JPH04312546A - ビフェニル誘導体及びそれを含有する液晶組成物及びそれを用いた時分割駆動液晶表示素子 - Google Patents

ビフェニル誘導体及びそれを含有する液晶組成物及びそれを用いた時分割駆動液晶表示素子

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JPH04312546A
JPH04312546A JP7924391A JP7924391A JPH04312546A JP H04312546 A JPH04312546 A JP H04312546A JP 7924391 A JP7924391 A JP 7924391A JP 7924391 A JP7924391 A JP 7924391A JP H04312546 A JPH04312546 A JP H04312546A
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JP
Japan
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liquid crystal
formula
biphenyl
compound
derivative
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Application number
JP7924391A
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English (en)
Inventor
Seiichi Tanabe
誠一 田辺
Shiyuuji Ikukawa
幾川 修司
Saneko Nakayama
中山 実子
Yoshio Yudasaka
湯田坂 美穂
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規な有機化合物に関わ
り、さらに電気光学的表示要素として用いられる液晶組
成物を構成するために、その一素材を成すビフェニル誘
導体及びそれを含有する液晶組成物及びそれを用いた時
分割駆動液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子は液晶の持つ電気光学効果
を利用したものであり、ねじれネマティック型(TN)
,動的散乱型(DSM),ゲスト・ホスト型(G−H)
,スーパーツイステッドネマティック型(STN)など
種々の表示方式が用いられている。そして液晶表示素子
は小型,薄型,低電圧,低消費電力で駆動ができ、受光
素子であるため長時間使用しても目が疲れない等の長所
を持つことから、従来よりウォッチ,電卓,自動車のダ
ッシュボード等に応用されている。特に最近では、パソ
コンやワードプロセッサのディスプレイさらにはポケッ
トカラーテレビに応用され、CRTに代わる表示素子と
して注目されている。
【0003】このように応用分野が広がるにつれて液晶
材料に要求される特性も変化してゆくが、着色がなく,
熱,光,電気的,化学的に安定なこと,実用温度範囲が
広いこと,駆動電圧が低いこと,電気光学的な応答速度
が速いこと等はすべての液晶材料に必要不可欠な特性で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし現段階では単一
の液晶化合物で実用温度範囲,電気光学的応答性を満た
すものはなく、数種類のネマチック液晶化合物を混合し
た液晶組成物を用いている。この液晶組成物を用いたT
N型セルで上記の特性以外に注目すべき要因として、電
圧v.s.輝度特性における”視角範囲の広さ”,”し
きい特性の鋭さ”という事柄がある。
【0005】これは時分割駆動表示を与えるためにたい
へん重要な事柄であり、これを向上すべく性質を備える
ことが望まれる。一般にこれを表すパラメータ(視角依
存性:α,急峻度:β)は、次のように定義される。
【0006】
【数1】
【0007】 ここで、θ:測定角度 T:セル温度 V10,V50,V90:光透過率がそれぞれ10%,
50%,90%の時の電圧値 である。
【0008】この値が小さいほど視角範囲が大きくとれ
、しきい特性が鋭くなり時分割駆動表示に適合する。
【0009】本発明はこのような実状における要請に答
えたものであり、その目的は他の1種または2種以上の
ネマチック液晶化合物と混合することにより、α値,β
値の小さな液晶組成物を得ることができ、時分割駆動液
晶表示素子に適している新規な化合物を提供することで
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は一般式
【001
1】
【化4】
【0012】(上式中、R1は炭素原子数が1〜10の
直鎖アルキル基、R2は炭素原子数が1〜7の直鎖アル
キル基または水素、nは1〜8の整数を示す。)で表さ
れるビフェニル誘導体である。
【0013】また、本発明の液晶組成物には本発明のビ
フェニル誘導体が少なくとも一成分含有される。本発明
の化合物と他の液晶化合物を混合する場合、本発明の化
合物を単一成分で用いても目的が達せられるが、共融組
成で融点が下がることを考慮すると複数の成分を混合し
て用いた方がより有効である。
【0014】本発明の化合物と混合できる従来の液晶化
合物は限定されないが、例えば次の系列の液晶化合物と
