JPS62190147A - ビフエニルエステル化合物およびそれを用いた強誘電性スメクチツク液晶組成物 - 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、表示素子又は電気光学素子に用いられるビフ
ェニルエステル化合物およびそれを用いた強誘電性スメ
クチック液晶組成物に関するものである。

［従来の技術］ 従来、時計電卓等の表示部に用いられているネマチック
液晶を使用した液晶表示素子は、その・応答速度が、他
の表示素子たとえば、発光ダイオードよりも非常に近い
ため、高速の応答が必要とされる分野、たとえば、光通
信、プリンターヘッドへの液晶表示素子への応用は制限
されていた。

最近、高速の応答性を示す液晶表示素子として、強誘電
性を示すスメクチック液晶を使用した液晶表示素子が報
告され（例えば、Ｎ、Ａ、Ｃ１ａｒｋ。

Ｓ、Ｔ、Ｌａｇｅｒｗａｌｌ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌ
ｅｔｔ、３Ｂ　、８９８（１９８０））注目を東めてい
る。

強誘電性を示すスメクチック液晶としては。

カイラルスメクチックＣ相と、カイラルスメクチックＨ
相があり、これらは層状構造を示し、液晶分子が層の枯
み重ね方向に対して垂直でなく傾むいている。この前む
き方向が、層の枯み重ね方向に対して、らせんを巻くよ
うに液晶分子は配列しており、この層と平行で、かつ液
晶分子に垂直な方向に自発分極が発生し、強誘電性を示
す、このらせん構造が強誘電性を示す原因と考えられて
いる０強誘電性を示す材料は、電界に対して強誘電体と
しての応答性を示し、電界の向きに応じて自発分極の向
きを反転させて再配列する０才だ、強誘電性スメクチッ
ク液晶を用いた素子はメモリー性があり、このメモリー
性を利用して高密度の表示を行なう研究も活発になされ
ている。

［発明の解決しようとする開題点］ 従来、強誘電性スメクチック液晶としては、シップａ！
基型の下記に示すような化合物が多く研究されてきた。

ｐ−デシルオキシベンジリデン＝ｐ′−アミノ−２−メ
チルブチル−桂皮酸エステル（ＤＯＢＡＭＢＣ）。

しかし、このようなシップ塩基型化合物は加水分解しや
すいため、水分によって分解しゃすい問題点があった。

また、カイラルスメクチックＣ相を示すエステル型化合
物として、下記に一般式（ＩＩ　）で示すような化合物
も知られていた。

（Ｇ、Ｗ、Ｇｒａ７　等Ｍｏ１．Ｃｒｙｇｔ、Ｌｉｑ、
Ｃｒｙｓｔ、、１９？ｅｉ、３７（Ｒは、炭素数５〜ｌ
Ｏの直鎖状アルキル基）このエステル化合物は水分には
耐えるもののカイラルスメクチック相を示す温度が室温
よりかなり高く、実際に表示素子にこの化合物を作用す
る場合には、表示素子を加熱して使用しなければならな
いという欠点を有していた。

し問題を解決するための手段］ 本発明は前述の問題点を解決するためになされたもので
あり、一般式 （式中Ｒは炭素数４〜６の直鎖状アルキル基を表わす）
で示されるビフェニルエステル化合物および一般式（Ｉ
）で示されるビフェニルエステル化合物を少なくとも一
種合場することを特徴とする強誘電性スメクチック液晶
組成物を提供するものである。

本発明において、一般式（Ｉ）中のＲで示される直鎖状
の炭素数は、少ない場合には融点が高く、多すぎる場合
には粘度が高いので４〜６が良い。

Ｃ３ＨＩ−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ７−は２−メチルペン
チル基であり、０体、Ｌ体が存在するが、ラセミ体が液
晶組成物とした場合のらせんピッチに影響を与えないの
で好ましい。

