JP2903493B2 - テルフェニル誘導体、液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents
テルフェニル誘導体、液晶組成物および液晶表示素子Info
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- C07C43/02—Ethers
- C07C43/20—Ethers having an ether-oxygen atom bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
- C07C43/225—Ethers having an ether-oxygen atom bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring containing halogen
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Description
および液晶組成物に関し、更に詳しくは、フッ素置換−
1,4−フェニレン基を有するテルフェニル誘導体、こ
の化合物を含有する液晶組成物、およびこの液晶組成物
を用いて構成した液晶表示素子に関する。
合物なる用語は、液晶相を示す化合物および液晶相を示
さないが液晶組成物の構成成分として有用である化合物
の総称として用いられる。)を用いた表示素子は、時
計、電卓、ワープロ等のディスプレイに広く利用されて
いる。近年では、高コントラスト、広視野角等の特性を
有するTFT型ディスプレイの研究が盛んに行われてい
る。TFT用の液晶組成物には、高い電圧保持率および
低いしきい値電圧(Vth)を有し、それらの温度変化
が小さく、広い液晶相温度範囲を有し、他の液晶材料と
の相溶性に優れ、低粘性であること等の物性が求められ
ている。また、大きなΔnを有する液晶組成物は応答速
度の向上に有用である。このような特性を有する液晶組
成物を構成する成分としてフッ素置換された液晶性化合
物が好適であり、1)特公昭63−13411、2)特
公昭63−44132、3)特開平2−233626、
4)特表平2−501311、5)特表平3−5004
13、6)特表平3−504018、7)特表平5−5
02676、8)特表平6−504032、9)GB2
257701、10)EP439089等に記載されて
いるように、現在までに数多くの検討が行われている。
の要求特性に鑑み、極めて高い電圧保持率および低いし
きい値電圧を有し、それらの温度変化が極めて小さく、
大きなΔnを有する上、特に低温下で他の液晶材料との
相溶性に優れた液晶性化合物、これを含有する液晶組成
物および該液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子を
提供することにある。
の解決のため鋭意研究の結果、一般式(1)
分岐アルキル基を示し、これらの基中の相隣接しない任
意のメチレン基(−CH2−)は酸素原子で置換されて
いてもよく、;Xはハロゲン原子、−OCF3、−OC
F2H、−CF3、−CF2H、または−CFH2を示
し、;Y1、Y2、Y3、Y4、Y5およびY6は相互に独立
してHまたはFを示すが、Y1、Y2、Y3およびY4のう
ち少なくとも2つはFを示し、ただし、 a)Y1=Y2=F、Y3=Y4=H、かつX=Fである場
合はY5=Y6=Fであり、 b)Y1=Y2=F、Y3=Y4=H、かつX=−CF3ま
たは−CF2Hである場合はY5=Y6=FまたはY5=Y
6=Hであり、 c)Y1=Y3=F、Y2=Y4=H、かつX=−CF3で
ある場合はY5=Y6=Fであり、 d)Y1=Y3=F、Y2=Y4=H、かつX=Fまたは−
OCF3である場合はY5=Fであり、 e)Y3=Y4=F、Y1=Y2=H、かつX=Fである場
合はY5=Y6=Fであり、 f)Y3=Y4=F、Y1=Y2=H、かつX=−OCF3
または−CF3である場合はY5=Fであり、 g)Y1=Y2=Y3=F、Y4=H、かつX=Clである
場合はY5=Y6=Fであり、 h)Y1=Y2=Y3=F、Y4=H、かつX=F、−CF
3または−CF2Hである場合はY5=Fであり、 i)Y1=Y2=Y3=Y4=F、かつX=Clまたは−O
CF3である場合はY5=Fであり、 ただし、Y1=Y2=F、Y3=Y4=Hである場合、Y1
=Y3=F、Y2=Y4=Hである場合、およびY3=Y4
=F、Y1=Y2=Hである場合のいずれの場合において
も、X=Clであることはなく、また、この化合物を構
成する原子はいずれもその同位体原子で置換されていて
もよい。)で表されるテルフェニル誘導体が所期の性能
を有することを知り本発明を完成するに至った。一般式
(1)で表される化合物の一部は、前記先行文献6)〜
10)等に形式的には包含されが、これら先行文献には
本発明の化合物に関しては物性値等のデータが一切記載
されておらず、その特性について具体的な言及もなく、
本発明を示唆するものではなかった。一般式(1)で表
される化合物は下記の(a−1)〜(a−6)のように
