JP2000016970A - スワローテイル型化合物及びそれを含むフェリ誘電性液晶組成物 - Google Patents
スワローテイル型化合物及びそれを含むフェリ誘電性液晶組成物Info
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- JP2000016970A JP2000016970A JP10180898A JP18089898A JP2000016970A JP 2000016970 A JP2000016970 A JP 2000016970A JP 10180898 A JP10180898 A JP 10180898A JP 18089898 A JP18089898 A JP 18089898A JP 2000016970 A JP2000016970 A JP 2000016970A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自発分極が小さく応答性に優れた安定性の優
れた新規なフェリ誘電性液晶組成物を得る。 【解決手段】 下記一般式(1) で示されるスワローテイ
ル型化合物、並びに該化合物を下記一般式(2) で示され
るフェリ誘電性液晶化合物から選ばれた１種又は２種類
以上の混合物からなるフェリ誘電性液晶に混合してなる
フェリ誘電性液晶組成物。 【化１】 (式(1) 中、X1, X2は共に水素原子または一方が水素原
子で他方がフッ素原子、ｐは 0〜3 の整数、ｑは 1〜3
の整数である。) 式(2) 中、Ｒは炭素数 6〜12の直鎖アルキル基、Y1, Y2
は共に水素原子又は一方が水素原子で他方がフッ素原子
であり、ｍは 0〜4 の整数、ｎは 1〜4 の整数であ
る。) 【効果】 本発明は、新規なスワローテイル型化合物並
びにそれを含むフェリ誘電性液晶組成物を提供する。そ
して、本発明により提供された新規なフェリ誘電性液晶
組成物は、自発分極が小さく応答性に優れている。その
ため表示品質の高いフェリ誘電性液晶表示素子を実現で
きる。
れた新規なフェリ誘電性液晶組成物を得る。 【解決手段】 下記一般式(1) で示されるスワローテイ
ル型化合物、並びに該化合物を下記一般式(2) で示され
るフェリ誘電性液晶化合物から選ばれた１種又は２種類
以上の混合物からなるフェリ誘電性液晶に混合してなる
フェリ誘電性液晶組成物。 【化１】 (式(1) 中、X1, X2は共に水素原子または一方が水素原
子で他方がフッ素原子、ｐは 0〜3 の整数、ｑは 1〜3
の整数である。) 式(2) 中、Ｒは炭素数 6〜12の直鎖アルキル基、Y1, Y2
は共に水素原子又は一方が水素原子で他方がフッ素原子
であり、ｍは 0〜4 の整数、ｎは 1〜4 の整数であ
る。) 【効果】 本発明は、新規なスワローテイル型化合物並
びにそれを含むフェリ誘電性液晶組成物を提供する。そ
して、本発明により提供された新規なフェリ誘電性液晶
組成物は、自発分極が小さく応答性に優れている。その
ため表示品質の高いフェリ誘電性液晶表示素子を実現で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なスワローテイル
型化合物並びにそれを含むフェリ誘電性液晶組成物に関
する。本発明の新規なフェリ誘電性液晶組成物は、自発
分極が小さく応答性に優れている。そのため表示品質の
高いフェリ誘電性液晶表示素子を実現できる。
型化合物並びにそれを含むフェリ誘電性液晶組成物に関
する。本発明の新規なフェリ誘電性液晶組成物は、自発
分極が小さく応答性に優れている。そのため表示品質の
高いフェリ誘電性液晶表示素子を実現できる。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子 (ＬＣＤ) は、従来のブラ
ウン管ディスプレイ（ＣＲＴ）に代わるフラットパネル
ディスプレイとして、既にポータブル機器を中心に普及
しつつある。最近のパーソナルコンピュータやワードプ
ロセッサの機能拡大、および処理情報の大量化にともな
い、ＬＣＤにもより高い機能、すなわち大表示容量化、
フルカラー表示、広視野角、高速応答、高コントラスト
化等の機能が要求されている。
ウン管ディスプレイ（ＣＲＴ）に代わるフラットパネル
ディスプレイとして、既にポータブル機器を中心に普及
しつつある。最近のパーソナルコンピュータやワードプ
ロセッサの機能拡大、および処理情報の大量化にともな
い、ＬＣＤにもより高い機能、すなわち大表示容量化、
フルカラー表示、広視野角、高速応答、高コントラスト
化等の機能が要求されている。
【０００３】この様な要求に応える液晶表示方式（液晶
駆動方式）として、画面の各画素毎に薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）或いはダイオード（ＭＩＭ）を形成し、各画
素毎に独立して液晶を駆動する方式であるアクティブマ
トリックス（ＡＭ）表示素子が提案実施されている。こ
の表示方式は、製造歩留りが低いため低コスト化が困難
である、大画面化が困難であるなどの問題はあるものの
表示品位の高さにより従来主流であったＳＴＮ表示方式
を凌駕し、ＣＲＴに迫る勢いとなっている。
