JP2653407B2 - 液晶組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、新規な液晶組成物に関する。さらに詳しく
は、本発明は、ナフタレン環を有する化合物を含む新規
な液晶組成物に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 従来、OA機器などの表示デバイスとしては、CRTデバ
イスが最も広範に使用されてきた。

このようなOA機器などの表示デバイスを有する機器の
分野においては、近年、機器の小型軽量化、あるいは表
示デバイスの大画面化および薄型化などに対する要望が
高まってきている。このためそれぞれの用途あるいは要
望に対応させて、従来のCRTデバイスの代わりに、種々
の新たな表示デバイスが開発されている。たとえば、こ
のような表示デバイスとしては、液晶ディスプレイ、プ
ラズマディスプレイ、LEDディスプレイ、ELディスプレ
イおよびECDディスプレイなどがある。

これらの表示デバイスのうち、液晶ディスプレイは、
基本的には液晶化合物を用いたスイッチング素子に電気
信号を与えて、そのスイッチング素子中の液晶化合物の
状態を変化させることにより光の遮蔽および透過を制御
して電気信号を顕在化させるデバイスであり、上述のOA
機器の表示デバイスだけでなく、ディジタルウォッチあ
るいは携帯ゲームなどの表示デバイスとして既に実用化
されている。また、近時、小型テレビジョンなどの動画
用の表示デバイスとしても使用され始めている。

上記のような液晶化合物を用いた表示デバイスにおい
ては、種々の駆動方式が既に知られている。例えば現在
用いられている液晶表示デバイスの駆動方式としては、
TN（ツイストネマチック）モードがある。このTNモード
は、液晶化合物のネマチック相における分子の誘電異方
性を利用して表示を行なう方式であり、外部から印加さ
れる電界の２乗に比例したエネルギーによって表示デバ
イスが駆動する（ｆ∞E²）。

しかしながら、この方式を採用したスイッチング素子
などにおいて、表示されている画像を変えるためには、
液晶化合物の分子の位置を変える必要があるために、駆
動時間が長くなり、液晶化合物の分子位置を変えるため
に必要とする電圧、すなわち消費電力も大きくなるとい
う問題点がある。そして、このようなスイッチング素子
においては、スイッチングしきい値特性があまり良好で
ないため、高速で分子位置を変えて切り替え動作を行な
おうとすると、非表示画像部にまでもれ電圧がかかり、
表示のコントラストが著しく低下することがある。

このように従来のTNモードによる表示方式は、TNモー
ドの特性として、特に大形画面用表示デバイスあるいは
小型デジタルテレビジョンなどのような動画用の表示デ
バイスとしては適当な表示方式であるとは言えない面が
ある。

また、上記のようなTNモードにおけるスイッチングし
きい値特性などを改良したSTN（スーパーツイストネマ
チック）モードを利用した表示デバイスが使用されてい
る。このようなSTNモードを利用することにより、スイ
ッチングしきい値特性が改善されるため、表示デバイス
のコントラストが向上する。しかしながら、この方法も
誘電異方性を利用している点ではTNモードと変わりな
く、従ってスイッチング時間が長いため、大画面用表示
デバイスあるいは小型デジタルテレビジョンなどのよう
な動画用の表示デバイスとして使用した場合にはTNモー
ドを利用した表示デバイスと同様の傾向を示す。

これに対し、1975年、R.B.Meyerらが合成した有機化
合物は、強誘電性を示し、さらに1980年R.B.Meyerらは
ギャップの小さなセル中にこれらの強誘電性液晶化合物
を充填することにより、強誘電性液晶化合物を光スイッ
チング素子、すなわち表示デバイスとして用いる可能性
を示唆した。

上記のような強誘電性液晶化合物を用いたスイッチン
グ素子は、TNモードあるいはSTNモードを利用したスイ
ッチング素子とは異なり、液晶化合物の分子の配向方向
を変えるだけでスイッチング素子として機能させること
ができるため、スイッチング時間が非常に短縮される。
さらに、強誘電性液晶化合物のもつ自発分極（Ps）と電
界強度（Ｅ）とにより与えられるPs×Ｅの値が液晶化合
物の分子の配向方向を変えるための実効エネルギー強度
であるので、消費電力も非常に少なくなる。そして、こ
のような強誘電性液晶化合物は、印加電界の方向によっ
て二つの安定状態、すなわち双安定性を持つので、スイ
ッチングのしきい値特性も非常に良好であり、動画用の
表示デバイスなどとして特に適している。

このような強誘電性液晶化合物を光スイッチング素子
に使用する場合、強誘電性液晶化合物には、動作温度範
囲が常温付近にあること、動作温度幅が広いこと、スイ
ッチング速度が高いことおよびスイッチングしきい値電
圧が適正な範囲内にあることなどの特性が要求される。
殊にこれらのうちでも、動作温度範囲は強誘電性液晶化
合物を使用する際に特に重要な特性であり、他の特性は
非常に良好であるにもかかわらず、動作温度範囲と使用
温度範囲とが一致しない強誘電性液晶化合物が多い（例
えば、R.B.Meyer et al,ジャーナル・デ・フィジーク
J.de Phys.）36巻Ｌ−69頁、（1975）参照）。

