JPH04266853A - 光学活性化合物および表示素子 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学活性化合物及びこ
れを用いる表示素子に関する。さらに詳しくは、本発明
の化合物は液晶性化合物としての用途が期待できるもの
で、カイラルスメクチックＣ相を示す強誘電性液晶材料
、三安定状態を有するカイラルスメクチックＣＡ相を示
す反強誘電性液晶材料および、これを用いた液晶表示素
子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶表示素子は、その低電圧駆動
性、低電力消費性及び小型、薄型化の観点から、各種の
表示素子として広く利用されている。最近、高速応答液
晶素子として、強誘電性スメクチック液晶を用いるもの
が、精力的に研究されている。強誘電性スメクチック液
晶は自発分極を有するため、電界との相互作用において
大きな駆動力を持ち、電界の変化に対して高速の応答性
を示すことが知られている。この高速応答性を利用して
、液晶テレビなどのディスプレイ用素子や、光プリンタ
、ライトバルブなどのオプトエレクトロニクス用素子の
研究が進められている。

【０００３】現在、これらの素子に用いられようとして
いる強誘電性液晶相は、ほとんどがカイラルスメクチッ
クＣ相であり、表面安定型強誘電性液晶モードにより表
示を行おうとするもので、分子がとりうる二つの安定な
状態を用いるものである。しかしながら、この表面安定
型強誘電性液晶モードにおいては、モノドメイン状態と
いう理想的な分子配向状態を大面積で得ることが困難で
あり、欠陥を生じたり、ツイストといわれる分子配向の
乱れを生じたりするという問題点がある。

【０００４】一方、カイラルスメクチックＣＡ相を示す
三安定状態を有する反強誘電性液晶化合物は、表面安定
型モードにより表示を行うが、大面積で安定な分子配向
が得られることが知られている。例えば、特開平２−１
６０７４８号公報では、反強誘電性液晶化合物として、
４’−オクチルオキシビフェニル−４−カルボン酸−４
−〔１−（トリフルオロメチル）ヘプチルオキシカルボ
ニル〕フェニルエステルが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の強誘
電性スメクチック液晶では困難な、大面積で安定な分子
配向を得ることが可能な三安定状態を有する反強誘電性
液晶化合物であって、従来知られている反強誘電性液晶
化合物とは化学構造を異にし且つ相転位温度の低温化さ
れた液晶化合物およびそれを用いた液晶表示素子を提供
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討を行った結果、本発明を完成す
るに至った。即ち、本発明は、下記の一般式（１）

【０
００７】

【化３】

【０００８】［但し、上記一般式（１）中Ｒ１は、炭素
数４〜１６のアルキル基を表し、Ｒ２は、炭素数４〜１
２のアルキル基を表し、＊は光学活性を表す。］で示さ
れる光学活性化合物および、それを用いることを特徴と
する表示素子である。

【０００９】本発明の光学活性化合物は、カイラルスメ
クチックＣ相を示す強誘電性液晶材料、および三安定状
態を有するカイラルスメクチックＣＡ相を示す反強誘電
性液晶材料として有用な化合物である。

【００１０】上記一般式（１）に於いて、Ｒ１の炭素数
４〜１６のアルキル基としては、ブチル基、ペンチル基
、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デ
シル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テ
トラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基等の直
鎖状または、分岐状アルキル基が例示できる。

【００１１】一方、Ｒ２の炭素数４〜１２のアルキル基
としては、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチ
ル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基
、ドデシル基等の直鎖状または、分岐状アルキル基が例
示できる。

【００１２】［本発明化合物の一般的製造法］本発明の
一般式（１）で示される化合物は、以下に示す方法によ
り製造することができる。以下反応式で例示するが、式
中Ｒ１、Ｒ２は一般式（１）で定義したものと同一であ
り、式中の（　　）番号は上段の化合物を表す。 反応式：

【００１３】

【化４】

【００１４】反応工程Ｉは、触媒として硫酸、ほう酸を
用い、溶媒としてトルエンを用い、還流下脱水すること
により容易に実施できる。反応工程ＩＩは、脱水縮合剤
としてジシクロヘキシルカルボジイミド等を用い、触媒
としてＮ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン等の有機
塩基を用い、溶媒として塩化メチレン、クロロホルム等
を用いることにより容易に実施でき、容易に本発明の目
的化合物である一般式（１）の化合物に導くことができ
る。

【００１５】［本発明化合物の例示］本発明において用
いられる光学活性化合物としては、以下の化合物が例示
される。

【００１６】Ｎｏ．１：（Ｓ）−４’−ヘキシルオキシ
ビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフ
ルオロメチルペンチルオキシカルボニル）エチル］フェ
ニルエステル、

