JPS6117552A - 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
晶やコレステリック液晶の誘電的配列効果を利用したも
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
グ素子を形成するＭＯＳパネルやＴＰＴ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、ｃＡａｒｋら（Ｖ−、Ｓ、ｐａｔ、４３
６７９２４）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を
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＊相また［Ｂ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、層に垂直な方向と角度ψ
。たけ傾いている。ＭｅｙｅｒらはＬｅ　Ｊｏｕｒｎａ
ｌ　ｄｅ　Ｐｈｙｓｉｑｕｅ　Ｖｏｌ、１６（Ｍａｒｃ
ｈ、１９７５ＰＰＬ−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Ｐｉ有し、強誘電的であることを示してい
る。この双櫂子密度Ｐけ、分子の傾き方向ｎに垂直で、
スメクチックの層面に平行である。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１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相晶における電気
及様子の存在は、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、
Ｐの軽重しい方向が電場Ｅと平行な方向であるという意
味で極性のあるものなので、印加した電場の方向を反軸
することにより、Ｐの方向全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、分子をコーンに分った運動により（このコーンの角
＝ψ。を以下コーン角という）、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枚の偏光板で検出することにエリ、電気光学素子と
して利用し得る。

このスメクチックＣ＊相寸たは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との結合力
が、誘電異方性による結合力よりも３〜４オーダー大き
い故に、ＴＮ型液晶素子に比して、優れた高速応答性を
有し、かつ適当な配向制御を選択することにより、メモ
リー性をもたすことが可能であり、高速光栄シャッター
や表示情報量の多いディ、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、ＩＪＯＥＡＭＢＣ
と呼称されているＰ−ｄｅｃｙｌｏｘｙｂｅｎ−ｚｉ’
１ｉｄｅｎｅ−Ｐ’−ａｍｉｎｏ−２−ｍｅｔｈｙ’ｌ
ｂｕｔｌｃｙｎｎａｍａｔｅであシ、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象として
種々合成されてきている。

（ここで、Ｘは−）１．−Ｃｊ、−ＯＮであり、Ｙは一
〇ｊｌ。

−Ｃ２Ｊ（、であり、＊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を呈するため、室温では使え々い
事や、クック系であり、水分により分解し、安定性が悪
い事々どの欠点がある。

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、
分子内の水素結合を有するシック系のカイラルスメクチ
ック液晶化合物が、Ｂ、　Ｉ　、　０ｓｔｒｏｖｓｋｉ
ｉＢ２（１９８２）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（（、安定性の面でも、
通常のノック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力Ｓ　Ｐ、ｋｅｌｌｅｒら
（Ａｍｎ、Ｐｈｙｓ、（１９７８）１５９］　　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、ＴＮ型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、Ｅ。

工、　０ｓｔｒＯｖＦ３ｋｉｉらによっての構造式で表
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金呈する材料と′して報告され
ている。又、Ｇ、Ｗ、Ｇｒａｙら（１ｉ１ｏ１．０ｒｙ
ｓｔ、Ｌｉｑ、０ｒｙｅｔ、　３７　（１９７６）　１
８９（１９７Ｂ）３７）により、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ェニルエステル系材
料が報告されている。

〔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
液晶相料はいまだ存在せず、種々の液晶のブレンドによ
って、ＳＣ＊相を呈する温度範囲を広げなければならな
い現状である。また、我々（は、既知の様々なＳｃ”相
を呈する液晶化合物の応答特性を測定したが、室温近辺
でＳｃ”相を呈する材料では、上記ｆｉ１式のｍ＝１．
ｐ＝１３のいわゆるＭＢＲＡ８と呼ばれている液晶化合
物が約５００μ式の応答速度であり、最も速かった。し
かし、この強誘電性液晶ディスプレイの高速応答という
特徴を生かしていくためには、更に速い応答性を有する
液晶材料が要求される。

そこで、本発明は、室温近辺でＢｅ＊相を有し、かつ、
高速応答性を有する新規の液晶化合物を提供することケ
目的としている。

〔問題点を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
規液晶化合物を合成した。

（ここで、ｍは０〜１０．ｎは５〜１４．＊印は不整炭
素原子を示す）で表わされる光学活性々液晶化合物であ
る。

〔作用〕

これらの液晶化合物は、室温近辺でＳｃ＊相葡呈する化
合物が多く、又、速い応答性を有することが明らかにな
った。我々の実験で、室温近辺でＳｃ＊相を呈する液晶
化合物で一番応答の速かったＭＢＲＡ８以上の高速応答
性を示した。

応答速度τは以下のように表わされる。

τ■η／Ｐｓ、Ｅ （ここで、ηは回転粘度、　Ｐｓは自発分極、Ｅは電界
強度である。） 本発明の化合物が、高速応答性を示すのけ、自発分極２
日に関与する側鎖の−Ｑ−１−Ｃ−０−に置きかえ、Ｐ
ｓが太き（なったためである。

