JPS6084386A - 液晶化学物質 - Google Patents

液晶化学物質

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JPS6084386A
JPS6084386A JP19214283A JP19214283A JPS6084386A JP S6084386 A JPS6084386 A JP S6084386A JP 19214283 A JP19214283 A JP 19214283A JP 19214283 A JP19214283 A JP 19214283A JP S6084386 A JPS6084386 A JP S6084386A
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liquid crystal
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biphenyl
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Hitoshi Suenaga
末永 仁志
Masaaki Taguchi
田口 雅明
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Aska Pharmaceutical Co Ltd
Teikoku Chemical Industry Co Ltd
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Seiko Instruments Inc
Teikoku Chemical Industry Co Ltd
Teikoku Hormone Manufacturing Co Ltd
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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、強誘電性スメクチッ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な強誘電性液晶材料
、それらを含有する液晶組成物および電気光学素子に関
する。
〔従来技術〕
液晶は、諸種の電気光学素子として応用されてきている
。%にコンパクトで、エネルギー効率が良いという利点
から、電圧駆動の光パルプとして時計や電卓の表示に使
われている。現在実用化されている液晶素子は、主に、
ネマティック液晶、コレステリック液晶の誘電的配列効
果に基づいており、この場合は、誘電異方性のために、
平均的な分子の長軸方向が、加えられた電場によって特
定の方向に向くことになる、この機構による加えられた
電場との結合カー誘電的結合力はかなり弱いため、これ
らの素子の電気光学的応答時間は多くの潜在的な応用分
野では非常に遅い。
液晶素子は、低電圧、低消費電力のため、[Cとの適合
性が良い事やコンパクトである等の優れた特性を有する
が、特に期待されている画素数が多い表示素子への応用
に当っては、いまだ応答性やその非線形性が十分でない
。そのため、各画素毎にスイッチング素子を形成するM
OSパネルやTPTパネルが一方において研究開発がさ
かんになってきている。
こうした中で、C1a、rk 3 (σs Pat、4
367924)は、かかる液晶素子の欠点を除去する。
スメクチッ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。これについて以下若干の説明をする、図1
は、スメクチック「*またはH相の模式図である、液晶
は各分子層1から成っており、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娯、たけ
傾いている。 Meyer 5はLe Journal
 de Physiqu、e Vol、 36 (Ma
rcb 1975PPL−69to−L−y 1)の「
強誘電性液晶」というタイトルの論文において、光学活
性な分子から成るスメクチックCあるいはH液晶は、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Tは、分子の傾き方向Rに垂
直で、スメクチックの層面に平行である。彼らの示した
ことは、スメクチックH相でも適用可能であるが、H相
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クチックにおける電
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。さらに、この結合力
は、尼の好ましい方向が苗と平行な方向であるという意
味で極性のあるものなので、印加した電場の方向を反転
することにより、fの方向を反転させることになる。つ
まり電場を反転することにより、図2で示したように、
分子をコーンにそった運動により、その方向を制御する
ことができるのである。
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
板により検出することにより、電気光学的素子として利
用し得る。
このスメクチックC*相又は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型液晶素子に比して、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
ー性をもたすことが可能であり、高速光学シャッターや
表示情報量の高いディ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ック
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、一般的P O、B
 A M B Oと言われている。
P−der、yloxybenzilident −P
’ −amino ・2−methy」、−cynna
matθ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きて
いる。
(ここで、x :H,cl、aNy ; OA’、O,
H,、)しかし、この系列の液晶は、比較的高温側でカ
イラルスメクチック相を呈するため、室温では使えない
事や、シック系であり安定性が悪い等の問題がある、 この系の発展系として、一般式 で表わされる。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タイプのカイラル、Xタクチ
ック液晶性化合物が、B、T、 Qetrovekii
3 (FerroellOctrics 24 (19
80) 309 )やA、 Hallsb73 CMo
1. Cryet Liq 0ry8t ’LsttI
4r 82(1982)ISl) によって発表され、
室温を含む広い温度範囲で、8cζ持呈する化合物とし
て注目されている。分子内水素結合金有するため、シッ
ク系液晶と比較して、安定性の而で優れているが、いま
だ−膜化している有機シールでの安定性に問題があり、
即実用に供せるものではない、他に、アゾキシ系の液晶
材料が、P、Keller[Amn Phye、 3 
(1q 7 a ) 13 q ]によって発表されて
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型液晶材料として安定性の面で実績
のあるエステル系液晶は、江目し得る材料である。公知
の文献では、B、1.0etrovekii 3によっ
て が、比較的室温に近い温度範囲でカイラルスメクチック
液晶を呈する材料として報告されている。
又、+t、W、 Gray 5 [Mol 0ryst
 Liq (3rys’t 37(1976)189.
