JP2000087038A

JP2000087038A - エステル化合物とそれを含有する液晶組成物

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Publication number: JP2000087038A
Application number: JP10257829A
Authority: JP
Inventors: Tomijiro Naito; 富次郎内藤
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2000-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】種々の液晶化合物との充分な相互溶解性が得
られ、液晶組成物の構成物質として多くの液晶材料と組
み合わせて使用することができ、液晶組成物のＮ−Ｉ点
を高くし、複屈折を大きくし、またしきい値電圧Ｖthを
低くすることができる、液晶組成物の特性改良に有用な
新規なエステル化合物の提供。さらに、液晶材料として
優れた特性を有する、本発明のエステル化合物を含有す
る液晶組成物、ならびに温度範囲が広く、広い視野角を
持つ、この液晶組成物を搭載した液晶表示装置の提供。【解決手段】一般式（Ｉ）で表されるエステル化合
物、およびそれを少なくとも一種含有する液晶組成物、
ならびにこの液晶組成物を搭載する液晶表示装置。【化１】（ただし、Ｒはアルキル基を表し、Ａはフェニル基ある
いはシクロヘキシル基を表す。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶材料として有用
なエステル化合物に関し、さらにこのエステル化合物を
含有する液晶組成物、ならびにこのエステル化合物を含
有する液晶組成物を用いた液晶表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、時計、電卓をはじめワ
ープロ、テレビ等に広く利用されている。これらの液晶
表示装置の中で特に多く使用されているのは、液晶材料
の光学的異方性および誘電率異方性を利用した液晶表示
装置である。

【０００３】液晶表示装置に用いられる液晶材料に要求
される特性としては、液晶温度範囲が広いこと、電気光
学的に速い応答速度を得るために粘度が小さいこと、広
い視野角範囲、高いコントラストを得るために適切な複
屈折（△ｎ）をもつこと、低い駆動電圧を得るために誘
電率異方性（△ε）が大きいこと、化学的および光学的
に安定であることなどが挙げられる。

【０００４】これまで、実用されている液晶組成物は通
常、室温付近に液晶相を有する化合物と、室温より高い
温度領域に液晶相を有する化合物とを混合して調整され
る。液晶表示装置が屋外で使用し得るためには−４０℃
〜９０℃の温度範囲で安定に存在しなければならず、ま
た誘電率異方性、屈折率異方性の温度依存性を考慮する
と、Ｎ−Ｉ点（ネマティック−等方相転移温度）付近で
は急激な変化が起こるので、Ｎ−Ｉ点の高い液晶材料が
必要となる。

【０００５】駆動電圧はしきい値電圧Ｖthの値に依存
し、しきい値電圧Ｖthは誘電率の異方性△εの平方根に
反比例する。そのため誘電率の異方性△εが正の液晶材
料を用いると、しきい値電圧Ｖthを低い値に抑えること
ができる。

【０００６】また、広視野角、高コントラストを得るた
めには、液晶層のリターデーション△ｎ・ｄ（△ｎは液
晶材料の複屈折、ｄは液晶層の厚み）を最適化する必要
がある。しかし、実用に使用される液晶表示装置では液
晶層の厚みｄが、ある限定された範囲で設定されてお
り、かつ応答速度を速くすることが要求されているため
に、液晶層の厚みｄは薄くなる傾向が強まっている。よ
って、複屈折△ｎが大きな液晶材料が必要とされてい
る。

【０００７】これまで、種々の液晶化合物が開発され、
使用されているが、以上のような特性を全て満足する単
一の液晶化合物は未だに見い出されていない。そのため
にいろいろな特性をもった数種の液晶化合物を混合した
り、あるいは非液晶化合物を混合したりして実用に供し
ているのが現状であるが、やはり、充分満足できるもの
ではない。

【０００８】このように混合して用いられるエステル系
の化合物では、４−（４−アルキルシクロヘキシルカル
ボニルオキシ）−安息香酸−４−フルオロ−フェニルエ
ステルや、４−（４−アルキルベンゾイルオキシ）−安
息香酸−４−フルオロ−フェニルエステルが、特願昭５
５−２１２９８や特願昭５５−１７２４７の公報に記載
されているが、特性を満足させるには充分なものではな
かった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上示したように、こ
れまで、液晶組成物については種々検討されているが、
未だ完全と言われるものは見いだされていない。また、
液晶組成物に用いられる化合物は、いずれもその特性に
一長一短があり、さらに液晶表示装置によって、前記要
求される特性の度合いも異なるため、目的に応じた特性
を与える新たな液晶化合物および、液晶添加物の出現が
待ち望まれている。

