JPH0521106B2 - - Google Patents

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JPH0521106B2
JPH0521106B2 JP59144027A JP14402784A JPH0521106B2 JP H0521106 B2 JPH0521106 B2 JP H0521106B2 JP 59144027 A JP59144027 A JP 59144027A JP 14402784 A JP14402784 A JP 14402784A JP H0521106 B2 JPH0521106 B2 JP H0521106B2
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JP
Japan
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liquid crystal
phase
formula
compound
chiral smectic
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JP59144027A
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JPS6124576A (ja
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Masaaki Taguchi
Takamasa Harada
Hitoshi Suenaga
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Seiko Epson Corp
Aska Pharmaceutical Co Ltd
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Teikoku Hormone Manufacturing Co Ltd
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Priority to US06/830,530 priority patent/US4725688A/en
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、強誘電性スメクチツク液晶の電界へ
の応答を利用した電気光学素子に有用な新規の液
晶化合物に関する。 〔従来の技術〕 液晶は、既に種々の電気光学素子として応用さ
れ、時計や電卓等の表示に実用化されてきてい
る。現在実用化されている液晶表示素子は、ネマ
テイツク液晶やコレステリツクの液晶の誘電的配
列効果を利用したものが大部分である。しかし、
期待されている画素数の多い表示素子への応用に
当たつては、応答性の面や、駆動マージンがとれ
ないことによるコントラスト、視覚特性の面で問
題となつている。そのため、各画素毎にスイツチ
ング素子を形成するMOSパネルやTFTパネルが
一方において研究開発が盛んになつている。 こうした中で、Clarkら(U.S.Pat.4367924)
は、かかる液晶素子の欠点を除去する、スメクチ
ツク相を用いた新しい表示原理による液晶素子を
考案した。これについて若干の説明をする。 図1は、カイラルスメクチツク(Sc*相または
H相の模式図である。液晶は各分子層1からなつ
ており、個々の層の中では、分子長軸の平均的な
方向が、層に垂直な方向と角度φ0だけ傾いてい
る。MeyerらはLe Journal de Physique Vol.36
(March、1975 PPL−69 to L−71)の「強誘
電性液晶」というタイトルの論文において、光学
活性な分子からなるカイラルスメクチツクC
(Sc*)あるいはH層は、一般に電気双極子密度
P→を有し、強誘電的であることを示している。こ
の双極子密度P→は、分子の傾き方向n^に垂直で、
スメクチツクの層面に平行である。彼らの示した
ことは、スメクチツクH層でも適用可能であるが
H層では、層に垂直な軸のまわりの回転に対する
粘性がより大きくなる。これらのカイラルスメチ
ツク液晶における電気双極子の存在は、誘電異方
性におけるよりも、電場に対してずつと強い結合
力を与える。更に、この結合力は、P→の好ましい
方向が電場E→と平行な方向であるという意味で極
性のあるもののなので、印加した電場の方向を反
転することにより、P→の方向を反転させることに
なる。つまり、電場を反転させることにより、図
2で示したように、分子をコーンに沿つた運動に
より(このコーンの角2φ0を以下、コーン角とい
う)、その方向を制御することができる。そして、
その分子の平均的な長軸方向の変化を2枚の偏光
板で検出することにより、電気光学素子として利
用し得る。 このカイラルスメクチツクC(Sc*)相または
H相の電界への応答を利用した電気光学素子は、
その自発分極と電界との結合力が、誘電異方性に
よる結合力よりも3〜4オーダー大きい故に、
TN型液晶素子に対して、優れた高速応答性を有
