JP2014214137A - Compound, ferroelectric liquid crystal composition using the same and liquid crystal display element - Google Patents

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直紀 佐相
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純夫 丸山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound with which birefringence can be reduced while maintaining transmittance, and with which an excellent white display is achieved even when used in a liquid crystal display element with a large cell gap, and to provide a ferroelectric liquid crystal composition using the same and the liquid crystal display element.SOLUTION: A compound having a structure represented by general formula (1) is exemplified (in formula (1), each of R1 and R2 is a straight chain or branched 3-7C alkyl group, however, at least one of R1 and R2 has 5 or more carbon atoms, A is -O-CH2- or -CH2-O-, and each of Z1 and Z2 is independently a fluorine atom or a hydrogen atom, however, at least one of Z1 and Z2 is a fluorine atom).

Description

本発明は、強誘電性液晶組成物に用いることができる化合物と、複屈折の小さい強誘電性液晶組成物および液晶表示素子に関するものである。   The present invention relates to a compound that can be used in a ferroelectric liquid crystal composition, a ferroelectric liquid crystal composition having a small birefringence, and a liquid crystal display element.

液晶表示素子は薄型で低消費電力などといった特徴から、大型ディスプレイから携帯情報端末までその用途を広げており、その開発が活発に行われている。これまで液晶表示素子は、TN方式、STNのマルチプレックス駆動、TNに薄層トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリックス駆動等が開発され実用化されているが、これらはネマチック液晶を用いているために、液晶材料の応答速度が数ms〜数十msと遅く、動画表示に充分対応しているとはいえない。   Liquid crystal display elements have been widely used from large displays to portable information terminals because of their thinness and low power consumption, and their development is actively underway. So far, liquid crystal display elements have been developed and put to practical use, such as TN mode, STN multiplex drive, and active matrix drive using thin layer transistors (TFTs) for TN, but these use nematic liquid crystals. In addition, the response speed of the liquid crystal material is as slow as several ms to several tens of ms, and it cannot be said that it is sufficiently compatible with moving image display.

強誘電性液晶は、応答速度がμsオーダーと極めて短く、高速デバイスに適した液晶であり、視野角が広いなどの優位性を有するため、高性能な液晶表示素子が提供できるとして期待されている。   Ferroelectric liquid crystal is expected to provide a high-performance liquid crystal display element because it has a superior response speed such as a wide viewing angle because it has a response speed as short as μs and is suitable for high-speed devices. .

強誘電性液晶は複屈折が大きいため、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子では、色ずれの発生を抑制して良好な白色表示を得るにはセルギャップを2μm未満と非常に狭くする必要がある。しかしながら、狭いセルギャップでは、厚みムラの発生、厚みムラによる色ムラや表示ムラの発生等により製造上の歩留りが低下するという問題がある。
そこで、セルギャップの大きい液晶表示素子においても良好な白色表示を実現できる強誘電性液晶が望まれている。
Since the ferroelectric liquid crystal has a large birefringence, in the liquid crystal display element using the ferroelectric liquid crystal, the cell gap needs to be very narrow as less than 2 μm in order to suppress the occurrence of color shift and obtain a good white display. There is. However, in a narrow cell gap, there is a problem in that the manufacturing yield decreases due to the occurrence of thickness unevenness, color unevenness due to thickness unevenness, display unevenness, and the like.
Therefore, a ferroelectric liquid crystal capable of realizing a good white display even in a liquid crystal display element having a large cell gap is desired.

複屈折効果による着色を防止して視認性の高い白黒表示を可能とする液晶表示素子を提供することを目的として、例えば特許文献1には、基板に複屈折をもたせるとともに、基板の光学主軸を強誘電性液晶のスメクチック層法線から30度傾けて配置し、基板と液晶層のリタデーションの差を所定の範囲とすることが提案されている。   For the purpose of providing a liquid crystal display element that enables high-visibility black and white display by preventing coloring due to the birefringence effect, for example, Patent Document 1 discloses that the substrate has birefringence and the optical main axis of the substrate. It has been proposed that the ferroelectric liquid crystal is disposed at an angle of 30 degrees with respect to the normal of the smectic layer and the retardation difference between the substrate and the liquid crystal layer is within a predetermined range.

また、強誘電性液晶ではないが、ネマチック液晶に関して、表示特性を改善するために液晶材料を添加することが知られている。例えば特許文献2には、所望の複屈折率を有する液晶材料や比較的大きな複屈折率を有する液晶材料を添加することが提案されている。   Further, although it is not a ferroelectric liquid crystal, it is known that a liquid crystal material is added in order to improve display characteristics with respect to a nematic liquid crystal. For example, Patent Document 2 proposes adding a liquid crystal material having a desired birefringence or a liquid crystal material having a relatively large birefringence.

さらに、特許文献3には、強誘電性液晶ではないが、ネマチック液晶材料に混合することにより、広い液晶温度範囲を有し、液晶材料の屈折率の異方性を小さく維持したまま、N−I点を上昇させるシクロヘキサンジメチル誘導体を提供することを目的として、主鎖にベンゼン環とシクロヘキサン環とが導入された3個または4個の環構造を有するシクロヘキサンジメチル誘導体が開示されている。   Further, in Patent Document 3, although it is not a ferroelectric liquid crystal, it can be mixed with a nematic liquid crystal material so as to have a wide liquid crystal temperature range and maintain a small refractive index anisotropy of the liquid crystal material. For the purpose of providing a cyclohexanedimethyl derivative that raises the I point, a cyclohexanedimethyl derivative having a 3 or 4 ring structure in which a benzene ring and a cyclohexane ring are introduced into the main chain is disclosed.

さらにまた、特許文献4には、強誘電性液晶に関するものではないが、1種または2種以上のネマチック液晶化合物と混合することにより、65℃以上のN−I点を有する実用可能な混合液晶を調製する際、従来に比べて混合液晶の粘度上昇を小幅に抑える化合物を提供することを目的として、1個のベンゼン環と2個のシクロヘキサン環とが導入され、ベンゼン環およびシクロヘキサン環がエーテル結合したシクロヘキサンカルボン酸誘導体のネマチック液晶化合物が開示されている。   Furthermore, Patent Document 4 does not relate to a ferroelectric liquid crystal, but is a practical mixed liquid crystal having an NI point of 65 ° C. or higher by mixing with one or more nematic liquid crystal compounds. In preparing a compound, one benzene ring and two cyclohexane rings were introduced for the purpose of providing a compound that suppresses the increase in viscosity of the mixed liquid crystal to a small extent as compared with the prior art. Nematic liquid crystal compounds of bound cyclohexanecarboxylic acid derivatives are disclosed.

特許第3225084号公報Japanese Patent No. 3225084 特開2001−34197号公報JP 2001-34197 A 特許第3402678号公報Japanese Patent No. 3402678 特許第1378148号公報Japanese Patent No. 1378148

特許文献1においては、液晶表示素子の基板と液晶層のリタデーションの差を所定の範囲とすることで複屈折を改善しており、強誘電性液晶自体の複屈折を小さくするものではない。
また特許文献2においては、複屈折の大きな液晶材料を用いている。
さらに特許文献3においては、N−I点が高く、広い液晶温度範囲を有するシクロヘキサンジメチル誘導体をネマチック液晶材料に混合することで、液晶材料の屈折率の異方性を小さく維持し、液晶温度範囲を広くしながらN−I点を高めているが、シクロヘキサンジメチル誘導体を強誘電性液晶組成物に混合させることについては開示されていない。
さらにまた特許文献4には、複屈折に関する記載はない。
In Patent Document 1, birefringence is improved by setting the difference in retardation between the substrate of the liquid crystal display element and the liquid crystal layer within a predetermined range, and the birefringence of the ferroelectric liquid crystal itself is not reduced.
In Patent Document 2, a liquid crystal material having a large birefringence is used.
Further, in Patent Document 3, by mixing a cyclohexanedimethyl derivative having a high NI point and a wide liquid crystal temperature range into a nematic liquid crystal material, the anisotropy of the refractive index of the liquid crystal material is kept small, and the liquid crystal temperature range is set. However, there is no disclosure of mixing a cyclohexanedimethyl derivative with a ferroelectric liquid crystal composition.
Furthermore, Patent Document 4 does not describe birefringence.

強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくするには、複屈折の小さな材料を添加することが考えられる。しかしながら、強誘電性液晶組成物に複屈折の小さな材料を添加すると、液晶表示素子に用いた際に、駆動特性が変化して液晶分子のチルト角が小さくなり透過率が低下するという問題がある。   In order to reduce the birefringence of the ferroelectric liquid crystal composition, it may be considered to add a material having a small birefringence. However, when a material having a small birefringence is added to the ferroelectric liquid crystal composition, there is a problem that when used in a liquid crystal display element, the drive characteristics are changed, the tilt angle of liquid crystal molecules is reduced, and the transmittance is lowered. .

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、透過率を維持しつつ、複屈折を小さくすることができ、セルギャップの大きい液晶表示素子においても良好な白色表示を実現させることができる化合物、それを用いた強誘電性液晶組成物および液晶表示素子を提供することを主目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and can reduce the birefringence while maintaining the transmittance, and can realize a good white display even in a liquid crystal display element having a large cell gap. The main object of the present invention is to provide a compound that can be used, a ferroelectric liquid crystal composition using the compound, and a liquid crystal display device.

本発明者らは、強誘電性液晶が用いられた液晶表示素子の複屈折について種々検討を重ねた結果、特定の構造を有する化合物を用いることで、複屈折を小さくすることができ、色ずれの発生を抑制し良好な白色表示が得られるとともに、透過率を維持できることを見出し、このような知見に基づいて本発明を完成させるに至った。   As a result of various studies on the birefringence of a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal, the present inventors have been able to reduce the birefringence by using a compound having a specific structure. The inventors have found that a good white display can be obtained while suppressing the occurrence of light and that the transmittance can be maintained, and the present invention has been completed based on such knowledge.

すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表される構造を有することを特徴とする化合物を提供する。   That is, this invention provides the compound characterized by having a structure represented by following General formula (1).

Figure 2014214137
Figure 2014214137

(上記式(1)において、RおよびRは炭素数3〜7の直鎖状または分岐状のアルキル基である。ただし、RおよびRのうち少なくともいずれか一方の炭素数が5以上である。
Aは、−O−CH−または−CH−O−である。
、Zは、それぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。ただし、ZおよびZのうち少なくともいずれか一方がフッ素原子である。)
(In the above formula (1), R 1 and R 2 are linear or branched alkyl groups having 3 to 7 carbon atoms, provided that at least one of R 1 and R 2 has 5 carbon atoms. That's it.
A is —O—CH 2 — or —CH 2 —O—.
Z 1 and Z 2 each independently represent a fluorine atom or a hydrogen atom. However, at least one of Z 1 and Z 2 is a fluorine atom. )

本発明の化合物は、上記式(1)で表される構造を有することにより、強誘電性液晶組成物に添加した場合に複屈折を小さくすることができ、強誘電性液晶組成物が用いられた液晶表示素子においては、セルギャップが比較的大きくとも色ずれの発生を抑制し良好な白色表示を得ることが可能であるとともに、液晶分子のチルト角が極端に小さくなることなく液晶表示素子の透過率を維持することができる。   Since the compound of the present invention has a structure represented by the above formula (1), birefringence can be reduced when added to the ferroelectric liquid crystal composition, and the ferroelectric liquid crystal composition is used. In the liquid crystal display element, even when the cell gap is relatively large, it is possible to suppress the occurrence of color misregistration and obtain a good white display, and the tilt angle of the liquid crystal molecules is not extremely reduced. The transmittance can be maintained.

また本発明は、上記式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする強誘電性液晶組成物を提供する。   The present invention also provides a ferroelectric liquid crystal composition comprising a compound represented by the above formula (1).

本発明の強誘電性液晶組成物は、上記式(1)で表される化合物を含有することにより、複屈折を小さくすることができ、液晶表示素子に用いた場合にはセルギャップが大きくとも色ずれの発生を抑制し良好な白色表示を得ることが可能であるとともに、液晶分子のチルト角が極端に小さくならず液晶表示素子の透過率を維持することができる。   The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention can reduce the birefringence by containing the compound represented by the above formula (1), and when used in a liquid crystal display element, the cell gap is large. The occurrence of color misregistration can be suppressed and a good white display can be obtained. In addition, the tilt angle of the liquid crystal molecules is not extremely reduced, and the transmittance of the liquid crystal display element can be maintained.

さらに本発明は、第1基材、上記第1基材上に形成された第1電極層、および、上記第1電極層上に形成された第1配向膜を有する第1配向処理基板と、第2基材、上記第2基材上に形成された第2電極層、および、上記第2電極層上に形成された第2配向膜を有する第2配向処理基板と、上記第1配向膜および上記第2配向膜の間に形成され、強誘電性液晶組成物を含む液晶層とを有する液晶表示素子であって、上記強誘電性液晶組成物は、上記式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする液晶表示素子を提供する。   Furthermore, the present invention provides a first alignment treatment substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment film formed on the first electrode layer; A second alignment substrate having a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer, and the first alignment film And a liquid crystal display element formed between the second alignment films and having a liquid crystal layer containing a ferroelectric liquid crystal composition, wherein the ferroelectric liquid crystal composition is represented by the formula (1). A liquid crystal display element comprising a compound is provided.

本発明の液晶表示素子は、上記式(1)で表される化合物を含有する強誘電性液晶組成物を用いるので、強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができ、セルギャップが大きくとも色ずれの発生を抑制し良好な白色表示を得ることが可能であるとともに、液晶分子のチルト角が極端に小さくならず液晶表示素子の透過率を維持することができる。   Since the liquid crystal display element of the present invention uses a ferroelectric liquid crystal composition containing the compound represented by the above formula (1), the birefringence of the ferroelectric liquid crystal composition can be reduced, and the cell gap is reduced. Even if it is large, the occurrence of color misregistration can be suppressed and a good white display can be obtained, and the tilt angle of the liquid crystal molecules is not extremely reduced, and the transmittance of the liquid crystal display element can be maintained.

本発明の上記式(1)で表される化合物は、強誘電性液晶組成物に用いた場合に、複屈折を小さくすることができ、さらに、上記強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に、色ずれの発生を抑制し良好な白色表示を得ることが可能であるとともに、液晶分子のチルト角が極端に小さくなることなく液晶表示素子の透過率を維持することができるという効果を奏する。   When the compound represented by the above formula (1) of the present invention is used in a ferroelectric liquid crystal composition, birefringence can be reduced, and the ferroelectric liquid crystal composition can be used in a liquid crystal display device. When used, it is possible to suppress the occurrence of color misregistration and obtain a good white display, and to maintain the transmittance of the liquid crystal display element without extremely reducing the tilt angle of the liquid crystal molecules. There is an effect.

本発明における液晶分子の配向状態の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the orientation state of the liquid crystal molecule in this invention. 本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the liquid crystal display element of this invention. 実施例における液晶表示素子の色度図である。It is a chromaticity diagram of the liquid crystal display element in an Example.

以下、本発明の化合物、強誘電性液晶組成物および液晶表示素子について、詳細に説明する。   Hereinafter, the compound, ferroelectric liquid crystal composition and liquid crystal display element of the present invention will be described in detail.

A.化合物
本発明の化合物は、下記一般式(1)表される構造を有することを特徴とするものである。
A. Compound The compound of the present invention has a structure represented by the following general formula (1).

Figure 2014214137
Figure 2014214137

(上記式(1)において、RおよびRは炭素数3〜7の直鎖状または分岐状のアルキル基である。ただし、RおよびRのうち少なくともいずれか一方の炭素数が5以上である。
Aは、−O−CH−または−CH−O−である。
、Zは、それぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。ただし、ZおよびZのうち少なくともいずれか一方がフッ素原子である。)
(In the above formula (1), R 1 and R 2 are linear or branched alkyl groups having 3 to 7 carbon atoms, provided that at least one of R 1 and R 2 has 5 carbon atoms. That's it.
A is —O—CH 2 — or —CH 2 —O—.
Z 1 and Z 2 each independently represent a fluorine atom or a hydrogen atom. However, at least one of Z 1 and Z 2 is a fluorine atom. )

すなわち、本発明の化合物は、下記一般式(1−1)および(1−2)で表される。   That is, the compound of the present invention is represented by the following general formulas (1-1) and (1-2).

