JPS60260564A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、強誘電性スメクチック液晶の電界への応答を
利用した電気光学素子に有用な新規の液晶化合物に関す
る。

〔従来の技術〕

液晶は、既に種々の電気光学素子として応用され、時計
や電卓等の表示に実用化されてきている。

現在実用化されている液晶表示素子は、ネマティック液
晶やコレステリンク液晶の誘電的配列効果全利用したも
のが大部分である。しかし、期待されている画素数の多
い表示系子への応用に肖っては、応答性の面や、駆動マ
ージンが取れない事によるコントラスト、視角特性の面
で問題となっている。そのため、各画素毎にスイッチン
グ素子全形成するＭＯＳパネルやＴＦＴパネルが一方に
おいて研究開発がさかんになっている。

こうした中で、０１ａｒｋら（Ｖ、　Ｓ、　ｐａｔ、　
４５６７９２４　）は、かかる液晶素子の欠点を除去す
る、スメクチック相を用いた新しい表示原理による液晶
素子全考案した。これについて若干の説明をする。

図１は、スメクチックＣ＠ｔたはＨ相の模式図である。

液晶は各分子層１から成っており、個々の層の中では、
分子長軸の平均的な方向が、層に垂な方向と角度ψ０だ
け傾いている。ＭｅｙｅｒらはＬｅ　、ＴＯｕｒｎａ’
ｌ　ｄｌ　Ｐｈｙｓｉｑｕｅ　ＶＯｌ、、、ｊ６　（Ｍ
ａｒｃｈ。

１９７５　ＰＰＬ−６９ｔｏ　Ｌ−７１）の「強誘電性
液晶」というタイトルの論文において、光学活性な分子
から成るスメクチックＣ“あるいはＨ相は、一般に電気
双極子密度ｐ２有し、強誘電的であることを示している
。この双極子密度Ｐは、分子の傾き方回舎に垂直で、ス
メクチックの１面に平行である。

彼らの示したことは、スメクチックＨ相でも適用可能で
あるがＨ相では、層に垂直な軸のまわりの回転に対する
粘性がより大きくなる。これらのカイラルスメクチック
液晶における電気双極子の存在は、誘電異方性における
よりも、電場に対してずつと強い結合力を与える。更に
、この結合力は、いう意味で極性のあるものなので、印
加した電場の方向を反軸することにより、Ｐの方向を反
転させることになる。つまり、電場を反転させることに
より、図２で示したように、分子をコーンに沿った運動
により（このコーンの角２ψ。全以下、コーン角という
つ、その方向を制御することが出来る。そして２の分子
の平均的な長軸方向の変化？２枚の偏光板で検出するこ
とにより、電気光学素子として利用し得る。

このスメクチックＣ”相またはＨ相の′電界への応答全
利用した電気光学素子は、その自発分極と電界との結合
力が、誘電異方性による結合力よジも３〜４オーダー大
きい故に、ＴＮ型液晶素子に比して、優れた高速応答性
ヲ臂し、かつ適当な配向制御を選択することにより、メ
モリー性？もたすことが可能であり、高速光学シャッタ
ーや表示情報量の多いティスプレィとしての応用が期待
されている。

ところで、この強誘電性を有するカイラルスメクチック
液晶材料は、種々合成され研究されてきている。強誘電
性液晶として最初に合成されたのは、ＤＯＢＡＭＢＯと
呼称されている Ｐ　−ｄｅｃｙｌｏｘｙｂｅｎｚｉｌｉａｅｎｅ　−Ｐ
’−ａｍｉｎｏ　−２−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔ７１ｃｙｎ
ｎａｍａｔｅであり、この系列の液晶は、以下の構造式
の形で、強誘電性液晶の研究対称として種々合成されて
いる。

（ここで、Ｘは−Ｈ、−Ｃ１，−ＯＮであり、Ｙは−ａ
ｔ。

−０２Ｈ，であり、餐印は不整炭素原子である。）しか
し、この系列の液晶は、室温以上の比較的高温側でカイ
ラルスメクチック相？呈するため、室温では使えない事
や、シック系であり、水分により分解し、安定性が悪い
事などの欠点がある。

