JPS63130574A - ビフエニルカルボン酸フエニルエステル誘導体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
ェニルカルボン酸フェニルエステル誘導体およびそれを
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、３６．８９９（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
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。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、′を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。

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。さらに誘導異方性が負で大
きいことが高い表示コントラストを得るために重要であ
ることか知られている。

［発ＩＩ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、シンフ塩基
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（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やすい問題点があるうえ
に、誘導異方性はほとんどＯであるため、高い表示コン
トラストを得ることはできなかった。

［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１〜１２のアルキル基を表わし、Ｒ′
は炭素数１〜１２のアルキル基またはアルコキシ基を表
し、Ｘはハロゲン原子またはシアン基を表す）および一
般式（１）で示されるビフェニルカルボン酸フェニルエ
ステル誘電体を少なくとも一種含有することを特徴とす
る強誘電に１スメクチー、り液晶組成物を提供するもの
である。

−・般式（Ｉ）においてＲは炭素数１〜１２のアルキル
基を表わし、Ｒ′は炭素数１−１２のアルキル基または
アルコキシ基を表すが、その炭素数が少ない場合には融
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、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。

り液晶」二限温度が高いので好ましい。また、Ｘはハロ
ゲン原子またはシアン基を表すが、臭素、ヨウ素である
場合には化学的安定性に欠けるのでツー／素原子、塩素
原子またはシアン基であることが好ましい。

一般式（Ｉ）で示される化合物は、強誘電性スメクチン
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。更にらせんビー
２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。本
発明の強誘電性を示すスメクチ・ンク液晶Ｍｌ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
合にはその強調′ル性スメクチック相の下限温度を上昇
させる傾向にあり、少なすぎる場合には、そのスメクチ
ック相の上限温度を高イしたり、誘導異方性を負で大き
くする効果が小さいので、１〜１１０ｗｔ％とされ、好
ましくは２〜５０−ｔ％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基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、シクロヘキサン環等の水素原
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。

該液晶表示素子において前記基板間の厚みは、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。

↓５ＯＣ１２ すなわち、４′−アルコキシ−３−’ｉｚロゲノビフ二
二ルー１−カルボン酸をシアン化第−銅などの金属青酸
化物とともにＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミドなどの非プ
ロトン性の極性溶媒中で加熱し反応させることにより４
′−アルコキシ−３−゛シアノビフェニルー１−カルボ
ン酩を得る。得られたシアノカルボン酸を四塩化炭素な
どの不活性有機溶媒中で、塩化チオニル、オキシ塩化リ
ンなどの４！素化剤と反応させ酸塩化物を得る。得られ
た酸塩化物をベンゼン、トルエンなどの不活性有機溶媒
中で、対応するフェノールと、好ましくは例えばトリエ
チルアミンやピリジンなどのｔ！！、’、（性物質の存
在下に反応させ目的とする４″−フルコキシー〇−′シ
アノビフェニル−１−カルボン酸３”、４”−ジ置換フ
ェニルエステルを得ることができる。

次に本発明を実施例を以って具体的に説明する。

［実施例］ 実施例１ ４′−オクチルオキシ−３−′ブロモビフェニル−１−
カルボン酸１．８ｇをシアン化第−銅１．ｏｇ　Ｎ、Ｎ
−ジメチルホルムアミド２５ｍ（２とともに電流温度に
おいて６時間加熱した。加熱後、この溶液を１１２化第
二鉄４ｇの１０％塩酸１０ＩｌＩＱ溶液にあけ、さらに
６０°Ｃにおいて１時間攪拌した。不溶の粗生成物をろ
別したのち、５０ｍ１２の酢酸から２回再結晶し、４′
−オクチルオキシ−３−′シアノビフェニルー１−カル
ボン酸１．１ｇを得た。このカルボン酸１．０ｇを四塩
化炭素１０ｍＱ中にて塩化チオニル２ｍＱと共に還流温
度において６時間反応させた。溶媒をエバポレーターに
より留去したのち、得られた４−オクチルオキシ−３−
′シアノビフェニルー１−カルボン酸塩化物をトルエン
１０ｄに溶解した。この溶液に４−へ禁シルオキシー３
−フルオロフェノール１．Ｏｇのトルエン５ｒＩＱ溶液
とピリジン０．５　ｒａＱを加え、室温にて３時間攪拌
した。反応混合物を水５０１ＩＱにあけ、トルエンにて
抽出しｔ−。トルエン相を水にて洗炸後、無水硫酸マグ
ネシウムにて乾燥し、溶媒をエバポレーターにより留去
した。残った固体をトルエンによりアルミナカラムにか
けた。トルエンを留去したのち、残った粗生成物をヘキ
サン５０ｍ（２より再結晶し目的とする４′−才クチル
オキシ−３−′シアノビフェニルー１−力Ｊレポン−４
″−へキシルオキシ−３″−フルオロフエニルエステル
を得た。収量Ｑ　、ｆＪ　ｇ。