類別される。 R−B(F,F)−B−Q (a−1) R−B(F)−B(F)−Q (a−2) R−B−B(F,F)−Q (a−3) R−B(F,F)−B(F)−Q (a−4) R−B(F)−B(F,F)−Q (a−5) R−B(F,F)−B(F,F)−Q (a−6) 式中、Rは前記と同様の意味を示し、Bは1,4−フェ
ニレン基、B(F)は3−フルオロ−1,4−フェニレ
ン基、B(F,F)は3,5−ジフルオロ−1,4−フ
ェニレン基を示し、Qは以下に示した基を表す。
味を示す。) 式中、Rは炭素数1〜20の直鎖または分岐アルキル基
であるが、具体的には直鎖アルキル基としてはメチル、
エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプ
チル、デシル、ペンタデシル、イコシル等を、また分岐
アルキル基としてはイソプロピル、sec−ブチル、t
ert−ブチル、2−メチル−ブチル、イソペンチル、
イソヘキシル、3−エチルオクチル、3,8−ジメチル
テトラデシル、5−エチル−5−メチルノナデシル等を
例示することができる。なお、分岐アルキル基は光学活
性を示すものであってもよく、そのような化合物はキラ
ルドープ剤として有用である。
い任意のメチレン基は酸素原子で置換されていてもよ
く、具体的には、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブ
トキシ、ペンチルオキシおよびノニルオキシ等のアルコ
キシ基、メトキシメチル、メトキシエチル、メトキシプ
ロピル、メトキシブチル、メトキシペンチル、メトキシ
オクチル、エトキシメチル、エトキシエチル、エトキシ
プロピル、エトキシヘキシル、プロポキシメチル、プロ
ポキシエチル、プロポキシプロピル、プロポキシペンチ
ル、ブトキシメチル、ブトキシエチル、ブトキシブチ
ル、ペンチルオキシメチル、ペンチルオキシブチル、ヘ
キシルオキシメチル、ヘキシルオキシエチル、ヘキシル
オキシプロピル、ヘプチルオキシメチルおよびオクチル
オキシメチル等のアルコキシアルキル基等を例示するこ
とができる。
合物は、一般的な有機合成法によって製造することがで
きるが、例えば以下のような方法で簡便に製造すること
ができる。
様の意味を示し、XaおよびXbはハロゲン原子を示
す。) すなわち、scheme1に示すごとく、トルエンある
いはキシレン等とエタノール等のアルコール類および水
の混合溶媒中、K2CO3あるいはNa2CO3等の塩基お
よび炭素担持パラジウム(Pd−C)、Pd(PPh3)
4、PdCl2(PPh3)2 等の触媒存在下、ハロゲン化
合物(2)とジヒドロキシボラン誘導体(3)とを反応
させることにより本発明化合物の(1)を製造すること
ができる。あるいは、scheme2に示すごとく、ハ
ロゲン化合物(2)とn−BuLiまたはsec−Bu
Li等のリチウム化合物、およびZnCl2またはZn
Br2等の亜鉛化合物とを反応させた後、ハロゲン化合
物(4)と反応させることによっても製造することがで
きる。
じめXの導入された原料を使用するか、あるいは、公知
の反応により任意の段階で容易に導入することができ
る。その具体的な例のいくつかを以下に示す。(以下の
式中において、Rxは以下の基を示す。)
意味を示す。)
を示す。) すなわち、scheme3に示すごとく、化合物(5)
とn−ブチルリチウム等のリチウム化合物およびヨウ素
とを反応させて化合物(6)とする。次いで、化合物
(6)とトリフルオロ酢酸ナトリウム/ヨウ化銅(I)
(G.E.Carr等、ジャーナル オブ ジ ケミカ
ル ソサイエティー パーキン トランスアクションズ
I,921,(1988))またはフルオロスルホニ
ルジフルオロ酢酸メチル/ヨウ化銅(I)(Q.Y.C
hen等、ジャーナル オブ ジケミカル ソサイエテ
ィー ケミカル コミュニケイションズ,705(19
89))とを反応させて、トリフルオロメチル化合物
(7)を製造することができる。
とn−ブチルリチウム等のリチウム化合物およびN−ホ
ルミルピペリジン(G.A.Olah等、アンゲバンテ
ヘミー インターナショナル エディション イン
イングリッシュ,20,878(1981))、N−ホ
ルミルモルホリン(G.A.Olah等、ザ ジャーナ
ル オブ オーガニック ケミストリー,49,385
(1984))、ジメチルホルムアミド(DMF)
(G.Boss等、ケミッヒ ベリヒテ,1199(1
989))等のホルミル化剤とを反応させて化合物
(8)とし、これを三フッ化ジエチルアミノ硫黄(DA
ST)(W.J.Middleton等、ザ ジャーナ
ル オブ オーガニック ケミストリー,40,574
(1975)、S.Rozen等、テトラヘドロン レ
ターズ,41,111(1985)、M.Hudlic
ky、オーガニック リアクションズ,35,513
(1988)、P.A.Messina等、ジャーナル
オブ フルオリン ケミストリー,42,137(1
989))または三フッ化モルホリノ硫黄(K.C.M
ange等、ザ ジャーナル オブ フルオリン ケミ
ストリー,43,405(1989))等のフッ素化剤
と反応させてジフルオロメチル化合物(9)を製造する
ことができる。
(8)を水素化ほう素ナトリウム(SBH)、水素化リ
