JPS63119472A - 液晶性化合物および液晶組成物 - 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〕 本発明は新規な液晶性化合物及び該液晶性化合物を少な
くとも１種類含有する液晶組成物に関する。

〔従来の技術〕

現在、液晶は表示材料として広く用いられているが、そ
うした表示素子のほとんどはネマチック相に属する液晶
材料を用いるところのＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａ
ｔｉｃ）型表示方式である。　コノＴＮ型表示方式は受
光型のため目が疲れない、消ｑ！！電力が極めて少ない
など優れた特長を持つものであるが、応答速度が遅いこ
と、視る角度によってはコントラストがとれないこと、
大画面で高精細な表示素子をつくるためにはＴ　Ｐ　Ｔ
　（Ｔｈｉｎ　ｆｉｔ■ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の能
動素子をつけ加える必要があることなどの欠点がある。

最近は、表示装置に対して高速応答性が要求されており
、こうした要求に答えるべく液晶材料の改良が試みられ
てきた。しかし、他の発光型ディスプレイ（ＣＲＴ、Ｅ
Ｌ、プラズマディスプレイ等）と比較すると、応答速度
は十分でなく、高精細な表示もできなかった。受光型、
低消費電力といった液晶の特長を生かし、なおかつ発光
型ディスプレイに匹敵する応答速度と高精細性を確保す
るためにはネマチック相を利用するＴＮ型表示方式に代
わる新しい液晶表示方式が必要である。新しい液晶表示
方式の中で上記の優れた特性を持つことが期待されるも
のとして、強誘電性液晶の光スイツチング現象を利用し
た表示方式（Ｎ、Ａ、ＣＩａｒｋ、Ｓ、Ｔ、Ｌａｇｅｒ
ｗａｌｌ　；Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、　３６
　、８９９　（１９８０）　）がある０強誘電性液晶は
１９７５年にＲ，Ｂ、Ｋｅｙｅｒらによってその存在が
発表されたもので（Ｒ，Ｂ。

Ｍｅｙｅｒ　ｅｔ　ａｌ、、Ｊ、Ｐｈ７ｓ、（Ｐａｒｉ
ｓ）　３６　、　Ｌ　−６９（１９７５））、液晶の構
造上からカイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ”相）、あ
るいはカイラルスメクチックＨ相（ＳｍＨ”相）に属す
る。その後ざらにカイラルスメクチックＩ相（Ｓ　ｍ　
Ｉ　”相）、カイラルスメクチックＦ相（ＳｍＦ”相）
。

カイラルスメクチックＣ相（Ｓ　ｍ　Ｇ　”相）、カイ
ラルスメクチックＪ相（Ｓ　ｍ　Ｊ　”相）、カイラル
スメクチックに相（ＳｍＫ”相）が強誘電性を示す液晶
相として明らかとなった１強誘電性液晶性化合物として
は後記衣１に示したものが知られている（Ｐｈ、Ｍａｒ
ｔｉｎｏｔ−Ｌａｇａｒｄｅ、Ｊ、Ｐｈｙｓ、（Ｐａｒ
ｉｓ）３７、Ｃ５−１２９（１９７６）等）。

この強誘電性液晶は、自発分極を有するために非常に速
い応答速度を有する上にメモリー性のある双安定状態を
発現させることができ、さらに視野角特性もすぐれてい
ることから、大容量大画面のディスプレイとして適して
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、これらの強誘電性液晶性化合物は、それぞれ
カイラルスメクチック相の温度範囲が高い、自発分極が
小さい、閾値特性が悪い等の欠点を持っており、必ずし
も満足すべきものではない。

本発明者らは、強誘電性液晶の光スイツチング現象を利
用した表示方式に利用することに適した液晶物質の開発
を主たる目的として種々の化合物を検討した結果、本発
明に到達した。

〔発明の概要〕

本発明は一般式（Ｉ） （上記一般式中、Ｒ１は炭素原子数１〜１８のアルキル
基もしくはアルコキシ基であり、Ｒ８は光学活性な好ま
しくは炭素数が４〜１６のアルキル基を示す）で表わさ
れる液晶性化合物を提供するものである。

