JP2812552B2 - カルボン酸エステル化合物、液晶化合物および液晶組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は新規なカルボン酸エステル化合物、液晶化合
物および液晶組成物に関する。さらに詳しくは、本発明
は、表示素子などに用いられる新規なカルボン酸エステ
ル化合物、液晶化合物および液晶組成物に関する。

発明の技術的背景 従来から使用されているOA機器などの表示デバイス
は、TN（ツイストネマチック）モードで駆動するものが
多い。

ところが、この方式を採用した場合、表示されている
画像を変えるためには、液晶化合物の分子位置を変える
必要があるため、駆動時間が長くなり、また液晶化合物
の分子位置を変えるために必要とされる電圧、即ち、消
費電力も大きくなるとの問題である。

これに対して強誘電性液晶化合物を用いたスイッチン
グ素子は、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ので、
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
の積（Ps×Ｅ）が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用いるのに特に
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
などに使用する場合、強誘電性液晶化合物には、動作温
度範囲が常温付近あるいはそれ以下であること、動作温
度幅が広いこと、スイッチング速度が大きい（速い）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
ることなど多くの特性が要求される。

しかしながら、従来公知の強誘電性液晶化合物に関し
ては、例えばR.B.Meyer,et.al.,の論文［ジャーナル・
デ・フイジーク（J.de Phys.）36巻Ｌ−69頁、1975
年］、田口雅明、原田隆正の論文［第11回液晶討論会予
稿集168頁、1985年］に記載されているように、一般に
動作温度が狭く、また動作温度範囲が広い強誘電性液晶
化合物であっても、その他の特性が充分でない等、強誘
電性液晶物質として実用上満足できるものは得られてい
ない。

発明の目的 本発明は、新規なカルボン酸エステル化合物を提供す
ることを目的としている。

さらに本発明は、特に動作温度は広く、スイッチング
速度が大きく、スイッチングしきい値電圧が適正な範囲
にあり、極めて少ない消費電力で作動する等の優れた特
性を有する表示デバイス等を形成し得る液晶化合物およ
び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 本発明のカルボン酸エステル化合物は、下記式［Ｉ］
で表される。

ただし、式［Ｉ］において、Ｒは、炭素原子数３〜20
のアルキル基、炭素原子数３〜20のアルコキシ基および
炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基よりなる群か
ら選ばれる一種の基であり、 よりなる群から選ばれる基を表す。

また、本発明の液晶化合物は上記式［Ｉ］で表される
ことを特徴としている。

さらに、本発明の液晶組成物は上記式［Ｉ］で表され
るカルボン酸エステル化合物を含有することを特徴とし
ている。

本発明により新規なカルボン酸エステル化合物が提供
される。このカルボン酸エステル化合物を液晶化合物と
して用いることにより、動作温度範囲が広くスイッチン
グ速度が大きく、消費電力が極めて少なく、しかも安定
したコントラストが得られるなどの優れた特性を有する
各種デバイスの製造することができる。

発明の具体的説明 次に本発明のカルボン酸エステル化合物について具体
的に説明する。

本発明のカルボン酸エステル化合物は、次式［Ｉ］で
表される。

ただし、式［Ｉ］において、Ｒは、炭素原子数３〜20
のアルキル基、炭素原子数３〜20のアルコキシ基および
炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基よりなる群か
ら選ばれる一種の基である。

上記式［Ｉ］において、Ｒが炭素原子数３〜20のアル
キル基である場合には、このようなアルキル基は、直鎖
状、分枝状および脂環状のいずれの形態であってもよい
が、Ｒが直鎖状のアルキル基であるカルボン酸エステル
の分子は、分子がまっ直ぐに伸びた剛直構造をとるた
め、優れた液晶性を示す。このような直鎖状のアルキル
基としては、炭素原子数６〜20のアルキル基が好まし
く、このような直鎖状のアルキル基の具体的な例として
は、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、
ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基およびオ
クタデシル基などのを挙げることができる。

また、Ｒが炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基
である場合には、ハロゲン化アルキル基の例としては、
上記のようなアルキル基の水素原子の少なくとも一部
が、Ｆ、Cl、BrおよびＩなどのハロゲン原子で置換され
た基を挙げることができる。

また、Ｒが炭素原子数３〜20のアルコキシ基である場
合には、このようなアルコキシ基の例としては、上記の
ようなアルキル基を有するアルコキシ基を挙げることが
できる。このようなアルコキシ基の具体的な例として
は、ヘキソキシ基、ヘプトキシ基、オクチルオキシ基、
デシルオキシ基、ドデシルオキシ基、テトラデシルオキ
シ基、ヘプタデシルオキシ基、ヘキサデシルオキシ基お
よびオクタデシルオキシ基を挙げることができる。

本発明のカルボン酸エステル化合物を液晶化合物とし
て使用する場合には、式［Ｉ］において、Ｒがアルコキ
シ基である化合物の有用性が高い。

さらに、上記式［Ｉ］において、 よりなる群から選ばれる一種類の基を表す。

従って、上記式［Ｉ］で表される本発明のカルボン酸
エステル化合物としては具体的には、例えば次式［25］
〜［36］で表される化合物を挙げることができる。

本発明のカルボン酸エステル化合物は、公知の合成技
術を組み合わせて利用することにより製造することがで
きる。

例えば、上記のカルボン酸エステル化合物は、下記に
示す合成経路に従って合成することができる。なお、以
下に示す反応経路の例においては、R¹がアルコキシ基で
ある場合を例にして、カルボン酸エステル化合物の合成
例について説明している。

