JPS63119473A - 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（↑ｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａ
ｔｉｃ）型表示方式である。このＴＮ型表示方式は受光
型のため目が疲れない、消費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　（Ｔ
ｈｉｎ　ｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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
１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。

ＥＬ、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１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、Ｃ１ａｒｋ、Ｓ、Ｔ、Ｌａｇｅ
ｒｗａｌｌ；　　Ａｐｐｌ、Ｐｈ７ｓ、Ｌｅｔｔ、、　
３６　、８９９　（１９８０））がある０強誘電性液晶
は１９７５年にＲ，Ｂ。

Ｍｅ７ｅｒ　らによってその存在が発表されたもので（
Ｒ，Ｂ、Ｍｅ７ｅｒ　ｅｔ　ａｌ、、Ｊ、Ｐｈｙｓ、（
Ｐａｒｉｓ）　３　Ｂ　、　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（Ｓ　ｍＨ
”相）に属する。

その後さらにカイラルスメクチックＩ相（ＳｍＩ８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（ＳｍＪ”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０強誘電性液晶性化合
物としては後記表１に示したものが知られている（Ｐｈ
、Ｍａｒｔｉｎｏｔ−Ｌａｇａｒｄｅ、Ｊ　、　Ｐｈｙ
ｓ。

（Ｐａｒｉｓ）　　３７　、　Ｃ３’　−１２９（１９
７６）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（１） （上記一般式中、Ｒ，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１ｍ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１例えば。

一般式（！■） （式中Ｒは炭素原子数１〜１８のアルキル基もしくはア
ルコキシ基である） で示される２、３−ジシアノピ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−カルボ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（■）： （式中Ｒ１は光学活性なアルキル基を示す）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。

