JPS62255472A - 液晶性化合物 - 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】 １亙公１ 本発明は新規な液晶性化合物に関するもので。

更に詳しくは、光学活性な液晶性化合物およびそれを含
有するところのカイラル液晶組成物ならびに該液晶組成
物を使用する液晶素子に関するものである。

１１且」 従来の液晶素子としては、例えばエム−シャット（Ｍ、
５ｃｈａｄｔ　）とダブリュー祷へルフリヒ（Ｗ。

ＨｅＮｒｉｃｈ）著、゛アプライド、フィズイクス、レ
ターズ　′°１８巻４号（”Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈ７
ｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ　”　、　Ｖｏｌ、Ｉ８．　　
Ｎｏ、４　）　（１９７１，２，１５）　、　Ｐ。

１２７〜１２８の「捩れネマチック液晶の電圧依存光学
挙動Ｊ　　（”　Ｖｏｌｔａｇｅ　−Ｄｅｐｅｎｄｅｎ
ｔ　　０ｐｔｉｃａｌＡｃｔｉｖｉｔ７　　ｏｆ　　ａ
　　丁ｗｉｓｔｅｄ　　Ｎｅｌ＋ａｔｉｃ　　Ｌｉｑｕ
ｉｄ　　Ｇｒ７ｇｔａｌ゛′）に記載されたＴＮ（ツィ
ステッド・°ネマチック）液晶を用いたものが知られて
いる。しかしながら、このＴＮ液晶は１画素密度を高く
したマトリクス電極構造を用いた時分割駆動の時、クロ
ストークを発生する問題点があるため、画素数が制限さ
れていた。また、電界応答が遅く視野角特性が悪いため
にディスプレイとしての用途は限定されていた。

更に、各画素に薄膜トランジスタによるスイッチング素
子を接続し、各画素毎をスイッチングする方式の表示素
子が知られているが、基板上に薄膜トランジスタを形成
する工程が極めて煩雑な上、大面積の表示素子を作成す
ることが難しい問題点がある。

このような従来型の液晶素子の欠点を改善するものとし
て、双安定性を有する液晶素子の使用が、クラーク（Ｃ
１ａｒｋ　　）およびラガウエル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ
）により提案されている（特開昭５Ｂ−１０７２１８号
公報、米国特許第４３ｆ１７９２４号明細書等）、ｙ、
安定性を有する液晶としては、一般に、カイラルスメク
チックＣ相（ＳｍＣ”）又はＨ相（ＳｍＨ”）を有する
強誘電性液晶が用いられる。

この強誘電性液晶は、自発分極を有するため。

非常に速い応答速度を有する上に、メモリー性のある双
安定状態を発現させることができ、さらに視野角特性も
すぐれていることから大容量大画面のディスプレイとし
て適している。しかしながら、従来知られている強誘電
性液晶は、一般に比較的高温にカイラルスメクチック層
を有し、室温近傍での駆動が困難であるという問題があ
る。

１乱立１１ 本発明は上記の点に鑑みなされたものである。

すなわち、本発明はスメクチック液晶相を室温付近で持
ち、もしくは、混合した場合にＳｍＣ”相を低温化し拡
大する効果を持つ液晶性化合物及びそれを少なくとも１
種類含有する液晶組成物ならびに該液晶組成物を使用す
る液晶素子を提供することを目的とする。

Ｌ１立１Ｊ すなわち１本発明は、一般式（Ｉ） す （ここでＲは炭素数１〜１８のアルキル基またはアルコ
キシ基であり、ｎは１または？であり、Ｃ１は不斉炭素
原子を示す、） で表わされる液晶性化合物を提供するものである。

また本発明は、上記光学活性な液晶性化合物を少なくと
も１種類配合成分として含有する液晶組成物ならびに該
液晶組成物を使用する液晶素子をも提供する。

）　ｉ 前記一般式（Ｉ）の液晶性化合物においては、Ｒの炭素
数をｒＡｆｒｌすることにより発現する液晶相の種類お
よび温度範囲を制御することが可能であり、炭素数１〜
１８のものを使用することが可能であるが、好ましくは
炭素数４〜１６、特に好ましくは６〜１２のものが粘度
とＳｍＣ”相の温度範囲の面から選ばれる。

