JP3832904B2 - ナフタレン化合物、液晶組成物および液晶素子 - Google Patents
ナフタレン化合物、液晶組成物および液晶素子 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナフタレン化合物に関し、詳しくは、液晶表示素子等に用いる液晶組成物の成分として有用な新規なナフタレン化合物、該化合物を含有してなる液晶組成物、および該組成物を使用した液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示素子は、その低電圧動作、低消費電力性、薄型表示が可能なこと、さらには、受光性の表示素子であり目が疲れないこと等の優れた特徴を生かし、各種表示素子として広く利用されてきた。
中でも、ネマティック液晶を用いたＴＮ（Twisted Nematic ）型液晶表示素子、および、ねじれ角を１８０〜２７０°にしたＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）型液晶表示素子は広く利用されている。これら表示素子は、ネマティック液晶を用いたネマティック液晶表示素子である。しかし、これらのネマティック液晶表示素子は、応答速度が遅く、数十ｍｓｅｃのオーダーの応答速度しか得られない等という欠点がある。
最近の産業技術の進展に伴い、液晶表示素子にも高速応答性が強く要求され、このような要求に対して、液晶材料の改良による種々の試みがなされている。
例えば、強誘電性液晶の光スイッチング現象を利用した表示デバイスが提案され〔Appl. Phys. Lett., 36, 899 (1980) 〕、液晶テレビ等のディスプレイ用のみならず、光プリンターヘッド、光フーリエ変換素子、ライトバルブ等のオプトエレクトロニクス関連素子の素材への応用が期待されている。
強誘電性液晶は、液晶相としてはチルト系のカイラルスメクティック相に属するものであり、その中でも実用的に望ましいものは、粘度の低いカイラルスメクティックＣ相と呼ばれるものである。カイラルスメクティックＣ相を示す液晶化合物は、これまでにも種々検討されており、既に数多くの化合物が探索、製造されてきた。そして現在、強誘電性液晶の研究開発は、高速応答性、配向性、高いコントラスト、メモリー性、閾値特性、さらにこれらの諸特性の温度依存性等の実用特性の最適化にその主力が移ってきている。
しかしながら、現在知られている強誘電性液晶には、単独で上記諸特性を満足するものは知られていない。このため実際には、いくつかの液晶化合物または非液晶化合物を混合して得られる強誘電性液晶組成物を使用する必要がある。
【０００３】
また、強誘電性液晶化合物のみからなる強誘電性液晶組成物ばかりでなく、例えば、特開昭６０−３６００３号公報には、非カイラルなスメクティックＣ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ等の相を呈する化合物および組成物を基本物質として、これに強誘電性液晶相を呈する一種または複数の化合物を混合して、全体を強誘電性液晶組成物として得ることが報告されている。さらに、スメクティックＣ相等の相を呈する化合物および組成物を基本物質として、光学活性ではあるが、強誘電性液晶相は呈しない一種または複数の化合物を混合して全体を強誘電性液晶組成物とする報告も見受けられる〔Mol. Cryst. Liq. Cryst., 89, 327 (1982) 〕。これらのことを総合すると、強誘電性液晶相を呈するか否かに係わらず、光学活性である化合物の一種または複数と、非カイラルなスメクティックＣ相等の相を呈する化合物を混合することにより、強誘電性液晶組成物を構成できることが判る。
このように、液晶組成物の構成成分としては、種々の化合物を使用することが可能であるが、実用的には室温を含む広い温度範囲でスメクティックＣ相またはカイラルスメクティックＣ相を呈する液晶化合物もしくは混合物が望ましい。これらのスメクティックＣ液晶混合物の成分としては、フェニルベンゾエート系、ビフェニル系、フェニルピリミジン系およびトラン系等の液晶化合物が挙げられる。
しかし、このようにして得られるカイラルスメクティックＣ液晶材料が強誘電性を利用する液晶表示において優れた性能を示すか否かについては、未だ最終的な評価が得られていない。
従って、現状では種々の化合物に関して、スメクティックＣ相またはカイラルスメクティックＣ相を呈する液晶組成物の成分としての有用性を種々試験してみることが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、液晶表示素子等に用いる液晶組成物の構成成分として有用な化合物、該化合物を含有してなる液晶組成物、および該組成物を使用した液晶素子を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、新規な化合物を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、一般式（１）（化２）で表されるナフタレン化合物に関するものである。さらには、一般式（１）で表される化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物、および該液晶組成物を使用した液晶素子に関するものである。
【０００６】
【化２】
（式中、Ｒ1 およびＲ2 は炭素数１〜２０の直鎖状または不斉炭素原子を有さない炭素数３〜２０の分岐鎖状のアルキル基を表し、Ｙ1 は−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−を表し、Ｙ2 は−ＣＯＯ−または−ＣＨ2 Ｏ−を表し、Ｘは水酸基または水素原子を表す）
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
本発明のナフタレン化合物は前記一般式（１）で表される新規な化合物である。一般式（１）において、Ｒ1 およびＲ2 は炭素数１〜２０の直鎖状または不斉炭素原子を有さない炭素数３〜２０の分岐鎖状のアルキル基を表し、好ましくは、炭素数４〜１８の直鎖状または不斉炭素原子を有さない分岐鎖状のアルキル基であり、より好ましくは、炭素数４〜１６の直鎖状または不斉炭素原子を有さない分岐鎖状のアルキル基であり、さらに好ましくは、炭素数４〜１６の直鎖状のアルキル基であり、特に好ましくは、炭素数６〜１２の直鎖状のアルキル基である。
【０００８】
Ｒ1 およびＲ2 の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基、１−メチルエチル基、２−メチルプロピル基、３−メチルブチル基、４−メチルペンチル基、５−メチルヘキシル基、６−メチルヘプチル基、７−メチルオクチル基、８−メチルノニル基、９−メチルデシル基、１１−メチルドデシル基、２−エチルブチル基、３−エチルペンチル基、４−エチルヘキシル基、５−エチルヘプチル基、６−エチルオクチル基、８−エチルデシル基、２−ｎ−プロピルペンチル基、３−ｎ−プロピルヘキシル基、４−ｎ−プロピルヘプチル基、５−ｎ−プロピルオクチル基、６−ｎ−プロピルノニル基、７−ｎ−プロピルデシル基、８−ｎ−プロピルウンデシル基、９−ｎ−プロピルドデシル基、１−ｎ−ブチルペンチル基、２−ｎ−ブチルヘキシル基、３−ｎ−ブチルヘプチル基、４−ｎ−ブチルオクチル基、５−ｎ−ブチルノニル基、６−ｎ−ブチルデシル基、７−ｎ−ブチルウンデシル基、８−ｎ−ブチルドデシル基、２−ｎ−ペンチルヘプチル基、３−ｎ−ペンチルオクチル基、５−ｎ−ペンチルデシル基、３−ｎ−ヘキシルノニル基、４−ｎ−ヘキシルデシル基、６−ｎ−ヘキシルドデシル基、２，２−ジメチルプロピル基、２，２−ジメチルブチル基、３，３−ジメチルブチル基、３，３−ジメチルペンチル基、４，４−ジメチルペンチル基、５，５−ジメチルヘキシル基、６，６−ジメチルヘプチル基、３，３−ジエチルペンチル基、２，２，４，４−テトラメチルペンチル基等を挙げることができる。
【０００９】
一般式（１）において、Ｙ1 は−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−を表し、より好ましくは、−Ｏ−または−ＯＣＯ−である。
一般式（１）において、Ｙ2 は−ＣＯＯ−または−ＣＨ2 Ｏ−を表す。
一般式（１）において、Ｘは水酸基または水素原子を表し、より好ましくは、水酸基である。
【００１０】
一般式（１）で表されるナフタレン化合物の具体例としては、例えば、以下に示す構造の化合物（化３〜化１５）等を挙げることができる。
【００１１】
【化３】
【００１２】
