JPH04266855A - 光学活性化合物および表示素子 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学活性化合物及びこ
れを用いる表示素子に関する。さらに詳しくは、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、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。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。

【０００３】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、ほとん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。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いう問題点がある。

【０００４】一方、大面積で安定な分子配向が得られる
、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は、例えば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（特開平２−１６０７４８号公報）が知られて
おり、液晶表示素子として三環性エステル化合物から構
成された組成物を用いた素子（特開平１−２１３３９０
号公報）が知られている。

【０００５】

【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
液晶化合物であって、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する光学活性化合物およびそ
れを用いた液晶表示素子を提供するものである。

【０００６】

【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。即ち、本発明は、下記の一般式（１）

【０
００７】

【化３】

【０００８】［但し、上記一般式（１）中Ｒ１は、炭素
数４〜１６のアルキル基を表し、Ｒ２は、炭素数４〜１
２のアルキル基を表し、＊は光学活性を表す。］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】本発明の光学活性化合物は、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】上記一般式（１）に於いて、Ｒ１の炭素数
４〜１６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】［本発明化合物の一般的製造法］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）で定義したものと同一であ
り、式中の（　　）番号は上段の化合物を表す。 反応式：

【００１３】

【化４】

【００１４】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。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。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。

【００１５】［本発明化合物の例示］本発明において用
いられる光学活性化合物としては、以下の化合物が例示
される。

【００１６】Ｎｏ．１：（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）−２−フルオロフェ
ニルエステル、

【００１７】Ｎｏ．２：（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）−２−フルオロフェ
ニルエステル、

【００１８】Ｎｏ．３：（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）−２−フルオロフェニ
ルエステル、

【００１９】Ｎｏ．４：（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）−２−フルオロフェ
ニルエステル、

【００２０】Ｎｏ．５：（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）−２−フルオロ
フェニルエステル、

【００２１】Ｎｏ．６：（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）−２−フルオロフェ
ニルエステル、

【００２２】Ｎｏ．７：（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）−２−フルオロフェ
ニルエステル、

【００２３】Ｎｏ．８：（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）−２−フルオロフェニ
ルエステル、

【００２４】Ｎｏ．９：（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）−２−フルオロフェ
ニルエステル、

【００２５】Ｎｏ．１０：（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）−２−フルオ
ロフェニルエステル、

【００２６】Ｎｏ．１１：（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）−２−フルオロフェ
ニルエステル、

【００２７】Ｎｏ．１２：（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）−２−フルオロフェ
ニルエステル、

【００２８】Ｎｏ．１３：（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）−２−フルオロフェニ
ルエステル、

【００２９】Ｎｏ．１４：（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）−２−フルオロフェ
ニルエステル、

【００３０】Ｎｏ．１５：（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）−２−フルオロ
フェニルエステル、

【００３１】［液晶表示素子］本発明の液晶表示素子の
作製は、透明電極を設け、表面を配向処理した２枚のガ
ラス基板をスペーサを挟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。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。また、配向処理材としては、ＰＶＡ、Ｐ
Ｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２などが例示できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明による光学活性な化合物は、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性能を有している。従って
、この光学活性な化合物を液晶材料として使用した液晶
表示素子は、大面積で安定な分子配向を得ることができ
る。また、三安定状態を利用して、中間調表示も可能で
ある。この様な特性は、本発明の液晶表示素子の、従来
品以上の利用態様に対する可能性を与えるものである。

【００３３】

【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および、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
。

【００３４】［実施例１］ （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）−２−フルオロフェニルエステル

【００３５】
（１）　　３−フルオロ−４−ヒドロキシ安息香酸の製
造 ２−フルオロフェノール４．４８ｇ（４０ｍｍｏｌ）を
２０％水酸化ナトリウム水溶液２５ｍｌに溶解した後、
銅粉末２５４ｍｇ（４．０ｍｍｏｌ）、β−シクロデキ
ストリン３．６４ｇ（３．２ｍｍｏｌ）および四塩化炭
素４９．０ｇ（３２０ｍｍｏｌ）を加え、８０℃で１５
時間反応させた。反応終了後、反応液を塩酸で酸性にし
た後、酢酸エチルで抽出し、有機層を水洗し、無水硫酸
マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を濾別した後、酢酸エ
チルを留去し、粗目的物を得た。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、３−フルオロ−４−
ヒドロキシ安息香酸２．８７ｇ（１８．４ｍｍｏｌ）を
得た。