前記一般式ＣＩ）で示される液晶性化合物は。

好ましくは、本出願人等による出願（昭和６１年４月３
０日付け１発明の名称「光学活性物質およびそれを含む
液晶組成物」）の明細書に示される４−（２′−メチル
ブチル）ベンゼン千十−ル等の光学活性中間体から合成
される。

例えばこれらの光学活性中間体から、次に示す合成経路
により、下記に示される液晶性化合物が得られる。

リ （ここでＲ，ｎ、”は、上記と同じ意味を有する。） 表１にこのようにして得られた液晶性化合物の例を示す
。

表中、相転移温度の欄における記号は、それぞれ以下の
相を示す。

Ｃｒｙｓｔ、　：結晶相、ＳｍＡ　：スメクチックＡ相
、Ｓ＋ｗＣ”　　：カイラルスメクチックＣ相、Ｎ：ネ
マチック相、　　Ｃｈ、：コレステリック相、Ｉｓｏ　
：等吉相、　Ｓｍ３　：　ＳｉＡ　、　Ｓａｃ　”以外
のスメクチック相（未同定） 人ユ 本発明の液晶組成物は一般式（Ｉ）で表わされる液晶性
化合物を少なくとも１種類配合成分として含有する０例
えばこの一般式（１）で表わされる液晶性化合物を下式
（１）〜（１３）で示されるような強銹電性液晶と組合
わせると、ＳｍＣ”を低温度化し、温度範囲を拡大する
ことが可能となる。

このような場合においては、一般式（Ｉ）で示される本
発明の液晶性化合物を、得られる液晶組成物の１〜９９
重量％、特に５〜９５重量％となる割合で使用すること
が好ましい。

４−オクチルオキシ安息香酸　４′−（２−メチルブチ
ルオキシ）フェニルエステル ４２　　　　　　４３．５　　　　　　５８．５　　　
　　８２Ｃｒｙｓｔ、−）！１ｉ１１Ｇ”　　−一→Ｓ
ｍＡ　　−一→　Ｑ；ｆ（、−−→Ｔｓｏ。

（２）　　　　　　　　　　　　　　　　ＣＨ。

フェニルエステル ＣｎＳｔ、−一→ＳｍＡ−一→Ｉｓｏ。

Ｓｅｃ：　”　、／４３．５ フェニルエステル フェニルエステル ４９．５　　　　　　６３ Ｃｒｙｓｔ、　−−→　５ｔｄｒ−−サＩ３０゜５ＩＩ
ＩＣ”　、／４８ フェニルエステル Ｃｒｙｓｔ、−−→Ｓａｃ　”　−−ラＳｍＡ−−ラＩ
ｓｏ、フェニルエステル ＋７’５５ｍ１　り−一−５ＬＩＣ”　１２８ＣＨ。

−ＣＯＯＣＨ２ＣＨＣ２Ｈａ ４．４′−７ゾキシシンナミツクアシツドービス（２−
メチルブチル）エステルオクチルオキシビフェニル−４
−カルボキシレートＳｍＣ”　　７４．３℃　　ＳｍＡ
３１．０℃また下式１）〜５）で示されるような、それ
自体はカイラルでないスメクチック液晶に配合すること
により１強誘電性液晶として使用可能な組成物が得られ
る。

