JPS62238244A - 液晶性化合物 - 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、複数の分校を持つ光学活性基を持ち、画像表
示に際して高速応答性を示し、且つ、広範囲の作動温度
域で強誘電性を示す液晶性化合物に関する。したかって
本発明は、液晶テレビジョン受像機などに使用される画
像表示装置あるいは光プリンターヘッドなどに利用され
る。

従来の技術 画像表示素子の一つとじて、現在液晶は広く使用されて
いる。液晶材料を用いた一般的な画像表示方法としては
、捩じれネマチック型（ＴＮ型）及びゲスト−ホスト型
（Ｇ−Ｈ型）が広く採用されているが、いずれもネマチ
ック液晶を利用しており、他の画像表示材料−ＣＲＴ、
プラズマディスプレー、エレクトロルミネッセンスディ
スプレーなどと比べて応答速度がｄいのが現実である。

しかし、液晶による画像表示は受光型の表示であるから
、発光型ディスプレーと比べて眼の疲労が少なく、また
、消費電力も少ないなどの長所をもっている。近年、更
に高密度で大型のディスプレーへのニーズが高まってい
るから、薄型で軽罎のディスプレーを構成しうる液晶表
示素子の応答の高速化がま力ます求められている。こう
した高速の応答性を示す液晶材料として、ちかごろ強誘
電性液晶が開発され、その速い光スイッチング現象を利
用した画像表示装置が提案されている。強誘電性液晶は
、アール、ビー。メイヤー（Ｒ，Ｂ。

にａｙｅｒ　）らにより１９７５年にズルナル争ドーフ
ィジークエｅレトル（Ｊ、　ｄａ　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔ
ｔ、　）　（７）３６．６９．１９７５に報告され、液
晶分類上、木 カイラルスメクチックＣ相（Ｓｃ相）あるいは力木 イラルスメクチックＧ相（Ｓｃ相）に属するといわれて
いる。また、エヌφニー争クラーク（Ｎ、Ａ。

Ｃ１ａｒｋ）らはアプライド費フィジックス拳しターズ
（Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　）　３６　、
８９９　、１９８０において、この強誘電性液晶化合物
の一種であるＰ−デシルオキシベンジリデン−Ｐ′−ア
ミノ−？−メチルブチルシンナメート（ＤＯＢＡＭＢＣ
と略記する。）を薄膜セルにいれ、マイクロセカンド・
オーダーの光スイツチング現象を観察している０強誘電
性液晶のこうした高速応答性を利用した液晶テレビジョ
ン、光プリンターヘッド、非線形光学素子などのオプト
エレクトロニクス材料への応用が既に検討され始めてい
る。しかし、ＤＯＢＡＭＢＣをはじめとする従来開発さ
れた強誘電性液晶化合物は、強誘電性を示すｒ、、＆　
Ｉｆ範囲が室温よりもかなり高く、実用的ではなかった
。

最近、より室温に近い温度範囲で強誘電性を示す液晶性
化合物がジェー・ダブリュー・　グツドビイ　（Ｊ、ｌ
ｉｌ、　Ｇｏｏｄｂｙ）及びティー−エムしレズリー　
（Ｔ、　Ｍ、　Ｌｅｓｌｉｅ）の共著にかかるリキンド
ークリスタルズψアントψオーダード拳フルーイズ（Ｌ
ｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ　ａｎｄ　０ｒｄｅｒｅ
ｄ　Ｆｌｕｉｄｓ）第４巻〔下記の式（ＩＩ　）および
式（■）〕や、〕特開昭５９−１１８７４４号公報下記
の式（■）〕などに報告されている。

本 ＣＨ（ＣＨ）ＣＨ（ＩＩ） 本 ＣＨ（ＣＨ３）（ＣＨ２）５ＣＨ３（ＩＩＩ）本 （ＣＨ）　　ＣＨ（ＣＨ）Ｃ，、Ｈ５（ＩＶ）１−記の
化合物（ＩＩ　）と（ＩＩＩ）は、強：Ａ電性液晶化合
物として知られているが、化合物（ＩＩ　）はＳｒ相を
しめず温度範囲が狭く、化合物（町のＲがＣ８Ｈ，□の
ものは、液晶相の温度範囲が非常本 に狭くてＳ。相も示さない、化合物（ＩＶ）は、木本 Ｓ、相を経由せずにＳ。相へ転移し、Ｓ：相は粘度の関
係から好ましいとはいえない。