また、一般式（ｒＶ）で示されるＰ−ヒドロキシ安息香
酸アルキルエステルも、それ自体公知の製造方法〔特開
昭６Ｏ−３２７４８）を用いることによって得られる。

このようにして得られる本発明の一般式（Ｉ）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−ｎ−ブチルオキシフェニル）ピラジン−２−
カルボン酸−ｐ−（２−メチルブチルオキシカルボニル
）フェニルエステル、５−（ｐ−Ｑ　−ヘンチルオキシ
フェニル）ピラジン−２−カルボンＭ−ｐ−（２−メチ
ルブチルオキシカルボニル）フェニルエステル、５−（
ｐ−ｎ−へキシルオキシフェニル）ピラジン−２−カル
ボン酸−ｐ−（２−メチルブチルオキシカルボニル）フ
ェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−へブチルオキシフェニ
ル）ピラジン−２−カルボンａｔ−ｐ−（２−メチルブ
チルオキシカルボニル）フェニルエステル、５−（ｐ−
ｎ−オクチルオキシフェニル）ピラジン−２−カルボン
酸−ｐ−（２−メチルブチルオキシカルボニル）フェニ
ルエステル、５−（ｐ−ｎ−デシルオキシフェニル）ピ
ラジン−２−カルボン酸−ｐ−（２−メチルブチルオキ
シカルボニル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−ドデ
シルオキシフェニル）ピラジン−２−カルボン酸−ｐ−
（２−メチルブチルオキシカルボニル）フェニルエステ
ル、５−（ｐ−ｎ−トリデシルオキシフェニル）ピラジ
ン−２−カルボン酸−ｐ　−（２−メチルブチルオキシ
カルボニル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−テトラ
デシルオキシフェニル）ピラジン−２−カルボン酸−ｐ
−（２−メチルブチルオキシカルボニル）フェニルエス
テル、５−　（ｐ−ｎ−ヘキサデシルオキシフェニル）
ピラジン−２−カルボン酸−ｐ　−（２−メチルブチル
オキシカルボニル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−
オクタデシルオキシフェニル）ヒラジン−２−カルボン
酸−ｐ−（２−メチルブチルオキシカルボニル）フェニ
ルエステル、５−（ｐ−ｎ−へキシルフェニル）ピラジ
ン−２−カルボン酸−ｐ−（２−メチルブチルオキシカ
ルボニル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−オクチル
フェニル）ピラジン−２−カルボン酸−ｐ−（２−メチ
ルブチルオキシカルボニル）フェニルエステル、５−（
ｐ−ｎ−デシルフェニル）ピラジン−２−カルボン酸−
ｐ−（２−メチルブチルオキシカルボニル）フェニルエ
ステル、５−（ｐ−ｎ−ドデシルフェニル）ピラジン−
２−カルボン酸−ｐ−（２−メチルブチルオキシカルボ
ニル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−オクチルオキ
シフェニル）ピラジン−２−カルボン酸−ｐ−（３−メ
チルペンチルオキシカルボニル）フェニルエステル、５
−（ｐ−ｎ−デシルオキシフェニル）ピラジン−２−カ
ルボン酸−ｐ−（３−メチルペンチルオキシカルボニル
）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−へキシルオキシフ
ェニル）ピラジン−２−カルボンＭ−ｐ−（４−メチル
へキシルオキシカルボニル）フェニルエステル、５−（
ｐ−ｎ−オクチルオキシフェニル）ピラジン−２−カル
ボン酸−ｐ−（４−メチルへキシルオキシカルボニル）
フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−ドデシルフェニル）
ピラジン−２−カルボン酸−ｐ−（４−メチルへキシル
オキシカルボニル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−
オクチルオキシフェニル）ピラジン−２−カルボン酸−
ｐ　−（５−メチルへブチルオキシカルボニル）フェニ
ルエステル、５−（ｐ−ｎ−へキシルオキシフェニル）
ピラジン−２−カルボン酸−ｐ　−（６−メチルオクチ
ルオキシカルボニル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ
−オクチルオキシフェニル）ピラジン−２−カルボン酸
−ｐ−（６−メチルオクチルオキシカルボニル）フェニ
ルエステル、５−（ｐ−ｎ−デシルオキシフェニル）ピ
ラジン−２−カルボン酸−ｐ−（６−メチルオクチルオ
キシカルボニル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−ド
デシルオキシフェニル）ピラジン−２−カルボン酸−ｐ
−（６−メチルオクチルオキシカルボニル）フェニルエ
ステル、５−（ｐ−ｎ−へブチルフェニル）ピラジン−
２−カルボンｍ−ｐ−（８−メチルオクチルオキシカル
ボニル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−オクチルオ
キシフェニル）ピラジン−２−カルボン酸−ｐ−（１−
メチルプロピルオキシカルボニル）フェニルエステル、
５−（ｐ−ｎ−へキシルオキシフェニル）ピラジン−２
−カルボン酸−ｐ−（１−メチルブチルオキシカルボニ
ル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−オクチルオキシ
フェニル）ピラジン−２−カルボンＭｔ−ｐ−（１−メ
チルブチルオキシカルボニル ドデシルフェニル）ピラジン−２−カルボン酸−ｐ−（
１−メチルブチルオキシカルボニル）フェニルエステル
、５−（ｐ−ｎ−オクチルオキシフェニル）ピラジン−
２−カルボンＭ−ｐ−（１−メチルへブチルオキシカル
ボニル）フェニルエステル、５−（ｐ−ｎ−デシルオキ
シフェニル）ピラジン−２−カルボン酸−ｐ−（１−メ
チルへブチルオキシカルボニル）フェニルエステル。

本発明において上記一般式ＣＩ）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。

Ｃｌａｒｋ　）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ＣＩ）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、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．ＴＮｙ
１１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１〜９９重量％、特に５〜９５重
ムＹ％となる割合で使用することが好ましい。

表１ １１１Ｕ＼：）Ｉｌｌ）じ　ｉ−ｔ’ａ″Ｃ−メチルブ
チル−α−メチルシンナメート４９℃　　　　５８℃　
　　９４℃ 結品；＝ゴ５ＩＩＩｃｔ；：ｉシＡ；＝ｉ等方相ＣＨｌ 暑 −ＣＯＯＣＨｔ　ＣＨＣｔ　Ｈｓ ４．４′−７ゾキシシンナミツクアシツドービス（２−
メチルブチル）エステルオクチルオキシビフェニル−４
−カルボキシレート［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。

