JPH0320390A - 液晶材料 - 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】

［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は新規な構造を有する液晶材料に関し、特にキラ
ルスメクチックＣ相を示す強誘電性液晶材料として有用
なものである。 （従来の技術） 液晶は、従来より小型フラットパネルディスプレーの本
命として電卓、時計などに広く用いられている。また、
最近では自動車用ディスプレーパーソナルコンピュータ
用ディスプレーとしても用いられている↓更に、小型液
晶テレビのような動画用ディスプレーとしても応用され
始めている。 ところで、従来、電卓、時計などに用いられている液晶
としてはツイステッドネマチック液晶が知られている。 しかしながら、この液晶を用いた表示方式では応答速度
が不充分であることや、クロストークが発生するなどの
問題があった。このため、この液晶は、動画用の大画面
ディスプレーなど、速い応答速度が要求されるものへの
応用は困難であった。 こうした問題を解決するために、ｔｈｌｎ　Ｈｉｍｔｒ
ａｎｓ１ｓｔｏｒ（ＴＰＴ）を用いたアクティ・ブマト
リックスのような方式も開発されているが、製造コスト
が高いむどの問題があった。 こうしたことから、ツイステツドネマチック液晶を用い
た表示方式に代わるものとして強誘電性液晶による表示
方式が注目されている。この方式は、１９７５年にＲ．
Ｂ．Ｍａｙｅｒらにより発表されたもので、従来の方式
に比べて応答速度が速いこと、メモリ効果を持つことな
どの特長を有している。この強誘電性液品はき′液品形
態がキラルスメクチツクＣ相をとるものである。こうし
た強誘電性液品となり得る材料としては、従来より多数
のものが知られている。 しかしながら、従来の強誘電性液晶は、空気中の水分や
光などに対して不安定であり、しかもキラルスメクチッ
クＣ相の温度範囲が狭く、また自発分極の大きさ、チル
ト角の大きさについても取り得る範囲が限られており、
低粘度化も困難であるため使用上の制約があった。 その理由のひとつとして、液晶材料、特に強誘電性液晶
材料に用いられる化合物の構造が極めて限定されている
ことが挙げられる。 すなわち、一般に液晶化合物は、中央部に２個以上のベ
ンゼン環もしくはナフタレン環などの芳香族環構造又は
シクロヘキシル環などの脂環式環構造、両端部に直鎖ア
ルキル基を有し、これらをエーテル結合、エステル結合
、単結合、二重結合、三重結合などの結合部分により結
合した構造を有している。 従来より、前述した構造が種々組合わされて、多数の液
晶材料が合成されてきた。しかし、周知の構造を組合わ
せただけでは、設計できる液晶材料にも限界がある。し
たがって、動作温度範囲を広げたり、応答速度に相関す
る自発分極や粘度を改善したり、チルト角の範囲を大き
くする観点から、新規な構造を持つ液晶化合物、特に強
誘電性化合物が要望されていた。 （発明が解決しようとする課題） 本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
り、その目的は新規な構造の液晶材料を提供し、強誘電
性液晶材料の構造．的なバリエーションを広げ、ひいて
はディスプレーなどの動作温度範囲を広げ、応答速度を
速くすることにある。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段） 本発明の液晶材料は、一般式（Ｉ） ＾ （ただし、式中ｘ，ｙは ０ Ｖ，Ｗは単結合、−Ｏ−　　−Ｃ−Ｏ−０ −Ｏ−Ｃ−　　−ＣＨ−Ｎ−、−Ｎ−ＣＨ−、アゾ、ア
ゾキシ、−ＣＨ−ＣＨ−、−　Ｃ　Ｈ　２　Ｃ　Ｈ　２
