JPH03287582A - 液晶 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は新規な液晶化合物及び該液晶化合物を含む液晶
組成物に関する。

又本明細書に於いて液晶化合物とは、それ自体で液晶相
を呈することが検知されなくとも液晶組液晶表示素子の
表示方式として、現在広く実用化されているものは、ね
じれネマチック型（ＴＮ型）及び動的散乱型（ＤＳ型）
である。これらはネマチック液晶を主成分としたネマチ
ック液晶セルによる表示である。従来のネマチック液晶
セルの短所の一つに応答速度が遅くたかだか数ｍ５ｅｃ
のオーダーの応答速度しか得られないと挙げられる。そ
してこのことがネマチック液晶セルの応用範囲をせばめ
る一因となっている。しかし、最近に至ってスメクチッ
ク液晶セルを用いれば、より高速な応答が得られるとい
うことがわかってきた。

光学活性なスメクチック液晶の中には、強誘電性を示す
ものがあることが明らかになってきておりその利用に関
して大きな期待が寄せられつつある。

強誘電性を示す液晶、即ち強誘電性液晶は、１９７５年
Ｒ，Ｂ、Ｍｅｙｅｒらにより合成され、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（以下、ＤＯＢＡＭＢＣと略記す
る。）を代表例とする化合物であり、そのカイラルスメ
クチックＣ相（以下、Ｓ　ｍ　Ｃ＊相と略記する。）に
おいて強誘電性を示すことを特徴とするものである。（
Ｊ、Ｐｈｙｓｉｑｕｅ。

３６、Ｌ−６９（１９７５）　）。

近年、Ｎ、Ａ、Ｃ１ａｒｋら（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌ
ｅｔｔ、３６．８９　（１９８０））によってり。

ＢＡＭＢＣの薄膜セルにおいて、１ｓｅｃオーダーの高
・速応答性が見いだされたことを契機に強誘電性液晶は
その高速応答性を利用して液晶テレビ等のデイスプレィ
用のみならず、光プリンターヘッド、光フーリエ変換素
子、ライトバルブ等のオプトエレクトロニクス関連素子
の素材にも使用可能な材料として注目を集めている。

［発明が解決しようとしている問題点］ＤＯＢＡＭＢＣ
は自発分極が小さく又シッフ塩基であるため、その物理
的化学的安定性に難がある。そこで強誘電性液晶材料と
して物理的化学的に安定な種々の化合物が探索されてき
た。そして現在、強誘電性液晶素材の開発は高速応答性
、配向性、高いコントラスト、メモリー性、しきい値特
性、さらにこれらの緒特性の温度依存性等の実用特性の
最適化にその主力が移ってきている。

しかし、現在知られている強誘電性液晶は単独では、上
記実用特性を発現させるのに十分な程の大きい自発分極
、低い粘性、長いらせんピッチ、適当なチルト角等の諸
物性を室温域を含む広い温度範囲で示すものはない。そ
こで実際には、大きな自発分極を持つあるいは誘起する
化合物、低粘性の化合物、らせんピッチが互いに逆の化
合物等、数種類の物質を混合して上記緒特性を最適化す
べく検討が行なわれている。又、十分に広い温度範囲で
強誘電性を示す液晶組成物を得るためには温度範囲の広
い強誘電性液晶又はカイラルでないスメクチックＣ相を
有する液晶（以下、Ｓｃ液晶と略記する。）を混ぜるこ
とが有効である。従って強誘電性液晶組成物に用いる液
晶素材として、できるだけ多くの骨格と様々な光学活性
基を組み合わせた数多くの化合物群の中から、１．大き
な自発分極を持つあるいは誘起する化合物、２．骨格的
に低粘度であると考えられる化合物あるいは骨格的に低
粘度であると考えられる化合物と配合してもその液晶性
を損ねない化合物、３．らせんピッチが短く少量の添加
量でらせんピッチをほどくことができる化合物、４．広
い温度範囲でスメクチック相を示す液晶化合物等の化合
物をスクリーニングし、配合することにより物性の最適
化を図っていくことが必要と考えられる。本発明の目的
のは、そのような用途に使える化合物群の提供である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、上述のような問題点を解決するために種
々の液晶物質を探索し、強誘電性液晶組成物として有用
な新規化合物群を提供する本発明に到達した。