Figure 2014214137
Figure 2014214137

(上記式(1−1)および(1−2)において、R、R、Z、Zは上記式(1)と同様である。)) (In the above formulas (1-1) and (1-2), R 1 , R 2 , Z 1 and Z 2 are the same as in the above formula (1).)

一般に、液晶性化合物は、コア部と末端鎖部とコア部および末端鎖部を連結するスペーサ部とから構成される構造を有し、棒状の形状を有している。強誘電性液晶組成物を構成する液晶性化合物も、このような構造および形状を有するのが一般的である。特に、強誘電性液晶組成物を構成する液晶性化合物は、コア部にベンゼン環やピリミジン環等の芳香環を複数個有しており、形状が直線状になる傾向があることから、屈折率の異方性、すなわち複屈折が大きくなる。
また、不飽和結合による共役が多いほど複屈折が大きくなることが知られている。
In general, the liquid crystalline compound has a structure composed of a core part, a terminal chain part, and a spacer part that connects the core part and the terminal chain part, and has a rod-like shape. The liquid crystal compound constituting the ferroelectric liquid crystal composition generally has such a structure and shape. In particular, the liquid crystal compound constituting the ferroelectric liquid crystal composition has a plurality of aromatic rings such as a benzene ring and a pyrimidine ring in the core portion, and the shape tends to be linear. Anisotropy, that is, birefringence increases.
It is also known that birefringence increases as conjugation due to unsaturated bonds increases.

一方、上記式(1)で表される化合物は、棒状ではなく、折れ曲がった形状を有しているため、屈折率の異方性が小さくなる。また、上記式(1)で表される化合物は、コア部に1個のベンゼン環を有するだけであり、複数個の芳香環を有していないので、不飽和結合による共役が少ない。そのため、複屈折が小さくなると推量される。
したがって、上記式(1)で表される化合物を強誘電性液晶組成物に添加することにより、複屈折を小さくすることができる。よって、上記強誘電性液晶組成物を、セルギャップの比較的大きな液晶表示素子に用いた場合には、色ずれの発生を抑制して良好な白色表示を得ることが可能となる。
On the other hand, since the compound represented by the above formula (1) has a bent shape rather than a rod shape, the anisotropy of the refractive index is reduced. Further, the compound represented by the above formula (1) has only one benzene ring in the core portion and does not have a plurality of aromatic rings, and therefore has little conjugation due to an unsaturated bond. Therefore, it is estimated that the birefringence becomes small.
Therefore, birefringence can be reduced by adding the compound represented by the above formula (1) to the ferroelectric liquid crystal composition. Therefore, when the ferroelectric liquid crystal composition is used in a liquid crystal display element having a relatively large cell gap, it is possible to suppress the occurrence of color shift and obtain a good white display.

また、上記式(1)で表される化合物を強誘電性液晶組成物に添加することにより、液晶分子のチルト角が極端に小さくなることなく液晶表示素子の透過率を維持することが可能となる。この理由は明らかではないが、次のように考えられる。すなわち、上記式(1)で表される化合物は、ベンゼン環とシクロヘキサン環とがエーテル結合で結合されているため、強誘電性液晶組成物のカイラルスメクチックC相を乱しにくいと考えられる。そのため、液晶分子のチルト角が極端に小さくなることなく液晶表示素子の透過率を維持することができると推量される。   Further, by adding the compound represented by the above formula (1) to the ferroelectric liquid crystal composition, it is possible to maintain the transmittance of the liquid crystal display element without extremely reducing the tilt angle of the liquid crystal molecules. Become. The reason for this is not clear, but is thought to be as follows. That is, the compound represented by the above formula (1) is considered to be less likely to disturb the chiral smectic C phase of the ferroelectric liquid crystal composition because the benzene ring and the cyclohexane ring are bonded by an ether bond. Therefore, it is presumed that the transmittance of the liquid crystal display element can be maintained without extremely reducing the tilt angle of the liquid crystal molecules.

1.上記式(1−1)および(1−2)で表される化合物
上記式(1−1)および(1−2)において、Rは直鎖状または分岐状のアルキル基である。
の炭素数は3〜7であればよいが、中でも5〜7であることが好ましく、特に5であることが好ましい。Rの炭素数が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶組成物に添加した場合に、強誘電性液晶組成物がスメクチックB相等の結晶相に近い液晶相を発現しやすくなるおそれがある。スメクチックB相等の結晶相に近い液晶相が発現すると、分子配列の規則性が高くなり過ぎて耐衝撃性が低下したり、相系列が複雑になり、液晶分子が配向しにくくなったりする。また、液晶分子のチルト角が小さくなり、明るさが十分得られない等の駆動性能が劣るおそれがある。一方、Rの炭素数が上記範囲よりも少ないと、強誘電性液晶組成物のカイラルスメクチックC相の温度範囲が狭くなるおそれや、カイラルスメクチックC相が発現しないおそれがある。カイラルスメクチックC相の温度範囲が狭くなると、液晶分子のチルト角が小さくなったり、液晶分子の配向に悪影響を及ぼしたりする。炭素数が上記範囲内であることにより、液晶分子のチルト角が極端に小さくなることなく、良好な駆動性能を得ることができる。
1. Compounds represented by the above formulas (1-1) and (1-2) In the above formulas (1-1) and (1-2), R 1 is a linear or branched alkyl group.
R 1 may have 3 to 7 carbon atoms, but 5 to 7 is particularly preferable, and 5 is particularly preferable. When the carbon number of R 1 is more than the above range, when added to the ferroelectric liquid crystal composition, the ferroelectric liquid crystal composition may easily develop a liquid crystal phase close to a crystal phase such as a smectic B phase. . When a liquid crystal phase close to a crystal phase such as a smectic B phase is developed, the regularity of the molecular arrangement becomes too high, impact resistance is lowered, the phase sequence becomes complicated, and the liquid crystal molecules are difficult to align. In addition, the tilt performance of the liquid crystal molecules becomes small, and the driving performance such as insufficient brightness may be deteriorated. On the other hand, if the carbon number of R 1 is less than the above range, the temperature range of the chiral smectic C phase of the ferroelectric liquid crystal composition may be narrowed or the chiral smectic C phase may not be exhibited. When the temperature range of the chiral smectic C phase is narrowed, the tilt angle of the liquid crystal molecules is reduced or the alignment of the liquid crystal molecules is adversely affected. When the number of carbon atoms is in the above range, good driving performance can be obtained without extremely reducing the tilt angle of the liquid crystal molecules.

なお、Rおよび後述するRのうち少なくともいずれか一方の炭素数が5以上となる。この理由については、上述のRの炭素数が所定の範囲内である場合と同様である。 Incidentally, one of the carbon atoms at least one of R 1 and described below R 2 is 5 or more. The reason for this is the same as when the number of carbon atoms of the above R 1 is within a predetermined range.

上記式(1−1)および(1−2)において、Rは直鎖状または分岐状のアルキル基である。
の炭素数は3〜7であればよいが、中でも5〜7であることが好ましく、特に5であることが好ましい。Rの炭素数が上記範囲である好ましい理由については、上述したRの炭素数と同様であるため、ここでの記載は省略する。
In the above formulas (1-1) and (1-2), R 2 is a linear or branched alkyl group.
The carbon number of R 2 may be 3 to 7, but 5 to 7 is particularly preferable, and 5 is particularly preferable. The preferable reason that the carbon number of R 2 is in the above range is the same as the carbon number of R 1 described above, and thus description thereof is omitted here.

上記式(1−1)および(1−2)において、ZおよびZは、それぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表し、ZおよびZのうち少なくともいずれか一方がフッ素原子である。中でも、ZおよびZのいずれもがフッ素原子であることが好ましい。ZおよびZのいずれもがフッ素原子である場合には、カイラルスメクチックC相の相転移温度が広がるので、上記式(1−1)および(1−2)で表される化合物を添加した強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に、低温および高温で安定して液晶表示素子を駆動することができる。 In the above formulas (1-1) and (1-2), Z 1 and Z 2 each independently represent a fluorine atom or a hydrogen atom, and at least one of Z 1 and Z 2 is a fluorine atom. . Among them, it is preferable that both Z 1 and Z 2 are fluorine atoms. When both Z 1 and Z 2 are fluorine atoms, the phase transition temperature of the chiral smectic C phase is widened, so the compounds represented by the above formulas (1-1) and (1-2) were added. When the ferroelectric liquid crystal composition is used for a liquid crystal display element, the liquid crystal display element can be driven stably at low and high temperatures.

上記式(1−1)および(1−2)で表される化合物の具体例としては、下記式で表される化合物を挙げることができる。   Specific examples of the compounds represented by the above formulas (1-1) and (1-2) include compounds represented by the following formulas.

Figure 2014214137
Figure 2014214137

2.合成方法
本発明の複屈折改善剤は、任意の原料化合物から一般的に公知の有機合成方法を用いて合成することができる。以下、上記式(1−1)および(1−2)で表される化合物の合成方法について説明する。
2. Synthesis Method The birefringence improving agent of the present invention can be synthesized from an arbitrary raw material compound using a generally known organic synthesis method. Hereinafter, a method for synthesizing the compounds represented by the above formulas (1-1) and (1-2) will be described.

(1)上記式(1−1)で表される化合物
上記式(1−1)で表される化合物を合成する方法の一例として、下記式(1−3)で表される化合物の合成方法について第1過程〜第5過程に分けて説明する。
(1) Compound represented by the above formula (1-1) As an example of a method for synthesizing the compound represented by the above formula (1-1), a method for synthesizing a compound represented by the following formula (1-3) Will be described in the first to fifth steps.

Figure 2014214137
Figure 2014214137

(a)第1過程
窒素雰囲気下、氷冷した無水THFにLiAlHを添加し攪拌する。そこに、無水THFに溶解した4−trans−ペンチル−シクロヘキサンカルボン酸溶液を滴下し、その後、室温に戻して攪拌する。次いで、この溶液に水およびNaOHの15%水溶液を加えて攪拌し、セライト濾過を行うことにより不溶物を除去する。続いて、抽出、水洗、乾燥、濃縮および減圧乾燥により、無色で油状の4−trans−n−ペンチル−シクロヘキサン−メタノールを得ることができる。
(A) First Step Under a nitrogen atmosphere, LiAlH 4 is added to ice-cooled anhydrous THF and stirred. A 4-trans-pentyl-cyclohexanecarboxylic acid solution dissolved in anhydrous THF is added dropwise thereto, and then the mixture is returned to room temperature and stirred. Next, water and a 15% aqueous solution of NaOH are added to the solution, and the mixture is stirred and insolubles are removed by celite filtration. Subsequently, colorless, oily 4-trans-n-pentyl-cyclohexane-methanol can be obtained by extraction, washing with water, drying, concentration and drying under reduced pressure.

(b)第2過程
窒素雰囲気下、無水THFに2,3−ジフルオロフェノールおよび上記「(a)第1過程」にて得られた化合物を溶解した溶液を準備し、トリフェニルホスフィンを加えて氷冷する。そこに、アゾジカルボン酸ジイソプロピルを滴下し攪拌する。その後、室温に戻して攪拌して、抽出、水洗、乾燥および濃縮することにより、黄色で油状物を得ることができる。続いて、上記油状物にN−ヘキサンを加え、このとき析出した白色固体を濾過により除去して濃縮する。その後、得られた残渣を精製することにより、白色固体の4−trans−n−ペンチル−1−(2,3−ジフルオロ−フェノキシメチル)シクロヘキサンを得ることができる。
(B) Second Step Under a nitrogen atmosphere, a solution in which 2,3-difluorophenol and the compound obtained in the above “(a) first step” are dissolved in anhydrous THF is prepared, and triphenylphosphine is added to ice. Cool down. Thereto, diisopropyl azodicarboxylate is dropped and stirred. Thereafter, the mixture is returned to room temperature and stirred, followed by extraction, washing with water, drying and concentration to obtain a yellow oily substance. Subsequently, N-hexane is added to the oily substance, and the white solid precipitated at this time is removed by filtration and concentrated. Thereafter, by purifying the obtained residue, 4-trans-n-pentyl-1- (2,3-difluoro-phenoxymethyl) cyclohexane as a white solid can be obtained.

(c)第3過程
Ar雰囲気下において、無水THFに上記「(b)第2過程」にて得られた化合物を溶解した溶液を−40℃以下で攪拌し、そこにブチルリチウムヘキサン溶液を滴下して攪拌する。次に、得られた溶液にトリメトキシボランを滴下し攪拌する。次いで、この溶液を室温に戻し、希塩酸水を添加することにより酸性にして攪拌して、この溶液を抽出、乾燥および減圧濃縮する。その後、得られた残渣にN−ヘキサンを加えて氷冷し、析出した結晶をろ取することにより、白色粉末の4−(4−trans−n−ペンチル−シクロヘキシルメチルオキシ)−2,3−ジフルオロ−フェニルボロン酸を得ることができる。
(C) 3rd process Under Ar atmosphere, the solution which melt | dissolved the compound obtained by said "(b) 2nd process" in anhydrous THF was stirred at -40 degrees C or less, and a butyllithium hexane solution was dripped there. And stir. Next, trimethoxyborane is dropped into the resulting solution and stirred. The solution is then allowed to warm to room temperature, acidified by addition of dilute aqueous hydrochloric acid and stirred to extract, dry and concentrate under reduced pressure. Thereafter, N-hexane was added to the obtained residue and the mixture was ice-cooled, and the precipitated crystals were collected by filtration to give 4- (4-trans-n-pentyl-cyclohexylmethyloxy) -2,3- Difluoro-phenylboronic acid can be obtained.

(d)第4過程
上記「(c)第3過程」で得られた化合物に酢酸を加え、次いで、室温にて過酸化水溶液を加える。次に、この溶液を攪拌し、水を加えて析出した結晶をろ取することにより、淡黄色粉末の4−(4−trans−n−ペンチル−シクロヘキシルメチルオキシ)−2,3−ジフルオロ−フェノールを得ることができる。
(D) Fourth Step Acetic acid is added to the compound obtained in the above “(c) Third Step”, and then an aqueous peroxide solution is added at room temperature. Next, this solution was stirred, water was added, and the precipitated crystals were collected by filtration to give a pale yellow powder of 4- (4-trans-n-pentyl-cyclohexylmethyloxy) -2,3-difluoro-phenol. Can be obtained.

(e)第5過程
窒素雰囲気下、無水塩化メチレンに上記「(d)第4過程」にて得られた化合物を溶解した溶液に、トリエチルアミンを加えて氷冷する。この溶液に、塩化メチレンにtrans−4−n−ペンチルシクロヘキシルカルボニルクロライドを溶解した溶液を滴下して攪拌する。次に、この溶液を室温に戻して攪拌し、抽出、水洗、乾燥および減圧濃縮する。その後、得られた残渣にメタノールを加えて室温で攪拌し、析出した結晶をろ取することにより、最終生成物である白色固体の上記式(1−3)で表される化合物を得ることができる。
(E) Fifth Step Under a nitrogen atmosphere, triethylamine is added to a solution obtained by dissolving the compound obtained in the above “(d) fourth step” in anhydrous methylene chloride and ice-cooled. To this solution, a solution obtained by dissolving trans-4-n-pentylcyclohexylcarbonyl chloride in methylene chloride is added dropwise and stirred. The solution is then allowed to warm to room temperature and stirred, extracted, washed with water, dried and concentrated under reduced pressure. Thereafter, methanol is added to the obtained residue, the mixture is stirred at room temperature, and the precipitated crystals are collected by filtration to obtain a compound represented by the above formula (1-3) as a white solid as a final product. it can.

(2)上記式(1−2)で表される化合物
上記式(1−2)で表される化合物を合成する方法の一例として、下記式(1−4)で表される化合物の合成方法について第1過程〜第7過程に分けて説明する。
(2) Compound represented by the above formula (1-2) As an example of a method for synthesizing the compound represented by the above formula (1-2), a method for synthesizing the compound represented by the following formula (1-4) Will be described in the first to seventh steps.

