JPS62583A

JPS62583A - 強誘電性スメクチツク液晶組成物

Info

Publication number: JPS62583A
Application number: JP61066020A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Korishima; 友紀郡島; Ryutaro Takei; 武居　龍太郎; Eriko Aoyama; 青山　えり子
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1985-03-26
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1987-01-06
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH083093B2

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１表示素子又は電気光学素子に用いられる強誘
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遅いた
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、３Ｅｌ　、８Ｈ（１９８０））注目を集めてい
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
フメチツク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。

液晶分子が層の積み重ね方向に対して垂直でなく傾むい
ている。この傾むき方向が、層の積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。

このとき、応答性は自発分極が大きく、粘度が低いほど
同じ電界強度に対しより高速となることが知られている
。また、強誘電性スメクチ、り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問題点］従来、強誘電性スメクチック液晶としては。

シッフ塩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（ＤＯＢＡＭＢＧ）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や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（■）で示すような化合物も知
られていた。

（Ｇ、Ｗ、Ｇｒａｙ等Ｍｏ１．Ｇｒｙｓｔ、Ｌｉｑ、Ｃ
ｒｙｓｔ、１９７８．３７１８９（Ｒは、炭素数５〜１
０の直鎖状アルキル基）しかしながら、このエステル化
合物は水分には耐えるもののその自発分極の値が小さい
という問題点を有していた。

さらに最近、自発分極の大きな化合物として、ＤＯＢＡ
−１−ＭＢＣと略称される下記の構造の化合物が吉野等
（Ｋ、ＹＯ９ＨＩＮＯ等、　Ｊ、　Ｊ、Ａ、Ｐ　、　１
９８４　、象Ｌ　１７５−１７７）によって報告されて
いる。

（ＤＯＢＡ−１−ＭＢＣ）しかし、この化合物もシッフ塩基型であるため水分によ
って分解しやすい欠点を有している。

Ｅ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（Ｉ）で示される化合物を少なくとも１種
含有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。

（式中Ｒは炭素数１〜１２のアルキル基またはアルコキ
シ基をあられし、環Ａ及び環Ｂは夫々独立に１．４−ジ
置換フェニレンまたはトランス−１，４−ジ置換シクロ
ヘキシレンをあられし、ＸとＸ′は夫々独立に単結合、
　−ｃｏｏ−、−ｏｃｏ−１−ＧＨｚ　−ＣＨ２＋。

−ＣＨ２−０−または−０−ＣＨ２−をあられし、ｎは
０またはｌをあられし、本は光学活性中心をあらわす）
で示される化合物を少なくとも１種含有する強誘電性ス
メクチック液晶組成物。

一般式（Ｄの化合物において、Ｒはアルキル基又はアル
コキシ基であるが、そ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１〜１２である
が、好ましくは２〜８が良い、又、Ｒは直鎖状でも分岐
状でも良いが一般に直鎖状のものの方が、他の液晶性を
示す化合物と混合した場合にそのスメクチックＣ相を示
す液晶上限温度が高いので好ましい。

また、環Ａは、び１，４−ジ置換フェニレンまたはトラ
ンス−１，４−ジ置換シクロヘキシレンを示すが、環Ａ
が１，４−ジ置換フェニレンの場合にはスメクチックＣ
相を示す範囲が広く、また環Ａがトランス−１，４−置
換シクロヘキサン環の場合にはその粘度が低くなる。

また、環Ｂはトランス−１，４−置換シクロヘキサン環
の場合にはその粘度が低く、１，４−ジ置換フェニレン
の場合にはスメクチックＣ相を示す範囲が広い。

ＸとＸ″は、夫々独立に単結合又は、−ＣＯＯ−−ＯＣ
Ｏ−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−Ｃ：Ｈ２−０−または−
０ＣＲ２−を示すが、なかでも単結合の場合にはその粘
度が低いので好ましい、一般式（Ｉ）において、粘度が
低く、スメクチックＣ相を示す温度範囲が、広いので好
ましい、また、一般式（Ｉ）で示される化合物の旋光性
は右でも左でもよい。

−・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宜混合し、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、二色性染料等を添加してもよい。未
発Ｉｌｌの強ＦＡ電性を示すスメクチック液晶組成物中
の一般式（Ｉ）で示される化合物の含有量は多過ぎる場
合には強誘電性スメクチック上限温度を低下させる傾向
にあり、低すぎる場合にはその自発分極を大きくする効
果が小さいので、１重量％以上９０重量％以下、好まし
くは２重量％以１．５０重量％以下が良い。

本発明の一般式（Ｉ）の化合物と混合して。

強誘電性スメクチック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、以ドのようなものがある。

以下の例でＲ”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とは関係なく、直鎖又は
分岐したアルキル基又はアルコキシ基を示し、−の化合
物に同一のＲ率、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、公知の種々の液晶又は非液晶の液晶添加物
が併用でき、例えば以下のようなものがある。

及びこれらのベンゼン環、シクロヘキサン環の水素原子
の一部をハロゲン、シアノ基、メチル基等に置換した化
合物。

二色性染料としては、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明である複
数の全面又は一部に電極を有する基板と、前記液晶層を
囲むように前記電極基板間に形成したシール部材とから
成るＱ該液晶表示素子において前記基板間の厚みは、０
．５〜２０μ麿が好ましい、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、配向制御膜を電極基板上に
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、さらに多数枚を請み重ねて使用
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。

第１段階　↓　５ＯＣ１２すなわち、安息香酸誘導体（ＩＩ）に塩化チオニル、オ
キシ塩化リン等の塩素化剤を作用させて酸塩化物（ＩＩ
Ｉ）としたのち、光学活性のフェネチルアルコール（Ｉ
Ｖ）とピリジン等の塩基性物質存在下に反応させ、抽出
、再結晶、カラムクロマトグラフィー等一連の精製処理
を施すことにより、純粋な（Ｉ）を合成することができ
る。

