JPH04159254A - 光学活性１―メチルウンデシル基を有する液晶物質 - 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物質に関するも
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、単純マトリックス駆動の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１ 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、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子で
ある。クラークとラガハ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物質
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物質（以下、反強誘電性液晶
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（Ｊａｐａｎｅｓｅ
　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ、　Ｖｏｌ、２７．　ｐｐ、Ｌ７２９．１９８８　
）。　反強誘電性液晶を用いた反強誘電性液晶素子にお
ける印加電圧と透過光量の関係を第１図に示す。この図
は、直交する偏向板間に反強誘電性液晶素子を液晶の層
方向とアナライザーまたはポラライザ〜が平行になるよ
うに設置し、素子に三角波の電圧を印加し、その時の透
過光の変化を測定することにより得られる。この図より
、反強誘電性液晶素子には３つの安定な状態が存在する
事がわかる。すなわち、強誘電性液晶素子で見られる２
つのユニフォーム状態（Ｕｒ、Ｕｌ）と第三状態である
。この第三状態が反強誘電相であることをＣｈａｎｄａ
ｎｉらが報告している（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎ
ａｌ　ｏｆ　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、　Ｖｏｌ
、２８．　ｐｐ、Ｌ１２６１＋　１９８９＋　Ｊａｐａ
ｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ、　Ｖｏｌ、２８．　ｐｐ、Ｌ１２６５、１
９８９）。このような三安定状態間のスイッチングが反
強誘電性液晶素子の第１の特徴である。反強誘電性液晶
素子の第２の特徴は印加電圧に対して明確なしきい値を
有することである。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−ｔ３−Ｃ−Ｄと変化するが、透過光量は、印加電圧
がＯ（Ｖ）からＶｌ　　（Ｖ）までは殆ど変化せず、印
加電圧がＶｌ　　（Ｖ）を越えたとき大きく変化する。

次に、電圧を徐々に下げていった場合、透過光量はＤ−
Ｅ−Ｆ−Ａと変化するが、この場合も印加電圧がＶ２　
　（Ｖ）になるまでは透過光量は殆ど変化せず、印加電
圧がｖ２より小さくなった時大きく変化する。同様のこ
とが、負の電圧を印加した場合にもおこる。このように
、反強誘電性液晶素子は印加電圧に対し明確なしきい値
を有する。更に、電圧を上げる過程でのしきシ）値Ｖｌ
　　（Ｖ）と電圧を下げる過程でのしきい値Ｖ２　　（
Ｖ）とが異なる事より、反強誘電性液晶素子にはメモリ
ー性がある事がわかる。このメモリー性が反強誘電性液
晶素子の第３の特徴である。

以上のように、反強誘電性液晶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事、明確なし
きい値特性を有する事、良好なメモリー性を有する事等
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事があげられる（
　ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉ
ｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ、　Ｖｏｌ、２Ｂ、　ｐｐ、Ｌ
１１９＋　１９８９＋　Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎ
ａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ、　　　
ｖｏｌ、２９．　ｐｐ、Ｌｌｌｌ、　１９９０）　、こ
のことにより層欠陥の極めて少ない液晶表示素子の作製
が可能となる。

反強誘電性液晶としては、４−（１−メチルへブチロキ
シカルボニル）フェニル−４′−ｎ−オクチロキシビフ
ェニル−４−カルボキシ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。

ＳＩＡ本 ここで、Ｓ　Ａ　、　Ｓ　Ｃｍ、Ｓ　Ｃ／ｉｓ、Ｓ　Ｉ
Ａ＊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Ｃ相を表す。反強誘電性液晶
物質としては、特開平１−２１３３９０、特開平１−３
１６３３９．特開平１−３１６３６７、特開平１−３１
６３７２、特開平２〜２８１２８の各公報、及びＬｉｑ
ｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ、　Ｖｏｌ、５゜ｐｐ、１６
７、１９８９に記載のものが知られているが、反強誘電
性液晶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の数は少ない。

本発明の目的は、反強誘電性液晶素子に用いられる反強
誘電相を有する新規な液晶物質を提供する点にある。液
晶物質が反強誘電相を有するか否かは、液晶物質の構造
に大きく依存する。特開平１−３１６３７２号公報に開
示されている化合物を例にとると、化合物（Ａ）は強誘
電相（ＳＣ＊　）、および反強誘電相（ＳＣＡ＊　　）
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
物質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（ＳＣ本
）を有することより、反強誘電相の出現が強誘電相（Ｓ
Ｃ＊　）の出現以上に大きく液晶物質の構造に依存して
いることが理解できる。

（化合物−Ａ） ５２．５　°Ｃ （化合物−Ｂ） −２８，０°Ｃ 以上述べたことより明らかなように、液晶物質が反強誘
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。個々の液晶物質の物性の測定を行っ
て初めて反強誘電相を有するか否かが明かとなる。

１問題点を解決するための手段］ 本発明は一般式 （式中ｍは７〜１４の整数を示す。またＣ＊は不斉炭素
原子を示す。） で表される、光学活性ｌ−メチルウンデシル基を含む、
反強誘電相を有する新規な液晶物質である。ここで、ｍ
が６以下および１５以上では、反強誘電相を有さない。