チウムアルミニウム(LAH)、水素化ジイソブチルア
ルミニウム(DIBAL)または水素化ビス(2−メト
キシエトキシ)アルミニウムナトリウム(SBMEA)
等の還元剤により還元して化合物(10)とし、これを
DAST等のフッ素化剤と反応させてモノフルオロメチ
ル化合物(11)を製造することができる。schem
e6に示すごとく、化合物(12)をアルバート等の方
法(シンセティック コミュニケイションズ,19,5
47(1989))によりザンテート(13)とする。
これを黒星等の方法(テトラヘドロン レターズ,3
3,29,4173(1992))でフッ素化して、ト
リフルオロメトキシ化合物(14)を製造することがで
きる。また、scheme7に示すごとく、化合物(1
2)をクロロジフルオロメタン/水酸化ナトリウム(特
表平3−500413)の系中でフッ素化して、ジフル
オロメトキシ化合物(15)を製造することができる。
あるいはChen等の方法(ザ ジャーナル オブ フ
ルオリン ケミストリー,44,433(1989))
によっても製造することができる。
キシボラン誘導体も公知の一般的な有機合成法によって
製造することができるが、例えば以下のような方法で簡
便に製造することができる。
よびY6は前記と同様の意味を示す。) すなわち、scheme8に示すごとく化合物(16)
とn−BuLi等のリチウム化合物およびヨウ素または
臭素等とを反応させることによってハロゲン化合物(1
7)を製造することができる。また、scheme9に
示すごとくハロゲン化合物(18)とマグネシウムから
調製したグリニャール試薬とトリメトキシボランまたは
トリイソプロピルオキシボラン等のボラン誘導体類とを
反応させた後、塩酸等で加水分解することによってジヒ
ドロキシボラン誘導体(19)を製造することができ
る。
む化合物は、図示はしないが例えば、ナトリウムアミド
(J.B.ライト等、ジャーナル オブ ジ アメリカ
ンケミカル ソサイエティー,70,3098(194
8))、炭酸カリウム(W.T.オルソン等、ジャーナ
ル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイエティ
ー,69,2451(1947))、トリエチルアミン
(R.L.Merker等、ザ ジャーナル オブ オ
ーガニック ケミストリー,26,5180(196
1))、水酸化ナトリウム(C.Wilkins、シン
セシス,1973,156)、水酸化カリウム(J.R
ebek等、ザ ジャーナル オブ オーガニック ケ
ミストリー,44,1485(1979))、水酸化バ
リウム(カワベ等、ザ ジャーナル オブ オーガニッ
ク ケミストリー,37,4210(1972))、水
素化ナトリウム(C.J.Stark、テトラヘドロン
レターズ,22,2089(1981)、K.タカイ
等、テトラヘドロン レターズ,21,1657(19
80))等の塩基の存在下、ジメチルスルホキシド、D
MF、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラ
ン、ヘキサメチルリン酸トリアミドまたはトルエン等の
溶媒中で、ハロゲン化合物とアルコールまたはフェノー
ル類とを反応させることにより製造することができる。
上述の反応は全て公知のものであるが、必要によりさら
に他の既知反応を使用できることは言うまでもない。
合物は、極めて高い電圧保持率および低いしきい値電圧
を有し、それらの温度変化が極めて小さく、大きなΔn
を有する上、種々の液晶材料と容易に混合し、低温下で
も溶解性が良好である。また、これらの本発明液晶性化
合物は、液晶表示素子が通常使用される条件下において
物理的および化学的に十分安定であり、ネマチック液晶
組成物の構成成分として極めて優れている。本発明の化
合物は、TN、STNおよびTFT用の液晶組成物にお
いても、その構成成分として好適に使用することができ
る。
る。本発明に係る液晶組成物は、一般式(1)で表され
る化合物の少なくとも1種を0.1〜99.9重量%の
割合で含有することが、優良な特性を発現せしめるため
に好ましい。更に詳しくは、本発明で提供される液晶組
成物は、一般式(1)で表される化合物を少なくとも1
種含有する第一成分に加え、一般式(2)〜(9)で表
される化合物群から液晶組成物の目的に応じて選択され
る化合物を混合することにより完成する。本発明の液晶
組成物に用いられる一般式(2)〜(4)で表される化
合物の好ましい例として以下の化合物を挙げることがで
きる。
値が正の化合物であり、熱的安定性や化学的安定性が非
常に優れており、特に電圧保持率の高い、あるいは比抵
抗値の大きいといった高信頼性が要求されるTFT用の
液晶組成物を調製する場合に、極めて有用な化合物であ
る。TFT用の液晶組成物を調製する場合、一般式
(2)〜(4)で表される化合物の使用量は、液晶組成
物の全重量に対して0.1〜99.9重量%の範囲で使
用できるが、好ましくは10〜97重量%、より好まし
くは40〜95重量%である。また、一般式(7)〜
(9)で表される化合物を、粘度調整の目的で更に含有
しても良い。STNまたはTN用の液晶組成物を調製す
る場合も一般式(2)〜(4)で表される化合物を使用
