物は、スメクチッ
クＡ相において、印加電界に対して光学応答を示すエレ
クトロクリニック効果を示し、光バルブ、電気光学シャ
ッターへの応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、実施例−１および実施例−２で得ら
れた化合物の赤外線吸収スペクトルを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔１〕 〔Ｒ＿１は、１〜１８のフルオロアルキル基Ｒ＿２は、
   １〜１６のアルキル基 Ｒ＿３は、Ｃ＿２Ｆ＿５、ＣＦ＿３、ＣＨＦ＿２または
   ＣＨ＿２ＦＸは、Ｏ、ＣＯＯ、ＯＣＯまたは単結合 Ｙは、ＣＯＯ、ＯＣＯ、ＣＨ＿２ＯまたはＯＣＨ＿２Ｚ
   は、ＣＯＯまたはＯ （Ａ）、（Ｂ）は、環状基より選らばれる。 ＾＊は光学活性中心を示す。〕 で表わされる光学活性化合物であること を特徴とする液晶化合物または液晶組成物用配合剤。 ２、請求項１記載の化合物を少くとも１種含有すること
   を特徴とする液晶組成物。