JPS5936634A - 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】 本発明は液晶化合物に関する。

液晶化合物は、その分子配列状態によシネマチック、ス
メクチック及びコレステリック液晶の３種類に分類され
る。ネマチック液晶は、定常状態で全ての分子がその長
軸方向へ互いに平行である配列をしている。そして液晶
表示素子の素子壁に配向膜を設けることによシ、ネマチ
ック液晶分子の長軸が素子壁に対して平行、若しくは垂
直な配列状態にすることができる。平行な場合、その配
列はホモジニアスと呼ばれ、垂直な場合、その配列はホ
メオトロピックと呼ばれている。又ホモジニアス配列で
、２枚の上下電極基板の一方の角度全９０°廻して、ね
じれたホモジニアス配列の場合、ツイスト配列と呼ばれ
る。この液晶表示素子の外側に２枚の偏光板を設置し、
電圧を印加すると、液晶分子が誘電異方性に基づいて電
場方向に分子が配列する。電圧を切れば再び元のツイス
ト配列になる。このときの光の偏光ケ利用して表示する
のがツイスト、ネマチック型（以下、ＴＮ型と略称する
。）表示方式であり、現在、腕時計や電卓等に利用され
ている。

一方、コレステリック液晶は、分子長軸方向を互いに平
行して配列しているが、この長軸方向に極めて薄い層全
形成し、各層は分子の長軸方向が全体的にみて層を垂直
に貫く軸を中心に順次回転しているような、らせん構造
をとる。このようなコレステリック液晶に電圧を印加し
た場合、電界方向にそろうホメオトロピック配列のネマ
チック状態になる性質會有し−Ｃいる。液晶表示装置の
素子壁會平行配向処理若しくは垂直配向処理をすること
によシ、コレステリック状態からネマチック状態へ、若
しくはネマチック状態からコレステリック状態への転移
奮起こし、白濁状態と透明状態奢・利用して、相転移型
表示を行うことができる。

また、ネマチック液晶及びコレステリック液晶に多色性
色素會溶解させて、色表示する、ゲスト・ポスト型カラ
ー表示がある。

ＴＮＷ表示、相転移型表示及びゲスト・ホスト型カラー
表示装置の表示性能は重要であシ、構成材料及び表示方
法等に関与している。表示性能のうち動作温度範囲（液
晶組成物が液晶相を示している温度）や応答時間（’ｄ
Ｅ界を印加してから表示されるまでの時間）が、全ての
液晶表示装置で重要な特性となっている。その改良とし
て、液晶材料に対する期待が大きく、新規表液晶化合物
による液晶渦就範囲（以下、ＭＲと略称する）と応答時
間の改良が重祝され°τいる。

腕時計や電卓に用いられている液晶組成物は数種類から
十数種類の各種の液晶化合物から構成されている。その
中で液晶組成物のＭＲｋ拡大する、特にＮ−Ｉ温度（ネ
マチック液晶から等方性液体に相転移する温度）全上昇
させる液晶１＼化合物が配合されている。これらの液晶
の特徴は単体でＭＩ’Ｌが広いことである１、 例えば、代表的な液晶化合物（特開昭５４−１０６４５
４　号公報参照） 体では広いＭＲｋ持つ。これ全配合すれば液晶組成物の
Ｎ−Ｉ温度を上昇させる。すなわちＭｌ’１拡大するこ
とが可能である。しかし、分子量が大きいため液晶組成
物の粘度は増加してしまう。

一方、粘度と応答時間には次の関係があることが業界の
周知となっている。

１、／ｌ、＝Δε（Ｖａ　　Ｖｔｈ　）　”　／　（４
πηｄｌ　）（式中、ｔｒ＝立上立上開時間６＝誘電率
異方性、■＝駆動電圧、ｖ１＝しきい値電圧、η＝粘度
、ｄ・二素子ギャップ會表わす） 上の関係から応答時間を短縮させるには液晶組成物の粘
度′ｆｔ低下させることが有効である。

など分子量の比較的太きくＭＲの広い液晶を配合すれば
ＭＲ，は拡大するが、応答性は悪くなる傾向にあること
が判る。

そこで本発明者らは、単体でＭＲが広く、かつ液晶組成
物の粘度全上昇させない新規な液晶化合物全分子構造」
−から検ＮＪ　Ｌ、その結果、本発明に到達した。

本発明の目的はＭＲの広い液晶化合物、特に液晶組成物
の配合成分とした場合、ＭＲｔ−拡大し、粘度を低下さ
せる効果音もつ、液晶化合物を提供することにある。

従来の代表的な液晶化合物である ル基）は比較的粘度が高い。一方、類似の化合物ル基）
は粘度は低いが液晶相を示さない。本発明者は両者の違
い、すなわち末端置換基の−ＯＲ’と−Ｒ′の違いから
本発明の末端置換基（Ｃ”Ｈａ　）　−ＯＲ’　（Ｒ’
はアルキル基、ｎは整数）を見い出した。式ａの液晶化
合物の様にベンゼン環に酸素原子が直接結合しているも
のではベンゼン環のπ電子と酸素の非共有電子が移動し
合って誘電率が大となシその結果比較的粘度が高くなる
。