【化４】
【００１３】
【化５】
【００１４】
【化６】
【００１５】
【化７】
【００１６】
【化８】
【００１７】
【化９】
【００１８】
【化１０】
【００１９】
【化１１】
【００２０】
【化１２】
【００２１】
【化１３】
【００２２】
【化１４】
【００２３】
【化１５】
【００２４】
一般式（１）で表される化合物は、代表的には、以下の方法により製造することができる。
すなわち、一般式（１）において、Ｙ2 が−ＣＯＯ−で表される化合物は、一般式（２）（化１６）で表される化合物と、一般式（３）（化１６）で表される化合物とを用いて、エステル化反応を行うことにより製造することができる。
【００２５】
【化１６】
（式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ1 、およびＸは前記に同じ意味を表す）
尚、エステル化を実施する方法としては、例えば、▲１▼一般式（２）で表される化合物と、一般式（３）で表される化合物とを、例えば、４−ピロリジノピリジン、４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン等の触媒の存在下、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）等の縮合剤を作用させる方法、あるいは、▲２▼一般式（３）で表される化合物にチオニルクロライドまたはオギザリルクロライド等を作用させてハロゲン化物とした後、一般式（２）で表される化合物を作用させる方法等を適用することができる。
一般式（２）で表される化合物は、代表的には以下の経路（化１７）に従って製造することができる。
【００２６】
【化１７】
（式中、Ｒ2 およびＸは前記と同じ意味を表す）
すなわち、先ず、式（４）で表されるフェノールに、例えば、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、塩化錫（IV）等のルイス（Lewis ）酸触媒の存在下、一般式（５）で表される酸ハライドまたはカルボン酸を作用させて製造する。
Ｒ2 −ＣＯ−Ｚ1 （５）（式中、Ｒ2 は前記と同じ意味を表し、Ｚ1 はハロゲン原子または水酸基を表す）
【００２７】
一般式（３）で表される６−置換ナフタレン−２−カルボン酸誘導体は、公知の方法〔例えば、J. Chem. Soc., 678 (1954) 等に記載の方法〕で製造される。Ｙ1 が−Ｏ−で表される６−アルキルオキシナフタレン−２−カルボン酸誘導体は、６−ヒドロキシナフタレン−２−カルボン酸誘導体に、例えば、アルキルハライド、アルキルトシレート等のアルキル化剤を作用させることにより製造することができる。また、Ｙ1 が−ＣＯＯ−で表される６−アルキルカルボニルオキシナフタレン−２−カルボン酸誘導体は、６−ヒドロキシナフタレン−２−カルボン酸誘導体に、例えば、酸ハライドまたはカルボン酸を作用させてエステル化を行うことにより製造することができる。
【００２８】
また、一般式（１）において、Ｙ2 が−ＣＨ2 Ｏ−で表される化合物は、例えば、一般式（２）（化１８）で表される化合物と、一般式（６）（化１８）で表される化合物とを用いて、エーテル化反応を行うことにより製造することができる。
【００２９】
【化１８】
（式中、Ｒ1 、Ｒ2 およびＹ1 は前記に同じ意味を表し、Ｚ2 はハロゲン原子を表す）
尚、エーテル化を実施する方法としては、例えば、▲１▼一般式（２）で表される化合物と、一般式（６）で表される化合物とを、例えば、水素化ナトリウム、水素化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基の存在下に反応させることにより製造する方法、あるいは、▲２▼一般式（７）（化１９）で表される化合物と一般式（２）で表される化合物とを、例えば、ジエチルアゾジカルボン酸およびトリフェニルホスフィンの存在下に反応させる方法等を適用することができる。
【００３０】
【化１９】
（式中、Ｒ1 、Ｙ1 、およびＸは前記に同じ意味を表す）
尚、一般式（６）で表される化合物は、一般式（８）（化２０）で表される化合物と、例えば、Ｎ−ブロモコハク酸イミド等のハロゲン化剤とを、例えば、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）またはベンゾイルパーオキサイド等の反応開始剤の存在下に反応させることにより製造することができる。
また、一般式（７）で表される化合物は、一般式（３）（化１６）で表される化合物を、例えば、水素化リチウムアルミニウム等の水素化剤を作用させることにより製造することができる。
【００３１】
【化２０】
（式中、Ｒ1 、Ｙ1 およびＸは前記に同じ意味を表す）
【００３２】
このようにして製造される本発明の一般式（１）で表されるナフタレン化合物には、それ自体で液晶性を示す化合物、およびそれ自体では液晶性を示さない化合物があるが、多くはそれ自体液晶性を有するものである。液晶性を示すナフタレン化合物には、スメクティックＣ相（以下Ｓｃ相と略記する）を示すナフタレン化合物、カイラルスメクティックＣ相（以下Ｓｃ＊相と略記する）を示すナフタレン化合物、および液晶性は示すがＳｃ相およびＳｃ＊相を示さないナフタレン化合物がある。
これらの化合物は、それぞれ液晶組成物、および該液晶組成物を用いた液晶素子の構成成分として有用である。特に、これらの化合物のうち、Ｓｃ＊相を示すナフタレン化合物はそれ自体で強誘電性を示すが、Ｓｃ＊相を示すナフタレン化合物以外の化合物も、本発明のナフタレン化合物以外の光学活性である化合物１種以上と配合することにより、強誘電性を示す液晶組成物を調整することができ、強誘電性液晶組成物の構成成分として有用である。
【００３３】
次に、本発明の液晶組成物について説明する。
本発明の液晶組成物は、一般に２種以上の成分から成るが、必須成分として一般式（１）で表されるナフタレン化合物を少なくとも１種含有するものである。本発明の液晶組成物としては、特に限定するものではないが、例えば、スメクティック相を示す液晶組成物、およびカイラルスメクティック相を示す液晶組成物が挙げられ、好ましくは、スメクティックＣ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ等の相を示す液晶組成物およびカイラルスメクティックＣ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ等の相を示す液晶組成物が挙げられ、より好ましくは、カイラルスメクティックＣ相（Ｓｃ＊相）を示す液晶組成物である。
【００３４】
本発明のＳｃ＊相を示す液晶組成物は、本発明のナフタレン化合物、本発明のナフタレン化合物以外のＳｃ＊相を示す液晶化合物、本発明のナフタレン化合物以外のＳｃ相を示す液晶化合物および光学活性化合物から選ばれる化合物を２種以上組み合わせるこにより調製される組成物であり、本発明のナフタレン化合物を少なくとも１種含有する。
【００３５】
本発明のナフタレン化合物以外のＳｃ＊相を示す液晶化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、光学活性フェニルベンゾエート系液晶化合物、光学活性ビフェニルベンゾエート系液晶化合物、光学活性ナフタレン系液晶化合物、光学活性フェニルナフタレン系液晶化合物、光学活性トラン系液晶化合物、光学活性フェニルピリミジン系液晶化合物、光学活性ナフチルピリミジン系液晶化合物等を挙げることができる。
【００３６】
本発明のナフタレン化合物以外のＳｃ相を示す液晶化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェニルベンゾエート系液晶化合物、ビフェニルベンゾエート系液晶化合物、ナフタレン系液晶化合物、フェニルナフタレン系液晶化合物、トラン系液晶化合物、フェニルピリミジン系液晶化合物、ナフチルピリミジン系液晶化合物等を挙げることができる。
【００３７】
また、光学活性化合物とは、それ自体では液晶性を示さないが、Ｓｃ相を示す液晶化合物またはＳｃ相を示す液晶組成物と混合することにより、Ｓｃ＊相を発現する能力を有する化合物であり、該光学活性化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、光学活性フェニルベンゾエート系非液晶化合物、光学活性ビフェニルベンゾエート系非液晶化合物、光学活性ナフタレン系非液晶化合物、光学活性フェニルナフタレン系非液晶化合物、光学活性トラン系非液晶化合物、光学活性フェニルピリミジン系非液晶化合物、光学活性ナフチルピリミジン系非液晶化合物等を挙げることができる。