本発明の液晶化合物は、その高速応答性故に、他のカイ
ラルスメクチック液晶化合物にブレンド材として添加し
て、応答性を艮くすることができることも明らかになっ
た。

本発明の液晶化合物の合成法の１・例を化学式で以下に
示す。

或いは 応させることによっても得ることができる。

〔実施例〕

光学活性な４−（３−メチルペンチルカルボキシ）−２
−ヒドロキシ−ベンジリデン−４′−オクチルアニリン まず合成法を記す。

第一段 光学活性な３−メチルベンチルカルホキツー２−ヒドロ
キシベンズアルデヒドの合成 市販の活性アミルアルコールから合５３２１．た光学剰
の塩化チオニルを留去し油状の５−メチル吉草酸クロリ
ドを得た。

、ｂ、ｐ、　　　１４１〜１４４゜ ｉ１ｍ Ｖ　　　　１８１０ｃｒｎ−’ ａｘ 得られた酸クロリドは、乾燥ニーテロＩＬ！１！に溶解
し、２．４−ジヒドロキシベンズア化デヒドロ、７７２
、乾燥ピリジン７、７６　Ｆ　、乾燥エーテル１４−の
混合物に、水冷下滴下した。滴下後、室温にもどじ、さ
らに還流下５時間反応した。反応終了後氷水に加え入れ
、エーテル抽出した。有機層は、２Ｎ−Ｅ　Ｏｎ　、　
５　％　ＮａＯＨ、水、飽和食塩水で洗浄し乾燥後、エ
ーテルを留去した。得た油状物を繰り返し精製し、光学
活性な５−メチルペンチルカルホキツー２−ヒドロキシ
ベンズアルデヒド５．４ｆを得た。

７塁℃、・）３０８０ δＣ１Ｊ””　　　　　１１．３７　、　Ｓ　、　ＩＥ
　、−０Ｒ（Ｄ、Ｏｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ）ＴＭＳ
（ｐｐｍ） ９．９６．　Ｓ、　ＩＢ、−０ＨＯ 第二段 光学活性な４−（３−メチルペンチルカルホキ、；／）
−２−ヒドロキシ−ベンジリゾ／−４′オクチルアニリ
ンの合成 ５０−三つロフラスコに、４−（５−メチルペンチルカ
ルボキシ）−２−ヒドロキ７ベンズアルデヒド２．８’
４ｔ、４−ｎ−オクチルアニリン２．４６２、乾燥エタ
ノール２５−を入れ、加熱還流下３時間反応した。反応
後、冷却し、析出した結晶を戸数した。得られた粗結晶
を、繰り返し精製し、光学活性な４−（３−メチルペン
チルカルホキ／）−２−ヒドロキシ−ベンジリデン−４
′−オクチルアニリン３．４６　ｆｔ−得た。

ｖ　ｓｍｊｏｌ ｍａｘ（ｃｍ−’）　１７６５．１６１２．１６０５ｄ
　ＣＩＪ”ｊ　　　１１７７　、　ｂｒｏａｃｌｓ　、
　Ｉ　Ｈ−ＯＢＴＭＳ（ｐｐｍ） （Ｄ、　Ｏｅｘｃｈａｎｇｅａ　ｂｌｅ　）ａ６．Ｓ、
　ＩＲ−０Ｂ＝Ｎ− ＆＋６７〜７．９３．ｍ、７Ｈ，Ａｒｏｍａｔｉｃ　Ｈ
−ＯＨ２−Ａｒ この液晶化合物（ｂｃ−１とする）は、以下のような転
移温度であった。

（ここで、＊印は過冷却であることを示す）この液晶化
合物ＬＣ−１’（ｉ、ＰＶＡラビングの一軸配向処理を
施した基板間に挾持し、液晶層厚を３μｍとし、±１０
Ｖ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、２７℃であった。

過冷却状態での測定データであるが、極めて速い応答性
をもっているのが特徴である。

このＬＣ−１の応答速度の温度依存性のグラフを第３図
に示す。比較の意味で、ＭＢＲＡ８及びＭＢＲＡ８とＬ
Ｏ−１との３：１のブレンド組成物について、同一条件
下で測足し、第５図に合わせ載せた。又、ＬＯ−１とＭ
ＢＲＡ８とにブレンドした時の相図ｔ−ｇ４図に示した
。

以上のように、この液晶化合物ＬＯ−１は、ＭＢＲＡ８
以上の応答速度であり、Ｍ　ＢＲＡ８にブレンドして、
その応答性を高めることが可能である。ＭＢＲＡ８との
ブレンドでは、　８ｃ＊相の温度範囲を大きく広げるこ
とは出来々いが、応答性ヲ団くする材料として、有効で
あることが判明したＯ 以上見てきたように、本発明による新規の液晶化合物は
、Ｓｃ”相を呈し、かつ、極めて速い応答特性を有する
。そのため、多分割の動画表示パネルや高速光学シャッ
ター等高速応答性が要求される強誘電性液晶表示素子用
の液晶材料として、有効であり、強誘電性スメクチック
液晶表示素子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＠を示す模式図であり、９５図
は応答速度の温度依存性を示すグラフであり、第４図は
２種の液晶をブレンドした場合の相回である。 以　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ここで、ｍは０〜１０、ｎは５〜１４、＊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。