例えば、例示化合物［15］のような本発明のカルボン
酸エステル化合物に類似した化合物は、次のようにして
製造することができる。

例えば、トランス−４−（４′−ベンジルオキシフェ
ニル）シクロヘキサンカルボン酸（ｉ）と１−トリフル
オロメチルヘプチルアルコール（ii）とを、４−N,N−
ジメチルアミノピリジンおよび塩化メチレンを溶媒とし
て用い、N,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミドなど
のエステル化剤を滴下しながら反応させることによりト
ランス−４−（４′−ベンジルオキシフェニル）シクロ
ヘキサンカルボン酸−１″−トリフルオロメチルヘプチ
ルエステル（iii）を得る。

上記のようにして得られたトランス−４−（４′−ベ
ンジルオキシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸−
１″−トリフルオロメチルヘプチルエステル（iii）を
テトラヒドロフランなどの溶媒に投入してパラジウム−
炭素等の還元触媒の存在下に水素ガスを用いて還元する
ことにより、トランス−４−（４′−ヒドロキシフェニ
ル）シクロヘキサンカルボン酸−１″−トリフルオロメ
チルヘプチルエステル（iv）を得る。

次いで、４−N,N−ジメチルアミノピリジンおよび塩
化メチレンを溶媒として用い、N,N′−ジシクロヘキサ
ンカルボジイミドを滴下しながら、６−アルコキシナフ
タレン−２−カルボン酸（ｖ）と、上記工程で得られた
トランス−４−（４′−ヒドロキシフェニル）シクロヘ
キサンカルボン酸−１″−トリフルオロメチルヘプチル
エステル（iv）を反応させることにより、カルボン酸エ
ステル化合物を得ることができる。

そして、本発明のカルボン酸エステル化合物は、上記
のようなカルボン酸エステル化合物の製造方法を参照し
て、例えば1,2,3,4−テトラヒドロ−６−ヒドロキシ−
ナフタレン−２−カルボン酸Ｒ−１′−トリフルオロメ
チル−ヘプチルエステルと６−ｎ−ヘプチルオキシ−２
−ナフトエ酸とを反応させることにより製造することが
できる。

なお、上記方法は、本発明のカルボン酸エステル化合
物の製造方法の一例であり、本発明のカルボン酸エステ
ル化合物は、このような製造方法により限定的に解釈さ
れるべきではない。

上記のようにして得られる次式で表されるトランス−
４−［４′−（６″−ｎ−デシルオキシ−２″−ナフト
イルオキシ）フェニル］シクロヘキサンカルボン酸−１
トリフルオロメチルヘプチルエステルの¹H−NMRのチ
ャートを第１図に示す。

なお、上記式中に於いて１〜11の番号は、水素原子を
示し、この番号は第１図におけるピークに賦した番号と
対応している。

また、本発明に係るカルボン酸エステル化合物であ
る、次式で表される1,2,3,4−テトラヒドロ−６−
（６′−ｎ−ヘプチルオキシ−２′−ナフトイルオキ
シ）ナフタレン−２−カルボン酸Ｒ−１″−トリフルオ
ロメチルヘプチルの¹H−NMRのチャートを第２図に示
す。

なお、上記式中に於て１〜10の番号は、水素原子を示
し、この番号は第２図におけるピークに賦した番号と対
応している 上記のようにして得られた式［Ｉ］で表されるカルボ
ン酸エステル化合物は、有機化合物の合成原料等として
使用することができる他、例えば液晶化合物として好適
に使用することができる。

そして、このようなカルボン酸エステル化合物のう
ち、液晶化合物としては、次式［27］で表される化合物
が優れた液晶特性を示す。

この液晶化合物［27］の相転移温度を表１に示す。ま
た、参考のため、下記式で表される液晶化合物［15］お
よび［39］の相転移温度も表１に示す。なお、以下に示
す表などにおいて、Cry.は結晶相、SmC^＊はカイラルス
メクチックＣ相、SmAはスメクチックＡ相、Isoは等方性
液体を表わす。

本発明の液晶化合物には、広い温度範囲でスメクチッ
ク相を呈する化合物が多い。

従来液晶化合物を単独で使用した場合に、この化合物
のように広範囲の温度でスメクチック相を示す液晶化合
物はほどんど知られていない。

そして、本発明の液晶化合物は、スメクチック相を示
す温度が広いだけでなく、このような液晶化合物を用い
て製造された光スイッチング素子は、高速応答性にも優
れている。

本発明の液晶化合物は、単独で使用することもできる
が、他の液晶化合物と混合して液晶組成物として使用す
ることが好ましい。例えば、本発明の液晶化合物は、カ
イラルスメクチック液晶組成物の主剤あるいは、他のス
メクッチック相を示す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。

