JP2980962B2 - エステル化合物及びこれを含む液晶組成物 - Google Patents
エステル化合物及びこれを含む液晶組成物Info
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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、安定なサーモトロピックな液晶状態をとり
得、例えば、液晶テレビ等のディスプレイ用、光プリン
ターヘッド、光フーリエ変換素子、ライトバルブ等、液
晶やエレクトロケミクロミズムを利用するオプトエレク
トロニクス関連素子の素材として有用な液晶材料として
利用できる新規なエステル化合物及びこの化合物を含む
液晶組成物に関するものである。
得、例えば、液晶テレビ等のディスプレイ用、光プリン
ターヘッド、光フーリエ変換素子、ライトバルブ等、液
晶やエレクトロケミクロミズムを利用するオプトエレク
トロニクス関連素子の素材として有用な液晶材料として
利用できる新規なエステル化合物及びこの化合物を含む
液晶組成物に関するものである。
（従来の技術） 現在、液晶化合物が表示材料として種々の機器で応用
され、時計、電卓、小型テレビ等に実用化されている。
これらは、ネマチック液晶材料を主成分としたセルを用
い、TN型あるいはSTN型と呼ばれる表示方式のものが採
用されている。この場合のセルは、液晶化合物の誘電異
方性Δεと電場Ｅとの弱い相互作用（ΔεE2/2）に基づ
く作動であり、電場に対する応答速度が数十msecと遅い
ことが欠点としてあげられている。そのため、テレビに
用いた場合、駆動方式として画素ごとにスイッチング素
子を配置、付加したアクティブマトリクス方式が主とし
て用いられ、大画面化を図る上での障害の一つになって
いる。しかし、1975年R.B.Meyerらによって合成された
４−（４−ｎデシルオキシベンジリデンアミノ）ケイ皮
酸−２−メチルブチルエステル（DOBAMBC）を代表例と
する強誘電性液晶の出現と、それを用いたN.A.Clarkら
の提案した新しい表示方式（Applied Phys.Lett.1980,3
6,899）により、μsecオーダーの高速応答性及び電場を
切っても液晶分子の配向が変わらない特性（メモリー
性）を有する液晶セルが可能となった。これらの材料を
用いた表示素子を使えば、スイッチング素子などを用い
ないマルチプレックス駆動による単純マトリクス方式に
よる液晶ディスプレイが可能となり、アクティブマトリ
クスのものに比べ、生産性やコスト、信頼性さらに大画
面化などの面ではるかに有利なものとなる。
され、時計、電卓、小型テレビ等に実用化されている。
これらは、ネマチック液晶材料を主成分としたセルを用
い、TN型あるいはSTN型と呼ばれる表示方式のものが採
用されている。この場合のセルは、液晶化合物の誘電異
方性Δεと電場Ｅとの弱い相互作用（ΔεE2/2）に基づ
く作動であり、電場に対する応答速度が数十msecと遅い
ことが欠点としてあげられている。そのため、テレビに
用いた場合、駆動方式として画素ごとにスイッチング素
子を配置、付加したアクティブマトリクス方式が主とし
て用いられ、大画面化を図る上での障害の一つになって
いる。しかし、1975年R.B.Meyerらによって合成された
４−（４−ｎデシルオキシベンジリデンアミノ）ケイ皮
酸−２−メチルブチルエステル（DOBAMBC）を代表例と
する強誘電性液晶の出現と、それを用いたN.A.Clarkら
の提案した新しい表示方式（Applied Phys.Lett.1980,3
6,899）により、μsecオーダーの高速応答性及び電場を
切っても液晶分子の配向が変わらない特性（メモリー
性）を有する液晶セルが可能となった。これらの材料を
用いた表示素子を使えば、スイッチング素子などを用い
ないマルチプレックス駆動による単純マトリクス方式に
よる液晶ディスプレイが可能となり、アクティブマトリ
クスのものに比べ、生産性やコスト、信頼性さらに大画
面化などの面ではるかに有利なものとなる。
このため、現在まで多くの強誘電性液晶材料が合成さ
れ、提案されてきた。これらの強誘電性液晶材料が表示
材料として用いられるためには、いくつかの物性が要求
されるが、その中でも基本的なものとしては、室温近傍
の広い温度範囲でキラルスメクチックＣ相を示し、大き
な自発分極を有し、化学的に安定しているという点であ