【００１０】そこで本発明の目的は、液晶組成物に混合
することによって、液晶組成物のＮ−Ｉ点を高くし、複
屈折△ｎを大きくし、さらに、しきい値電圧Ｖthを低く
することのできる新規なエステル化合物を提供すること
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のエステル化合物
は下記一般式（Ｉ）で表されるものである。

【００１２】

【化２】

【００１３】（ただし、Ｒはアルキル基を表し、Ａはフ
ェニル基あるいはシクロヘキシル基を表す。）

【００１４】また、本発明の液晶組成物は、前記一般式
（Ｉ）で表されるエステル化合物を少なくとも一種含有
するものである。

【００１５】また、本発明の液晶表示装置は、前記一般
式（Ｉ）で表されるエステル化合物を少なくとも一種含
有する液晶組成物を搭載してなる液晶表示装置である。

【００１６】本発明の液晶組成物における、本発明のエ
ステル化合物の配合量は、他の液晶化合物の種類、配合
比等により、一概に決められるものではないが、一般的
には、好ましくは１ないし５０重量％、さらに好ましく
は３ないし２０重量％である。

【００１７】本発明のエステル化合物は、液晶組成物に
混合することによって、液晶組成物のＮ−Ｉ点を高く
し、複屈折△ｎを大きくし、さらに、しきい値電圧Ｖth
を低くすることのできる優れた化合物である。

【００１８】また、本発明のエステル化合物は多くの液
晶化合物と混合し、液晶組成物を製造することができ
る。本発明のエステル化合物と混合可能な液晶化合物と
してはエステル系、シクロヘキシルフェニル系、ビフェ
ニル系、ピリミジン系、ジオキサン系、トラン系などが
挙げられる。さらに、これらの液晶化合物を複数混合し
たものに本発明のエステル化合物を混合して用いること
もできる。

【００１９】本発明のエステル化合物を含有する液晶組
成物は、上述のように、液晶材料として優れた特性を有
し、またこの液晶組成物を搭載した液晶表示装置は、温
度範囲が広く、広い視野角を持つことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】前述したとおり、本発明のエステ
ル化合物は、化２における、一般式（Ｉ）で表されるも
のである。

【００２１】一般式（Ｉ）において、Ｒはアルキル基を
表し、Ａはフェニル基あるいはシクロヘキシル基を表
す。

【００２２】また、本発明の液晶組成物は、前記一般式
（Ｉ）で表されるエステル化合物を少なくとも一種含有
する液晶組成物である。

【００２３】また、本発明の液晶表示装置は、前記一般
式（Ｉ）で表されるエステル化合物を少なくとも一種含
有する液晶組成物を搭載してなる液晶表示装置である。

【００２４】本発明のエステル化合物の製造方法につい
て、化３に例を挙げて説明する。なお式中Ｒ、Ａは前記
した意味を示す。

【００２５】まず、カルボン酸（ａ）に塩化チオニル、
五酸化リン等のハロゲン化剤を作用させて酸塩化物
（ｂ）を作製する。次に酸塩化物（ｂ）とヒドロキシ安
息香酸（ｃ）とをピリジン等の不活性有機溶媒中で反応
させ、化合物（ｄ）とし、同様の工程で酸塩化物（ｅ）
とし、化合物（ｆ）と反応させた後、反応混合物を水
洗、乾燥、再結晶することにより一般式（Ｉ）で表され
るエステル化合物を得ることができる。

【００２６】

【化３】

【００２７】

【実施例】以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定され
るものではない。また、本実施例におけるしきい値電圧
Ｖthは、液晶組成物をセル厚９μｍのＴＮ型液晶表示装
置に搭載して測定した値である。