　本発明の目的化合物の製造法の一例を反応式で示すと
次の通りである。

（１）　ＨＯａＣＯＯＨ＋　ｎ−Ｃ＋ｓＨｚ□＋Ｂｒ０
Ｃｈ （２）　ＣＨ，Ｃ００（羽Ｃ００Ｈ−−−−−→ＣＨ３
ＣＯＯ８ＣＯＯ−Ｃ＊Ｈ（ＣＨ：＋）Ｃ＋　ｏＨｚ＋→
く２〉 ［発明の効果］ 本発明は、反強誘電相を有する、新規な液晶物質を提供
する事ができるものである。そして、本発明により提供
された新規な液晶物質は、その特徴である三安定状態間
のスイ・ンチング、明確なしきい値特性、良好なメモリ
ー性を利用した液晶表示素子に用いる事ができる。

［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。

実施例１ １）４−　（４″−ｎ−オクチロキシ）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−オクチルブロマイド１４゜０ｇ、水酸化
カリウム６．４５ｇを、エタノール１５００ｍｌ、水２
００ｍ１の混合液に加え、還流下で１０時間反応させた
。更に水５００ｍ１を加え３時間か（はんした。反応終
了後、濃塩酸を加えて酸性としてから、溶媒を５００ｍ
１留去して室温まで冷却し、白色固体を得た。これを十
分水洗してから、クロロホルムより再結晶し、目的物（
１）を白色結晶として１２．０ｇ得た。

２）４−アセトキシ〜１−（１−メチルウンデシロキシ
カルボニル）ベンゼン（２）の製造ＣＨｚＣＯＯ■ｃＯ
ｏ−Ｃ宰Ｈ（ＣＨ３）Ｃ，ｏｌｌｚ冒　２　）４−アセ
トキシ安息香酸３．５ｇを塩化チオニル２５ｍ１に加え
、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１０ｍ１、トルエン５０
ｍ１を加えて、そこへ光学活性Ｓ−（＋）−２−ドデカ
ノール２゜０ｇ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５００ｍ１で希釈して、有機
層を希塩酸、ＩＮ水酸化ナトリウム水溶液、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）１．９ｇを得た。

３）４−ハイドロキシ−１−（１−メチルウンデシロキ
シカルボニル）ベンゼン（３）の製造 上記化合物（２）の粗製物１．９ｇを、エタノール５０
ｍ１に溶解させて、ベンジルアミン４ｇを滴下した。更
に室温下で４時間撹拌したのち、クロロホルム５００ｍ
１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、シリカゲルカラ
ムクロマトグラフィーで単離精製し、目的物（３）１．
２ｇを得た。

４）４−　（１−メチルウンデシロキシカルボニルフェ
ニル）−４”−ｎ−オクチロキシビフェニル−４−カル
ボキシレート（４）の製造ｎ−Ｃ５ＨＩｔＯ％Ｃ００（
ン００−Ｃ＊Ｈ（ＣＨ３）Ｃ＋山。

上記化合物（１）１．０ｇに、塩化チオニル１０ｍ１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１０ｍ１、トルエン６０ｍ１を加え
てから、上記化合物（３）０．５ｇのトルエン溶液２０
ｍ１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５００ｍ１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。

次いでエタノールで再結晶して目的物（４）０゜８ｇを
得た。目的物（４）のＩＲスペクトルを、第２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）測定により行った本発明の液晶物質（４）の
相系列は、次の通りであった。尚、Ｓｘは未同定の相で
ある。

５）ラビング処理したポリイミド薄膜を有する、ＩＴＯ
電極電極液晶セル（セル厚３μｍ）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
°Ｃで徐冷して、ＳＡ相で液晶を配向させた。セルを直
交する偏向板間に液晶の層方向がアナライザーまたはポ
ラライザーと平行になるように設置し、セルに±４０Ｖ
、０．２Ｈ２の三角波電圧を印加して、透過光量の変化
をフォトマルチプライヤ−により測定した。その結果、
１０４°Ｃから６０°Ｃ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。

８０°Ｃでの光学応答履歴を第３図に示す。

実施例２〜７ 実施例１と全く同様にして においてｍが７．９．１０．１１．１２．１４である液
晶物質を製造し、相の同定をテクスチャー観察及びＤＳ
Ｃ測定により行った。

これらの液晶物質の相系列は表１に示した通りであり、
いずれも反強誘電相を有していた。

また実施例１の５）と同様にこれらの液晶物質の光学応
答を調べたところ、いずれも反強誘電相に特有のダブル
ヒステリシスを示した。

尚、表１に於てＳＸは未同定のスメクチック相を示す。

比較例１〜２ 実施例１と全く同様にして においてｍが６及び１６の化合物を製造した。

相の同定をテクスチャー観察及びＤＳＣ測定により行っ
た。その結果を表２に示した。これらの化合物は何れも
反強誘電相は有していなかった。

尚、表２に於て５（１）、５（２）、５（３）は未同定
の相である。

【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図は、本発明の液晶物質（４）のＩ
Ｒ７ベクトルを示す図である。 第３図は本発明の液晶物質（４）の光学応答履歴を示す
図である。 特許出願人　三菱瓦斯化学株式会社 代理人　弁理士　小　堀　　貞　文 箱１図 （−）　　　Ｖ３　　Ｖ４　　０　　　　Ｖ２　　Ｖｌ
　　　（−）印７ＪＯ電圧 第２Ｆｊ！Ｊ 液　数（ｃｒｒｒ’１ ＬＰ加′敲圧（Ｖ）′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光学活性基として１−メチルウンデシル基を有し、一般
   式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中ｍは７〜１４の整数を示す。またＣ＊は不斉炭素
   原子を示す。） で表される、反強誘電相を有する液晶物質。