し、かつ適当な配向制御を選択することにより、
メモリ性をもたすことが可能であり、高速光学シ
ヤツターや表示情報量の多いデイスプレイとして
の応用が期待されている。 ところで、この強誘電性を有するカイラルスメ
クチツク液晶材料は、種々合成され研究されてき
ている。強誘電性液晶として最初に合成されたの
は、DOBAMBCと呼称されている。 P−decyloxybenzilidene−P′−amino−2−
methylbutyl−cynnamateであり、この系列の液
晶は、以下の構造式の形で、強誘電性液晶の研究
対象として種々合成されている。 (ここで、Xは−H、−C1、−CNであり、Yは−
C1、−C2H5であり、*印は不斉炭素原子である。) しかし、この系列の液晶は、室温以上の比較的
高温側でカイラルスメクチツク相を呈するため、
室温では使えないことや、シツフ系であり、水分
により分解し、安定性が悪いことなどの欠点があ
る。 この系の発展系として、一般式 で表される、一方のベンゼン環に水酸基が導入さ
れ、分子内の水素結合を有するシツフ系のカイラ
ルスメクチツク液晶化合物が、B.I.Ostrovskiiら
[Ferroellectrics 24(1980)309]やA.Hallsbyら
[Mol.Cryst.Liq.Cryst.,Letter82(1982)61]ら
によつて発表され、室温を含む広い温度範囲でカ
イラルスメクチツクC(Sc*)相を呈する化合物
として注目されている。又、分子内水素結合を有
するため、水分による分解が起こりにくく、安定
性の面でも、通常のシツフ系液晶に比べ優れてい
る。しかし、実用的には、0℃以下でも、結晶化
しないことが要求されるので、いまだ、この系で
合成されている液晶材料だけでは不十分である。 他に、アゾキシ系の液晶材料がP.Kellerら
[Ann.Phys.(1978)139]によつて発表されてい
るが、温度範囲の面で十分でなく、又、濃い黄色
の化合物であるため実用上問題がある。 こうした中で、TN型液晶材料として広く実用
化され安定性の面で実績のあるエステル系液晶は
注目し得る液晶材料である。公知の文献では、
B.I.Ostrovskiiらによつて (*は不斉炭素原子を示す) の構造式で表される液晶化合物が、比較的室温に
近い温度範囲でカイラルスメクチツク液晶相を呈
する材料として報告されている。又、G.W.Gray
ら[Mol.Cryst.Liq.Cryst.、37(1976)189、
(1978)37]により、高い温度範囲でカイラルス
メクチツク液晶相を呈するビフエニルエステル系
材料が報告されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 以上見てきたように、現状では、実用に併せら
れる室温を含む広い温度範囲でカイラルスメクチ
ツクC相を呈する液相材料はいまだ存在せず、ま
た比較的広い温度範囲でカイラルスメクチツクC
相を呈する材料でも、安定性に問題があつたりし
た。 そこで、本発明は、安定性に優れ、かつ、室温
を含む広い温度範囲のカイラルスメクチツク液晶
組成物を得ていくにあたつての有力な新規液晶化
合物を提供することを目的としている。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するため、次の一般式で表さ
れる新規化合物を合成した。 (ここで、mは0〜8の整数、nは5〜18の整
数、*印は不斉炭素原子、−Sは当該アルキル基
が直鎖であることを示す。)で表される光学活性
な液晶化合物である。 〔作用〕 上式の液晶化合物は、室温近辺の広い温度範囲
でSc*相を呈する化合物が多く、かつ応答が速い
ことが明らかになつた。 我々の研究では、一般式
【式】や
【式】で表され る液晶化合物に比較して、
【式】 (これらのRm*は不斉炭素原子を有するアルキ
ル基であり、Rnは直鎖アルキル基である)で表
される液晶化合物は、速い応答性を有する系であ
ることが明らかになつた(既出願昭和59年特願昭
第117209参照)が、更に、分子の回転運動に寄与
する横方向のダイポールを大きくするために、側
鎖の−O−にかえて、−COO−を導入し、応答性
の更に優れた液晶化合物が得られた。 合成法を化学式で記すと以下のようになる。 各式中の記号は特記しない限り前記と同じ意味
を表す。 先ず、第一の方法として、以下のように4−
(5−アルキル−2−ピリミジニル)フエノール
と光学活性脂肪酸ハライドを塩基存在下反応する
ことにより、容易に,本発明の目的化合物を得る
ことができる。 上記方法の別の製造方法として、縮合剤
(DCC(dicyclohexyl carbodiiminde)、EEDQ
(N−Ethoxycarbony1−2−Ethoxy−1,2−
dihydro−quinoline)など〕を用いる方法、活性
エステル化法、混合酸無水物法などがある。 ここで、上記合成法の出発原料となる4−(5
−アルキル−2−ピリミジニル)フエノール及び
光学活性脂肪酸は下記の合成方法により得られ
る。 <4−(5−アルキル−2−ピリミジニル)フエ
ノールの合成> <光学活性脂肪酸の合成> 光学活性アミルアルコール