【００３８】
また、本発明の液晶組成物には、上記の必須成分の他に、所望に応じて、Ｓｃ相を示さないスメクティック液晶化合物、ネマティック液晶化合物を含有していてもよく、さらには、２色性色素（例えば、アントラキノン系色素、アゾ系色素）を含有していてもよい。
【００３９】
本発明の液晶組成物において、一般式（１）で表されるナフタレン化合物の含有量は特に限定するものではないが、通常、１〜９９重量％であり、好ましくは、２〜８０重量％であり、より好ましくは、２〜５０重量％であり、特に好ましくは、３〜３０重量％である。
【００４０】
次に、本発明の液晶素子に関して説明する。
本発明の液晶素子とは、一般式（１）で表されるナフタレン化合物を少なくとも１種含有してなる本発明の液晶組成物を用いた液晶素子であり、本発明の液晶組成物を、１対の電極基板間に配置し、液晶層としたものである。液晶層は、本発明の液晶組成物を、例えば、真空中、等方性液体となるまで加熱し、液晶セル内に注入後、冷却して、液晶層を形成し、常圧に戻すことにより形成することができる。
液晶素子としては、特に限定するものではないが、好ましくは、スメクティック液晶素子であり、特に好ましくは、強誘電性液晶素子である。強誘電性を示す液晶組成物は、電圧印加によりスイッチング現象を起こし、これを利用した応答速度の速い液晶表示素子を作成することができる〔例えば、特開昭５６−１０７２１６号公報、特開昭５９−１１８７４４号公報、Appl. Phys. Lett., 36, 899 (1980) 〕。
【００４１】
（図１）に、強誘電性を利用した液晶素子の構成を説明するためのカイラルスメクティック相を有する液晶素子の一例を示した断面概略図を記載した。
（図１）に示した液晶素子は、透過型の液晶素子であるが、勿論、本発明の液晶素子の形態に関しては、特に限定するものではなく、透過型の液晶素子のみならず、例えば、反射型の液晶素子をも包含するものである。
（図１）において、１は液晶（カイラルスメクティック液晶）層、２は基板、３は透明電極、４は絶縁性配向制御層、５はスペーサー、６はリード線、７は電源、８は偏光板、９は光源を示している。
【００４２】
液晶素子は、それぞれ透明電極３および絶縁性配向制御層４を設けた１対の基板２の間に、カイラルスメクティック相を示す液晶層１を配置し、かつその層厚をスペーサー５で設定してなるものであり、１対の透明電極３の間に、リード線６を介して、電源７より電圧を印加可能なように接続する。また、１対の基板２は、クロスニコル状態に配置された１対の偏光板８により挟持され、その一方の外側には光源９が配置される。尚、基板２としては、一般的には、ガラス基板またはプラスティック基板が用いられる。
２枚の基板２に設けられる透明電極３としては、例えば、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 またはＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド；Indium Tin Oxide）の薄膜からなる透明電極が挙げられる。
【００４３】
絶縁性配向制御層４は、ポリイミド等の高分子の薄膜を、ガーゼやアセテート植毛布等でラビングし、液晶を配向させるためのものである。絶縁性配向制御層４の材質としては、例えば、シリコン窒化物、水素を含有するシリコン窒化物、シリコン炭化物、水素を含有するシリコン炭化物、シリコン酸化物、ホウ素窒化物、水素を含有するホウ素窒化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物またはフッ化マグネシウム等の無機絶縁層、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシレン、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、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アクリル樹脂、フォトレジスト樹脂等の有機絶縁層が挙げられる。
絶縁性配向制御層４は、無機絶縁層または有機絶縁層のみからなる絶縁性配向制御層であってもよく、無機絶縁層の上に、有機絶縁層を形成した２層構造の絶縁性配向制御層であってもよい。
【００４４】
絶縁性配向制御層が無機絶縁層である場合には、蒸着法等で形成することができ、また、有機絶縁層である場合には、その前駆体を溶解した溶液をスピンナー塗布法、浸透塗布法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法、ロール塗布法等で塗布し、所定の硬化条件下（例えば、加熱下）で硬化させて形成することができる。
絶縁性配向制御層４の層厚は、特に限定するものではないが、通常、１０オングストローム〜１０μｍ、好ましくは、１０〜３０００オングストローム、さらに好ましくは、１０〜１０００オングストロームである。
【００４５】
２枚の基板２は、スペーサー５により任意の間隔に保たれている。例えば、２枚の基板２により所定の直径を持つシリカビーズ、アルミナビーズ等のスペーサーを挟持し、周囲をシール剤（例えば、エポキシ系接着剤）を用いて密封し、任意の間隔に保つことができる。また、スペーサーとしては、高分子フィルムやガラスファイバーを使用してもよい。
この２枚の基板の間に、カイラルスメクティック相を示す液晶を封入する。液晶層１は、一般には、０．５〜２０μｍ、好ましくは、１〜５μｍの厚さに設定されている。
【００４６】
本発明の液晶組成物を使用する液晶素子の表示方式に関しては、特に限定されるものではないが、例えば、（ａ）ヘリカル変歪型、（ｂ）ＳＳＦＬＣ（サーフェス・スタビライズド・フェロエレクトリック・リキッド・クリスタル）型、（ｃ）ＴＳＭ（トランジェット・スキャッタリング・モード）型、（ｄ）Ｇ−Ｈ（ゲスト−ホスト）型等の表示方式を使用することができる。
また、本発明のナフタレン化合物および該化合物を含有してなる液晶組成物は、表示用液晶素子以外の分野（例えば、▲１▼非線型光機能素子、▲２▼コンデンサー材料等のエレクトロニクス材料、▲３▼リミッター、メモリー、増幅器、変調器等のエレクトロニクス素子、▲４▼熱、光、圧力、機械変形等と電圧の変換素子やセンサー、▲５▼熱電発電素子等の発電素子等）への応用が可能である。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により、更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。尚、実施例中の相転移温度の測定、および液晶相の同定は、温度制御装置を備えた偏光顕微鏡での観察により実施した。また、実施例中の記号Ｉ、ＳＡ、Ｓｃ＊およびＣは、それぞれ以下の意味を表す。
Ｉ：等方性液体
ＳＡ：スメクティックＡ相
Ｓｃ＊：カイラルスメクティックＣ相
Ｃ：結晶相
【００４８】
製造例１：２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ヘキシルケトンの製造
ｎ−ヘプタン酸１３．０１ｇ（０．１０モル）と塩化亜鉛１６．３５ｇ（０．１２モル）の混合物を１２０℃に加熱し、１，３−ジヒドロキシベンゼン１３．２０ｇ（０．１２モル）を添加し、その後１４０℃で１時間攪拌した。この反応混合物を室温まで冷却した後、濃塩酸２５ｍｌと水２５ｍｌを添加し、室温で攪拌した。水相を分離し、有機相を５重量％炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した後、水洗し、溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム／酢酸エチル）により分離精製し、目的とする２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ヘキシルケトン１５．６ｇを得た（収率７０％）。融点は４７．２〜４８．７℃であった。
【００４９】
製造例２：２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−オクチルケトンの製造
製造例１において、ｎ−ヘプタン酸の代わりに、ｎ−ノナン酸１５．８２ｇ（０．１０モル）を使用した以外は、製造例１記載の操作に従って、１７．６ｇの２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−オクチルケトンを得た（収率７１％）。
融点は６５．８〜６６．６℃であった。
【００５０】