る。しかしながら、初期の強誘電性液晶は、自発分極が
10nC/cm2以下と小さく、また分子内にシッフ塩基をもつ
ものが多かったため、化学的に不安定であった。
れ、提案されてきた。これらの強誘電性液晶材料が表示
材料として用いられるためには、いくつかの物性が要求
されるが、その中でも基本的なものとしては、室温近傍
の広い温度範囲でキラルスメクチックＣ相を示し、大き
な自発分極を有し、化学的に安定しているという点であ
る。しかしながら、初期の強誘電性液晶は、自発分極が
10nC/cm2以下と小さく、また分子内にシッフ塩基をもつ
ものが多かったため、化学的に不安定であった。
ところが、最近、化学的に安定なエステル化合物によ
る大きな自発分極の発現が報告されている。例えば、次
式、 の化合物は、78.7〜103.3℃の温度領域でキラルスメク
チックＣ相の、また103.3〜120.8℃の温度領域でコレス
テリック相の液晶となるが、この液晶の83℃における自
発分極は89nC/cm2である（特開昭61−43号公報）。
る大きな自発分極の発現が報告されている。例えば、次
式、 の化合物は、78.7〜103.3℃の温度領域でキラルスメク
チックＣ相の、また103.3〜120.8℃の温度領域でコレス
テリック相の液晶となるが、この液晶の83℃における自
発分極は89nC/cm2である（特開昭61−43号公報）。
一方、キラルスメクチックＣ相を示す温度を低くする
ために、２環の化合物が合成されている。例えば、次
式、 のビフェニル化合物は、降温時44℃からキラルスメクチ
ックＣ相を示す（特開昭59−118744号公報）。
ために、２環の化合物が合成されている。例えば、次
式、 のビフェニル化合物は、降温時44℃からキラルスメクチ
ックＣ相を示す（特開昭59−118744号公報）。
さらに、室温近傍で安定にキラルスメクチックＣ相を
示すフェニルピリミジン系化合物が報告されている。例
えば、次式、 の化合物は、40.7〜82.8℃の温度領域でキラルスメクチ
ックＣ相の、82.8〜89.1℃でスメクチックＡ相の液晶と
なる（特開昭61−200973号公報）。
示すフェニルピリミジン系化合物が報告されている。例
えば、次式、 の化合物は、40.7〜82.8℃の温度領域でキラルスメクチ
ックＣ相の、82.8〜89.1℃でスメクチックＡ相の液晶と
なる（特開昭61−200973号公報）。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記エステル化合物は、キラルスメクチ
ックＣ相の温度範囲が高いという欠点を有している。ま
た、上記ビフェニル化合物はキラルスメクチックＣ相が
モノトロピックであり、不安定である。更に、上記ピリ
ミジン系化合物は応答時間が43℃で1500μsecと遅く、
自発分極がかなり小さいと推定される。
ックＣ相の温度範囲が高いという欠点を有している。ま
た、上記ビフェニル化合物はキラルスメクチックＣ相が
モノトロピックであり、不安定である。更に、上記ピリ
ミジン系化合物は応答時間が43℃で1500μsecと遅く、
自発分極がかなり小さいと推定される。
尚、近年、不斉炭素上にフッ素やトリフルオロメチル
基を導入した化合物が数多く報告されている。例えば、
Heppkeらは、不斉炭素上にフッ素を導入した次式、 の化合物がキラルスメクチックＣ相で自発分極が400nC/
cm2以上を示すことを報告している（第12回国際液晶会
議予稿集）。
基を導入した化合物が数多く報告されている。例えば、
Heppkeらは、不斉炭素上にフッ素を導入した次式、 の化合物がキラルスメクチックＣ相で自発分極が400nC/
cm2以上を示すことを報告している（第12回国際液晶会
議予稿集）。
また、不斉炭素上にトリフルオロメチル基を導入した
次式の化合物、 の化合物は、115.5℃〜93.1℃でキラルスメクチックＣ
相を示し、自発分極も166nC/cm2を示すことを報告され
ている（特開昭64−3154号公報）。
次式の化合物、 の化合物は、115.5℃〜93.1℃でキラルスメクチックＣ
相を示し、自発分極も166nC/cm2を示すことを報告され
ている（特開昭64−3154号公報）。
すなわち、高速応答性を要求される表示装置などの液
晶材料には、大きな自発分極を有すること、低粘性を有
すること、或は室温近傍を含む広い温度範囲でキラルス
メクチックＣ相を示すことなどの物性が要求されるが、
現在までのところこれらの物性を充分に満足する材料は