48(197B)37〕により、高い温度範囲でカイラ
ルスメクチック液晶相を呈すルヒフェニルエステル系材
料が報告されている、〔発明の目的〕 本発明の目的は、以上のように現状では、いまだ実用に
供せる液晶材料が存在し−Cいない中で強誘電性液晶を
用いた電気光学素子に使用できる有用なカイラルスメク
チック液晶性化合物を提供することである。
〔発明の構成〕
即ち、本発明は、次式(tlで表わされる光学活性fz
3−クロロ、4−−/ルコキシフェニル、4′−(6−
メチルブチル)ヒフェニルヵルボン酸エステル、これら
を含有する液晶組成物および電気光学素子に関するもの
である。
(ここで、nは1〜12、*印は不整炭素子全示す霞 公知のビフェニルエステル系化合物としては、G、 W
、 Grayらは、一般式 で表わされる化合物を合成している[Mo1.0rye
tLiq 0ryst 48 (1978) 37 ]
、これらの化合物の相転移温度は以下のようなものであ
る、 4 81、7 − 169.3 5 79.8 (70) 164.5 6 6&8 80.2 163.5 7 80.4 87.5 1577 8 76 BB、6 155.4 9 79 89.5 147 10 76.8 95.4 14a5 0 :0r78tal SO”01liral Sme
CtiOnOh =Oholeieric 工 = 1
sotropic 1iquid() = monot
ropic このように、80℃近辺で約10℃の巾でカイラルスメ
クチック相を呈する。本発明の化合物は、公知の(2)
式の化合物のフェノールの側のベンゼン環の3の位置の
水素原子を塩素原子に置換したものであり、このことに
より、より低い温度でかつ広い温度中で、カイラルスメ
クチック相をもたせることが可能となり、同時に、素子
に応用した時に特性に大きな影響を与える自発分極を大
きくすることが出来る。
〔実施例〕
次に本発明の化合物の製法を示す。
市販の光学活性な4/(7−メチルブチル)−4−シア
ノビフェニルを加水分解し、4′−(2−メチルブチル
)ビフェニル−4−カルボン酸とし塩化チオニルで酸ク
ロリドとし、3−クロロ−4−−n−アルコキシフェノ
ールとエステル化シ、本発明の化合物を合成した、 以下、化合物の具体的な合成法及びその特性を実施例に
より示す。
実施例1 光学活性な3−クロロ−4−n−オクチルオキシフェニ
ル4′−(2−メチルブチル)ビフェニル−4−カルボ
ン酸エステル 第1段 A/ (2−メチルブチル)ビフェニル−4−カルボン
酸の製造 500ゴの4ツロフラスコに、水酸化ナトリウム482
.水120 ml 、エタノール120m1(z加え溶
解させた後、市販の光学活性な4′(2−メチルーフチ
ル)−4−シアノビフェニル10f’i入れ、加熱還流
下、18時間反応した。反応終了後1.51の氷水に流
し込み、その後塩酸で酸性としカルボン酸を析出させた
。これkVr別後、乾燥し、再結晶をして、4′(2−
メチル−ブチル)ビフェニル−4−カルボン酸y89F
(82%)得た。
Vnujol ’2750〜2380.1680ma、
x(m−’ ) δ(CD3)2S=Oa30 、 q 、 J=9 、
 AHδ(T(E、D、q)z0=0(pp(1) 7
.51 、 q 、 J=9.”’2、クヘ〜2−只8
 m クロ 第2段 3−クロロ−4−オクチルオキシフェノールの製造 200−の四つロフラスコに、クロロヒドロキノン20
7.臭化0−オクチル242.無水炭酸カリウム17.