することができるが、50重量%以下の使用量が好まし
い。
(5)〜(6)で表される化合物の好ましい例として以
下の化合物を挙げることができる。
の意味を示す。) 一般式(5)〜(6)で表される化合物は誘電率異方性
値が正でその値が大きく、特に液晶組成物のしきい値電
圧を小さくする目的で使用される。また、屈折率異方性
値の調整、透明点を高くする等のネマチックレンジを広
げる目的にも使用される。さらに、STNまたはTN用
の液晶組成物の電圧−透過率特性の急峻性を改良する目
的にも使用される。一般式(5)〜(6)で表される化
合物は、STNおよびTN用の液晶組成物を調製する場
合には、特に有用な化合物である。液晶組成物中に一般
式(5)〜(6)の化合物の量が増加すると、液晶組成
物のしきい値電圧は小さくなるが、粘度が上昇する。し
たがって、液晶組成物の粘度が要求値を満足している限
り、多量に使用した方が低電圧駆動できるので有利であ
る。STNまたはTN用の液晶組成物を調製する場合
に、一般式(5)〜(6)の化合物の使用量は0.1〜
99.9重量%の範囲で使用できるが、好ましくは10
〜97重量%、より好ましくは40〜95重量%であ
る。
(7)〜(9)で表される化合物の好ましい例として以
下の化合物を挙げることができる。
を示す。) 一般式(7)〜(9)で表される化合物は、誘電率異方
性の絶対値が小さく、中性に近い化合物である。一般式
(7)の化合物は主として粘度調整または屈折率異方性
値の調整の目的で使用される。また、一般式(8)およ
び(9)の化合物は透明点を高くする等のネマチックレ
ンジを広げる目的または屈折率異方性値の調整の目的で
使用される。一般式(7)〜(9)で表される化合物の
使用量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が大き
くなり、粘度が小さくなる。したがって、液晶組成物の
しきい値電圧が要求値を満足している限り、多量に使用
することが望ましい。TFT用の液晶組成物を調製する
場合に一般式(7)〜(9)で表される化合物の使用量
は、好ましくは40重量%以下、より好ましくは35重
量%以下である。また、STNまたはTN用の液晶組成
物を調整する場合には、一般式(7)〜(9)で表され
る化合物の使用量は、好ましくは470重量%以下、よ
り好ましくは60重量%以下である。
(Optically Compensated Bi
refringence)モード用液晶組成物等の特別
な場合を除き、液晶組成物のらせん構造を誘起して必要
なねじれ角を調整し、逆ねじれ(reverse tw
ist)を防ぐ目的で、通常、光学活性化合物を添加す
る。このような目的で公知のいずれの光学活性化合物も
使用できるが、好ましい例として以下の光学活性化合物
を挙げることができる。
学活性化合物を添加して、ねじれのピッチを調整する。
ねじれのピッチは、TFT用およびTN用の液晶組成物
であれば40〜200μmの範囲に調整するのが好まし
い。STN用の液晶組成物であれば6〜20μmの範囲
に調整するのが好ましい。また、双安定TN(Bist
able TN)モード用の場合は、1.5〜4μmの
範囲に調整するのが好ましい。また、ピッチの温度依存
性を調整する目的で、2種以上の光学活性化合物を添加
しても良い。
される。一般には、種々の成分を高い温度で互いに溶解
させる方法がとられている。また、本発明の液晶組成物
は、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン
系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系、
およびテトラジン系等の二色性色素を添加してゲストホ
スト(GH)モード用の液晶組成物としても使用でき
る。あるいは、ネマチック液晶をマイクロカプセル化し
て作製したNCAPや液晶中に三次元網目状高分子を作
製したポリマーネットワーク液晶表示素子(PNLC
D)に代表されるポリマー分散型液晶表示素子(PDL
CD)用の液晶組成物としても使用できる。その他、複
屈折制御(ECB)モードや動的散乱(DS)モード用
の液晶組成物としても使用できる。
して以下のものを示すことができる。なお、組成物例お
よび後述の実施例中の化合物は、以下の表に示した規則
に従って略号で表記し、化合物のNo.は後述の実施例
中に示されるそれと同一である。また、組成物例および
実施例中において、特に断りのない限り「%」は「重量
%」を示す。
する。なお、各実施例中において、Cは結晶を、SAは
スメクチックA相を、SBはスメクチックB相を、SXは
相構造未解析のスメクチック相を、Nはネマチック相
を、Isoは等方相を示し、相転移温度の単位は全て℃
である。 実施例1 4”−プロピル−2’,6’−ジフルオロ−3−フルオ
ロ−4−トリフルオロメトキシテルフェニル(一般式
(1)において、RがC3H7であり、Y1、Y2およびY
6がいずれもHであり、Y3、Y4およびY5がいずれもF
であり、Xが−OCF3である化合物(No.1))の
製造。
ルオロ−4−ヨードビフェニルの製造 4’−プロピル−3,5−ジフルオロビフェニル40.