発明が解決しようとする聞題点 」−記の現状であるから、室温付近において、安定なＳ
ご相をもち、より広い温度範囲で強誘電性を示し、且つ
、高速応答性を示す液晶性化合物の出現が待望されてい
る０本発明は、この期待に応えようとしたものである。

問題点を解決するための手段 強誘電性液晶を１１するための基本的条件は１分子が光
学活性体であること、分子長軸と垂直な双極子モーメン
トが存在すること、及びＳご相、Ｓｒ相あるいは、Ｓ−
相（カイラルスメクチックＩ相）を取ることであると考
えられている。したがって光学活性基は、強誘電性液晶
にとって重要な役割を果たしている。また、強誘電性を
示す温度範囲は、液晶化合物の分子構造中のコア部分に
よる寄かが大きいといわれている。

上記の条件を満足する多くの液晶化合物が研究開発され
ているが、アルコキシジフェニル誘導体零 において、ただ一つの分校を有するものは、Ｓｃ本 相が狭いか、または、全くＳｃ相を示さないものが多い
、特に、炭素原子数が７以上で不斉炭素原本 子を有する光学活性基の導入によってＳ、相があられれ
ている例は少ない、一方、中−の液晶化合物であって、
ディスプレーとして必要な作動温度範囲にわたって強誘
電性を示すものはない、そのため、幾つかの化合物を配
合することによって作！！ＩＪ温度範囲を広げる工夫が
されている。この点から見ると、多種類の強誘電性液晶
化合物が心安である。ところが現状においては、多くの
強誘電性液晶化合物が特に光学活性部分として２−メチ
ルブチル基のように、ただ−・つの分枝を持つ光学活性
基を用いているため、液晶化合物の種類の増加が妨げら
れる結果となっている０強誘電性液晶化合物は、光学活
性基を・９人すればかならず得られるわけではなく１例
えば、２−オクチル基、４−メチルブチル基等を導入し
てもＳ＊相を経由せず限定された光学活性基を導入した
ときのみＳ＊相が出現し１強誘電性液晶化合物として使
用することができる。

そこで本発明者らは、光学活性基をも含めて強誘電性液
晶化合物の分子構造を検討し、室温付近で強誘電性を示
し、その作動温度範囲が広い液晶化合物について、光学
活性部分をも含めて多くの研究を続けてきた。その結果
として、炭素原子数が９以上の光学活性基であって、複
数の分校を持つ光学活性基を導入することにより、得ら
れた化合物の融点が低下し、安定なＳ＊相をより広い温
度範囲で示すことを見いｔ、ニジ、本発明を完成するに
至ったのである。

すなわち本発明は、室温付近において強誘電性を示し、
その作動温度範囲が広い−・般式（式中のＲは炭素原ｆ
数が６〜１２のアルギル基を示し、Ｒ８は複数の分枝を
持っていて炭素原子数が９〜１５の不斉炭素原子を有す
る光学活性基を示す） で表される化合物を提供するものである。

（光学活性基） 本発明において用いられる光学活性基は、複数の分枝を
持ち、炭素原子数が９〜１５の不斉炭素原子を有する光
学活性基である。このような光学活性基を使用すると、
特に安定したｓご相の出現がｉｎされる。炭素原子数が
１６以」二の光学活性＊ 基においても同様にＳ。相は出現するが、粘性の関係で
応答速度に＃響を及ぼし、実用」―あまり好ましいもの
とは考えられない。

本発すＩにおいて通出な光学活性基を例示すると、次の
とおりである。

２．３−ジメチルヘプチル基、 ２．４−ジメチルヘプチル基、 ２．５−ジメチルヘプチル基、 ？、６−ジメチルへブチル基。

３．４−ジメチルへブチル基、 ３．５−ジメチルへブチル基、 ３．６−ジメチルヘプチル基、 ２．３−ジメチルオクチル基、 ２．４−ジメチルオクチル基、 ２．５−ジメチルオクチル基、 ２．６−ジメチルオクチル基、 ２．７−ジメチルオクチル基、 ３．４−ジメチルオクチル基。