また本発明は、上記光学活性な液晶性化合物を少なくと
も１種類配合成分として含有する液晶組成物をも提供す
るものである。

〔発明の詳細な説明〕

上記一般式（ｉの液晶性化合物は、例えば、一般式（［
１） （式中Ｒ″は、光学活性なアルキル基である）で示され
る２、３−ジシアノビラジン誘導体を加水分解後、脱炭
酸し、一般式（■）： で示される２−力ルポキシピラジン誘導体を得、これを
ハロゲン化して酸ハロゲン化物となし、これに一般式（
ＴＶ）　二 ＨＯ−＠−Ｒ１（ＩＶ） （式中Ｒ１は、炭素原子数１〜１８のアルキル基もしく
はアルコキシ基を示す） で示される化合物を反応せしめてエステル化することに
より製造するができる。

なお、一般式（ＩＩ　）で示される２、３−ジシアノピ
ラジン誘導体は、それ自体公知の製造方法〔津田忠敬ら
、日本農芸化学会誌第５２巻、２１３頁（１９７８年）
〕を用いることによって得られるものである。

このようにして得られる本発明の一般式ＣＩ）で示され
る液晶性化合物の具体例としては、下記の化合物があげ
られる。

５　（ｐ−（２−メチルブチルオキシ）フェニル〕ピラ
ジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−ペンチルオギシフェニ
ルエステル、５−（ｐ−（２−メチルブチルオキシ）フ
ェニル〕ピラジンー２−カル・ボン酸−ｐ−ｎ−へキシ
ルオキシフェニルエステル、５−（ｐ−（２−メチルブ
チルオキシ）フェニル〕ピラジンー２−カルボンＭ　−
ｐ　−ｎ−ヘプチルオキシフェニルエステル、５−（ｐ
−（２−メチルブチルオキシ）フェニル〕ピラジンー２
−カルボン５ｔ−ｐ−ｎ−オクチルオキシフェニルエス
テル、５−（ｐ−（２−メチルブチルオキシ）フェニル
〕ピラジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−デシルオキシフ
ェニルエステル、５−（ｐ−（２−メチルブチルオキシ
）フェニル〕ピラジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−ドデ
シルオキシフェニルエステル、５−（ｐ−（２−メチル
ブチルオキシ）フェこル〕ピラジンー２−カルボン酸−
ｐ−ｎ−テトラデシルオキシフェニルエステル、５−〔
ｐ−（２−メチルブチルオキシ）フェニル〕ピラジンー
２−カルボンｍ　−ｐ　−ｎ−ヘキサデシルオキシフェ
ニルエステル、５−（ｐ−（２−メチルブチルオキシ）
フェニル〕ピラジンー２−カルボンＳ　−ｐ　−ｎ−へ
キシルフェニルエステル、５−（ｐ−（２−メチルブチ
ルオキシ）フェニル〕ピラジンー２−カルボン酸−ｐ−
ｎ−へブチルフェニルエステル、５−（ｐ−（２−メチ
ルブチルオキシ）フェニル〕ピラジンー２−カルボン酸
−ｐ−ｎ−オクチルフェニルエステル、　　５−　（ｐ
　−（２−メチルブチルオキシ）フェニル〕ピラジンー
２−カルボンＨ−ｐ−ｎ−デシルフェニルエステル、５
−　（ｐ　−（３−メチルへブチルオキシ）フェニル〕
ピラジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−オクチルオキシフ
ェニルエステル、５−（ｐ−（４−メチルへキシルオキ
シ）フェニル〕ピラジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−へ
キシルオキシフェニルエステル、５−（ｐ−（４−メチ
ルへキシルオキシ）フェニル〕ピラジンー２−カルボン
酸−ｐ−ｎ−へブチルオキシフェニルエステル、５−〔
ｐ−（４−メチルへキシルオキシ）フェニル〕ピラジン
ー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−オクチルオキシフェニルエ
ステル、５−（ｐ−（４−メチルへキシルオキシ）フェ
ニル〕ピラジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−デシルオキ
シフェニルエステル。