駆動方式）として、画面の各画素毎に薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）或いはダイオード（ＭＩＭ）を形成し、各画
素毎に独立して液晶を駆動する方式であるアクティブマ
トリックス（ＡＭ）表示素子が提案実施されている。こ
の表示方式は、製造歩留りが低いため低コスト化が困難
である、大画面化が困難であるなどの問題はあるものの
表示品位の高さにより従来主流であったＳＴＮ表示方式
を凌駕し、ＣＲＴに迫る勢いとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＡＭ表示素子においては、液晶材料としてＴＮ（ツ
イステッドネマチック）液晶を用いているため、次のよ
うな問題が生じている。 (1) ＴＮ液晶はネマチック液晶であり、応答速度が一般
的に遅く（数十ｍｓ）、動画表示をおこなうとき良好な
画質が得られない。 (2) 液晶分子のねじれ状態（ツイスト配向）を利用して
表示するため、視野角が狭い。特に階調表示を行うと、
視野角が急激に狭くなる。すなわち、ティスプレイを見
る角度によって、コントラスト比、色などが変わってし
まう。
うなＡＭ表示素子においては、液晶材料としてＴＮ（ツ
イステッドネマチック）液晶を用いているため、次のよ
うな問題が生じている。 (1) ＴＮ液晶はネマチック液晶であり、応答速度が一般
的に遅く（数十ｍｓ）、動画表示をおこなうとき良好な
画質が得られない。 (2) 液晶分子のねじれ状態（ツイスト配向）を利用して
表示するため、視野角が狭い。特に階調表示を行うと、
視野角が急激に狭くなる。すなわち、ティスプレイを見
る角度によって、コントラスト比、色などが変わってし
まう。
【０００５】これらの問題を解決するため、ＴＮ液晶に
代えて、強誘電性液晶や反強誘電性液晶を採用したＡＭ
パネルの提案も行われているが（特開平5-249502号公
報、同5-150257、同6-95080 等) 、これらの液晶にも次
のような問題点があり実用化の壁は厚いのが現状であ
る。 (A) 強誘電性液晶は自発分極を有しているが、自発分極
が常に存在するため画面の焼き付きがおこりやすく駆動
が困難となる。また、強誘電性液晶は原理的に黒、白の
２値表示しかできないため、階調表示は極めて困難であ
る。階調表示を行おうとするときには特別の工夫が必要
であり（例えば、単安定を使用した強誘電性液晶素子；
Keiichi NITO et. al., SID'94、Preprint, p48)、高度
の実用化技術の開発が必要とされる。
代えて、強誘電性液晶や反強誘電性液晶を採用したＡＭ
パネルの提案も行われているが（特開平5-249502号公
報、同5-150257、同6-95080 等) 、これらの液晶にも次
のような問題点があり実用化の壁は厚いのが現状であ
る。 (A) 強誘電性液晶は自発分極を有しているが、自発分極
が常に存在するため画面の焼き付きがおこりやすく駆動
が困難となる。また、強誘電性液晶は原理的に黒、白の
２値表示しかできないため、階調表示は極めて困難であ
る。階調表示を行おうとするときには特別の工夫が必要
であり（例えば、単安定を使用した強誘電性液晶素子；
Keiichi NITO et. al., SID'94、Preprint, p48)、高度
の実用化技術の開発が必要とされる。
【０００６】(B) 反強誘電性液晶は、永久自発分極が存
在しないため上記(A) で述べた焼き付きの問題は回避さ
れている。しかしながら、ＡＭ駆動においては、少なく
とも１０Ｖ以下で駆動する液晶材料が必要であるが、反
強誘電性液晶は一般にしきい値電圧が大きく、低電圧駆
動は困難である。また、光学応答に履歴（ヒステリシ
ス）があるため階調表示が困難であるなどの問題を有し
ている。
在しないため上記(A) で述べた焼き付きの問題は回避さ
れている。しかしながら、ＡＭ駆動においては、少なく
とも１０Ｖ以下で駆動する液晶材料が必要であるが、反
強誘電性液晶は一般にしきい値電圧が大きく、低電圧駆
動は困難である。また、光学応答に履歴（ヒステリシ
ス）があるため階調表示が困難であるなどの問題を有し
ている。
【０００７】本発明の目的は、以上のような問題点を解
決できるＡＭ駆動に適した新しい材料を提供することに
ある。この新しい材料としてフェリ誘電性液晶が考えら
れる。フェリ誘電相 (SCγ* 相）は、反強誘電性液晶化
合物である 4-(1-メチルヘプチロキシカルボニル）フェ
ニル＝4-(4'-オクチルオキシビフェニル）カルボキシレ
ート (略称 MHPOBC)において、1989年に初めて発見され
た(Japanese Journalof Applied Physics, Vol.29, No.
1, pp.L131-137 (1990)) 。
決できるＡＭ駆動に適した新しい材料を提供することに
ある。この新しい材料としてフェリ誘電性液晶が考えら
れる。フェリ誘電相 (SCγ* 相）は、反強誘電性液晶化
合物である 4-(1-メチルヘプチロキシカルボニル）フェ
ニル＝4-(4'-オクチルオキシビフェニル）カルボキシレ
ート (略称 MHPOBC)において、1989年に初めて発見され
た(Japanese Journalof Applied Physics, Vol.29, No.