未だ無いのが実状である。
晶材料には、大きな自発分極を有すること、低粘性を有
すること、或は室温近傍を含む広い温度範囲でキラルス
メクチックＣ相を示すことなどの物性が要求されるが、
現在までのところこれらの物性を充分に満足する材料は
未だ無いのが実状である。
本発明は、かかる実状に基づいてなされたものであ
り、本発明の目的は液晶化合物として有用なトリフルオ
ロメチル基を含むエステル化合物及びこれを含む液晶組
成物を提供することにある。
り、本発明の目的は液晶化合物として有用なトリフルオ
ロメチル基を含むエステル化合物及びこれを含む液晶組
成物を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、下記の一般式（Ｉ）、 （式中、R1およびR2はアルキル基で、同じものでも異な
っているものでも良い）で表される新規なエステル化合
物及びこれを含む液晶組成物からなるものである。
っているものでも良い）で表される新規なエステル化合
物及びこれを含む液晶組成物からなるものである。
上記式（Ｉ）中のR1,R2で示されるアルキル基は実用
的な製造上の見地から、各々炭素数１〜18のものが好ま
しい。
的な製造上の見地から、各々炭素数１〜18のものが好ま
しい。
尚、特には、上記式中、R2が結合している炭素が不斉
炭素で、この炭素を中心に光学活性が付与されると、単
独あるいは他の化合物との混合により強誘電性液晶とな
り、好ましいものとなる。
炭素で、この炭素を中心に光学活性が付与されると、単
独あるいは他の化合物との混合により強誘電性液晶とな
り、好ましいものとなる。
上記式（Ｉ）の代表的化合物の例とその理化学的性質
を示すと次の通りである。
を示すと次の通りである。
５−（２−フルオロ−２−メチルヘプタノイルオキシ）
−２−（４−ヘキシルオキシビフェニル）ピリミジン IR（KBr,cm-1）： 2920,2850,1770,1600,1420,1220,11201 H−NMR（δ値ppm,CDCl3中,TMS基準）： 8.60〜8.80（d,2H）、8.38〜8.60（d,2H）、 7.70〜7.83（d,2H）、7.53〜7.70（d,2H）、 6.93〜7.10（d,2H）、4.06（t,2H） 0.73〜2.43（m,22H） 尚、一般式（Ｉ）で示す化合物中のR1およびR2のアル
キル基の炭素鎖の長さは、その化合物が液晶状態を取り
得る温度域、あるいはその化合物の自発分極などの物性
に影響を持つものであり、目的によって適宜選定され得
るものである。この化合物は単独で用いることは勿論、
他の液晶材料と混合して用いることができることは言う
までもない。
−２−（４−ヘキシルオキシビフェニル）ピリミジン IR（KBr,cm-1）： 2920,2850,1770,1600,1420,1220,11201 H−NMR（δ値ppm,CDCl3中,TMS基準）： 8.60〜8.80（d,2H）、8.38〜8.60（d,2H）、 7.70〜7.83（d,2H）、7.53〜7.70（d,2H）、 6.93〜7.10（d,2H）、4.06（t,2H） 0.73〜2.43（m,22H） 尚、一般式（Ｉ）で示す化合物中のR1およびR2のアル
キル基の炭素鎖の長さは、その化合物が液晶状態を取り
得る温度域、あるいはその化合物の自発分極などの物性
に影響を持つものであり、目的によって適宜選定され得
るものである。この化合物は単独で用いることは勿論、
他の液晶材料と混合して用いることができることは言う
までもない。
上記一般式（Ｉ）の本発明の化合物は一般に次の方法
によって得られる。
によって得られる。
ここで上記反応式に用いた化合物（Ａ）は、次式に従
って合成することができる。
って合成することができる。
また、上記反応式において用いた（１）式の化合物は
次のようにして（３）式の化合物より誘導することがで
きる。
次のようにして（３）式の化合物より誘導することがで
きる。
即ち、光学活性（３）式の２−メチル−1,2−エポキ
シアルカンにアミン−フッ化水素錯体または四フッ化ケ
イ素を作用させ、光学活性な（２）式の２−フルオロ−
２−メチル−１−アルカノールを得る（特開昭64−0560
58号公報）。これに過マンガン酸カリウムなどの酸化剤
を作用させて（１）式の化合物を得ることができる。
シアルカンにアミン−フッ化水素錯体または四フッ化ケ
イ素を作用させ、光学活性な（２）式の２−フルオロ−