即ち、本発明は非常に大きな自発分極を持つあるいは誘
起し、高速応答を示す液晶素材の提供を可能にしたもの
である。

即ち本発明は、−数式 ％式％ から選ばれる。Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜１８の直鎖アル
キル基、直鎖アルコキシ基、直鎖アシルオキシ基、直鎖
アルコキシカルボニル基、直鎖アルコキシカルボニルオ
キシ基、直鎖アシル基又はＨ原子であり、Ｒ１がＨ原子
の時、Ａ１、Ｘｌは共に単結合であり、逆にＲ２がＨ原
子の時Ａ２、Ｘ２は共に単結合である）で表わされる化
合物及びそれを含有する液晶組成物に関する。

本発明の化合物と配合して強誘電性液晶組成物とするの
に適当な化合物としては例えば次の１゜２、．３．に示
すような化合物である。

′１９本出願人らが、過去開発した強誘電性液晶である
、特開昭６０−２１８３５８、特開昭６２−４６、特開
昭６２−３０７４０、特開昭６２−５３９４３、特開昭
６２−１１１９５０．特開昭６２−２２８０６８、特開
昭６３−５７５５３、特開昭６３−９９０３２、特開平
１−１０４０３１等に開示されている化合物。

２、スメクチックＣ相を有する例えば次の様な化合物群
。

アルコキシビフェニルカルボン酸アルキルエステル、ア
ルキルカルボニルオキシビフェニルカルボン酸アルキル
エステル、アルコキシ安息香酸アルコキシフェニルエス
テル、アルコキシ安息香酸アルキルオキシカルボニルフ
ェニルエステル、アルコキシ安息香酸アルコキシアルコ
キシフェニルエステル、アルコキシ安息香酸アルコキシ
ビフェニルエステル、アルコキシビフェニルカルボン酸
アルコキシフェニルエステル、アルキル安息香酸アルコ
キシビフェニルエステル、アルキルビフェニルカルボン
酸アルコキシフェニルエステル、アルコキシ安息香酸ア
ルキルビフェニルエステル、アルコキシビフェニルカル
ボン酸アルキルフェニルエステル、アルキルカルボニル
オキシ安息香酸アルコキシビフェニルエステル、アルキ
ルカルボニルオキシビフェニルカルボン酸アルコキシフ
ェニルエステル、アルコキシ安息香酸アルキルカルボニ
ルオキシビフェニルエステル、アルコキシビフェニルカ
ルボン酸アルキルカルボニルオキシフェニルエステル、
５−アルキル−２−（４”−アルコキシフェニル）ピリ
ミジン、５−アルコキシ−２−（４”−アルコキシフェ
ニル）ピリミジン、５−アルキル−２−（４’−アルキ
ルカルボニルオキシフェニル）ピリミジン、５−アルコ
キシ−２−（４’−アルキルカルボニルオキシフェニル
）ピリミジン、５−アルキル−２−（４’　−アルボニ
ルフェニル）ピリミジン、５−アルキル−２−（４’−
アルコキシフェニル）ピラジン、５−アルコキシ−２−
（４’　−アルコキシフェニル）ピラジン、５−アルキ
ル−２−（４’　−アルキルカルボニルオキシフェニル
）ピラジン、５−アルコキシ−２−（４’−アルキルカ
ルボニルオキシフェニル〉ピラジン、５−アルキル−２
（４９−アルキルオキシカルボニルフェニル）ピラジン
、５−アルコキシ−２−（４’−アルキルオキシカルボ
ニルフェニル）ピラジン、３−（４゛−アルキルフェニ
ル）−６−アルコキシピリダジン、３−　（４’　−ア
ルコキシフェニル）−６−アルコキシピリダジン、３−
　（４’　−アルコキシフェニル）−６−アルキルピリ
ダジン、５−（４９−アルキルフェニル）−２−（４”
−アルコキシフェニル）ピリミジン、５−　（４’　−
アルコキシフェニル）−２−（４”−アルコキシフェニ
ル）ピリミジン、５−　（４’　−アルキルフェニル）
−２−（４°゛−アルキルカルボニルオキシフェニル）
ピリミジン、５−　（４’　−アルコキシ）フェニル）
−２−（４”−アルキルカルボニルオキシフェニル）ピ
リミジン、５−　（４’−アルキルフェニル）　−２−
（４”−アルキルオキシカルボニルフェニル）ピリミジ
ン、５−　（４’−アルコキシフェニル）−２−（４”
−アルキルオキシカルボニルフェニル）ピリミジン、５
−　（４’−アルコキシフェニル）−２−（４”−アル
コキシフェニルカルボニルオキシ）ピリミジン、５−（
４９−アルキルフェニル）−２−（４”−アルコキシフ
ェニルカルボニルオキシ）ピリミジン、５−（４’−ア
ルコキシフェニル）−２−（４”−アルキルフェニルカ
ルボニルオキシ）ピリミジン、５−　（４’−アルキル
フェニル）−２−（４″−アルキルフェニルカルボニル
オキシ〉ピリミジン、５−　（４’−アルキルフェニル
）−２−（４″−アルコキシフェニル）−１，２，４−
トリアジン、５−　（４’−アルコキシフェニル）−２
−（４”−アルコキシフェニル）−１，２，，４−）リ
アジン、５−　（４’−アルキルフェニル）−２−（４
”−アルキルカルボニルオキシフェニル）−１，２，４
−トリアジン、５−　（４’−アルコキシフェニル）−
２−（４″−アルキルカルボニルオキシフェニル）−１
，２，４−）リアジン、５−　（４’−アルキルフェニ
ル）−２−（４”−フルキルオキシカルボニルフェニル
）−１，２゜４−トリアジン、５−　（４’−アルコキ
シフェニル）−２ｉ−（４”−アルキルオキシカルボニ
ルフェニル）−１，２，４−）リアジン等 ３．２．に挙げた化合物群のアルキル基、アルコキシ基
、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボ
ニル基、の部分に不斉炭素を導入することにより、カイ
ラルスメクチックＣ相を示す強誘電性液晶とした化合物
群。