1, pp.L131-137 (1990)) 。
【０００８】MHPOBCの構造式ならびに相転移温度（℃）
を次に示した。 構造式 : C8H17-O-Ph-Ph-COO-Ph-COO-C*H(CH3)-C6H13 但し、Phは1,4-フェニレン基、C*は不斉炭素を表す。 相系列 : Cr(30)SIA*(65)SCA*(118)SCγ*(119)SC*(12
1)SCα*(122)SA(147)I但し、Crは結晶相、SIA*はカイラ
ルスメクチックＩＡ相、SCA*はカイラルスメクチックＣ
Ａ相（反強誘電相）、SCγ* はカイラルスメクチックＣ
γ相（フェリ誘電相）、SC* はカイラルスメクチックＣ
相（強誘電相）、SCα* はカイラルスメクチックＣα
相、SAはスメクチックＡ相、I は等方相を示す。
を次に示した。 構造式 : C8H17-O-Ph-Ph-COO-Ph-COO-C*H(CH3)-C6H13 但し、Phは1,4-フェニレン基、C*は不斉炭素を表す。 相系列 : Cr(30)SIA*(65)SCA*(118)SCγ*(119)SC*(12
1)SCα*(122)SA(147)I但し、Crは結晶相、SIA*はカイラ
ルスメクチックＩＡ相、SCA*はカイラルスメクチックＣ
Ａ相（反強誘電相）、SCγ* はカイラルスメクチックＣ
γ相（フェリ誘電相）、SC* はカイラルスメクチックＣ
相（強誘電相）、SCα* はカイラルスメクチックＣα
相、SAはスメクチックＡ相、I は等方相を示す。
【０００９】フェリ誘電相を説明するために、図１にフ
ェリ誘電相における分子配列状態を、図２にフェリ誘電
相における三角波に対する光学応答を示した。フェリ誘
電相では図１の FI(+)（印加電圧が正の場合）あるいは
FI(-)(印加電圧が負の場合）の分子配列状態をしてい
る。電場のない状態では FI(+)とFI(-)とは等価である
ので共存している。従って、平均的な光軸は層法線方向
となり、図１に示した偏光板の条件下では暗状態とな
る。この状態は、図２において電圧０で透過光強度が０
のところに相当する。
ェリ誘電相における分子配列状態を、図２にフェリ誘電
相における三角波に対する光学応答を示した。フェリ誘
電相では図１の FI(+)（印加電圧が正の場合）あるいは
FI(-)(印加電圧が負の場合）の分子配列状態をしてい
る。電場のない状態では FI(+)とFI(-)とは等価である
ので共存している。従って、平均的な光軸は層法線方向
となり、図１に示した偏光板の条件下では暗状態とな
る。この状態は、図２において電圧０で透過光強度が０
のところに相当する。
【００１０】また、 FI(+)およびFI(-) は、分子配列状
態から明らかなようにそれぞれ自発分極を有するが、こ
れらの共存状態では自発分極を打ち消し合うため、平均
的な自発分極は零となる。このことから、フェリ誘電相
では、反強誘電相と同様に強誘電相に見られる焼き付き
現象から逃れられる。
態から明らかなようにそれぞれ自発分極を有するが、こ
れらの共存状態では自発分極を打ち消し合うため、平均
的な自発分極は零となる。このことから、フェリ誘電相
では、反強誘電相と同様に強誘電相に見られる焼き付き
現象から逃れられる。
【００１１】フェリ誘電相において、電場を印加してい
くと、強誘電状態に達するよりも低い電圧で、まず、消
光位を持つ領域（ドメイン）が現れる。この領域は、強
誘電状態ほどではないが、法線方向より傾いた方向に光
軸を有していることを示している。この中間的な状態が
FI(+)またはFI(-) と考えられる。なお、この場合、図
２において、電圧 0Ｖと 4Ｖの間で連続的な透過光強度
の変化ではなく、階段上の透過光強度が観測されるはず
である。しかし、図２では連続的な透過光強度が観測さ
れた。これは FI(+)→FO(+) 、または FI(-)→FO(-) へ
のしきい値電圧が明確でないことによると考えられる。
本発明では、以上説明した中間状態が必ず観測される液
晶相をフェリ誘電相と、該フェリ誘電相がその相系列中
で最も広い液晶化合物または液晶組成物をフェリ誘電性
液晶と呼ぶ。
くと、強誘電状態に達するよりも低い電圧で、まず、消
光位を持つ領域（ドメイン）が現れる。この領域は、強
誘電状態ほどではないが、法線方向より傾いた方向に光
軸を有していることを示している。この中間的な状態が
FI(+)またはFI(-) と考えられる。なお、この場合、図
２において、電圧 0Ｖと 4Ｖの間で連続的な透過光強度
の変化ではなく、階段上の透過光強度が観測されるはず
である。しかし、図２では連続的な透過光強度が観測さ
れた。これは FI(+)→FO(+) 、または FI(-)→FO(-) へ
のしきい値電圧が明確でないことによると考えられる。
本発明では、以上説明した中間状態が必ず観測される液
晶相をフェリ誘電相と、該フェリ誘電相がその相系列中
で最も広い液晶化合物または液晶組成物をフェリ誘電性
液晶と呼ぶ。
【００１２】さらに、印加電圧を高くすると、電場の向
きに応じ安定な状態である強誘電相FO(+) またはFO(-)
に相転移する。すなわち、図２において透過光強度が飽
和状態（左右の平坦部）となったものが FO(+)またはFO
(-) である。この強誘電状態 FO(+)あるいはFO(-) で
は、フェリ誘電状態 FI(+)あるいはFI(-) より更に大き
な自発分極が発現することが図１より分かる。以上のよ
うに、フェリ誘電相では、 FI(+)とFI(-) の共存状態を
暗、強誘電状態 FO(+)およびFO(-) を明として使用でき
る。
きに応じ安定な状態である強誘電相FO(+) またはFO(-)
に相転移する。すなわち、図２において透過光強度が飽
和状態（左右の平坦部）となったものが FO(+)またはFO
(-) である。この強誘電状態 FO(+)あるいはFO(-) で
