JPH04244047A - 光学活性化合物および表示素子 - Google Patents

光学活性化合物および表示素子

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JPH04244047A
JPH04244047A JP3027701A JP2770191A JPH04244047A JP H04244047 A JPH04244047 A JP H04244047A JP 3027701 A JP3027701 A JP 3027701A JP 2770191 A JP2770191 A JP 2770191A JP H04244047 A JPH04244047 A JP H04244047A
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JP
Japan
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liquid crystal
compound
optically active
formula
carboxylic acid
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Pending
Application number
JP3027701A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Iwane
寛 岩根
Yukiyoshi Inui
乾 至良
Arata Kono
新 河野
Takeshi Suzuki
剛 鈴木
Noriko Iimura
飯村典子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明の化合物は、液晶性化合物
としての用途が期待できるもので、カイラルスメクチッ
クC相を示す強誘電性液晶材料、三安定状態を有するカ
イラルスメクチックCA相を示す反強誘電性液晶材料お
よび、これを用いた液晶表示素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、液晶表示素子は、その低電圧駆動
性、低電力消費性及び小型、薄型化の観点から、各種の
表示素子として広く利用されている。
【0003】最近、高速応答液晶素子として、強誘電性
スメクチック液晶を用いるものが、精力的に研究されて
いる。強誘電性スメクチック液晶は自発分極を有するた
め、電界との相互作用において大きな駆動力を持ち、電
界の変化に対して高速の応答性を示すことが知られてい
る。この高速応答性を利用して、液晶テレビなどのディ
スプレイ用素子や、光プリンタ、ライトバルブなどのオ
プトエレクトロニクス用素子の研究が進められている。
【0004】現在、これらの素子に用いられようとして
いる強誘電性液晶相は、殆どがカイラルスメクチックC
相であり、表面安定型強誘電性液晶モードにより表示を
行おうとするもので、分子がとりうる二つの安定な状態
を用いるものである。
【0005】しかしながら、この表面安定型強誘電性液
晶モードにおいては、モノドメイン状態という理想的な
分子配向状態を大面積で得ることが困難であり、欠陥を
生じたり、ツイストといわれる分子配向の乱れを生じた
りするとゆう問題点がある。
【0006】一方、カイラルスメクチックCA相を示す
ため三安定状態を有する反強誘電性液晶化合物は、表面
安定型モードにより表示を行うが、大面積で安定な分子
配向が得られることが知られている。例えば、特開平2
−160748号公報では、反強誘電性液晶化合物とし
て、4’−オクチルオキシビフェニル−4−カルボン酸
−4−[1−(トリフルオロメチル)ヘプチルオキシカ
ルボニル]フェニルエステルが開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の強誘
電性スメクチック液晶では困難な、大面積で安定な分子
配向を得ることが可能な三安定状態を有する反強誘電性
液晶化合物で、従来知られている反強誘電性液晶化合物
とは、化学構造を異にし、相転移温度の低温化された液
晶化合物およびそれを用いた液晶表示素子を提供するも
のである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討を行った結果、本発明を完成す
るに至った。本発明は、下記一般式(1)
【化3】 (1) [但し、上記一般式(1)中R1は、炭素数4〜16の
アルキル基を表わし  、R2は、炭素数4〜12のア
ルキル基を表わし、*は光学活性を表わす。]で示され
る光学活性化合物および、それを用いることを特徴とす
る表示素子である。
【0009】本発明による光学活性化合物は、カイラル
スメクチックC相を示す強誘電性液晶材料および、三安
定状態を有するカイラルスメクチックCA相を示す反強
誘電性液晶材料として有用な化合物である。
【0010】一般式(1)に於て、R1の炭素数4〜1
6のアルキル基としては、ブチル基、ペンチル基、ヘキ
シル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基
、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデ
シル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基等の直鎖状ま
たは、分岐状アルキル基が例示できる。
【0011】一方、R2の炭素数4〜12のアルキル基
としては、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチ
ル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基
、ドデシル基等の直鎖状または、分岐状アルキル基が例
示できる。
【0012】
【一般的製造法】本発明の一般式(1)で示される化合
物は、以下に示す方法により製造することができる。以
下反応式で例示するが、式中R1、R2は一般式(1)
で規定したものと同一である。
【0013】
【反応工程〓】
【化4】 →
【化5】
【0014】
【反応工程II】
【化6】 +
【化7】 →
【化8】
【0015】
【反応工程III】
【化9】 +
【化10】 →
【化11】
【0016】反応工程Iは、触媒として銅、β−シクロ
デキストリンを用い、水酸化ナトリウム存在下、四塩化
炭素を反応させることにより容易に実施できる。
【0017】反応工程IIは触媒として硫酸、ほう酸を
用い、溶媒としてトルエンを用い、還流下脱水すること
により容易に実施できる。
【0018】又、反応工程IIIは、脱水縮合剤として
ジシクロヘキシルカルボジイミド等を用い、触媒として
N,N−ジメチル−4−アミノピリジン等の有機塩基を
用い、溶媒として塩化メチレン、クロロホルム等を用い
ることにより容易に実施でき、容易に本発明の目的化合
物である一般式(1)の化合物に導くことができる。
【0019】本発明において用いられる光学活性化合物
としては、以下の物が例示される。
【0020】(S)−4’−ヘキシルオキシビフェニル
−4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルペン
チルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル
【0021】(S)−4’−オクチルオキシビフェニル
−4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルペン
チルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル
【0022】(S)−4’−デシルオキシビフェニル−
4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルペンチ
ルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル

0023】(S)−4’−ドデシルオキシビフェニル−
4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルペンチ
ルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル

0024】(S)−4’−テトラデシルオキシビフェニ
ル−4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルペ
ンチルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステ
【0025】(R)−4’−ヘキシルオキシビフェニル
−4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルヘプ
チルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル
【0026】(R)−4’−オクチルオキシビフェニル
−4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルヘプ
チルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル
【0027】(R)−4’−デシルオキシビフェニル−
4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルヘプチ
ルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル

0028】(R)−4’−ドデシルオキシビフェニル−
4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルヘプチ
ルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル

0029】(R)−4’−テトラデシルオキシビフェニ
ル−4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルヘ
プチルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステ
【0030】(S)−4’−ヘキシルオキシビフェニル
−4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルノニ
ルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル

0031】(S)−4’−オクチルオキシビフェニル−
4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルノニル
オキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル
【0
032】(S)−4’−デシルオキシビフェニル−4−
カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルノニルオキ
シカルボニル)−3−メチルフェニルエステル
【003
3】(S)−4’−ドデシルオキシビフェニル−4−カ
ルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルノニルオキシ
カルボニル)−3−メチルフェニルエステル
【0034
】(S)−4’−テトラデシルオキシビフェニル−4−
カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルノニルオキ
シカルボニル)−3−メチルフェニルエステル
【0035】本発明の液晶表示素子の作製は、透明電極
をもうけ、表面を配向処理した2枚のガラス基板をスペ
ーサをはさんで張り合わせることにより得られるセルに
、液晶化合物を注入することにより実施できる。
【0036】セルの作製は、従来のカイラルスメクチッ
クC相を有する液晶化合物を用いる液晶素子の作製技術
が応用できる。例えば、スペーサとしては、アルミナビ
ーズ、ガラスファイバー、ポリエステルフィルムなどを
用いることができる。又、配向処理材としては、PVA
、PI、SiO、SiO2などが例示できる。
【0037】
【発明の効果】本発明の化合物は、室温付近の広い温度
範囲でカイラルスメクチックCA相を示す光学活性物質
であり、大面積で安定な分子配向が得られる反強誘電性
液晶材料及びそれを用いた液晶表示素子を提供する。
【0038】また、本発明の化合物を用いた液晶は、三
安定状態を利用して中間調表示も可能である。
【0039】
【実施例】以下実施例により本発明を更に具体的に説明
する。なお、実施例中の相転移温度の測定及び、相の同
定はDSC測定並びに偏光顕微鏡観察により実施した。
【0040】Cryは結晶相、SmCA*はカイラルス
メクチックCA相、SmC*はカイラルスメクチックC
相、SmAはスメクチックA相、Isoは等方相を表わ
す。
【0041】
【実施例1】(R)−4’−ドデシルオキシビフェニル
−4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルヘプ
チルオキシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル
【0042】(I)2−メチル−4−ヒドロキシ安息香
酸の製造
【0043】メタクレゾール2.16g(20mmol
)を20%水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解した
後、銅粉末127mg(2.0mmol)、β−シクロ
デキストリン1.82g(1.6mmol)および四塩
化炭素24.6g(160mmol)を加え、80℃で
15時間反応させた。
【0044】反応終了後、反応液を塩酸で酸性にした後
、塩化メチレンで抽出し、有機層を水洗し、無水硫酸マ
グネシウムで乾燥した。乾燥剤をろ別した後、塩化メチ
レンを留去し、粗目的物を得た。
【0045】このものをシリカゲルクロマトグラフィー
により精製し、2−メチル−4−ヒドロオキシ安息香酸
0.40g(2.62mmol)を得た。
【0046】(II)(R)−2−メチル−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
ルの製造
【0047】(I)で得られた2−メチル−4−ヒドロ
キシ安息香酸228mg(1.50mmol)と(R)
−1,1,1−トリフルオロ−2−オクタノール276
mg(1.50mmol)をトルエン10mlに溶解し
た後、硫酸10mg(0.10mmol)、ほう酸6m
g(0.10mmol)を加え、還流下に1時間反応さ
せた。
【0048】反応終了後、反応液をエーテルで抽出し、
エーテル層を水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ
た。乾燥剤をろ別した後、エーテルを留去し粗目的物を
得た。
【0049】このものをシリカゲルクロマトグラフィー
により精製し、油状の(R)−2−メチル−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289mg(0.91mmol)を得た。
【0050】(III)(R)−4’−ドデシルオキシ
ビフェニル−4−カルボン酸−4−(1−トリフルオロ
メチルヘプチルオキシカルボニル)−3−メチルフェニ
ルエステルの製造
【0051】(II)で得られた(R)−2−メチル−
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254mg(0.80mmol)、4’−
ドデシルオキシビフェニル−4−カルボン酸312mg
(0.88mmol)及びN,N−ジメチル−4−アミ
ノピリジン54mg(0.44mmol)を塩化メチレ
ン10mlに室温にて溶解した後、ジシクロヘキシルカ
ルボジイミド214mg(1.04mmol)を加え、
室温にて4時間反応させた。
【0052】反応終了後、析出した固形物をろ別し、水
洗、5%酢酸水溶液による洗浄、水洗を経た後、無水硫
酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤をろ別した後、塩
化メチレンを留去し、粗目的物を得た。
【0053】このものをシリカゲルクロマトグラフィー
により精製し、更にヘキサンより再結晶することにより
目的の(R)−4’−ドデシルオキシビフェニル−4−
カルボン酸−4−(1−トリフルオロメチルヘプチルオ
キシカルボニル)−3−メチルフェニルエステル447
mg(0.68mmol)を得た。
【0054】1H−NMRスペクトル(CDCl3,p
pm) 0.89(m,6H),1.25−1.50(m,22
H),1.79−1.90(m,4H),2.66(s
,3H),4.02(t,2H),5.55(m,1H
),7.01(d,2H),7.16−7.18(m,
2H),7.60(d,2H),7.70(d,2H)
,8.07(d,1H),8.23(d,2H)
【00
55】IRスペクトル(KBrディスク,cm−1) 2910,2845,1736,1602,1466,
1260,1244,1180,1158,1122,
1060,1018,824,764
【0056】相転移温度(DSC,偏光顕微鏡観察,℃
【化12】
【0057】
【実施例2】2枚の透明電極が設けられたガラス基板に
ポリイミドを塗布した後、それぞれのラビング方向が互
いに平行となるように組み立てられたガラス基板間隔2
μmのセルに、実施例1で得られた化合物を注入し直行
する2枚の偏向板にはさみ液晶素子を作製した。
【0058】このものに、60℃で±60Vの電圧印加
にて光学的応答速度を測定したところ30μsecと非
常に速い応答時間が得られた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  下記一般式(1)で示される光学活性
    化合物。   【化1】              (1) [但し、上記一般式(1)中R1は、炭素数4〜16の
    アルキル基を表わし  、R2は、炭素数4〜12のア
    ルキル基を表わし、*は光学活性を表わす。]【請求項
    2】  下記一般式(1)で示される光学活性化合物を
    用いることを特徴とする表示素子。 【化2】 (1) [但し、上記一般式(1)中R1は、炭素数4〜16の
    アルキル基を表わし  、R2は、炭素数4〜12のア
    ルキル基を表わし、*は光学活性を表わす。]
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