夾」０組」 ５−　（ｐ−ヘプチルオキシフェニル）ピラジン−２−
カルボンＭｔ−（ｐ−２−メチルブチルオキシカルボニ
ル）フェニルエステル。

（１）５−　（ｐ−ヘプチルオキシフェニル）ピラジン
−２−カルボン酸の合成。

５−　（ｐ−ヘプチルオキシフェニル）ピラジン−２，
３−ジカルボニトリル（８，３３ｇ、２６１ｍ０１）を
、水酸化ナトリウム（１５ｇ）−水（６００■立）の溶
液中に入れ、９５℃で３時間攪拌した０反応後、濃塩酸
を加えて反応液を酸性にして、析出物を濾過した。析出
物を６０１文の水で５回洗浄し、真空乾燥後、ジクロル
ベンゼン（ｔｏｏ　　ｍ交）中に入れ、油浴（１６０℃
）上で３時間攪拌した。−夜放！！後、析出物を濾過し
、ヘキサン（６０＋ｓ文〕で洗浄後、３．６８ｇの生成
物を得た。エタノール−水から再結晶して精製物を得た
０分解点１８６℃。

ＩＲ（シＣ■−１）： ３４００〜２５００（ＯＨ）。

１６８０　（Ｃ＝０）。

元素分析値　Ｃｌ８Ｈ２２Ｎ２ｏ３として計算値：Ｃ６
８，７７、Ｈ７，０５、 Ｎ　　　　８．９１゜ 実測値：Ｃ６８，９５、Ｈ７，００、 Ｎ　　　　８．７０゜ （２）エステル化 ５−（ｐ−へブチルオキシフェニル）ピラジン−２−カ
ルボン醜（３、９３ｇ、　　１２　、５ｓｍｏｌ）を塩
化チオニル８０１１９．中に入れ、２時間還流した０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２５０　禦文に溶解した。トルエン溶
液を、水７０１１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（１００ｍＪＬ）中に入れ５℃に冷却下、攪拌
しながらｐ−ヒドロキシ安息香酸−２−（−）−メチル
ブチルエステル１．６６ｇ　（７、９６ｍ５ｏｌ）　、
水成化ナトリウム０．３６ｇ　（９＋ｓｍｏｌ）　、水
１０＋ＪＬおよびアセトン２０ａｎ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２
反応溶液をろ過した。沈澱物をトルエン（４００ｍ文）
に溶解し。

０．５規定水酸化ナトリウム水溶液１５０＋ＪＬで洗浄
し、ざらに水２００　１文で３回洗浄した６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−へ午すンセ再結
晶後、２．１０ｇの生成物を得た。

ＩＲ（シＣ量−１）　： ｌ　７３５、１７２０　　（Ｃ＝Ｏ）。

元素分析値　Ｃ３２Ｈ４ｏＮ２ｏ５とし−て計算値：Ｃ
７２，１５，Ｈ７，５７、 Ｎ　　　　５．２６゜ 実測値：Ｃ７２，３０，Ｈ７，７５、 Ｎ　　　５．４５゜ 犬」Ｌ涯」よ−】 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０表中、　Ｃｒｙｓｔ、は結晶状態、ＳｍＣ”
はカイラルスメクチックＣ相、ＳｍＡはスメクチック入
相、モしてＩｓｏ、は等方性液体を表わす。

表２ 尖」０九Ａ Ｉ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）膜を
電極として設けたセル厚約２終園の液晶セルに、５−　
（ｐ’−ドデシルオキシフェニル）ピラジン−５−カル
ボンＭ　−ｐ″−（２−メチルブチルオキシカルボニル
）フェニルエステルを封入し、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。１２５℃において電界
応答を測定したところ、駆動電圧３０Ｖにてｌ　ｍ５ｅ
ｃ以下の応答速度が得られた。また２０Ｖの直流電界を
、５　ｍ５ｅｃ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。

叉、１１ 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、１０〜６０℃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２ＪＬｍ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。３０℃で電界応答をしらべたとこ
ろ、２５Ｖでｌ鳳ｓｅｃ以下の応答速度を示し、また良
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有効であり、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１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ＶＢ値時特性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の直鎖状アルキル基も
   しくは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の直鎖状アルキル基も
   しくは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。