は、フェリ誘電状態 FI(+)あるいはFI(-) より更に大き
な自発分極が発現することが図１より分かる。以上のよ
うに、フェリ誘電相では、 FI(+)とFI(-) の共存状態を
暗、強誘電状態 FO(+)およびFO(-) を明として使用でき
る。
【００１３】従来の強誘電相では FO(+)とFO(-) との間
のスイッチングであったのに対し、フェリ誘電相では F
O(+), FI(+), FI(-)およびFO(-) の４状態間でスイッチ
ングをするという大きな特徴を有している。また、その
表示原理はいずれも液晶の複屈折性を利用したものであ
り、視角依存性の小さな表示素子の作製が可能である。
のスイッチングであったのに対し、フェリ誘電相では F
O(+), FI(+), FI(-)およびFO(-) の４状態間でスイッチ
ングをするという大きな特徴を有している。また、その
表示原理はいずれも液晶の複屈折性を利用したものであ
り、視角依存性の小さな表示素子の作製が可能である。
【００１４】フェリ誘電相では図２に示されているよう
に、一般的にフェリ誘電状態から強誘電状態へ変化する
電圧と、強誘電状態からフェリ誘電状態へ変化する電圧
の差が小さい、即ちヒステリシスの幅が非常にせまい傾
向が強く、Ｖ字形の光学応答性を示すのが特徴で、アク
ティブマトリックス駆動（ＡＭ駆動）及びＡＭ駆動にお
ける階調表示に適した性質を持っている。また、フェリ
誘電相では、フェリ誘電状態と強誘電状態との間の相変
化に必要な電圧 (以下「相変化電圧」と記す。) は、反
強誘電相に比べてはるかに小さい傾向を有し、フェリ誘
電相はＡＭ駆動に適しているといえる。
に、一般的にフェリ誘電状態から強誘電状態へ変化する
電圧と、強誘電状態からフェリ誘電状態へ変化する電圧
の差が小さい、即ちヒステリシスの幅が非常にせまい傾
向が強く、Ｖ字形の光学応答性を示すのが特徴で、アク
ティブマトリックス駆動（ＡＭ駆動）及びＡＭ駆動にお
ける階調表示に適した性質を持っている。また、フェリ
誘電相では、フェリ誘電状態と強誘電状態との間の相変
化に必要な電圧 (以下「相変化電圧」と記す。) は、反
強誘電相に比べてはるかに小さい傾向を有し、フェリ誘
電相はＡＭ駆動に適しているといえる。
【００１５】しかしながら、現在まで合成されたフェリ
誘電性液晶化合物の数はきわめて少ない。更に従来知ら
れていたフェリ誘電性液晶はＡＭ駆動素子への応用を考
えたとき、ヒステリシス、相変化電圧の面で満足すべき
もの多くない。
誘電性液晶化合物の数はきわめて少ない。更に従来知ら
れていたフェリ誘電性液晶はＡＭ駆動素子への応用を考
えたとき、ヒステリシス、相変化電圧の面で満足すべき
もの多くない。
【００１６】さらに、ＡＭ駆動素子においては、フェリ
誘電性液晶の有する自発分極の大小が、実用上の駆動に
当たっては大きな問題となる。J. Funfscilling らはＡ
Ｍ駆動において、自発分極を持った液晶の駆動のために
必要な電圧の大きさは、自発分極に比例することを示し
ている(Jpn. J. Appl.Phy. Vol. 33. pp4950 (1994))
。従って、駆動電圧の面からいえば、できるだけ自発
分極は小さいことが望ましい。しかし、逆に、フェリ誘
電状態から強誘電状態へ相転移するときの速度 (以下
「応答速度」と記す。) は、大略自発分極に比例すると
考えられている。従って、自発分極が小さく、かつ、応
答速度の速いフェリ誘電性液晶を見出せれば、実用上極
めて有用である。
誘電性液晶の有する自発分極の大小が、実用上の駆動に
当たっては大きな問題となる。J. Funfscilling らはＡ
Ｍ駆動において、自発分極を持った液晶の駆動のために
必要な電圧の大きさは、自発分極に比例することを示し
ている(Jpn. J. Appl.Phy. Vol. 33. pp4950 (1994))
。従って、駆動電圧の面からいえば、できるだけ自発
分極は小さいことが望ましい。しかし、逆に、フェリ誘
電状態から強誘電状態へ相転移するときの速度 (以下
「応答速度」と記す。) は、大略自発分極に比例すると
考えられている。従って、自発分極が小さく、かつ、応
答速度の速いフェリ誘電性液晶を見出せれば、実用上極
めて有用である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、下
記一般式(1) で示されるスワローテイル型化合物、並び
に該スワローテイル型化合物を下記一般式(2) で示され
るフェリ誘電性液晶化合物から選ばれた1 種又は２種類
以上に混合してなるフェリ誘電性液晶組成物である。
記一般式(1) で示されるスワローテイル型化合物、並び
に該スワローテイル型化合物を下記一般式(2) で示され
るフェリ誘電性液晶化合物から選ばれた1 種又は２種類
以上に混合してなるフェリ誘電性液晶組成物である。
【００１８】
【化３】 (式(1) 中、X1, X2は共に水素原子または一方が水素原
子で他方がフッ素原子、ｐは 0〜3 の整数、ｑは 1〜3
の整数である。) 式(2) 中、Ｒは炭素数 6〜12の直鎖アルキル基、Y1, Y2
は共に水素原子又は一方が水素原子で他方がフッ素原子
であり、ｍは 0〜4 の整数、ｎは 1〜4 の整数であ
る。)
子で他方がフッ素原子、ｐは 0〜3 の整数、ｑは 1〜3
の整数である。) 式(2) 中、Ｒは炭素数 6〜12の直鎖アルキル基、Y1, Y2
は共に水素原子又は一方が水素原子で他方がフッ素原子
であり、ｍは 0〜4 の整数、ｎは 1〜4 の整数であ
る。)
【００１９】本発明において、該一般式(1) において、
X1, X2は共に水素原子、ｐが１、ｑが２である場合に特
性改善剤として優れた性質を示す。該一般式(2) におい
て、Ｒの炭素数が９、Y1が水素原子、Y2がフッ素原子で