0g(0.17mol)のテトラヒドロフラン(TH
F)250ml溶液中にn−BuLi 160ml
(0.25mol)を−60℃以下を保つ速度で滴下
し、滴下終了後、同温度で1時間攪拌した。次いでヨウ
素78.7g(0.31mol)のTHF300ml溶
液を−60℃以下を保つ速度で滴下し、同温度で1時間
攪拌した。反応溶液に1N−HCl 200mlを滴下
した後、ヘプタン200mlで抽出した。得られた有機
層をdil.NaHCO3で3回、水で3回洗浄した
後、無水硫酸マグネシウム上で乾燥した。減圧下に溶媒
を留去し、得られた残査をシリカゲルカラムクロマトグ
ラフィー(溶出液:ヘプタン)に付し、溶媒を留去して
黄色油状物を得た。このものをエタノールから再結晶し
て4’−プロピル−3,5−ジフルオロ−4−ヨードビ
フェニル41.5gを得た。(収率:67.4%)
ジフルオロ−3−フルオロ−4−トリフルオロメトキシ
テルフェニルの製造 前段で得られた4’−プロピル−3,5−ジフルオロ−
4−ヨードビフェニル4.0g(11.2mmol)、
ジヒドロキシ(3−フルオロ−4−トリフルオロメトキ
シフェニル)ボラン3.0g(14.5mmol)、K2
CO3 3.1g(22.3mmol)、5%Pd−C
0.4g、およびトルエン/エタノール/水(1/1/
1)の混合溶媒30mlの混合物を10時間加熱還流さ
せた。次にPd−Cを濾過により除去した後、トルエン
100mlで抽出し、得られた有機層を水で3回洗浄し
た後、無水硫酸マグネシウム上で乾燥した。減圧下に溶
媒を留去し、得られた残査をシリカゲルカラムクロマト
グラフィー(溶出液:ヘプタン)に付して、粗製の4”
−プロピル−2’,6’−ジフルオロ−3−フルオロ−
4−トリフルオロメトキシテルフェニル4.0gを得
た。このものをエタノール/酢酸エチル(9/1)混合
溶媒から再結晶して表題化合物2.1gを得た。(収
率:47.1%)
はC 61.3〜61.6 SA 80.4〜80.6
Iso であった。また、各スペクトルデータはよく
その構造を支持した。 質量分析:410(M+) 1H−NMR(CDCl3、TMS内部標準) δ(ppm) 0.97(t,3H) 1.52−1.81(m,2H) 2.65(t,2H) 7.18−7.56(m,9H)
として用いた場合の例を示す。各使用例において、NI
はネマチック相−等方相転移温度(℃)を、Δεは誘電
率異方性値を、Δnは屈折率異方性値を、ηは粘度(m
Pa・s)を、Vthはしきい値電圧(V)を示す。な
お、ηは20℃で測定し、Δε、ΔnおよびVthは各
々25℃で測定した。
む液晶組成物(A): 4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)ベンゾニトリル 24%、 4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)ベンゾニトリル 36%、 4−(トランス−4−ヘプチルシクロヘキシル)ベンゾニトリル 25%、 4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)−4’−シアノビフェニル 15% は、以下の物性を有する。 NI:71.7、Δε:11.0、Δn:0.137、
η:26.7、Vth:1.78。 この組成物(A)85%と、実施例1で得られた4”−
プロピル−2’,6’−ジフルオロ−3−フルオロ−4
−トリフルオロメトキシテルフェニル(化合物No.