さらに、田口雅明氏および原田隆正氏によって発表さ
れた第11回液晶討論会の予稿集168頁（1985）あるいは
特開昭62−10045号公報などには、例えばナフタレン環
を有する強誘電性液晶化合物などが開示されており、こ
れに開示されている液晶化合物は作動温度範囲などの点
からすると比較的実用性の高い化合物であるが、例え
ば、強誘電性液晶化合物として要求されるその他のすべ
ての特性を満足するとはいい難く、さらに改善の余地が
あった。

発明の目的 本発明は、優れた特性を有する表示デバイス等を形成
することができる新規な液晶組成物を提供することを目
的としている。

さらに本発明は、例えば、動作温度範囲が常温付近に
あり、動作温度幅が広く、スイッチング速度が高く、そ
してスイッチングしきい値電圧が適正な範囲内にあり、
特性の優れた素子を形成することができる新規な液晶組
成物を提供することを目的としている。

発明の概要 本発明の液晶組成物は、次式［Ｉ］で表わされる置換
ナフタレン化合物を含むことを特徴としている。

ただし、上記式［Ｉ］においてR¹は、アルキル基若し
くはアルコキシ基を表わし、R²は、光学活性アルキル基
を表わし、Ｘは、−Ｏ−COO−、−CO−、−OCH₂−、−C
H₂O−、−CH₂CH₂−および−Ｏ−CO−COO−よりなる群か
ら選ばれる２価の基を表わす。

本発明に係る液晶組成物は、上記式［Ｉ］で示す液晶
化合物を含むため、液晶組成物として非常に優れた特性
を有している。

発明の具体的説明 次の本発明に係る液晶組成物について具体的に説明す
る。

本発明に係る液晶組成物は、次式［Ｉ］で表わされる
化合物を含んでいる。

ただし、上記式［Ｉ］において、R¹は、アルキル基若
しくはアルコキシ基のいずれかを表わす。特にR¹が、炭
素数１〜18のアルキル基若しくはアルコキシ基であるこ
とが好ましく、さらに、炭素数６〜16のアルキル基若し
くはアルコキシ基であることが特に好ましい。また、ア
ルキル基とアルコキシ基とを比較するとアルコキシ基で
ある場合に良好な特性を示すことが多い。

さらに、R²は、光学活性アルキル基を表わし、本発明
においては、このR²が２−メチルブチル基若しくは１−
メチルヘプチル基のいずれかの基であることが特に好ま
しい。

また、式［Ｉ］において、ナフタレン環とフェニレン
環とを結合している２価の基であるＸは、−Ｏ−COO
−、−CO−、−OCH₂−、−CH₂O−、−CH₂CH₂−および−
Ｏ−CO−COO−よりなる群から選択される基である。

これらの基の内でも、分子の化学的安定性および凝集
エネルギーなどの化合物の特性を考慮すると、Ｘが、−
OCH₂−および−CH₂CH₂−の内のいずれかの基であること
が好ましい。

また、式［Ｉ］において、光学活性基（R²）とフェニ
レン環とは、−COO−基で結合されており、式［Ｉ］に
おいては、この−COO−基と光学活性基（R²）とで、光
学活性カルボニルオキシアルキル基を形成している。

従って、本発明の液晶組成物は、次式［１］〜［６］
で示す液晶化合物を含むことができる。なお、以下に示
す式においてR¹およびR²は前記式［Ｉ］におけるR¹及び
R²と同じ意味である。

このような化合物の内、特に好ましい化合物は式
［３］および式［５］で示す化合物である。さらに、本
発明において特に好ましい化合物の具体的な例を以下に
示す。

すなわち、式［３］で表わされる化合物のうち、好ま
しい化合物の具体的な例としては以下に示す化合物を挙
げることができる。

２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−デシルオキシナフタレ
ン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルペンチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−デシルオキシナフタ
レン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−デシルオキシナフタ
レン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルオクチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−デシルオキシナフタ
レン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルノニルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−デシルオキシナフタレ
ン。

２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−ペンチルオキシナフタレ
ン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−ヘプチルオキシナフタレ
ン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−オクチルオキシナフタレ
ン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−ノニルオキシナフタレ
ン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−ウンデシルオキシナフタ
レン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−ドデシルオキシナフタレ
ン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−トリデシルオキシナフタ
レン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−テトラデシルオキシナフ
タレン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−ペンタデシルオキシナフ
タレン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−ヘキサデシルオキシナフ
タレン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−ヘプタデシルオキシナフ
タレン、 ２−［４′−（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）
フェニルメチルオキシ］−６−オクタデシルオキシナフ
タレン。