一方、式すは誘電率が小さいので粘度は低いが酸素原子
のような極性を有する原子や基がないため分子全体とし
ての極性が小さく、その為に液晶相を示さない。そこで
更に検討し、式８１式すの中間の性質全付与できるよう
な分子構造を検討する過程で本発明の−（ＣＨ，）　、
　ｏＲ’が見い出された。

更に本発明者らはＭＲと液晶分子構造の関係を検討した
結果、両者には密接な関係があることを明かにした。す
なわち、ＭＲ＆広くするには凝集エネルギーや分子量？
大きくすればよい。そこで、これらの知見を基にＭＲを
広くできるものとして、式８１式ｌ）の２積置接結合に
さらに１Ｊｎ−加えた３換基（ＯＬ　）　、０几′と３
猿直接結合の組み合わせ？各種検討し、本発明に至った
。

ｆΔゴ、特開昭５２−６８８１号公報に記載されたー（
但しＲ１１ＣＩｌａ　、　Ｃａ　Ｔｉｌ１．　ｎ−Ｃａ
　Ｈｙ、　ｎ　−Ｃ４１（９である）で示される化合物
は、液晶？示すが、ＭＲが極めて狭く、粘度も高い有色
のシック塩基系である。

又、特開昭５７−７７６５８号公報に記載された晶では
ない。

以下、本発明全実施例によってより具体的に説明する。

闇、以下の説明において一般式中の几。

Ｒ′はアルキル基？示す。また、相転移温度や融解温度
の値はその化合物の純度や測定方法によって若干の変動
を併うものである。尚、Ｃは結晶相？、Ｓはスメクチッ
ク相？、Ｎはネマチック相を、■は等方性液体相會それ
ぞれ示す。例えば結晶相からネマチック相への転移はＣ
−Ｎと記号化する。

相転移温度の単位はＣである。

実施例１ わされる液晶化合物の製造方法と物性〉料４）について
示す。

６７ｇのｃ２ＨｓＯＨ５００ｍｔ溶液を作シ、コレを水
冷攪拌しながら更にＮａ　［ＢＨ４］　１１．４ｇＴｈ
少量ずつ滴下する。その後３時間攪拌？続け、酢酸３０
ｒｎｔ？ｙ−加えた後、水に投入して（Ｃｍ　ＨＩＩ）
ｚ　Ｏが得られる。

次に別のフラスコにて ８０Ｃ４１５０ｍ１に溶解し、６時間還流して後氷水に
投入する。次いで析出物を濾別して水洗すれれる。

更に別のフラスコ全用意してＣｓ　Ｉ’ｂ　ＯＨ３０ｍ
ｔＫＮａ０．４ｇを溶解しておき、これにジメチルホル
ム７＜ド（（ＣＩ−Ｉｓ　）ｓ　ＮＣＨＯ）　１５０ｍ
！溶液全溶液、５時間加熱攪拌する。その後反応液全水
中に投入し析出物を濾別すると無色液晶性物（９） 料４）が得られる。

この試料４のＭＲは５０〜１７２Ｃである。　　１試料
４の元素分析値はＣｍ８５．６３％、Ｈ＝９．６３％で
あシ、これは計算値Ｃ＝８５．７１％、Ｈ＝９．７１％
とよく一致している。また、この化合物の赤外線吸収ス
ペクトルは第１図の通９である。更に、質量スペクトル
でも分子イオンピークが［ｍ／ｅ１３５０に表われてい
る。以上から試料４は上記式の化合物であることを確認
した。

試料４及び試料４に準する製造方法で得た他の試料につ
いて、そめ相転移温度を表１に示す。また（　）内には
それらのＭＲｆｆｉ示す。

（１０） 表　　　　　１ 実施例２ で表わされる液晶化＆物の製造方法と物性〉試料１　に
ついて示す、 実施例１の方法に従い、 （１１） ｇ（０，ｏｓ２モル）全ジメチルスルホキシド２００ｍ
１−に溶解し、攪拌しながらシアン化ナトリウム６　ｇ
　（０，１２２モル）を添加し、１４０〜１５０ｃで２
時間反応する。反応物金水に注加し、エーテル抽出する
。水洗、乾燥後、エーテル留去し、残存紫再結晶して白
色結晶、 収率は８０，０％である。