1)15%とからなる液晶組成物(B)の物性値は次の
通りであった。 Δε:12.9、Δn:0.144、η:31.3、V
th:1.51。 この液晶組成物(B)を−20℃のフリーザー中に放置
したが、60日を越えてもスメクチック相の出現および
結晶の析出はみられなかった。
できる。なお、ここに示した物性値は実施例2に準じて
測定した値である。 化合物No.2:5−B(F,F)BB(F,F)−F 化合物No.3:2−B(F,F)BB(F,F)−OCF3 化合物No.4:4−B(F,F)BB(F)−OCF3 化合物No.5:1−B(F,F)BB−OCF3 化合物No.6:10−B(F,F)BB(F,F)−OCF2H 化合物No.7:3−B(F,F)BB(F)−OCF2H 化合物No.8:6−B(F,F)BB−OCF2H 化合物No.9:5−B(F,F)BB(F,F)−CF3 化合物No.10:4O−B(F,F)BB−CF3 化合物No.11:7−B(F,F)BB(F,F)−CF2H 化合物No.12:3O1−B(F,F)BB−CF2H 化合物No.13:20−B(F,F)BB(F)−CFH2 化合物No.14:3−B(F)B(F)B(F,F)−F Δε:11.9、Δn:0.140、η:27.1 化合物No.15:4−B(F)B(F)B(F)−F 化合物No.16:5−B(F)B(F)B(F,F)−OCF3 化合物No.17:6−B(F)B(F)B(F)−OCF3 化合物No.18:3−B(F)B(F)B(F,F)−OCF2H Δε:13.3、Δn:0.140、η:30.1 化合物No.19:1−B(F)B(F)B(F)−OCF2H 化合物No.20:2−B(F)B(F)B−OCF2H
た。 NI:83.8、Δε:10.5、Δn:0.159、
η:23.9、Vth:1.48 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例5(使用例4) 前記組成物例2の液晶組成物の物性値は次の通りであっ
た。 NI:86.3、Δε:9.7、Δn:0.163、
η:23.1、Vth:1.85 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例6(使用例5) 前記組成物例3の液晶組成物の物性値は次の通りであっ
た。 NI:93.3、Δε:30.3、Δn:0.152、
η:87.2、Vth:0.95 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。
た。 NI:83.6、Δε:7.1、Δn:0.199、
η:37.4、Vth:2.12 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例8(使用例7) 前記組成物例5の液晶組成物の物性値は次の通りであっ
た。 NI:66.6、Δε:11.5、Δn:0.132、
η:40.3、Vth:1.30 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例9(使用例8) 前記組成物例6の液晶組成物の物性値は次の通りであっ
た。 NI:74.3、Δε:10.3、Δn:0.144、
η:24.4、Vth:1.23 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。
た。 NI:77.5、Δε:22.5、Δn:0.118、
η:22.5、Vth:1.17 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例11(使用例10) 前記組成物例8の液晶組成物の物性値は次の通りであっ
た。 NI:93.5、Δε:6.2、Δn:0.121、
η:18.1、Vth:1.74 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例12(使用例11) 前記組成物例9の液晶組成物の物性値は次の通りであっ
た。 NI:83.8、Δε:29.2、Δn:0.140、
η:42.7、Vth:0.76 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。
った。 NI:59.4、Δε:10.9、Δn:0.118、
η:28.7、Vth:1.18 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例14(使用例13) 前記組成物例11の液晶組成物の物性値は次の通りであ
った。 NI:67.3、Δε:7.5、Δn:0.160、
η:24.1、Vth:1.52 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例15(使用例14) 前記組成物例12の液晶組成物の物性値は次の通りであ
った。 NI:98.5、Δε:6.2、Δn:0.097、
η:26.6、Vth:2.01 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。
った。 NI:87.1、Δε:4.3、Δn:0.097、
η:19.7、Vth:2.44 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例17(使用例16) 前記組成物例14の液晶組成物の物性値は次の通りであ
った。 NI:75.2、Δε:10.5、Δn:0.128、
η:28.7、Vth:1.29 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例18(使用例17) 前記組成物例15の液晶組成物の物性値は次の通りであ
った。 NI:67.6、Δε:10.9、Δn:0.092、
η:30.2、Vth:1.22 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。
った。 NI:67.4、Δε:15.7、Δn:0.105、
η:37.8、Vth:1.05 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例20(使用例19) 前記組成物例17の液晶組成物の物性値は次の通りであ
った。 NI:86.3、Δε:7.4、Δn:0.138、