２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−ペンチルオキシナフ
タレン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−ヘプチルオキシナフ
タレン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−オクチルオキシナフ
タレン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−ノニルオキシナフタ
レン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−ウンデシルオキシナ
フタレン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−ドデシルオキシナフ
タレン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−トリデシルオキシナ
フタレン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−テトラデシルオキシ
ナフタレン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−ペンタデシルオキシ
ナフタレン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−ヘキサデシルオキシ
ナフタレン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−ヘプタデシルオキシ
ナフタレン、 ２−［４′−（Ｒ−１″−メチルヘプチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−オクタデシルオキシ
ナフタレン。

また、式［５］で表わされる化合物の内、特に好まし
い化合物の具体的な例としては以下に記載する化合物を
挙げることができる。

２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−デシルオキシナフタ
レン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルペンチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−デシルオキシナフ
タレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルヘキシルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−デシルオキシナフ
タレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−デシルオキシナフ
タレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルオクチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−デシルオキシナフ
タレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルノニルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−デシルオキシナフタ
レン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルデシルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−デシルオキシナフタ
レン。

２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−ヘキシルオキシナフ
タレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−ヘプチルオキシナフ
タレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−オクチルオキシナフ
タレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−ノニルオキシナフタ
レン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−デシルオキシナフタ
レン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−ウンデシルオキシナ
フタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−ドデシルオキシナフ
タレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−トリデシルオキシナ
フタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−テトラデシルオキシ
ナフタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−ペンタデシルオキシ
ナフタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−ヘキサデシルオキシ
ナフタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−ヘプタデシルオキシ
ナフタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチルカル
ボニル）フェニル｝エチル］−６−オクタデシルオキシ
ナフタレン。

２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−ヘキシルオキシナ
フタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−ヘプチルオキシナ
フタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−オクチルオキシナ
フタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−ノニルオキシナフ
タレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−デシルオキシナフ
タレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−ウンデシルオキシ
ナフタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−ドデシルオキシナ
フタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−トリデシルオキシ
ナフタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−テトラデシルオキ
シナフタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−ペンタデシルオキ
シナフタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−ヘキサデシルオキ
シナフタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−ヘプタデシルオキ
シナフタレン、 ２−［２′−｛４″−（Ｒ−１−メチルヘプチルカ
ルボニル）フェニル｝エチル］−６−オクタデシルオキ
シナフタレン。

さらに、上記式［３］および［５］で表わされる化合
物以外にも、本発明においては、例えば次式で表される
化合物等を配合した液晶組成物は特に良好な特性を有す
るようになる。

本発明に係る液晶組成物は、上記の式［Ｉ］で表わさ
れる化合物、すなわち具体的には上記式［１］〜［６］
で表わされる化合物を含む液晶組成物であり、上記式
［Ｉ］で表わされる化合物、すなわち具体的には上記式
［１］〜［６］で表わされる化合物のうちのいずれかの
化合物を単独で含んでいてもよいし、２種類以上を含ん
でいてもよい。

これらの化合物は、例えば公知の方法を利用すること
により合成することができる。

例えば式［３］で示した化合物は次のようにして合成
することができる。

まず、常法に従って４−ハロゲン化メチル安息香酸と
Ｒ−２−メチルブタノールあるいはＲ−１−メチルヘプ
タノールのような光学活性炭素を有するアルコールとの
反応によりR²に対応する基を有するエステル化合物を調
製する。

別に2,6−ヒドロキシナフタレンの水酸基の一方をア
ルキル化してR¹に対応する基を有する２−アルキルオキ
シ−６−ヒドロキシナフタレンあるいは２−アルキル−
６−ヒドロキシナフタレンを調製する。

次いで、上記のエステル化合物と２−アルキルオキシ
−６−ヒドロキシナフタレンあるいは２−アルキル−６
−ヒドロキシナフタレンとを反応させることにより、式
［３］で示した化合物を得ることができる。

また、例えば式［５］で表わされる化合物は、上記の
方法に準じて調製したR¹に対応する基を有する６−アル
キルオキシ−２−カルボキシナフタレンあるいは６−ア
ルキルオキシ−２−カルボキシナフタレンをリチウムア
ルミニウムハイドライドなどの還元剤を用いて還元し、
６−アルキルオキシ−２−ヒドロキシメチルナフタレン
あるいは６−アルキル−２−ヒドロキシメチルナフタレ
ンを得、この６−アルキルオキシ−２−ヒドロキシメチ
ルナフタレンをあるいは６−アルキル−２−ヒドロキシ
メチルナフタレン活性化二酸化マンガンなどの酸化剤を
用いて酸化して２−カルバニル−６−アルキルオキシナ
フタレンあるいは２−カルボニル−６−アルキルナフタ
レンを得る。

別にｐ−ブロモメチル安息香酸とメタノールとの反応
により生成したメチル（４−ブロモメチルフェニルカル
ボキシレートとトリフェニルフォスフィンとを反応させ
ることにより（４−メチルオキシカルボニル）フェニル
メチルフォスフォニウムブロマイドを得る。