−・般式（Ｉ）で示される化合物は、強誘電性スメクチ
ック液晶表示素子又は電気光学素子に使用されるには、
所望の温度範囲でカイラルスメクチックＣ相を有するよ
うに、他の強誘電性スメクチック液晶あるいはスメクチ
ック液晶あるいは光学活性物質と適′ｆｆ混合し、強誘
電性スメクチック液晶組成物として使用する。更にらせ
んピッチを調整したり、カラー表示を行なうために、ネ
マチック液晶、非液晶、二色性染料等を鰯加してもよい
０本発明の強誘電性を示すスメクチック液晶組成物中の
一般式（１）で示される化合物の含有量は、多過ぎる場
合にはその組成物の自発分極が小さくなる傾向にあり、
少なすぎる場合には１強誘電性スメクチック相の下限温
度を下げる効果が小さいので、１〜８０％ｌｌｔ％とさ
れ、好ましくは２〜４０−ｔ％が良い。

本発明の一般式（Ｉ）の化合物と混合して、強７．Ａ’
ｉｌＺ性スメクチッ、り液晶組成物として使用される相
手の化合物としては、例えば、以下のようなものがある
。

以下の例でＲｏは光学活性を示すアルキル基又はアルコ
キシ基を示し、Ｒは本発明のＲとは関係がなく、直鎖状
または分岐したアルキルノ、（又はアルコキシ基を示し
、一つの化合物に同一のＲ’、Ｒが示されていてもそれ
らは同一・の基とは限らない。

これらの外、公知の秤々の液晶又は非液晶の液晶添加物
が併用でき１例えば以ドのようなものがある。

及びこれらのベンゼン環、シクロヘキサン環等の水素原
子の一部をハロゲン、シアノ基、メチルノ、（等に置換
した化合物。

この例としては、以下のような誘電率異方性が負の化合
物等の化合物がある。なお、以下の例においては、Ｒは
本発明のＲとは関係がなく、直鎖状または分岐した炭素
数１−１２のアルキルノ、（を示し、−の化合物に同一
のＲが示されていてもそれら同一の基とは限らない。

二色性染ネ；ｌとしては、トリスアゾ系、アントラキノ
ン系など、いわゆるゲストホスト型液晶表示素子に使用
される染料が挙げられる。

強誘電性液晶表示−素子、又は電気光学素子は、液晶層
を挟持するように配置し、少なくとも一枚が透す１であ
る複数の全面又は一部に電極を右する基板と、前記液晶
層を囲むように前記電極ノ、（板間に形成したシール部
材とから成る。

該液晶表示素子において」ｉ７１記ス（板間の厚みは、
０．５〜２０ｇｍが好ましい、また、前記基板には、各
々に平行の配向制御処理がなされても良い、この配向制
御の手段として、配向制御１１りを電極〕、（板上に一
部又は全面に塗布してもよい。

該配向制御膜としては、ポリイミド等の、その屈折率が
１．５以上の高分子材料が好ましい、更に偏光子が少な
くとも１枚、液晶素子に付設されていることが好ましい
、該電極基板は少なくとも２枚必要であるが、さらに多
数枚を積み重ねて使用しても良い。

本発明の化合物は、例えば以下に示す経路により合成す
ることができる。

１８ｇ、　Ｃ３Ｔｏ−ＯＨ（ＣＨ：＋）−ＣＨ２Ｂｒ　
　（ｍ）Ｃ３Ｈｒ−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ２・０（■）
↓Ｃｈ　Ｃ［ｌＣｌ ＡｌＣｌ。

↓ＮａＯＨ ｒ２ ↓５ＯＣ１２ ４−ブロモフェニル（■）と２−メチル−１−ブロモペ
ンタンをグリニヤー反応で化合物（ｒＶ）とし、塩化ア
セチル、塩化アルミニウムと反応させて化合物（Ｖ）と
する。さらに、ハロホルム反応によって化合物（Ｖｌ）
とし、過剰の塩化チオニルと反応させて化合物（■）と
する。これを化合物（Ｖｉａ）と反応させて（Ｉ）を合
成する。

