JPS61129151A - 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】 （発明の技術分野） 本発明は１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液晶化合物及びこの
化合物を含む液晶組成物に係わるものである。

本発明は１式ＣＩ） （但し１式中 ｍは　１〜８．好ましくは２〜６．最も好ましくは３〜
５のｇ数、ｎは５〜１４．好ましくは６〜＋２．最も好
ましくは７〜ＩＯの９ｉ数を表わし、歳は不整炭素原子
を表わす、） で表わされる新規な光学活性エステル系液晶化合物及び
この化合物を含む液晶組成物に係わるものであり、更に
詳しくは、本化合物より成る強誘電性スメクチック液晶
の電界への応答を利用して。

電気光学素子として有効に用い得るスメクチック化合物
及び之を含むスメクチック液晶組成物を提供するもので
ある。

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、ネブチック液晶やコレステリ
ック液晶の訪電的ｔｆ、ＩＡ効果を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素子への応用
に当っては、応答性の点や、駕動マージンが取れない事
によるコントラスト、視角特性等の点で問題になってい
る。そのため、一方において、各画素毎にスイッチング
素子を形成するＭＯＳパネルやＴＦＴバネ曇の研究開発
がさかんになっている。

（先行技術の説明） こうした中で、クラーク（ｃｌａｒｋ）等は米国特許第
４３８７９２４号において、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こい表示原理による
液晶素子を開示している。

図　１には、スメクチック０本相またはＩ相の模式図が
示されて居り、液晶は各分子層ｌから成っており、個々
の暦の中では、分子長軸の平均的な方向が、層に垂直な
方向と角度！。だけ傾いて示されている。マイヤー（Ｍ
ｅｙｅｒ）等がＬｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｄｅＰｈ２ｓｉ
ｑｕｅ第３Ｓ巻　３月、！９７５　ＰＰＬ−［１９〜Ｌ
−７１に発表した「強誘電性液晶」という題名の論文に
おいて、光学的に活性な分子からなるスメクチックｃＡ
るいはＨ相は、一般に電気双極子密度ｐを有し、強誘電
的であることを開示している。この双極子密度Ｐは、分
子の傾き方向ｎには垂直で、スメクチック相の層面に平
行な方向に作用する。同論文の記載する所によれば、こ
のことはスメクチックＨ相に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しての粘性がより
大きくなる。これらのカイラルスメクチック液晶には性 電気双極子が存在するので、誘電異方金によるよ−りも
、電場の作用を強く受ける。更に、この作用力はＰの極
性が電場Ｅと平行な方向を向くと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転させることによ
り、Ｐの方向を反転させることになる。即ち、電場を反
転させることにより、第２図に図示した様に１分子をコ
ーン（このコーンの角２！　を以下５コーン角という）
に沿つて変位することにより、その方向を制御すること
が出来る。そしてこの分子の平均的な長軸方向の変化を
２枚の偏光板を用いて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Ｃｔ相またはＨ相の電界への応答を利
用した電気光学素子は、その自発分極と電界の及ぼす作
用力の方が、誘電異方性によるものより　３〜４桁大さ
いので、　ＴＮ型液晶素子に比して、秀れた高速応答性
を有し、かつ適当な配向制御を行なうことによって、メ
モリー機能をもたすことが可能であり、高速光学シャッ
ター又は表示■ 情報量の多いディスプレイ等への応呑が期待される。

ところで、この様な強誘電性を有するカイラルスメクチ
ック液晶材料については１種々°の化合物が合成され、
之等の化合物の性質について研究されて５きている。

強誘電性液晶として最初に合成されたものは、ＤＯ日Ａ
ＭＢＧと呼称されているｐ−トデシロキシベンジリテ／
−ρ−７ミノー２−メチルブチル−シンナメートであり
、このシッフ塩基系列の液晶化合物は、強誘電性液晶の
研究対象として種々の化合物が合成され詳しく研究され
た。

このシック塩基系列の液晶の１例として１次の一般式で
表わされる化合物が知られている。

（式中、Ｘは−）１、−　Ｃ１、ｌ＊−ＣＮであ！Ｊ、
Ｙは−０文、−Ｃ）Ｉであり、を印は不整炭素原子であ
る、） しかし、この系列の液晶化合物は、室温より高い温度で
始めてカイラルスメクチック相を呈するため、室温では
使えず、又シッフ塩基系化合物であるため水分により分
解されるので、安定性の点で問題があるなどの欠点があ
る。

この系の発展系として、一般式（２） で表わされる、一方のベンゼン環に水酸基が導入されて
、之がベンジリデンイミノ結合と分子内水未結合を形成
するシック系塩基のカイネルスメクチック液晶化合物が
、Ｂ、　［、オストロフスキ−（Ｏｓｔｒｏｖｓｋｉｉ
）等によってＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒ目ｃｓ　２４＠　
。

