JPH03292388A - 光学活性１―メチルペンチル基を有する液晶化合物 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は反強誘電相を有する新規な液晶化合物に関する
ものである。

〔従来の技術〕

液晶表示素子は、低電圧作動性、低消費電力性、薄型表
示が可能である事等により、現在までに、各種の小型表
示素子に利用されてきた。

しかし、昨今の情報、ＯＡ関連機器分野、あるいは、テ
レビ分野への液晶表示素子の応用、用途拡大に伴って、
これまでのＣＲＴ表示素子を上回る、表示容量、表示品
質を持つ高性能大型液晶表示素子の要求が、急速に高ま
ってきた。

しかしながら、現在のネマチック液晶を使用する限りに
おいては、液晶テレビ用に採用されているアクティブマ
トリックス駆動液晶表示素子でも、製造プロセスの複雑
さと歩留りの低さにより、その大型化、低コスト化は容
易ではない。又、単純マ）　ＩＪフックス動のＳＴＮ型
液晶表示素子にしても、大容量駆動は必ずしも容易では
なく、応答時間にも限界がある。従って、現状において
は、ネマチック液晶表示素子は、上記の高性能大型液晶
表示素子への要求を満足するものとはいい難いのが実状
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような状況のなかで、高速液晶表示素子として注目
されているのが、強誘電性液晶化合物を用いた液晶表示
素子である。クラークとラガバールにより発表された表
面安定化型強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ）素子は、その従
来にない速い応答速度と広い視野角を有する事が注目さ
れ、そのスイッチング特性に関しては詳細に検討されて
おり、種々の物性定数を最適化するため多くの強誘電性
液晶化合物が製造されている。

これとは別に、５ＳＦＬＣと異なるスイッチング機構の
素子の開発も同時に進められている。

反強誘電相を有する液晶化合物（以下、反強誘電性液晶
化合物と呼ぶ）の三安定状態間のスイッチングも、これ
らの新しいスイッチング機構の１つである。

反強誘電性液晶素子（反強誘電性液晶化合物を用いた素
子）の光学応答履歴を測定した場合の、印加電圧と透過
光量の関係を第１図に示す。

この光学応答履歴には、３つの安定な状態が存在するこ
とが示されているが、　Ｄ　−Ｃ−ＥとＩ−Ｈ−Ｊの領
域は、それぞれカイラルスメクチックＣ相の２つのユニ
ホーム状態（ＵＲ％ＵＬ）に相当し、Ｇ−Ａ−Ｈの領域
は、Ｃｈａｎｄａｎｉ　　ラによって報告された第三状
態（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒ　−ｎａｌ　ｏｆ　Ａ
ｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　、ＶＯＩ　、２７．Ｔ
）Ｔ）、Ｌ７２９゜１９８８）に相当する。

ここで透過光量の変化を第１図によって説明すると、例
えば、正の電圧を徐々に印加していった場合、透過光量
はＡ　−Ｂ　−Ｃ−Ｄと変化する。透過光量は、０（Ｖ
）からＶｌ　　（Ｖ）までは殆ど変化しないため、反強
誘電性液晶素子は印加電圧に対して、明確なしきい値を
有するということができる。次にこの状態から、電圧を
徐々に下げていった場合、透過光はＤ　−Ｅ　−Ｆ−Ａ
と変化する。この場合も電圧Ｖ２（Ｖ）　　までは、透
過光は殆ど変化せず、電圧に対して明確なしきい値を有
するということができる。更に、電圧を上げる過程での
しきい値ｖ１α）と電圧を下げる過程でのしきい値■２
α）とが異なることより、反強誘電性液晶素子にはメモ
リー性があることがわかる。同様に負の電圧を印加した
場合でも、負の電圧を徐々に増加させていくと、透過光
量はＡ　−Ｇ　−Ｈ−Ｉ　と変化し、次にその状態から
負の電圧を徐々に減少させていくと、Ｉ　−Ｊ−に−Ａ
と変化する。この過程でも、それぞれ明確なしきい値ｖ
３、Ｖ４（Ｖ）が存在しメモリー性があることがわかる
。

以上のように、反強誘電性液晶化合物を用いた素子の特
徴としては、三安定状態間のスイッチングを行うこと、
明確なしきい値特性を有すること、良好なメモリー性を
有すること等があげられる。又、もう一つの大きな特徴
として層構造が電界により容易にスイッチングすること
があげられる。このことにより欠陥の極めて少ない液晶
表示素子の製作が可能となる。

反強誘電相の特徴や主な性質に関しては、前記報文の他
に、Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐ
　−１ｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　、Ｖｏｌ　、２８．
ｐｐ　、Ｌ１２６１．１９８９　。