３．５−ジメチル／ニル基＾、 ３．６−ジメチルオクチル基。

３．７−ジメチルオクチル基、 ３．６．６−ドリメチルオクチル基、 ２．３−ジメチルノニル基、 ２．４−ジメチルノニル基、 ２．５−ジメチルノニル基、 ２．６−ジメチル／ニル基。

２．７−ジメチル／ニル基、 ２．８−ジメチルノニル基、 ３．４−ジメチルノニル基、 ３．５−ジメチルノニル基、 ３．６−ジメチル／ニル基。

３．７−ジメチル／ニル基、 ３．８−ジメチル／ニル基、 ２．３−ジメチルデシル基、 ２．４−ジメチルデシル基、 ２．５−ジメチルデシル基。

２．６−ジメチルデシル基、 ２．７−ジメチルデシル基。

２．８−ジメチルデシル基、 ２．９−ジメチルデシル基。

３．４−ジメチルデシル基＾、 ３．５−ジメチルデシル基、 ３．６−ジメチルデシル基、 ３．７−ジメチルデシル基、 ３．８−ジメチルデシル基、 ３．９−ジメチルデシル基、 ２．３．４−トリメチルヘキシル基、 ２．３．５−）リメチルヘキシル基、 ２．４．５−トリメチルヘキシル基、 ３．４．５−）リメチルヘキシル基２ ２　、６　、６−　）リメチルヘキシル基、２．３．４
−）リメチルヘプチル基。

２．３．５−トリメチルへブチル基。

２．３．６−トリメチルヘプチル基。

２．４．５−トリメチルヘプチル基。

２．４．６−１リメチルヘプチル基。

３．７−ツメチルー７−メトキシオクチル基、３．７−
ジメチル−６−オクテニル２人。

３．７．１１−トリメチル−ドデシル、！！ｌ！ｉ等。

特に３．７−ツメチルオクチル基は、強誘′屯性を示す
温度範囲が広く、−ｎつ、その安定性が高いから、好ま
しいものである。

使用できるアルコキシ基の中のアルキル基は、炭素原子
数が６〜１２のアルキル基であり、）Ｒ素原子数が５以
下あるいは、１３以上のアルキル基本 を導入するとＳ、相の温度範囲が狭くなるから好ましく
ない。

（液晶性化合物の併用） 液晶性化合物を混合して使用すると、一般にその性能を
引き上げることができる。それでＳ＊相を有する液晶性
化合物であれば、本発明品以外のものでも本発１Ｎ１１
品と混合して使用することができる。

（！１！造方法） 本発明に係る式ＣＩ）の化合物は、一般に以下のように
して製造することができる。

原料である４−アルコキシ−４′−ビフエニルカルボン
酸を、常法に従って塩素化し、４−アルコキシ−４′−
ビフェニルカルボン酸クロリドとする。この酸クロリド
をトルエンなどの溶剤にとかし、所要のジ（またはポリ
）アルキルアルカノールをピリジンの存在下に上記の酸
クロリド溶液に加え、加熱反応させ２反応終了後、洗浄
し、溶剤を留去して粗エステルを得る。

この粗エステルをシリカゲルカラムクロブトグラフィー
にかけて精製後、再結晶して製品を得る。

実　　施　　例 以下に実施例、比較例及び応用例を示して本発明を更に
具体的に説明する。

実施例−１ ４−オクチルオキシ−４′−ビフェニルカルボン酸１３
．５ｇと塩化チオニル３３ｍ１を、還流下に４時間反応
させた後、ａ縮し、４−オクチルオキシ−４′−ビフェ
ニルカルボン酸クロリドを得た。この酸クロリドをトル
エン２０ｍ１に溶解させ、（Ｓ）−３，７−ツメチルオ
クタ７−ル１９．７ｇとピリジン３２．８ｇの混合液に
冷却しながら滴下した０滴下終了後、９０〜９５℃に加
温して反応を３時間行った。冷却後、トルエン１００ｍ
１を加え、希１１！酸、重炭酸、ナトリウム水溶液、水
の順に洗節し、トルエンを減圧下に溜去して粗生成物を
得た。この粗生成物をクロロホルムを溶媒としてシリカ
ゲルのカラムクロマトグラフィーによって精製した後、
エタノールから再結晶を数回行い、目的物１４．５ｇを
得た。構造の確認はＮＭＲ及び質量分析によって行った
。その結果は、次のとおりである。