２−メチル−１−アルカノールを得る（特開昭64−0560
58号公報）。これに過マンガン酸カリウムなどの酸化剤
を作用させて（１）式の化合物を得ることができる。
（実施例） 次に本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１ ５−（２−フルオロ−２−メチルヘプタノイルオキ
シ）−２−（４−ヘキシルオキシビフェニル）ピリミジ
ン ５−（２−フルオロ−２−メチルヘブタノイルオキシ）
−２−（４−ヘキシルオキシビフェニル）ピリミジンの
合成５−ヒドロキシ−２−（４−ヘキシルオキシビフェ
ニル）ピリミジン600mg（1.7mmol）、（−）−２−フル
オロ−２−メチルヘプタン酸280mg（1.7mmol）、N,N−
ジシクロヘキシルカルボジイミド350mg（1.7mmol）およ
び４−ジメチルアミノピリジン20mg（0.17mmol）を乾燥
ジクロロメタン20mlに溶解し、室温で一晩攪拌した。反
応終了後、析出した固体を濾別し、濾液を１規定塩酸水
溶液、水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。
シ）−２−（４−ヘキシルオキシビフェニル）ピリミジ
ン ５−（２−フルオロ−２−メチルヘブタノイルオキシ）
−２−（４−ヘキシルオキシビフェニル）ピリミジンの
合成５−ヒドロキシ−２−（４−ヘキシルオキシビフェ
ニル）ピリミジン600mg（1.7mmol）、（−）−２−フル
オロ−２−メチルヘプタン酸280mg（1.7mmol）、N,N−
ジシクロヘキシルカルボジイミド350mg（1.7mmol）およ
び４−ジメチルアミノピリジン20mg（0.17mmol）を乾燥
ジクロロメタン20mlに溶解し、室温で一晩攪拌した。反
応終了後、析出した固体を濾別し、濾液を１規定塩酸水
溶液、水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。
硫酸マグネシウムを濾別後濃縮し、残査をトルエンを
展開溶媒に用いたシリカゲルクロマトグラフィーによっ
て精製し、エタノールから再結晶して白色固体180mgを
得た。この化合物は、前述の理化学的性質を有してい
た。
展開溶媒に用いたシリカゲルクロマトグラフィーによっ
て精製し、エタノールから再結晶して白色固体180mgを
得た。この化合物は、前述の理化学的性質を有してい
た。
液晶性の評価 上記化合物を、ポリイミドを塗布しラビング処理を施
した透明電極付きガラスからなる厚さ３μのセルに注入
し、ホットステージで温度制御をしながら、偏光顕微鏡
観察を行った。温度変化は、１分間に２℃の割合で行っ
た。
した透明電極付きガラスからなる厚さ３μのセルに注入
し、ホットステージで温度制御をしながら、偏光顕微鏡
観察を行った。温度変化は、１分間に２℃の割合で行っ
た。
降温過程では、126.7℃で等方性液体から同定不能な
高次のスメクチック相になり、83.7℃で結晶になった。
昇温過程では、86.2℃で結晶から同定不能な高次のスメ
クチック相になった。
高次のスメクチック相になり、83.7℃で結晶になった。
昇温過程では、86.2℃で結晶から同定不能な高次のスメ
クチック相になった。
実施例２ 液晶組成物の作成 液晶組成物として、スメクチックＣ相を示すが強誘電
性ではないフェニルピリミジン系液晶組成物を用いた。
性ではないフェニルピリミジン系液晶組成物を用いた。
この組成物の物性は以下に示す通りである。
上記組成物に実施例１の次式、 で表される化合物を6wt％添加したところ、以下に示す
相転移挙動を示した。
相転移挙動を示した。
また、この組成物の応答速度は、100μsec（10Vpp/μ
ｍ、25℃）であった。
ｍ、25℃）であった。
比較例 比較化合物を用いた組成物の作成 液晶組成物として、スメクチックＣ相を示すが強誘電
性ではないフェニルピリミジン系液晶組成物を用いた。
性ではないフェニルピリミジン系液晶組成物を用いた。
この組成物の物性は以下に示す通りである。
上記組成物に比較化合物の次式、 で表せる化合物を6wt％添加したところ、以下に示す相
転移挙動を示した。
転移挙動を示した。
また、この組成物の応答速度は、61μsec（10Vpp/μ
ｍ、25℃）であった。
ｍ、25℃）であった。
このように、骨格部をビフェニルに変えた化合物は、
組成物にした場合コレステリック相を示さなくなり配向
などの問題から好ましくないことが分かる。