Figure 2014214137
Figure 2014214137

(a)第1過程
まず、ベンジルブロミドの存在下において、DMF中に、2,3−ジフルオロフェノールおよび炭酸カリウムを添加し、Ar雰囲気で加熱して攪拌する。次いで、抽出、水洗、乾燥、濃縮および減圧乾燥により、油状の2,3−ジフルオロフェニルベンジルエーテルを得ることができる。
(A) First Process First, in the presence of benzyl bromide, 2,3-difluorophenol and potassium carbonate are added to DMF, and the mixture is heated and stirred in an Ar atmosphere. Subsequently, oily 2,3-difluorophenylbenzyl ether can be obtained by extraction, washing with water, drying, concentration and drying under reduced pressure.

(b)第2過程
Ar雰囲気下、THFに上記「(a)第1過程」にて得られた化合物を添加し−40℃以下で攪拌し、そこにブチルリチウムヘキサン溶液を滴下する。続いて、この溶液を攪拌した後、ドライアイスを加えて一晩攪拌する。その後、抽出、乾燥、濃縮および再結晶により、白色固体の4−ベンジルオキシ−2,3−ジフルオロ安息香酸を得ることができる。
(B) Second Step In an Ar atmosphere, the compound obtained in the above “(a) First step” is added to THF and stirred at −40 ° C. or lower, and a butyllithium hexane solution is added dropwise thereto. Subsequently, after stirring the solution, dry ice is added and stirred overnight. Subsequently, 4-benzyloxy-2,3-difluorobenzoic acid as a white solid can be obtained by extraction, drying, concentration and recrystallization.

(c)第3過程
Ar雰囲気下、THFおよびトリメトキシボランに上記「(b)第2過程」にて得られた化合物を添加し、氷冷下にて攪拌する。次いで、この溶液にボラン−ジメチルスルフィド錯体のTHF溶液を滴下し、室温にて一晩攪拌する。その後、この溶液を氷水に注ぎ込んで得られた沈殿物を濾集して減圧乾燥させることにより、白色固体の4−ベンジルオキシ−2,3−ジフルオロベンジルアルコールを得ることができる。
(C) Third Step In an Ar atmosphere, the compound obtained in the above “(b) Second Step” is added to THF and trimethoxyborane, and stirred under ice cooling. Then, a THF solution of borane-dimethylsulfide complex is added dropwise to this solution and stirred overnight at room temperature. Thereafter, the precipitate obtained by pouring this solution into ice water is collected by filtration and dried under reduced pressure, whereby 4-benzyloxy-2,3-difluorobenzyl alcohol as a white solid can be obtained.

(d)第4過程
Ar雰囲気下、ジクロロメタンに上記「(c)第3過程」にて得られた化合物を添加し、室温にて攪拌する。この溶液に三臭化リンのジクロロメタン溶液を滴下し、室温にて一晩攪拌した後、氷水を注ぎ込み分離する。その後、水洗、乾燥、濃縮および減圧乾燥により、白色固体の4−ベンジルオキシ−2,3−ジフルオロベンジルブロミドを得ることができる。
(D) Fourth Step In an Ar atmosphere, the compound obtained in the above “(c) Third Step” is added to dichloromethane and stirred at room temperature. To this solution is added dropwise a solution of phosphorus tribromide in dichloromethane, and the mixture is stirred overnight at room temperature. Thereafter, 4-benzyloxy-2,3-difluorobenzyl bromide as a white solid can be obtained by washing with water, drying, concentration and drying under reduced pressure.

(e)第5過程
Ar雰囲気下、THFおよびDMFに上記「(d)第4過程」にて得られた化合物、trans−ペンチルシクロヘキサノールおよび水素化ナトリウムを添加し、加熱して一晩攪拌する。次いで、抽出、水洗、乾燥、濃縮および精製により、白色固体の2,3−ジフルオロ−4−(trans−ペンチルシクロヘキシル)オキシメチルフェニルベンジルエーテルを得ることができる。
(E) Fifth Step Under Ar atmosphere, add the compound obtained in “(d) Fourth Step”, trans-pentylcyclohexanol and sodium hydride to THF and DMF, and heat and stir overnight. . Subsequently, 2,3-difluoro-4- (trans-pentylcyclohexyl) oxymethylphenylbenzyl ether as a white solid can be obtained by extraction, washing with water, drying, concentration and purification.

(f)第6過程
水素雰囲気下、THFおよびエタノールに、上記「(e)第5過程」にて得られた化合物、パラジウム炭素および濃塩酸を添加し、加熱して一晩攪拌する。その後、濾過、濃縮および精製により、白色固体の2,3−ジフルオロ−4−(trans−ペンチルシクロヘキシル)オキシメチルフェノールを得ることができる。
(F) Step 6 Under a hydrogen atmosphere, the compound obtained in the above “(e) Step 5”, palladium carbon and concentrated hydrochloric acid are added to THF and ethanol, heated and stirred overnight. Thereafter, filtration, concentration and purification can give 2,3-difluoro-4- (trans-pentylcyclohexyl) oxymethylphenol as a white solid.

(g)第7過程
Ar雰囲気下、ジクロロメタンに上記「(f)第6過程」で得られた化合物、trans−4−ペンチルシクロヘキシルカルボニルクロライドおよびトリエチルアミンを添加し、室温にて一晩攪拌する。次いで、抽出、水洗、乾燥、濃縮、精製および再結晶により、白色固体の上記式(1−4)で表される化合物を得ることができる。
(G) Seventh step In an Ar atmosphere, the compound obtained in the above "(f) Sixth step", trans-4-pentylcyclohexylcarbonyl chloride and triethylamine are added to dichloromethane and stirred overnight at room temperature. Next, the compound represented by the above formula (1-4) as a white solid can be obtained by extraction, washing with water, drying, concentration, purification and recrystallization.

3.用途
上記式(1)で表される化合物の用途は特に限定されるものではないが、強誘電性液晶組成物の複屈折改善剤として好適に用いられる。上記式(1)で表される化合物は、上記強誘電性液晶組成物に含有されることによって、上記強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができ、セルギャップが大きくとも色ずれの発生を抑制し良好な白色表示を得ることが可能であるとともに、液晶分子のチルト角が極端に小さくなることなく液晶表示素子の透過率を維持することができる。
3. Use The use of the compound represented by the formula (1) is not particularly limited, but it is suitably used as a birefringence improving agent for a ferroelectric liquid crystal composition. When the compound represented by the formula (1) is contained in the ferroelectric liquid crystal composition, the birefringence of the ferroelectric liquid crystal composition can be reduced, and even if the cell gap is large, the color shift is small. In addition, it is possible to obtain a good white display and to maintain the transmittance of the liquid crystal display element without extremely reducing the tilt angle of the liquid crystal molecules.

ここで、上記式(1)で表される化合物を含有する強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いる場合、上記式(1)で表される化合物としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   Here, when the ferroelectric liquid crystal composition containing the compound represented by the above formula (1) is used in a liquid crystal display element, the compound represented by the above formula (1) is used alone. It is also possible to use a mixture of two or more.

B.強誘電性液晶組成物
本発明の強誘電性液晶組成物は、上記式(1)で表される化合物を含有することを特徴とするものである。
B. Ferroelectric liquid crystal composition The ferroelectric liquid crystal composition of the invention contains a compound represented by the above formula (1).

本発明の強誘電性液晶組成物によれば、上記式(1)で表される化合物を含有することにより、透過率を維持しつつ、複屈折を小さくすることができる。   According to the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention, birefringence can be reduced while maintaining the transmittance by containing the compound represented by the above formula (1).

以下、本発明の強誘電性液晶組成物における各成分について説明する。   Hereinafter, each component in the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention will be described.

1.上記式(1)で表される化合物
上記式(1)で表される化合物について説明する。
1. The compound represented by the above formula (1) The compound represented by the above formula (1) will be described.

本発明の強誘電性液晶組成物に用いられる上記式(1)で表される化合物は1種のみであってもよく、あるいは、2種以上であってもよい。   The compound represented by the above formula (1) used in the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention may be only one type, or two or more types.

本発明の強誘電性液晶組成物中の上記式(1)で表される化合物の含有量としては、液晶分子のチルト角が極端に小さくなることなく、複屈折を小さくすることができれば特に限定されるものではないが、本発明の強誘電性液晶組成物中にて5質量%〜60質量%の範囲内であることが好ましく、中でも10質量%〜50質量%の範囲内であることが好ましく、特に10質量%〜40質量%の範囲内であることが好ましい。上記式(1)で表される化合物の含有量が少ないと、複屈折が小さくなる効果が十分に得られない場合がある。一方、上記式(1)で表される化合物の含有量が多いと、粘度が高くなり応答速度が低下する場合や、駆動電圧が高くなる場合がある。また、化合物の含有量が多いと、カイラルスメクチックC相の温度範囲が高温側にシフトして低温側の相転移温度が室温に近づいたり、さらに強誘電性液晶組成物中の単一成分が増えたりして、結晶化しやすくなる場合がある。   The content of the compound represented by the above formula (1) in the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is particularly limited as long as the birefringence can be reduced without extremely reducing the tilt angle of the liquid crystal molecules. However, it is preferably in the range of 5% by mass to 60% by mass in the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention, and more preferably in the range of 10% by mass to 50% by mass. It is particularly preferable that the content be in the range of 10% by mass to 40% by mass. If the content of the compound represented by the above formula (1) is small, the effect of reducing the birefringence may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the content of the compound represented by the above formula (1) is large, the viscosity may increase and the response speed may decrease, or the drive voltage may increase. In addition, when the content of the compound is large, the temperature range of the chiral smectic C phase shifts to the high temperature side, the phase transition temperature on the low temperature side approaches room temperature, and the single component in the ferroelectric liquid crystal composition increases. Or may be easily crystallized.

なお、上記式(1)で表される化合物については、上記「A.上記式(1)で表される化合物」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   In addition, about the compound represented by the said Formula (1), since it is the same as that of what was demonstrated in the above-mentioned "A. Compound represented by the said Formula (1)" section, description here is abbreviate | omitted.

2.キラル化合物
本発明の強誘電性液晶組成物は、通常、キラル化合物を含有するものである。
本発明に用いられるキラル化合物としては、強誘電性液晶組成物のキラル化合物として一般的に用いられるものを使用することができる。なお、キラル化合物はスメクチック性を有する必要はなく、また液晶性を示す必要もない。
2. Chiral Compound The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention usually contains a chiral compound.
As the chiral compound used in the present invention, those generally used as a chiral compound of a ferroelectric liquid crystal composition can be used. Note that the chiral compound does not need to have smectic properties and does not need to exhibit liquid crystallinity.

中でも、キラル化合物は、2個以上のベンゼン環が直接結合されたものであることが好ましく、3個以上のベンゼン環が直接結合されたものであることがより好ましい。ベンゼン環は平面的な構造をとるため、2個以上のベンゼン環が直接結合されたキラル化合物は、ベンゼン環平面が積層して配向する傾向がある。そのため、ベンゼン環平面に平行な方向とベンゼン環平面に垂直な方向とで屈折率が大きく異なり、複屈折が大きくなりやすい。一方、本発明においては複屈折を小さくすることができるので、このようなキラル化合物を用いた場合に有効である。   Among them, the chiral compound is preferably a compound in which two or more benzene rings are directly bonded, and more preferably a compound in which three or more benzene rings are directly bonded. Since the benzene ring has a planar structure, a chiral compound in which two or more benzene rings are directly bonded has a tendency that the benzene ring planes are stacked and oriented. Therefore, the refractive index differs greatly between the direction parallel to the benzene ring plane and the direction perpendicular to the benzene ring plane, and birefringence tends to increase. On the other hand, in the present invention, birefringence can be reduced, which is effective when such a chiral compound is used.

また、3個以上のベンゼン環が直接結合されたキラル化合物としては、下記一般式(2)で表されるキラル化合物Aおよび下記一般式(3)で表されるキラル化合物Bの少なくともいずれかであることが好ましい。このようなキラル化合物が含有されていることにより、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に耐衝撃性を向上させることができる。強誘電性液晶は、ネマチック液晶に比べて分子の秩序性が高いために、衝撃により分子配向の規則性が乱されると元の状態に戻りにくい、すなわち外部衝撃に非常に弱いので、耐衝撃性が良好であることが好ましい。
本発明においては、上述したように、強誘電性液晶組成物がこのような耐衝撃性を改善するキラル化合物を含有する場合、耐衝撃性を維持しつつ、複屈折を小さくすることが可能である。
なお、キラル化合物Aおよびキラル化合物Bはコア部に3個以上のベンゼン環を有するので複屈折が特に大きくなりやすいが、上述のように本発明においては上記式(1)で表される化合物の少なくともいずれかの化合物が添加されていることによって強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができる。
In addition, as a chiral compound in which three or more benzene rings are directly bonded, at least one of a chiral compound A represented by the following general formula (2) and a chiral compound B represented by the following general formula (3): Preferably there is. By containing such a chiral compound, impact resistance can be improved when the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is used in a liquid crystal display device. Ferroelectric liquid crystals have higher molecular ordering than nematic liquid crystals, so if the regularity of molecular orientation is disturbed by impact, it is difficult to return to its original state, that is, it is very vulnerable to external impact. It is preferable that the property is good.
In the present invention, as described above, when the ferroelectric liquid crystal composition contains a chiral compound that improves the impact resistance, it is possible to reduce the birefringence while maintaining the impact resistance. is there.
Chiral compound A and chiral compound B have three or more benzene rings in the core portion, so that birefringence tends to be particularly large. However, as described above, in the present invention, the compound represented by the above formula (1) By adding at least one of the compounds, the birefringence of the ferroelectric liquid crystal composition can be reduced.

以下、本発明におけるキラル化合物について、キラル化合物Aとキラル化合物Bとに分けて説明する。   Hereinafter, the chiral compound in the present invention will be described separately for chiral compound A and chiral compound B.

(1)キラル化合物A
本発明に用いられるキラル化合物Aは、下記一般式(2)で表されるものである。
(1) Chiral compound A
The chiral compound A used in the present invention is represented by the following general formula (2).

Figure 2014214137
Figure 2014214137

上記式(2)において、R10は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
炭素数は4〜18であればよいが、中でも6〜18が好ましく、6〜12がさらに好ましい。炭素数が上記範囲よりも多いと、キラル化合物Aの合成が困難となり、コストが嵩むからである。一方、炭素数が上記範囲よりも少ないと、強誘電性液晶組成物がスメクチック相を発現しない場合があるからである。アルキル基またはアルコキシアルキル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ハロゲン原子で置換されていなくてもよい。
アルキル基またはアルコキシアルキル基は、直鎖状または分岐状である。
20は、キラルな基であり、下記一般式(4)で表される基である。
In the above formula (2), R 10 is a non-chiral group, and is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group which may be substituted with a halogen atom.
Although carbon number should just be 4-18, 6-18 are preferable especially and 6-12 are more preferable. This is because when the number of carbon atoms is larger than the above range, the synthesis of the chiral compound A becomes difficult and the cost increases. On the other hand, if the number of carbon atoms is less than the above range, the ferroelectric liquid crystal composition may not exhibit a smectic phase. The alkyl group or alkoxyalkyl group may be substituted with a halogen atom or may not be substituted with a halogen atom.
The alkyl group or alkoxyalkyl group is linear or branched.
R 20 is a chiral group, and is a group represented by the following general formula (4).