この（４−メチルオキシカルボニル）フェニルメチル
フォスフォニウムブロマイドと上述の２−カルボニル−
６−アルキルオキシナフタレンあるいは２−カルバニル
−６−アルキルナフタレンとを反応させることにより２
−［２′−４″−（メチルオキシカルボニルフェニル）
エテニル］−６−アルキルオキシナフタレンあるいは２
−［２′−４″−（メチルオキシカルボニルフェニル）
エテニル］−６−アルキルナフタレンを得、この化合物
をパラジウム触媒などの還元触媒の存在下に水素ガスな
どを用いて還元することにより２−［２′−４″−（メ
チルオキシカルボニルフェニル）エチル］−６−アルキ
ルオキシナフタレンあるいは２−［２′−４″−（メチ
ルオキシカルボニルフェニル）エチル］−６−アルキル
ナフタレンを得、次いでこのナフタレン化合物とR²に対
応するアルキル基を有するＲ−２−メチルブタノールあ
るいはＲ−１−メチルヘプタノールなどの分岐アルコー
ルとを反応させることにより式［５］で表わされる化合
物を得ることができる。

このような置換ナフタレン化合物は、分子のコア部分
にナフタレン骨格とフェニル骨格とを有し、かつ両者が
特定の基で結合されているため、分子自体がある程度の
剛直性を有し、また、上記のようなコア部分と光学活性
基とが特定の基で結合されているため、分子全体の凝集
エネルギーが小さいという特性を有するようになる。

そして、このような置換ナフタレン化合物の中には、
例えば、対向する電極あるいは磁極間に強誘電性液晶化
合物を介在させて、この強誘電性液晶化合物の有するチ
ルト角を変化させることなどにより、光の透過性を制御
するスイッチング素子などにおいて用いる強誘電性液晶
化合物として使用することができる化合物が多い。すな
わち、このようなスイッチング素子などとして使用する
強誘電性液晶組成物は、室温付近にスメクチックＣ相を
持つこと、カイラルスメクチックＣ相における自発分極
の値の大きさ（P_s）および粘度係数などが適正な範囲内
にある誘電性液晶化合物を含むことが必要であり、上記
のような置換ナフタレン化合物のうち、カイラルスメク
チックＣ相を呈する化合物は、強誘電性液晶組成物とし
て用いるカイラルスメクチック液晶組成物の主剤あるい
は他のカイラルスクメチックＣ相を呈する化合物を主剤
とする液晶組成物の助剤として使用することができる。

このような化合物の最も具体的な例としては、次式
［II］で示す化合物を挙げることができる。

すなわち、上記のようにして合成された化合物のう
ち、次式［II］で示す化合物の相転移点を次表１に示
す。なお、以下に示す表等において、Ｃは（あるいはCr
y）は結晶相、SmAはスメクチックＡ相、SmCはカイラル
スメクチックＣ相、Isoは、等方性液体を表わし、各相
の＊印を付して記載した数字は、その相からその右側に
記載した相への転移温度を示す。

さらに、上述の置換ナフタレン化合物の内、例えば次
式［III］で表わされた化合物は、カイラルスメクチッ
クＣ相を呈しない。次式［III］で示す化合物の相転移
点を次表２に示す。

このような化合物は、単独ではカイラルスメクチック
液晶化合物としては使用することができないが、例えば
上記式［II］で表わされる化合物の内、カイラルスメク
チックＣ相を呈する化合物と混合して用いることにより
カイラルスメクチック液晶組成物として使用することが
できる。また、コレステリック液晶化合物あるいはネマ
チック液晶化合物などと混合することによりネマチック
液晶組成物あるいはコレステリック液晶組成物として使
用することもできる。

従って、本発明において、上記式［Ｉ］で表わされる
化合物の含有率は、用いる置換ナフタレン化合物の特
性、組成物の粘度、動作温度、用途などを考慮して適宜
設定することができる。

本発明に係る液晶組成物において、式［Ｉ］で表わさ
れる液晶化合物と共に配合することができるカイラルス
メクチックＣ相を呈する化合物の例としては、（＋）−
４′−（２″−メチルブチルオキシ）フェニル−６−オ
クチルオキシナフタレン−２−カルボン酸エステル、
４′−デシルオキシフェニル−６−（（＋）−２″−メ
チルブチルオキシ）ナフタレン−２−カルボン酸エステ
ル、 を挙げることができる。

さらに、上記カイラルスメクチックＣ相を呈する化合
物以外の化合物で、上述の式［Ｉ］で表わされる置換ナ
フタレン化合物を配合することにより、本発明に係る液
晶組成物を構成することができる液晶化合物の例として
は、 などのシッフ塩基系液晶化合物、 などのアゾキシ系液晶化合物、 などの安息香酸エステル系液晶化合物、 などのシクロヘキシルカルボン酸エステル系液晶化合
物、 などのビフェニル系液晶化合物、 などのターフェノール系液晶化合物、 などのシクロヘキシル系液晶化合物 および 等のピリジン系液晶化合物に代表されるネマチック系の
液晶化合物をはじめとして、さらに塩酸コレステリンノ
ナン酸コレステリンおよびオレイン酸コレステリンなど
のコレステリック系の液晶化合物ならびに公知のスメク
チック系の液晶化合物を挙げることができる。