質量分析値ＣＭ＋）８４６６、 融点　４４．１℃、 クロロホルム中での比旋光度［α］Ｄ −３、２１’″ 水晶の核磁気共鳴（ＮＩＲと略記する。）スペクトルは
、第２図に示すとおりである。また、相転移温度の確認
は、示差走査熱漬Ｊ及び偏光顕微鏡を用いた観察により
行った。その結果を第１表に示す、第１表の相転移温度
の列において、カッコ（）内の数値は、加熱時には転移
せずして冷却時にのみ相転移するモノトロピックの相転
移温度を示す。

実施例−２ないし８ 実施例−１と同様にして合成し、その結果を第１表に示
す。

に施例−９ 実施例−１と同様に４−才クチルオキシ−４′−ビフェ
ニルカルボン酸と（Ｓ）−３，７−ツメチルー７−メト
キシオクタノールから合成した。

一点は４３．８℃、 （Ｍ＋）は４９６゜ ［α１口は−１．８９°であった９本品のＮＭＲスペク
トルを第３図に示す。

実施例−１０ないし１２ 実施例−１と同様にして合成し２その結果を実施例−９
と共に第１表に示す。

比較例１ないし３ 本発明の液晶性化合物と類似の化学構造を持ち、分枝が
一つの不斉炭素原子を持った光学活性基を有する化合物
との比較なおこなった。その伐木　　　　本 表的なものに付き、融点、ＳＧ、Ｓｃ、ＳＡ　（スメク
チックＡ相）およびＩ　（等方性液体相）をしらべ、そ
の結果を第２表に示す。

次に、Ｓａｗｙｅ　ｒ−Ｔｏｗｅ　ｒ法で測定した実施
例−１の　　（液晶性化合物の自発分極を第１図に示す
、比較例−１の化合物と比べてみると、本発明の液晶性
化　　化合物は、明らかに自発分極を示す温度範囲が広
　　′く、且つ、自発分極の温度変化が少ないため、自
　　４発分極自体は小さいが、広い温度範囲で使用で３
Ｊる液晶性化合物であることがわかる。

比較例−２の化合物は、液晶性を示すけれどもＳ＊相な
ど強誘電性を示す液晶相を持たず、強請　　１電性液晶
としては使用できない、また比較例−３本本 の化合物は、Ｓｏ相を経由せずにＳ。相へ転換すること
が知られており、粘度が高く、応答速度にも影響を及ぼ
すので実用上好ましいものとは考えられない。

応用例１〜２ より広い温度範囲で強誘電性を示す液晶組成物を得る１
」的で、各種の液晶性化合物を混合し、その性能を調べ
、また、実施例によって得た液晶性化合物を用いて、液
晶表示未了としての応答特性Ｃ評価した。

液晶セルとしては、ガラス板−Ｌに透明電極を設置、更
に高分子膜をコーティングし、一定力向にラビングした
後、２枚の基板のラビング方向が平テになるようにして
、スベーザーを用いて一定のｆさに組み立てたものを用
いた。セル間隔はＳｇｍであった。このセルに前述の液
晶材料を注（し、偏光顕微鏡下で矩形波の交流を印加し
て、！気光学効果を観察したところ、明確なコントラく
トに加え、高速応答性が確、遥され、液晶表示素ｒ′と
して使用可能であることがわかった。その代（例を第３
表に示す。

発明の効果 本発明の液晶性化合物は、画像表示における高速応答性
を示し、■つ、広範囲とくに室温付近の低作動温度域で
強１誘電性を示すので、介接の高密度で大型のディスプ
レー用素材としての需妾に応えることのできるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例−１の液晶性化合物の１−１発分極曲線
図、第２図は実施例−１の液晶性化合物の核磁気共鳴ス
ペクトル図、第３図は実施例−９の液晶性化合物の核磁
気共鳴スベグトル図である。

Claims (1)

【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 ） （式中のＲは炭素原子数が６〜１２のアルキル基を示し
   、Ｒ＾＊は複数の分枝を持っていて炭素原子数が９〜１
   ５の不斉炭素原子を有する光学活性基を示す） で表される化合物。