JPH0692337B2 - 光学活性な液晶性化合物およびそれを含む液晶組成物 - Google Patents

光学活性な液晶性化合物およびそれを含む液晶組成物

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JPH0692337B2
JPH0692337B2 JP18657787A JP18657787A JPH0692337B2 JP H0692337 B2 JPH0692337 B2 JP H0692337B2 JP 18657787 A JP18657787 A JP 18657787A JP 18657787 A JP18657787 A JP 18657787A JP H0692337 B2 JPH0692337 B2 JP H0692337B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、新規な液晶性化合物、それを含有する液晶組
成物および該液晶組成物を使用する液晶素子に関するも
のである。
背景技術 従来の液晶素子としては、例えばエム・シャット(M.Sc
hadt)とダブリュー・ヘルフリッヒ(W.Helfrich)著
“アプライド・フィジックス・レターズ”(“Applied
Physics Letters")第18巻、第4号(1971年2月15日発
行)、第127頁〜128頁の“ボルテージ・ディペンダント
・オプティカル・アクティビティー・オブ・ア・ツイス
テッド・ネマチック・リキッド・クリスタル”(“Volt
age Dependent Optical Activity of a Twisted Nemati
c Liquid Crystal")に示されたツイステッド・ネマチ
ック(twisted nematic)液晶を用いたものが知られて
いる。このTN液晶は、画素密度を高くしたマトリクス電
極構造を用いた時分割駆動の時、クロストークを発生す
る問題点があるため、画素数が制限されていた。
また電界応答が遅く視野角特性が悪いためにディスプレ
イとしての用途は限定されていた。
また、各画素に薄膜トランジスタによるスイッチング素
子を接続し、各画素毎をスイッチングする方式の表示素
子が知られているが、基板上に薄膜トランジスタを形成
する工程が極めて煩雑な上、大面積の表示素子を作成す
ることが難しい問題点がある。
この様な従来型の液晶素子の欠点を改善するものとし
て、双安定性を有する液晶素子の使用が、クラーク(Cl
ark)およびラガウエル(Lagerwall)により提案されて
いる(特開昭56−107216号公報、米国特許第4367924号
明細書等)。双安定性を有する液晶としては、一般に、
カイラルスメクティックC相(SmC)またはH相(SmH
)を有する強誘電性液晶が用いられる。
この強誘電性液晶は、自発分極を有するために非常に速
い応答速度を有する上に、メモリー性のある双安定状態
を発現させることができ、さらに視野角特性もすぐれて
いることから大容量大画面のディスプレイ用材料として
適している。
また強誘電性液晶として用いられる材料は不斉を有して
いるために、そのカイラルスメクチック相を利用した強
誘電性液晶として使用する以外に、次のような光学素子
としても使用することができる。
1)液晶状態においてコレステリック・ネマティック相
転移効果を利用するもの(J.J.Wysoki,A.Adams and W.H
aas;Phys.Rev.Lett.,20,1024(1968))、 2)液晶状態においてホワイト・テイラー形ゲスト・ホ
スト効果を利用するもの(D.L.White and G.N.Taylor;
J.Appl.Phys.,45,4718(1974))、等が知られている。
個々の方式についての詳細な説明は省略するが、表示素
子や変調素子として重要である。
このような液晶の電界応答光学効果を用いる方法におい
ては液晶の応答性を高めるために極性基を導入すること
が好ましいとされている。とくに強誘電性液晶において
応答速度は自発分極に比例することが知られており、高
速化のためには自発分極を増加させることが望まれてい
る。このような点からP.Kellerらは、不斉炭素に直接塩
素基を導入することで自発分極を増加させ応答速度の高
速化が可能であることを示した(C.R.Acad.Sc.Paris,28
2 C,639(1976))。しかしながら、不斉炭素に導入さ
れた塩素基は化学的に不安定であるうえに、原子半径が
大きいことから液晶相の安定性が低下するという欠点を
有しており、その改善が望まれている。
他方、光学活性を有することを特徴とする光学素子に必
要な機能性材料は、それ自体光学活性の中間体を経て合
成されることが多いが、従来から用いられる光学活性中
間体としては、2−メチルブタノール、2級オクチルア
ルコール、2級ブチルアルコール、塩化p−(2−メチ
ルブチル)安息香酸、2級フェネチルアルコール、アミ
ノ酸誘導体、ショウノウ誘導体、コレステロール誘導体
等が挙げられるのみで、この光学活性中間体に極性基を
導入されることはほとんどなかった。このためもあっ
て、不斉炭素原子に直接極性基を導入することにより自
発分極を増加する方法は、余り有効に利用されていなか
った。
発明の目的 本発明は上記の点に鑑みなされたものである。すなわ
ち、本発明は不斉炭素原子に直接、安定で且つ双極子モ
ーメントの大きいフッ素基を導入することにより極性を
