JP3592364B2 - ｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液晶化合物に関し、さらに詳細には、液晶表示材料として有用な液晶化合物及びこれを含有する液晶組成物ならびに当該組成物を利用した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、時計、電卓をはじめワープロ、テレビ等に広く利用されている。これらの液晶表示装置のなかで特に多く使用されているのは、液晶材料の光学的異方性および誘電異方性を利用したＴＮ型（ねじれネマチック型）液晶表示装置である。
【０００３】
現在、液晶表示装置に用いられる液晶材料に要求される特性としては、広い液晶温度範囲を持つためにＮ−Ｉ点が高いこと、電気光学的な速い応答速度を得るために粘度が低いこと、広い視角範囲を持つために屈折率異方性（△ｎ）がパネルの構成と一致すること、駆動電圧を低くするために誘電異方性（△ε）が大きいこと、化学的および光学的に安定であることなどが挙げられる。
【０００４】
これまで、以上のような特性を全て満足する単一の液晶化合物は未だ見いだされていない。そのためいろいろな特性をもった数種の液晶化合物を混合したり、あるいはさらに種々の非液晶化合物を混合することにより実用に供しているのが現状である。
【０００５】
また、液晶表示装置によって、上記要求される特性の、度合いが異なるため、液晶表示装置の目的に応じた特性を与える新規の液晶化合物の提供が求められている。
【０００６】
従来、液晶化合物はそのコア部に存在する化合物により分類されており、例えば、コア部にベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、ピリミジン、ジオキサン、およびこれら複数の基を有する化合物等が数多く開発され使用されている。しかし、これらを組み合わせて使用しても上記特性を十分に満足しうるものではなかった。また、特開平５−３９２３４にコア部にジヒドロフェニル基を有する化合物も開示されているが、ジヒドロフェニル基にシアノ基とシクロヘキシル基が結合している化合物は知られていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、誘電異方性△εが正で、液晶組成物のしきい値電圧を下げ、さらにＮ−Ｉ点を低下させない新規な１，４置換ジヒドロフェニル基を有する液晶化合物を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は下記一般式（Ｉ）で表されるものである。
【０００９】
【化２】
【００１０】
（式中、Ａは１，４置換ジヒドロフェニル基を示し、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基を示す）
【００１１】
また、本発明の液晶組成物は、一般式（Ｉ）で表されるｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物を少なくとも一種含有するものである。
【００１２】
更に、本発明の液晶表示装置は一般式（Ｉ）で表されるｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物を搭載してなるものである。
【００１３】
本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、コア部にジヒドロフェニル基を有するものであり、粘度が低く、誘電異方性△εが正である新規な化合物である。また、本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、他の液晶化合物と混合すると、誘電異方性を大きくし、かつＮ−Ｉ点を変化させることの少ない化合物であり、また、多くの場合、液晶組成物の粘度を低下させ、さらに種々の化合物との相互溶解性が大きく、液晶組成物の構成成分として多くの液晶材料と組み合わせて使用することができ、液晶組成物の構成成分として優れたものである。
【００１４】
本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、例えば化３で表される方法にしたがって合成する事ができる。まず４−（トランス−４−アルキルシクロヘキシル）−１−シアノシクロヘキセン（ａ）にＮ−ブロモコハク酸イミド（ＮＢＳ）を反応させる。この反応は四塩化炭素等の溶媒中、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）などのラジカル重合開始剤を用いて行うことができる。反応終了後、反応混合物を水洗、乾燥し、さらに溶媒留去することにより化合物（ｂ）が得られる。さらにジメチルホルムアミド等の溶媒中で化合物（ｂ）を炭酸リチウム等により反応させ、この反応生成物を水洗、乾燥、さらに溶媒を留去させ、再結晶等の精製手段により、本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物（Ｉ）を得ることができる。
【００１５】
【化３】
【００１６】
（式中、Ａ、Ｒは前記した意味を示す）
【００１７】
本発明化合物（Ｉ）には、合成反応途中または反応後において、Ａで表されるジヒドロフェニル基の二重結合の位置が変化することがあり、化４で表される異性体の混合物として得られる。このうち主な異性体は前二者である。
【００１８】
【化４】
【００１９】
しかし、実用上、液晶化合物としてこれらの混合物を用いることは何等問題はない。また、これらの異性体は、公知の分離精製手段、例えば液体クロマトグラフィー等により分離することが可能である。
【００２０】
また本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、多くの液晶化合物と混合することにより、液晶組成物を製造することができる。また、これらの液晶組成物を液晶表示装置に用いることができる。本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物と混合可能な液晶化合物としてはエステル系、シクロヘキシルフェニル系、ビフェニル系、ピリミジン系、ジオキサン系、トラン系などが挙げられる。