【００２８】（実施例１）４−プロピルシクロヘキサン
カルボン酸１７ｇに塩化チオニル２４ｇを加え、環流下
で２時間反応させ、反応終了後塩化チオニルを留去し、
その後２０ｍｍＨｇで減圧蒸留し、４−プロピルシクロ
ヘキサンカルボン酸塩化物１４ｇを得た。これをトルエ
ン６０ｍｌに溶解し、４−ヒドロキシ安息香酸９．７ｇ
とピリジン８ｇを加え、還流下で３時間反応させた。反
応終了後１００ｍｌの水を加えて有機層を分離し、希塩
酸次いで希アルカリ水溶液の順で洗浄し、さらに飽和食
塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥さ
せた。次にこの有機層をろ過し、ろ液から溶媒を減圧留
去した。得られた反応生成物に塩化チオニル１８ｇを加
え、環流下で２時間反応させ、反応終了後塩化チオニル
を留去し、その後２０ｍｍＨｇで減圧蒸留し、酸塩化物
１５ｇを得た。これをトルエン６０ｍｌに溶解し、３−
フルオロ−４−シアノフェノール６．９ｇとピリジン５
ｇを加え、還流下で３時間反応させた。反応終了後１０
０ｍｌの水を加えて有機層を分離し、希塩酸次いで希ア
ルカリ水溶液の順で洗浄し、さらに飽和食塩水で洗浄し
た後、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥させた。次にこ
の有機層をろ過し、ろ液から溶媒を減圧留去した。得ら
れた反応生成物をトルエンから再結晶し、化４記載の化
合物１２ｇを得た。この化合物はネマティック液晶相を
有し、Ｃ−Ｎ点（結晶−ネマティック相転移温度）が１
０５℃、Ｎ−Ｉ点が２２３℃であった。また、この化合
物の赤外線吸収スペクトルを図１に示す。

【００２９】

【化４】

【００３０】（実施例２）４−プロピルシクロヘキサン
カルボン酸１７ｇの代わりに４−プロピル安息香酸１
６．４ｇを用いる以外は、実施例１と同様の方法で、化
５記載の化合物１０ｇを得た。この化合物はネマティッ
ク液晶相を有し、Ｃ−Ｎ点（結晶−ネマティック相転移
温度）が１１４℃、Ｎ−Ｉ点が２１７℃であった。ま
た、この化合物の赤外線吸収スペクトルを図２に示す。

【００３１】

【化５】

【００３２】（実施例３）市販のネマティック液晶組成
物ＺＬＩ−１１３２（メルク社製）９５重量部に、実施
例１で製造した本発明のエステル化合物を５重量部加
え、液晶組成物を作製した。

【００３３】（実施例４）市販のネマティック液晶組成
物ＺＬＩ−１１３２（メルク社製）９５重量部に、実施
例２で製造した本発明のエステル化合物を５重量部加
え、液晶組成物を作製した。

【００３４】実施例３、４および、ＺＬＩ−１１３２の
みからなる液晶組成物を比較例として、それぞれのＮ−
Ｉ点、Δｎ、粘度、Ｖthを測定した。その結果を次表に
示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１の実施例３、４から明らかなように、
本発明のエステル化合物は、それを含有する液晶組成物
のＮ−Ｉ点を高くし、複屈折△ｎを大きくし、さらに、
しきい値電圧Ｖthを低くすることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明のエステル化合物は、液晶組成物
に混合することによって、液晶組成物のＮ−Ｉ点を高く
し、複屈折を大きくし、また、しきい値電圧Ｖthを低く
することができる。そのため、本発明のエステル化合物
を含有する液晶組成物は液晶材料として優れた特性を有
し、またこの液晶組成物を搭載した液晶表示装置は、温
度範囲が広く、広い視野角を持つ。さらに、本発明のエ
ステル化合物は種々の化合物との充分な相互溶解性が得
られ、液晶組成物の構成物質として多くの液晶材料と組
み合わせて使用することができ、液晶組成物の特性改良
に有用なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエステル化合物の赤外線吸収スペクト
ルを表す図である。

【図２】本発明のエステル化合物の赤外線吸収スペクト
ルを表す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式（Ｉ）で表されるエステル化合
物。【化１】（ただし、Ｒはアルキル基を表し、Ａはフェニル基ある
いはシクロヘキシル基を表す。）
【請求項２】請求項１記載のエステル化合物を少なく
とも一種含有する液晶組成物。
【請求項３】請求項１記載のエステル化合物を少なく
とも一種含有する液晶組成物を搭載してなる液晶表示装
置。