［実施例］次に本発明を実施例により具体的に説明する。

化合物製造例４−（４”−ｎ−ペンチルシクロヘキシル）ビフェニル
−４−カルボン酸１．７５ｇ（５，１ミリモル）と塩化
チオニル２．４ｇ（２０ミリモル）、四塩化炭素２０ｔ
ｓＱの混合物を、還流下６時間加熱し、溶媒と過剰の塩
化チオニルを留去し、酸塩化物を得た。

これを、トルエン１０ｍ（２に溶かした溶液に、　Ｌ−
（−）−α−フェニルエチルアルコール０．５ｇ（４，
１ミリモル）とピリジンｌ＋ｍ（２を加え一晩攪拌した
後、析出したピリジン塩酸塩を炉別し、ｒ液を、希塩酸
ＮａＯＨ水溶液、水の順で洗浄した。有Ｊａ層を無水硫
酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去した。これを
エタノールとトルエンから再結晶し、さらに、トルエン
−活性アルミナカラムクロマトにかけて。

の化合物を得た。融点９１．０℃、収量１．２ｇ、収率
６４．５％、この化合物の赤外スペクトルを第１図に、
ＮＭＲスペクトル（ＣＤ（Ｉ３溶媒、ＴＭＳ内部標準）
を第２図に示す。

実施例１で示される化合物をベースに、以下に示す４種類の化合
物を５〜１５ｗｔ１混合して得られた液晶組成物の相転
移温度と自発分極（Ｐｓ）を測定した。この結果を第１
表に示す。

なお、自発分極の測定は、試料を３μ■のスペーサーを
はさみＭｌａ面積がｌ　ｃｍ２　であるセルに封入し、
カイラルスメクチックＣ相の上限温度＝１０℃において
２０Ｈｚ、ＩＯＶの三角波を印加するに１ｙａｓａｔｏ
等の方法に従い行なった。　（Ｋ、　Ｍｉｙａｓａｔ。

等、Ｊａｐａｎ、ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、２２　Ｌ
６Ｂ＋、（１９８３））また、相転移温度は、ホットス
テージ付の偏光顕微鏡下の観察により行なった。

化合物１（化合物製造例で示した化合物）化合物２化合物３化合物４Ｕ　　　Ｌ、１セ第１表第１表かられかるように、これらの組成物は、実用上十
分に高いカイチルスメクチックＣ相上鈑温度を示す、ま
た、自発分極は（ＤＯＢＡＭＢＣ）の単品の自発分極が３．７ｒｒＣ／
ｃｍ２　テあるのに対し、同等以北の値を示すことがわ
かった。

実施例２実施例１の化合物ｌを５ｗｔ＄混合して得られた液晶組
成物を用いた組成物１およびＤＯＢＡＭＢＣをサンプル
管に入れ、温度８０℃湿度９０％の雰囲気中に２０時間
放置し、その前後でＴｃの変化を調べた。

ＤＯＢＡＭＢＣはシッフ塩基型化合物であるため、加水
分解をおこしやすく、カイラルスメクチックＣ相の北限
温度が９３．０℃から７８．１℃へと１８．９℃も低丁
したのに対し、本発明の組成物ｌは８５．１”Ｏから８
４．８℃へと０．３°Ｃしか低ドせず、実用ヒ問題がな
いことがわかった。

実施例１と同様にして下記の化合物５重量％９５重量％
と混合して強誘電性カイラルスメクチックＣ液晶組成物
を得ることができる。

υ　　Ｕ幻ｕｔ；Ｈ３［発明の効果］本発明は、自発分極が大きく、かつ化学的に定な一般式
（Ｉ）で示される化合物を少なくも１種を含有する強誘
電性スメクチ７り液晶酸物を提供することにより、信頼
性に優れ一高速応答が可能な表示素子又は電気光字素を
構成し得るような優れた効果を有する。

面の簡単な説明２１図及び第２図は、化合物製造例の化合物赤外スペク
トル図およびＮＭＲスペクトル図コＤＣ１３溶媒、ＴＭ
Ｓ内部標準）。

Claims

【特許請求の範囲】（１）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（式中Ｒは炭素数１〜１２のアルキル基またはアルコキ
シ基をあらわし、環Ａ及び環Ｂは夫々独立に１，４−ジ
置換フェニレンまたはトランス−１，４−ジ置換シクロ
ヘキシレンをあらわし、ＸとＸ′は夫々独立に単結合、
−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＿２−ＣＨ＿２−、−
ＣＨ＿２−Ｏ−または−Ｏ−ＣＨ＿２−をあらわし、ｎ
は０または１をあらわし、＊は光学活性中心をあらわす
）で示される化合物を少なくとも１種含有する強誘電性
スメクチック液晶組成物。（２）一般式（ I ）において、Ｘ、Ｘ′がともに単結
合をあらわす特許請求の範囲第１項記載の液晶組成物。（３）一般式（ I ）において、ｎが０である特許請求
の範囲第２項記載の液晶組成物。（４）一般式（ I ）において、ｎが１であり、環Ｂが
１，４−ジ置換フェニレンである特許請求の範囲第２項
記載の液晶組成物。（５）一般式（ I ）において、環Ａがトランス−１，
４−ジ置換シクロヘキシレンである特許請求の範囲第２
項記載の液晶組成物。（８）一般式（ I ）において、環Ａが１，４−ジ置換
フェニレンである特許請求の範囲第２項記載の液晶組成
物。（７）一般式（ I ）において、Ｒが直鎖状である特許
請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項記載の液
晶組成物。