［実施例］ 実施例１ ２−メチル−１−ブロモペンタン（ｍ）　４９．５ｇと
けずり状マグネシウム９．７８をエーテル中テ、常法に
より、グリニヤー試薬とし、４−ブロモビフェニル４８
．９ｇのエーテル溶液に加えて４時間攪拌した。希塩酸
を加えた後、エーテルで抽出する有機層を水で洗浄した
後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去する。

ヘキサンから再結晶し、　４−（２−メチルペンチルビ
フェニル（ＩＶ）　２６．１ｇを得た。

４−（２−メチルペンチルビフェニル（ＩＶ）　２１３
．１ｇと塩化アルミニウム１８．１ｇ　、ジクロロエタ
ン７０ｒｎＱの混合物に塩化アセチル８．５ｇを加え、
１晩攪拌した。これを希塩酸に加え、ジクロロエタンで
抽出した。有機層を水で洗浄した後、無水硫酸マグネシ
ウムで乾燥し、溶媒を留去する。

ヘキサンから再結晶し、４−（２−メチルペンチル）ビ
フェニル−メチルケトン（Ｖ）　２０．０ｇを得た。

４−（２−メチルペンチル）ビフェニルーメチルケ）　
ｙ　（Ｖ）　２０．０ｇをジオキサン１５０ＩＩＱニ溶
解し、臭素３５．２ｇ、　ＮａＯＨ２５，Ｏｇ　、水１
２０　ｒａＱの混合物に滴加した。３時間攪拌した後、
塩酸を加え触性にし、生じた白色沈殿を枦取する。これ
を水で洗浄した後、エタノールから再結晶し、４−（２
−メチルペンチル）ビフェニル−４′−カルボンＭ　（
７１）　１４．０ｇを得た。

４−（２−メチルペンチル）ビフェニル−４−カルボン
９　（Ｖｌ）　２．８ｇ（０，０１ｍｏｌ）と塩化チオ
ニル４．８ｇ（０，０４ｍｏｌ）　、四塩化炭素８ｍＱ
を還流下６峙間加熱した後、過剰の塩化チオニルと溶媒
を留去し、耐塩化物（ＶＩＩ）を得た。酸塩化物（■）
をトルエンに溶かした溶液に４−ペンチルオキシフェノ
ール１．８ｇ（０，０１ｍｏｌ）とピリジン１．５８を
加え、６蒔間かきまぜた後、析出したピリジン塩酩塩を
４１別し、枦液をＲｉ　ａ！酩、水のＷ（に洗浄する。

有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を留去
したところ、固体力胃ＩＩられた。

これをエタノールから再結晶し、さらにトルエン−活性
アルミナクロマトにかけ、さらにエタノールから１り結
晶して、［１的とする４−ペンチルオキシフェニル−４
−（２−メチルペンチル）ビフェニル−４′−カルボン
酸エステルヲ得り。

収４；２．７ｇ　　　　　収率　６０．８％ホットステ
ージ伺の偏光顕微鏡下の観察により、この化合物は、７
５．１”Ｃにおいて、スメクチックＣ相から、ネマチッ
ク相にＩＣｌ３．２℃において、ネマチック相から等方
性液体に変ることがわかった。これを表−１に示すよう
に、ｎ−ヘキシル基を持つ比較例１の化合物と比較する
と、スメクチックＣ相を示す温度が低く、より室温に近
くなっている。さらに、２−メチルブチル基を持つ化合
物（比較例２）と比較すると、比較例２の化合物は降温
時にのみスメクチックＣ相を示すが、この化合物は９１
温時にも広い温度範囲でスメクチックＣ相を示す。

この化合物のＩＲスペクトル（ＫＢｒＯ）を第１図に示
す。

実施例２ 実施例１における４−ペンチルオキシフェノールに代え
て、４−プチルオキシフェノールヲ用い、同様にして４
−ブチルオキシ２エニル−４−（２−メチルペンチル）
ビフェニル−４−カルボン酸エステルを１！Ｉた。