【００２１】
【作用】
また、液晶表示装置の駆動電圧はしきい値電圧Ｖｔｈの値に依存し、しきい値電圧Ｖｔｈを小さくすることにより、より低い電圧で液晶表示装置を駆動させることができる。また、このしきい値電圧Ｖｔｈは、誘電異方性△εの平方根に反比例する。そのため誘電異方性△εが正の液晶材料を用いると、しきい値電圧Ｖｔｈを低い値に抑えることができ、駆動電圧を低くすることができる。本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、誘電異方性△εが正であるため、しきい値電圧Ｖｔｈが低くなり、駆動電圧を下げることができる。
【００２２】
【実施例】
次に実施例及び参考例をあげ、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何等制約されるものではない。
【００２３】
（実施例１）
四塩化炭素１０ｍｌに４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−１−シアノシクロヘキセン２．３ｇとＮ−ブロモコハク酸イミド（ＮＢＳ）１．７７ｇと２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）０．０２ｇを加え、撹拌しながら８０℃まで昇温する。そのままの温度で１時間撹拌し、反応させる。反応終了後、反応混合物を冷却し、結晶をろ過し、水洗、乾燥し、溶媒を減圧留去する。次いでＮＮ’ジメチルホルムアミド３０ｍｌに先の反応で得られた反応物と、炭酸リチウム１．５ｇ、塩化リチウム０．８ｇを加え、撹拌しながら１５０℃に昇温し、そのままの温度で２時間反応させる。反応終了後、反応混合物を冷却し、トルエンで抽出し、塩酸洗浄、さらに飽和食塩水で洗浄し、乾燥させ、溶媒を減圧留去する。シリカゲルカラムで精製し、１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン１．１ｇを得た。このものはネマチック液晶でＮ−Ｉ点は４２．５℃であった。また、この化合物の赤外吸収スペクトルを測定し、得られた赤外吸収スペクトルを図１に示す。
【００２４】
以下の化合物も同様に処理することにより製造できる。
１−（トランス−４−メチルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
１−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
１−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
１−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
１−（トランス−４−ヘキシルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
１−（トランス−４−ヘプチルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
１−（トランス−４−オクチルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
１−（トランス−４−ノニルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
１−（トランス−４−デシルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
【００２５】
（実施例２）
化５で表される化合物のみからなる液晶組成物の特性はＮ−Ｉ点７２℃、△ｎ０．１３８、粘度２７．９センチポアズ、Ｖｔｈ１．７０Ｖであった。この液晶組成物９０重量部に、本発明化合物１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン１０重量部を加えた液晶組成物のＮ−Ｉ点は７０℃、△ｎ０．１３６で粘度は２７．８センチポアズ、Ｖｔｈは１．５５Ｖであった。なお、しきい値電圧Ｖｔｈはこの液晶組成物をセル厚９μｍのＴＮ型液晶表示装置に搭載した際の値である。
【００２６】
【化５】
【００２７】
【発明の効果】
本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、粘性が小さく、誘電異方性△εが正であるためしきい値電圧Ｖｔｈを下げ、さらにＮ−Ｉ点を上昇あるいはその低下の少ない新規な液晶化合物である。そのため本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物を含有する液晶組成物は液晶材料として優れた特性を有し、またその液晶組成物を用いた液晶表示装置は良好な表示特性を有する。さらに本発明の化合物は種々の化合物との相互溶解性が大きく、液晶組成物の構成成分として多くの液晶材料と組み合わせて使用することができ、液晶組成物の特性改良に有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明化合物１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼンの赤外吸収スペクトルを表す図である。
【産業上の利用分野】
本発明は液晶化合物に関し、さらに詳細には、液晶表示材料として有用な液晶化合物及びこれを含有する液晶組成物ならびに当該組成物を利用した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、時計、電卓をはじめワープロ、テレビ等に広く利用されている。これらの液晶表示装置のなかで特に多く使用されているのは、液晶材料の光学的異方性および誘電異方性を利用したＴＮ型（ねじれネマチック型）液晶表示装置である。
【０００３】