この場合、一般式（Ｉ）で示される本発明の液晶性化合
物を、得られる液晶組成物の１〜９９重量％、特に５〜
９５重量％で使用することが好ましい。

ビフェニル−４−カルボキシレート ４．４′−デシルオキシアゾキシベンゼンＣｒｙｓｔ、
　　７７℃　　Ｓ＜　　１２０℃　　Ｎ　　１２３℃　
ＩＳＯ。

−一一一−ラ　　　　（−−一一−チ　　七−一一一−
すＣ，Ｈ，□Ｏ（櫻Ｈ防ＱＣ＠　Ｈｎ Ｃｅ　ＨＩ？　＋＞）Ｃｓ　Ｈｒ。

２−（４’−オクチルオキシフェニル）−５−ノニルピ
リミジンＣｒｙｓｔ、　　３３℃　　Ｓａｃ　　８０℃
　　ＳａＡ　　７５℃　Ｉｓｏ。

−一−−＝り　　　　り−一−−タ　　　　４−一−ｉ
シ４′−ペンチルオキシフェニル−４−オクチルオキシ
ベンゾエートＣｒｙｓｔ、　　５８℃　　５ＩｌＧ６４
℃　　Ｓｍ　　８Ｂ”ＯＮ　　８５℃　　Ｉｓｏ。

−−−一−り　　　　−一−−−り　　　　−ｍ−−り
　　　−−−−−シここで、記号は、それぞれ以下の相
を示す。

Ｃｒ７ｓｔ、　　：結晶相、　　　　　　ＳａＡ　：ス
メクチックＡ相、Ｓｄ　　：スメクチックＢ相、　５Ｉ
ＩＣ：スメクチックＣ相、Ｎ　：ネマチック相、　　　
　　Ｉｓｏ、：等吉相。

及」Ｌム」Ｌ里 本発明の一般式（１）で示される液晶性化合物は、比較
的低温でＳｍＣ”相を示し、しかも広い温度範囲で安定
にＳｍＣ”相を示すため、強誘電性液晶素子材料として
使用するときに有効である。また本発明の一般式ＣＩ）
で示される液晶性化合物を少なくとも１種類含有すると
ころの液晶！ｌ成物は、Ｓｍｃ”相の温度範囲を低温化
しつつ拡大することが可能であり、特性改善に有効であ
る。

以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。

Ｌ」ｕｌ」 下式で示される４−才クチルオキシチオ安息香酸−５−
４’−（２−メチルブチル）フェニルを製造した。

４−オクチルオキシ安息香酸２．７８ｇをベンゼンｆｏ
ａｌに入れ、ＰＣ１ｇ２．３８ｇを室温で攪拌下少しず
つ加え、４時間加熱還流した。その後溶媒を留去し、４
−オクチルオキシ安息香酸クロライドを得た。

４−　（２’−メチルブチル）ベンゼンチオール２、Ｏ
ｇとピリジン０．８８ｇをトルエン１０ｍ１に溶かし、
氷冷した後、トルエン１０１に溶かした４−オクチルオ
キシ安息香酸クロライドを２℃で１１分間かけて滴下し
、その後、室温で２４時間攪拌した。

反応終了後、反応混合物を、冷水に注入し、６ＮＨＣｌ
溶液で酸性にし、析出した結晶をｐ遇して除いた。残る
有機層を水、２ＮＮａＯＨ溶液。

水で順次洗浄し、更に無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶
媒を留去して、４．０ｇの結晶を得た。

ｎ−ヘキサン／クロｉホルム＝２／１の混合液を移動相
として、上記結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィ
ーにより精製し、更に、エタノールより再結晶して１．
１７ｇの４−オクチルオキシチオ安息香酸Ｓ−４’−（
２−メチルブチル）フェニルを得た。

生成物のＩＲおよびＮＭＲデータは、以下の通りである
。

ＩＲ（ｃｍ−”）： ２９７０．２９２５．２８６ｏ、１６６５．１６０５．
１５１２．１３１０．１２７ｏ、１２１５．１１７０、
　９０５゜ ＮＭＲ（ｐｐｍ）： ８．０〜６．９（８Ｈ）、 ４．１〜３．９（２Ｈ）、 ２．６〜２．４（２Ｈ）、 １．８〜０．８　（２４Ｈ）。