【００３６】（２）　　（Ｒ）−３−フルオロ−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 上記（１）で得られた３−フルオロ−４−ヒドロキシ安
息香酸１５６ｍｇ（１．００ｍｍｏｌ）と（Ｒ）−１，
１，１−トリフルオロ−２−オクタノール１８４ｍｇ（
１．００ｍｍｏｌ）をトルエン１０ｍｌに溶解した後、
硫酸５ｍｇ（０．０５ｍｍｏｌ）、ほう酸３ｍｇ（０．
０５ｍｍｏｌ）を加え、還流下に４時間反応させた。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。乾燥剤を濾
別した後、エーテルを留去し粗目的物を得た。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）−３−フルオロ−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２５５ｍｇ（０．
７９ｍｍｏｌ）を得た。

【００３７】（３）　　（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）−２−フルオロフェニ
ルエステルの製造 上記（２）で得られた（Ｒ）−３−フルオロ−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２４１ｍｇ（０．７５ｍｍｏｌ）、４’−デシルオ
キシビフェニル−４−カルボン酸２９４ｍｇ（０．８３
ｍｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン
５０ｍｇ（０．４１ｍｍｏｌ）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２０１ｍｇ（０．９８ｍｍｏｌ）を加え、室温にて１
０時間反応させた。

【００３８】反応終了後、析出した固形物を濾別し、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。乾燥剤を濾別した後、塩
化メチレンを留去し、粗目的物を得た。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
により再結晶することにより目的の（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）−２−フル
オロフェニルエステル４４１ｍｇ（０．６７ｍｍｏｌ）
を得た。

【００３９】１Ｈ−ＮＭＲスペクトル（ＣＤＣｌ３，ｐ
ｐｍ）：０．８８（ｔ，３Ｈ），０．８９（ｔ，３Ｈ）
，１．２５−１．５２（ｍ，２２Ｈ），１．７８−１．
９２（ｍ，４Ｈ），５．５５（ｍ，１Ｈ），７．０１（
ｄ，２Ｈ），７．４２（ｄｄ，１Ｈ），７．６０（ｄ，
２Ｈ），７．７１（ｄ，２Ｈ），７．９２−７．９７（
ｍ，２Ｈ），８．２５（ｄ，２Ｈ）

【００４０】ｌＲスペクトル（ＫＢｒディスク，ｃｍ−
１）：２９３０，２８６０，１７４８，１６０８，１５
１２，１４３６，１２７８，１２６０，１２２４，　１
１８０，１１１４，１０５８，１０１６，　８３２，７
６６，７６０マススペクトル（ＦＡＢ法、ｍ／ｅ（相対
強度））：６５９（９０，ＭＨ＋），６５８（４３，Ｍ
＋），３３７（１００）相転移温度（ＤＳＣ，偏光顕微
鏡観察，℃）：なお、下式において、Ｃｒｙは結晶相、
ＳｍＣＡ＊はカイラルスメクチックＣＡ相、ＳｍＡはス
メクチックＡ相、ｌｓｏは等方相を表す。

【００４１】

【化５】

【００４２】［実施例２］２枚の透明電極がもうけられ
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２μｍのセルに、実施例１で得られた化合
物を注入し直交する２枚の偏向板にはさみ液晶素子を作
製した。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 (2)

【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】 ［但し、上記一般式（１）中Ｒ１は、炭素数４〜１６の
   アルキル基を表し、Ｒ２は、炭素数４〜１２のアルキル
   基を表し、＊は光学活性を表す。］
2. 【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】 ［但し、上記一般式（１）中Ｒ１は、炭素数４〜１６の
   アルキル基を表し、Ｒ２は、炭素数４〜１２のアルキル
   基を表し、＊は光学活性を表す。］