高め、液晶の電界応答性を高めた液晶化合物及びそれを
少なくとも1種類含有する液晶組成物を提供することを
目的とする。
本発明はアルキル基の長さを変更することが容易で、こ
のことにより、H.Arnold,Z.Phys.Chem.,226,146(196
4)に示されるように液晶状態において発現する液晶相
の種類や温度範囲を制御することが可能な液晶性化合物
及びそれを少なくとも1種類配合成分として含有する液
晶組成物を提供することを目的とする。
発明の概要 本発明は、上述の目的を達成するためになされたもので
あり、一般式(I) (ここで、R1は炭素数1〜18のアルキル基またはアルコ
キシ基、R2は炭素数1〜16のアルキル基を示し、C
不斉炭素原子を示す。また それぞれ0または1(但しk+m+n≧1)を表わ
す。) で表わされる光学活性な液晶性化合物およびそれを少な
くとも1種類配合成分として含有する液晶組成物を提供
するものである。
また本発明は、このような液晶組成物を使用する液晶素
子をも提供するものである。
発明の具体的説明 本発明の一般式(I)で示される光学活性な液晶化合物
は、好ましくは特願昭60−232886号の明細書に示される
光学活性な2−フルオロ−1−アルカノールから次に示
す合成経路により合成される。
(ここで、R1、R2k、m、nは前記定義の通りである。) このようにして得られる本発明の液晶性化合物の例を以
下に示す。
本発明の式(I)で示される光学活性な液晶性化合物は
出発物質としての2−フルオロー1−アルカノールのア
ルカン部分の炭素数を変化させることにより、上記R2
幅広く変更することが可能であるが、本発明では、R
2が、特に炭素数1〜16のアルキル基であるものが与え
られる。
また、本発明の液晶組成物は、一般式(I)で表わされ
るフルオロアルカン誘導体を少なくとも1種類配合成分
として含有するものである。例えば、このフルオロアル
カン誘導体を、下式(1)〜(13)で示されるような強
誘電性液晶と組合わせると、自発分極が増大し、応答速
度を改善することができる。
このような場合においては、一般式(I)で示される本
発明のフルオロアルカン誘導体を、得られる液晶組成物
の0.1〜99重量%、特に1〜90重量%となる割合で使用
することが好ましい。
また下式1)〜5)で示されるような、それ自体はカイ
ラルでないスメクチック液晶に配合することにより、強
誘電性液晶として使用可能な組成物が得られる。
この場合、一般式(I)で示される本発明のフルオロア
ルカン誘導体を、得られる液晶組成物の0.1〜99重量
%、特に1〜90重量%で使用することが好ましい。
このような組成物は、本発明のフルオロアルカン誘導体
の含有量に応じて、これに起因する大きな自発分極を得
ることができる。
ここで、記号は、それぞれ以下の相を示す。
Cryst.:結晶相、SmA:スメクチックA相、 SmB:スメクチックB相、SmC:スメクチックC相、 N:ネマチック相、Iso.:等方相。
また、一般式(I)で示されるフルオロアルカン誘導体
は、ネマチック液晶に添加することにより、TN型セルに
おけるリバースドメインの発生を防止することに有効で
ある。この場合、得られる液晶組成物の0.01〜50重量%
の割合となるように式(I)のフルオロアルカン誘導体
を使用することが好ましい。
またネマチック液晶もしくはカイラルネマチック液晶に
添加することにより、カイラルネマチック液晶として、
相転移型液晶素子やホワイト・テイラー形ゲスト・ホス
ト型液晶素子に液晶組成物として使用することが可能で
ある。この場合、得られる液晶組成物の0.01〜80重量%
の割合となるように式(I)のフルオロアルカン誘導体
を用いることが好ましい。
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
実施例1 5−ヘプチル−2−[4′−(2″−フルオロオクチル
オキシメチル)フェニル]ピリミジンの製造。
ジメチルホルムアミド1mlに水素化ナトリウム(60%)
0.023g(0.57m mol)と、5−ヘプチル−2−(4′−
ヒドロキシメチルフェニル)ピリミジン0.16g(0.56m m
ol)を加え、30分間撹拌した。それにジメチルホルムア
ミド1mlとP−トルエンスルホン酸(2−フルオロオク
チル)0.17g(0.56m mol)の混合液を滴下し、100℃で
6時間加熱、撹拌した。反応終了後、水を加え、エーテ
ルで抽出したのち、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥し
た。溶媒留去後、薄層クロマトグラフィー(TLC)(ジ
クロロメタン)で精製して5−ヘプチル−2−[4′−
(2″−フルオロオクチルオキシメチル)フェニル]ピ
リミジン0.10g(0.24m mol)を得た。
収率43%、[α▲]18.8 D▼−3.61゜(c0.61(C2H5
2O)、 相転移温度(℃) 実施例2 実施例1で製造した液晶性化合物を配合成分とする液晶
組成物Aを調製した。また比較例として実施例の液晶性
化合物を含有しない液晶組成物Bも調製した。以下に液
晶組成物A、B各々の相転移温度および自発分極を示
す。
<液晶組成物A> 相転移温度(℃) <液晶組成物B> 相転移温度(℃) 自発分極(nC/cm2温度(℃) 液晶組成物A 液晶組成物B 40 0.4 1.2 30 1.2 2.0 次に、2枚の0.7mm厚のガラス板を用意し、それぞれの
