「新規U字型化合物の合成と電気光学特性」

弘前大学理工学部物質理工学科　吉澤　篤

ディスプレイ用液晶材料開発においてしきい電圧（Vth）の低下は重要な課題である．Vthは誘電異方性（Δε）の平方根に反比例することから，Δεを大きくすればVthが低くなる．　一方，TFT駆動のためには高い電圧保持率（VHR）が要求されるが，シアノ基のような極性基の導入はVHRの低下をもたらす．そこでVthを低くするためにフッ素をコア，側鎖及び結合基に導入した化合物が設計・合成されている．私達は予め組織化した分子（supermolecule）を設計し，それが形成する液晶相の秩序を調べている．^１） 図１にその例を示す．カテコールを連結部とし，２つのフェニルピリミジン基を結んだU型化合物（BOPPHB）はネマチック相において層間隔に対応するピークが観測され，N相に新たな秩序を誘起したものと考えている．^２） このU型分子に軸不斉を導入したビナフチル誘導体ではスメクチックA相の高温側に比較的広い温度範囲でブルーフェーズが発現した．^３）さらに，液晶形成基を３つ持つλ型分子では，不整合SmA相が観測された．^４） 本研究ではU型分子の長軸方向にフッ素を導入したsupermoleculeを合成し，それがネマチック相における電気光学特性に及ぼす影響を調べた．^５）
新たに合成した含フッ素U型化合物及び対応する単量体の分子構造と相転移温度を図２に示す．単量体では液晶相を発現しなかったが，U型にした化合物１ではネマチック相を示した．また，加熱・冷却で相転移にヒステリシスが見られた．次に，化合物１をホスト液晶に10wt%添加し，光透過率の電圧依存性を調べた（図３）．ホスト液晶のVthが4.0Vに対して，化合物１を添加した系では1.9Vと顕著な低下が見られた．また，比較化合物である化合物２及び３をホスト液晶に各々10wt%添加した際のVthはそれぞれ3.0V及び3.4Vであった．組織化されたU型構造がVthの低下をもたらしたと考えられる。Vth低下の要因を検討するために，各化合物をホスト液晶に10wt%添加し，そのΔεを測定した．ホスト液晶のΔεが1.07であったのに対し，化合物１，２および３の添加系ではそれぞれ1.74，1.43および1.33であった．U型にすることによって，対応する単量体から推定されるより大きなΔεを誘起し，その結果，Vthを顕著に低下させたと考えられる．
ここで示した分子設計がネマチック液晶組成物のΔεを制御する上での新しい指針になることを期待している．

参考文献

1) 吉澤　篤，西山伊佐：機能材料，24，49 (2004)
2) A. Yoshizawa and A. Yamaguchi, Chem. Commun., 2060 (2002)
3) J. Rokunohe and A. Yoshizawa: J. Mater. Chem., 2004, DOI:10.1039/<B410931G)
4) A. Yamaguchi, I. Nishiyama, J. Yamamoto, H. Yokoyama and A. Yoshizawa: J. Mater. Chem., 2004, DOI:10.1039/<B406716A>
5). A. Yoshizawa, F. Ogasawara, K. Manabe, S. Segawa and T. Narumi: Jpn. J. Appl. Phys., in press.