なお、本発明に係る液晶組成物は、例えば、電導性賦
与剤および寿命向上剤など、通常の液晶組成物に配合す
ることができる添加剤を含んでいてもよい。

本発明の液晶組成物を用いた表示方法の例としては、
具体的には以下に示す方法を挙げることができる。

第１の方法は、例えば２〜５μｍの間隙を有する薄膜
セル中に本発明に係る液晶組成物を注入し、基板の規制
力を利用して強誘電性液晶化合物を基板に平行に配向さ
せ、２枚の偏光板の間に、この液晶組成物を注入した薄
膜セルを介在させ、この薄膜セルに外部電界を印加し、
強誘電性液晶化合物の配向ベクトルを変えることによ
り、２枚の偏光板と強誘電性液晶化合物の復屈折とを利
用して表示を行なう方法である。この場合に用いる電極
は、その表面にシリカなどが斜方蒸着されたものである
ことが好ましい。

また、第２の方法は、本発明の液晶組成物と二色性色
素とを混合し、色素の二色性を利用する方法であり、こ
の方法は、強誘電性液晶組成物の配向方向を変えること
により色素による光の吸収を変えて表示を行なう方法で
ある。この場合に使用する色素は通常二色性色素であ
り、このような二色性色素の例としては、アゾ色素、ナ
フトキノン系色素、シアニン系色素およびアントラキノ
ン系色素等を挙げることができる。

なお、本発明に係る液晶組成物は、上記の表示方法の
他に、通常利用されている表示方法で採用することもで
きる。

また、本発明に係る液晶組成物を用いて製造された表
示デバイスは、スタティック駆動、単純マトリックス駆
動および複合マトリックス駆動などの電気アドレス表
示、光アドレス表示、熱アドレス表示ならびに電子ビー
ムアドレス表示等の駆動方式により駆動させることがで
きる。

発明の効果 本発明に係る液晶組成物のうち、常温でカイラルスメ
クチック相を呈する置換ナフタレン化合物を用いた液晶
組成物は、このカイラルスメクチック相における自発分
極の値および粘度係数も非常に良好な範囲内にあるた
め、このカイラルスメクチック液晶組成物を用いた表示
方法によれば、数十μ秒以下の高速応答が可能になる。
従って、このカイラルスメクチック液晶組成物を、多数
の走査線を有する大画面の表示デバイスのスイッチング
素子として用いることにより、各走査に要する時間が短
いため、コントラスが鮮明な大画面のディスプレイを得
ることができる。

また、このカイラルスメクチック液晶組成物を用いて
薄膜セルを製造し、この薄層セル内でカイラルスメクチ
ック相を形成させることにより、液晶化合物が自発分極
を持つため、薄層セルがメモリー効果を有するようにな
る。このメモリー効果を利用することにより、電圧を印
加し続ける必要がないので、表示デバイスの消費電力の
低減を図ることができる。さらに、この場合、コントラ
ストが非常に鮮明になる。

また、このカイラルスメクチック液晶組成物を用いた
スイッチング素子は、分子の配向方向を変えるだけでス
イッチングが可能であり、電界強度の一次項が駆動に作
用するため、低電圧駆動が可能になる。

このように、上記のような本発明に係る液晶組成物の
うち、カイラルスメクチック液晶組成物を用いることに
より、大画面でありながら、消費電力が少なく、しかも
コントラストが鮮明なディスプレイを製造することがで
きる。

また、駆動時間が短く、駆動電圧が低いので、動画用
表示デバイスのためのスイッチング素子としても好適で
ある。

さらに、カイラルスメクチックＣ相を呈しない置換ナ
フタレン化合物を含む本発明に係る液晶組成物は、ネマ
チック液晶、コレステリック液晶およびスメクチック液
晶などとして有効に使用することができる。

そして、このような本発明に係る液晶組成物において
も、従来の液晶組成物と比較して、駆動時間、駆動電圧
および鮮明度などの特性の優れた液晶素子を形成するこ
とができる。

次に本発明の実施例を示して本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。

実施例１ ［液晶化合物の合成］ ２−［４′（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニル）フ
ェニルメチルオキシ］−６−デシルオキシナフタレンの
合成 第１段階 ４−メチル安息香酸13.6g（100ミリモル）、Ｎ−ブロ
モサクシイミド17.8g（100ミリモル）およびベンゾイル
パーオキシド1g（４ミリモル）を四塩化炭素125ml中で
２時間還流し、冷却後、反応生成物を濾取した。

この反応生成物をメタノールから再結晶することによ
り14.6gの４−ブロモメチル安息香酸を得た。

第２段階 第１段階で得られた４−ブロモメチル安息香酸1.08g
（５ミリモル）、Ｒ−２−メチルブタノール0.61ml（5.
5ミリモル）および濃硫酸0.1mlを40mlのベンゼン中にい
れ、25時間還流を行なった。