製造例３：２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ウンデシルケトンの製造
製造例１において、ｎ−ヘプタン酸の代わりに、ｎ−ドデカン酸２０．２３ｇ（０．１０モル）を使用した以外は、製造例１記載の操作に従って、１６．４ｇの２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ウンデシルケトンを得た（収率５６％）。融点は６９．２〜７２．８℃であった。
【００５１】
実施例１：６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ヘプタノイルフェニルエステル（例示化合物５０）の製造
６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸１．０６ｇ（０．００３０モル）、チオニルクロライド７．２０ｇの混合物に、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１滴を添加し、還流温度で３時間攪拌を行った。過剰のチオニルクロライドを留去した後、残渣をトルエン６ｇに溶解した。該トルエン溶液を２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ヘキシルケトン０．６７ｇ（０．００３０モル）、トルエン３ｇ、ピリジン１．０６ｇの混合溶液に添加し、室温で２４時間攪拌した。この反応混合物に１Ｎ塩酸２５ｍｌを添加し、室温で攪拌した。水相を分離し、水洗後、溶媒を留去した。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム）により分離精製し、さらにｎ−ヘキサン／酢酸エチルを用いて二回再結晶を行い、目的とする６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ヘプタノイルフェニルエステル１７７ｍｇを得た（収率１１％）。相転移温度は、以下に示した通りであった。
相転移温度（℃）
【００５２】
実施例２：６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ノナノイルフェニルエステル（例示化合物５６）の製造
６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸１．０７ｇ（０．００３０モル）、２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ヘキシルケトン０．７５ｇ（０．００３０モル）、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド０．６９ｇ（０．００３３モル）および４−ピロリジノピリジン４４ｍｇ（０．０００３モル）を、クロロホルム８ｍｌに溶解し、室温で２４時間攪拌した。副生したＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシル尿素を濾過した後、クロロホルムを減圧下留去し、粗生成物を得た。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム）により分離精製し、さらにｎ−ヘキサン／酢酸エチルを用いて二回再結晶を行い、目的とする６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ノナノイルフェニルエステル３５２ｍｇを得た（収率２０％）。相転移温度は、以下に示した通りであった。
相転移温度（℃）
【００５３】
実施例３：６−ｎ−デシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ドデカノイルフェニルエステル（例示化合物６４）の製造
６−ｎ−デシルオキシ−２−ナフトエ酸０．６８ｇ（０．００２１モル）、チオニルクロライド５．０２ｇの混合物に、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１滴を添加し、還流温度で３時間攪拌を行った。過剰のチオニルクロライドを留去した後、残渣をトルエン４ｇに溶解した。該トルエン溶液を２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ウンデシルケトン０．５９ｇ（０．００２０モル）、トルエン３ｇ、ピリジン０．３６ｇの混合溶液に添加し、室温で２４時間攪拌した。この反応混合物に１Ｎ塩酸１５ｍｌを添加し、室温で攪拌した。水相を分離し、水洗後、溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム）により分離精製し、さらにｎ−ヘキサン／酢酸エチルを用いて二回再結晶を行い、目的とする６−ｎ−デシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ドデカノイルフェニルエステル１９４ｍｇを得た（収率１６％）。相転移温度は、以下に示した通りであった。
相転移温度（℃）
【００５４】
実施例４：６−（３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−オクチルカルボニルフェニルオキシメチル）−２−ナフトエ酸 ｎ−オクチルエステル（例示化合物１２８）の製造
２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−オクチルケトン０．２５ｇ（０．００１０モル）、水素化ナトリウム０．１０ｇ（０．００２５モル）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド７ｍｌの混合物を室温で１時間攪拌を行った。この反応溶液に６−ブロモメチル−２−ナフトエ酸 ｎ−オクチルエステル０．３８ｇ（０．００１０モル）のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（８ｍｌ）溶液を滴下した後、室温で１６時間攪拌を行った。この反応混合物に０．５Ｎ塩酸５ｍｌを添加後、トルエン３０ｍｌで抽出し、水洗後、溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム）により分離精製し、さらにエタノール／酢酸エチルを用いて二回再結晶を行い、目的とする６−（３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−オクチルカルボニルフェニルオキシメチル）−２−ナフトエ酸 ｎ−オクチルエステル５５ｍｇを得た（収率１０％）。相転移温度は、以下に示した通りであった。
相転移温度（℃）
【００５５】
実施例５
（液晶組成物の調製）
下記の化合物群（化２１）を、以下に示した割合で混合して用い、１３０℃で加熱溶解し、液晶組成物（強誘電性液晶組成物）を調製した。
【００５６】
【化２１】
＊は光学活性炭素を表す
相転移温度（℃）
（液晶素子の作製）
２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板に透明電極、ポリイミド製の絶縁性配向制御層を設け、平均粒径２μｍのアルミナビーズを一方のガラス板に散布した後、シール剤を用いてガラス板を貼り合わせ、（図１）に示すセルを作製した。このセルに上記で調製した液晶組成物を等方相に加熱した後、セルに注入し、１℃／分の割合で強誘電性液晶相まで徐冷することにより、液晶素子を作製した。この液晶素子をクロスニコル状態に配置した２枚の偏光板に挟持し、２０Ｖの電圧を印加したところ、２５℃で、応答速度４０μｓｅｃの明瞭なスイッチング現象が観察された。
【００５７】
比較例
（液晶組成物の調製）
下記の化合物群（化２２）を、以下に示した割合で混合して用い、１００℃で加熱溶解し、液晶組成物（強誘電性液晶組成物）を調製した。
【００５８】
【化２２】
＊は光学活性炭素を表す
相転移温度（℃）
（液晶素子の作製）
２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板に透明電極、ポリイミド製の絶縁性配向制御層を設け、平均粒径２μｍのアルミナビーズを一方のガラス板に散布した後、シール剤を用いてガラス板を貼り合わせ、（図１）に示すセルを作製した。このセルに上記で調製した液晶組成物を等方相に加熱した後、セルに注入し、１℃／分の割合で強誘電性液晶相まで徐冷することにより、液晶素子を作製した。この液晶素子をクロスニコル状態に配置した２枚の偏光板に挟持し、２０Ｖの電圧を印加したところ、２５℃で、応答速度５５μｓｅｃの明瞭なスイッチング現象が観察された。
【００５９】