あるフェリ誘電性液晶の１種または２種以上の混合物を
使用する事が性能に優れたフェリ誘電性液晶組成物を与
える。また、組成物中の該一般式(1) で示されるスワロ
ーテイル型化合物の添加量は1〜50モル％、より好まし
くは10〜30モル％の範囲から選択すると好ましい。
X1, X2は共に水素原子、ｐが１、ｑが２である場合に特
性改善剤として優れた性質を示す。該一般式(2) におい
て、Ｒの炭素数が９、Y1が水素原子、Y2がフッ素原子で
あるフェリ誘電性液晶の１種または２種以上の混合物を
使用する事が性能に優れたフェリ誘電性液晶組成物を与
える。また、組成物中の該一般式(1) で示されるスワロ
ーテイル型化合物の添加量は1〜50モル％、より好まし
くは10〜30モル％の範囲から選択すると好ましい。
【００２０】本発明のフェリ誘電性液晶組成物は、少な
くとも温度 0℃〜40℃の範囲でフェリ誘電相を有し、高
温側の転移温度よりも高い温度にスメクチックＡ相を有
することが好ましい。そして、本発明のフェリ誘電性液
晶組成物は、各画素ごとに薄膜トランジスタ或いはダイ
オードなどの非線型能動素子を設置した基板間に挟持し
てアクテイブマトリクス液晶表示素子とされ、該素子
は、電圧によって、２つのフェリ誘電状態、２つの強誘
電状態およびそれらの中間状態の間でスイッチングにて
駆動するものとして好適に使用される。
くとも温度 0℃〜40℃の範囲でフェリ誘電相を有し、高
温側の転移温度よりも高い温度にスメクチックＡ相を有
することが好ましい。そして、本発明のフェリ誘電性液
晶組成物は、各画素ごとに薄膜トランジスタ或いはダイ
オードなどの非線型能動素子を設置した基板間に挟持し
てアクテイブマトリクス液晶表示素子とされ、該素子
は、電圧によって、２つのフェリ誘電状態、２つの強誘
電状態およびそれらの中間状態の間でスイッチングにて
駆動するものとして好適に使用される。
【００２１】本発明におけるフェリ誘電性液晶は、本発
明者らの特願平8-91235 号によって容易に製造できる。
その製造法の概略を一般式(2) において、Ｒの炭素数が
９、Y1＝H, Y2＝F, m＝2, n＝2 である化合物について
示せば、次の通りである。 (1) AcO-Ph(3F)-COOH + SOCl2 → AcO-Ph(3F)-COCl (2) (1) + CF3C*H(OH)(CH2)2CH(C2H5)2 → AcO-Ph(3F)-COO-C*H(CF3)(CH2)2CH(C2H5)2 (3) (2) + (Ph-CH2NH2) → HO-Ph(3F)-COO-C*H(CF3)(CH2)2CH(C2H5)2 (4) C9H19-O-Ph-Ph-COOH + SOCl2 → C9H19-O-Ph-Ph-COCl (5) (3) + (4) → 目的フェリ誘電性液晶 式中、AcO はアセチル基、Phは1,4-フェニレン基、Ph(3
F)は、３位置へのフッ素置換した1,4-フェニレン基、C*
は不斉炭素原子を示す。
明者らの特願平8-91235 号によって容易に製造できる。
その製造法の概略を一般式(2) において、Ｒの炭素数が
９、Y1＝H, Y2＝F, m＝2, n＝2 である化合物について
示せば、次の通りである。 (1) AcO-Ph(3F)-COOH + SOCl2 → AcO-Ph(3F)-COCl (2) (1) + CF3C*H(OH)(CH2)2CH(C2H5)2 → AcO-Ph(3F)-COO-C*H(CF3)(CH2)2CH(C2H5)2 (3) (2) + (Ph-CH2NH2) → HO-Ph(3F)-COO-C*H(CF3)(CH2)2CH(C2H5)2 (4) C9H19-O-Ph-Ph-COOH + SOCl2 → C9H19-O-Ph-Ph-COCl (5) (3) + (4) → 目的フェリ誘電性液晶 式中、AcO はアセチル基、Phは1,4-フェニレン基、Ph(3
F)は、３位置へのフッ素置換した1,4-フェニレン基、C*
は不斉炭素原子を示す。
【００２２】上記製造法を簡単に説明すると次の通りで
ある。(1) は３位置(Y2)へのフッ素置換したp-アセトキ
シ安息香酸の塩化チオニルによる塩素化反応である。
(2) は塩化物(1) と光学活性アルコールとの反応による
エステルの生成である。(3) はエステル(2) の脱アセチ
ル化である。(4) は 4'-アルキルオキシビフェニル−4-
カルボン酸の塩素化である。(5) はフェノール(3) と塩
化物(4) との反応による液晶の製造である。
ある。(1) は３位置(Y2)へのフッ素置換したp-アセトキ
シ安息香酸の塩化チオニルによる塩素化反応である。
(2) は塩化物(1) と光学活性アルコールとの反応による
エステルの生成である。(3) はエステル(2) の脱アセチ
ル化である。(4) は 4'-アルキルオキシビフェニル−4-
カルボン酸の塩素化である。(5) はフェノール(3) と塩
化物(4) との反応による液晶の製造である。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、新規なフェリ誘電性液晶組成
物を提供する。そして、本発明により提供された新規な
フェリ誘電性液晶組成物は、自発分極が小さく応答性に
優れている。そのため表示品質の高いフェリ誘電性液晶
表示素子を実現できる。
物を提供する。そして、本発明により提供された新規な
フェリ誘電性液晶組成物は、自発分極が小さく応答性に
優れている。そのため表示品質の高いフェリ誘電性液晶
表示素子を実現できる。
【００２４】
【実施例】次に、実施例及び比較例を掲げて本発明を更
に具体的に説明するが、本発明はもちろんこれに限定さ
れるものではない。 実施例１ (式(1) : X1＝H, X2＝F, p＝1, q＝2
(E1)) 3-フルオロ-4-(2-エチルブチルオキシ) カ