Figure 2014214137
Figure 2014214137

上記式(4)において、R30は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
上記式(4)において、Yは、−CHまたはフッ素原子を表す。Yは−CHであってもフッ素原子であってもよいが、中でも−CHであることが好ましい。キラル化合物Aの合成が容易であり、安定してキラル化合物Aを製造することができ、強誘電性液晶組成物を安価に得ることができるからである。
In the above formula (4), R 30 is a C1-C10 saturated or unsaturated linear, branched or cyclic alkyl group or alkoxyalkyl group which may be substituted with a halogen atom.
In the above formula (4), Y 1 represents —CH 3 or a fluorine atom. Y 1 may be —CH 3 or a fluorine atom, and among them, —CH 3 is preferable. This is because the synthesis of the chiral compound A is easy, the chiral compound A can be stably produced, and the ferroelectric liquid crystal composition can be obtained at a low cost.

mは0または1である。nは0または1である。
また、上記式(4)において、*印はキラル中心を示す。m=0のとき、1位の炭素原子がキラル中心となり、m=1のとき、2位の炭素原子がキラル中心となる。
また、上記式(4)においてR20はキラルな基であるため、上記式(4)において、Y1が−CH、n=0のとき、R30は−CHではない。
m is 0 or 1. n is 0 or 1.
In the above formula (4), * indicates a chiral center. When m = 0, the 1st carbon atom becomes a chiral center, and when m = 1, the 2nd carbon atom becomes a chiral center.
In the above formula (4), R 20 is a chiral group. Therefore, in the above formula (4), when Y 1 is —CH 3 and n = 0, R 30 is not —CH 3 .

上記式(2)において、X〜Xは、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜Xのうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子である。
〜Xのすべてが水素原子である場合には、キラル化合物Aの溶解性が低下するため、キラル化合物Aの合成、精製が困難になり、コストが高くなるおそれがある。これに対し、本発明のようにX〜Xのうち1つ以上が−CH、−CFまたはハロゲン原子である場合には、キラル化合物Aの溶媒への溶解性が高くなり、大量合成、精製が可能になる。また、キラル化合物Aの立体構造に歪みが生じ、この歪みが規則的過ぎる分子配列を緩和するので、高い耐衝撃性を得ることができると考えられる。
In the above formula (2), X 1 to X 8 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 1 to X 8 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom.
When all of X 1 to X 8 are hydrogen atoms, the solubility of the chiral compound A is lowered, so that the synthesis and purification of the chiral compound A becomes difficult and the cost may increase. On the other hand, when one or more of X 1 to X 8 are —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom as in the present invention, the solubility of the chiral compound A in the solvent increases, Synthesis and purification become possible. In addition, since the steric structure of the chiral compound A is distorted, and this distortion relaxes the molecular arrangement that is too regular, it is considered that high impact resistance can be obtained.

中でも、X〜X、X〜Xのいずれか1つ以上が、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子であることが好ましい。X〜X、X〜Xの位置に置換基を有する場合はX、Xの位置の場合よりもキラル化合物の溶解性が良いからである。これは、X、Xの位置の場合は他の位置の場合に比べて置換基による歪みが少ないためであると考えられる。 Among them, any one or more of X 1 ~X 3, X 5 ~X 7 is, -CH 3 each independently is preferably a -CF 3 or a halogen atom. This is because the chiral compound has better solubility than the X 4 and X 8 positions when it has a substituent at the X 1 to X 3 and X 5 to X 7 positions. This is presumably because the X 4 and X 8 positions are less distorted by substituents than the other positions.

1個のベンゼン環は、1〜4個の置換基を有することができるが、中でも1個または2個の置換基を有することが好ましい。置換基が1個の場合、置換基は−CH、フッ素原子または塩素原子であることが好ましく、中でも−CHまたはフッ素原子であることが好ましい。一方、置換基が2個の場合にはいずれの置換基もフッ素原子であることが好ましい。この場合、2個の置換基の位置としては、例えばXおよびX、またはXおよびXがフッ素原子である場合のようにベンゼン環の隣り合う炭素原子にそれぞれフッ素原子が置換していることが好ましい。ベンゼン環の隣り合う炭素原子に2個のフッ素原子がそれぞれ置換し、ベンゼン環が対称的に置換されている場合には、カイラルスメクチックC相が安定し、液晶分子のチルト角を大きくすることができるため、液晶表示素子の透過率を高めることができる。また、2個の置換基がより近くに位置する炭素原子に結合していることにより、分子配列の規則性を緩和することができ、結晶化を抑制することができる。
また、上記式(2)で表されるキラル化合物は、合計で1〜2個の置換基を有することが好ましい。
上記式(2)で表されるキラル化合物においては、X〜Xが結合しているベンゼン環のうち1個のベンゼン環が置換基を有することが好ましく、中でも、X、X、X、Xが結合しているベンゼン環が置換基を有することが好ましい。直接結合された3個のベンゼン環のうち、真ん中に位置するベンゼン環が置換基を有することにより、強誘電性液晶組成物が結晶化しにくくなるからである。
特に、置換基の合計数が1個の場合、X、X、X、Xのいずれか1つが、−CH、フッ素原子または塩素原子であることが好ましく、−CHまたはフッ素原子であることがより好ましい。また、1個のベンゼン環が2個の置換基を有し、置換基の合計数が2個の場合、XおよびX、または、XおよびXが、フッ素原子であることが好ましい。
One benzene ring can have 1 to 4 substituents, and among them, it is preferable to have 1 or 2 substituents. When there is one substituent, the substituent is preferably —CH 3 , a fluorine atom or a chlorine atom, and more preferably —CH 3 or a fluorine atom. On the other hand, when there are two substituents, it is preferable that any substituent is a fluorine atom. In this case, as the position of the two substituents, for example, when X 1 and X 2 , or X 3 and X 4 are fluorine atoms, the adjacent carbon atoms of the benzene ring are each substituted with a fluorine atom. Preferably it is. When two fluorine atoms are substituted on adjacent carbon atoms of the benzene ring, and the benzene ring is symmetrically substituted, the chiral smectic C phase is stabilized and the tilt angle of the liquid crystal molecules can be increased. Therefore, the transmittance of the liquid crystal display element can be increased. In addition, since two substituents are bonded to a carbon atom located closer, the regularity of the molecular arrangement can be relaxed and crystallization can be suppressed.
Moreover, it is preferable that the chiral compound represented by the said Formula (2) has 1-2 substituents in total.
In the chiral compound represented by the above formula (2), it is preferable that one of the benzene rings to which X 1 to X 8 are bonded has a substituent, among which X 1 , X 2 , It is preferable that the benzene ring to which X 5 and X 6 are bonded has a substituent. This is because, among the three directly bonded benzene rings, the ferroelectric liquid crystal composition is difficult to crystallize because the middle benzene ring has a substituent.
In particular, when the total number of substituents is 1, any one of X 1 , X 2 , X 5 , and X 6 is preferably —CH 3 , a fluorine atom, or a chlorine atom, and —CH 3 or fluorine More preferably it is an atom. When one benzene ring has two substituents and the total number of substituents is 2, X 1 and X 2 or X 5 and X 6 are preferably fluorine atoms. .

上記式(2)で表されるキラル化合物Aの具体例としては、下記一般式(2−1)〜(2−4)で表されるキラル化合物Aが挙げられる。   Specific examples of the chiral compound A represented by the above formula (2) include chiral compounds A represented by the following general formulas (2-1) to (2-4).

Figure 2014214137
Figure 2014214137

上記式(2−1)〜(2−4)において、R11は炭素数1〜10の飽和または不飽和の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基であり、中でも、R11は、直鎖状もしくは分岐状の飽和のアルキル基、またはフェニルアルキル基であることが好ましい。*印はキラル中心を示し、mは0または1である。pは4〜18であり、好ましくは6〜18、より好ましくは6〜12である。上記式(2−1)および(2−2)において、X21およびX22はそれぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子を表し、中でも、−CH、フッ素原子または塩素原子が好ましい。X21およびX22の位置としては、上述のX〜Xの位置と同様である。jおよびkは一方が0、他方が1である。 In the above formula (2-1) ~ (2-4), R 11 is a straight, branched or cyclic saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, among them, R 11 is straight It is preferably a chain or branched saturated alkyl group or a phenylalkyl group. * Indicates a chiral center, and m is 0 or 1. p is 4 to 18, preferably 6 to 18, and more preferably 6 to 12. In the above formulas (2-1) and (2-2), X 21 and X 22 each independently represent —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom, and among them, —CH 3 , a fluorine atom or a chlorine atom represents preferable. The positions of X 21 and X 22 are the same as the positions of X 1 to X 8 described above. One of j and k is 0 and the other is 1.

上記式(2−1)〜(2−4)で表されるキラル化合物Aの具体例としては、下記式で表されるキラル化合物Aを挙げることができる。   Specific examples of the chiral compound A represented by the above formulas (2-1) to (2-4) include the chiral compound A represented by the following formula.

Figure 2014214137
Figure 2014214137

このようなキラル化合物Aとしては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
キラル化合物Aは、例えば、国際公開第2010/031431号パンフレットに記載の方法により合成することができる。
As such a chiral compound A, 1 type may be used independently and 2 or more types may be mixed and used for it.
The chiral compound A can be synthesized, for example, by the method described in International Publication No. 2010/031431.

(2)キラル化合物B
本発明に用いられるキラル化合物Bは、下記一般式(3)で表されるものである。
(2) Chiral compound B
The chiral compound B used in the present invention is represented by the following general formula (3).

Figure 2014214137
Figure 2014214137

上記式(3)において、Kは、単結合またはシクロヘキサン環を表す。Kが単結合である場合、下記一般式(3−1)で表されるように、キラル化合物Bは4個のベンゼン環が直接結合されたものとなる。Kがシクロヘキサン環である場合、下記一般式(3−2)で表されるように、キラル化合物Bは4個のベンゼン環と1個のシクロヘキサン環とが直接結合されたものとなる。中でも、Kは単結合であることが好ましい。 In the above formula (3), K 2 represents a single bond or a cyclohexane ring. When K 2 is a single bond, as represented by the following general formula (3-1), the chiral compound B is obtained by directly bonding four benzene rings. When K 2 is a cyclohexane ring, as represented by the following general formula (3-2), the chiral compound B is obtained by directly bonding four benzene rings and one cyclohexane ring. Among these, K 2 is preferably a single bond.

Figure 2014214137
Figure 2014214137

上記式(3)において、R40は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数4〜18の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。なお、R40については、上記式(2)におけるR10と同様であるため、ここでの説明は省略する。 In the above formula (3), R 40 is a non-chiral group and is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom. Note that R 40 is the same as the R 10 in the formula (2), description thereof is omitted here.

上記式(3)において、R50は、1個以上のキラル中心をもつキラルな基であり、上記式(4)で表される基である。なお、上記式(4)で表される基については、上記キラル化合物Aの場合と同様であるため、ここでの説明は省略する。 In the above formula (3), R 50 is a chiral group having one or more chiral centers, and is a group represented by the above formula (4). In addition, about group represented by the said Formula (4), since it is the same as that of the case of the said chiral compound A, description here is abbreviate | omitted.

上記式(3)において、X〜X20は、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜X20のうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子である。なお、X〜X20のうち1つ以上が−CH、−CFまたはハロゲン原子である理由については、上記式(2)におけるX〜Xの場合と同様であるので、ここでの説明は省略する。 In the above formula (3), X 9 to X 20 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 9 to X 20 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom. Note that the reason why one or more of X 9 to X 20 is —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom is the same as in the case of X 1 to X 8 in the above formula (2). Description of is omitted.

中でも、X〜X13、X15〜X19のいずれか1つ以上が、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子であることが好ましい。X〜X13、X15〜X19の位置に置換基を有する場合はX14、X20の位置の場合よりもキラル化合物の溶解性が良いからである。これは、X14、X20の位置の場合は他の位置の場合に比べて置換基による歪みが少ないためであると考えられる。 Among them, any one or more of X 9 ~X 13, X 15 ~X 19 is, -CH 3 each independently is preferably a -CF 3 or a halogen atom. This is because the chiral compound has better solubility than the X 14 and X 20 positions when it has a substituent at the X 9 to X 13 and X 15 to X 19 positions. This is presumably because the X 14 and X 20 positions are less distorted by substituents than the other positions.

〜X20が結合している3個のベンゼン環のうち、置換基を有するベンゼン環は、1〜4個の置換基を有することができるが、中でも1〜2個の置換基を有することが好ましい。1個のベンゼン環が1個の置換基を有する場合、置換基は−CH、フッ素原子または塩素原子であることが好ましく、−CHまたはフッ素原子であることがより好ましい。また、1個のベンゼン環が2個の置換基を有する場合、置換基はいずれもフッ素原子であることが好ましい。この場合、上記2個の置換基の位置としては、上記キラル化合物Aの場合と同様の理由から、例えばX11およびX12がフッ素原子である場合のようにベンゼン環の隣り合う炭素原子にそれぞれフッ素原子が置換していることが好ましい。
また、上記式(3)で表されるキラル化合物において、合計で1〜2個の置換基を有することが好ましい。
さらに、X〜X20が結合しているベンゼン環のうち1個のベンゼン環が置換基を有することが好ましく、中でも、結晶化抑制の観点から、真ん中に位置するベンゼン環、具体的にはX、X10、X15、X16が結合しているベンゼン環およびX11、X12、X17、X18が結合しているベンゼン環のいずれかが置換基を有することが好ましい。
特に、置換基の合計数が1個の場合、X〜X20のいずれか1つが−CH、フッ素原子または塩素原子であることが好ましく、−CHまたはフッ素原子であることがより好ましい。また、1個のベンゼン環が2個の置換基を有し、置換基の合計数が2個の場合、XおよびX10、X11およびX12、X15およびX16、または、X17およびX18がフッ素原子であることが好ましい。
Among the three benzene rings to which X 9 to X 20 are bonded, the benzene ring having a substituent can have 1 to 4 substituents, and among them, has 1 to 2 substituents. It is preferable. When one benzene ring has one substituent, the substituent is preferably —CH 3 , a fluorine atom or a chlorine atom, and more preferably —CH 3 or a fluorine atom. Moreover, when one benzene ring has two substituents, it is preferable that all the substituents are fluorine atoms. In this case, as the position of the two substituents, for the same reason as in the case of the chiral compound A, for example, when X 11 and X 12 are fluorine atoms, each adjacent carbon atom of the benzene ring is It is preferable that the fluorine atom is substituted.
In addition, the chiral compound represented by the above formula (3) preferably has 1 to 2 substituents in total.
Furthermore, it is preferable that one benzene ring has a substituent among the benzene rings to which X 9 to X 20 are bonded. Among them, from the viewpoint of suppressing crystallization, a benzene ring located in the middle, specifically, Any of the benzene ring to which X 9 , X 10 , X 15 and X 16 are bonded and the benzene ring to which X 11 , X 12 , X 17 and X 18 are bonded preferably has a substituent.
In particular, when the total number of substituents is 1, any one of X 9 to X 20 is preferably —CH 3 , a fluorine atom or a chlorine atom, and more preferably —CH 3 or a fluorine atom. . Moreover, when one benzene ring has two substituents and the total number of substituents is 2, X 9 and X 10 , X 11 and X 12 , X 15 and X 16 , or X 17 And X 18 is preferably a fluorine atom.

上記式(3−1)および(3−2)において、R40、R50、X〜X20は、上記式(3)と同様である。 In the above formulas (3-1) and (3-2), R 40 , R 50 , and X 9 to X 20 are the same as those in the above formula (3).

上記式(3)で表されるキラル化合物Bの具体例としては、下記一般式(3−3)〜(3−10)で表されるキラル化合物Bが挙げられる。   Specific examples of the chiral compound B represented by the above formula (3) include chiral compounds B represented by the following general formulas (3-3) to (3-10).