【発明の効果】
本発明により、液晶組成物、特に強誘電性液晶組成物の構成成分として有用な化合物を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 カイラルスメクティック相を示す液晶を用いた液晶素子の一例の断面概略図である。
【符号の説明】
１：カイラルスメクティック相を有する液晶層
２：基板
３：透明電極
４：絶縁性配向制御層
５：スペーサー
６：リード線
７：電源
８：偏光板
９：光源
Ｉ0 ：入射光
Ｉ：透過光
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナフタレン化合物に関し、詳しくは、液晶表示素子等に用いる液晶組成物の成分として有用な新規なナフタレン化合物、該化合物を含有してなる液晶組成物、および該組成物を使用した液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示素子は、その低電圧動作、低消費電力性、薄型表示が可能なこと、さらには、受光性の表示素子であり目が疲れないこと等の優れた特徴を生かし、各種表示素子として広く利用されてきた。
中でも、ネマティック液晶を用いたＴＮ（Twisted Nematic ）型液晶表示素子、および、ねじれ角を１８０〜２７０°にしたＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）型液晶表示素子は広く利用されている。これら表示素子は、ネマティック液晶を用いたネマティック液晶表示素子である。しかし、これらのネマティック液晶表示素子は、応答速度が遅く、数十ｍｓｅｃのオーダーの応答速度しか得られない等という欠点がある。
最近の産業技術の進展に伴い、液晶表示素子にも高速応答性が強く要求され、このような要求に対して、液晶材料の改良による種々の試みがなされている。
例えば、強誘電性液晶の光スイッチング現象を利用した表示デバイスが提案され〔Appl. Phys. Lett., 36, 899 (1980) 〕、液晶テレビ等のディスプレイ用のみならず、光プリンターヘッド、光フーリエ変換素子、ライトバルブ等のオプトエレクトロニクス関連素子の素材への応用が期待されている。
強誘電性液晶は、液晶相としてはチルト系のカイラルスメクティック相に属するものであり、その中でも実用的に望ましいものは、粘度の低いカイラルスメクティックＣ相と呼ばれるものである。カイラルスメクティックＣ相を示す液晶化合物は、これまでにも種々検討されており、既に数多くの化合物が探索、製造されてきた。そして現在、強誘電性液晶の研究開発は、高速応答性、配向性、高いコントラスト、メモリー性、閾値特性、さらにこれらの諸特性の温度依存性等の実用特性の最適化にその主力が移ってきている。
しかしながら、現在知られている強誘電性液晶には、単独で上記諸特性を満足するものは知られていない。このため実際には、いくつかの液晶化合物または非液晶化合物を混合して得られる強誘電性液晶組成物を使用する必要がある。
【０００３】
また、強誘電性液晶化合物のみからなる強誘電性液晶組成物ばかりでなく、例えば、特開昭６０−３６００３号公報には、非カイラルなスメクティックＣ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ等の相を呈する化合物および組成物を基本物質として、これに強誘電性液晶相を呈する一種または複数の化合物を混合して、全体を強誘電性液晶組成物として得ることが報告されている。さらに、スメクティックＣ相等の相を呈する化合物および組成物を基本物質として、光学活性ではあるが、強誘電性液晶相は呈しない一種または複数の化合物を混合して全体を強誘電性液晶組成物とする報告も見受けられる〔Mol. Cryst. Liq. Cryst., 89, 327 (1982) 〕。これらのことを総合すると、強誘電性液晶相を呈するか否かに係わらず、光学活性である化合物の一種または複数と、非カイラルなスメクティックＣ相等の相を呈する化合物を混合することにより、強誘電性液晶組成物を構成できることが判る。
このように、液晶組成物の構成成分としては、種々の化合物を使用することが可能であるが、実用的には室温を含む広い温度範囲でスメクティックＣ相またはカイラルスメクティックＣ相を呈する液晶化合物もしくは混合物が望ましい。これらのスメクティックＣ液晶混合物の成分としては、フェニルベンゾエート系、ビフェニル系、フェニルピリミジン系およびトラン系等の液晶化合物が挙げられる。
しかし、このようにして得られるカイラルスメクティックＣ液晶材料が強誘電性を利用する液晶表示において優れた性能を示すか否かについては、未だ最終的な評価が得られていない。
従って、現状では種々の化合物に関して、スメクティックＣ相またはカイラルスメクティックＣ相を呈する液晶組成物の成分としての有用性を種々試験してみることが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、液晶表示素子等に用いる液晶組成物の構成成分として有用な化合物、該化合物を含有してなる液晶組成物、および該組成物を使用した液晶素子を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、新規な化合物を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、一般式（１）（化２）で表されるナフタレン化合物に関するものである。さらには、一般式（１）で表される化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物、および該液晶組成物を使用した液晶素子に関するものである。
【０００６】
【化２】
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
本発明のナフタレン化合物は前記一般式（１）で表される新規な化合物である。一般式（１）において、Ｒ1 およびＲ2 は炭素数１〜２０の直鎖状または不斉炭素原子を有さない炭素数３〜２０の分岐鎖状のアルキル基を表し、好ましくは、炭素数４〜１８の直鎖状または不斉炭素原子を有さない分岐鎖状のアルキル基であり、より好ましくは、炭素数４〜１６の直鎖状または不斉炭素原子を有さない分岐鎖状のアルキル基であり、さらに好ましくは、炭素数４〜１６の直鎖状のアルキル基であり、特に好ましくは、炭素数６〜１２の直鎖状のアルキル基である。
【０００８】
Ｒ1 およびＲ2 の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基、１−メチルエチル基、２−メチルプロピル基、３−メチルブチル基、４−メチルペンチル基、５−メチルヘキシル基、６−メチルヘプチル基、７−メチルオクチル基、８−メチルノニル基、９−メチルデシル基、１１−メチルドデシル基、２−エチルブチル基、３−エチルペンチル基、４−エチルヘキシル基、５−エチルヘプチル基、６−エチルオクチル基、８−エチルデシル基、２−ｎ−プロピルペンチル基、３−ｎ−プロピルヘキシル基、４−ｎ−プロピルヘプチル基、５−ｎ−プロピルオクチル基、６−ｎ−プロピルノニル基、７−ｎ−プロピルデシル基、８−ｎ−プロピルウンデシル基、９−ｎ−プロピルドデシル基、１−ｎ−ブチルペンチル基、２−ｎ−ブチルヘキシル基、３−ｎ−ブチルヘプチル基、４−ｎ−ブチルオクチル基、５−ｎ−ブチルノニル基、６−ｎ−ブチルデシル基、７−ｎ−ブチルウンデシル基、８−ｎ−ブチルドデシル基、２−ｎ−ペンチルヘプチル基、３−ｎ−ペンチルオクチル基、５−ｎ−ペンチルデシル基、３−ｎ−ヘキシルノニル基、４−ｎ−ヘキシルデシル基、６−ｎ−ヘキシルドデシル基、２，２−ジメチルプロピル基、２，２−ジメチルブチル基、３，３−ジメチルブチル基、３，３−ジメチルペンチル基、４，４−ジメチルペンチル基、５，５−ジメチルヘキシル基、６，６−ジメチルヘプチル基、３，３−ジエチルペンチル基、２，２，４，４−テトラメチルペンチル基等を挙げることができる。
【０００９】
一般式（１）において、Ｙ1 は−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−を表し、より好ましくは、−Ｏ−または−ＯＣＯ−である。
一般式（１）において、Ｙ2 は−ＣＯＯ−または−ＣＨ2 Ｏ−を表す。
一般式（１）において、Ｘは水酸基または水素原子を表し、より好ましくは、水酸基である。
【００１０】
一般式（１）で表されるナフタレン化合物の具体例としては、例えば、以下に示す構造の化合物（化３〜化１５）等を挙げることができる。
【００１１】