及びＪａｐａｎｅｓｅ　Ｊ　ｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　
Ａｐｐｌ　ｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉ　Ｃｓ　。

ｖＯｌ、２８．ｐｐ、Ｌ１２６５，１９８９ニ記載サレ
テイル。

反強誘電性液晶化合物としては、４−（１−メチルへブ
チロキシカルボニル）フェニル−４′−〇−オクチロキ
シビフェニルー４−カルボキンレートが知られているが
、その構造式及び相転移温度は以下の通りである。

Ｈ３ ここで、ＳＡ％Ｓｏ＊、ＳｏＡ＊、Ｓ１Ａ＊はそれぞれ
スメクチックＡ相、カイラルスメクチックＣ相、反強誘
電性カイラルスメクチックＣ相、反強誘電性カイラルス
メクチックＩ相を表す。反強誘電性液晶化合物としては
、特開平１−２１３３９０、特開平１−３１６３３９、
特開平１−３１６３６７、特開平１−３１６３７２、特
開平２−２８１２８、及びＬｉ　ｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔ
ａｌ　ｓ　。

Ｖｏｌ　、６．ｐｐ、１６７．１９８９　　に記載のも
のが知られているが、反強誘電性液晶化合物に関する研
究は始まったばかりで、現在までに知られている反強誘
電性液晶化合物の数は少ない。

本発明の目的は、この反強誘電相を有する新規な液晶化
合物を提供する点にある。液晶化合物が反強誘電相を存
するか否かは、液晶化合物の構造に大きく依存する。特
開平１−３１６３７２に開示されている化合物を例にと
ると、化合物（Ａ）は強誘電相（８０本）、および反強
誘電相（Ｓｃ式本）を有するが、化合物（Ｂ）は強誘電
相のみを有している。このように例えコア構造が同一で
あっても、アルキル鎖部や光学活性部のわずかな炭素数
の違いにより、液晶化合物が反強誘電相を有するか否か
が異なってくる。

また、化合物（Ａ）および（Ｂ）いずれも強誘電相（Ｓ
ｃ）を有することより、反強誘電相の出現が強誘電相（
Ｓ♂）の出現以上に大きく液晶化合物の構造に依存して
いることが理解できる。

化合物−Ａ 化合物−Ｂ 以上述べたことより明らかなように、液晶化合物が反強
誘電相を有するか否かを、化学構造から類推することは
現状では不可能である。個々の液晶化合物の物性の測定
から、初めて反強誘電相を有するか否かが明らかとなる
。

本発明の目的は、この反強誘電相を有する新規な液晶化
合物を提供する点にあり本発明の反強誘電性液晶化合物
はその特徴である三安定状態間のスイッチング、明確な
しきい優待性、良好なメモリー性を利用した液晶表示素
子に使用することができる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、一般式 で表される、光学活性１−メチルペンチル基を含む、反
強誘電相を有する液晶化合物である。

ここで、ｍか６以下、あるいは１５以上の物質は、反強
誘電相を有さない。本発明の目的化合物の製造法の１例
を示すと次の通りである。

〔発明の効果〕

本発明は、反強誘電相を有する、新規な液晶化合物を提
供することができるものである。そして、本発明により
提供された新規な液晶化合物は、その特徴である三安定
状態間のスイッチング、明確なしきい優待性、良好なメ
モリー性を利用した液晶表示素子に用いることができる
。

〔実施例〕

次に実施例及び比較例を掲げて本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はもちろんこれに限定されるものでは
ない。

反応終了後、濃塩酸を加えて酸性としてから、溶媒を５
０〇−留去して室温まで冷却し、白色固体を得た。これ
を充分水洗してから、クロロホルムより再結晶し、目的
物を白色結晶として１２．５９得た。

２）４−アセトキシ−１−（１−メチルベンチロキシカ
ルボニル）ベンゼン＋２１の製造実施例　１ １）　　４−　（４’−ｎ−ヘプチロキシ）ビフェニル
カルボン酸（１）の製造 ４−（４’−ハイドロキシ）ビフェニルカルボン酸　１
０．５ｇ、ｎ−ヘプチルブロマイド　１３．０＆、水酸
化カリウム　６．４５ｇを、エタノール　１５００ｇｓ
ｔ、水２０〇−の混合液に加え、還流下で１０時間反応
させた。更に水５００−を加え、３時間攪拌した。