収：、：２．Ｂｇ　　　　　収率　６５．２％ホットス
テージ付の偏光顕微鏡下の観察により、この化合物は降
温時に、１７３．２°Ｃにおいて等方性液体からネマチ
ック相に６４．６℃において、ネマチック相からスメク
チックＣ相に変ることがわかった。

これを表−１に示すように２−メチルブチル基、（を持
つ化合物と比較すると、本発明の化合物は２−メチルペ
ンチル基にすることによって、スメクチックＣ相が誘起
されていることがわかる。

この化合物のＩＲスペクトル（ＫＢｒ錠）を第２図に示
す。

実施例３ 実施例１における４−ペンチルオキシフェノールに代え
て、４−へキシルオキシフェノールを用い、同様にして
４−へキシルオキシフェニル−４−（２−メチルペンチ
ル）ビフェニル−４′−カルボン酸エステルを得た。

収量　２．９ｇ　　　　　収率　６３．６％ホットステ
ージ付の偏光顕微鏡下の観察により、この化合物は５１
．７℃で結晶からネマチック相に１８２．５℃で等方性
液体に変わることがわかったφ これを表−１に示すように２−メチルブチル基を持つ化
合物と比較すると、スメクチックＣ相の温度範囲が広く
なっていることがわかる。

この化合物のＩＲスペクトル（ＫＢｒ錠）を第３図に示
す。

表−１ Ｃｒ：結晶相　　　　　　　　　　Ｓａ＋Ｃ：スメクチ
ックＣ相Ｎ；ネマチック相　　　　　　　Ｉ　・：１９
．方性液体相実施例４ 表−２に示す組成物Ａ、Ｂを作り、これらの相転移温度
を測定した。

表−２ 表−３ 表−３かられかるように組成物Ａと比べ１本発明の化合
物を加えた組成物Ｂは、カイラルスメクチックＣ相の下
限温度が大きく下がり、広い温度範囲でカイラルスメク
チックＣ相を示す。

表−３かられかるように、組成物Ａと比べ木発１りｊの
化合物を加えたＭｌ成物Ｂは、カイラルスメクチックＣ
相の下限温度が大きく丁かり、広い温度範囲でカイラル
スメクチックＣ相を示す。

実施例５ 実施例１の化合物と、ｐ−ｄｅｃｙｌｏｘｙ　ｂｅｎｚ
ｙｌｉｄｅｎｅ−ｐ’−ａｍｉｎｏ−２−ｍｅｔｈ７１
ｂｕｔｙｌ−ｃｉｎｎａｍａｔｅ（ＤＯＢＡＭＢＧ）を
サンプル管に入れ、温度８０°Ｃ，湿度８０％の雰囲気
中に２０時間放置し、その前後での融点の変化を調べた
。　ＤＯＢＡＭＢＣは、シップ塩基型のため加水分解を
おこしやすく、３．６℃融点が低下したのに対し、実施
例１の化合物では０，３°Ｃしか融点が低下せず、実用
上聞届がないことがわかった― ［発明の効果］ 本発明は、化学的に安定で、室温に使い温度範囲でスメ
クチックＣ相を持つ一般式（Ｉ）でで示されるビフェニ
ルエステル化合物および該化合物を少なくとも１種含有
する強誘導性スメクチック液晶組成物を提供することに
より、信頼性に優れた室温での駆動が可能な表示素子又
は電気光学素子を構成し得るような優れた効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図およびｔｔＳ２図、第３図は実施例１および実施
例２、実施例３の化合物のＩＲスペクトル図である。 第　１　　図 ＸｔＯレー′ 亭　２　図 ＸｌＯ”ｏｐｔゴ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中Ｒは炭素数４〜６の直鎖状アルキル基を表わす）
   で示されるビフェニルエステル化合物。
2. （２）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中Ｒは炭素数４〜６の直鎖状アルキル基を表わす）
   で示されるビフェニルエステル化合物を少なくとも一種
   含有することを特徴とする強誘電性スメクチック液晶組
   成物。