ルボニルフェニル＝4'−トリフルオロメトキシベンゾエ
ートの製造。
に具体的に説明するが、本発明はもちろんこれに限定さ
れるものではない。 実施例１ (式(1) : X1＝H, X2＝F, p＝1, q＝2
(E1)) 3-フルオロ-4-(2-エチルブチルオキシ) カ
ルボニルフェニル＝4'−トリフルオロメトキシベンゾエ
ートの製造。
【００２５】(1) 2-フルオロ−4-アセトキシ-1-(2-エチ
ルブチルオキシ) カルボニルベンゼンの製造。 2-フルオロ−4-アセトキシ安息香酸 11.9g(0.06モル)
に、塩化チオニル 60ml(ミリリット ル) を加え、還流下で７
時間反応させた。次に、過剰の塩化チオニルを留去して
から、ピリジン 10 ml、2-エチル−1-ブタノール 3.7g
(0.0402モル）を滴下した。滴下後、１昼夜室温で攪拌
し、その後、エーテル 200mlで希釈して、有機層を希塩
酸、1N水酸化ナトリウム水溶液、水の順で洗浄し、硫酸
マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去して粗製の目的物
をヘキサン／酢酸エチルを溶媒とするシリカゲルカラム
クロマトで精製して目的物を収率90％で得た。
ルブチルオキシ) カルボニルベンゼンの製造。 2-フルオロ−4-アセトキシ安息香酸 11.9g(0.06モル)
に、塩化チオニル 60ml(ミリリット ル) を加え、還流下で７
時間反応させた。次に、過剰の塩化チオニルを留去して
から、ピリジン 10 ml、2-エチル−1-ブタノール 3.7g
(0.0402モル）を滴下した。滴下後、１昼夜室温で攪拌
し、その後、エーテル 200mlで希釈して、有機層を希塩
酸、1N水酸化ナトリウム水溶液、水の順で洗浄し、硫酸
マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去して粗製の目的物
をヘキサン／酢酸エチルを溶媒とするシリカゲルカラム
クロマトで精製して目的物を収率90％で得た。
【００２６】(2) 2-フルオロ−4-ヒドロキシ-1-(2-エチ
ルブチルオキシ) カルボニルベンゼンの製造。 上記(1) で製造した化合物 9.3g(0.036モル) を、エタ
ノール 250mlに溶解させて、ベンジルアミン 7.7g(0.07
72モル) を滴下した。更に、室温で１昼夜攪拌した後、
エーテル 300mlで希釈して、希塩酸、水の順で洗浄し、
硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去してから、シ
リカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製し、目的
物を収率95％で得た。
ルブチルオキシ) カルボニルベンゼンの製造。 上記(1) で製造した化合物 9.3g(0.036モル) を、エタ
ノール 250mlに溶解させて、ベンジルアミン 7.7g(0.07
72モル) を滴下した。更に、室温で１昼夜攪拌した後、
エーテル 300mlで希釈して、希塩酸、水の順で洗浄し、
硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去してから、シ
リカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製し、目的
物を収率95％で得た。
【００２７】(3) 3-フルオロ-4-(2-エチルブチルオキ
シ) カルボニルフェニル＝4'−トリフルオロメトキシベ
ンゾエートの製造。 市販のp-トリフルオロメトキシ安息香酸 6.4g(0.031モ
ル）に、塩化チオニル15 mlを加え、５時間加熱還流し
た。過剰の塩化チオニルを留去した後、ピリジン 2ml、
上記(2) で製造した化合物 2.12ミリモルを加え、室温
で10時間反応させた。反応終了後、エーテル 300mlで希
釈し、希塩酸、1N炭酸ナトリウム水溶液、水の順で洗浄
して、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。次に、溶
媒を留去してから、シリカゲルクロマトグラフィーで単
離し目的物を収率87％で得た。得られたフッ素化合物の
式を化４に、NMR-スペクトルを表１に示した。
シ) カルボニルフェニル＝4'−トリフルオロメトキシベ
ンゾエートの製造。 市販のp-トリフルオロメトキシ安息香酸 6.4g(0.031モ
ル）に、塩化チオニル15 mlを加え、５時間加熱還流し
た。過剰の塩化チオニルを留去した後、ピリジン 2ml、
上記(2) で製造した化合物 2.12ミリモルを加え、室温
で10時間反応させた。反応終了後、エーテル 300mlで希
釈し、希塩酸、1N炭酸ナトリウム水溶液、水の順で洗浄
して、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。次に、溶
媒を留去してから、シリカゲルクロマトグラフィーで単
離し目的物を収率87％で得た。得られたフッ素化合物の
式を化４に、NMR-スペクトルを表１に示した。
【００２８】
【化４】
【００２９】
【表１】プロトン番号 1 2 3 4 5 6 7 8 実施例１(E1) 7.4 8.2 7.1 − 7.1 8.0 4.3 1.6
【００３０】実施例２ 実施例１で得た一般式(1) に相当する化合物(E1)を、一
般式(2) に相当する下記したフェリ誘電性液晶(2A, 2B)
の混合物に、下記したモル比で混合してフェリ誘電性液
晶組成物を調製した。 1A ：CF3O-Ph-COO-Ph(3F)-COO-CH2CH(C2H5)2 35モル％ 2A ：C9H19O-PhPh-COO-Ph(3F)-COO-C*H(CF3)(CH2)2CH(C2H5)2 26モル％ 2B ：C9H19O-PhPh-COO-Ph(3F)-COO-C*H(CF3)(CH2)2CH(CH3)2 39モル％