３０９頁　（＋９８０）に発表され、又Ａ、ハルスパイ
（）Ｉａｌｌｓｂｔ）等によって、　Ｍｏ１．　Ｃｒ７
ｓｔ、　Ｌｉｑ、。

Ｌｅｔｔｅｒ　８２巻、６１頁、に発表されている。こ
の系の化合物は室温を含む広い温度範囲に亙ってスメク
チックＣｔ相を呈する化合物として注目された。

又、この化合物は分子内に水素結合を有するために、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
ク系液晶に比較して秀れている。然し乍ら、液晶化合物
は一般に実用上０℃以下の温度でも結晶化をおこさない
ことが要子されるので、この系の液晶は液晶として使用
できる温度範囲の点で未だ実用上十分のものとは言い得
ない。

更に他の系列のものとしては、　ρ、ケラー（Ｋｅｌｌ
ｓｒ）等によってアゾキシ系液晶化合物が、Ａｍ、Ｐｈ
７正：　１３Ｇ　（Ｉ９７８）に発表せられているが、
この系の化合物も液晶温度範囲の点で不十分であり、又
濃い黄色を呈して居り、紫外線に弱いためフィルターの
使用を要する等実用上の問題を抱えている。

一方、ＴＮ型液晶材料として広く使用され、安定性の面
でも実績のある安息香酸エステル系液晶材料が知られて
いる。この系の化合物としては。

Ｂ、　１．オストロフスキーによって、一般式（但し、
ｎは３又は１０のｇＩ数を表わす、）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
チック相を呈すると報告されて居る。

又Ｃ，Ｗ、グレイ（Ｇｒａ７）等は　Ｍｏ１．　Ｃｒｙ
Ｓｔ、Ｌｉｑ、。

Ｃｒ７ｓｔ、　３７８＋８９頁（Ｉ９７Ｂ）及び３７　
（＋９７８）ニおいて、常温より高い温度範囲でカイラ
ルスメクチック液晶相を呈するビフエ＝−＠Ｚ：＋％、
料を報告している。

上記する如く、現状では、実用に供せられる室温を含む
０℃以下から室温より上に至る広い温度範囲でカイラル
スメクチック相を呈する液晶化合物はいまだ見出されて
居らず、又、知られている化合物の内で比較的広い温度
範囲にわたってカイラルスメクチック相を呈する化合物
でも、安定性或いは粘性などの点に問題があるのが現状
である。

（発明の略解） ここにおいて、本発明者は強誘電性のカイラルスメクチ
ック相を有する化合物について鋭意研究の結果、単体と
して、又は混合系のブレンド材料として用いるに適した
（Ｉ）の構造式によって表わされるカイラルスメクチッ
クＣオ又はＨ相を有する新規なる液晶化合物を見出した
。

即ち１本発明は安定性に秀れ、且つ室温近辺の広い液晶
温度範囲を有するカイラルスメクチック相を呈する化合
物乃至之を用いた液晶組成物を得るに適した新規化合物
及び之から得られる広い温度範囲で使用出来る液晶組成
物を提供するものである。

従って１本発明の目的はカイラルスメクチック液晶材料
として、常温近辺の広い温度範囲で使用出来る新規な液
晶化合物を提供するにある。

本発明の次の目的は上記新規化合物を含む液晶！＠成物
を提供するにある。

本発明のその他の目的は以下の記載より明らかになるで
あろう。

（発明の説明） 本発明は室温以下の低温領域でも安定にカイラルスメク
チック相を呈する単体として、又は多成分混合系液晶組
成物を得るに適した液晶化合物として、以下の構造式（
［）で示される新規な液晶化合物を得た。

式（Ｄ （−ｎ） （但し１式中 ｍは　１〜８、好ましくは２〜Ｂ、最も好ましくは３〜
５の整数、ｎは５〜＋４．好ましくは８〜１２、＠も好
ましくは　７〜１０の整数を表わし、を印は不整炭素原
子を表わす、） 式（［）で表わされる化合物は、室温または室温以下で
Ｓｅ２相を呈し　これらの液晶化合物間で。