−ＣＨ２　０−、又は一ＯＣＲ２−を表わす。 Ｒ，Ｒ’　はアルキル基を表わし、同一であっても異な
っていていもよい， ｍＳｎはＯ又は１を表わす。） で表わされることを特徴とするものである。 本発明に係る一般式（Ｉ）で表わされる液晶材料は、中
央部に べ／← Ｓ という結合部が存在する新規な構造を有する。 本発明に係る一般式（Ｉ）で表わされる液晶材料は、通
常、以下のようにして合或される。 すなわち、この液晶材料は、次式 ○ ５ （ただし、式中ＲＳｖＳＸ及びｍは前述の定義に従う。 ） で表わされるスルフエニルクロライドと、次式Ｒ’　（
％４）。一Ｙ−ＯＨ （ただし、式中Ｒ’　、Ｗ，Ｙ及びｎは前述の定義に従
う。） で表わされるアルコール又はフェノール誘導体とを反応
させることにより合成される。 この反応の一例を、化学反応式を参照してより詳細に説
明する。例えば、４−アルコキシビフエニル−４゜一カ
ルボン酸（ａ）と塩化チオニルとを反応させることによ
り、酸塩化物（ｂ）を命成する。この駿塩化物（ｂ）を
硫化水素で処理し、炭酸ナトリウムで処理してナトリウ
ム塩（Ｃ）を合成する。このナトリウム塩（Ｃ）とアセ
チルクロライドとを反応させてアセチル化物（ｄ）を合
成する。このアセチル化物（ｄ）と塩素ガス溶液とを反
応させてスルフェニルクロライド（ｅ）を合成する。以
上の反応は、Ｕ．ｔｌｌｌｄｅｂｒａｎｄ　ｅｔ　ａｌ
．．Ｔｅｔｒａｂｅｄｒｏｎ．４２（２１）５９６５（
Ｉ９８Ｂ）に記載された方法に準じて行われる。更に、
スルフェニルクロライド（ｅ）と例えば４−アルコキシ
フェノール（ｆ）とをピリジン中で還流させることによ
り本発明に係る液晶材料（Ｉ−１）を合成することがで
きる。 前述した例では、液晶材料の中心骨格は、ビフェニル構
造及びフエニル構造であるが、これに限らず、Ｒ，Ｒ’
　　Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ％ｍ，ｎの組合わせを種々変更する
ことにより、一般式（Ｉ）で表わされる各種の液晶材料
を合成することができる。 なお、液晶相の温度範囲を拡大する観点からは、一般式
（Ｉ）中のＲ及びＲ゜として、炭素数１〜２０の直鎖ア
ルキル基が選択され、より望ましくは炭素数４〜ｌＯの
直鎖アルキル基が選択される。また、一般式（Ｉ）中の
Ｒ，Ｒ’の少なくともいずれか一方として、不斉炭素を
有するアルキル基が選択される場合もある。これらの液
晶材料は、キラルスメクチックＣ相又はスメクチックＣ
相を示す。 本発明に係る液晶材料を強誘電性液晶の構威或分として
用いる場合、液晶相の温度範囲を拡大する観点から、一
般式（Ｉ）で表わされる液晶材料のうち複数種を混合す
るか、又は一般式（Ｉ）で表わされる液晶材料とスメク
チックＣ相もしくはキラルスメクチックＣ相を示す他の
液晶材料とを混合して用いることが望ましい。 このうち、本発明に係る一般式（Ｉ）で表わされる液晶
材料と他の液晶材料とを混合する場合、一般式（Ｉ）で
表わされる液晶材料の含有率は、０．５〜８０重量％で
あることが望ましい。これは、０．５重量％未満では液
晶相の温度範囲の拡大及び自発分極の増大が充分でなく
なり、一方８０重量％を超えると液晶組成物の粘度が増
加しすぎるなどの不都合を生じるためである。 （作用）− 本発明に係る一般式（Ｉ）で゛表わされる液晶材料は、
構造的なバリエーションが広く、特にキラルスメクチッ
クＣ相を示す可能性のある温度範囲が従来より広がる。 また、これらの液晶材料は強誘電性液晶として自発分極
も大きい。また、これらの液晶材料はチルト角の範囲が
大きく、低粘度化も可能である。したがって、この液晶
材料を用いて強誘電性液晶組或物を調製すれば、キラル