Figure 2014214137
Figure 2014214137

上記式(3−3)〜(3−10)において、R12は炭素数1〜10の飽和または不飽和の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基であり、中でも、R12は、飽和の直鎖状または分岐状のアルキル基、あるいはフェニルアルキル基であることが好ましい。*印はキラル中心を示し、mは0または1であり、1位もしくは2位の炭素原子がキラル中心となる。vは4〜18であり、好ましくは6〜18、より好ましくは6〜12である。上記式(3−3)、(3−4)、(3−7)および(3−8)において、X31〜X33はそれぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子を表し、中でも、−CH、フッ素原子または塩素原子が好ましい。X31〜X33の位置としては、上述のX〜X20の位置と同様である。r、sおよびtはいずれか1つまたは2つが1、残りが0であり、上記式(3−5)、(3−6)、(3−9)および(3−10)において、yおよびzは一方が1、他方が0である。 In the above formulas (3-3) to (3-10), R 12 is a saturated or unsaturated linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Among them, R 12 is saturated. It is preferably a linear or branched alkyl group or a phenylalkyl group. * Indicates a chiral center, m is 0 or 1, and the 1st or 2nd carbon atom is the chiral center. v is 4 to 18, preferably 6 to 18, and more preferably 6 to 12. In the above formulas (3-3), (3-4), (3-7) and (3-8), X 31 to X 33 each independently represent —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom, Among these, —CH 3 , a fluorine atom or a chlorine atom is preferable. The positions of X 31 to X 33 are the same as the positions of X 9 to X 20 described above. any one or two of r, s, and t are 1, and the rest are 0. In the above formulas (3-5), (3-6), (3-9), and (3-10), y and One z is 1 and the other is 0.

上記式(3−3)〜(3−10)で表されるキラル化合物Bの具体例としては、下記式で表されるキラル化合物Bを挙げることができる。   Specific examples of the chiral compound B represented by the above formulas (3-3) to (3-10) include a chiral compound B represented by the following formula.

Figure 2014214137
Figure 2014214137

このようなキラル化合物Bとしては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
例えば、強誘電性液晶組成物が、上記式(3−1)で表されるキラル化合物Bと上記式(3−2)で表されるキラル化合物Bとを含有していてもよい。
As such a chiral compound B, 1 type may be used independently and 2 or more types may be mixed and used for it.
For example, the ferroelectric liquid crystal composition may contain a chiral compound B represented by the above formula (3-1) and a chiral compound B represented by the above formula (3-2).

キラル化合物Bは、例えば、国際公開第2010/031431号パンフレットに記載の方法により合成することができる。   The chiral compound B can be synthesized, for example, by the method described in International Publication No. 2010/031431.

(3)キラル化合物Aおよびキラル化合物B
本発明の強誘電性液晶組成物がキラル化合物Aおよびキラル化合物Bの少なくともいずれかを含有する場合、キラル化合物Aのみを含有していてもよく、キラル化合物Bのみを含有していてもよく、キラル化合物Aおよびキラル化合物Bを含有していてもよい。また、強誘電性液晶組成物がキラル化合物Aを含有する場合、1種類のキラル化合物Aを含有していてもよく、2種類以上のキラル化合物Aを含有していてもよい。同様に、強誘電性液晶組成物がキラル化合物Bを含有する場合、1種類のキラル化合物Bを含有していてもよく、2種類以上のキラル化合物Bを含有していてもよい。
(3) Chiral compound A and chiral compound B
When the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains at least one of the chiral compound A and the chiral compound B, it may contain only the chiral compound A, may contain only the chiral compound B, Chiral compound A and chiral compound B may be contained. Further, when the ferroelectric liquid crystal composition contains the chiral compound A, it may contain one kind of chiral compound A or two or more kinds of chiral compounds A. Similarly, when the ferroelectric liquid crystal composition contains the chiral compound B, it may contain one kind of chiral compound B or may contain two or more kinds of chiral compounds B.

特に、本発明の強誘電性液晶組成物は、キラル化合物Aとキラル化合物Bとを含有することが好ましい。また、本発明の強誘電性液晶組成物は、上記式(3−1)で表される4個のベンゼン環が直接結合されたキラル化合物B1と上記式(3−2)で表される4個のベンゼン環および1個のシクロヘキサン環が直接結合されたキラル化合物B2とを含有することも好ましい。このような2種類のキラル化合物が含有されていることにより、耐衝撃性を効果的に向上させることができるからである。   In particular, the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention preferably contains a chiral compound A and a chiral compound B. In addition, the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention includes a chiral compound B1 in which four benzene rings represented by the above formula (3-1) are directly bonded and 4 represented by the above formula (3-2). It is also preferable to contain a chiral compound B2 in which one benzene ring and one cyclohexane ring are directly bonded. It is because impact resistance can be effectively improved by containing such two types of chiral compounds.

本発明の強誘電性液晶組成物がキラル化合物Aのみを含有する場合、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Aの含有量としては、耐衝撃性の効果が得られる程度であれば特に限定されるものではない。上記キラル化合物Aを1種単独で用いる場合にはそのキラル化合物Aの含有量が、上記キラル化合物Aを2種以上混合する場合には2種以上のキラル化合物Aの各含有量が、強誘電性液晶組成物中にて5質量%以上であることが好ましい。中でも、上記キラル化合物Aを1種単独で用いる場合にはそのキラル化合物Aの含有量が、上記キラル化合物Aを2種以上混合する場合には2種以上のキラル化合物Aの合計含有量が、強誘電性液晶組成物中で5質量%〜35質量%の範囲内であることが好ましく、15質量%〜30質量%の範囲内であることがより好ましい。キラル化合物Aの含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の耐衝撃性が得られない場合があり、一方、キラル化合物Aの含有量が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶組成物が、粘度が高くなったり、結晶化しやすくなったりして、十分な耐衝撃性が得られない場合があり、また液晶表示素子を作製する際に液晶層の形成が困難となる場合があるからである。   When the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains only the chiral compound A, the content of the chiral compound A in the ferroelectric liquid crystal composition is particularly limited as long as an impact resistance effect is obtained. Is not to be done. When one of the above chiral compounds A is used alone, the content of the chiral compound A is ferroelectric. When two or more of the above chiral compounds A are mixed, each content of two or more of the chiral compounds A is ferroelectric. It is preferable that it is 5 mass% or more in a crystalline liquid crystal composition. Among them, when the chiral compound A is used alone, the content of the chiral compound A is, and when two or more chiral compounds A are mixed, the total content of the two or more chiral compounds A is In the ferroelectric liquid crystal composition, it is preferably in the range of 5% by mass to 35% by mass, and more preferably in the range of 15% by mass to 30% by mass. If the content of the chiral compound A is less than the above range, the desired impact resistance may not be obtained. On the other hand, if the content of the chiral compound A is more than the above range, the ferroelectric liquid crystal composition may be obtained. In some cases, the viscosity becomes high or the crystallized easily, and sufficient impact resistance may not be obtained, and it may be difficult to form a liquid crystal layer when manufacturing a liquid crystal display element. is there.

本発明の強誘電性液晶組成物がキラル化合物Bのみを含有する場合、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Bの含有量としては、耐衝撃性の効果が得られる程度であれば特に限定されるものではなく、上記キラル化合物Aの含有量と同様である。   When the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains only the chiral compound B, the content of the chiral compound B in the ferroelectric liquid crystal composition is particularly limited as long as an impact resistance effect is obtained. The content is the same as that of the chiral compound A.

本発明の強誘電性液晶組成物がキラル化合物Aおよびキラル化合物Bを含有する場合、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Aおよびキラル化合物Bの合計含有量としては、耐衝撃性の効果が得られる程度であれば特に限定されるものではなく、上記キラル化合物Aの含有量と同様である。   When the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains the chiral compound A and the chiral compound B, the total content of the chiral compound A and the chiral compound B in the ferroelectric liquid crystal composition has an impact resistance effect. If it is a grade obtained, it will not specifically limit, It is the same as that of content of the said chiral compound A.

また、本発明の強誘電性液晶組成物がキラル化合物Aおよびキラル化合物Bを含有する場合、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Bの含有量は、キラル化合物Aの含有量以上であることが好ましい。キラル化合物Aはキラル化合物Bと比較して、電圧を印加したときの液晶分子のチルト角を小さくする傾向があるので、キラル化合物Bに比べてキラル化合物Aの含有量を多くすると、液晶分子のチルト角が小さくなり、明るさが十分得られないおそれがある。これに対し、キラル化合物Bがキラル化合物Aに比べて多く含まれていることにより、液晶分子のチルト角を大きくすることができ、駆動性能を向上させることができるからである。   Further, when the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains the chiral compound A and the chiral compound B, the content of the chiral compound B in the ferroelectric liquid crystal composition is not less than the content of the chiral compound A. Is preferred. Since the chiral compound A has a tendency to reduce the tilt angle of the liquid crystal molecules when a voltage is applied as compared with the chiral compound B, if the content of the chiral compound A is increased compared to the chiral compound B, the liquid crystal molecules There is a possibility that the tilt angle becomes small and sufficient brightness cannot be obtained. On the other hand, when the chiral compound B is contained in a larger amount than the chiral compound A, the tilt angle of the liquid crystal molecules can be increased and the driving performance can be improved.

3.ホスト液晶
本発明の強誘電性液晶組成物は、ホスト液晶をさらに含有していてもよい。
ホスト液晶としては、強誘電性液晶組成物のホスト液晶として一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、フェニルピリミジン化合物を挙げることができる。
ここで、フェニルピリミジン化合物はコア部にベンゼン環およびピリミジン環の芳香環を少なくとも2個有するので複屈折が大きくなりやすいが、本発明においては上記式(1)で表される化合物が添加されていることによって強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができる。
ホスト液晶は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
3. Host liquid crystal The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention may further contain a host liquid crystal.
As the host liquid crystal, those generally used as the host liquid crystal of the ferroelectric liquid crystal composition can be used, and examples thereof include a phenylpyrimidine compound.
Here, since the phenylpyrimidine compound has at least two aromatic rings of a benzene ring and a pyrimidine ring in the core portion, birefringence tends to increase, but in the present invention, the compound represented by the above formula (1) is added. Therefore, the birefringence of the ferroelectric liquid crystal composition can be reduced.
A host liquid crystal may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.

強誘電性液晶組成物中のホスト液晶の含有量としては、上記キラル化合物の含有量を上記範囲とすることができれば特に限定されるものではない。   The content of the host liquid crystal in the ferroelectric liquid crystal composition is not particularly limited as long as the content of the chiral compound can be within the above range.

4.強誘電性液晶組成物
本発明の強誘電性液晶組成物としては、カイラルスメクチックC(SmC)相を発現するものであれば特に限定されるものではない。強誘電性液晶組成物の相系列としては、例えば、降温過程においてネマチック(N)相−コレステリック(Ch)相−SmC相と相変化するもの、N相−SmC相と相変化するもの、N相−スメクチックA(SmA)相−SmC相と相変化するもの、N相−Ch相−SmA相−SmC相と相変化するもの、などを挙げることができる。
4). Ferroelectric liquid crystal composition The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is not particularly limited as long as it exhibits a chiral smectic C (SmC * ) phase. As the phase series of the ferroelectric liquid crystal composition, for example, a phase change with a nematic (N) phase-cholesteric (Ch) phase-SmC * phase, a phase change with an N phase-SmC * phase in the temperature lowering process, Examples thereof include those that change phase with N phase-smectic A (SmA) phase-SmC * phase and those that change phase with N phase-Ch phase-SmA phase-SmC * phase.

また、強誘電性液晶組成物としては、双安定性を示すものおよび単安定性を示すもののいずれも用いることができる。中でも、単安定性を示す強誘電性液晶組成物が好ましい。単安定性を示す強誘電性液晶組成物を用いた場合には、電圧変化により液晶のダイレクタ(分子軸の傾き)を連続的に変化させ、透過光度をアナログ変調することで、階調表示が可能となるからである。特に、液晶表示素子をフィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させる場合には、単安定性を示す強誘電性液晶組成物を用いることが好ましい。単安定性を示す強誘電性液晶組成物を用いることにより、TFTを用いたアクティブマトリックス方式による駆動が可能になり、また、電圧変調により階調制御が可能になり、高精細で高品位の表示を実現することができるからである。   In addition, as the ferroelectric liquid crystal composition, either one showing bistability or one showing monostability can be used. Among these, a ferroelectric liquid crystal composition exhibiting monostability is preferable. When a ferroelectric liquid crystal composition exhibiting monostability is used, gradation display is achieved by continuously changing the director of the liquid crystal (inclination of the molecular axis) by changing the voltage and analog-modulating the transmitted light intensity. This is because it becomes possible. In particular, when the liquid crystal display element is driven by a field sequential color system, it is preferable to use a ferroelectric liquid crystal composition exhibiting monostability. By using a ferroelectric liquid crystal composition exhibiting monostability, it becomes possible to drive by an active matrix method using TFTs, and also to control gradation by voltage modulation, so that high-definition and high-quality display is possible. This is because it can be realized.

なお、「単安定性を示す」とは、電圧無印加時の液晶分子の状態がひとつの状態で安定化している状態をいう。強誘電性液晶組成物は、図1に例示するように、液晶分子25が層法線zから傾いており、層法線zに垂直な底面を有する円錐(コーン)の稜線に沿って回転する。このような円錐(コーン)において、液晶分子25の層法線zに対する傾き角をチルト角θという。このように、液晶分子25は層法線zに対しチルト角±θだけ傾く二つの状態間をコーン上に動作することができる。具体的に説明すると、単安定性を示すとは、電圧無印加時に液晶分子25がコーン上のいずれかひとつの状態で安定化している状態をいう。   Note that “showing monostability” means a state in which the state of liquid crystal molecules when no voltage is applied is stabilized in one state. In the ferroelectric liquid crystal composition, as illustrated in FIG. 1, the liquid crystal molecules 25 are tilted from the layer normal z and rotate along a cone ridge having a bottom surface perpendicular to the layer normal z. . In such a cone, the tilt angle of the liquid crystal molecules 25 with respect to the layer normal z is referred to as a tilt angle θ. Thus, the liquid crystal molecules 25 can operate on the cone between two states inclined by a tilt angle ± θ with respect to the layer normal z. Specifically, the expression of monostability refers to a state in which the liquid crystal molecules 25 are stabilized in any one state on the cone when no voltage is applied.

また、強誘電性液晶組成物としては、単安定性を示すものであればよく、正負いずれかの電圧を印加したときのみ液晶分子が動作するハーフV字型スイッチング特性を示すもの、正負いずれの電圧に対しても同程度液晶分子が動作するV字型スイッチング特性を示すもの、正負いずれかの電圧に対する液晶分子の動作が他方の極性の電圧に対する液晶分子の動作に比べて大きくなる非対称のスイッチング特性を示すもの、のいずれも使用することができる。   In addition, the ferroelectric liquid crystal composition only needs to exhibit monostability, and exhibits a half V-shaped switching characteristic in which liquid crystal molecules operate only when a positive or negative voltage is applied. A V-shaped switching characteristic in which liquid crystal molecules operate to the same degree with respect to voltage, asymmetric switching in which the operation of liquid crystal molecules for either positive or negative voltage is larger than the operation of liquid crystal molecules for the other polarity voltage Any of those exhibiting properties can be used.

このような強誘電性液晶組成物としては、一般に知られる液晶材料の中から要求特性に応じて種々選択することができる。特に、Ch相からSmA相を経由しないでSmC相を発現する強誘電性液晶組成物は、温度変化に対して、電圧に対する動作特性の変化が少ないことから好ましい。 Such a ferroelectric liquid crystal composition can be variously selected from generally known liquid crystal materials according to required characteristics. In particular, the ferroelectric liquid crystal composition that expresses the SmC * phase from the Ch phase without passing through the SmA phase is preferable because the change in the operating characteristics with respect to the voltage is small with respect to the temperature change.

C.液晶表示素子
本発明の液晶表示素子は、第1基材、上記第1基材上に形成された第1電極層、および、上記第1電極層上に形成された第1配向膜を有する第1配向処理基板と、第2基材、上記第2基材上に形成された第2電極層、および、上記第2電極層上に形成された第2配向膜を有する第2配向処理基板と、上記第1配向膜および上記第2配向膜の間に形成され、上述の強誘電性液晶組成物を含む液晶層とを有することを特徴とするものである。
C. Liquid crystal display element The liquid crystal display element of the present invention includes a first base material, a first electrode layer formed on the first base material, and a first alignment film formed on the first electrode layer. A second alignment treatment substrate having a first alignment treatment substrate, a second base material, a second electrode layer formed on the second base material, and a second alignment film formed on the second electrode layer; And a liquid crystal layer formed between the first alignment film and the second alignment film and including the above-described ferroelectric liquid crystal composition.

