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JP2545251B2 - 光学活性4−(1−ヒドロキシエチル)ビフエニルと光学活性有機酸との縮合物類 - Google Patents

光学活性4−(1−ヒドロキシエチル)ビフエニルと光学活性有機酸との縮合物類

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JP2545251B2
JP2545251B2 JP62317000A JP31700087A JP2545251B2 JP 2545251 B2 JP2545251 B2 JP 2545251B2 JP 62317000 A JP62317000 A JP 62317000A JP 31700087 A JP31700087 A JP 31700087A JP 2545251 B2 JP2545251 B2 JP 2545251B2
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JP
Japan
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liquid crystal
phase
carbon atoms
optically active
crystal composition
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博道 井上
伸一 斉藤
和利 宮沢
誠 潮田
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Chisso Corp
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C255/00Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/49Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of a carbon skeleton
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は液晶表示素子又は液晶光スイツチング素子の
分野で有用な光学活性化合物及びそれを含む液晶組成物
に関するものであり、更に詳しくは光学活性基を有する
新規な液晶性化合物及びそれを含有するカイラルネマチ
ツク相又はカイラルスメクチツク相を呈する液晶組成物
に関する。
尚、本明細書に於て液晶性化合物とは単独で液晶状態
を観察できる化合物のみでなく、単独ではこれを観察で
きなくても前者と類似の化学構造を有し上に記載したよ
うな添加剤として有用な物質をも含むものとする 〔発明の背景及び先行技術〕 液晶相を利用する電気光学素子即ち液晶表示素子又は
液晶光スイツチング素子に用いる液晶組成物における光
学活性物質の重要性は、 i)コレステリツク相(カイラルネマチツク相) ii)カイラルスメクチツク相 の構成成分の有用性にあることは周知である。
コレステリツク相(Ch相)は、それ自体Ch相を呈する
化合物類を主成分として構成することもできるが、又ネ
マチツク相へ光学活性物質を添加することによつて構成
することもでき、この後者の場合に於ては添加される光
学活性物質自体は液晶相を示す必要はないことも周知で
ある。Ch相は、コレステリツク・ネマチツク相転位を用
いる表示素子に利用されるほか、いわゆるTNセル(Twis
ted Nematic cell)に於けるリバースドメインの発生を
防止するためネマチツク相の代りにCh相を使用すること
も知られている。又、比較的新しい表示方式の1つであ
るSTN方式(液晶の捩れ角を約180°−270°にとる方
式)に於けるコレステリツク液晶組成物の構成成分とし
ても光学活性物質の重要性は益々増大している。
一方、カイラルスメクチツク液晶を使用する電気光学
素子が最近注目されている。これは液晶の強誘電性を利
用するものであつて、この新しい表示方式に於てはいち
じるしい応答速度の改善の可能性がある(Clarkら;Appl
ed Phys.lett.,36,899(1980))。この表示方式はカイ
ラルスメクチツクC相(以下SC*相と略称する)等の強
誘電性を示すカイラルスメクチツク相を利用する方法で
ある。強誘電性を示す相はSC*相のみではなく、カイラ
ルスメクチツクF、G、H、I等の相が強誘電性を示す
ことが知られている。これらの強誘電性液晶を表示素子
として利用する際には、強誘電性液晶相が室温を含む広
い温度領域にわたつて発現される液晶材料が望まれてい
る。現在のところ、この様な要求をみたす単一の化合物
は知られておらず、幾つかの化合物を組合せて、出来る
だけ、要求される特性をみたす様な液晶組成物を得て使
用している。
カイラルスメクチツク液晶組成物も又、Ch相の場合と
同様に、それ自体カイラルスメクチツク相を呈する化合
物類を主成分として構成することもできるが、又スメク
チツク相へ光学活性物質を添加することによつて構成す
ることもでき、この場合に於ても添加される光学活性物
質自体は液晶相を呈する必要はない。
〔発明の目的〕
本発明者らは、上記の様な液晶組成物の成分として有