すなわち、強誘電性を示す液晶化合物は、電圧を印加
することにより、光スイッチング現象を誘発し、この現
象を利用することにより、応答性のよい表示装置を作製
することができる（例えは特開昭56−107216号公報、特
開昭59−118744号公開公報参照、特願平２−1166392号
明細書参照）。

そして、このような表示装置に使用できる強誘電性液
晶化合物は、カイラルスメクイチックＣ相、カイラルス
メクチックＦ相、カイラルスメクチックＧ相、またはカ
イラルスメクチックＨ相、カイラルスメクチックＩ相、
カイラルスメクチックＪ相あるいはカイラルスメクチッ
クＫ相のいずれかの相を示す化合物である。しかし、カ
イラルスメクチックＣ相（SmC^＊相）以外ではこのよう
な液晶化合物を用いた表示素子は一般に応答速度が大き
い（遅い）ため、従来では応答速度の小さい（速い）カ
イラルスメクチックＣ相で駆動させることが実用上有利
であるとされていた。

しかしながら、本発明者らが既に提案したようなスメ
クチックＡ相における表示素子の駆動法（特願昭62−15
7808号明細書）を利用することにより、本発明の強誘電
性液晶化合物は、カイラルスメクチックＣ相だけでなく
スメクチックＡ相で使用することができる。従って、本
発明の液晶化合物を他の液晶化合物に配合することによ
り、液晶温度が広く、さらに電気光学対応が高速化した
液晶組成物を得ることができる。

本発明の液晶化合物を用いて液晶組成物を製造する場
合、上述のように、この液晶化合物は、主剤として使用
することもでき、また助剤として使用することもでき
る。

このような本発明の液晶化合物を含む液晶組成物にお
いて、上記式［Ｉ］で表わされる液晶化合物の含有率
は、用いられる液晶化合物の特性、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。
特に液晶組成物中における液晶物質の合計重量に対し
て、この液晶化合物を通常は１〜99重量％の範囲、好ま
しくは５〜75重量％の範囲の量で用いる。

また、本発明の液晶化合物は、液晶組成物中に１種ま
たは２種以上配合されていてもよい。

このような液晶組成物において、上記式［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、上記の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、上記の式［Ｉ］で表されるカルボ
ン酸エステル化合物を配合することにより、液晶組成部
を構成することができる液晶化合物の例としては、 のようなシッフ塩基系液晶化合物、 のようなアゾキシ系液晶化合物、 のような安息香酸エステル系液晶化合物、 のようなシクロヘキシルカルボン酸エステル系液晶化合
物、 のようなジフェニル系液晶化合物、 のようなターフェノール系液晶化合物、 のようなシクロヘキシル系液晶化合物、 および のようなピリミ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並びに公知の
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、本発明に係る液晶化合物を用いて例えば表示素
子などを形成する際には、上記の液晶化合物に加えてさ
らに、例えば、電導性賦与剤および寿命向上剤など、通
常の液晶化合物と共に用いられる添加剤を配合してもよ
い。

本発明の液晶化合物と上記のような液晶化合物および
他の添加剤を通常の方法により混合することにより液晶
組成物とすることができる。

このような液晶組成物を使用して液晶素子を調製する
ことができる。

上記のような液晶組成物を用いた液晶素子の断面の一
例を第３図に示す。

この液晶素子は、第３図に示すように、基本的には、
２枚の透明基板（以下基板ともいう）1a,1bとこの２枚
の基板1a,1bによって構成される間隙３とからなるセル
２、およびこのセルの間隙３に充填された液晶組成物４
より構成されている。

この基板1a,1bは、少なくとも一方が透明であること
が必要であり、通常は、基板として、ガラスあるいはポ
リカーボネート等の透明プラスチック等が使用される。

このような基板1a,1bの内の少なくともいずれか一方
の基板の、少なくともこの基板が液晶組成物と対面する
面（基板の内面）には、通常は、酸化インジウム−スズ
等からなる電極5a,5bが設けられている。また、基板と
して、上記のような基板上に透明電極が一体的に形成さ
れた透明電極基板を使用することもできる。

さらに、上記のような基板の液晶組成物に接する少な
くとも一方の面に配向制御膜6a,6bが設けられている。
配向制御膜は、一方の基板に設けられていればよいが、
両者に配向制御膜が設けられていることが好ましい。第
３図には、配向制御膜がそれぞれの基板に一枚づつ、合
計二枚設けられた態様が示されており、この配向制御膜
は6a,6bで示されている。このような配向制御膜は、例
えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアミド
イミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニル
アセタール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリア
ミド、ポリスチレン、シロキサンポリイミド、セルロー
ス樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹脂、アクリル樹脂ある
いは導電性ポリマーなどの高分子化合物から形成される
高分子膜；環化ゴム系フォトレジスト、フェノールノボ
ラック系フォトレジスト、ポリメチルメタクリレート、
エポキシ化1,4−ポリブタジエンのような電子線フォト
レジストの硬化体から形成される膜；および、SiO、SiO
₂、GeO、Al₂O₃、Y₂O₅、ZrO₂、MgF₂およびCeF₃などの無
機化合物から形成される蒸着膜である。配向制御膜とし
ては、特にポリアミド膜あるいは斜方蒸着されたSiO膜
あるいはGeO膜のような無機化合物の蒸着膜が好まし
い。このような配向制御膜はいずれか一方に基板の液晶
と対面する面に設けられていればよいが、それぞれの基
板の液晶組成物と対面する面に一枚づつ、合計二枚設け
られていることが好ましい。