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
一般式（１）で表される化合物は、代表的には、以下の方法により製造することができる。
すなわち、一般式（１）において、Ｙ2 が−ＣＯＯ−で表される化合物は、一般式（２）（化１６）で表される化合物と、一般式（３）（化１６）で表される化合物とを用いて、エステル化反応を行うことにより製造することができる。
【００２５】
【化１６】
尚、エステル化を実施する方法としては、例えば、▲１▼一般式（２）で表される化合物と、一般式（３）で表される化合物とを、例えば、４−ピロリジノピリジン、４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン等の触媒の存在下、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）等の縮合剤を作用させる方法、あるいは、▲２▼一般式（３）で表される化合物にチオニルクロライドまたはオギザリルクロライド等を作用させてハロゲン化物とした後、一般式（２）で表される化合物を作用させる方法等を適用することができる。
一般式（２）で表される化合物は、代表的には以下の経路（化１７）に従って製造することができる。
【００２６】
【化１７】
すなわち、先ず、式（４）で表されるフェノールに、例えば、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、塩化錫（IV）等のルイス（Lewis ）酸触媒の存在下、一般式（５）で表される酸ハライドまたはカルボン酸を作用させて製造する。
Ｒ2 −ＣＯ−Ｚ1 （５）（式中、Ｒ2 は前記と同じ意味を表し、Ｚ1 はハロゲン原子または水酸基を表す）
【００２７】
一般式（３）で表される６−置換ナフタレン−２−カルボン酸誘導体は、公知の方法〔例えば、J. Chem. Soc., 678 (1954) 等に記載の方法〕で製造される。Ｙ1 が−Ｏ−で表される６−アルキルオキシナフタレン−２−カルボン酸誘導体は、６−ヒドロキシナフタレン−２−カルボン酸誘導体に、例えば、アルキルハライド、アルキルトシレート等のアルキル化剤を作用させることにより製造することができる。また、Ｙ1 が−ＣＯＯ−で表される６−アルキルカルボニルオキシナフタレン−２−カルボン酸誘導体は、６−ヒドロキシナフタレン−２−カルボン酸誘導体に、例えば、酸ハライドまたはカルボン酸を作用させてエステル化を行うことにより製造することができる。
【００２８】
また、一般式（１）において、Ｙ2 が−ＣＨ2 Ｏ−で表される化合物は、例えば、一般式（２）（化１８）で表される化合物と、一般式（６）（化１８）で表される化合物とを用いて、エーテル化反応を行うことにより製造することができる。
【００２９】
【化１８】
尚、エーテル化を実施する方法としては、例えば、▲１▼一般式（２）で表される化合物と、一般式（６）で表される化合物とを、例えば、水素化ナトリウム、水素化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基の存在下に反応させることにより製造する方法、あるいは、▲２▼一般式（７）（化１９）で表される化合物と一般式（２）で表される化合物とを、例えば、ジエチルアゾジカルボン酸およびトリフェニルホスフィンの存在下に反応させる方法等を適用することができる。
【００３０】
【化１９】
尚、一般式（６）で表される化合物は、一般式（８）（化２０）で表される化合物と、例えば、Ｎ−ブロモコハク酸イミド等のハロゲン化剤とを、例えば、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）またはベンゾイルパーオキサイド等の反応開始剤の存在下に反応させることにより製造することができる。
また、一般式（７）で表される化合物は、一般式（３）（化１６）で表される化合物を、例えば、水素化リチウムアルミニウム等の水素化剤を作用させることにより製造することができる。
【００３１】
【化２０】
【００３２】
このようにして製造される本発明の一般式（１）で表されるナフタレン化合物には、それ自体で液晶性を示す化合物、およびそれ自体では液晶性を示さない化合物があるが、多くはそれ自体液晶性を有するものである。液晶性を示すナフタレン化合物には、スメクティックＣ相（以下Ｓｃ相と略記する）を示すナフタレン化合物、カイラルスメクティックＣ相（以下Ｓｃ＊相と略記する）を示すナフタレン化合物、および液晶性は示すがＳｃ相およびＳｃ＊相を示さないナフタレン化合物がある。
これらの化合物は、それぞれ液晶組成物、および該液晶組成物を用いた液晶素子の構成成分として有用である。特に、これらの化合物のうち、Ｓｃ＊相を示すナフタレン化合物はそれ自体で強誘電性を示すが、Ｓｃ＊相を示すナフタレン化合物以外の化合物も、本発明のナフタレン化合物以外の光学活性である化合物１種以上と配合することにより、強誘電性を示す液晶組成物を調整することができ、強誘電性液晶組成物の構成成分として有用である。
【００３３】
次に、本発明の液晶組成物について説明する。
本発明の液晶組成物は、一般に２種以上の成分から成るが、必須成分として一般式（１）で表されるナフタレン化合物を少なくとも１種含有するものである。本発明の液晶組成物としては、特に限定するものではないが、例えば、スメクティック相を示す液晶組成物、およびカイラルスメクティック相を示す液晶組成物が挙げられ、好ましくは、スメクティックＣ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ等の相を示す液晶組成物およびカイラルスメクティックＣ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ等の相を示す液晶組成物が挙げられ、より好ましくは、カイラルスメクティックＣ相（Ｓｃ＊相）を示す液晶組成物である。
【００３４】
本発明のＳｃ＊相を示す液晶組成物は、本発明のナフタレン化合物、本発明のナフタレン化合物以外のＳｃ＊相を示す液晶化合物、本発明のナフタレン化合物以外のＳｃ相を示す液晶化合物および光学活性化合物から選ばれる化合物を２種以上組み合わせるこにより調製される組成物であり、本発明のナフタレン化合物を少なくとも１種含有する。
【００３５】
本発明のナフタレン化合物以外のＳｃ＊相を示す液晶化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、光学活性フェニルベンゾエート系液晶化合物、光学活性ビフェニルベンゾエート系液晶化合物、光学活性ナフタレン系液晶化合物、光学活性フェニルナフタレン系液晶化合物、光学活性トラン系液晶化合物、光学活性フェニルピリミジン系液晶化合物、光学活性ナフチルピリミジン系液晶化合物等を挙げることができる。
【００３６】
本発明のナフタレン化合物以外のＳｃ相を示す液晶化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェニルベンゾエート系液晶化合物、ビフェニルベンゾエート系液晶化合物、ナフタレン系液晶化合物、フェニルナフタレン系液晶化合物、トラン系液晶化合物、フェニルピリミジン系液晶化合物、ナフチルピリミジン系液晶化合物等を挙げることができる。
【００３７】
また、光学活性化合物とは、それ自体では液晶性を示さないが、Ｓｃ相を示す液晶化合物またはＳｃ相を示す液晶組成物と混合することにより、Ｓｃ＊相を発現する能力を有する化合物であり、該光学活性化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、光学活性フェニルベンゾエート系非液晶化合物、光学活性ビフェニルベンゾエート系非液晶化合物、光学活性ナフタレン系非液晶化合物、光学活性フェニルナフタレン系非液晶化合物、光学活性トラン系非液晶化合物、光学活性フェニルピリミジン系非液晶化合物、光学活性ナフチルピリミジン系非液晶化合物等を挙げることができる。
【００３８】
また、本発明の液晶組成物には、上記の必須成分の他に、所望に応じて、Ｓｃ相を示さないスメクティック液晶化合物、ネマティック液晶化合物を含有していてもよく、さらには、２色性色素（例えば、アントラキノン系色素、アゾ系色素）を含有していてもよい。
【００３９】
本発明の液晶組成物において、一般式（１）で表されるナフタレン化合物の含有量は特に限定するものではないが、通常、１〜９９重量％であり、好ましくは、２〜８０重量％であり、より好ましくは、２〜５０重量％であり、特に好ましくは、３〜３０重量％である。
【００４０】
次に、本発明の液晶素子に関して説明する。