化合物（Ｉ）のあるものは次のように合成され　　水分
解後、ポリリン酸中、環化させることによつる０　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　て得ら
れる。

化合物（Ｉ）のあるものは上のようにレゾルシンをモノ
エーテル化した後、光学活性な乳酸エチルのトシレート
と反応させてジエーテル化し、加［発明の作用］ 本発明の化合物のあるものは単品ではカイラルスメクチ
ックＣ相をとらないが、スメクチックＣ液晶に少量添加
することにより大きな自発分極を誘起し、強誘電性液晶
配合物の構成原料として役立てることができる。又本発
明の化合物のうちスメクチック液晶となるものは、熱書
き込み、レーザー書き込み等の記憶型表示素子用に用い
ることも可能である。

［実施例］ 以下実施例により、本発明の化合物につき更に詳細に説
明するが、本発明は、これらの実施例により、限定され
るものではない。

以下、ｃ、ｓｘ、ｓ＊、ＳＣ＊、ＳＡ、Ｎ＊、Ｎ、Ｉ相
はそれぞれ、結晶相、はっきりと同定できないスメクチ
ック相、はっきりと同定できないカイラルスメクチック
相、カイラルスメクチックＣ相、スメクチックＡ相、カ
イラルネマチック相、ネマチック相、等吉相を示す。本
発明の化合物の精製は、シリカゲルクロマトグラフィー
及びアルコールまたはヘキサンによる再結晶によって行
った。以下に示す相転移点の測定値は、物質の純度によ
り若干の影響を受けることもありうる。

実施例１ ｍ−メトキシフェノールの合 レゾルシン５５ｇ　（０，５ｍｏｌ）、アセトン３００
　ｍ　ｌに炭酸カリウム３４．５ｇ　（０，２５ｍｏｌ
）を加えた後、ヨー化メチル３６．２ｇ（０，２５ｍｏ
　ｌ）を滴下した。還流下７時間反応させた後、析出し
た塩をろ別し、ろ液を濃縮したｇ残渣に蒸留水３００ｍ
１を加え２００ｍ１のクロロホルムで２回抽出し、クロ
ロホルム層を１０％水酸化ナトリウム水溶液２００ｍ１
で洗浄した。このアルカリ性の水溶液に濃塩酸を加えて
中和シた後、２００ｍ　ｌのクロロホルムで２回抽出を
行ないクロロホルム層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後
濃縮し、さらに蒸留（７８〜ｂｍｍＨｇ）することによ
り目的化合物１４ｇ（収率；４６％）を得た。