５−　（ｐ　−（６−メチルオクチルオキシ）フェニル
〕ピラジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−オクチルオキシ
フェニルエステル、５−（ｐ−（１−メチルプロピルオ
キシ）フェニル〕ピラジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−
へキシルオキシフェニルエステル、５−　（ｐ−（Ｌ−
メチルブチルオキシ）フェニル〕ピラジンー２−カルボ
ンＨ−ｐ　−ｎ　−オクチルオキシフェニルエステル、
５−（ｐ−（１−メチルへブチルオキシ）フェニル〕ピ
ラジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−オクチルオキシフェ
ニルエステル、５−　（ｐ−（１−メチルへブチルオキ
シ）フェニル〕ピラジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−へ
キシルフェニルエステル。

本発明において上記一般式（１）で表わされる化合物で
強誘電性カイラルスメクチック相を有するものは、エヌ
、ニー、クラーク（Ｎ、Ａ、Ｃ１ａｒｋ　）らによって
示されたような表示素子として使用する場合に、電界応
答に対する閾値特性にすぐれているため、特に強誘電性
カイラルスメクチック液晶を単純マトリックス電極にて
駆動するディスプレイに使用した場合に、クロストーク
を防止し良好なコントラストを与えることが可能となる
。このような特徴は、単独でカイラルスメクチック相を
持たない化合物を含む本発明における一般式（Ｉ）で表
わされる液晶性化合物を少なくとも１種含む液晶組成物
についても同様であり、強誘電性カイラルスメクチック
液晶を高精細大画面表示素子として使用する場合にもす
ぐれている。

さらに、本発明の新規な液晶性化合物は１通常のネマチ
ック液晶に対して混合して使用することにより、ＴＮ型
液晶素子として使用する場合の閾値特性を改善すること
ができる。

上記のように、本発明の液晶性化合物は、それ単独で強
誘電性液晶素子材料として使用し得るが、例えば次表１
で示されるような強誘電性液晶と組合せることにより、
カイラルスメクチック相の温度範囲を拡大することが可
能となる。このような場合においては、一般式（Ｉ）で
示される本発明の液晶性化合物の少なくとも１種類を、
得られる液晶組成物の１〜９９ｆｉ量％、特に５〜９５
重量％となる割合で使用することが好ましい。

表１ ２７℃へシσ／３８℃ 結晶；＝ゴＳ＜１＝＝二Ｓｌ！ＩＡ　＝＝二等方相（７
）　　　ＣＨ。

ＣＨ。

【 −ＣＯＯＣＨ，ＣＨＣ２Ｈ。

４．４’−７ゾキシシンナミ７クアシツドービス（２−
メチルブチル）エステルオクチルオキシビフェニル− 〔実施例〕 次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

１ｆｕ１ユ ５−（ｐ−（２−メチルブチルオキシ）フェニル〕ピラ
ジンー２−カルボン酸−ｐ−ｎ−ヘキシルオキシフェニ
ルエステル。

５−（ｐ−（２−メチルブチルオキシ）フェニル〕ピラ
ジンー２．３−ジカルボニトリル７７ｇ）を水酸化ナト
リウム（１５ｇ）−水（５０〇　−文）の溶液中に入れ
、９５℃で３時間攪拌した．反応後，ｆＭ塩酸を加えて
反応液を酸性にした．析出物を濾過し、水洗し、真空乾
燥後，ジクロルベンゼン（１００８１）中に入れ．油浴
（１６０℃）上で、２．５時間攪拌した．冷却後、析出
物を濾過し、ヘキサン（６０　　麿見）で洗浄し、真空
乾燥した．得られた固形物５．２ｇを精製することなく
、塩化チオニル５０ｍＪＬ中に入れ，２時間ぶ流した．
反応後，過剰の塩化チオニルを減圧留去し、残留物をト
ルエン２００　　ｍ見に溶解した．トルエン溶液を水７
０ｍ文で４回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒
を留去した．残留物をヘキサンで洗浄し、アセトン（１
００ｍ文）中に入れ、５°Ｃに冷却下，攪拌しなからｐ
−へキシルオキンフェノール１．９４ｇ、水酸化ナトリ
ウム０．４５ｇ、水１０１１旦およびアセトン２０ｍ９
．の混合溶液を２５分間かけて滴下した．その後，５℃
で２時間攪拌した後、反応溶液をろ過した．沈澱物をト
ルエン（３０Ｏ　１１文）に溶解し、０、５規定水酸化
ナトリウム水溶液１５０　１文で洗浄し、さらに水２０
０ｍｌで３回洗浄した．次にトルエン溶液を硫酸マグネ
シウムで乾燥後，溶媒を留去した．残留物をヘキサンで
洗浄し，トルエン−ヘキサンで再結晶することにより，
２．６０ｇの生成物を得た。