このような配向制御膜は、基板の液晶と対面する面
に、上記のような樹脂を例えばスピンコート法等により
塗布する方法、このように塗布した後に加熱処理する方
法、樹脂フィルムを貼着する方法、感光性樹脂を塗布し
た後、エネルギー線を照射して硬化させる方法、無機材
料蒸着する方法等のように、使用する材料に対応させて
種々の方法を採用して形成することができる。

さらに、この配向制御膜は、通常は配向処理されてい
る。ここで、配向処理とは、液晶分子を所定の方向に配
列されるための処理のことをいい、例えばポリイミドを
用いた場合には、ポリイミドを、例えば布などで一方向
にこする等して行うラビング法により、このポリイミド
に配向処理を施すことができる。

このような配向制御膜の厚さは通常0.005〜0.25μ
ｍ、好ましくは0.01〜0.15μｍの範囲内にある。

それぞれの基板に配向制御膜を配置する場合、上記の
ような配向制御膜は、この配向制御膜によって規制され
る液晶化合物の方向が一定になるように配置すればよ
い。殊に、一方の配向制御膜の規制力によって配向され
る液晶化合物の配向方向と他方の配向制御膜の規制力に
よって配向される液晶化合物の配向方向とが、略平行
で、かつこの配向が実質的に逆になるように二枚の配向
制御膜を配置することが好ましい。このように配向制御
膜を配置することにより、セル内に注入された液晶組成
物の初期配向性が向上して、コントラスト等に優れた液
晶素子が得られる。

液晶組成物が充填されるセルには、上記のように配向
制御膜6a,6bが形成された二枚の基板1a,1bによって液晶
物質を充填する間隙３が形成されている。このような間
隙３は、例えば基板1a,1bを、その周囲にスペーサ７を
介して配置することにより形成することができる。この
ようにスペーサ７を配置することにより、液晶組成物を
充填するための間隙３を確保することができると共に、
液晶組成物の漏洩を防止することもできる。なお、間隙
３は、上記のような側壁を形成するスペーサを用いて形
成することができると共に、液晶組成物中に所定の粒子
径を有する粒子（内部スペーサ）を配合することにより
形成することもできる。

このようにして形成される間隙の幅は、通常1.5〜７
μｍ、好ましくは1.8〜５μｍの範囲内にある。

このような液晶素子においては、さらに、例えば光導
電膜、光遮断膜、光反射膜などの各種薄膜が設けられて
いてもよい。

このような液晶素子においては、上記のようなセルの
間隙３に本発明のカルボン酸エステル化合物を含む液晶
組成物が配向された状態で充填されている。

そして、このようにして形成されたセルの外側には、
少なくとも一枚の偏向板が配置される。第３図におい
て、偏向板は8a,8bで示されている。この偏向板8a,8b
は、偏向面が通常は70〜110度の角度、好ましくは90度
の角度を形成するように両者の配置関係が設定される。
さらに、このような二枚の偏向板の間に、液晶化合物が
充填され初期配向された液晶素子10（セルとセルの間隙
に充填された液晶組成物）を、偏向板8a、液晶素子10お
よび偏向板8bを透過した光線が最明状態もしくは最暗状
態になるように三者の位置関係を決定することが好まし
い。

上記のような液晶素子は、例えば次の方法で駆動させ
ることができる。

第１の方法は、配向された液晶化合物が充填されてい
る薄膜セルを２枚の偏光板の間の介在させ、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枚の偏光板の偏光性と強誘
電性液晶化合物の被屈折とを利用して表示を行う方法で
ある。

このような薄膜セル内で、カイラルスメクチック相を
形成させると、液晶化合物は双安定性を示す。この特性
を利用すると、電界を反転させて一定の安定状態から他
の安定状態に液晶化合物を移行させることができる。そ
して、この２つの安定状態を利用して光スイッチングを
行うことができる。

本発明の液晶化合物のうちで、カイラルスメクチック
相を呈する強誘電性液晶化合物は自発分極を有するか
ら、一度電圧を印加すると電界消去後もメモリー効果を
有する。そこでこのメモリー効果を利用すれば薄膜セル
に電圧を印加し続ける一定の状態を維持することができ
る。従って、このような薄膜セルを有する表示デバイス
では消費電力の低減を図ることができる。さらに、この
場合、表示デバイスのコントラストは安定であり、しか
も非常に鮮明になる。

また、カイラルスメクチック液晶化合物を用いたスイ
ッチング素子では、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。

さらに、このスイッチング素子を用いれば、数十マイ
クロ秒以下の高速応答を実現できるので、各素子の走査
時間は大幅に短縮され、走査線の多い大画面のディスプ
レイを製造することができる。また、この化合物を含む
反強誘電性液晶組成物を用いて光スイッチングを行うこ
とができる。

また、本発明の液晶化合物は、双安定性を有しないス
メクチックＡ相においても、電界が加わると、誘起的に
分子が傾くので、この性質を利用して光スイッチングを
行うことができる。さらに、本発明の液晶化合物は、対
称性の低い液晶相においても、２つ以上の安定状態を示
すのでスメクチックＡ相の場合と同様にして光スイッチ
ングを行うことができる。