２−　　ｍ−メトキシフェニルオキシ　プロパンエチル
エステルの合 ｍ−メトキシフェノール１．３７ｇ　（ｌ１ｍｍ。

ｌ）をテトラヒドロフラン２５ｍ１に溶かし６０％水素
化ナトリウム０．５３ｇ　（１３ｍｍｏｌ）を加えた後
、乳酸エチルのトシレート３ｇ（１１ｍｍｏｌ）を加え
て６０℃で１時間撹拌した後、終夜室温で撹拌した。溶
媒を留去後、水２０ｍ１を加え２０ｍ１のジクロロメタ
ンで２回抽出を行ない有機層に無水硫酸ナトリウムを加
えて乾燥し、濃縮後フラッシュクロマトで精製すること
により目的化合物２．１ｇ（収率；８３％）を得た。

２−　　ｍ−メトキシフェニルオキシ　プロパン　の４
５％水酸化カリウムメタノール溶液に２−（ｍ−メトキ
シフェニルオキシ）プロパン酸エチルエステル２ｇ　（
９ｍｍｏ　ｌ）を加え還流下２時間撹拌した。溶媒を留
去後、残渣に水２０ｍ１を加え２Ｎの塩酸で酸性（ｐＨ
＝２）にして２０ｍ１のジクロロメタンで２回抽出を行
なった。有機層を２０ｍ１の水で２回洗浄後、無水硫酸
マグネシウムを乾燥後、濃縮乾固し石油エーテルで洗浄
することにより目的化合物０．７１ｇ　　（収率；４１
％）を得た。

５−メトキシ−２−メチル−３−オキシーインダノンル
ビリミジン ポリリン−酸１０ｇに２−（ｍ−メトキシフェニルオキ
シ）プロパン酸１　ｇ　（５ｍｍｏ　１）を加え４０℃
で１時間撹拌した。反応溶液を氷水２００ｍ１に注ぎｌ
ｏｏｍｌのエーテルで２回抽出した。

エーテル層を２Ｎ水酸化ナトリウム水溶液１００ｍ１、
水１００ｍ１で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを加えて
乾燥後濃縮しフラッシュクロマトで精製することにより
目的化合物０．３６ｇ　（収率；４０％）を得た。該化
合物のＮＭＲスペクトルを図１に示す。又、該化合物の
融点は以下に示す通りであった。

ｍ、ｐ、　　　５３℃ 実施例２ 本発明の化合物とスメクチックＣ相を示す化合物を次の
ように配合することにより強誘電性液晶配合物を得た。

５−メトキシ−２−メチル−３−オキシ−インダノン５
ｗｔ％ ２−（ｐ−アルコキシフェニル）−５−アルキ２０ｗｔ
％ ２−（ｐ−アルコキシフェニル）−５−アルコキシピリ
ミジン ６１ｗｔ％ トランス−４−ペンチルシクロヘキサンカルボン酸−［
４−（５−デシルピリミジン）−２−イルコフェニルエ
ステル １４ｗｔ％ 該配合物の相転移点は以下に示す通りであった。

Ｉ−Ｎ転移点　　　　８３℃ Ｎ−３Ａ転移点　　　６９℃ ５Ａ−３ｃ転移点　　４１℃ 該配合物を配向膜としてポリイミドをコートしたＩＴＯ
ガラスを用いて構成したセル厚２ミクロンの液晶セルに
注入し、２０Ｖの矩形波を印加して偏光顕微鏡下で観察
した。良好なコントラストと高速応答（８８μ５ｅｃ）
が観測でき又、三角波法を用いて自発分極を測定したと
ころ１１ｎＣ／ｃｍ２と非常に大きな値であり、本発明
の配合物が、強誘電性液晶素材として使用可能であるこ
とが確認できた。又該配合物はカイラルネマチック相に
おいてピッチは無限大に発散していた。