冷却後、エーテルを用いて反応生成物を抽出し、抽出
分を炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、さらに水洗し
た。

水洗後、抽出液を濃縮し、カラムクロマトグラフィー
を用いて２′−メチルブチル−４−ブロモメチルベンゾ
エート0.8gを得た。

第３段階 2,6−ジヒドロキシナフタレン3.2g（20ミリモル）お
よびトシル酸デシルエーテル3.12g（10ミリモル）を85
％KOH0.66g、エタノール40mlおよび水0.2mlからなる混
合液中に加え、90℃にて15時間攪拌した。

次いで、この反応液を水中に投入し、塩酸を用いて中
和した。

中和後、反応生成物をエーテル抽出し、抽出液を水洗
し、これを濃縮した。

カラムクロマトグラフィーを用いてこの濃縮液から1.
6gの２−デシルオキシ−６−ヒドロキシナフタレンを分
離した。

第４段階 上記第３段階で得られた２−デシルオキシ−６−ヒド
ロキシナフタレン0.6g（２ミリモル）と、第２段階で得
られた２′−メチルブチル−４−ブロモメチルベンゾエ
ート0.63g（2.2ミリモル）と、炭酸カルシウム0.28g
（２ミリモル）をジメチルホルムアミド（DMF）10ml中
に加え、100℃で12時間攪拌した後、反応液を水中に投
入した。

次いでエーテルを用いて反応生成物を抽出し、水洗し
た後、濃縮した。

この濃縮液から反応生成物をカラムクロマトグラフィ
ーを用いて分離し、ヘキサンから再結晶することにより
白色の針状結晶0.27gを得た。

この針状結晶は、分析の結果２−［４′（Ｒ−２″−
メチルブチルカルボニル）フェニルメチルオキシ］−６
−デシルオキシナフタレンであることが確認された。融
点:89℃ 第１図にこの化合物の¹H−NMRスペクトル（270MH_z,CD
Clで測定）のチャート示す。

第１図から明らかなように、この化合物は次のような
特異的なピークを示した。

δ（ppm） 0.9−1.0（m,9H,−CH₃） 1.3−1.8（m,21H） 4.0−4.2（m,4H） 7.1−8.1（m,10H,aromatic） また、マススペクトルの値は、MS:M/e＝504（Ｐ）で
あった。

この化合物は、38〜47℃の範囲内でスメクチックＣ相
を持つことが確認された。

以下にこの化合物の相転移温度を示す。

実施例２ ［液晶化合物の合成］ ２−［２′−｛４″−Ｒ−２−メチルブチルカルボ
ニルフェニル｝エチル］−６−デシルオキシナフタレン
の合成 第１段階 ２−カルボキシ−６−ヒドロキシナフタレン3.76g（2
0ミリモル）およびトシル酸デシルエステル3.12g（10ミ
リモル）を85％KOH0.66g、エタノール40mlおよび水0.2m
lからなる混合液中に加え、90℃にて15時間攪拌した。

次いで、この反応液を水中に投入し、塩酸を用いて中
和した。

中和後、反応生成物をエーテルで抽出し、抽出液を水
洗し、これを濃縮した。

この濃縮液からカラムクロマトグラフィーを用いて1.
6gの６−デシルオキシ−２−カルボキシナフタレンを分
離した。

第２段階 リチウムアルミニウムハイドライド1.0g（26.4ミリモ
ル）と第１段階で得られた６−デシルオキシ−２−カル
ボキシナフタレン1.348g（4.1ミリモル）とを無水テト
ラヒドロフラン（TMF）中、アルゴン雰囲気下、２時間
室温で反応させ、さらに１時間加熱還流して反応させ
た。

放冷後、エーテル150mlを加えて反応液を希釈し、次
いで、飽和Na₂SO₄水を加え、過剰のリチウムアルミニウ
ムハイドライドを分解し、反応を停止させた。

分解したリチウムアルミニウムハイドライドを濾別
し、溶液を無水Na₂SO₄を用いて乾燥させた後、エーテル
を除去した。

エーテルを除去して得られた残渣をヘキサン・酢酸エ
チル混合溶媒（混合容量比＝10:1）から再結晶すること
により、６−デシルオキシ−２−ヒドロキシメチルナフ
タレン1.078gを得た。収率85.8％ 第３段階 第２段階で得られた６−デシルオキシ−２−ヒドロキ
シメチルナフタレン84mg（0.43ミリモル）と活性化二酸
化マンガン235mg（2.57ミリモル）とをクロロホルム中
で室温下、12時間攪拌した。

反応溶液を濾別し、濾液を濃縮し、得られた粗生成物
をシリカゲル薄層クロマトグラフィーを用いて精製する
ことにより、２−カルバニル−６−デシルオキシナフタ
レンの白色結晶72.2mgを得た。