組成物にした場合コレステリック相を示さなくなり配向
などの問題から好ましくないことが分かる。
（発明の効果） 本発明の化合物は、安定なサーモトロピックの液晶状
態を取り得る等、オプトエレクトロニクス関連素子の素
材として極めて優れた効果を奏するものである。
態を取り得る等、オプトエレクトロニクス関連素子の素
材として極めて優れた効果を奏するものである。
従って本発明は、例えば、液晶テレビなどのディスプ
レイ用、プリンターヘッド、光フーリエ変換素子、ライ
トバルブ等、液晶やエレクトロケミクロミズムを利用す
るオプトエレクトロニクス関連素子の素材として有用な
液晶材料といえる。
レイ用、プリンターヘッド、光フーリエ変換素子、ライ
トバルブ等、液晶やエレクトロケミクロミズムを利用す
るオプトエレクトロニクス関連素子の素材として有用な
液晶材料といえる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 利弘 埼玉県戸田市新曽南３丁目17番35号 日 本鉱業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−200973（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−151368（ＪＰ，Ａ) Ｚ．Ｎａｔｒｕｆｏｒｓｃｈ．，Ｂ： Ｃｈｅｍ．Ｓｃｉ．，44（９）ｐ1127− 1131（1989) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C07D 239/34 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (3)
- 【請求項１】次の一般式、 （式中、R1およびR2はアルキル基で、同じものでも異な
っているものでも良い）で表される新規なエステル化合
物。 - 【請求項２】前記一般式（Ｉ）で表される化合物が光学
活性を有する請求項１記載の新規なエステル化合物。 - 【請求項３】請求項１または２記載のエステル化合物を
含有することを特徴とする液晶組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251803A JP2980962B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | エステル化合物及びこれを含む液晶組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2251803A JP2980962B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | エステル化合物及びこれを含む液晶組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04134072A JPH04134072A (ja) | 1992-05-07 |
| JP2980962B2 true JP2980962B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=17228159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2251803A Expired - Lifetime JP2980962B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | エステル化合物及びこれを含む液晶組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2980962B2 (ja) |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP2251803A patent/JP2980962B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｚ．Ｎａｔｒｕｆｏｒｓｃｈ．，Ｂ：Ｃｈｅｍ．Ｓｃｉ．，４４（９）ｐ１１２７−１１３１（１９８９） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04134072A (ja) | 1992-05-07 |
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