本発明の液晶素子とは、一般式（１）で表されるナフタレン化合物を少なくとも１種含有してなる本発明の液晶組成物を用いた液晶素子であり、本発明の液晶組成物を、１対の電極基板間に配置し、液晶層としたものである。液晶層は、本発明の液晶組成物を、例えば、真空中、等方性液体となるまで加熱し、液晶セル内に注入後、冷却して、液晶層を形成し、常圧に戻すことにより形成することができる。
液晶素子としては、特に限定するものではないが、好ましくは、スメクティック液晶素子であり、特に好ましくは、強誘電性液晶素子である。強誘電性を示す液晶組成物は、電圧印加によりスイッチング現象を起こし、これを利用した応答速度の速い液晶表示素子を作成することができる〔例えば、特開昭５６−１０７２１６号公報、特開昭５９−１１８７４４号公報、Appl. Phys. Lett., 36, 899 (1980) 〕。
【００４１】
（図１）に、強誘電性を利用した液晶素子の構成を説明するためのカイラルスメクティック相を有する液晶素子の一例を示した断面概略図を記載した。
（図１）に示した液晶素子は、透過型の液晶素子であるが、勿論、本発明の液晶素子の形態に関しては、特に限定するものではなく、透過型の液晶素子のみならず、例えば、反射型の液晶素子をも包含するものである。
（図１）において、１は液晶（カイラルスメクティック液晶）層、２は基板、３は透明電極、４は絶縁性配向制御層、５はスペーサー、６はリード線、７は電源、８は偏光板、９は光源を示している。
【００４２】
液晶素子は、それぞれ透明電極３および絶縁性配向制御層４を設けた１対の基板２の間に、カイラルスメクティック相を示す液晶層１を配置し、かつその層厚をスペーサー５で設定してなるものであり、１対の透明電極３の間に、リード線６を介して、電源７より電圧を印加可能なように接続する。また、１対の基板２は、クロスニコル状態に配置された１対の偏光板８により挟持され、その一方の外側には光源９が配置される。尚、基板２としては、一般的には、ガラス基板またはプラスティック基板が用いられる。
２枚の基板２に設けられる透明電極３としては、例えば、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 またはＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド；Indium Tin Oxide）の薄膜からなる透明電極が挙げられる。
【００４３】
絶縁性配向制御層４は、ポリイミド等の高分子の薄膜を、ガーゼやアセテート植毛布等でラビングし、液晶を配向させるためのものである。絶縁性配向制御層４の材質としては、例えば、シリコン窒化物、水素を含有するシリコン窒化物、シリコン炭化物、水素を含有するシリコン炭化物、シリコン酸化物、ホウ素窒化物、水素を含有するホウ素窒化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物またはフッ化マグネシウム等の無機絶縁層、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシレン、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、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アクリル樹脂、フォトレジスト樹脂等の有機絶縁層が挙げられる。
絶縁性配向制御層４は、無機絶縁層または有機絶縁層のみからなる絶縁性配向制御層であってもよく、無機絶縁層の上に、有機絶縁層を形成した２層構造の絶縁性配向制御層であってもよい。
【００４４】
絶縁性配向制御層が無機絶縁層である場合には、蒸着法等で形成することができ、また、有機絶縁層である場合には、その前駆体を溶解した溶液をスピンナー塗布法、浸透塗布法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法、ロール塗布法等で塗布し、所定の硬化条件下（例えば、加熱下）で硬化させて形成することができる。
絶縁性配向制御層４の層厚は、特に限定するものではないが、通常、１０オングストローム〜１０μｍ、好ましくは、１０〜３０００オングストローム、さらに好ましくは、１０〜１０００オングストロームである。
【００４５】
２枚の基板２は、スペーサー５により任意の間隔に保たれている。例えば、２枚の基板２により所定の直径を持つシリカビーズ、アルミナビーズ等のスペーサーを挟持し、周囲をシール剤（例えば、エポキシ系接着剤）を用いて密封し、任意の間隔に保つことができる。また、スペーサーとしては、高分子フィルムやガラスファイバーを使用してもよい。
この２枚の基板の間に、カイラルスメクティック相を示す液晶を封入する。液晶層１は、一般には、０．５〜２０μｍ、好ましくは、１〜５μｍの厚さに設定されている。
【００４６】
本発明の液晶組成物を使用する液晶素子の表示方式に関しては、特に限定されるものではないが、例えば、（ａ）ヘリカル変歪型、（ｂ）ＳＳＦＬＣ（サーフェス・スタビライズド・フェロエレクトリック・リキッド・クリスタル）型、（ｃ）ＴＳＭ（トランジェット・スキャッタリング・モード）型、（ｄ）Ｇ−Ｈ（ゲスト−ホスト）型等の表示方式を使用することができる。
また、本発明のナフタレン化合物および該化合物を含有してなる液晶組成物は、表示用液晶素子以外の分野（例えば、▲１▼非線型光機能素子、▲２▼コンデンサー材料等のエレクトロニクス材料、▲３▼リミッター、メモリー、増幅器、変調器等のエレクトロニクス素子、▲４▼熱、光、圧力、機械変形等と電圧の変換素子やセンサー、▲５▼熱電発電素子等の発電素子等）への応用が可能である。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により、更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。尚、実施例中の相転移温度の測定、および液晶相の同定は、温度制御装置を備えた偏光顕微鏡での観察により実施した。また、実施例中の記号Ｉ、ＳＡ、Ｓｃ＊およびＣは、それぞれ以下の意味を表す。
Ｉ：等方性液体
ＳＡ：スメクティックＡ相
Ｓｃ＊：カイラルスメクティックＣ相
Ｃ：結晶相
【００４８】
製造例１：２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ヘキシルケトンの製造
ｎ−ヘプタン酸１３．０１ｇ（０．１０モル）と塩化亜鉛１６．３５ｇ（０．１２モル）の混合物を１２０℃に加熱し、１，３−ジヒドロキシベンゼン１３．２０ｇ（０．１２モル）を添加し、その後１４０℃で１時間攪拌した。この反応混合物を室温まで冷却した後、濃塩酸２５ｍｌと水２５ｍｌを添加し、室温で攪拌した。水相を分離し、有機相を５重量％炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した後、水洗し、溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム／酢酸エチル）により分離精製し、目的とする２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ヘキシルケトン１５．６ｇを得た（収率７０％）。融点は４７．２〜４８．７℃であった。
【００４９】
製造例２：２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−オクチルケトンの製造
製造例１において、ｎ−ヘプタン酸の代わりに、ｎ−ノナン酸１５．８２ｇ（０．１０モル）を使用した以外は、製造例１記載の操作に従って、１７．６ｇの２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−オクチルケトンを得た（収率７１％）。
融点は６５．８〜６６．６℃であった。
【００５０】
製造例３：２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ウンデシルケトンの製造
製造例１において、ｎ−ヘプタン酸の代わりに、ｎ−ドデカン酸２０．２３ｇ（０．１０モル）を使用した以外は、製造例１記載の操作に従って、１６．４ｇの２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ウンデシルケトンを得た（収率５６％）。融点は６９．２〜７２．８℃であった。
【００５１】
実施例１：６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ヘプタノイルフェニルエステル（例示化合物５０）の製造