の混合が考えられる。
【0015】
【表1】
【0016】ここで、R1はアルキル基またはアルコキ
シ基、R2はアルキル基、Xはシクロヘキシレン,フェ
ニレン,ビフェニレン、Yはシアノ基,ハロゲン原子,
アルキル基またはアルコキシ基を表す。本発明の化合物
と従来の液晶化合物を混合した液晶組成物を用いること
により、α値およびβ値が小さい液晶表示素子が得られ
る。
【0017】次に、本発明のビフェニル誘導体の製造方
法について述べる。
【0018】
【表2】
【0019】(上式中、R1は炭素原子数が1〜10の
直鎖アルキル基、R2は炭素原子数が1〜7の直鎖アル
キル基または水素、nは1〜8の整数を示す。)ステッ
プ1  4’−アルキル−4−シアノビフェニル(II
)とジエチレングリコールを水酸化カリウム水溶液中で
加水分解した後、塩酸を入れて4’−アルキルビフェニ
ル−4−カルボン酸(III)を得る。
【0020】ステップ2  化合物(III)を塩化チ
オニルで塩素化して、4’−アルキルビフェニル−4−
カルボン酸クロライド(IV)を得る。
【0021】ステップ3  水素化ビスメトキシエトキ
シアルミニウムナトリウム中に、トルエンに溶かした化
合物(IV)を滴下して還元し、4’−アルキル−4−
ヒドロキシメチルビフェニル(V)を得る。
【0022】ステップ4  化合物(V)を塩化チオニ
ルで塩素化して、4’−アルキル−4−クロロメチルビ
フェニル(VI)を得る。
【0023】ステップ5  化合物(VI)とアルケニ
ルアルコール(VII)に金属ナトリウムを入れてエー
テル化して、本発明の化合物(I)を得る。
【0024】この化合物を少なくとも一成分含有してい
る液晶組成物は視角依存性α,急峻度βが小さくなるた
め、時分割駆動液晶表示に使用することに適している。
【0025】
【実施例】
〔実施例1〕(化合物)4’−ブチル−4−アリルオキ
シメチルビフェニルの製造方法。
【0026】ステップ1  4’−ブチル−4−シアノ
ビフェニル100g をジエチレングリコール2100
cm3 で溶解した中に、水酸化カリウム 94g を
水 150cm3 に溶かしたものを入れて攪拌しなが
ら 17時間還流させる。反応物が十分冷えてから、濃
塩酸  200cm3 と水 400cm3 の入った
フラスコにゆっくり入れる。結晶が析出するのでそれを
濾過し水でよく洗浄して、4’−ブチルビフェニル−4
−カルボン酸 95g を得た。
【0027】ステップ2  4’−ブチルビフェニル−
4−カルボン酸 95g と塩化チオニル 133gを
 5 時間還流した。過剰な塩化チオニルを減圧下で留
去した後、トルエンに目的物を溶かして不溶解物(不純
物)を濾過して取り除き、トルエンを減圧下で留去した
。残さを減圧蒸留(b.p.170゜C/2mmHg)
して4’−ブチルビフェニル−4−カルボン酸クロライ
ド 91g を得た。
【0028】ステップ3  4’−ブチルビフェニル−
4−カルボン酸クロライド 91g をトルエン80c
m3 に溶かした物を、水素ビスメトキシエトキシアル
ミニウムナトリウム138cm3 中に攪拌しながらゆ
っくり滴下する。90゜C で 5時間攪拌し反応させ
る。反応物をクロロホルムで抽出し水で洗浄する。クロ
ロホルムを留去した後、ヘキサンで再結晶して4’−ブ
チル−4−ヒドロキシメチルビフェニル 87g を得
た。
【0029】ステップ4  4’−ブチル−4−ヒドロ
キシメチルビフェニル 87g をピリジン44cm3
 に溶かし、氷浴中,攪拌下で塩化チオニル 35cm
3 を滴下する。100゜C前後で5 時間攪拌し反応
させる。反応物をクロロホルムで抽出し、水で洗浄して
からクロロホルムを留去する。 残さをアセトンとメタノールで再結晶して、4’−ブチ
ル−4−クロロメチルビフェニル 82g を得た。
【0030】ステップ5  アリルアルコール 12.
3cm3 にナトリウム 0.67g を溶かし、4’
−ブチル−4−クロロメチルビフェニル 5g を入れ
 6 時間還流させる。クロロホルムで抽出し水で洗浄
した後、クロロホルムを留去する。クロロホルムを展開
溶媒としたシリカゲルカラムで精製し、本発明の化合物
4’−ブチル−4−アリルオキシメチルビフェニル 1
.9g を得た。この化合物の相転移温度を、DSCで
測定した結果は次の通りであった。
【0031】
【表3】
【0032】(ここでCは結晶、Iは等方性液体を表す
。)同様にして次の化合物を合成した。
【0033】4’−メチル−4−アリルオキシメチルビ
フェニル 4’−エチル−4−アリルオキシメチルビフェニル4’
−プロピル−4−アリルオキシメチルビフェニル4’−
ペンチル−4−アリルオキシメチルビフェニル
【003
4】
【表4】
【0035】4’−メチル−4−クロチルオキシメチル
ビフェニル 4’−エチル−4−クロチルオキシメチルビフェニル4
’−プロピル−4−クロチルオキシメチルビフェニル4
’−ブチル−4−クロチルオキシメチルビフェニル
【0
036】
【表5】
【0037】4’−メチル−4−(3”−ブテニルオキ
シメチル)ビフェニル 4’−エチル−4−(3”−ブテニルオキシメチル)ビ
フェニル 4’−プロピル−4−(3”−ブテニルオキシメチル)
ビフェニル 4’−ブチル−4−(3”−ブテニルオキシメチル)ビ
フェニル 4’−ペンチル−4−(3”−ブテニルオキシメチル)