本発明の液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。
図2は、本発明の液晶表示素子の一例を示す断面図である。図2に例示するように、液晶表示素子1は、第1基材2a、上記第1基材2a上に形成された第1電極層3a、および、上記第1電極層3a上に形成された第1配向膜4aを有する第1配向処理基板11aと、第2基材2b、第2基材2b上に形成された第2電極層3b、および、上記第2電極層3b上に形成された第2配向膜4bを有する第2配向処理基板11bと、上記第1配向膜4aおよび第2配向膜4bの間に形成された液晶層5とを有しており、上記液晶層5が上記強誘電性液晶組成物を含有している。
The liquid crystal display element of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the liquid crystal display element of the present invention. As illustrated in FIG. 2, the liquid crystal display element 1 is formed on the first base material 2a, the first electrode layer 3a formed on the first base material 2a, and the first electrode layer 3a. The first alignment processing substrate 11a having the first alignment film 4a, the second base material 2b, the second electrode layer 3b formed on the second base material 2b, and the second electrode layer 3b A second alignment treatment substrate 11b having a second alignment film 4b; and a liquid crystal layer 5 formed between the first alignment film 4a and the second alignment film 4b. A dielectric liquid crystal composition is contained.

本発明においては、強誘電性液晶組成物が上記式(1)で表される化合物を含有することにより、強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができるため、セルギャップが比較的大きい場合であっても良好な白色表示を得ることができ、その結果、歩留りが向上する。また、液晶分子のチルト角が極端に小さくなることなく液晶表示素子の透過率を維持することができる。さらには、強誘電性液晶組成物が耐衝撃性を改善するキラル化合物を含有する場合には、耐衝撃性を維持できる。
以下、本発明の液晶表示素子における各構成について説明する。
In the present invention, since the ferroelectric liquid crystal composition contains the compound represented by the above formula (1), the birefringence of the ferroelectric liquid crystal composition can be reduced, so that the cell gap is relatively small. Even if it is large, a good white display can be obtained, and as a result, the yield is improved. In addition, the transmittance of the liquid crystal display element can be maintained without extremely reducing the tilt angle of the liquid crystal molecules. Furthermore, when the ferroelectric liquid crystal composition contains a chiral compound that improves impact resistance, the impact resistance can be maintained.
Hereinafter, each structure in the liquid crystal display element of this invention is demonstrated.

1.液晶層
本発明における液晶層は、第1配向処理基板の第1配向膜および第2配向処理基板の第2配向膜の間に形成され、上記強誘電性液晶組成物を含有するものである。
なお、強誘電性液晶組成物については、上記の「B.強誘電性液晶組成物」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
1. Liquid Crystal Layer The liquid crystal layer in the present invention is formed between the first alignment film of the first alignment treatment substrate and the second alignment film of the second alignment treatment substrate, and contains the ferroelectric liquid crystal composition.
The ferroelectric liquid crystal composition has been described in detail in the above-mentioned section “B. Ferroelectric liquid crystal composition”, and thus the description thereof is omitted here.

液晶層の厚みは、2.0μm〜10.0μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは2.3μm〜5.0μmの範囲内、さらに好ましくは2.5μm〜3.5μmの範囲内である。液晶層の厚みが薄すぎると製造時の異物の混入により欠陥が目立ちやすくなるおそれがあり、逆に液晶層の厚みが厚すぎると液晶分子が配向しにくくなりコントラストが低下する可能性があるからである。液晶層の厚みは、ビーズスペーサ、柱状スペーサ、隔壁等により調整することができる。   The thickness of the liquid crystal layer is preferably in the range of 2.0 μm to 10.0 μm, more preferably in the range of 2.3 μm to 5.0 μm, and still more preferably in the range of 2.5 μm to 3.5 μm. is there. If the thickness of the liquid crystal layer is too thin, defects may be conspicuous due to the inclusion of foreign matters at the time of manufacturing. Conversely, if the thickness of the liquid crystal layer is too thick, the liquid crystal molecules are difficult to align and the contrast may be lowered. It is. The thickness of the liquid crystal layer can be adjusted by a bead spacer, a columnar spacer, a partition wall, or the like.

液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができ、例えば真空注入方式、液晶滴下方式等を用いることができる。
強誘電性液晶組成物を配向させる際には、徐冷すればよく、液晶層に電圧を印加する必要はない。
As a method for forming the liquid crystal layer, a method generally used as a method for manufacturing a liquid crystal cell can be used. For example, a vacuum injection method, a liquid crystal dropping method, or the like can be used.
When aligning the ferroelectric liquid crystal composition, it may be cooled slowly, and it is not necessary to apply a voltage to the liquid crystal layer.

2.第1配向処理基板
本発明に用いられる第1配向処理基板は、第1基材と、第1基材上に形成された第1電極層と、第1電極層上に形成された第1配向膜とを有するものである。
以下、第1配向処理基板における各構成について説明する。
2. 1st orientation processing board The 1st orientation processing board used for the present invention is the 1st base material, the 1st electrode layer formed on the 1st base material, and the 1st orientation formed on the 1st electrode layer. And a film.
Hereinafter, each structure in a 1st orientation processing board | substrate is demonstrated.

(1)第1配向膜
本発明に用いられる第1配向膜は、強誘電性液晶組成物の配向制御が可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、光配向膜、ラビング配向膜、斜方蒸着配向膜等が挙げられる。以下、これらの配向膜について説明する。
(1) 1st alignment film The 1st alignment film used for this invention will not be specifically limited if the alignment control of a ferroelectric liquid-crystal composition is possible, For example, a photo-alignment film, a rubbing alignment Examples thereof include a film and an oblique deposition alignment film. Hereinafter, these alignment films will be described.

(a)光配向膜
光配向膜の形成に利用される光励起反応としては、大きく、光反応と光異性化反応とに分けることができる。また、光反応としては、光二量化反応と光分解反応とを挙げることができる。
光配向膜の材料、形成方法および厚みとしては、一般的なものを適用することができ、例えば、特開2006−350322号公報、特開2006−323214号公報、特開2005−258429号公報、特開2005−258428号公報等に記載のものを用いることができる。
(A) Photo-alignment film The photoexcitation reaction used for forming the photo-alignment film can be roughly divided into a photoreaction and a photoisomerization reaction. Examples of the photoreaction include a photodimerization reaction and a photolysis reaction.
As the material, forming method, and thickness of the photo-alignment film, general materials can be applied. For example, JP 2006-350322 A, JP 2006-323214 A, JP 2005-258429 A, The thing as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-258428 etc. can be used.

(b)ラビング配向膜
ラビング配向膜の材料、形成方法および厚みとしては、一般的なものを適用することができる。
(B) Rubbing alignment film As the material, forming method, and thickness of the rubbing alignment film, general materials can be applied.

(c)第1配向膜および第2配向膜の構成材料の組成
本発明においては、第1配向膜および第2配向膜の構成材料が液晶層を挟んで互いに異なる組成を有することが好ましい。第1配向膜および第2配向膜を互いに異なる組成を有する材料を用いて形成することにより、それぞれの材料に応じて第1配向膜表面および第2配向膜表面の極性を異ならせることができる。これにより、強誘電性液晶組成物および第1配向膜の極性表面相互作用と、強誘電性液晶組成物および第2配向膜の極性表面相互作用とが異なるものとなるため、第1配向膜および第2配向膜の表面極性を考慮して材料を適宜選択することによって、ジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥、電圧無印加時の液晶分子の安定状態が異なる2種類のドメイン等の配向欠陥の発生を抑制することができるからである。その結果、コントラストを向上させることができる。
(C) Composition of constituent materials of first alignment film and second alignment film In the present invention, it is preferable that the constituent materials of the first alignment film and the second alignment film have different compositions with the liquid crystal layer interposed therebetween. By forming the first alignment film and the second alignment film using materials having different compositions, the polarities of the first alignment film surface and the second alignment film surface can be made different depending on the respective materials. As a result, the polar surface interaction between the ferroelectric liquid crystal composition and the first alignment film is different from the polar surface interaction between the ferroelectric liquid crystal composition and the second alignment film. By appropriately selecting the material in consideration of the surface polarity of the second alignment film, it is possible to suppress the occurrence of alignment defects such as zigzag defects, hairpin defects, and two types of domains having different stable states of liquid crystal molecules when no voltage is applied. Because it can. As a result, contrast can be improved.

第1配向膜および第2配向膜の構成材料を液晶層を挟んで互いに異なる組成を有するものとするには、例えば、一方を光配向膜とし、他方をラビング配向膜とすればよい。
また例えば、両方をラビング配向膜として、ラビング配向膜の構成材料の組成を異なるものとする;両方を光配向膜として、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすればよい。
In order to make the constituent materials of the first alignment film and the second alignment film have different compositions across the liquid crystal layer, for example, one may be a photo-alignment film and the other a rubbing alignment film.
Further, for example, both are rubbed alignment films, and the composition of the constituent materials of the rubbing alignment film is different; both are the photo-alignment films, and the composition of the constituent materials of the photo-alignment film may be different.

第1配向膜および第2配向膜がラビング配向膜である場合、骨格、置換基、側鎖を変えたり、添加剤の添加量を変えたりすることや、添加剤の有無によって、組成を変化させることもできる。   When the first alignment film and the second alignment film are rubbing alignment films, the composition is changed by changing the skeleton, substituent, side chain, changing the amount of the additive, and the presence or absence of the additive. You can also.

また、第1配向膜および第2配向膜が光配向膜である場合、例えば一方の光配向膜に光異性化型材料を用い、他方の光配向膜に光反応型材料を用いることにより、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。
さらに、第1配向膜および第2配向膜が光異性化型材料を用いた光配向膜である場合、異性化反応性骨格、置換基、側鎖等を変えたり、単分子化合物および重合性モノマーをそれぞれ用いたり、添加剤の添加量を変えたりすることや、添加剤の有無によって、組成を変化させることもできる。
またさらに、第1配向膜および第2配向膜が光二量化型材料を用いた光配向膜である場合、二量化反応部位、置換基、側鎖等を変えたり、添加剤の添加量を変えたりすることや、添加剤の有無によって、組成を変化させることもできる。
Further, when the first alignment film and the second alignment film are photo-alignment films, for example, by using a photoisomerizable material for one photo-alignment film and a photo-reactive material for the other photo-alignment film, The composition of the constituent material of the alignment film can be different.
Further, when the first alignment film and the second alignment film are photo-alignment films using photoisomerizable materials, the isomerization-reactive skeleton, substituents, side chains, etc. may be changed, or monomolecular compounds and polymerizable monomers may be used. Each can be used, the amount of additive can be changed, or the composition can be changed depending on the presence or absence of the additive.
Furthermore, when the first alignment film and the second alignment film are photo-alignment films using a photo-dimerization type material, the dimerization reaction site, the substituent, the side chain, etc. may be changed, or the additive addition amount may be changed. The composition can be changed depending on the presence or absence of additives.

(2)第1電極層
本発明に用いられる第1電極層は、一般に液晶表示素子の電極として用いられているものであれば特に限定されるものではない。
(2) 1st electrode layer The 1st electrode layer used for this invention will not be specifically limited if it is generally used as an electrode of a liquid crystal display element.

(3)第1基材
本発明に用いられる第1基材は、一般に液晶表示素子の基材として用いられるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ガラス板、プラスチック板などが好ましく挙げられる。
(3) 1st base material The 1st base material used for this invention will not be specifically limited if generally used as a base material of a liquid crystal display element, For example, a glass plate, a plastic plate, etc. are preferable. Can be mentioned.

(4)その他の構成
本発明においては、第1基材上または第2基材上に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよい。隔壁および柱状スペーサとしては、一般的な隔壁および柱状スペーサを適用することができる。
(4) Other Configurations In the present invention, partition walls or columnar spacers may be formed on the first base material or the second base material. As the partition walls and columnar spacers, general partition walls and columnar spacers can be applied.

また、本発明においては、第1基材上または第2基材上に着色層が形成されていてもよい。着色層が形成されている場合には、着色層によってカラー表示を実現することができるカラーフィルタ方式の液晶表示素子を得ることができる。着色層としては、一般的なものを適用することができる。   In the present invention, a colored layer may be formed on the first base material or the second base material. When the colored layer is formed, a color filter type liquid crystal display element capable of realizing color display by the colored layer can be obtained. A general layer can be applied as the colored layer.

3.第2配向処理基板
本発明に用いられる第2配向処理基板は、第2基材と、第2基材上に形成された第2電極層と、第2電極層上に形成された第2配向膜とを有するものである。
3. Second alignment treatment substrate The second alignment treatment substrate used in the present invention includes a second base material, a second electrode layer formed on the second base material, and a second orientation formed on the second electrode layer. And a film.

なお、第2基材、第2電極層、第2配向膜およびその他の構成については、上記第1配向処理基板における第1基材、第1電極層、第1配向膜およびその他の構成とそれぞれ同様であるので、ここでの説明は省略する。   In addition, about a 2nd base material, a 2nd electrode layer, a 2nd orientation film, and other structures, with the 1st base material in a said 1st orientation processing board | substrate, a 1st electrode layer, a 1st orientation film, and another structure, respectively. Since it is the same, description here is abbreviate | omitted.

4.液晶表示素子の駆動方法
本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、強誘電性液晶組成物の高速応答性を利用することができるので、1画素を時間分割し、良好な動画表示特性を得るために高速応答性を特に必要とするフィールドシーケンシャルカラー方式にも好適に用いることができる。
また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、フィールドシーケンシャル方式に限定されるものではなく、着色層を用いてカラー表示を行う、カラーフィルタ方式であってもよい。
4). Method for driving liquid crystal display element As a method for driving the liquid crystal display element of the present invention, the high-speed response of the ferroelectric liquid crystal composition can be used. Therefore, it can be suitably used for a field sequential color system that requires high-speed response.
Further, the driving method of the liquid crystal display element of the present invention is not limited to the field sequential method, and may be a color filter method that performs color display using a colored layer.

本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリックス方式が好ましい。TFTを用いたアクティブマトリックス方式を採用することにより、目的の画素を確実に点灯、消灯できるため高品質なディスプレイが可能となるからである。
また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、セグメント方式であってもよい。
As a driving method of the liquid crystal display element of the present invention, an active matrix system using a thin film transistor (TFT) is preferable. This is because by adopting an active matrix system using TFTs, the target pixel can be reliably turned on and off, and a high-quality display becomes possible.
Further, the driving method of the liquid crystal display element of the present invention may be a segment method.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

[実施例1]
下記式で表される化合物を合成した。
[Example 1]
A compound represented by the following formula was synthesized.

Figure 2014214137
Figure 2014214137

まず、窒素雰囲気の条件下において、無水THFを40ml準備し、氷冷した上記無水THFに1.57g(41.4mmol)のLiAlHを添加し、15分間攪拌した。そこに、無水THF20mlに溶解した5.5g(27.7mmol)の4−trans−ペンチル−シクロヘキサンカルボン酸溶液を15分かけて滴下し、その後、室温に戻して2時間攪拌した。次いで、この溶液に水を4ml、およびNaOHの15%水溶液を4.5ml加えて20分間攪拌し、セライト濾過を行うことにより不溶物を除去した。続いて、セライト濾過により得られた濾液を酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水および水で洗浄した。その後、有機層をMgSOで乾燥させて濃縮および減圧乾燥させることにより、無色で油状の4−trans−n−ペンチル−シクロヘキサン−メタノールを得た。得られた化合物は5.1gであり、収率は100%であった。 First, 40 ml of anhydrous THF was prepared under a nitrogen atmosphere, and 1.57 g (41.4 mmol) of LiAlH 4 was added to the ice-cooled anhydrous THF, followed by stirring for 15 minutes. Thereto, 5.5 g (27.7 mmol) of 4-trans-pentyl-cyclohexanecarboxylic acid solution dissolved in 20 ml of anhydrous THF was added dropwise over 15 minutes, and then returned to room temperature and stirred for 2 hours. Next, 4 ml of water and 4.5 ml of a 15% aqueous solution of NaOH were added to this solution, and the mixture was stirred for 20 minutes, followed by celite filtration to remove insoluble matters. Subsequently, the filtrate obtained by Celite filtration was extracted with ethyl acetate, and the organic layer was washed with saturated brine and water. Thereafter, the organic layer was dried over MgSO 4 , concentrated and dried under reduced pressure to obtain colorless and oily 4-trans-n-pentyl-cyclohexane-methanol. The obtained compound was 5.1 g, and the yield was 100%.