または　他のＳＣ末相を呈する液晶化合物とブレンドし
て用いることにより、室温以下の低温領域まで　安定な
ＳＣ本クチ有する液晶組成物が得られることが見出され
た。

更に、一般式（ＩＩ） Ｒ零〇ＡＯＲまたはＲ零（：０ＯＡＯＲ（式中　Ｒ＊は
不整炭素原子を有するアルキル基で表わされるフェニル
へ７ゾエート骨格の両側に、−〇−または−Ｃ００−が
入った系、及び、一般式（ｍ） ＲオＯＡＲまたはＲ零〇〇〇ＡＲ （Ｒ業　Ｒ及びＡは上記に同じ） で表わされる片側の側鎖のみ一〇−または　−０００−
が入った系を合成し、その結果　分子の短軸方向に強い
双極子を有する　−０−または　−０００−が両側の側
鎖に入った式（ＩＩ）で表わされる系の方が式（［）の
化合物に比へ　分子間の横方向の相互作用が強くなり　
スメクチック液晶性が高くなって、より高い温度領域で
Ｓｅ２相を呈することが明らかにせられると共に、式（
ＩＩ）の化合物は横方向の相互作用が強いため、第１図
、第２図に示す分子配列の円錐の表面に沿っての変位が
起り難くなり１式（ｍ）に比へ、応答性が悪いというこ
とが明らかになった。

ここにおいて、未発明者は、低温領域でＳｃ震相を呈し
、かつ応答性の良い式（ＩＩＩ）の化合物に注目し、不
整炭素原子を有するアルコキシ基の側鎖中に、エーテル
結合の形で一〇−を導入した。之により、より低温側で
Ｓｅ４相を有する液晶化合物を得ることに成功した。こ
れは、導入したエーテル結合の一〇−が、隣接する分子
の側鎖間の相互作用を強めるよりも、側鎖としての広が
りによる分子間距離を大きくする方向に働くためである
と思考せられる。

本発明化合物は、安定で単体として用い得ると共【ご・
ブレンド剤として用いれば低温で、秀れた混合系スメク
チック液晶組成物を得ることが出来る。本発明液晶組成
物は混合して用いる強誘電性スメクチック化合物を選択
して用いれば、混合系液晶組成物として、常温を含む広
い温度範囲で使用出来る秀れた液晶組成物を得ることが
出来る。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例　１ 光学活性な４−（２−メチルブチルオキシブチルオキシ
）安息香＃−４’−才クチルフェニルエステルの合成 ｌ）光学活性ブタンジオールモノ−２−メチルエーテル
の合成 ２００ｍ　９．四日フラスコに１．４−ブタンジオール
を入れ、之に金属ナトリウム２．３ｇを加えて　１００
℃で６時間反応させて、ブタンヂオールモノナトリウム
アルコラートを得た。冷却した後、之に市販の光学活性
の７ミルアルコールとＰ−ｈルエンスルホノ酸りロライ
Ｉ・より合成したトシレート　２５ｇを加え、更に溶剤
としてＮ、Ｎ−ジメチルホレムアミト５０　ｆｆ１Ｑを
加えて、　１００℃で７時間反応し、氷水中に注加した
。内容物をイソプロピルエーテルで抽出し　有機層を水
、次いで飽和食塩水で洗浄し。

乾燥後イソプロピルエーテルを溜去し、油状物ｌｏｇを
得た。

２）光学活性の４−（２−メチルブチルオキシブチルオ
キシ　）ブロモベンゼンの合成 ３００ｍ　ｌ四日フラスコに、　４〜ブロモフ工ノール
１３ｇ　　、エタノール８０ｍ文、金属ナトリウム　１
．４３ｇを入れ、ナトリウム塩を得た。之に上記　１）
で得たトシレート２０ｇ　　を加え、　　４０℃より昇
温して８０°Ｃに加温し、この温度で２３時間反応した
。冷却後１反応精製物を氷水中に注加し、イソプロピル
エーテルで抽出した後、有機層を木次いで飽和食塩水で
洗浄し、乾燥後溶剤を溜去して油状物２５ｇ　ｆｃ得た
。

３）精製した光学活性な４−（２−メチルブチルオキノ
ーブチルオキシ）安息香酸の合成 上記２）で得た４−（２−メチルブチルオキシブチルオ
キシ）ブロモベンゼン１５ｇとマグネシウム１．２ｇ　
　乾燥テトラヒドロフラン５０巾見より得たグリニヤー
試薬を合成し　乾燥エーテル−トライアイス中に入れ、
対応するカルボン酸を得た。硫酸酸性とした後イソプロ
ピルエーテルで抽出し、水及び飽和食塩水で洗浄後、乾
燥し結晶１（Ｉｇを得た。之を再結晶して　８ｇの精製
結晶を得た。

８．０９．ｄ　ＪＪＨｚ、　３）１．　Ａｒｏｍａｔｉ
ｃ　）１８．９５．ｄ　Ｊ＝９Ｈｚ、　２Ｈ，Ａｒｏｍ
ａｔｉｃ　Ｈ４、、Ｑ６．Ｌ　Ｊ諷６Ｈｚ、　２Ｈ，−
ＯＨ−０−−」 ３．４７．ｔ　　Ｊ＝８Ｈｚ、　　２Ｍ、　　−ＣＨ−
０−−」 ３．２５．　　ｄｄ、　　１４Ｈｚ、　　Ｊｌｌｌ、２
Ｈｚ、２Ｈ。