このように、本発明の化合物は単品で強誘電性液晶とな
らない化合物であっても、スメクチックＣ相を示す化合
物と混合して、高速で応答する室温強誘電性液晶配合物
を調製するのに有用な化合物群であった。

［発明の効果］ 本発明の化合物は単品で強誘電性液晶とならない化合物
であっても、少量をスメクチックＣ相を示す化合物に添
加すれば非常に大きな自発分極を誘起する潜在能がある
ため、本発明の化合物を使用することにより高速応答可
能な強誘電性液晶配合物を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図１は実施例１で得た５−メトキシ−２−メチル、３−
オキシ−インダノン　のＮＭＲスペクトルを示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （Ｘ１、Ｘ２は単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ
   −、−ＯＣＯＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、Ｈか
   ら選ばれ、又Ａ１、Ａ２は単結合、▲数式、化学式、表
   等があります▼ から選ばれる。Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜１８の直鎖アル
   キル基、直鎖アルコキシ基、直鎖アシルオキシ基、直鎖
   アルコキシカルボニル基、直鎖アルコキシカルボニルオ
   キシ基、直鎖アシル基又はＨ原子でありＲ１がＨ原子の
   時、Ａ１、Ｘ１は共に単結合であり、逆にＲ２がＨ原子
   の時Ａ２、Ｘ２は共に単結合である）で表わされる化合
   物。
2. （２）請求項１記載の化合物を少なくとも一種含有する
   ことを特徴とするカイラルスメクチックＣ液晶組成物。
3. （３）請求項１記載の化合物と、次式 Ｒ３−Ｐｈ−Ｐｙ−Ｒ４ （−Ｐｈ−は１，４−フェニレン基を−Ｐｙ−は２，５
   −ピリミジル基を、Ｒ３、Ｒ４は直鎖アルキル基、直鎖
   アルコキシ基、直鎖アシルオキシ基、直鎖アルコキシカ
   ルボニルオキシ基又は直鎖アルコキシカルボニル基を示
   す）で表されるカイラルでないスメクチックＣ液晶を少
   なくとも一種含有することを特徴とするカイラルスメク
   チックＣ相を有する液晶組成物。
4. （４）カイラルスメクチックＣ相とカイラルネマチック
   相の両方を有する請求項２又は３記載の液晶組成物。
5. （５）カイラル物質が一般式 Ｒ５−Ｐ−（Ｘ）ａ−Ｑ−（Ｙ）ｂ−Ｒ−（Ｚ）ｃ−Ｓ
   −■Ｈ（Ｃ１）−Ｒ６（Ｒ５、Ｒ６は直鎖又は分岐の炭
   素数１〜１８のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ア
   ルコキシアルキル基又はアラルキル基を示し、＊は光学
   活性な炭素原子を示し、またａ、ｂ、ｃは０、１、又は
   ２でしかもａ＋ｂ＋ｃが２以上であり、Ｐは単結合、−
   Ｏ−、−ＣＯＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−Ｏ−ＣＨ２−又
   は−ＯＣＯ−を示し、Ｑ、Ｒは単結合、−ＣＯＯ−、−
   ＯＣＯ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｏ−ＣＨ２
   −、−ＣＨ２−Ｏ−又は−ＣＨ＝ＣＨ−を示し、Ｓは−
   ＣＯＯ−ＣＨ２−、−Ｏ−ＣＯＯ−ＣＨ２−、−Ｏ−Ｃ
   Ｈ２−又は−ＯＣＯを示し、Ｘ、Ｙ、Ｚは１，４−フェ
   ニレン基、２，５−ピリミジン基、２，５−ピラジン基
   、２，５−ピリジン基又はベンゼン環にハロゲン、シア
   ノ基、ニトロ基、メチル基を１個又はそれ以上置換した
   １，４−フェニレン基を示す）で表わされる化合物であ
   ることを特徴とした請求項２、３又は４記載の液晶組成
   物。
6. （６）カイラルネマチック相においてピッチが無限大に
   発散することを特徴とする請求項４記載の液晶組成物。