本発明の液晶化合物を用いた第２の表示方法は、本発
明の液晶化合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、強誘電性液晶化合
物の配向方向を変えることにより色素による光の吸収波
長を変えて表示を行う方法である。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などを挙げることが
できる。

なお、本発明の液晶化合物を含む液晶組成物を用いた
液晶素子では、上記の表示方法の他に、通常利用されて
いる各種表示方法で採用することもできる。すなわち、
本発明の液晶化合物を含有する液晶組成物を用いた液晶
素子は、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。

このような液晶素子は、ホワイトテイラー型カラー表
示用デバイス、コレステリックネマチック相転移型表示
用デバイス、TN型セルにおけるリバースドメイン発生防
止用デバイスなどの各種デバイスとして使用することが
できる。

また、上記のような液晶素子は、熱書き込み型表示素
子、レーザー書き込み型表示素子などの記憶型液晶表示
素子に使用することができる。

さらに、強誘電性を有する液晶化合物を用いた素子
は、上記のような用途の他、光シャッターあるいは液晶
プリンターなどの光スイッチング素子、圧電素子および
焦電素子などの液晶素子に好ましく使用することができ
る。

発明の効果 本発明により新規なカルボン酸エステル化合物が提供
される。

この新規なカルボン酸エステル化合物は、光学的に活
性であり、しかもナフタレン環構造を含む環構造が組み
合わせれ特定の構造を有しており、この構造が剛直な構
造体を形成しているので、室温近傍の広い温度範囲でス
メクチック相を示し、反強誘電性液晶化合物として好ま
しく使用することができる。

この液晶化合物に、同種および／または多種の液晶化
合物を配合することによって、この液晶化合物が有して
いる反強誘電性を損なうことなく、液晶相の作動温度の
低下を図ることができ、また温度範囲を広域化させるこ
とができる。

従って、この液晶化合物あるいはこの液晶化合物を含
む液晶組成物を用いることにより、広い温度範囲で高速
応答性を有する表示素子等を得ることができる。

また、この液晶化合物あるいはこの液晶化合物を含む
液晶組成物は、室温付近の広い範囲で強誘電性液晶化合
物として好ましく使用することができる。

さらに、このような素子を用いて製造した液晶ディス
プレイの走査時間は、大幅に短縮される。

また、本発明の液晶化合物は自発分極性を有している
ので、これを薄膜セルに充填して用いることにより、電
界消去後もメモリー効果を有するデバイスを得ることが
できる。

このようなデバイスでは、消費電力の低減化を図るこ
とができると共に、安定したコントラストが得られる。
また低電圧駆動も可能である。このようなデバイスは、
カルボン酸エステル化合物のスメクチック相を利用して
いるので、広い温度範囲で使用される光スイッチング素
子に好ましく用いられる。

次に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。また、下記に使用したＲ
およびＳの記号は、Ｒ体およびＳ体を意味する。

参考例１ トランス−４−（４′−（６″−ｎ−デシルオキシ−
２″−ナフトイルオキシ）フェニル］シクロヘキサンカ
ルボン酸−１−トリフルオロメチルヘプチルエステル
の合成 第１段階 トランス−４−（４′−ヒドロキシフェニル）シクロ
ヘキサンカルボン酸2.20g（10ミリモル）、臭化ベンジ
ル6.84g（40ミリモル）、炭酸カリウム5.53g（40ミリモ
ル）およびジメチルホルムアミド50mlの混合物を120℃
で４時間撹拌した。

さらに室温で４時間撹拌した。

反応混合物を水450ml中に添加し、得られた粘稠物を
濾過し、ヘキサンで洗浄することにより、白色固体であ
るトランス−４−（４′−ベンゾイルオキシフェニル）
シクロヘキサンカルボン酸ベンジルエステエル2.54g
（6.46ミリモル）を得た。

第２段階 第１段階で得られたトランス−４−（４′−ベンジル
オキシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸ベンジルエ
ステル2,54g（6.4ミリモル）、85％水酸化カリウム水溶
液0.86g（13ミリモル）およびエタノール30ml、水30ml
の混合物を120℃で９時間撹拌した。

反応混合物を水200mlに添加し、塩酸を滴下すること
により系を酸性にしたところ、白色固体が得られた。こ
れを濾過することにより、白色固体であるトランス−４
−（４′−ベンジルオキシフェニル）シクロヘキサンカ
ルボン酸1.68g（5.4ミリモル）を得た。

第３段階 第２段階で得られたトランス−４−（４′−ベンジル
オキシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸1.68g（5.4
ミリモル）、Ｒ−１−トリフルオロメチルヘプチルアル
コール0.994g（5.4ミリモル）、４−N,N−ジメチルアミ
ノピリジン0.12g（１ミリモル）および塩化メチレン20m
lの混合物に、N,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミド
1.11g（5.4ミリモル）を含む塩化メチレン溶液10.8mlを
撹拌下に１時間をかけて滴下した。