用な液晶性化合物を見出すことを目的として種々の化合
物を探索した結果、本発明に到達した。
〔発明の構成…問題を解決する手段〕 本発明の第1は、 一般式 (但し(I)式に於いて、R1は炭素数1〜18のアルキル
基又はアルコキシ基を示し、R2は炭素数2〜18のアルキ
ル基又は炭素数1〜18のアルコキシ基を示し、−A−は (Xはハロゲン原子又はシアノ基を示す)を示し、mは
0〜12であり、*は不斉炭素原子を示す) で表わされる化合物であり、 第2の発明は上記(I)式の化合物の少くとも1種を含
有する液晶組成物、特にカイラルスメクチツク液晶組成
物であり、その第3は上記液晶組成物を使用する電気光
学素子である。
(I)式に於いてR1のより好ましいものは炭素数3〜
16のアルキル基又はアルコキシ基であり、更に好ましい
ものは炭素数5〜10のアルキル基又はアルコキシ基であ
る。
R2のより好ましいものは炭素数2〜12のアルキル基又
は炭素数1〜12のアルコキシ基であり、更に好ましいも
のは炭素数2のアルキル基又は炭素数1〜6のアルコキ
シ基である。
〔発明の作用効果〕
本発明の光学活性化合物は、それ自体では液晶性を示
さないものが多いが、強誘電性液晶組成物の成分として
使用したとき、その組成物の自発分極の値Psの大きなも
のとすることができる。ここで自発分極Psの重要性につ
いて簡単に説明しておく。一般に強誘電性液晶表示素子
における応答時間rは次の(II)式であらわされる。
(II)式から明らかな様に、応答時間を小さくするには
Psを大きくするか、粘度を小さくすればよいことがわか
る。
本発明の化合物は、それ自身が液晶相を示さないもの
であっても強誘電性液晶組成物の成分として使用するこ
とによつて、その強誘電性液晶組成物のPsを著しく大き
くする作用があり、その結果応答時間を短くすることが
可能となる。後に実施例でも述べるが、例えば非カイラ
ルなスメクチツクC相を呈する液晶組成物(このものは
自発分極を示さない)に対して本発明の化合物の1つで
ある を10重量%添加することにより大きな自発分極を有する
強誘電性液晶組成物となり、このものは25℃に於いて55
μsecという短い応答時間を有する(実施例4)。
この組成物と、特開昭63−126842号に記載の光学活性
化合物 を前記と同じ非カイラルなスメクチツクC相を示す液晶
組成物に対し10重量%添加した液晶組成物と比較する
と、同一条件下での応答時間は前者が55μsecであるの
に対して、後者は100μsecであつた。このことからも本
発明の化合物を使用することにより応答時間が著しく短
い組成物を調製できることがわかる。
又、カイラルスメクチツクC相を呈するがPsが著しく
小さい液晶組成物に対して本発明の(I)式の化合物を
添加することによりPsを実用的な大きさに引き上げるこ
とが可能となる。要するに、本発明の化合物は強誘電性
液晶組成物のPsを担う成分として極めてすぐれたもので
あると言える。
本発明の(I)式の化合物は、又、光学活性炭素原子
を有するため、これをネマチツク液晶に添加することに
よつてねじれた構造を誘起する能力を有する。ねじれた
構造を有するネマチツク液晶、即ち、カイラルネマチツ
ク液晶はTN型表示素子のいわゆるリバース・ドメイン
(縞模様)を生成する事がないので(I)式の化合物は
リバース・ドメイン生成の防止剤として使用できる。
本発明の化合物をネマチツク液晶に添加したカイラル
ネマチツク液晶組成物のカイラルピツチは短いのでピツ
チ調節材としても本発明の化合物は有用である。
さらに下式で示されるピツチの温度依存性δP (P(t1)、(Pt2)はそれぞれt1℃、t2℃で測定した
ピッチ長(μm)である)は後で実施例2で示すように
非常に大きかつた。
〔化合物の製法〕
本発明の化合物は例えば以下の様な経路で製造でき
る。
即ち、化合物(1)と化合物(2)とを反応させて
(I)式で表わされる化合物を得ることができる。ここ
で(1)式で表わされる化合物の絶対配置はまだ未決定
であるので、以下プラスの施光性をもつ化合物(1)を
d体とし、そのときの絶対配置をd′とし、マイナスの
施光性をもつ化合物(1)をl体とし、その絶対配置を
l′と表わすことにする。
〔実施例〕
以下実施例に従つて本発明の化合物及び組成物を更に
くわしく説明する。
実施例1 〔(1′,2S)−4−(1−(2−ブトキシプロピオ
ニルオキシ)エチル)−4′−オクチルオキシビフエニ
ル((I)式に於いてR1がオクチルオキシ基、R2がブト
キシ基、−A−が mが0で不斉炭素の絶対配置が(1′,2S)のもの)
の製造〕 特開昭63−126836号に記載の方法に準じて製造した
l′−4−(1−ヒドロキシエチル)−4′−オクチル
オキシビフエニル5gをジクロルメタン200mlに溶解させ
た。これにN,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミド
(以下DCCと略称する。)5.4gと4−N,N−ジメチルアミ
ノピリジン(以下DMAPと略称する。)1.0gを溶解させ
た。これにS−2−ブトキシプロピオン酸4.8gを加えて
室温で6時間攪拌した。析出した結晶をろ別後、ろ液を
6N−塩酸、2N−苛性ソーダ水溶液で洗浄し、洗液が中性
になるまで水洗いした。溶媒を留去し、残分をエタノー
ルを用いて再結晶して目的の化合物5.7gを得た(▲
