JPH0517407A - 光学活性化合物および表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】下記一般式で示される光学活性化合物。 ［Ｒ^１は、炭素数４〜１６のアルキル基を表し、Ｒ^２は
炭素数４〜１２のアルキル基を表し、＊は光学活性を表
す。］具体的には、例えば（Ｒ）−４’−デシルオキシ
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）−２−メチルフェニ
ルエステルおよびその類似物からなる光学活性化合物、
並びにそれを用いる液晶表示素子。 【効果】該化合物は、カイラルスメチックＣ_A相を示
し、大面積で安定な分子配向が得られ、反強誘電性液晶
材料および表示素子として有用である。

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
れを用いた表示素子に関する。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Ｃ_A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クレトロニクス用素子
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Ｃ_A相を示す
ため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-
160748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。しかしなが
ら、この化合物の、結晶相からカイラルスメクチックＣ
_A相への相転位温度は８０℃であり、室温程度への低温
化が望まれていた。

【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)

【０００７】

【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４〜１２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Ｃ_A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、触媒として銅、β−シクロ
デキストリンを用い、水酸化ナトリウム存在下、四塩化
炭素を反応させることにより容易に実施できる。反応工
程II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III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−（１−トリフルオロメ
チルペンチルオキシカルボニル）−２−メチルフェニル
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−（１−トリフルオロメ
チルペンチルオキシカルボニル）−２−メチルフェニル
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−（１−トリフルオロメチ
ルペンチルオキシカルボニル）−２−メチルフェニルエ
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−（１−トリフルオロメ
チルペンチルオキシカルボニル）−２−メチルフェニル
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−（１−トリフルオ
ロメチルペンチルオキシカルボニル）−２−メチルフェ
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−（１−トリフルオロメ
チルヘプチルオキシカルボニル）−２−メチルフェニル
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−（１−トリフルオロメ
チルヘプチルオキシカルボニル）−２−メチルフェニル
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−（１−トリフルオロメチ
ルヘプチルオキシカルボニル）−２−メチルフェニルエ
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−（１−トリフルオロメ
チルヘプチルオキシカルボニル）−２−メチルフェニル
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−（１−トリフル
オロメチルヘプチルオキシカルボニル）−２−メチルフ
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−（１−トリフルオロ
メチルノニルオキシカルボニル）−２−メチルフェニル
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−（１−トリフルオロ
メチルノニルオキシカルボニル）−２−メチルフェニル
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−（１−トリフルオロメ
チルノニルオキシカルボニル）−２−メチルフェニルエ
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−（１−トリフルオロ
メチルノニルオキシカルボニル）−２−メチルフェニル
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−（１−トリフル
オロメチルノニルオキシカルボニル）−２−メチルフェ
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Ｃ_A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−（１−トリフルオロメチルヘプチ
ルオキシカルボニル）−２−メチルフェニルエステル

【００３５】(1) ３−メチル−４−ヒドロキシ安息香
酸の製造 オルトクレゾール２.１６g（２０mmol）を２０％水酸
化ナトリウム水溶液２５mlに溶解した後、銅粉末２５４
mg（４.０mmol）、β−シクロデキストリン１.８６g
（１.６mmol）および四塩化炭素６.１５g（４０mmol)を
加え、８０℃で２４時間反応させた。反応終了後、反応
液を塩酸で酸性にした後、酢酸エチルで抽出し、有機層
を水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を
濾別した後、酢酸エチルを留去し、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、
３−メチル−４−ヒドロキシ安息香酸１.６３g（１０.
７mmol）を得た。

【００３６】(2) (Ｒ)−３−メチル−４−ヒドロキシ
安息香酸−１−トリフルオロメチルヘプチルエステルの
製造 上記(1)で得られた３−メチル−４−ヒドロキシ安息
香酸１.５２g（10.0mmol）と（Ｒ）−１,１,１−トリフ
ルオロ−２−オクタノール１.８４g（１０.０mmol）を
トルエン３０mlに溶解した後、硫酸５１mg（０.５０mmo
l）、ほう酸３１mg（０.５０mmol）を加え、還流下に１
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−メチル−４−ヒドロキ
シ安息香酸−１−トリフルオロメチルヘプチルエステル
１.５８g（４.９５mmol）を得た。

【００３７】(3) （Ｒ）−４’−デシルオキシビフェ
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）−２−メチルフェニルエス
テルの製造 上記(2)で得られた（Ｒ）−３−メチル−４−ヒドロ
キシ安息香酸−１−トリフルオロメチルヘプチルエステ
ル３１８mg（１.００mmol）、４’−デシルオキシビフ
ェニル−４−カルボン酸３９０mg（１.１０mmol）及び
Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン６７mg（０.５
５mmol）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２６８mg（１.３０mmo
l）を加え、室温にて４時間反応させた。

【００３８】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−（１−トリフ
ルオロメチルヘプチルオキシカルボニル）−２−メチル
フェニルエステル５９８mg（０.９１mmol）を得た。

【００３９】 ¹Ｈ−ＮＭＲスペクトル（ＣＤＣｌ₃，pp
m）： 0.88(t,3H)，0.89(t,3H)，1.25-1.52(m,22H)，1.78-1.9
2(m,4H)，4.02(t,2H)，5.56(m,1H)，7.01(d,2H)，7.28
(d,1H)，7.60(d,2H)，7.71(d,2H)，7.99-8.03(m,2H)，
8.25(d,2H)

【００４０】ｌＲスペクトル（ＫＢｒディスク，c
m^-1）： 2920，2850，1742，1734，1606，1500，1474，1280，12
60，1180，1166，1116，1075，824，764，758マススペクトル（ＦＡＢ法、m／e（相対強度）) ： 655(83,MH+)，654(39,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、ＳmＣ_A＊はカイラ
ルスメクチックＣ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、ｌsoは等方相を表
す。

【００４１】

【化５】

【００４２】

【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３０μsecと非常に速い応答時間が
得られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 剛 茨城県稲敷郡阿見町中央８丁目３番１号 三菱油化株式会社筑波総合研究所内 (72)発明者 飯村 典子 茨城県稲敷郡阿見町中央８丁目３番１号 三菱油化株式会社筑波総合研究所内

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。］