第４段階 常法に従って、酸性触媒の存在下に、ｐ−ブロモメチ
ル安息香酸とメタノールとを反応させることによりメチ
ル（４−ブロモメチルフェニル）カルボキシレートを
得、このメチル（４−ブロモメチルフェニル）カルボキ
シレート2.61g（11.4ミリモル）とトリフェニルフォス
フィン3.0g（11.45ミリモル）とをベンゼン中で２時間
加熱還流して反応させた。放冷後、生成した結晶を濾取
した。

この結晶をベンゼンから再結晶することにより、（４
−メチルオキシカルボニル）フェニルメチルフォスフォ
ニルブロマイドの白色結晶3.43gを得た。

第５段階 ２−カルバニル−６−デシルオキシナフタレン475mg
（2.47ミリモル）と上記第４段階で得られた（４−メチ
ルオキシカルボニル）フェニルメチルフォスフォニルブ
ロマイド1215mg（25ミリモル）とを塩化メチレンに溶解
させた。

この溶液に水酸化カリウム水溶液を少しづつ加え、反
応終了後、反応液を濃縮した。

この濃縮物をシリカゲル薄層クロマトグラフィーを用
いて精製することにより、シス型とトランス型との混合
物として、２−［２′−４″−（メチルオキシカルボニ
ルフェニル）エテニル］−６−デシルオキシナフタレン
519mg（1.7ミリモル）を得た。

第６段階 第５段階で得られた２−［２′−４″−（メチルオキ
シカルボニルフェニル）エテニル］−６−デシルオキシ
ナフタレン519mg（1.7ミリモル）とパラジウム炭素触媒
（パラジウム含有率:5重量％）52mgとをエタノール中に
加え、室温で５時間水素ガスをバブリングさせた。

次いでこの反応液を濾過して濾液を濃縮し、カラムク
ロマトグラフィーを用いて分離することにより、２−
［２′−４″−（メチルオキシカルボニルフェニル）エ
チル］−６−デシルオキシナフタレン492mg（1.1ミリモ
ル）を得た。

第７段階 第６段階で得られた２−［２′−４″−（メチルオキ
シカルボニルフェニル）エチル］−６−デシルオキシナ
フタレン492mg（1.1ミリモル）とＲ−２−メチルブタノ
ール0.61ml（8.5ミリモル）とｔ−ブトキシカルシウム
0.1mlとをベンゼン40ml中に入れ、この反応液を25時間
還流して反応させた。冷却後、反応生成物をエーテルを
用いて抽出した。

抽出物を炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した後、さ
らに水洗し、次いで濃縮した。

得られた濃縮物をカラムクロマトグラフィを用いて分
離することにより、白色の固体粉末485mgを得た。

この結晶は、分析の結果、２−［２′−｛４″−（Ｒ
−２−メチルブチルカルボニルフェニル｝エチル］−
６−デシルオキシナフタレンであることが確認された。

融点:48℃ 第２図にこの化合物の¹H−NMRスペクトル（270MH_z,CD
Clで測定）のチャート示す。

第２図から明らかなように、この化合物は次のような
特異的なピークを示した。δ（ppm） 0.7−1.0（m,9H,−CH₃） 1.1−1.8（m,21H） 3.3 （d,2H） 3.7−4.1（m,4H） 6.9−7.9（m,10H,aromatic） また、マススペクトルの値は、MS:M/e＝502（Ｐ）で
あった。

この化合物は、０〜48℃の範囲内でスメクチックＡ相
を持つことが確認された。

以下にこの化合物の相転移温度を示す。

実施例３ まず、ポリイミド（日立化成工業（株）製、PIQ−540
0）を、Ｎ−メチルピロリドンに溶解させてポリイミド
の含有率が1.2％の塗布液を調製した。

上記のようにして調製した塗布液を、スピンコート法
により、2000rpmの回転速度で、ITO透明電極が一方の面
に設けられているガラス基板の透明電極上に塗布した。

このようにしてポリイミドを含む塗布液を塗布した
後、このガラス基板を325℃で30分間加熱してポリイミ
ドを硬化させて、厚さ150〜200Åのポリイミド膜を形成
した。

このようにして形成されたポリイミド膜の表面を、ナ
イロン製の布で一方方向に擦ることにより、このポリイ
ミド膜に結晶物質に対する配向性を賦与した。

上記と同様にして２枚の基板を用意した。

別に、接着剤主剤（EHC（株）製、LCB−304B）、硬化
剤（EHC（株）製、LCB−310B）とセルギャップ制御のた
めのビーズ（EHC（株）製、GP−20）とを138:30:3の重
量比で混合してエポキシ樹脂系の接着剤を調製した。

次いで、上記のようにしてポリイミド膜が形成された
基板周縁部（ポリイミド膜上）にシルク印刷法を利用し
て上記のエポキシ樹脂系接着剤を塗布して、基板周縁部
に接着部を形成した。