この系の発展系として、一般式 で表わされる。一方のベンゼン環に水酸基が導入され、
分子内の水素結合會有するシッフ系のカイラルスメクチ
ック液晶化合物が、Ｂ、　１．０ｓｔｒｏｖｓｋｉｉら
（Ｆｅｒｒｏｅｌｌｅｃｔｒｉｃｓ　２４（１９８０％
０９３やＡ、Ｈａｌｌｅｂｙら（Ｍｏ１．０ｒｙｅｔ−
Ｌｉｑ、　０ｒｙｓｔ、、　Ｌｅｔｔｅｒ　８２（１９
８２）　６１　）によって発表され、室温を含む広い温
度範囲で、スメクチックＣ相を呈する化合物として注目
されている。又、分子内水素結合を有するため、水分に
よる分解が起りにくく、安定性の面でも、通常のシッフ
系液晶に比べ優れている。しかし、実用的には、０℃以
下でも、結晶化しない事が要求されるので、いまだ、こ
の系で合成されている液晶材料だけでは不十分である。

他に、アゾキシ系の液晶材料がｐ、　ｘｅｌｌｅｒら〔
Ａｍｎ、　Ｐｈｙｓ。（１，９７８）　１５９３によっ
て発表されているが、温度範囲の面で十分でなく、又、
濃い黄色の化合物であるため実用上問題がある。

こうした中で、ＴＮｕ液晶材料として広く実用化され安
定性の面で実績のあるエステル系液晶は注目し得る液晶
材料である。公知の文献では、Ｂ、工、　０ｓｔｒＯｖ
ｓｋｉｉ　らによってフ の構造式で表わされる液晶化合物が、比較的室温に近い
温度範囲でカイラルスメクチック液晶を呈する材料とし
て報告されている。又、Ｇ、　Ｗ、　Ｇｒａｙら（Ｍｏ
Ｌ　０ｒｙｓｔ、Ｌｉｑ、Ｃ！ｒｙｓｔ、、　３７（１
９７６）１８９゜（１９７Ｂ）５７）　により、高い温
度範囲でカイラルスメクチック液晶相全土するビフェニ
ルエステル系材料が報告されて−る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上見てきたように、現状では、実用に供せられる室温
を含む広い温度範囲でカイラルスメクチック相を呈する
液晶材料はいまだ存在せず、又、比較的広い温度範囲で
カイラルスメクチック相を呈する材料でも、安定性に問
題があったりした。

そこで、本発明は、安定性に優れ、かつ、室温を含む広
い温度範囲のカイラルスメクチック液晶組成物を得てい
くに当っての有力な新゛規液晶化合物を提供することを
目的としている。

〔問題点全解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、次の一般式で表わされる新
規化合物を合成した。

（ここで、ｍは１〜８．ｎは５〜１４．ｓ印は不、　整
炭素原子を示す。）で表わされる光学活性な液晶化合物
である。

〔作　用〕

上式の液晶化合物は、室温近辺の広い温度範囲でＳＣ相
會全土る化合物が多く、かつ応答が速いことが明らかに
なった。応答速度については、−＝ Ｒ工は不整炭素原子を有するアルキル基であり、ＲＩｌ
ｌ　は直鎖アルキル基である）で表わされる液晶化合物
よジ速い系であることが判明した。

本発明のピリミジン系液晶化合物が分子の骨格部分がベ
ンゼン環とピリミジン環が直結して短いにもかかわらず
、高いスメクチック性を示し、広い温度範囲でＳｃ相を
呈するのは、ピリミジン環とベンゼン環の電気陰性にの
違いによる分子軸方向の分極が大きく、これによる分子
間相互作用が大きいためと思われる。又、速い応答性金
有するのは、ピリミジン環は、ベンゼン環より巾が大き
めため、分子形状として、中央部がふくらんだ形をして
おり、このふくらみが分子間の距離を大きくする働き？
し、分子の回転粘度金小さくし、応答を速めていると思
われる。

合成法を化学式で記すと以下のようになる。

あるいは （３ｎ［（２ｎ　＋１−ｎ ハロゲンを示す）をつくシ脱ベンジルしたのち、ＯＨ３ ことによっても目的化合物を得ることができる。

以下実施例を挙げる。

〔実施例〕

光−学活性な５−　ｎ−オクチル−２−（：４−（６−
メチルオクチルオキシ）フェニル〕ピリミジンまずこの
合成法を記す。

第一段 光学活性な４−（６−メチルオクチルオキシ）ベンゾニ
トリルの合成 １００−四つロフラスコに、４−シアンフェノール５．
７５ｇ、市販の活性アミルアルコールよシ合成した１ブ
ロム−シーメチルオクタン１０ｇ。