現在、液晶表示装置に用いられる液晶材料に要求される特性としては、広い液晶温度範囲を持つためにＮ−Ｉ点が高いこと、電気光学的な速い応答速度を得るために粘度が低いこと、広い視角範囲を持つために屈折率異方性（△ｎ）がパネルの構成と一致すること、駆動電圧を低くするために誘電異方性（△ε）が大きいこと、化学的および光学的に安定であることなどが挙げられる。
【０００４】
これまで、以上のような特性を全て満足する単一の液晶化合物は未だ見いだされていない。そのためいろいろな特性をもった数種の液晶化合物を混合したり、あるいはさらに種々の非液晶化合物を混合することにより実用に供しているのが現状である。
【０００５】
また、液晶表示装置によって、上記要求される特性の、度合いが異なるため、液晶表示装置の目的に応じた特性を与える新規の液晶化合物の提供が求められている。
【０００６】
従来、液晶化合物はそのコア部に存在する化合物により分類されており、例えば、コア部にベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、ピリミジン、ジオキサン、およびこれら複数の基を有する化合物等が数多く開発され使用されている。しかし、これらを組み合わせて使用しても上記特性を十分に満足しうるものではなかった。また、特開平５−３９２３４にコア部にジヒドロフェニル基を有する化合物も開示されているが、ジヒドロフェニル基にシアノ基とシクロヘキシル基が結合している化合物は知られていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、誘電異方性△εが正で、液晶組成物のしきい値電圧を下げ、さらにＮ−Ｉ点を低下させない新規な１，４置換ジヒドロフェニル基を有する液晶化合物を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は下記一般式（Ｉ）で表されるものである。
【０００９】
【化２】
（式中、Ａは１，４置換ジヒドロフェニル基を示し、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基を示す）
【００１１】
また、本発明の液晶組成物は、一般式（Ｉ）で表されるｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物を少なくとも一種含有するものである。
【００１２】
更に、本発明の液晶表示装置は一般式（Ｉ）で表されるｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物を搭載してなるものである。
【００１３】
本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、コア部にジヒドロフェニル基を有するものであり、粘度が低く、誘電異方性△εが正である新規な化合物である。また、本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、他の液晶化合物と混合すると、誘電異方性を大きくし、かつＮ−Ｉ点を変化させることの少ない化合物であり、また、多くの場合、液晶組成物の粘度を低下させ、さらに種々の化合物との相互溶解性が大きく、液晶組成物の構成成分として多くの液晶材料と組み合わせて使用することができ、液晶組成物の構成成分として優れたものである。
【００１４】
本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、例えば化３で表される方法にしたがって合成する事ができる。まず４−（トランス−４−アルキルシクロヘキシル）−１−シアノシクロヘキセン（ａ）にＮ−ブロモコハク酸イミド（ＮＢＳ）を反応させる。この反応は四塩化炭素等の溶媒中、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）などのラジカル重合開始剤を用いて行うことができる。反応終了後、反応混合物を水洗、乾燥し、さらに溶媒留去することにより化合物（ｂ）が得られる。さらにジメチルホルムアミド等の溶媒中で化合物（ｂ）を炭酸リチウム等により反応させ、この反応生成物を水洗、乾燥、さらに溶媒を留去させ、再結晶等の精製手段により、本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物（Ｉ）を得ることができる。
【００１５】
【化３】
（式中、Ａ、Ｒは前記した意味を示す）
【００１７】
本発明化合物（Ｉ）には、合成反応途中または反応後において、Ａで表されるジヒドロフェニル基の二重結合の位置が変化することがあり、化４で表される異性体の混合物として得られる。このうち主な異性体は前二者である。
【００１８】
【化４】
しかし、実用上、液晶化合物としてこれらの混合物を用いることは何等問題はない。また、これらの異性体は、公知の分離精製手段、例えば液体クロマトグラフィー等により分離することが可能である。
【００２０】
また本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、多くの液晶化合物と混合することにより、液晶組成物を製造することができる。また、これらの液晶組成物を液晶表示装置に用いることができる。本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物と混合可能な液晶化合物としてはエステル系、シクロヘキシルフェニル系、ビフェニル系、ピリミジン系、ジオキサン系、トラン系などが挙げられる。
【００２１】
【作用】
また、液晶表示装置の駆動電圧はしきい値電圧Ｖｔｈの値に依存し、しきい値電圧Ｖｔｈを小さくすることにより、より低い電圧で液晶表示装置を駆動させることができる。また、このしきい値電圧Ｖｔｈは、誘電異方性△εの平方根に反比例する。そのため誘電異方性△εが正の液晶材料を用いると、しきい値電圧Ｖｔｈを低い値に抑えることができ、駆動電圧を低くすることができる。本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、誘電異方性△εが正であるため、しきい値電圧Ｖｔｈが低くなり、駆動電圧を下げることができる。