【００１７】Ｎｏ．２：（Ｓ）−４’−オクチルオキシ
ビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフ
ルオロメチルペンチルオキシカルボニル）エチル］フェ
ニルエステル、

【００１８】Ｎｏ．３：（Ｓ）−４’−デシルオキシビ
フェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフル
オロメチルペンチルオキシカルボニル）エチル］フェニ
ルエステル、

【００１９】Ｎｏ．４：（Ｓ）−４’−ドデシルオキシ
ビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフ
ルオロメチルペンチルオキシカルボニル）エチル］フェ
ニルエステル、

【００２０】Ｎｏ．５：（Ｓ）−４’−テトラデシルオ
キシビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−ト
リフルオロメチルペンチルオキシカルボニル）エチル］
フェニルエステル、

【００２１】Ｎｏ．６：（Ｒ）−４’−ヘキシルオキシ
ビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフ
ルオロメチルヘプチルオキシカルボニル）エチル］フェ
ニルエステル、

【００２２】Ｎｏ．７：（Ｒ）−４’−オクチルオキシ
ビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフ
ルオロメチルヘプチルオキシカルボニル）エチル］フェ
ニルエステル、

【００２３】Ｎｏ．８：（Ｒ）−４’−デシルオキシビ
フェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフル
オロメチルヘプチルオキシカルボニル）エチル］フェニ
ルエステル、

【００２４】Ｎｏ．９：（Ｒ）−４’−ドデシルオキシ
ビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフ
ルオロメチルヘプチルオキシカルボニル）］エチル］フ
ェニルエステル、

【００２５】Ｎｏ．１０：（Ｒ）−４’−テトラデシル
オキシビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−
トリフルオロメチルヘプチルオキシカルボニル）エチル
］フェニルエステル、

【００２６】Ｎｏ．１１：（Ｓ）−４’−ヘキシルオキ
シビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリ
フルオロメチルノニルオキシカルボニル）エチル］フェ
ニルエステル、

【００２７】Ｎｏ．１２：（Ｓ）−４’−オクチルオキ
シビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリ
フルオロメチルノニルオキシカルボニル）エチル］フェ
ニルエステル、

【００２８】Ｎｏ．１３：（Ｓ）−４’−デシルオキシ
ビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフ
ルオロメチルノニルオキシカルボニル）エチル］フェニ
ルエステル、

【００２９】Ｎｏ．１４：（Ｓ）−４’−ドデシルオキ
シビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリ
フルオロメチルノニルオキシカルボニル）エチル］フェ
ニルエステル、

【００３０】Ｎｏ．１５：（Ｓ）−４’−テトラデシル
オキシビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−
トリフルオロメチルノニルオキシカルボニル）エチル］
フェニルエステル、

【００３１】［液晶表示素子］本発明の液晶表示素子の
作製は、透明電極を設け、表面を配向処理した２枚のガ
ラス基板をスペーサを挟んで張り合わせることにより得
られるセルに、液晶化合物を注入することにより実施で
きる。セルの作製は、従来のカイラルスメクチックＣ相
を有する液晶化合物を用いる液晶素子の作製技術が応用
できる。例えば、スペーサとしては、アルミナビーズ、
ガラスファイバー、ポリエステルフィルムなどを用いる
ことができる。また、配向処理材としては、ＰＶＡ、Ｐ
Ｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２などが例示できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明による光学活性な化合物は、カイ
ラルスメクチックＣ相を示す強誘電性液晶材料、および
三安定状態を有するカイラルスメクチックＣＡ相を示す
反強誘電性液晶材料として有用な性能を有している。従
って、この光学活性な化合物を液晶材料として使用した
液晶表示素子は、大面積で安定な分子配向を得ることが
できる。また、三安定状態を利用して、中間調表示も可
能である。この様な特性は、本発明の液晶表示素子の、
従来品以上の利用態様に対する可能性を与えるものであ
る。

【００３３】

【実施例】以下実施例により本発明を更に具体的に説明
する。なお、実施例中の相転移温度の測定および、相の
同定はＤＳＣ測定並びに偏光顕微鏡観察により実施した
。

【００３４】［実施例１］（Ｒ）−４’−デシルオキシ
ビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフ
ルオロメチルヘプチルオキシカルボニル）エチル］フェ
ニルエステル

【００３５】（１）　　（Ｒ）−３−（４−ヒドロキシ
フェニル）プロピオン酸−１−トリフルオロメチルヘプ
チルエステルの製造 　　３−（４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸８３
１ｍｇ（５．００ｍｍｏｌ）と（Ｒ）−１，１，１−ト
リフルオロ−２−オクタノール９２１ｍｇ（５．００ｍ
ｍｏｌ）をトルエン２０ｍｌに溶解した後、硫酸２４ｍ
ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）、ほう酸１６ｍｇ（０．２５ｍ
ｍｏｌ）を加え、還流下に３時間反応させた。反応終了
後、反応液をエーテルで抽出し、エーテル層を水洗し、
無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤を濾別した
後、エーテルを留去し粗目的物を得た。このものをシリ
カゲルクロマトグラフィーにより精製し、油状の（Ｒ）
−３−（４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸−１−
トリフルオロメチルヘプチルエステル１０６５ｍｇ（３
．２０ｍｍｏｌ）を得た。