ガラス板上にITO膜を形成し、電圧印加電極を作成し、
さらにこの上にSiO2を蒸着させ絶縁層とした。
ガラス板上にシランカップリング剤[信越化学(株)製
KBM−602]0.2%、イソプロピルアルコール溶液を回転
数2000r.p.mのスピードで15秒間塗布し表面処理を施し
た。この後120℃にて20分間加熱乾燥処理を施した。
さらに、表面処理を行なったITO膜付きのガラス板上に
ポリイミド樹脂前駆体[東レ(株)SP−510]2%ジメ
チルアセトアミド溶液を、回転数2000r.p.mのスピンナ
ーで15秒間塗布した。成膜後、60分間、300℃で加熱縮
合焼成処理を施した。この時の塗膜の膜厚は、約700Å
であった。
この焼成後の被膜には、アセテート植毛布によるラビン
グ処理がなされ、その後、イソプロピルアルコール液で
洗浄し、平均粒径2μmのアルミナビーズを一方のガラ
ス板上に散布した後、それぞれのラビング処理軸が互い
に平行となる様にし、接着シール剤[リクソンボンド
(チッソ(株))]を用いてガラス板をはり合わせ、60
分間100℃にて加熱乾燥しセルを作成した。このセルの
セル厚をベレック位相板によって測定したところ、約2
μmであった。
ここで、先に調製した強誘電性液晶化合物A、Bを各々
等方相下、均一混合液体状態で作製したセル内に真空注
入した。等方相から0.5℃/hで徐冷することにより、強
誘電性液晶素子を作成した。
この強誘電性液晶素子を使ってピーク・トウ・ピーク電
圧30Vの電圧印加により直交ニコル下での光学的な応答
(透過光量変化0〜90%)を検知して応答速度を測定し
た。その結果を次に示す。
応答速度(msec)温度(℃) 液晶組成物A 液晶組成物B 40 0.31 0.55 30 0.59 0.93 実施例3 透明電極としてITO(Indium Tin Oxide)膜を形成した
ガラス基板上にポリイミド樹脂前駆体[東レ(株)製SP
−510]を用いスピンナー塗布により成膜した後、300℃
で60分間焼成してポリイミド膜とした。次にこの被膜を
ラビングにより配向処理を行ない、ラビング処理軸が直
交するようにしてセルを作製した(セル間隔8μm)。
上記セルにネマチック液晶組成物[リクソンGR−63:チ
ッソ(株)製ビフェニル液晶混合物]を注入し、TN(ツ
イステッド・ネマチック)型セルとし、これを偏光顕微
鏡で観察したところ、リバースドメイン(しま模様)が
生じていることがわかった。
前記リクソンGR−63(99重量部)に対して、本発明の実
施例1の液晶性化合物(1重量部)を加えた液晶混合物
を用い、上記と同様にしてTNセルとし観察したところ、
リバースドメインはみられず均一性のよいネマチック相
となっていた。このことから、本発明の液晶化合物はリ
バース・ドメインの防止に有効であることがわかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09K 19/30 9279−4H 19/34 9279−4H 19/44 9279−4H G02F 1/137 9317−2K

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式(I) (ここで、R1は炭素数1〜18のアルキル基またはアルコ
    キシ基、R2は炭素数1〜16のアルキル基を示し、C
    不斉炭素原子を示す。また を示す。k、m、nは、それぞれ0または1(但しk+
    m+n≧1)を表わす。 で表わされる光学活性な液晶性化合物。
  2. 【請求項2】下記一般式(I) (ここで、R1は炭素数1〜18のアルキル基またはアルコ
    キシ基、R2は炭素数1〜16のアルキル基を示し、C
    不斉炭素原子を示す。また を示す。k、m、nは、それぞれ0または1(但しk+
    m+n≧1)を表わす。)で表わされる光学活性な液晶
    性化合物 を少なくとも1種類含有する液晶組成物。
  3. 【請求項3】下記一般式(I) (ここで、R1は炭素数1〜18のアルキル基またはアルコ
    キシ基、R2は炭素数1〜16のアルキル基を示し、C
    不斉炭素原子を示す。また を示す。k、m、nは、それぞれ0または1(但しk+
    m+n≧1)を表わす。)で表わされる光学活性な液晶
    性化合物 を少なくとも1種類含有する液晶組成物を使用すること
    を特徴とする液晶素子。
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DE4423098A1 (de) * 1994-07-01 1996-01-04 Hoechst Ag Verwendung von Pyrimidingruppen enthaltenden konjugierten Verbindungen als Elektrolumineszenzmaterialien
DE69521458T2 (de) * 1994-07-26 2001-11-08 Canon Kk Flüssigkristallzusammensetzung, -vorrichtung, -apparat und Anzeigeverfahren, die sie verwenden

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