表」Ｌ涯」−一」 実施例１と同様の方法により、本発明の液晶性化合物を
得た。生成物は、その相転移温度とともに前記表１に記
載の通りである。

笈１１」 下式で示される４′−へブチルフェニルチオカルボン酸
−５−４−（２’−メチルブチル）フェニルを製造した
。

Ｕ ４−へブチルビフェニルカルボン酸３．２９ｇをヘンゼ
ア１０ｍ１に入れ、ＰＣｌ５２．３６ｇを室温でＩｆ社
下少しずつ加え、４時間加熱還流した。その後、溶媒を
留去し４−ヘプチルビフェニルカルボン ４−（２′−メチルブチル）ベンゼンチオール２、Ｏｇ
とピリジン０．８８ｇをトルエン１０ｍｌに溶かし、０
℃にて上記で得られたヘプチルビフェニルカルボン酸ク
ロライドのトルエン１０ｍｌ溶液を１５分間で滴下した
．その後，室温にて２４時間攪拌した。

反応終了後，反応混合物を氷水に注入し、６ＮＨＣｌ溶
液で酸性にし、析出した結晶を濾過した．有機層を、水
、２ＮＮａＯＨ溶液、水で洗浄し、無水Ｉ＆酸ナトリウ
ムで乾燥し、溶媒を留去し、５．０ｇの粗結晶を得た．
更にエタノールより再結晶して、１．７ｇの４′−ヘプ
チルビフェニルチオカルボン酸−Ｓ−４−　（２’−メ
チルブチル）フェニルを得た。

生成物のＩＲおよびＮＭＲデータは、以下の通りである
。

ＩＲ（ｃｍ−１）： ２９６０、２９３０、２８５５、１６７０、１６００、
１４９５、１４６５、１４００、１１７５、　　９１２
、　　８１０。

ＮＭＲ　（ｐｐｍ）： ８、１〜７．１（１２Ｈ）、 ２、８〜２　、　４　（４Ｈ）、 １、９〜０．８（２２Ｈ）。

１厘１」 既知の強誘電性液晶化合物である４−（４″−メチルへ
キシルオキシ）安息香酸−４−オクチルオキシフェニル
エステル（下記Ａ）と、本発明の実施例２により得られ
た４−ドデシルオキシチオ安息香酸Ｓ−４’−（２−メ
チルブチル）フェニルエステル（下記Ｂ）とを下記のよ
うに等量混合した．得られた液晶組成物は、冷却過程で
、５３℃から１６℃までＳｍＣ”相を示した。

実施例５で製造した液晶組成物を使用した液晶素子 高精度研摩した１０Ｘ２０ｍｍのガラスに約１０００人
のＩＴＯ膜を電極として設け、さらに約１０００人のＳ
ｉ０２をイオンビーム法により蒸着した．同様の加工を
行ったガラス基板に実施例５で製造した液晶組成物を滴
下し、対向して上記ガラス基板を重ねあわせた．６０℃
にて基板をおさえつけながら、偏光顕微鏡下で上下基板
の間隔を保ちながら，相互にずらすようにして平行運動
を行ったところ，水平配向したモノドメインが得られた
．そのときの液晶層厚は１．４ｇｍであす、周辺を封止
してセルを形成した後、３５℃にて、±２０Ｖ、１ｍｓ
　ｅ　ｃのパルス印加によりスイッチングを行なった。

、′二゛″′７ー二ーｊ 出願人代理人　猿渡　章雄　二“）： 二−：：゛゛″１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ここでＲは炭素数１〜１８のアルキル基またはアルコ
   キシ基であり、ｎは１または２であり、Ｃ＾＊は不斉炭
   素原子を示す。） で表わされる液晶性化合物。 ２、下記一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ここでＲは炭素数１〜１８のアルキル基またはアルコ
   キシ基であり、ｎは１または２であり、Ｃ＾＊は不斉炭
   素原子を示す。） で表わされる液晶性化合物を少なくとも１種類配合成分
   として含有することを特徴とする液晶組成物。 ３、下記一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ここでＲは炭素数１〜１８のアルキル基またはアルコ
   キシ基であり、ｎは１または２であり、Ｃ＾＊は不斉炭
   素原子を示す。） で表わされる液晶性化合物を少なくとも１種類配合成分
   として含有する液晶組成物を使用することを特徴とする
   液晶素子。