次いで、エチレングリコール１５０ｍｔと（０，０６４
モル）を加え攪拌する。これに水酸化カリウム７．５　
ｇ　（０，１３４モル）全水１５ｍｔに溶がした液を加
える。１０時間還流し、冷却する。折（１２） 出物ｔ−Ｆ集しメタノール５００ｍｔと濃塩酸１００ｍ
１よりなる溶液に加え５０Ｃで３０分加熱攪拌した。室
温に冷却し析出物１’果し、エタノ−〃から再結して白
色剣状結晶 た。収率は７５．１％である。

水素化アルミニウムリチウム２．３　ｇ　（０，０６１
モル）ｋ無水テトラヒドロフラン１００ｍｔに加え、１
７ｇ　（０，０４７モル）ｋ５０ｍｔの無水テトラヒド
ロフランで溶かした溶液を攪拌下に２５〜３０Ｃで滴下
する。滴下後、２時間攪拌し、反応物を濃塩酸５０　ｍ
　ｔと氷水３００ｍｔの中に注加し、−晩装置して分解
した。この溶液をエーテル抽出し、抽出液を水洗、乾燥
後、エーテル勿留去し、残存會再結晶して （１３） る。収率は９２．０％である。

１　ｓ　ｇ　（０，０４３モルン、ジメチルスルホキシ
ド２００ｍｔ、５０％苛性ソーダ１０ｇ及びヨウ化　　
゛メチル６１ｇ（０，４３モル）を加え５時間攪拌する
。次いで反応物を冷却し、水中に投入する。ベンゼン抽
出し、抽出液を水洗、次いで乾燥し、ベンゼンを留去す
る。残置ｔシリカゲル２００ｇ’！ｉ用いてカラムクロ
マト精製（展開液ベンゼン）を行った。留出液を濃縮し
て残留物をアセトンから再結晶して白色の （試料１６）を得九。収率は６６．８％である。

試料１６のＭＲはΔ３〜１３２ｃである。また、試料１
６の元素分析値はＣ：８５．８２％、Ｈ＝９．９３％で
あシ計算値♀Ｃ＝８５．７１％、Ｈ＝９．８９％と（１
４） よく一致した。試料１６の赤外線吸収スペクトルは第２
図の通りでおる。質址スペクトルでも分子イオンビーク
［＋ｎ／　ａ　〕３６４に表われる。以上から試料１６
は上記式の化合物であると確認された。試料１６及び試
料１６に準する製造方法で得た他の試料についても、表
２に、それらの相転移温度を示す。（）内ｉ、ｔＭＩｌ
示した。

畏　　　２ 注　＊：Ｃ−Ｎ温度 ｌ噛ｃ１ 実施例３ 〈上記実施例で製造した液晶全配合成分とする液晶組成
物の特性〉 表３に示した母体液晶Ａのネマチック演台組成物に前記
実施例１、及び２で製造した液晶組成物？配合し、再調
整された液晶組成物の粘度及びＭ　　　　−ＭＲを表４
に示す。比較例として、代表的な液晶全併記する。

表　　　　３ （１０Ｊ （１７） （１６） 液晶組成物の調整は液晶化合物を所定量母体液晶Ａ（表
３に示す。）に配合し８０〜８５Ｇで約ｌｈｒ加熱し、
十分攪拌混合して行った。粘度は回転粘度計を用いて、
室温（２０Ｃ）で測定した。

ＭＲは直径１　ｗｍのガラス製毛細管に調整した各種液
晶組成物を封入し、目視によって相変化の観察上行った
。

表４から明らかなように本発明による液晶組成物は夫々
対応する母体液晶に比べて分子量が大きくなったにもか
かわらず約５〜１０％低くなった。

又、ＭＲは約３２〜６２％拡大した。尚、比較例は単体
として広ＭＲの液晶であるが、表４よシ本発明の液晶化
合物よりＭＲの拡大率は小さく、又、粘度も増大してし
まう。

以上説明したように、本発明の液晶化合物はＭＲが広く
、かつ液晶組成物に配合すればＭＲ全拡大させ、粘度を
低くすることができる。つまり、本発明の液晶化合物を
用いることによって液晶表（１８） 水素子の動作温度範囲と応答性が改良される。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はいずれも本発明の実施例に係る液晶化
合物の赤外線吸収スペクトル線図である。 代理人　Ｊ「す”３１士　高橋明夫 （１９） 第１頁の続き ０発　明　者　大川前 草加市稲荷町２０４８関東化学株式 ％式％ 日立市幸町３丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内 ０発　明　者　北村輝夫 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ 日立市幸町３丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内 ０発　明　者　服部紳太部 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ 日立市幸町３丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内 ０発　明　者　佐藤幹夫 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ ０出　願　人　株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目５ 番１号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （式中、Ｒ１，Ｒ２はアルキル基、ｎは０，１または２
   を表わす）で示されること全特徴とする液晶化合物。 ２、特許請求の範囲第１項記載において、前記式中のＲ
   １は炭素数が５を超えないアルキル基であり、Ｒ２は炭
   素数が４’ｉ超えないアルキル基であることを特徴とす
   る液晶化合物。