〔α〕23.5゜ D▼−96.1°(C1.28、CHCl3))。
このものの融点は30℃であつた。
実施例2 l′−4−オクチルオキシ−4′−(1−ヒドロキシ
エチル)ビフエニルの代わりにd′−4−オクチルオキ
シ−4′−(1−ヒドロキシエチル)ビフエニル
([α]D 23.5+29.8°(c1.14、CHCl3)m.p.=125℃)
を用いて他は上記に準じて(1d′,2S)−4−(1−
(2−ブトキシプロピオニルオキシ)エチル)−4′−
オクチルオキシビフエニルを得た(▲〔α〕23.5゜ D▼+
42.3°(C1.42、CHCl3))。このものの融点は18℃であ
つた。
実施例3(使用例1) 実施例1で製造した(1′,2S)−4−(1−(2
−ブトキシプロピオニルオキシ)エチル)−4′−オク
チルオキシビフエニルをメルク社製ZLI−1132に1重量
%添加したカイラルネマチツク液晶組成物のカイラルピ
ツチをカノーエツジ法により測定したところ20℃および
60℃においてそれぞれ35.9μmおよび76.5μmであつ
た。
さらにカイラルピツチの温度依存性δPは、20℃〜60℃
の範囲において+1.807であつた。
実施例4(使用例2) からなるネマチツク液晶組成物を配向処理剤としてポリ
ビニルアルコール(PVA)を塗布し、その表面をラビン
グして平行配向処理を施した透明電極からなる電極間隔
10μmのセルに注入してTN型表示セルとし、これを偏光
顕微鏡下で観察したところリバース・ドメインを生じて
いるのが観察された。
このネマチツク液晶組成物に本願発明の化合物の1つで
ある実施例1の化合物、即ち を1重量%添加し、同様にTN型セルにて観察したところ
リバース・ドメインは解消され、均一なネマチツク相が
観察された。
実施例5(使用例3) 下記のごとき組成のカイラルでないスメクチック液晶
混合物を調整した。
上記混合物の融点は4℃でありその高温でSC相となり、
65℃でSA相、79℃でN相、90℃で等方性液体となる。
上記組成物90重量%に本発明の化合物の1つである実施
例1の化合物 を10重量%添加して、カイラルスメクチツク液晶組成物
を調製した。このときの相転移点は35℃以下でSC*相を
示し、その温度でSA相となり、70.2℃でCh相、80.8℃で
等方性液体となる。
得られた組成物を配向処理剤としてPVAを塗布し、表
面をラビングして平行配向処理を施した透明電極を備え
たセル厚2μmのセルに注入し、この液晶表示素子を互
いに直交する偏光子と検光子との間に設置し、電圧を±
10V印加すると透過光強度の変化が確認された。
この時の透過光強度の変化から応答時間を求めると25
℃で約55μsecであつた。
上記液晶組成物の25℃における自発分極は4.0nC/cm2
であり、チルト角は10.4°であつた。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 (但し(I)式に於いて、R1は炭素数1〜18のアルキル
    基又はアルコキシ基を示し、R2は炭素数2〜18のアルキ
    ル基又は炭素数1〜18のアルコキシ基を示し、−A−は (Xはハロゲン原子又はシアノ基を示す)を示し、mは
    0〜12の整数であり、*は不斉炭素原子を示す) で表わされる化合物。
  2. 【請求項2】一般式 (但し(I)式に於いて、R1は炭素数1〜18のアルキル
    基又はアルコキシ基を示し、R2は炭素数2〜18のアルキ
    ル基又は炭素数1〜18のアルコキシ基を示し、−A−は (Xはハロゲン原子又はシアノ基を示す)を示し、mは
    0〜12の整数であり、*は不斉炭素原子を示す) で表わされる化合物を少なくとも1種含有する液晶組成
    物。
  3. 【請求項3】呈する液晶相がカイラルスメクチツク相で
    ある特許請求の範囲第2項の液晶組成物。
  4. 【請求項4】呈する液晶相がカイラルネマチツク相であ
    る特許請求の範囲第2項の液晶組成物。
  5. 【請求項5】一般式 (但し(I)式に於いて、R1は炭素数1〜18のアルキル
    基又はアルコキシ基を示し、R2は炭素数2〜18のアルキ
    ル基又は炭素数1〜18のアルコキシ基を示し、−A−は (Xはハロゲン原子又はシアノ基を示す)を示し、mは
    0〜12の整数であり、*は不斉炭素原子を示す) で表わされる化合物を少なくとも1種含有するカイラル
    液晶組成物を使用して構成された光スイツチング素子。
JP62317000A 1987-12-15 1987-12-15 光学活性4−(1−ヒドロキシエチル)ビフエニルと光学活性有機酸との縮合物類 Expired - Lifetime JP2545251B2 (ja)

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DE88311642T DE3885864T2 (de) 1987-12-15 1988-12-08 Kondensate von optisch aktiven 4-(1-Hydroxy-äthyl)-biphenylen mit optisch aktiven organischen Säuren.
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