般式(2) に相当する下記したフェリ誘電性液晶(2A, 2B)
の混合物に、下記したモル比で混合してフェリ誘電性液
晶組成物を調製した。 1A ：CF3O-Ph-COO-Ph(3F)-COO-CH2CH(C2H5)2 35モル％ 2A ：C9H19O-PhPh-COO-Ph(3F)-COO-C*H(CF3)(CH2)2CH(C2H5)2 26モル％ 2B ：C9H19O-PhPh-COO-Ph(3F)-COO-C*H(CF3)(CH2)2CH(CH3)2 39モル％
【００３１】上記で調製したフェリ誘電性液晶組成物、
用いたフェリ誘電性液晶(2A, 2B)、フッ素置換化合物(1
A)について、液晶相の相系列、相転移電圧、応答速度お
よび自発分極を測定した結果を表２に示した。液晶相の
同定は、テクスチャー観察、コノスコープ像の観察及び
ＤＳＣ（示差走差熱量計）の測定により行なった。コノ
スコープ像の観察はフェリ誘電相の同定に有力な手段で
ある。コノスコープ像の観察は文献(J. Appl. Phys. 3
1, 793,(1992)) に従って行った。
用いたフェリ誘電性液晶(2A, 2B)、フッ素置換化合物(1
A)について、液晶相の相系列、相転移電圧、応答速度お
よび自発分極を測定した結果を表２に示した。液晶相の
同定は、テクスチャー観察、コノスコープ像の観察及び
ＤＳＣ（示差走差熱量計）の測定により行なった。コノ
スコープ像の観察はフェリ誘電相の同定に有力な手段で
ある。コノスコープ像の観察は文献(J. Appl. Phys. 3
1, 793,(1992)) に従って行った。
【００３２】また、光学応答を調べた。セルは以下の手
順で作製した。絶縁膜(SiO2,膜厚50nm) 、ITO 電極付き
のガラス基板をポリイミドコーティング（膜厚約80nm)
後、一対のガラス基板の片方のみをラビング処理した。
粒径 1.6μｍのスペーサを介し、一対のガラス基板を貼
り合わせテストセルとした。セル厚は 2.1μｍであっ
た。液晶が等方相となる温度まで加熱し、毛細管現象に
よりテストセル中に液晶を注入した。その後、１℃／分
の速度で徐冷し液晶を平行配向させた。
順で作製した。絶縁膜(SiO2,膜厚50nm) 、ITO 電極付き
のガラス基板をポリイミドコーティング（膜厚約80nm)
後、一対のガラス基板の片方のみをラビング処理した。
粒径 1.6μｍのスペーサを介し、一対のガラス基板を貼
り合わせテストセルとした。セル厚は 2.1μｍであっ
た。液晶が等方相となる温度まで加熱し、毛細管現象に
よりテストセル中に液晶を注入した。その後、１℃／分
の速度で徐冷し液晶を平行配向させた。
【００３３】光透過率は、透過光強度が最低を光透過率
０％、最高を光透過率 100％と定義した。相転移電圧
は、光透過率が90％における電圧とした。30℃におい
て、テストセルに±10Ｖ，50 mHzの三角波電圧を印加
し、フェリ誘電相から強誘電相へ転移するときの電圧
（相転移電圧）を求めた。30℃において、テストセルに
±５Ｖ、10 Hz のステップ電圧を印加して透過光強度が
90％変化するに要する時間を応答時間と定義して応答時
間を測定した。また、自発分極は、50℃において、テス
トセルに10Ｖの三角波電圧を印加して分極反転電流を測
定する事によって求めた。
０％、最高を光透過率 100％と定義した。相転移電圧
は、光透過率が90％における電圧とした。30℃におい
て、テストセルに±10Ｖ，50 mHzの三角波電圧を印加
し、フェリ誘電相から強誘電相へ転移するときの電圧
（相転移電圧）を求めた。30℃において、テストセルに
±５Ｖ、10 Hz のステップ電圧を印加して透過光強度が
90％変化するに要する時間を応答時間と定義して応答時
間を測定した。また、自発分極は、50℃において、テス
トセルに10Ｖの三角波電圧を印加して分極反転電流を測
定する事によって求めた。
【００３４】
【表２】 相系列 相転移電圧 応答時問 自発分極 (V) （μ秒) (nC/cm2) 実施例ｌ Cr(<-20)SCγ*(40)SA(73)I 2.9 196 36 液晶2A Cr(26)SCγ*(95)I 2.4 257 209 液晶2B Cr(57)SCγ*(114)I 1.3 *1 13*1 200 化合物1A 液体 表において、液晶2Bの相転移電圧、応答時(*1)間は60℃
において求めた。また、相系列中の（）内の数値は転移
温度（℃）、Crは結晶相、SCγ* はカイラルスメクチッ
クＣγ相（フェリ誘電相）、Ｉは等方相をそれぞれ示
す。
において求めた。また、相系列中の（）内の数値は転移
温度（℃）、Crは結晶相、SCγ* はカイラルスメクチッ
クＣγ相（フェリ誘電相）、Ｉは等方相をそれぞれ示
す。
【図面の簡単な説明】
【図１】フェリ誘電相の分子配列状態を示す図である。
FI(+), FI(-)はフェリ誘電状態、FO(+), FO(-)は強誘電
状態を表す。
FI(+), FI(-)はフェリ誘電状態、FO(+), FO(-)は強誘電
状態を表す。
【図２】フェリ誘電相における三角波電圧に対する光学
応答を示す図である。
応答を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 油井 知之 茨城県つくば市和台22番地 三菱瓦斯化学 株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 2H088 GA04 HA03 HA08 JA17 MA01 MA10 4H006 AA01 AA03 AB64 BJ50 BM10 BM30 BM71 BP30 4H027 BA07 BB10 BB13 BC04 BD08 BD19 BE02 CC03 CC05 CF08