η:22.1、Vth:1.92 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例21(使用例20) 前記組成物例18の液晶組成物の物性値は次の通りであ
った。 NI:90.5、Δε:12.0、Δn:0.134、
η:37.7、Vth:1.14 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。
った。 NI:81.4、Δε:6.3、Δn:0.098、
η:16.9、Vth:1.98 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例23(使用例22) 前記組成物例20の液晶組成物の物性値は次の通りであ
った。 NI:63.1、Δε:9.9、Δn:0.096、
η:27.5、Vth:1.34 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。 実施例24(使用例23) 前記組成物例21の液晶組成物の物性値は次の通りであ
った。 NI:92.4、Δε:8.8、Δn:0.142、
η:37.4、Vth:1.64 この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置した
が、60日を越えてもスメクチック相の出現および結晶
の析出はみられなかった。
圧保持率および低いしきい値電圧を有し、それらの温度
変化が極めて小さく、大きなΔnを有する上、他の液晶
材料との相溶性が改善されている。また、本発明の液晶
性化合物は置換基を適当に選択することにより、所望の
物性を有する新たな液晶性化合物を提供することができ
る。従って、本発明の液晶性化合物を液晶組成物の成分
として用いることにより、極めて高い電圧保持率を有
し、その温度変化が極めて小さく、低いしきい値電圧、
適切な大きさのΔnおよびΔεを有し、安定性および他
の液晶材料との相溶性に優れている新たな液晶組成物を
提供することができ、これを用いた優れた液晶表示素子
を提供することができる。
Claims (24)
- 【請求項1】 一般式(1) 【化1】 (式中、Rは炭素数1〜20の直鎖または分岐アルキル
基を示し、これらの基中の相隣接しない任意のメチレン
基(−CH2−)は酸素原子で置換されていてもよく;
Xはハロゲン原子、−OCF3、−OCF2H、−C
F3、−CF2H、または−CFH2を示し;Y1、Y2、
Y3、Y4、Y5およびY6は相互に独立してHまたはFを
示すが、Y1、Y2、Y3およびY4のうち少なくとも2つ
はFを示し、ただし、 a)Y1=Y2=F、Y3=Y4=H、かつX=Fである場
合はY5=Y6=Fであり、 b)Y1=Y2=F、Y3=Y4=H、かつX=−CF3ま
たは−CF2Hである場合はY5=Y6=FまたはY5=Y
6=Hであり、 c)Y1=Y3=F、Y2=Y4=H、かつX=−CF3で
ある場合はY5=Y6=Fであり、 d)Y1=Y3=F、Y2=Y4=H、かつX=Fまたは−
OCF3である場合はY5=Fであり、 e)Y3=Y4=F、Y1=Y2=H、かつX=Fである場
合はY5=Y6=Fであり、 f)Y3=Y4=F、Y1=Y2=H、かつX=−OCF3
または−CF3である場合はY5=Fであり、 g)Y1=Y2=Y3=F、Y4=H、かつX=Clである
場合はY5=Y6=Fであり、 h)Y1=Y2=Y3=F、Y4=H、かつX=F、−CF
3または−CF2Hである場合はY5=Fであり、 i)Y1=Y2=Y3=Y4=F、かつX=Clまたは−O
CF3である場合はY5=Fであり、 ただし、Y1=Y2=F、Y3=Y4=Hである場合、Y1
=Y3=F、Y2=Y4=Hである場合、およびY3=Y4
=F、Y1=Y2=Hである場合のいずれの場合において
も、X=Clであることはなく、また、この化合物を構
成する原子はいずれもその同位体原子で置換されていて
もよい。)で表されるテルフェニル誘導体。 - 【請求項2】 Y1=Y2=F、Y3=Y4=Hであり、か
つX=−OCF3または−OCF2Hである請求項1に記
載のテルフェニル誘導体。 - 【請求項3】 Y1=Y2=Y5=Y6=F、Y3=Y4=H
であり、かつX=Fである請求項1に記載のテルフェニ
ル誘導体。 - 【請求項4】 Y1=Y2=F、Y3=Y4=H、X=−C
F3または−CF2Hであり、かつY5=Y6=FまたはY
5=Y6=Hである請求項1に記載のテルフェニル誘導
体。 - 【請求項5】 Y1=Y3=F、Y2=Y4=Hであり、か
つX=−OCF2Hまたは−CF2Hである請求項1に記
載のテルフェニル誘導体。 - 【請求項6】 Y1=Y3=Y5=Y6=F、Y2=Y4=H
であり、かつX=−CF3である請求項1に記載のテル
フェニル誘導体。 - 【請求項7】 Y1=Y3=Y5=F、Y2=Y4=Hであ
り、かつX=Fまたは−OCF3である請求項1に記載
のテルフェニル誘導体。 - 【請求項8】 Y3=Y4=F、Y1=Y2=Hであり、か
つX=−OCF2Hまたは−CF2Hである請求項1に記
載のテルフェニル誘導体。 - 【請求項9】 Y3=Y4=Y5=Y6=F、Y1=Y2=H
であり、かつX=Fである請求項1に記載のテルフェニ
ル誘導体。 - 【請求項10】 Y3=Y4=Y5=F、Y1=Y2=Hで
あり、かつX=−OCF3または−CF3である請求項1
に記載のテルフェニル誘導体。 - 【請求項11】 Y1=Y2=Y3=F、Y4=Hであり、
かつX=−OCF3または−OCF2Hである請求項1に
記載のテルフェニル誘導体。 - 【請求項12】 Y1=Y2=Y3=Y5=Y6=F、Y4=
Hであり、かつX=Clである請求項1に記載のテルフ
ェニル誘導体。 - 【請求項13】 Y1=Y2=Y3=Y5=F、Y4=Hで
あり、かつX=F、−CF3または−CF2Hである請求
項1に記載のテルフェニル誘導体。 - 【請求項14】 Y1=Y3=Y4=Fであり、かつY2=
Hである請求項1に記載のテルフェニル誘導体。 - 【請求項15】 Y1=Y2=Y3=Y4=Fであり、かつ
X=F、−OCF2H、−CF3または−CF2Hである
請求項1に記載のテルフェニル誘導体。 - 【請求項16】 Y1=Y2=Y3=Y4=Y5=Fであ