収率５８％。この化合物は８１，２°Ｃにおいて結晶か
らスメクチックＣ相に転移し、さらに１３０．３℃にお
いてスメクチックＡ相に転移し、１８０．８℃において
等力性液体相に転移した。この化合物のＩＲスペクトル
を第１図にしめす。この化合物のＩＨＮＭＲは以下のと
おりであった。

６８．４−７．Ｏｃｏｍｐｌｅｘ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｔ
　　　ｌｌＨ４，１１ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ　２ｄｏ
ｕｂｌｅｔｓ　　４Ｈ２，１−０，８ｃｏｍｐｌｅｘ　
ｍｕｌｔｉｐｌｅｔ　　　２６Ｈ４−トランス−ｎ−ペ
ンチルシクロヘキサンカルボン酸−４′−メトキシフェ
ニルエステル、４−トランス−ｎ−ブチルシクロヘキサ
ンカルボン酸−４′−エトキシフェニルエステル、４−
トランス−ｎ−プルピルシクロヘキサンカルボン酸−４
′−ｎ−ブトキシフェニルエステルの等重量混合物（母
体液晶と称す）の誘電率異方性は１０℃において−１，
２３であるが、この母体液晶に４′−才クチルオキシ−
３−′シアノビフェニルカルボン酸−４”−へキシルオ
キシ−３″−フルオロフェニルエステルをｌＯ，０ｗｔ
％添加した混合物は２５℃のネマチック相において−１
，９１の誘電率異方性をしめした。このことから本発明
の化合物は負で大きい誘電率異方性を有することがわか
る。

実施例２〜８ 実ｍ例１において４′−才クチルオキシ−３−′シアノ
ビフェニルカルシボン酸、および４−へキシルオキシ−
３−フルオロフェノールに代えて、対応するカルボン酸
およびフェノールを用いることにより以下の化合物を得
た。得られた化合物の液晶温度範囲を表−１に示す。

（表中、Ｋ　は結晶相、Ｓｍｃ　　はスメクチックＣ相
、ＳｍＡ　　はスメクチックＡ相、１５０　　は等方性
液体相をあられす、） さらに上記実施例と同様に以下の化合物を合成すること
ができる。

４′−二トキシ−３−゛シアノビフェニルー１−カルボ
ン酸４”−ｎ−オクチルオキシ−３″−フルオロフェニ
ルエステル ４′−プロポキシ−３−′シアノビフェニルー１−カル
ボン酸４”−ｎ−へブチルオキシ−３″−フルオロフェ
ニルエステル ４′−ペンチルオキシ−３−′シアノビフェニルー１−
カルボン酸４”−ｎ−へブチルオキシ−３″−フルオロ
フェニルエステル ４′−へブチルオキシ−３−′シアノビフェニルー１−
カルボン酸４　”−ｎ−ブチルオキシ−３″−フルオロ
フェニルエステル ４′−へブチルオキシ−３−′シアノビフェニルー１−
カルボン酸４″−ｎ−エチル−３″−フルオロフェニル
エステル ４′−へブチルオキシ−３−″シアノビフェニルー１−
カルボン酸４”−ｎ−プロピル−３″−クロロフェニル
エステル ４′−ペンチルオキシ−３−′シアノビフェニルー１−
カルボン酸４”−ｎ−へブチル−３′′−クロロフェニ
ルエステル ４′−オクチルオキシ−３−″シアノビフェニルー１−
カルボン酸４”−ｎ−ヘキシルオキシ−３パ−シアノフ
ェニルエステル ４′−へキシルオキシ−３−゛シアノビフェニルー１−
カルボン酸４”−ｎ−ペンチルオキシ−３″−シアノフ
ェニルエステル ４′−ブチルオキシ−３−′シアノビフェニルー１−カ
ルボン酸４”−ｎ−オクチル−３′′−シアノフェニル
エステル ［発明の効果］ 本発明は、化学的に安定で、スメクチックＣ相の上限温
度が高く、誘導異方性が負で大きい一般式（Ｉ）で示さ
れるビフェニルカルボン酸、フェニルエステル誘電体お
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、広い温度範囲
において安定で高いコントラストを有する液晶表示素子
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〜第８図は本発明実施例１〜８の化合物のＩＲス
ペクトル図である。 噴　１　図 第？　（２） ×１０”ＬＪｎ’ 第４　図 宥５　　　ム　　七万

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１〜１２のアルキル基を表わし、Ｒ′
   は炭素数１〜１２のアルキル基またはアルコキシ基を表
   し、Ｘはハロゲン原子またはシアノ基を表す）で示され
   るビフェニルカルボン酸フェニルエステル誘電体。
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１〜１２のアルキル基を表わし、Ｒ′
   は炭素数１〜１２のアルキル基またはアルコキシ基を表
   し、Ｘはハロゲン原子またはシアノ基を表す）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。