Claims (10)
- 【請求項１】 下記一般式(1) で示されるスワローテイ
ル型化合物。 【化１】 (式(1) 中、X1, X2は共に水素原子または一方が水素原
子で他方がフッ素原子、ｐは 0〜3 の整数、ｑは 1〜3
の整数である。) - 【請求項２】 該一般式（１）において、X1, X2が共に
水素原子である請求項１記載のスワローテイル型化合
物。 - 【請求項３】 該一般式（１）において、ｐが１、ｑが
２である請求項１記載のスワローテイル型化合物。 - 【請求項４】 下記一般式(1) で示されるスワローテイ
ル型化合物を、下記一般式(2) で示されるフェリ誘電性
液晶化合物から選ばれた１種又は２種類以上の混合物か
らなるフェリ誘電性液晶に混合してなるフェリ誘電性液
晶組成物。 【化２】 (式(1) 中、X1, X2は共に水素原子または一方が水素原
子で他方がフッ素原子、ｐは 0〜3 の整数、ｑは 1〜3
の整数である。) 式(2) 中、Ｒは炭素数 6〜12の直鎖アルキル基、Y1, Y2
は共に水素原子又は一方が水素原子で他方がフッ素原子
であり、ｍは 0〜4 の整数、ｎは 1〜4 の整数であ
る。) - 【請求項５】 該一般式(2) において、Ｒの炭素数が９
である請求項４記載のフェリ誘電性液晶組成物。 - 【請求項６】 該一般式(2) において、Y1が水素原子、
Y2がフッ素原子である請求項４記載のフェリ誘電性液晶
組成物。 - 【請求項７】 該一般式(1) で示されるスワローテイル
型化合物の添加量が組成物の 1〜50モル％である請求項
４記載のフェリ誘電性液晶組成物。 - 【請求項８】 該フェリ誘電性液晶組成物が、少なくと
も温度 0℃〜40℃の範囲でフェリ誘電相を有し、高温側
の転移温度よりも高い温度にスメクチックＡ相を有する
請求項４記載のフェリ誘電性液晶組成物。 - 【請求項９】 各画素ごとに薄膜トランジスタ或いはダ
イオードなどの非線型能動素子を設置した基板間に請求
項４記載のフェリ誘電性液晶組成物を挟持することを特
徴とするアクテイブマトリクス液晶表示素子。 - 【請求項１０】 電圧によって、２つのフェリ誘電状
態、２つの強誘電状態およびそれらの中間状態の間でス
イッチングすることを特徴とする請求項９記載のアクテ
イブマトリクス液晶表示素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10180898A JP2000016970A (ja) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | スワローテイル型化合物及びそれを含むフェリ誘電性液晶組成物 |
| PCT/JP1999/002838 WO1999062860A1 (fr) | 1998-05-29 | 1999-05-28 | Composes fluor substitues et composition ferroelectrique de cristaux liquides les contenant |
| KR1020007000841A KR20010022268A (ko) | 1998-05-29 | 1999-05-28 | 불소치환 화합물 및 그것을 함유하는 페리유전성 액정 조성물 |
| US09/462,988 US6258296B1 (en) | 1998-05-29 | 1999-05-28 | Fluorine-substituted compounds and ferrielectric liquid-crystal composition containing the same |
| EP99922555A EP1008585A4 (en) | 1998-05-29 | 1999-05-28 | BY FLUOR SUBSTITUTED COMPOUNDS AND FERRIELECTRIC LIQUID CRYSTALLINE COMPOSITIONS CONTAINING THEM |
| TW088108899A TW546363B (en) | 1998-05-29 | 1999-05-29 | Fluorine-substituted compound and ferrielectric liquid crystal composition containing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10180898A JP2000016970A (ja) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | スワローテイル型化合物及びそれを含むフェリ誘電性液晶組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000016970A true JP2000016970A (ja) | 2000-01-18 |
Family
ID=16091253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10180898A Pending JP2000016970A (ja) | 1998-05-29 | 1998-06-26 | スワローテイル型化合物及びそれを含むフェリ誘電性液晶組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000016970A (ja) |
-
1998
- 1998-06-26 JP JP10180898A patent/JP2000016970A/ja active Pending
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