窒素雰囲気の条件下において、無水THF40mlに、2.5g(19.2mmol)の2,3−ジフルオロフェノールおよび3.9g(21.2mmol)の4−trans−n−ペンチル−シクロヘキサン−メタノールを溶解した溶液を準備し、11.1g(42.3mmol)のトリフェニルホスフィンを加えて氷冷した。そこに、8.6g(42.5mmol)のアゾジカルボン酸ジイソプロピルを30分かけて滴下し、2時間攪拌した。その後、室温に戻して12時間攪拌して、この溶液を酢酸エチルで抽出し、有機層を希塩酸水および水で洗浄した。その後、有機層をMgSOで乾燥させて濃縮させることにより、黄色で油状物を得た。続いて、上記油状物にN−ヘキサンを加え、このとき析出した白色固体を濾過により除去して濃縮した。その後、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液:N−ヘキサン)にて精製することにより、白色固体の4−trans−n−ペンチル−1−(2,3−ジフルオロ−フェノキシメチル)シクロヘキサンを得た。得られた化合物は4.1gであり、収率は71.9%であった。 Under a nitrogen atmosphere, 2.5 g (19.2 mmol) of 2,3-difluorophenol and 3.9 g (21.2 mmol) of 4-trans-n-pentyl-cyclohexane-methanol were dissolved in 40 ml of anhydrous THF. A solution was prepared, and 11.1 g (42.3 mmol) of triphenylphosphine was added and ice-cooled. Thereto, 8.6 g (42.5 mmol) of diisopropyl azodicarboxylate was added dropwise over 30 minutes and stirred for 2 hours. After returning to room temperature and stirring for 12 hours, this solution was extracted with ethyl acetate, and the organic layer was washed with dilute hydrochloric acid and water. The organic layer was then dried over MgSO 4 and concentrated to give a yellow oil. Subsequently, N-hexane was added to the oil, and the white solid precipitated at this time was removed by filtration and concentrated. Then, the obtained residue was purified by silica gel column chromatography (developing solution: N-hexane) to give 4-trans-n-pentyl-1- (2,3-difluoro-phenoxymethyl) cyclohexane as a white solid. Got. The obtained compound was 4.1 g, and the yield was 71.9%.

Ar雰囲気の条件下において、無水THF20mlに、4.0g(13.5mmol)の4−trans−n−ペンチル−1−(2,3−ジフルオロ−フェノキシメチル)シクロヘキサンを溶解した溶液を−40℃以下で攪拌し、そこに1.6Mのブチルリチウムヘキサン溶液10ml(16mmol)を15分かけて滴下して4時間攪拌した。次に、得られた溶液に1.68g(16.2mmol)のトリメトキシボランを10分かけて滴下し、12時間攪拌した。次いで、この溶液を室温に戻し、希塩酸水を添加することにより酸性にして24時間攪拌して、この溶液を酢酸エチルで抽出し、有機層をMgSOで乾燥させて減圧濃縮した。その後、得られた残渣にN−ヘキサンを加えて氷冷し、析出した結晶をろ取することにより、白色粉末の4−(4−trans−n−ペンチル−シクロヘキシルメチルオキシ)−2,3−ジフルオロ−フェニルボロン酸を得た。得られた化合物は3.0gであり、収率は65.3%であった。 A solution prepared by dissolving 4.0 g (13.5 mmol) of 4-trans-n-pentyl-1- (2,3-difluoro-phenoxymethyl) cyclohexane in 20 ml of anhydrous THF under an Ar atmosphere condition is −40 ° C. or lower. Then, 10 ml (16 mmol) of 1.6 M butyllithium hexane solution was added dropwise over 15 minutes, and the mixture was stirred for 4 hours. Next, 1.68 g (16.2 mmol) of trimethoxyborane was added dropwise to the obtained solution over 10 minutes, followed by stirring for 12 hours. The solution was then allowed to warm to room temperature, acidified by the addition of dilute aqueous hydrochloric acid and stirred for 24 hours, the solution extracted with ethyl acetate, the organic layer dried over MgSO 4 and concentrated in vacuo. Thereafter, N-hexane was added to the obtained residue and the mixture was ice-cooled, and the precipitated crystals were collected by filtration to give 4- (4-trans-n-pentyl-cyclohexylmethyloxy) -2,3- Difluoro-phenylboronic acid was obtained. The obtained compound was 3.0 g, and the yield was 65.3%.

3.0g(8.8mmol)の4−(4−trans−n−ペンチル−シクロヘキシルメチルオキシ)−2,3−ジフルオロ−フェニルボロン酸に酢酸15mlを加え、次いで、室温にて30%の過酸化水溶液1.5mlをゆっくりと加えた。次に、この溶液を2時間攪拌し、水を加えて析出した結晶をろ取することにより、淡黄色粉末の4−(4−trans−n−ペンチル−シクロヘキシルメチルオキシ)−2,3−ジフルオロ−フェノールを得た。得られた化合物は2.7gであり、収率は98%であった。   To 3.0 g (8.8 mmol) of 4- (4-trans-n-pentyl-cyclohexylmethyloxy) -2,3-difluoro-phenylboronic acid was added 15 ml of acetic acid and then 30% peroxidation at room temperature. 1.5 ml of aqueous solution was added slowly. Next, this solution was stirred for 2 hours, water was added and the precipitated crystals were collected by filtration to give 4- (4-trans-n-pentyl-cyclohexylmethyloxy) -2,3-difluoro as a pale yellow powder. -Phenol was obtained. The obtained compound was 2.7 g, and the yield was 98%.

窒素雰囲気の条件下において、無水塩化メチレン15mlに0.5g(1.6mmol)の4−(4−trans−n−ペンチル−シクロヘキシルメチルオキシ)−2,3−ジフルオロ−フェノールを溶解した溶液に、0.3gのトリエチルアミンを加えて氷冷した。この溶液に、塩化メチレン5mlに0.416g(1.9mmol)のtrans−4−n−ペンチルシクロヘキシルカルボニルクロライドを溶解した溶液を10分かけて滴下して20分間攪拌した。次に、この溶液を室温に戻して1時間攪拌し、希塩酸水および塩化メチレンを加えて抽出した後、有機層を水で洗浄し、MgSOで乾燥させて減圧濃縮した。その後、得られた残渣にメタノールを加えて室温で1時間攪拌し、析出した結晶をろ取することにより、最終生成物である白色固体の下記式で表される化合物を得た。得られた化合物は0.69gであり、収率は87.6%であった。 In a solution of 0.5 g (1.6 mmol) of 4- (4-trans-n-pentyl-cyclohexylmethyloxy) -2,3-difluoro-phenol in 15 ml of anhydrous methylene chloride under conditions of nitrogen atmosphere, 0.3 g of triethylamine was added and ice-cooled. To this solution, a solution of 0.416 g (1.9 mmol) of trans-4-n-pentylcyclohexylcarbonyl chloride dissolved in 5 ml of methylene chloride was added dropwise over 10 minutes and stirred for 20 minutes. Next, this solution was returned to room temperature, stirred for 1 hour, extracted by adding dilute hydrochloric acid and methylene chloride, and the organic layer was washed with water, dried over MgSO 4 , and concentrated under reduced pressure. Thereafter, methanol was added to the obtained residue, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and the precipitated crystals were collected by filtration to obtain a compound represented by the following formula as a white solid as the final product. The obtained compound was 0.69 g, and the yield was 87.6%.

得られた化合物のH−NMRの結果は、次の通りであった。
1H NMR (400MHz, CDCl3, TMS): δ (ppm) 0.87-1.095 (m, 12H, CH2+CH3), 1.17-1.31 (m, 18H, CH2), 1.50-1.60 (m, 2H, CH2), 1.61-1.90 (m, 7H, CH2+CH), 2.12-2.14 (m, 2H, CH2), 2.47-2.545 (m, 1H, CHCO), 3.80 (d, J=6.4Hz, 2H, ArOCH2), 6.64-6.69 (m, 1H, arom. H), 6.74-6.79 (m, 1H, arom. H).
The results of 1 H-NMR of the obtained compound were as follows.
1 H NMR (400MHz, CDCl 3 , TMS): δ (ppm) 0.87-1.095 (m, 12H, CH 2 + CH 3 ), 1.17-1.31 (m, 18H, CH 2 ), 1.50-1.60 (m, 2H , CH 2 ), 1.61-1.90 (m, 7H, CH 2 + CH), 2.12-2.14 (m, 2H, CH 2 ), 2.47-2.545 (m, 1H, CHCO), 3.80 (d, J = 6.4Hz , 2H, ArOCH 2 ), 6.64-6.69 (m, 1H, arom.H), 6.74-6.79 (m, 1H, arom.H).

[実施例2]
下記式で表される化合物を合成した。
[Example 2]
A compound represented by the following formula was synthesized.

Figure 2014214137
Figure 2014214137

まず、4.45ml(37.414mmol)のベンジルブロミドの存在下において、DMF30ml中に、5.016g(38.557mmol)の2,3−ジフルオロフェノールおよび6.421g(46.460mmol)の炭酸カリウムを添加し、Ar雰囲気、90℃で1.5時間攪拌した。次いで、50mlのジクロロメタンおよび30mlの水で抽出し、ジクロロメタン層を300mlの水で2回洗浄した。その後、MgSOで乾燥させて濾過後に得られた濾液を濃縮し、減圧乾燥することにより油状の2,3−ジフルオロフェニルベンジルエーテルを得た。得られた化合物は8.079gであり、収率は95.1%であった。 First, 5.016 g (38.557 mmol) of 2,3-difluorophenol and 6.421 g (46.460 mmol) of potassium carbonate were added in 30 ml of DMF in the presence of 4.45 ml (37.414 mmol) of benzyl bromide. The mixture was added and stirred at 90 ° C. for 1.5 hours in an Ar atmosphere. It was then extracted with 50 ml dichloromethane and 30 ml water and the dichloromethane layer was washed twice with 300 ml water. Thereafter, the filtrate obtained after filtration by drying with MgSO 4 was concentrated and dried under reduced pressure to obtain oily 2,3-difluorophenylbenzyl ether. The obtained compound was 8.079 g, and the yield was 95.1%.

Ar雰囲気の条件下において、THF30mlに、8.066g(36.627mmol)の2,3−ジフルオロフェニルベンジルエーテルを添加し、−40℃以下で攪拌し、そこに1.65Mのブチルリチウムヘキサン溶液24ml(39.60mmol)を滴下した。続いて、この溶液を3時間攪拌した後、ドライアイスを加えて一晩攪拌した。その後、100mlのジクロロメタン、300mlの水および5mlの濃塩酸で抽出して、有機層をMgSOで乾燥させて濾過後に得られた濾液を濃縮し、ジクロロメタン−ヘキサンから再結晶することにより白色固体の4−ベンジルオキシ−2,3−ジフルオロ安息香酸を得た。得られた化合物は2.978gであり、収率は30.8%であった。 Under conditions of Ar atmosphere, 8.066 g (36.627 mmol) of 2,3-difluorophenylbenzyl ether was added to 30 ml of THF, and the mixture was stirred at −40 ° C. or lower, and 24 ml of a 1.65 M butyllithium hexane solution was added thereto. (39.60 mmol) was added dropwise. Then, after stirring this solution for 3 hours, dry ice was added and it stirred overnight. Subsequently, extraction with 100 ml of dichloromethane, 300 ml of water and 5 ml of concentrated hydrochloric acid, drying of the organic layer with MgSO 4 , concentration of the filtrate obtained after filtration and recrystallization from dichloromethane-hexane gave a white solid. 4-Benzyloxy-2,3-difluorobenzoic acid was obtained. The obtained compound was 2.978 g, and the yield was 30.8%.

Ar雰囲気の条件下において、THF15mlおよびトリメトキシボラン7.5mlに、2.508g(9.492mmol)の4−ベンジルオキシ−2,3−ジフルオロ安息香酸を添加し、氷冷下にて攪拌した。次いで、この溶液に2Mのボラン−ジメチルスルフィド錯体のTHF溶液を10ml(20mmol)滴下し、室温にて一晩攪拌した。その後、この溶液を200mlの氷水に注ぎ込んで得られた沈殿物を濾集して減圧乾燥させることにより、白色固体の4−ベンジルオキシ−2,3−ジフルオロベンジルアルコールを得た。得られた化合物は2.262gであり、収率は95.2%であった。   Under conditions of Ar atmosphere, 2.508 g (9.492 mmol) of 4-benzyloxy-2,3-difluorobenzoic acid was added to 15 ml of THF and 7.5 ml of trimethoxyborane, and the mixture was stirred under ice cooling. Next, 10 ml (20 mmol) of a 2M borane-dimethylsulfide complex in THF was added dropwise to the solution, and the mixture was stirred overnight at room temperature. Thereafter, this solution was poured into 200 ml of ice water, and the resulting precipitate was collected by filtration and dried under reduced pressure to obtain white solid 4-benzyloxy-2,3-difluorobenzyl alcohol. The obtained compound was 2.262 g, and the yield was 95.2%.

Ar雰囲気の条件下において、20mlのジクロロメタンに2.257g(9.019mmol)の4−ベンジルオキシ−2,3−ジフルオロベンジルアルコールを添加し、室温にて攪拌した。この溶液に1Mの三臭化リンのジクロロメタン溶液を11ml(11mmol)滴下し、室温にて一晩攪拌した後、100mlの氷水を注ぎ込み分離した。その後、有機層を300mlの水で洗浄し、MgSOで乾燥させて濾過後に得られた濾液を濃縮し、減圧乾燥することにより白色固体の4−ベンジルオキシ−2,3−ジフルオロベンジルブロミドを得た。得られた化合物は2.562gであり、収率は90.7%であった。 Under conditions of Ar atmosphere, 2.257 g (9.019 mmol) of 4-benzyloxy-2,3-difluorobenzyl alcohol was added to 20 ml of dichloromethane and stirred at room temperature. To this solution, 11 ml (11 mmol) of 1M phosphorus tribromide in dichloromethane was added dropwise and stirred overnight at room temperature, and then 100 ml of ice water was poured into the solution and separated. Thereafter, the organic layer was washed with 300 ml of water, dried over MgSO 4 , and the filtrate obtained after filtration was concentrated and dried under reduced pressure to obtain 4-benzyloxy-2,3-difluorobenzyl bromide as a white solid. It was. The obtained compound was 2.562 g, and the yield was 90.7%.

Ar雰囲気の条件下において、15mlのTHFおよび5mlのDMFに、2.573g(8.217mmol)の4−ベンジルオキシ−2,3−ジフルオロベンジルブロミド、1.400g(8.221mmol)のtrans−ペンチルシクロヘキサノール、および0.551gの水素化ナトリウム(60% in oil)(0.331g(13.776mmol)の水素化ナトリウム)を添加し、60℃の条件下で一晩攪拌した。次いで、この溶液を30mlのジクロロメタンおよび300mlの水で抽出して、有機層を300mlの水で2回洗浄し、MgSOで乾燥させて濾過後に得られた濾液を濃縮した。その後、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液:ジクロロメタン)で精製することにより白色固体の2,3−ジフルオロ−4−(trans−ペンチルシクロヘキシル)オキシメチルフェニルベンジルエーテルを得た。得られた化合物は2.799gであり、収率は84.6%であった。 Under conditions of Ar atmosphere, 2.573 g (8.217 mmol) 4-benzyloxy-2,3-difluorobenzyl bromide, 1.400 g (8.221 mmol) trans-pentyl in 15 ml THF and 5 ml DMF. Cyclohexanol and 0.551 g sodium hydride (60% in oil) (0.331 g (13.776 mmol) sodium hydride) were added and stirred overnight at 60 ° C. The solution was then extracted with 30 ml dichloromethane and 300 ml water, the organic layer was washed twice with 300 ml water, dried over MgSO 4 and the filtrate obtained after filtration was concentrated. Then, the obtained residue was purified by silica gel column chromatography (developing solution: dichloromethane) to obtain 2,3-difluoro-4- (trans-pentylcyclohexyl) oxymethylphenylbenzyl ether as a white solid. The obtained compound was 2.799 g, and the yield was 84.6%.