４−アセトキシ安息香酸　６．２９を塩化チオニル　１
５一番こ加え、還流下で１０時間反応させた。次に、過
剰の塩化チオニルを留去してから、ピリジン　１５−、
トルエン９０−を加えて、そこへ光学活性Ｓ−Ｔ＋）−
２−へキサノール　２．０９を滴下した。滴下後４時間
加熱還流してから放冷し、クロロホルム　５００−で希
釈して、有機層を希塩酸、ＩＮ炭酸ナトリウム水溶液、
水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。更に、
溶媒を留去して粗製の目的物　２．２ｇを得た。

３）　　４−ハイドロキシ−１−（１−メチルベンチロ
キシカルボニル）ベンゼン＋３１の製造上記化合物（２
）の粗製物　２．０ｇを、エタノール　５０−に溶解さ
せて、ベンジルアミン　４．！９を滴下した。更に室温
下で４時間攪拌したのち、クロロホルム　５００−で希
釈して、希塩酸、水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで
乾燥した。溶媒を留去してから、シリカゲルクロマトグ
ラフィーで単離精製し、目的物　１．６９を得た。

４）４−（１−メチルベンチロキシカルボニルフェニル
）−４’−ｎ−へブチロキシビフェニル−４−カルボキ
シレート（４）の製造Ｈ３ 上記化合物＋１１１．２．９に、塩化チオニル１０／を
加え、１０時間加熱還流した。過剰の塩化チオニルを留
去した後、ピリジン　１０−、トルエン　６０＠ｌを加
えてから、上記化合物＋３１０．５９のトルエン溶液　
２０−を滴下し、室温で１０時間反応させた。反応終了
後、クロロホルム　５００−で希釈し、希塩酸、ＩＮ炭
酸ナトリウム水溶液、水の順で洗浄して、有機層を硫酸
マグネシウムで乾燥した。次に、溶媒を留去してから、
シリカゲルクロマトグラフィーで単離した。ついでエタ
ノールより再結晶して、目的物　０．８２を得た。目的
物の赤外線吸収スペクトル（ＫＢｒ　　）を、第５図に
示す。相の同定は、テクスチャー観察、及びＤＳＣ（示
差走査熱量計）により行った。

本発明の化合物の相系列は、次の通りであった。

９０℃ ５）反強誘電相の同定は次の方法によって行った。

ラビング処理したポリイミド薄膜を有する、ＩＴＯｌを
極付の液晶セル（セル厚３ｍ）に、上記化合物（４）を
等吉相の状態で充填した。このセルを、毎分　１．０℃
で徐冷して、Ｓ人相で液晶を配向させた。これに、±４
０Ｖ、０゜２Ｈ２の三角波電圧を印加して、その光学応
答を、フォトマルチプライヤ−を接続した偏光顕微値で
観察したところ、１０８℃から９０℃の温度領域で、反
強誘電相に特をなダブルヒステリシスの応答履歴が認め
られた。９２℃での光学応答履歴を第２図に示す。

実施例　２ １）　　４−　（４’−ｎ−オクチロキシ）ビフェニル
カルボン酸（５）の製造 Ｃ、Ｈ１７０℃胚ン００Ｈ（５１ ｎ−ヘプチルブロマイド　１３．０９を、ｎ−オクチル
ブロマイド　１４．０９に代えた以外は、実施例１の１
）と全く同様の方法で、目的物（５）を１２．５ソ得た
。

２）４−（１−メチルペンチロキシカルボニル７　！　
二ｈ　）　−４’　　−ｎ−オクチロキシビフェニル−
４−カルボキシレート（６）の製造Ｈ３ 実施例１に於ける化合物（１１の１．２ｇを、上記化合
物（５）の１．３ｇに代える以外は、実施例１の４）と
全（同様の方法で、目的物（６）１．１ｇ、を得７：”
、、　　目的物の赤外線吸収スペクトル（ＫＢｒ）を第
６図に示す。相の同定は、テクスチャー観察、及びＤＳ
Ｃにより行った。

本発明の化合物の相系列は、次の通りであ３）実施例１
の５）と全く同様の方法で化合物（６）の反強誘電相の
同定を行ったところ、１２６℃から５５℃の温度領域で
、反強誘電相に特有なダブルヒステリシスの応答履歴が
認められた。９０℃での光学応答履歴を第３図に示す。

実施例　３ １）４−（４’−ｎ−ドデヵノキシ）ビフェニルカルボ
ン酸（７）の製造 Ｈｓ 実施例１に於ける化合物（１）の１．２９を、上記化合
物（７）の１．３ｇに代える以外は、実施例１の４）と
全く同様の方法で、目的物（８）０６９ｇを得た。目的
物の赤外線吸収スペクトル（ＫＢｒ）を第７図に示す。