さらに常温で10時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物をカラムクロマトグラフィーを用いて分離することに
より白色固体であるトランス−４−（４′−ベンジルオ
キシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸Ｒ−１″−ト
リフルオロメチルヘプチルエステル2.27g（4.76ミリモ
ル）を得た。

第４段階 第３段階で得られたトランス−４−（４′−ベンジル
オキシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸Ｒ−１″−
トリフルオロメチルヘプチルエステル2.27g（4.76ミリ
モル）、５％パラジウム−炭素触媒1.6g、テトラハイド
ロフラン57mlからなる混合物中に、室温で撹拌下に水素
ガスを6.5時間吹き込んだ。

次いで、反応混合物を濾過助剤であるセライトを用い
て濾過し、さらに得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカ
ラムクロマトグラフィーを用いて分離することにより、
無色粘稠物であるトランス−４−（４′−ヒドロキシフ
ェニル）シクロヘキサンカルボン酸Ｒ−１″−トリフル
オロメチルヘプチルエステル1.90g（4.76ミリモル）を
得た。

第５段階 第４段階で得られたトランス−４−（４′−ヒドロキ
シフェニル）シクロヘキシルカルボン酸Ｒ−１″−トリ
フルオロメチルヘプチルエステル0.386g（１ミリモル）
６−ｎ−デシルオキシナフタレン−２−カルボン酸0.32
8g（１ミリモル）、４−N,N−ジメチルアミノピリジン
0.012g（0.1ミリモル）および塩化メチレン10mlの混合
物に、N,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミド0.21g
（１ミルモル）を含む塩化エチレン溶液2mlを室温で撹
拌下、１時間かけて滴下した。

さらに室温で８時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物をカラムクロマトグラフィーを用いて分離することに
より白色固体0.58gを得た。

この白色固体について、FD−マススペクトルを測定し
たところM/eの値は696であった。

第１図にこの化合物の¹H−NMRスペクトルのチャート
を示す。

これらの分析結果より得られた化合物が目的とするト
ランス−４−［４′−（６″−ｎ−デシルオキシ２″−
ナフトイルオキシ）フェニル］シクロヘキシルカルボン
酸Ｒ−１−トリフルオロメチルヘプチルエステル（例
示化合物［15］）であると同定した。

実施例１ 1,2,3,4−テトラヒドロ−６−（６′−ｎ−ヘプチル
オキシ−２′−ナフトイルオキシ）ナフタレン−２−カ
ルボン酸Ｒ−１″−トリフルオロメチルヘプチルエステ
ルの合成 第１段階 ６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸3.76g（20ミリモ
ル）、１−ブロモヘプタン5.38g（30ミリモル）、純度8
5％水酸化カリウム2.64g（40ミリモル）、沃化ナトリウ
ム0.11g（0.7ミリモル）、エタノール40mlおよび水5ml
の混合物を窒素雰囲気下、還流温度で10時間反応させ
た。反応混合物に10％水酸化カリウム水溶液20mlを加
え、さらに同温度で２時間反応させた。反応混合物を室
温に冷却後、水80mlを加え、20％塩酸で酸性にした後、
析出した固体を濾過により単離した。この濾過物を水洗
し、乾燥後、10重量倍のエタノールで再結晶することに
より、白色固体である６−ｎ−ヘプチルオキシ−２−ナ
フトエ酸4.26g（14.9ミリモル）を得た。

第２段階 第１段階で得られた６−ｎ−ヘプチルオキシ−２−ナ
フトエ酸2.86g（10ミリモル）および1,2−ジエトキシエ
タン75mlの混合物を120℃に加熱し、窒素雰囲気下、撹
拌下に金属ナトリウム3g（130ミリモル原子）を加え、
さらに還流温度にまで加熱した。この反応混合物にiso
−アミルアルコール13.55g（154ミリモル）を１時間か
けて滴下し、さらに９時間還流下に反応させた。室温に
冷却後、残存する金属ナトリウムをエタノールを加えて
分解した後、反応混合物を20％塩酸を用いて酸性にし
た。この反応混合物に水100mlを加えた後、有機相を分
離し、さらにこの有機相を水洗した。

有機相を減圧下に濃縮して固体3.54gを得た。この固
体に対して４重量倍のヘキサンを用いて再結晶すること
により、白色固体である1,2,3,4−テトラヒドロ−６−
ｎ−ヘプチルオキシ−２−ナフトエ酸2.2g（7.6ミリモ
ル）を得た。

第３段階 第２段階で得られた1,2,3,4−テトラヒドロ−６−ｎ
−ヘプチルオキシ−２−ナフトエ酸2.2g（7.6ミリモ
ル）、酢酸50mlおよび47％臭化水素酸15.5gの混合物を
還流温度で10時間反応させた。減圧下に濃縮することに
より、固体である1,2,3,4−テトラヒドロ−６−ヒドロ
キシ−２−ナフトエ酸1.46gを得た。特に精製すること
なく、次段階の反応に供した。