・ＣＨ−０− ４）光学活性な　４−（２−メチルブチルオキシープチ
ルオキノ安、ρ香酸４゛−オクチルフェニルエステルの
合成 ３）で得た光学活性な４−（２−メチルブチルオキンブ
チル）安息香酸３ｇに塩化チオニル３ｈ文を加え、加熱
して環疏下に３時間反応後、過剰の塩化チオニルを溜去
し、対応する酸塩化物を得た。

この酸塩化物に、水冷下に４−ｎオクチルフェノール２
．２０ｇ、乾燥ピリジン２０麿見を加え、ゆっくりと室
温に戻し、更に油浴中４５°Ｃで１昼夜反応した。反応
後、反応生成物を氷水中に注入し　エーテル抽出した。

有１ＪＪｌ！層は水、２Ｎ１４Ｇ９．、５％ＮａＯＨで
順次洗浄後、更に水、飽和食塩水で中性になるまで洗浄
し、乾燥後エーテルを溜去した。得た粗生成物を繰り返
し精製し、　２．９ｇの対応するエステルを得た。

４．０５．　　ｔ　　Ｊ＝８Ｈｚ、２）１　−ＣＨ−０
−」 ３．４Ｇ、　　Ｌ　　Ｊ１１８Ｈｚ、２Ｈ−ＣＨ−０−
一」 ３．２４．ｄｄ　　Ｊ＝８Ｈｚ、Ｊ−１，２Ｈｚ、２Ｈ
−ＣＨ−０− 一−」 ２．８２．　ｔ、　２Ｈ−Ｃ）ｌ、−Ａｒｆ’Ｊられた
化合物について、その転移温度と応答速度を測定して次
の結果を得た。

（よ印は過冷却を示す、） 応答速度　　　Ｔ　−２，０ｔｎｓ　　　（Ｉ３，８℃
）（４０Ｖ　ｐ−ｐ　　１ｏＯＨｚ　）

【図面の簡単な説明】

第１図はスメクチックＣｔ相またはＨ相の模式図であり
、第２図はカイラルスメクチッ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る。 出願人：セイコー電子工業株式会社 ｌｌ：帝国化学産業株式会社 代理人　弁理士　最　上　　　務 第１図 ｆ続補正占Ｊ方式） ％式％ ２発明の名作 液晶化合物 ３　補正をする者 代表者　長　瀬　英　男　（他１名） ４代理人 昭和６０年３　月２６日 Ｚ　補正の内容 （Ｉ）明細停第３ページ第１９〜２０行のｒＬｅＪｏｕ
ｒｎａｌ　　ｄｅ　　ＰｈｙｓｉｑｕｅＪ　ｔ”ｒ　物
理ジャーナル（Ｌｓ　　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｌｉｅ　Ｐｈ
ｙｓｉｑｕｅ　Ｊと補正します。 （２１明細樗瀉７ページ第５行の ｒ　ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉＬｃＳＪ　ｆ　ｒ強、ｉ
！　’、に体（ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＢ）　Ｊ　
と補正します。 （３）　　明ＭＷｇ７ページ第５〜６行のｒｙｏｔ。 ＣｒｙｓＬ　　Ｌｉｑ、、　　Ｌｅｔｔｑｒ　Ｊ　ｆ　
ｒ分子性結晶快よび液晶、レターＩ　ＭＯＬＥＣＵＬＡ
ＲＣＲＹｆｌＴＡＬ８ＡＮＤ　　ＬＩＱＵＩＤ　ＣＲＹ
ＳＴＡＬＳ、　Ｌｓｔｔｅｒ　）　Ｊ　と補正します。 （４）ＩＩ＋１細書第７ページ第１８行のｒ　Ａｍ、Ｐ
ｈｙｓ、Ｊを「物理学年報（ＡＮＮＡＬＫＳ　ＤＫ　Ｐ
ＨＹＳ−ＩＱＵＥ）Ｊと補正します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （但し、式中 ｍは１〜８、好ましくは２〜６、最も好ましくは３〜５
   の整数、ｎは５〜１４、好ましくは６〜１２、最も好ま
   しくは７〜１０の整数を表わし、＊は不整炭素原子を表
   わす。） で表わされる光学活性なエステル系液晶化合物。 （２）特許請求の範囲第１項の記載する一般式（ I ）
   で表わされるエステル系液晶化合物を含む液晶組成物。