無水炭酸カリウム６．６７ｇ、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルム
アミド３０−を入れ、窒素雰囲気下、１１０℃で８時間
反応した。反応後、不溶物全沢過し、エーテル抽出した
。有機層は、５％ＮａＱＥｉ、水。

飽和食塩水で洗浄後、乾燥し、エーテルを留去した。得
た油状物を精製し、光学活性な４−（６−メチルオクチ
ルオキシ）ベンゾニトリル１１．４　ｇを得た。

ｍａｘＣｃｒｎ’）２２５０ＴＭＳ（ＲＰｍ）６．９２
．ｃｌＪ＝９Ｈｚ。

１６０５　２　Ｈ，ＡｒｏｍａｔｉｃＨｌ　５７０　７
．５７．　ｄＪ＝９Ｈｚ。

１１１５　２Ｈ，ＡｒｏｍａｔｉｃＨ ３，９７，ｔ、：ｒ＝６Ｈ２ ２１（、−ＣＩ（２，−０ 第二段 光学活性な４−（６−メチルオクチルオキシ）ベンズア
ミジン塩酸塩の合成 １００ｄ四つロフラスコに、光学活性な４−（６−メチ
ル−オクチルオキシ）ベンゾニトリル１０ｇ、乾燥エタ
ノールｉ２．ｓ−を乾燥ベンゼン１６−を入れた。この
混合物に、乾燥した塩化水素ガスを攪拌しながら、３℃
以下で吹き込んだ。

室温で２日放置後、溶媒を留去し、粗結晶を得た。

粗結晶、乾燥エタノール６４ｔｎｔを５００−四つロフ
ラスコに入た。これに、アンモニア１１．０８ｇを含む
乾燥エタノール５０−を、室温でゆつくシと滴下した。

滴下後、５日間室温で放置した。

アンモニア、エタノールを留去し、粗結晶を得た。

これを精製し、９．５８　ｇの光学活性な４−（６−メ
チルオクチルオキシ）ベンズアミジン・塩酸塩を得た。

ｎｕ、ｌｏｔ υ ｍａＸ（ｃｒｎ−’　）　５０６０ ６８０ ６５５ １０５ １．１４．　ｄ　Ｊ＝９Ｆｌｚ、　２Ｈ，Ａｒｏｍａｔ
ｉｃＨ８＋０６．　ｅＬ　Ｊ＝９Ｈｚ、　２Ｈ，Ａｒｏ
ｍａｔｉｃＨ４，０？、　ｔ　Ｊ＝６Ｈｚ、　２Ｌ　−
０−ＯＨ２−第三段 光学活性な５−ｎ−オクテルースー［４−（６−メチル
オクチルオキシ）フェニル）−４，６−シヒドロキシー
ピリミジンの合成 １００−の四つロフラスコに、金属ナトリウム１．１５
ｇ、乾燥メタノール５３ゴを入れた。このナトリウムメ
チラート溶液に、光学活性な４−（６メチルオクチルオ
キシ）ベンズアミジン、塩酸塩５ｇ１次いで、ｎ−オク
チルマロン酸ジエチル４．５５　ｇを入れ、加熱還流下
１８時間反応した。