第４段階 第３段階で得られた1,2,3,4−テトラヒドロ−６−ヒ
ドロキシ−２−ナフトエ酸（粗生成物）1.46g、ベンジ
ルブロマイド5.47g（32ミリモル）、炭酸カリウム4.42g
（32ミリモル）およびN,N−ジメチルホルムアミド40ml
の混合物を120℃で10時間反応させた。室温に冷却後、
水200mlを加え、20％塩酸で酸性にした後、トルエンで
1,2,3,4−テトラヒドロ−６−ベンジルオキシ−２−ナ
フトエ酸ベンジルエステルおよび1,2,3,4−テトラヒド
ロ−６−ベンジルオキシ−２−ナフトエ酸を抽出した。
抽出液を減圧下に濃縮し、濃縮物2.71gを得た。

この濃縮物にヘキサン30gを加え、振とう後、静置し
ヘキサン相を除去した。残りの有機相を減圧下で濃縮し
て、濃縮物2.40gを得た。これをさらに精製することな
く、次段階の反応に供した。

第５段階 第４段階で得られた粗生成物2.40g、純度85％の水酸
化カリウム1.32g（20ミリモル）、エタノール50gおよび
水5gの混合物を還流温度で13時間反応させた。反応混合
物を室温に冷却後、水200mlに加え、20％塩酸で酸性に
した後、析出した淡黄色固体を濾別し、水洗、ヘキサン
洗浄を行った。乾燥後、1,2,3,4−テトラヒドロ−６−
ベンジルオキシ−２−ナフトエ酸1.20g（4.3ミリモル）
を得た。

第６段階 第５段階で得られた1,2,3,4−テトラヒドロ−６−ベ
ンジルオキシ−２−ナフトエ酸0.239g（0.85ミリモ
ル）、Ｒ−１−トリフルオロメチルヘプタノール0.156g
（0.85ミリモル）、４−N,N−ジメチルアミノピリジン
0.012g（0.1ミリモル）および塩化メチレン20mlの混合
物に、N,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミド0.21g
（１ミリモル）を含む塩化メチレン溶液2mlを室温、撹
拌下に１時間かけて滴下した。さらに室温下で６時間反
応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物を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、淡黄色液体である1,2,3,4−テトラヒドロ−６−
ベンジルオキシ−ナフタレン−２−カルボン酸Ｒ−１′
−トリフルオロメチルヘプチルエステル0.34g（0.76ミ
リモル）を得た。

第７段階 第６段階で得られた1,2,3,4−テトラヒドロ−６−ベ
ンジルオキシ−ナフタレン−２−カルボン酸Ｒ−１′−
トリフルオロメチルヘプチルエステル0.31g（0.69ミリ
モル）、５％パラジウム／炭素0.3gおよびテトラヒドロ
フラン30mlの混合物に、室温、常圧撹拌下に水素を８時
間吹き込んだ。反応混合物を濾過助剤であるセライトを
用いて濾過し、さらに得られた濾液を濃縮し、淡黄色の
液体である1,2,3,4−テトラヒドロ−６−ヒドロキシ−
ナフタレン−２−カルボン酸Ｒ−１′−トリフルオロメ
チルヘプチルエステル0.25g（0.69ミリモル）を得た。

第８段階 第７段階で得られた1,2,3,4−テトラヒドロ−６−ヒ
ドロキシ−ナフタレン−２−カルボン酸Ｒ−１′−トリ
フルオロメチル−ヘプチルエステル0.25g（0.69ミリモ
ル）、第１段階で得られた６−ｎ−ヘプチルオキシ−２
−ナフトエ酸0.20g（0.69ミリモル）、４−N,N−ジメチ
ルアミノピリジン0.012g（0.1ミリモル）および塩化メ
チレン20mlの混合物に、N,N′−ジシクロヘキシルカル
ボジイミド0.14g（0.69ミリモル）を含む塩化メチレン
溶液1.4mlを室温、撹拌下に30分かけて滴下した。さら
に室温下で３時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した、濃縮
物を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、無色の半固体0.32gを得た。この半固体のFD−マ
ススペクトルの値はM/e＝626であった。

第２図にこの化合物の¹H−NMRスペクトルのチャート
を示す。

これらの分析結果より、この化合物は目的とする1,2,
3,4−テトラヒドロ−６−（６′−ｎ−ヘプチルオキシ
−２′−ナフトイルオキシ）−ナフトレン−２−カルボ
ン酸Ｒ−１″−トリフルオロメチルヘプチルエステル
（例示化合物［27］）であると同定した。

参考例２ ４′−（６″−デシルオキシ２″−ナフトイルオキ
シ）ビフェニル−４−カルボン酸−１−トリフルオロ
メチルヘプチルエステルの合成 第１段階 ４′−ベンジルオキシフェニル−４−カルボン酸6.42
g（30ミリモル）、臭化ベンジル20.52g（120ミリモ
ル）、炭酸カリウム16.58g（120ミリモル）およびジメ
チルホルムアミド40mlの混合物を120℃で2.5時間撹拌し
た。

さらに室温で4.5時間撹拌した。

反応混合物を水500mlに添加し、濾別することによ
り、白色固体である４′−ベンジルオキシフェニル−４
−カルボン酸ベンジルエステルを得た。

第２段階 第１段階で得られた４′−ベンジルオキシビフェニル
−４−カルボン酸ベンジルエステル11.82g（30ミリモ
ル）、85％水酸化カリウム水溶液3.96g（60ミリモ
ル）、エタノール30ml、水30mlの混合物を４時間、加熱
還流した。