相の同定は、テクスチャー観察、及びＤＳＣにより行っ
た。

本発明の化合物の相系列は、次の通りであった。

ｎ−ヘプチルブロマイド　１３．０９を、ｎ−ドデシル
ブロマイド　１８．１ｇ１（代えた以外は、実施例１の
１）と全く同様の方法で１．目的物（７）を９．２ｇ得
た。

２）４−（１−メチルベンチロキシカルボニル７エ＝ル
）　−４’　　−ｎ−ドデカンキシビフェニル−４−カ
ルボキシレート＋８１の製造５５℃ ３）実施例１の５）と全（同様の方法で化合物（８）の
反強誘電相の同定を行ったところ、１１５℃から５５℃
の温度領域で、反強誘電相に特有なダブルヒステリシス
の応答履歴が認められた。９０℃での光学応答履歴を第
４図に示す。

実施例　４ １）４−（４’−ｎ−テトラゾカッキシ）とフェニルカ
ルボン酸（９）の製造 ０．９ｇを得た。目的物の赤外線吸収スペクトル（ＫＢ
ｒ）を第８図に示す。相の同定は、テクスチャー観察、
及びＤＳＣにより行った。

本発明の化合物の相系列は、次の通りであった。

ｎ−ヘプチルブロマイド　１３．０９を、ｎ−テトラデ
カニルブロマイド　２ｏ、Ｈに代えた以外は、実施例１
の１）と全く同様の方法で、目的物＋９１１８．５ｐを
得た。

２）４−（１−メチルベンチロキシカルボニルフェニル
）　−４’　−ｎ−テトラゾカッキシビフェニル−４−
カルボキシレート（１０）の製造 Ｈ３ 実施例１に於ける化合物（１）の１．２ｇを、上記化合
物（９）の１．３９に代える以外は、実施例１の４）と
全く同様の方法で、目的物（１ｏ）本化合物の反強誘電
相は、過冷却状態にあるため非常に不安定であり、光学
応答は観察できなかった。しかし、消光位が層法線方向
にあること、及びしきい値が存在することより、反強誘
電相が存在することは明らかである。

比較例　１ １）　　４−（４’−ｎ−へキシロキシ）ビフェニルカ
ルボン酸（１１）の製造 ｎ−へプチルブＣＩ？イド　１３．０．！ｉｌを、ｎ−
ヘキシルブロマイド　１２．１ｉ’に代えた以外は、実
施例１の１）と全く同様の方法で、目的物（１１）　　
　８．２９を得た。

２）４−（１−メチルベンチロキシカルボニルフェニル
）−４’−ｎ−へキシロキシビフェニル−４−カルボキ
シレート（１２）の製造Ｈ３ 実施例１に於ける化合物（１）の１．２ｇを、上記化合
物（１１）の１．１９に代える以外は、実施例１の４）
と全（同様の方法で、目的物（１２）　　０．８９を得
た。

本化合物の相系列は、次の通りであり、反強誘電相は存
在しなかった。

１０４℃　　　１６５℃ 結晶□ｓＡぐ一一−−等方相 ９０℃ 比較例　２ １）　　４−　（４’−ｎ−ヘキサデカノキシ）とフェ
ニルカルボン酸（１３）の製造 ｎ−ヘプチルブロマイド　１３．０．９を、ｆｉ−ヘキ
サデキシルブロマイ）’　　２２．１．９に代えた以外
は、実施例１の１）と全く同様の方法で、目的物（１３
）　　　１６．１７を得た。

２）４−（１−メチルベンチロキシカルボニルフェニル
）−４’−ｎ−ヘキサデカンキシビフェニル−４−カル
ボキシレート（１４）の製造 実施例１に於ける化合物（１）の１．２ｇを、上記化合
物（１３）の１．４Ｆｌに代える以外は、実施例１の４
）と全く同様の方法で、目的物（１４）　　　１．０９
を得た。

本化合物の相系列は、次の通りであり、反強誘電相は存
在しなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、−船釣な反強誘電相における光学応答履歴を
示す図である。第２図、第３図、及び第４図は、それぞ
れ本発明の液晶化合物（４）、（６）、及び（８）の光
学応答履歴を示す図である。 第５図、第６図、第７図、及び第８図は、それぞれ本発
明の液晶化合物（４）、（６）、（８）、及び（１０）
の赤外線吸収スペクトル（ＫＢｒ）を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　光学活性基として１−メチルペンチル基を有し、一
   般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表される、反強誘電相を有する液晶化合物。 ２　一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ に於て、ｍが７〜１４である請求項１記載の、反強誘電
   相を有する液晶化合物。