3 f 、ジメチルホルムアルデヒド100mZi入れ
、窒素気流下70〜80℃で8時間反応させた、常法に
より後処理後、得られた油状物をシリカゲルクロマトグ
ラフィーにて分5tyt製し、3−クロロ−4−オクチ
ルオキシフェノール151を得た。
fi1m lnll工(、、、−+ )3380・151゜δCD
C6゜ TMS (ppm) 6.52〜6.93.m、3H5
,55、broods 、 I H 5,42、tJ=6 、2H 第5段 3−クロロ−A−fi−オクチルオキシフェニル4− 
(2−メチルブチル)ビフェニルカルボン酸エステルの
製造 光学活性なal (2−メチルブチル)ビフェニル−4
−カルボン酸51に塩化チオニル5o−を加え、還流下
6時間反応した後、過剰の塩化チオニルを減圧上留去し
、油状の酸塩化物を得た。
(V二:LFl 76 t 、 173 tCrn−’
 )得られた4/(2−メチルブチル)ビフェニル−4
−カルボン酸クロリドに、水冷下、3−クロロ−4−n
−オクチルオキシフェノール4.73v。
乾1栗ピリジン15m?:加え入れ、ゆっくりと室温に
もどしながら、−昼夜反応した。反応終了後、沈澱物t
[”別し、エーテル抽出した。有機層は水、 2 NH
C!’I! 、 5%N a O)Tで、順次洗浄後、
水。
飽和食塩水で中性になるまで洗浄した、この有機J*’
に乾燥し、減圧下エーテルを留去し、粗生成物を得た。
これを繰り返し精製し、51i’(fo%)の目的物金
得た。
δ0DOl。
’l’Ms(ppm) 7.06〜a39 、m、 1
1H芳香填水素 2.59.t、T=6,2H,一旦一〇−2,23〜z
、s 4. m 、 2H−aHw−so>o−この化
合物の転移温度は以下の如くである。
(*印は、過冷却を示す) この化合物は、第1表のn = Bのatが付加してい
ない化合物に比較して、室温に近い温度域でsmc*相
を呈し、その温度中も若干広がっている。
この化合物を、表面金ラビング処理した透明電極を有す
る2枚の基板全ラビング方向が180°の角度となるよ
うにし、間げきが4μ慴、となるように組立てたセルに
、加熱溶融しつつ注入した。この液晶セルを120℃か
らo、 i℃/朋以下の速度で徐冷した。かかるセル′
ff:2枚の偏光板で挾持し10V、II(zの交流を
印加するとIH2の電界の切り換えに応答して、表示状
態が変化するのが確認でへた。50℃で±10Vの電界
を印加したときの応答は6mBでコントラス)4t、4
4の値が得られた。
又、各物性の測定値は、50℃で、ピッチ2.0pmコ
ーン角A1°、そして自発分@ 1.3x 1 o−’
0/ca の値が得られた。コーン角が最大のコントラ
ストが得られる45°の値に近く、自発分極も比較的大
きな値を示し、電気光学素子に適したカイラルスメクチ
ック液晶材料と言える。
実施例2 光学活性な3−クロロ−4−n−デシルオキシフェニル
、4/ (2−メチルブチル)ビフェニル−4−カルボ
ン酸エステル 光学活性な4/(2“−メチルブチル)ビフェニル−4
−カルボン酸11に塩化チオニル5rn1.を加え、6
時間還流下反応した後、過剰の塩化チオニル全滅圧下留
去し、油状の酸塩化物を得た。
この酸塩化物に、水冷上実施例1と同様の方法’T 合
成シフj 3−クロロ−4−n−デシルオキシフェノー
ルi、 o 6 r 、乾燥ピリジン4m1f加え入れ
、ゆっくりと室温にもどしながら一昼夜反応した。
反応終了後、沈澱物’kF別し、エーテル抽出した。
有機層は、水、 2 NHOI 、 5係N a、 O
Hで順次洗浄し、中性になるまで、水、飽和食塩水で洗
浄後、乾燥し、エーテルを減圧上留去した。得られた粗
生成物金繰り返し精製することにより、目的のエステル
1.48 f (74チ)を得た、Vfi1″′(on
−’ ) 17,5 d 、 1605 、15808
x  260 δCDCe3 TMS(ppm) IL 87〜8.35.m、11H
芳香環水素 4.02 、 tJ=6.2H、−OH,−0−2,2
8〜2.80.m、2H,−OH,−0−この化合物の
転移温度は以下の如くである。
* 52℃ 102℃ (*印は過冷却を示す) 以上のように室温に近い温度域でカイラルスメクチック