水素雰囲気の条件下において、5mlのTHFおよび10mlのエタノールに、2.775g(6.893mmol)の2,3−ジフルオロ−4−(trans−ペンチルシクロヘキシル)オキシメチルフェニルベンジルエーテル、0.550gの10%パラジウム炭素および3滴の濃塩酸を添加し、60℃の条件下で一晩攪拌して濾過した。その後、濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液:ジクロロメタン)で精製することにより、白色固体の2,3−ジフルオロ−4−(trans−ペンチルシクロヘキシル)オキシメチルフェノールを得た。得られた化合物は1.393gであり、収率は64.7%であった。   Under conditions of hydrogen atmosphere, 2.775 g (6.893 mmol) of 2,3-difluoro-4- (trans-pentylcyclohexyl) oxymethylphenylbenzyl ether, 0.550 g of 10 in 5 ml of THF and 10 ml of ethanol. % Palladium on carbon and 3 drops of concentrated hydrochloric acid were added, and the mixture was stirred overnight at 60 ° C. and filtered. Thereafter, the residue obtained by concentration was purified by silica gel column chromatography (developing solution: dichloromethane) to obtain 2,3-difluoro-4- (trans-pentylcyclohexyl) oxymethylphenol as a white solid. The obtained compound was 1.393 g, and the yield was 64.7%.

Ar雰囲気の条件下において、10mlのジクロロメタンに、0.402g(1.287mmol)の2,3−ジフルオロ−4−(trans−ペンチルシクロヘキシル)オキシメチルフェノール、0.311g(1.435mmol)のtrans−4−ペンチルシクロヘキシルカルボニルクロライドおよび0.27mlのトリエチルアミンを添加し、室温にて一晩攪拌した。なお、上記trans−4−ペンチルシクロヘキシルカルボニルクロライドは、相当するカルボン酸を塩化チオニルと反応させることにより得た。次いで、この溶液を20mlのジクロロメタンおよび150mlの水で抽出し、有機層を150mlの水で洗浄し、MgSOで乾燥させて濾過後に得られた濾液を濃縮した。その後、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液:ジクロロメタン)で精製し、続いてジクロロメタン−メタノールにて再結晶することにより白色固体の下記式で表される化合物を得た。得られた化合物は0.471gであり、収率は74.3%であった。 Under conditions of Ar atmosphere, 0.402 g (1.287 mmol) of 2,3-difluoro-4- (trans-pentylcyclohexyl) oxymethylphenol, 0.311 g (1.435 mmol) of trans- 4-Pentylcyclohexylcarbonyl chloride and 0.27 ml triethylamine were added and stirred overnight at room temperature. The trans-4-pentylcyclohexylcarbonyl chloride was obtained by reacting the corresponding carboxylic acid with thionyl chloride. The solution was then extracted with 20 ml dichloromethane and 150 ml water, the organic layer was washed with 150 ml water, dried over MgSO 4 and the filtrate obtained after filtration was concentrated. Thereafter, the obtained residue was purified by silica gel column chromatography (developing solution: dichloromethane), followed by recrystallization from dichloromethane-methanol to obtain a compound represented by the following formula as a white solid. The obtained compound was 0.471 g, and the yield was 74.3%.

得られた化合物のH−NMRの結果は、次の通りであった。
1H NMR (400MHz, CDCl3, TMS): δ (ppm) 0.845-1.03 (m, 10H, CH+CH2+CH3), 1.13-1.35 (m, 20H, CH+CH2), 1.51-1.685 (m, 2H, CH2), 1.77-1.89 (m, 4H, CH2), 2.05-2.16 (m, 4H, CH2), 2.485-2.565 (m, 1H, CHCO), 3.25-3.33 (m, 1H, OCH), 4.595 (s, 2H, ArCH2O), 6.85-6.89 (m, 1H, arom. H), 7.16-7.21 (m, 1H, arom. H).
また、MALDI-TOF-MS(マトリックス:dithranol+TFANa)の測定結果は、m/z=516.67 ([M+Na]+)であった。
The results of 1 H-NMR of the obtained compound were as follows.
1 H NMR (400MHz, CDCl 3 , TMS): δ (ppm) 0.845-1.03 (m, 10H, CH + CH 2 + CH 3 ), 1.13-1.35 (m, 20H, CH + CH 2 ), 1.51-1.685 (m, 2H, CH 2 ), 1.77-1.89 (m, 4H, CH 2 ), 2.05-2.16 (m, 4H, CH 2 ), 2.485-2.565 (m, 1H, CHCO), 3.25-3.33 (m, 1H, OCH), 4.595 (s, 2H, ArCH 2 O), 6.85-6.89 (m, 1H, arom.H), 7.16-7.21 (m, 1H, arom.H).
The measurement result of MALDI-TOF-MS (matrix: dithranol + TFANa) was m / z = 516.67 ([M + Na] + ).

[実施例3〜10、比較例1〜3]
(強誘電性液晶組成物)
下記に示す化合物A〜Fを用い、下記表3に示すように強誘電性液晶組成物を準備した。なお、ホスト液晶I〜IIIの含有量は、それぞれ等比である。
[Examples 3 to 10, Comparative Examples 1 to 3]
(Ferroelectric liquid crystal composition)
Using the compounds A to F shown below, a ferroelectric liquid crystal composition was prepared as shown in Table 3 below. In addition, content of host liquid crystal I-III is an equal ratio, respectively.

Figure 2014214137
Figure 2014214137

Figure 2014214137
Figure 2014214137

(液晶表示素子の作製)
まず、ITOコーティングされたガラス基板1上にΦ5.0μmの円状で、高さ2.0μmの樹脂スペーサを0.1mmピッチで形成した。次いで、その上にラビング配向膜材料(SE610:日産化学工業株式会社)を回転数1500rpmで30秒間スピンコーティングした。その後、オーブンで180℃、30分間乾燥後、ラビング処理を行った。
(Production of liquid crystal display element)
First, resin spacers having a diameter of Φ5.0 μm and a height of 2.0 μm were formed on a glass substrate 1 coated with ITO at a pitch of 0.1 mm. Subsequently, a rubbing alignment film material (SE610: Nissan Chemical Industries, Ltd.) was spin-coated at a rotation speed of 1500 rpm for 30 seconds. Thereafter, the substrate was dried in an oven at 180 ° C. for 30 minutes, and then rubbed.

また、ITOコーティングされたガラス基板2上に光異性化型の光配向膜材料(LIA012:DIC株式会社)の溶液を1500rpmで30秒間スピンコーティングした。その後、オーブンで100℃、3分間乾燥後、偏光露光機で2J偏光露光処理を行った。   Further, a solution of a photoisomerization type photo-alignment film material (LIA012: DIC Corporation) was spin-coated at 1500 rpm for 30 seconds on the glass substrate 2 coated with ITO. Thereafter, after drying in an oven at 100 ° C. for 3 minutes, 2J-polarized exposure processing was performed with a polarizing exposure machine.

次に、基板上に四角い枠状にシール材を塗布した。その基板上に、上述の強誘電性液晶組成物を点状に塗布し、二つの基板をラビング処理の方向と偏光処理の方向が垂直になるように組み立て熱圧着を行った。その後、液晶セルを冷却し、強誘電性液晶組成物を配向させた。液晶層の厚みは2.0μmであった。   Next, a sealing material was applied in a square frame shape on the substrate. The ferroelectric liquid crystal composition described above was applied to the substrate in the form of dots, and the two substrates were assembled and thermocompression bonded so that the rubbing treatment direction and the polarization treatment direction were perpendicular. Thereafter, the liquid crystal cell was cooled to align the ferroelectric liquid crystal composition. The thickness of the liquid crystal layer was 2.0 μm.

(評価)
1.色度
液晶表示素子の複屈折は、ラムダビジョン社の顕微分光システムTFCAM−7000をオリンパス社の偏光顕微鏡BX51に設置し、色度を測定することにて評価を行った。まず、偏光顕微鏡における2枚の偏光板をパラレルの状態に設定し、強誘電性液晶組成物が充填されていない空セルについて色度を測定し、標準光源を測定した。その後、偏光顕微鏡における2枚の偏光板をクロスニコルの状態に設定し、強誘電性液晶組成物が充填された液晶セルを透過光量が一番多くなる位置まで回転させた。その状態で色度を測定した。
(Evaluation)
1. Chromaticity The birefringence of the liquid crystal display element was evaluated by measuring the chromaticity by installing a lambda vision microspectroscopy system TFCAM-7000 on an Olympus polarizing microscope BX51. First, two polarizing plates in a polarizing microscope were set in a parallel state, chromaticity was measured for an empty cell not filled with a ferroelectric liquid crystal composition, and a standard light source was measured. Thereafter, the two polarizing plates in the polarizing microscope were set in a crossed Nicol state, and the liquid crystal cell filled with the ferroelectric liquid crystal composition was rotated to a position where the amount of transmitted light was maximized. The chromaticity was measured in that state.

2.チルト角
液晶分子の動いた角度は、偏光顕微鏡にて測定した。クロスニコルの状態に設定した2枚の偏光板の間に、強誘電性液晶組成物が充填された液晶セルを置き、電圧無印加状態の黒表示の位置を基準とし、正電圧(10V)と負電圧(−10V)とを印加した際に動いた液晶分子の角度を測定した。
2. Tilt angle The angle at which the liquid crystal molecules moved was measured with a polarizing microscope. A liquid crystal cell filled with a ferroelectric liquid crystal composition is placed between two polarizing plates set in a crossed Nicol state, and a positive voltage (10 V) and a negative voltage are based on the position of black display when no voltage is applied. The angle of the liquid crystal molecules that moved when (-10 V) was applied was measured.

3.透過率
液晶表示素子の透過率をチルト角により算出した。
ここで、一般に液晶表示素子の透過率Iは下記式(a)により求められる。
I=Isin(2θ)×sin(Δnd/λ) (a)
(上記式(a)において、I:入射光強度(定数)、θ:チルト角、Δn:複屈折、d:セルギャップ、λ:波長である。)
本実施例では、上記式(a)におけるsin(2θ)の項を、正電圧印加時のチルト角θおよび負電圧印加時のチルト角θからそれぞれ算出し、平均したものを透過率Tとした。
T={sin(2θ)+sin(2θ)}/2 (b)
なお、上記式(a)において、sin(2θ)の項が大きくなれば、透過率Iも大きくなる。そのため、透過率Tが大きければ、液晶表示素子の透過率が高いといえる。
評価結果を表4に示す。また、図3に色度図を示す。
3. Transmittance The transmittance of the liquid crystal display element was calculated from the tilt angle.
Here, the transmittance I of the liquid crystal display element is generally obtained by the following formula (a).
I = I 0 sin 2 (2θ) × sin 2 (Δnd / λ) (a)
(In the above formula (a), I 0 : incident light intensity (constant), θ: tilt angle, Δn: birefringence, d: cell gap, λ: wavelength)
In the present embodiment, the term sin 2 (2θ) in the above formula (a) is calculated from the tilt angle θ 1 when a positive voltage is applied and the tilt angle θ 2 when a negative voltage is applied, and the average is the transmittance. T.
T = {sin 2 (2θ 1 ) + sin 2 (2θ 2 )} / 2 (b)
In the above formula (a), as the term sin 2 (2θ) increases, the transmittance I also increases. Therefore, if the transmittance T is large, it can be said that the transmittance of the liquid crystal display element is high.
The evaluation results are shown in Table 4. FIG. 3 shows a chromaticity diagram.

Figure 2014214137
Figure 2014214137

図3に示す色度図においては、実施例4,8,9,10の本発明の化合物C〜Fが添加された強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子は、比較例1の上記化合物が添加されていない液晶表示素子に比べて複屈折を小さくし、白色に近づけることができた。
また、上記化合物C〜Fが添加された強誘電性液晶組成物を用いた実施例3〜10では、上記化合物A、Bが添加された強誘電性液晶組成物を用いた比較例2,3と比べて、液晶分子のチルト角が大きくなり、透過率が高くなった。この結果から、本発明の化合物の構造において、エーテル結合およびアルキル基の炭素数が透過率の向上に寄与していることが分かった。
特に、本発明の化合物Cが添加された強誘電性液晶組成物を用いた実施例3〜7では、液晶分子のチルト角を大きくすることができ、液晶表示素子の透過率を向上させることができた。
In the chromaticity diagram shown in FIG. 3, the liquid crystal display device using the ferroelectric liquid crystal composition to which the compounds C to F of the present invention of Examples 4, 8, 9, and 10 are added is the same as that of Comparative Example 1. Compared to the liquid crystal display element to which no compound was added, the birefringence was reduced, and it was close to white.
In Examples 3 to 10 using the ferroelectric liquid crystal compositions to which the compounds C to F were added, Comparative Examples 2 and 3 using the ferroelectric liquid crystal compositions to which the compounds A and B were added. Compared with, the tilt angle of the liquid crystal molecules increased and the transmittance increased. From this result, it was found that the carbon number of the ether bond and the alkyl group contributed to the improvement of the transmittance in the structure of the compound of the present invention.
In particular, in Examples 3 to 7 using the ferroelectric liquid crystal composition to which the compound C of the present invention is added, the tilt angle of the liquid crystal molecules can be increased and the transmittance of the liquid crystal display element can be improved. did it.

1 … 液晶表示素子
2a … 第1基材
2b … 第2基材
3a … 第1電極層
3b … 第2電極層
4a … 第1配向膜
4b … 第2配向膜
5 … 液晶層
11a … 第1配向処理基板
11b … 第2配向処理基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display element 2a ... 1st base material 2b ... 2nd base material 3a ... 1st electrode layer 3b ... 2nd electrode layer 4a ... 1st orientation film 4b ... 2nd orientation film 5 ... Liquid crystal layer 11a ... 1st orientation Processed substrate 11b ... Second alignment processed substrate

Claims (3)

下記一般式(1)で表される構造を有することを特徴とする化合物。
Figure 2014214137
(上記式(1)において、RおよびRは炭素数3〜7の直鎖状または分岐状のアルキル基である。ただし、RおよびRのうち少なくともいずれか一方の炭素数が5以上である。
Aは、−O−CH−または−CH−O−である。
、Zは、それぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。ただし、ZおよびZのうち少なくともいずれか一方がフッ素原子である。)
A compound having a structure represented by the following general formula (1):
Figure 2014214137
(In the above formula (1), R 1 and R 2 are linear or branched alkyl groups having 3 to 7 carbon atoms, provided that at least one of R 1 and R 2 has 5 carbon atoms. That's it.
A is —O—CH 2 — or —CH 2 —O—.
Z 1 and Z 2 each independently represent a fluorine atom or a hydrogen atom. However, at least one of Z 1 and Z 2 is a fluorine atom. )
請求項1に記載の化合物を含有することを特徴とする強誘電性液晶組成物。   A ferroelectric liquid crystal composition comprising the compound according to claim 1. 第1基材、前記第1基材上に形成された第1電極層、および、前記第1電極層上に形成された第1配向膜を有する第1配向処理基板と、
第2基材、前記第2基材上に形成された第2電極層、および、前記第2電極層上に形成された第2配向膜を有する第2配向処理基板と、
前記第1配向膜および前記第2配向膜の間に形成され、強誘電性液晶組成物を含む液晶層とを有する液晶表示素子であって、
前記強誘電性液晶組成物は、請求項1に記載の化合物を含有することを特徴とする液晶表示素子。
A first alignment treatment substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment film formed on the first electrode layer;
A second substrate having a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer;
A liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer formed between the first alignment film and the second alignment film and including a ferroelectric liquid crystal composition,
The said ferroelectric liquid crystal composition contains the compound of Claim 1, The liquid crystal display element characterized by the above-mentioned.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11015120B2 (en) 2017-01-30 2021-05-25 The Hong Kong University Of Science And Technology Low birefringence ferroelectric liquid crystal mixtures

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