ビフェニル 4’−メチル−4−(2”−ペンテニルオキシメチル)
ビフェニル 4’−エチル−4−(2”−ペンテニルオキシメチル)
ビフェニル 4’−プロピル−4−(2”−ペンテニルオキシメチル
)ビフェニル 4’−ブチル−4−(2”−ペンテニルオキシメチル)
ビフェニル 4’−ペンチル−4−(2”−ペンテニルオキシメチル
)ビフェニル 4’−メチル−4−(3”−ペンテニルオキシメチル)
ビフェニル 4’−エチル−4−(3”−ペンテニルオキシメチル)
ビフェニル 4’−プロピル−4−(3”−ペンテニルオキシメチル
)ビフェニル 4’−ブチル−4−(3”−ペンテニルオキシメチル)
ビフェニル 4’−ペンチル−4−(3”−ペンテニルオキシメチル
)ビフェニル 〔実施例2〕(液晶組成物)市販の混合液晶 ZLI−
1565(メルク社製)90 重量パーセントに本発明
の化合物である実施例1の4’−ブチル−4−アリルオ
キシメチルビフェニルを 10 重量パーセント混合し
た液晶組成物を作り、N−I点,複屈折率△nを測定し
た。測定の結果、N−I点= 75.2゜C ,△n=
 0.124 であった。
【0038】なお、ここでは本発明の化合物と ZLI
−1565 の組成物の特性を述べたが、実用的にはフ
ェニルシクロヘキサンカルボン酸エステル系,エステル
系,ピリミジン系,ビフェニル系等あらゆる液晶材料と
本発明の化合物を混合した場合に、相溶性が良好である
ことを実験により確認している。
【0039】 〔実施例3〕(表示素子)図1に示すようにガラス基板
1及び2の上に透明電極膜(例えばITO膜)からなる
電極3を形成し、この上にポリイミド等よりなる配向膜
を塗布する。次にラビングして配向制御層4を形成し、
さらにガラス基板1及び2をシール剤6を介して対向配
置し、ガラス基板間に以下に示す組成物をそれぞれ注入
し、基板1及び2の外面に偏光板を貼り付けてTN型の
液晶表示セルを作成した。
【0040】測定した組成物は、市販の混合液晶 ZL
I−1565(メルク社製)90 重量パーセントに本
発明の化合物である実施例1の4’−ブチル−4−アリ
ルオキシメチルビフェニルを 10重量パーセント混合
した液晶組成物[1]と、ZLI−1565 のみの液
晶組成物[比較−1]の2種類である。なお、測定は交
流スタティック駆動でセル温度20゜C ,セルギャッ
プ 9μm で行った。
【0041】
【表6】
【0042】以上の結果から、本発明の液晶組成物を用
いることにより視角依存性α,急峻度βの小さな液晶表
示素子を与えることができた。なお、ここでは本発明の
化合物と ZLI−1565 の組成物の特性を述べた
が、実用的にはフェニルシクロヘキサンカルボン酸エス
テル系,エステル系,ピリミジン系,ビフェニル系等あ
らゆる液晶材料と本発明の化合物を混合した場合に、α
値,β値の小さな液晶表示素子が得られることを実験に
より確認している。
【0043】また、上記の実施例においてはTN型の液
晶表示セルを用いたが、STN型の表示セルを用いた場
合にも同様な効果が得られた。
【0044】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の化合物をあ
らゆる種類の液晶組成物と混合させることにより、α値
,β値の小さい液晶表示素子を得ることができた。また
、本発明の化合物は従来のあらゆる液晶組成物と混ぜた
場合に相溶性が良好であった。よって、本発明の化合物
はネマチック液晶組成物の混合成分として大変有用であ
ることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で作成した液晶表示セルを示す
図。
【符号の説明】
1,2…ガラス基板 3  …  透明電極 4  …  配向制御層 5  …  偏光板 6  …  シール剤

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  一般式 【化1】 (上式中、R1は炭素原子数が1〜10の直鎖アルキル
    基、R2は炭素原子数が1〜7の直鎖アルキル基または
    水素、nは1〜8の整数を示す。)で表されることを特
    徴とするビフェニル誘導体。
  2. 【請求項2】  一般式 【化2】 (上式中、R1は炭素原子数が1〜10の直鎖アルキル
    基、R2は炭素原子数が1〜7の直鎖アルキル基または
    水素、nは1〜8の整数を示す。)で表されるビフェニ
    ル誘導体を少なくとも一成分含有することを特徴とする
    ビフェニル誘導体を含有する液晶組成物。
  3. 【請求項3】  一般式 【化3】 (上式中、R1は炭素原子数が1〜10の直鎖アルキル
    基、R2は炭素原子数が1〜7の直鎖アルキル基または
    水素、nは1〜8の整数を示す。)で表されるビフェニ
    ル誘導体を3〜30重量%含有することを特徴とする請
    求項2に記載のビフェニル誘導体を含有する液晶組成物
  4. 【請求項4】  請求項2または請求項3に記載の液晶
    組成物を用いることを特徴とするビフェニル誘導体を含
    有する液晶組成物を用いた時分割駆動液晶表示素子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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