相を呈し、かつ、強誘電性を有し、電気光学素子の液晶
として使用できることが確認できた。
実施例3 光学活性な3−700−4−n−へキシルオキシフェニ
ル、4’−(2−メチルブチル)ビフェニル−4−カル
ボン酸エステル 光学活性な4−16−メチルオクチルオキシ)安息香酸
1vに塩化チオニル10tn1.i加え、6時間還流下
反応した後、過剰の塩化チオニル全滅圧下留去し、油状
の酸塩化物を得た。
この得られた酸塩化物に、実施例1と同様の方法で合成
した3−クロロ−4−n−へキシルオキシフェノール0
.95t、乾燥ピリジン6−を水冷下加え、さらにゆっ
くりと室温にもどしながら、−昼夜反応した。反応後、
沈澱物を戸別し、工−ラル抽出した。有機層は、水、2
 NHO6,5%1JaOHで順次洗浄後、さらに水、
飽和食塩水で中性になるまで洗浄、乾燥し、エーテル全
滅圧下留去した。得られた粗生成物を繰り返し精製し、
エステルt 16y (61%)全得た。
δn、t)O13 TMR(ppm)7.02〜a35.m、11H。
4.02 、 tT=6 、2H、−CH,−0−2,
22〜2.80 、 m 、 2H、OH2−′(2>
−この化合物の転移温度は、以下のり(」<である。
* 55.1℃ 10.2℃ (*印は、過冷却を示す、、) 以上のように室温に近い温度域でカイラルスメクチック
相ケ呈し、かつ強誘電性を有し電気光学素子の液晶材料
として使用できることが確認できた。
実施例4 本発明の実施例1の化合物3−クロロ−4−n−アルコ
キシフェニル、 4’ −(2−メチルブチル)ビフェ
ニル−4−カルボン酸エステル全45重’41チと、公
知の化合物4′−ノニルオキシ安息香酸、aJJ (2
−メチルブチルオキシ)フェニルエステル55重量係を
混合浴解し、液晶組成物葡得た。
この液晶組成物は、34℃から58℃の範囲でSC相を
呈し、強誘電性を示した、この液晶組成物を、実施例1
と同様の構成で間げきが2.5μmの液晶セルに、加熱
浴融して注入し、40℃まで徐冷した。この液晶セルを
偏光軸を直交させた2枚の偏光板の間に挾み、電圧を印
加し、極+!+を反転させると、表示状態がon−of
fするのが観察された。この2枚の偏光板の軸方向を最
大コントラストが得られるように設定し、40℃で±1
0■の電圧全印加すると、コントラスト18、応答速度
2.1m日の特性が得られた。
〔発明の効果〕
以上、実施例で示したように、本発明の化合物は、室温
近(−(’sc*相を呈し、強誘′屯性ケ有する有用な
液晶材料であり、室温を含む広い温度範囲のカイラルス
メクチック液晶組成物を得ていく上で、有効な成分とな
り得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、スメクチックC相またiH相の模式図であり
、第2図は、カイラルスメク相の液晶分子の電界による
コーンにそった運動ケ示す模式図である。 以 上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 il+ 一般式 (上式中、nは1〜12、*印は不整炭素原子を示す。 )で表わされる光学活性な3−クロロ。 4−n−アルコキシフェニル、4’ −(2−メチルブ
    チル)ピフェニル−4−カルボン酸エステルの構造を有
    する液晶化学物質。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60235885A (ja) * 1984-05-10 1985-11-22 Alps Electric Co Ltd 液晶組成物
JPS60248789A (ja) * 1984-05-23 1985-12-09 Hitachi Ltd 強誘電性液晶組成物
US6703826B2 (en) 2000-11-22 2004-03-09 Nippon Seiki Co., Ltd. Rotation detector having improved vibration characteristics

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