【００２２】
【実施例】
次に実施例及び参考例をあげ、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何等制約されるものではない。
【００２３】
（実施例１）
四塩化炭素１０ｍｌに４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−１−シアノシクロヘキセン２．３ｇとＮ−ブロモコハク酸イミド（ＮＢＳ）１．７７ｇと２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）０．０２ｇを加え、撹拌しながら８０℃まで昇温する。そのままの温度で１時間撹拌し、反応させる。反応終了後、反応混合物を冷却し、結晶をろ過し、水洗、乾燥し、溶媒を減圧留去する。次いでＮＮ’ジメチルホルムアミド３０ｍｌに先の反応で得られた反応物と、炭酸リチウム１．５ｇ、塩化リチウム０．８ｇを加え、撹拌しながら１５０℃に昇温し、そのままの温度で２時間反応させる。反応終了後、反応混合物を冷却し、トルエンで抽出し、塩酸洗浄、さらに飽和食塩水で洗浄し、乾燥させ、溶媒を減圧留去する。シリカゲルカラムで精製し、１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン１．１ｇを得た。このものはネマチック液晶でＮ−Ｉ点は４２．５℃であった。また、この化合物の赤外吸収スペクトルを測定し、得られた赤外吸収スペクトルを図１に示す。
【００２４】
以下の化合物も同様に処理することにより製造できる。
１−（トランス−４−メチルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
１−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
１−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン
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【００２５】
（実施例２）
化５で表される化合物のみからなる液晶組成物の特性はＮ−Ｉ点７２℃、△ｎ０．１３８、粘度２７．９センチポアズ、Ｖｔｈ１．７０Ｖであった。この液晶組成物９０重量部に、本発明化合物１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼン１０重量部を加えた液晶組成物のＮ−Ｉ点は７０℃、△ｎ０．１３６で粘度は２７．８センチポアズ、Ｖｔｈは１．５５Ｖであった。なお、しきい値電圧Ｖｔｈはこの液晶組成物をセル厚９μｍのＴＮ型液晶表示装置に搭載した際の値である。
【００２６】
【化５】
【発明の効果】
本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物は、粘性が小さく、誘電異方性△εが正であるためしきい値電圧Ｖｔｈを下げ、さらにＮ−Ｉ点を上昇あるいはその低下の少ない新規な液晶化合物である。そのため本発明のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物を含有する液晶組成物は液晶材料として優れた特性を有し、またその液晶組成物を用いた液晶表示装置は良好な表示特性を有する。さらに本発明の化合物は種々の化合物との相互溶解性が大きく、液晶組成物の構成成分として多くの液晶材料と組み合わせて使用することができ、液晶組成物の特性改良に有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明化合物１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−４−シアノジヒドロベンゼンの赤外吸収スペクトルを表す図である。
Claims (3)
- 一般式（Ｉ）
で表されるｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物。 - 請求項１記載のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物。
- 請求項１記載のｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物を搭載してなる液晶表示装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP13874794A JP3592364B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | ｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13874794A JP3592364B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | ｐ−置換シアノジヒドロベンゼン化合物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH083128A JPH083128A (ja) | 1996-01-09 |
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| JP (1) | JP3592364B2 (ja) |
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1994
- 1994-06-21 JP JP13874794A patent/JP3592364B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH083128A (ja) | 1996-01-09 |
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