【００３６】（２）　　（Ｒ）−４’−デシルオキシビ
フェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１−トリフル
オロメチルヘプチルオキシカルボニル）エチル］フェニ
ルエステルの製造 　　上記（１）で得られた（Ｒ）−３−（４−ヒドロキ
シフェニル）プロピオン酸−１−トリフルオロメチルヘ
プチルエステル２４９ｍｇ（０．７５ｍｍｏｌ）、４’
−デシルオキシビフェニル−４−カルボン酸２６６ｍｇ
（０．７５ｍｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチル−４−アミ
ノピリジン５０ｍｇ（０．４１ｍｍｏｌ）を塩化メチレ
ン１０ｍｌに室温にて溶解した後、ジシクロヘキシルカ
ルボジイミド２０１ｍｇ（０．９８ｍｍｏｌ）を加え、
室温にて１４時間反応させた。

【００３７】反応終了後、析出した固形物を濾別し、水
洗、５％酢酸水溶液による洗浄、水洗を経た後、無水硫
酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤を濾別した後、塩
化メチレンを留去し、粗目的物を得た。このものをシリ
カゲルクロマトグラフィーにより精製し、更にヘキサン
により再結晶することにより目的の（Ｒ）−４’−デシ
ルオキシビフェニル−４−カルボン酸−４−［２−（１
−トリフルオロメチルヘプチルオキシカルボニル）エチ
ル］フェニルエステル３９１ｍｇ（０．５９ｍｍｏｌ）
を得た。

【００３８】１Ｈ−ＮＭＲスペクトル（ＣＤＣｌ３，ｐ
ｐｍ）： ０．８８（ｔ，３Ｈ），０．８９（ｔ，３Ｈ），１．２
８−１．５０（ｍ，２２Ｈ），１．７０−１．７４（ｍ
，２Ｈ），１．７８−１．８３（ｍ，２Ｈ），　２．７
３−２．７７（ｍ，２Ｈ）　３．０１（ｔ，２Ｈ），　
４．０２（ｔ，２Ｈ），５．３１（ｍ，１Ｈ），７．０
０（ｄ，２Ｈ），　７．１６（ｄ，１Ｈ），　７．２７
（ｄ，２Ｈ），７．５８（ｄ，２Ｈ），７．６８（ｄ，
２Ｈ），８．２２（ｄ，２Ｈ）

【００３９】ｌＲスペク
トル（ＫＢｒディスク，ｃｍ−１）： ２９５０，２８６０，１７６０，１７４０，１６１０，
　１５１０，１３００，１２７０，　１１８０，　１０
８０，　１０２０，８３０，７７０，　６９０マススペ
クトル（ＦＡＢ法、ｍ／ｅ（相対強度））：６６９（５
２，ＭＨ＋），６６８（２７，Ｍ＋），３３７（１００
）相転移温度（ＤＳＣ，偏光顕微鏡観察，℃）：なお、
下式において、Ｃｒｙは結晶相、ＳｍＣＡ＊はカイラル
スメクチックＣＡ相、ＳｍＣ＊はカイラルスメクチック
Ｃ相、ＳｍＡはスメクチックＡ相、Ｉｓｏは等方相を表
す。

【００４０】

【化５】

【００４１】［実施例２］２枚の透明電極がもうけられ
たガラス基板にポリイミドを塗布した後、それぞれのラ
ビング方向が互いに平行となるように組み立てられたガ
ラス基板間隔２μｍのセルに、実施例１で得られた化合
物を注入し直交する２枚の偏向板にはさみ液晶素子を作
製した。このものに、４０℃で±６０Ｖの電圧印加にて
光学的応答速度を測定したところ３５μｓｅｃと非常に
速い応答時間が得られた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下記一般式（１）で示される光学活性
   化合物。 【化１】 ［但し、上記一般式（１）中Ｒ１は、炭素数４〜１６の
   アルキル基を表し、Ｒ２は、炭素数４〜１２のアルキル
   基を表し、＊は光学活性を表す。］
2. 【請求項２】　　下記一般式（１）で示される光学活性
   化合物を用いることを特徴とする表示素子。 【化２】 ［但し、上記一般式（１）中Ｒ１は、炭素数４〜１６の
   アルキル基を表し、Ｒ２は、炭素数４〜１２のアルキル
   基を表し、＊は光学活性を表す。］