冷却後、濃硫酸を用い酸性と１７、結晶を析出させた。

粗結晶を精製し、光学活性な５−　ｎ−オクチル−２−
（：４−（６−メチルオクチルオキシ）フェニル）　−
４，６−シヒドロキシーピリミジン６．６２ｇを得た。

ｕｊＯ６ υ ｍａＸ（ｃｒｎ−’　）　２６６０ ６６４ ６１０ １１０ 第四段 光学活性な５−ｎ−オクチル−２−１：４−（６＝メチ
ルオクチルオキシ）フェニル］　−４，６−ジクロロ、
ピリジンの合成 ５０ｍ１のフラスコに、光学活性な５−ｎ−オクチル−
２−（４−（６−メチルオクチルオキシ）フェニルＪ　
−４，６−ジヒドロキシ−ピリミジン６ｇ、オキシ塩化
リン２７ｍＪ、Ｎ−ジエチルアニリン４−を入れ、加熱
還流下２１時間反応した。反応後、過剰のオキシ塩化リ
ンを留去し、氷水に加え入れた。これをエーテル抽出し
、アルカリ水溶液で洗浄、さらに水、飽和食塩水で中性
になるまで洗浄した。有機層を乾燥後、エーテルを留去
し、粗生成物を得た。これを精製し、光学活性な５−ｎ
−オクチル−２−（４−（６−メチルオクチルオキシ）
フェニル）　−４，６−ジクロロ−ピリミジ轡　υ ｍａｘＣｙｎ−’　）　１６１０ １２２ ０９０ Ｄｃ７４ δ ＴＭＳ（ｐｐｍ）＆２２．ｄ　Ｊ＝９Ｈ２，２Ｈ，Ａｒ
ｏｍａｔｉｃＨ６，８５，ｄ、Ｊ＝９Ｈｚ、２Ｈ，Ａｒ
ｏｍａｔｉｃＨＡ９４．ｔ　Ｊ＝６Ｈｚ、２Ｈ，−０％
　−０−２，８２，ｔ　、２［（、−０Ｈ２−Ｇ−第五
段 光学活性な５−ｎ−オクチル−２−（４−（６−メチル
オクチルオキシ）フェニル〕ピリミジンの合成 ２００−のフラスコに、光学活性な５−　ｎ　−、ｔク
チルー２−（４−（６−メチルオクチルオキシ）フェニ
ル）　−４，６−ジクロロ−ピリミジン１．８８ｇ、１
０％パラジウム−炭素０．４　ｇ　、酸化マグネシウム
α５５ｇ、エタノール６０ｔｎｔ、水４５−を入れ、油
溶５０℃で理論量の水素が吸収されるまで、水素添加し
た。触媒を沢別し、エーテル抽出した。エーテル層は、
水、飽和食塩で洗浄後、乾燥し、エーテルを留去した。

得た粗生成物をくシ返し精製し、光学活性な５−ｎ−オ
クチル−２−［４−（６−メチルオクチルオキシ）フェ
ニル〕ピリジミンｃＬ９ｇを得た。

１１４ｍ υ ｍ８ＪＦ’Ｘ　ｅ−ｃｍ−’　）　ｉ　６１０５８４ １１０ ａ３５．　ｅＬ　、Ｔ＝９Ｈ２，２Ｅ、　Ａｒｏｍａｔ
ｉｃｔ（６，９４，（ｌ　Ｊ−９Ｈｚ、　２Ｈ，Ａｒｏ
ｍａｔｉｃＨ五９９．　ｔ　：ｆ＝６Ｅ（Ｚ、　２［（
、−〇Ｈ２０−２，５７，ｔ、２Ｈ，−ＯＨ鵞（洲 この液晶化合物は、以下のような転移温度であった。

６℃　畳 （肴印は過冷却であることを示す。） 以上のように、室温を含む約５５℃と広い温度範囲でＳ
ｃ相を呈し、かつ、Ｓｃ相のＳＢ相を有するため、低温
側は６℃址で、スメクチックドメイン状態を保持する。

ＳＢ相は、表示の応答はしないが、結晶化によるスメク
チンクメイン状態の破壊がないため、温度全土げてＳｃ
相にもどすと、同じ表示状態’１ｏｎ−ｏｆｆするので
、ＬＯパネルにした時の保存温度範囲としうる。

この液晶化合物を、ＰＶＡラビングの二軸配向処理を施
した基板間に挾持し、液晶層厚を２．５μｎ１とし、±
２０７の電圧印加で、直交ニコル下で、特性を測定した
。測定温度は２５℃であった。

このセルの応答の温度依存性データを第３図に示す。

以上実施例で見てきたように、本発明による新規液晶化
合物は、応答性が良好であシ、かつ、室温近辺の広い温
度範囲でＳ　ｃ　”ａ　ｋ呈する化合物であシ、実用的
なＳｃ相湿温度範囲有する液晶組成物を得ていく上で、
画期的な材料である。強誘電性液晶ディスプレイの実用
化に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はスメクチックＣ相またはＨ相の模式図であり、
第２図はカイ２ルスメクチツク相の液晶分子の電界によ
るコーンに沿った運動を示す模式図であ勺、第３図は、
応答速度の温度依存性を示すグラフである。 以　上 出願人　セイコー電子工業株式会社 帝国産業株式会社 代理人　弁理士　最　上　務 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （上式中、ｍは１〜８．ｎは５〜１４．４Ｉ印は不整炭
   素原子を示す）で表わされる光学活性なピリミジン系液
   晶化合物。