反応混合物を水400mlに注ぎ込み、ここに塩酸を添加
して系を酸性にしたところ、白色固体が得られた。これ
を濾過することより、白色固体である４′−ベンジルオ
キシビフェニル−４−カルボン酸7.95g（26.2ミリモ
ル）を得た。

第３段階 第２段階で得られた４′−ベンジルオキシビフェニル
−４−カルボン酸1.50g（５ミリモル）、Ｒ−１−トリ
フルオロメチルヘプチルアルコール0.92g（５ミリモ
ル）、４−N,N−ジメチルアミノピリジン0.122g（１ミ
リモル）および塩化メチレン30mlの混合物にN,N′−ジ
シクロヘキシカルボジイミド1.03g（５ミリモル）を含
む塩化メチレン溶液10mlを撹拌下に３時間をかけて滴下
した。

さらに常温で４時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物を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、無色液体である４′−ベンジルオキシビフェニル
−４−カルボン酸Ｒ−１″−トリフルオロメチルヘプチ
ルエステル1.17g（2.5ミリモル）を得た。

第４段階 第３段階で得られた４′−ベンジルオキシフエニル−
４−カルボン酸Ｒ−１″−トリフルオロメチルヘプチル
エステル1.15g（2.44ミリモル）、５％パラジウム−炭
素触媒0.9g、テトラヒドロフラン50mlからなる混合物中
に室温で撹拌下に水素ガスを６時間吹き込んだ。

次いで、反応混合物を濾過助剤であるセライトを用い
て濾過し、さらに得られた濾液を濃縮した、濃縮物をカ
ラムクロマトグラフィーを用いて無色液体である４′−
ヒドロキシビフェニル−４−カルボン酸Ｒ−１″−トリ
フルオロメチルヘプチルエステル0.92g（2.44ミリモ
ル）を得た。

第５段階 第４段階で得られた４′−ヒドロキシビフェニル−４
−カルボン酸Ｒ−１″−トリフルオロメチルヘプチルエ
ステル0.38g（１ミリモル）、６−デシルオキシナフタ
レン−２−カルボン酸0.328g（１ミリモル）、４−N,N
−ジメチルアミノピリジン0.012g（0.1ミリモル）およ
び塩化メチレン20mlの混合物に、N,N′−ジシクロヘキ
シルカルボジイミド0.21g（１ミリモル）を含む塩化メ
チレン溶液2mlを室温で撹拌下、１時間かけて滴下し
た。

さらに室温で８時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物をカラムクロマトグラフィーを用いて分離することに
より白色固体0.03gを得た。

この白色固体についてFD−マススペクトルを測定した
ところ、M/eの値は690であった。

そしてこの白色固体に関する分析の結果、得られた化
合物が目的とする４′−（６″−ｎ−デシルオキシ−
２″−ナフトイルオキシ）ビフェニル−４−カルボン酸
Ｒ−１−トリフルオロメチルヘプチルエステル（例示
化合物［39］）であると同定した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トランス−４−［４′−（６″−ｎ−デシル
オキシ−２″−ナフトイルオキシ）フェニル］シクロヘ
キサンカルボン酸−１−トリフルオロメチルヘプチル
エステルの¹H−NMRスペクトルのチャートである。 第２図は、1,2,3,4−テトラヒドロ−６−（６′−ｎ−
ヘプチルオキシ−２′−ナフトイルオキシ）ナフタレン
−２−カルボン酸Ｒ−１″−トリフルオロメチルヘプチ
ルの¹H−NMRスペクトルのチャートである。 第３図は本発明の液晶組成物が使用されている液晶素子
の一例を示す断面図である。 1a,1b……透明基板（基板）、２……セル、３……間
隙、４……液晶組成物、5a,5b……電極、6a,6b……配向
制御膜、７……スペーサ、8a,8b……偏向板、10……液
晶素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 徹 千葉県君津郡袖ケ浦町長浦字拓二号580 番32 三井石油化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−28128（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−106850（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−181445（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−69363（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 19/32 C09K 19/42 C07C 69/76 C07C 69/94 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ) ＷＰＩＤＳ（ＳＴＮ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】次式［Ｉ］で表されることを特徴とするカ
   ルボン酸エステル化合物； ［ただし、式［Ｉ］において、Ｒは、炭素原子数３〜20
   のアルキル基、炭素原子数３〜20のアルコキシ基および
   炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基よりなる群か
   ら選ばれる一種の基であり、 よりなる群から選ばれる基を表す］。
2. 【請求項２】次式［Ｉ］で表されることを特徴とする液
   晶化合物； ［ただし、式［Ｉ］において、Ｒは、炭素原子数３〜20
   のアルキル基、炭素原子数３〜20のアルコキシ基および
   炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基よりなる群か
   ら選ばれる一種の基であり、 よりなる群から選ばれる基を表す］。
3. 【請求項３】次式［Ｉ］で表されるカルボン酸エステル
   化合物を含有することを特徴とする液晶組成物； ［ただし、式［Ｉ］において、Ｒは、炭素原子数３〜20
   のアルキル基、炭素原子数３〜20のアルコキシ基および
   炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基よりなる群か
   ら選ばれる一種の基であり、 よりなる群から選ばれる基を表す］。