Ｔ　Ｒ　（ｐｃｍ−’）　：　ｌ　７　３　０　（Ｃ＝
Ｏ）　。

元素分析値　　Ｃ２８Ｈ３４Ｎ２０４として計　　算　
　値　：Ｃ　　　７２．７０　、　Ｈ　　　７．４１。

Ｎ　　　　　６．０５。

実　　測　　値　：Ｃ　　　７２．５１．Ｈ　　　７．
３０　、Ｎ　　　　　５．８５。

１１土ヱエ」 実施例１と同様にして、下表２に示す実施例２、３の化
合物を得た。

上記実施例１〜３で得た化合物の相転移温度を併せて表
２に示す。

表中．　Ｃｒ７ｓｔは結晶状態、Ｓ　ｍｃｔはカイラル
スメクチックＣ相、ｃｈはコレステリック相、Ｓｍ３は
ＳｍＣ稟相およびスメクチ−７りＡ相以外のスメクチッ
ク相、そして、Ｉｓｏは等方性液体を表わす。

表２ ＬｊｄＩＡ Ｉ　Ｔ　Ｏ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ　０ｘｉｄｅ）膜を電
極として設けたセル厚約２ｇｍの液晶セルに、ｐ−ｎ−
オクチルオキシフェニル−５−（２’−メチルブチルオ
キシフェニル）ピラジン−２−カーボネートを封入し、
均一なモノドメインのカイラルスメクチックＣ相を得た
。１２０°Ｃにおいて電界応答を測定したところ、駆動
電圧４０Ｖにてｌｌｌ５ｅＣ以下の応答速度が得られた
。また３０Ｖの直流電界を、５層Ｓｅｃ印加しても反転
しないことからすぐれた閾値特性を持つことがわかった
。

ＬＫ上」 本発明の液晶性化合物の１種を含む下表３の液晶組成物
を混合調製した。この液晶組成物は、２０〜６０℃にお
いてＳｍＣ”相を示した。また、この液晶組成物をＩＴ
Ｏ膜を設けたセル厚約２用■の液晶セルに封入し、カイ
ラルスメクチック相を形成したところ、均一なモノドメ
インが得られた。　３０１℃で電界応答をしらべたとこ
ろ、２５Ｖで１　ｍ５ｅｃ以下の応答速度を示し、良好
なコントラストが得られた。

表３ 〔発明の効果〕 本発明の液晶性化合物、液晶組成物は、電界応答に対す
る閾値特性に優れた強誘電性カイラルスメクチック液晶
あるいは液晶組成物として宥効であり、単純マトリック
ス電極にて駆動するディスプレイに使用した場合にクロ
ストークを防止し良好なコントラストを与えることがで
き、高精細・大画面表示素子として使用する場合に殊に
優れている。

また、本発明の液晶性化合物のうち、ＳｍＣ！相に代表
されるような強誘電性を示しうる液晶相を持たないもの
においても、通常のネマチック液晶に対して混合した液
晶組成物とすることにより、ＴＮ型液晶素子として使用
する場合の閾値特性を改善することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （上記一般式中、Ｒ＿１は炭素原子数１〜１８のアルキ
   ル基もしくはアルコキシ基であり、Ｒ＾＊は光学活性な
   アルキル基を示す）で表わされる化合物。 ２、Ｒ＾＊が光学活性な２−メチルブチル基である特許
   請求の範囲第１項記載の化合物。 ３、Ｒ＿１が炭素原子数６〜１６の直鎖状アルコシキ基
   である特許請求の範囲第１項記載の化合物。 ４、一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （上記一般式中Ｒ＿１は炭素原子数１〜１８のアルキル
   基もしくはアルコキシ基であり、Ｒ＾＊は光学活性なア
   ルキル基を示す）で表わされる化合物を少なくとも１種
   含有する液晶組成物。 ５、Ｒ＾＊が光学活性な２−メチルブチル基である特許
   請求の範囲第４項記載の液晶組成物。 ６、Ｒ＿１が炭素原子数６〜１６の直鎖状アルコキシ基
   である特許請求の範囲第４項記載の液晶組成物。