り、かつX=Clまたは−OCF3である請求項1に記
載のテルフェニル誘導体。 - 【請求項17】 請求項1〜16のいずれか1項に記載
のテルフェニル誘導体を少なくとも1種含有することを
特徴とする液晶組成物。 - 【請求項18】 第一成分として、請求項1〜16のい
ずれか1項に記載のテルフェニル誘導体を少なくとも1
種含有し、第二成分として、一般式(2)、(3)およ
び(4)からなる化合物群から選択される化合物を少な
くとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。 【化2】 (式中、R1は炭素数1〜10のアルキル基を示し、こ
の基中の相隣接しない任意のメチレン基は酸素原子また
は−CH=CH−で置換されても良く、また、この基中
の任意の水素原子はフッ素原子で置換されても良く;X
1はフッ素原子、塩素原子、−OCF3、−OCF2H、
−CF3、−CF2H、−CFH2、−OCF2CF2Hま
たは−OCF2CFHCF3を示し;L1およびL2は各々
独立して水素原子またはフッ素原子を示し;Z4および
Z5は各々独立して1,2−エチレン基、1,4−ブチ
レン基、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、−C
H=CH−または共有結合を示し;環Bはトランスー
1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,
5−ジイル、または水素原子がフッ素原子で置換されて
も良い1,4−フェニレンを示し;環Cはトランスー
1,4−シクロヘキシレン、または水素原子がフッ素原
子で置換されても良い1,4−フェニレンを示し;ま
た、これらの化合物を構成する原子はその同位体原子で
置換されていてもよい。) - 【請求項19】 第一成分として、請求項1〜16のい
ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種含有し、第
二成分として、一般式(5)および(6)からなる化合
物群から選択される化合物を少なくとも1種類含有する
ことを特徴とする液晶組成物。 【化3】 (式中、R2およびR3は各々独立して炭素数1〜10の
アルキル基を示し、この基中の相隣接しない任意のメチ
レン基は酸素原子または−CH=CH−で置換されても
良く、また、この基中の任意の水素原子はフッ素原子で
置換されても良く;X2は−CN基または−C≡C−C
Nを示し;環Dはトランスー1,4−シクロヘキシレ
ン、1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2,5
−ジイルまたはピリミジン−2,5−ジイルを示し;環
Eはトランスー1,4−シクロヘキシレン、水素原子が
フッ素原子で置換されても良い1,4−フェニレン、ま
たはピリミジン−2,5−ジイルを示し;環Fはトラン
スー1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレ
ンを示し;Z6は1,2−エチレン基、−COO−また
は共有結合を示し;L3、L4およびL5は各々独立して
水素原子またはフッ素原子を示し、;b、cおよびdは
各々独立して0または1を示し;また、これらの化合物
を構成する原子はその同位体原子で置換されていてもよ
い。) - 【請求項20】 第一成分として、請求項1〜16のい
ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種含有し、第
二成分として、前記一般式(2)、(3)および(4)
からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも1
種類含有し、第三成分として、一般式(7)、(8)お
よび(9)からなる化合物群から選択される化合物を少
なくとも1種含有することを特徴とする液晶組成物。 【化4】 (式中、R4およびR5は各々独立して炭素数1〜10の
アルキル基を示し、この基中の相隣接しない任意のメチ
レン基は酸素原子または−CH=CH−で置換されても
良く、また、この基中の任意の水素原子はフッ素原子で
置換されても良く;環G、環Iおよび環Jは各々独立し
て、トランスー1,4−シクロヘキシレン、ピリミジン
−2,5−ジイル、または水素原子原子がフッ素原子で
置換されても良い1,4−フェニレンを示し;Z7およ
びZ8は各々独立して、−C≡C−、−COO−、−C
H2CH2−、−CH=CH−または共有結合を示し;ま
た、これらの化合物を構成する原子はその同位体原子で
置換されていてもよい。) - 【請求項21】 第一成分として、請求項1〜16のい
ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種含有し、第
二成分として、前記一般式(5)および(6)からなる
化合物群から選択される化合物を少なくとも1種類含有
し、第三成分として、前記一般式(7)、(8)および
(9)からなる化合物群から選択される化合物を少なく
とも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。 - 【請求項22】 第一成分として、請求項1〜16のい
ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種含有し、第
二成分として、前記一般式(2)、(3)および(4)
からなる化合物群から選択される化合物を少なくとも1
種類含有し、第三成分として、前記一般式(5)および
(6)からなる化合物群から選択される化合物を少なく
とも1種含有し、第四成分として、前記一般式(7)、
(8)および(9)からなる化合物群から選択される化
合物を少なくとも1種含有することを特徴とする液晶組
成物。 - 【請求項23】 請求項17〜22のいずれか1項に記
載の液晶組成物に、さらに1種以上の光学活性化合物を
含有することを特徴とする液晶組成物。 - 【請求項24】 請求項17〜23のいずれか1項に記
載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
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