２枚のガラス基板のうち一枚に、上記のようにして調
製したエポキシ系接着剤を塗布し、互いに透明電極が向
かい合うように貼合わせた。

次いで、貼合わされた２枚の基板を、50℃で15分間、
60℃で15分間、70℃で15分間、80℃で15分間、125℃で3
0分間、そして170℃で60分間加熱して接着して液晶セル
を作成した。このようにして得られた液晶セルは、約２
μｍの間隙（セルギャップ）を有していた。

上記のようにして作製した液晶セルを偏光方向が互い
に直交する二枚の偏光板の間に配置した。

次いで、上記のようにして作製した液晶セルの間隙
に、次式で示す液晶化合物を充填した。

上記液晶セルに上記の液晶化合物を充填した後、液晶
セルを50℃に加熱して液晶化合物を液体状態にした。そ
の後、温度勾配法を用いて１℃／分程度の冷却速度で徐
冷を行なうことにより、良好な初期配向が得られた。

スメクチックＡ相において電界を印加すると、誘起チ
ルト（分子長軸の配向方向の変化）が観察できた。０℃
において＋30Vで明（ON）状態、−30Vで暗（OFF）状態
が得られた。明状態と暗状態の明るさのコントラストは
４であった。また０℃の時の光学応答時間を測定したと
ころ、52μ秒であった。

このように上記のような置換ナフタレン化合物を用い
て、優れた特性を有する表示デバイスを形成することが
できた。

実施例４ 実施例３において、セルギャップ約２μｍの液晶セル
に充填した液晶化合物の代わりに、以下に記載する液晶
化合物Ａと液晶化合物Ｂとを含む液晶組成物を用い、次
いで液晶セルを70℃に加熱して液晶組成物を液状にした
後、温度勾配法を用いて１℃／分程度の冷却速度で徐冷
を行なった以外は同様に操作した。このようにして徐冷
を行なうことにより良好な初期配向が得られた。

液晶組成物 液晶化合物A;43重量部 液晶化合物B;57重量部 上記の液晶組成物は以下の液晶相を示した。

ここでＣは結晶相、SmAはスメクチックＡ相、Isoは液
体相を示す。

スメクチックＡ相において、上記のようにして液晶組
成物を充填した液晶セルに電界を印加すると、誘起チル
ト（分子長軸の配向方向の変化）が観察できた。０℃に
おいて＋30Vで明（ON）状態、−30Vで暗（OFF）状態が
得られた。明状態と暗状態の明るさのコントラストは６
であった。また０℃の時の光学応答時間を測定したとこ
ろ、520μ秒であった。

このように上記のような置換ナフタレン化合物を含む
液晶組成物を用いて、優れた特性を有する表示デバイス
を形成することができた。

なお、上記の液晶化合物Ｂの液晶相温度範囲は以下の
通りである。

ただし、ここでSmC^＊はキラルスメクチックＣ相を示
す。

実施例５ 実施例３において、セルギャップ約２μｍの液晶セル
に充填した液晶化合物の代りに、以下に記載する液晶化
合物Ａと二色性色素とを含む液晶組成物を用い、次いで
液晶セルを50℃に加熱して液晶化合物を液状にした後、
温度勾配法を用いて１℃／分程度の冷却速度で徐冷を行
なった以外は同様に操作した。このようにして徐冷を行
なうことにより良好な初期配向が得られた。

液晶組成物 液晶化合物A;99重量部 二色性色素;1重量部 スメクチックＡ相において、上記のようにして液晶組
成物を充填した液晶セルに電界を印加すると、誘起チル
ト（分子長軸の配向方向の変化）が観察できた。液晶の
誘起チルトに伴って二色性色素も分子長軸方向を変え、
その結果、透過光強度の変化が生じた。

そして、０℃において＋30Vで明（ON）状態、−30Vで
暗（OFF）状態が得られた。明状態と暗状態の明るさの
コントラストは４であった。また０℃の時の光学応答時
間を測定したところ、780μ秒であった。

このように上記のような置換ナフタレンを含んだ液晶
組成物を用いて、優れた特性を有する表示デバイスを形
成することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は２−［４′（Ｒ−２″−メチルブチルカルボニ
ル）フェニルメチルオキシ］−６−デシルオキシナフタ
レンの¹H−NMRスペクトルのチャートである。 第２図は２−［２′−｛４″−（Ｒ−２−メチルブチ
ルカルボニルフェニル｝エチル］−６−デシルオキシナ
フタレンの¹H−NMRスペクトルのチャートである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】次式［Ｉ］で表わされる置換ナフタレン化
   合物を含むことを特徴とする液晶組成物； （ただし、上記式［Ｉ］において、R¹は、アルキル基若
   しくはアルコキシ基を表わし、R²は、光学活性アルキル
   基を表わし、Ｘは、−Ｏ−COO−、−CO−、−OCH₂−、
   −CH₂O−、−CH₂CH₂−および−Ｏ−CO−COO−よりなる
   群から選ばれる２価の基を表わす）。
2. 【請求項２】式［Ｉ］において、R²が２−メチルブチル
   基若しくは１−メチルヘプチル基であることを特徴とす
   る請求項第１項記載の液晶組成物。