スメクチックＣ相の温度範囲すなわち動作温度範囲が広
く、しかも低電圧で応答速度の速いディスプレーなどを
提供することができる。 （実施例） 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。 合成例１ 前述した化学反応式に従い、４−オクチルオキシビフェ
ニル−４゛一カルボン酸と塩化チオニルとを反応させる
ことにより、酸塩化物を合成した。この酸塩化物を硫化
水素で処理し、炭酸ナトリウムで処理してナトリウム塩
を合成した，．このナトリウム塩とアセチルクロライド
とを反応させてアセチル化物を合或した。このアセチル
化物と塩素ガス溶液とを反応させて４−オクチルオキシ
ビフェニル−４゜一カルボニルスルフェニルクロライド
（第１表に表示）を合成した。以上の反応は、υ．ＩＩ
１１ｄｅ一ｂｒａｎｄ　ｅｔ　ａｌ．．Ｔｅｔｒａｈｅ
ｄｒｏｎ．４２（２１）５９８５　（Ｉ９８Ｇ）に記載
された条件に従って行った。 この４−オクチルオキシビフエニル−４゜一カルボニル
スルフエ・ニルクロライドｌｏｇ　（２０．８ｓａｏｌ
）を無水ビリジン７５ｍｌに溶解し、窒素気流下で加熱
還流した。この溶液に３４−（２−オクチルオキシ）フ
ェノール（第１表に表示）　　５．９ｇ　（２８．６ａ
ｍｏｌ）の無水ピリジン溶液２０ｍｌを１時間かけて滴
下した後、更に８時間加熱還流した。この溶液を冷却し
た後、氷水中に注ぎ、得られた沈殿をカラムクロマトグ
ラフィーとエタノールを使用した再結晶とにより精製し
、８．７ｇの白色結晶を得た。収率は５６％であった。 この生成物について、ＮＭＲ，ＩＲＳＭＳスペクトルを
測定することにより、第１表に示す■の化合物であるこ
とが確認された。 合威例２〜９ 合成例１と同様な方法を用い、Ｔ４１表に示すスルフェ
ニルクロライドとフェノール誘導体との反応により、第
１表に示す■〜■の生成物を得た。 実施例１〜ｌＯ 合成例１〜９で合成された■〜■の化合物を、それぞれ
第２表に示す配合比で配合して液晶混合物を調製し、液
晶セ゜ルを作製して、各液晶混合物の物性を測定した。 各液晶混合物のＳｍＣ　　相の温度範囲、自発分極、及
びチルト角を第２表に示す。 ［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の液晶材料は、構造的なバリ
エーションが広く、特にキラルスメクチックＣ相を示す
可能性のある温度範囲が従来より広がる。また、これら
の液晶材料は強誘電性液品として自発分極も大きく、チ
ルト角の範囲も大きい。したがって、この液晶材料を用
いて強誘電性液品組成物を調製すれば、キラルスメクチ
ックＣ相の温度範囲すなわち動作温度範囲が広く、しか
も自発分極が大きいので低電圧で応答速度の速いディス
プレーなどを提供することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ただし、式中Ｘ、Ｙは ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ のいずれか又はこれらの置換体を表わす。 Ｖ、Ｗは単結合、−Ｏ−、▲数式、化学式、表等があり
   ます▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、−ＣＨ＝Ｎ−、−
   Ｎ＝ＣＨ−、アゾアゾキシ、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＿
   ２ＣＨ＿２−、−ＣＨ＿２Ｏ−、又は−ＯＣＨ＿２−を
   表わす。 Ｒ、Ｒ′はアルキル基を表わし、同一であっても異なっ
   ていてもよい。 ｍ、ｎは０又は１を表わす。） で表わされることを特徴とする液晶材料。