６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸１．０６ｇ（０．００３０モル）、チオニルクロライド７．２０ｇの混合物に、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１滴を添加し、還流温度で３時間攪拌を行った。過剰のチオニルクロライドを留去した後、残渣をトルエン６ｇに溶解した。該トルエン溶液を２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ヘキシルケトン０．６７ｇ（０．００３０モル）、トルエン３ｇ、ピリジン１．０６ｇの混合溶液に添加し、室温で２４時間攪拌した。この反応混合物に１Ｎ塩酸２５ｍｌを添加し、室温で攪拌した。水相を分離し、水洗後、溶媒を留去した。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム）により分離精製し、さらにｎ−ヘキサン／酢酸エチルを用いて二回再結晶を行い、目的とする６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ヘプタノイルフェニルエステル１７７ｍｇを得た（収率１１％）。相転移温度は、以下に示した通りであった。
相転移温度（℃）
実施例２：６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ノナノイルフェニルエステル（例示化合物５６）の製造
６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸１．０７ｇ（０．００３０モル）、２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ヘキシルケトン０．７５ｇ（０．００３０モル）、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド０．６９ｇ（０．００３３モル）および４−ピロリジノピリジン４４ｍｇ（０．０００３モル）を、クロロホルム８ｍｌに溶解し、室温で２４時間攪拌した。副生したＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシル尿素を濾過した後、クロロホルムを減圧下留去し、粗生成物を得た。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム）により分離精製し、さらにｎ−ヘキサン／酢酸エチルを用いて二回再結晶を行い、目的とする６−ｎ−ドデシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ノナノイルフェニルエステル３５２ｍｇを得た（収率２０％）。相転移温度は、以下に示した通りであった。
相転移温度（℃）
実施例３：６−ｎ−デシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ドデカノイルフェニルエステル（例示化合物６４）の製造
６−ｎ−デシルオキシ−２−ナフトエ酸０．６８ｇ（０．００２１モル）、チオニルクロライド５．０２ｇの混合物に、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１滴を添加し、還流温度で３時間攪拌を行った。過剰のチオニルクロライドを留去した後、残渣をトルエン４ｇに溶解した。該トルエン溶液を２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−ウンデシルケトン０．５９ｇ（０．００２０モル）、トルエン３ｇ、ピリジン０．３６ｇの混合溶液に添加し、室温で２４時間攪拌した。この反応混合物に１Ｎ塩酸１５ｍｌを添加し、室温で攪拌した。水相を分離し、水洗後、溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム）により分離精製し、さらにｎ−ヘキサン／酢酸エチルを用いて二回再結晶を行い、目的とする６−ｎ−デシルオキシ−２−ナフトエ酸 ３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−ドデカノイルフェニルエステル１９４ｍｇを得た（収率１６％）。相転移温度は、以下に示した通りであった。
相転移温度（℃）
実施例４：６−（３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−オクチルカルボニルフェニルオキシメチル）−２−ナフトエ酸 ｎ−オクチルエステル（例示化合物１２８）の製造
２，４−ジヒドロキシフェニル−ｎ−オクチルケトン０．２５ｇ（０．００１０モル）、水素化ナトリウム０．１０ｇ（０．００２５モル）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド７ｍｌの混合物を室温で１時間攪拌を行った。この反応溶液に６−ブロモメチル−２−ナフトエ酸 ｎ−オクチルエステル０．３８ｇ（０．００１０モル）のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（８ｍｌ）溶液を滴下した後、室温で１６時間攪拌を行った。この反応混合物に０．５Ｎ塩酸５ｍｌを添加後、トルエン３０ｍｌで抽出し、水洗後、溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出液：クロロホルム）により分離精製し、さらにエタノール／酢酸エチルを用いて二回再結晶を行い、目的とする６−（３’−ヒドロキシ−４’−ｎ−オクチルカルボニルフェニルオキシメチル）−２−ナフトエ酸 ｎ−オクチルエステル５５ｍｇを得た（収率１０％）。相転移温度は、以下に示した通りであった。
相転移温度（℃）
実施例５
（液晶組成物の調製）
下記の化合物群（化２１）を、以下に示した割合で混合して用い、１３０℃で加熱溶解し、液晶組成物（強誘電性液晶組成物）を調製した。
【００５６】
【化２１】
相転移温度（℃）
２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板に透明電極、ポリイミド製の絶縁性配向制御層を設け、平均粒径２μｍのアルミナビーズを一方のガラス板に散布した後、シール剤を用いてガラス板を貼り合わせ、（図１）に示すセルを作製した。このセルに上記で調製した液晶組成物を等方相に加熱した後、セルに注入し、１℃／分の割合で強誘電性液晶相まで徐冷することにより、液晶素子を作製した。この液晶素子をクロスニコル状態に配置した２枚の偏光板に挟持し、２０Ｖの電圧を印加したところ、２５℃で、応答速度４０μｓｅｃの明瞭なスイッチング現象が観察された。
【００５７】
比較例
（液晶組成物の調製）
下記の化合物群（化２２）を、以下に示した割合で混合して用い、１００℃で加熱溶解し、液晶組成物（強誘電性液晶組成物）を調製した。
【００５８】
【化２２】
相転移温度（℃）
２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板に透明電極、ポリイミド製の絶縁性配向制御層を設け、平均粒径２μｍのアルミナビーズを一方のガラス板に散布した後、シール剤を用いてガラス板を貼り合わせ、（図１）に示すセルを作製した。このセルに上記で調製した液晶組成物を等方相に加熱した後、セルに注入し、１℃／分の割合で強誘電性液晶相まで徐冷することにより、液晶素子を作製した。この液晶素子をクロスニコル状態に配置した２枚の偏光板に挟持し、２０Ｖの電圧を印加したところ、２５℃で、応答速度５５μｓｅｃの明瞭なスイッチング現象が観察された。
【００５９】
【発明の効果】
本発明により、液晶組成物、特に強誘電性液晶組成物の構成成分として有用な化合物を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 カイラルスメクティック相を示す液晶を用いた液晶素子の一例の断面概略図である。
【符号の説明】
１：カイラルスメクティック相を有する液晶層
２：基板
３：透明電極
４：絶縁性配向制御層
５：スペーサー
６：リード線
７：電源
８：偏光板
９：光源
Ｉ0 ：入射光
Ｉ：透過光
Claims (3)
- 一般式（１）（化１）で表されるナフタレン化合物。
- 請求項１記載のナフタレン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２記載の液晶組成物を、一対の電極基板間に配置してなる液晶素子。
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