【式】〔α〕25 D=−4.487 (neat))を出発原料とし、ハロロゲン化した後、
マグネシウムを反応させグリニアー試薬を得て、
これにCO2を反応させるか、またはアルキルマロ
ン酸合成法を適用して増炭反応を行い各炭素数
の、 が合成できる。尚、mが0である光学活性脂肪酸
は市販品として入手可能である。このようにして
得られた光学活性な脂肪酸は通常行われる方法で
容易に酸ハライドに変換することができる。 次に、本件発明の目的化合物は第二の方法とし
て、以下のような手順でも合成可能である。 あるいは、 以下実施例を挙げる。 実施例 1 (m=4、n=8、*=不斉炭素原子) 光学活性な5−オクチル−2−〔4−(6−メチ
ルオクタノイルオキシ)フエニル〕ピリミジンま
ずこの合成法を記す。 50mlのフラスコに、4−(5−オクチル−2−
ピリミジニル)フエノール1.78g(6.2mmol)乾
燥ピリジン15mlを入れた。次に、氷冷下、光学活
性な6−メチルアクタノイルクロリド1.10g
(6.2mmol)をゆつくり滴下した。滴下後、室温
に戻しながら、一昼夜反応した。反応後、氷水に
流し込み、酢酸エチルで抽出した。有機層は、
水、2NHCl、5%NaOHで順次洗浄後、更に水、
飽和食塩水で中性になるまで洗浄、乾燥し、溶媒
を留去した。得た粗生成物を繰り返し精製し5−
n−オクチル−2−〔4−(6−メチルオクタノイ
ルオキシ)フエニル〕ピリミジン1.5g(57%)
を得た。 I.R.(Nujol):ν=1762、1588cm-1 1 H−NMR(60MHz、CDCl3,/TMSint) δ(ppm)=8.62(S、2H、Pyrimidine H) 8.48(d、2H、J=9Hz、Aromatic H) 7.12(d、2H、J=9Hz、Aromatic H) 2.38〜2.80 (m、4H、
【式】−CH2−Pyrimidine) この液晶化合物は、以下のような転移温度であ
つた。 (ここでCryは液晶層、Sc*はカイラルスメクチ
ツクC相、Isoは等方性液体相、SxはSA、Sc*
以外のスメクチツク相、*印は過冷却であること
を示す) この液晶化合物をPVAラビングの二軸配向処
理を施した基板間に挟持し、液晶層厚を2.5μmと
し、±20Vの電圧印加で、直交ニコル下で特性を
測定した。測定温度は35℃であつた。 コントラスト(T on/T off)−11.5 応答速度 −3ms この液晶単品では、上記したように3msと応答
は遅いが、これは配向性が悪く、スメクチツクド
メイン状態が良くないためであり、他の液晶化合
物、例えば
【式】や で表される液晶化合物とブレンドし、SA相を有
するようにして、同様の応答速度を測定すると、
応答を速める効果があることが判つた。 実施例 2 以下、下記光学活性アルカン酸ハライドとアル
キルピリミジニルフエノールを用いて、実施例1
と同様に操作を行い目的化合物を得た。
【表】
【表】 これらの液晶の転移温度と、実施例1と同様に
して測定した応答速度を以下の表にまとめる。
【表】 上記表に示したように、m=2、m=8の液晶
及びm=0、n=11の液晶は、Sc*相をとらない
ため応答速度は測定できないが、種々のブレンド
実験により、応答速度を速める添加剤として使用
できることが明らかになつた。 例えば、前述したA.Hllsbyらによつて発表さ
れた一般式 で示される化合物のうちn=8、m=1に相当す
る次式の化合物 (MBRAと略記する) に本件化合物の以下の割合で添加することによ
り、応答速度の向上が見られた。 MBRA: 本件化合物 応答速度 1 : 1m=2 n=8 345μs 1 : 1m=0 n=11 190μs 但し、MBRAそれ自体は550μs 以上実施例で見てきたように、本発明による新
規液晶化合物は、応答性が良好であり、かつ、室
温近辺の広い温度範囲でSc*相を呈する化合物で
あり、実用的なSc*温度範囲を有する液晶組成物
を得ていく上で、画期的な材料である。強誘電性
液晶デイスプレイの実用化に大きく寄与するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はカイラルスメクチツクC(Sc*)相又
はH相の模式図であり、第2図はカイラルスメク
チツク相の液相分子の電界によるコーンに沿つた
運動を示す模式図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 (上式中、mは0〜8の整数、nは5〜18の整
    数、*印は不斉炭素原子、−Sは当該アルキル基
    が直鎖であることを示す。)で表される光学活性
    なピリミジン系液晶化合物。
JP14402784A 1984-06-07 1984-07-11 液晶化合物 Granted JPS6124576A (ja)

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JPS6124576A (ja) 1986-02-03

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