JPH04356452A - ター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液晶表示素子 - Google Patents

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】本発明は電気光学的表示材料とし
て用いられる新規なター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液晶表示素子に関する
。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は液晶の持つ電気光学効果
を利用したものであり、これに用いられる液晶相にはネ
マチック相、コレステリック相、スメクチック相がある
。そして現在もっとも広く用いられる表示方式はネマチ
ック相を利用したねじれネマチック（以下ＴＮという）
型である。

【０００３】液晶表示装置は１，小型でしかも薄くでき
る。

【０００４】２，駆動電圧が低く、かつ消費電力が小さ
い。

【０００５】３，受光素子であるため長時間使用しても
目が疲れない。

【０００６】等の長所を持つことから、従来よりウォッ
チ、電卓、オーディオ機器、各種計測機、自動車のダッ
シュボード等に応用されている。特に最近ではパーソナ
ルコンピューターやワードプロセッサーのディスプレイ
さらにはカラーテレビなどの画素数の大変多い表示にも
応用されＣＲＴに代わる表示装置として注目を集めてい
る。このように液晶表示装置は多方面に応用されており
、今後さらにその応用分野は拡大していくと考えられる
。これにともない液晶材料に要求される特性も変化して
いくと思われるが、以下に示した特性は基本的なもので
必要不可欠である。　　　　１，着色がなく、熱、光、
電気的、化学的に安定であること。

【０００７】２，実用温度範囲が広いこと。

【０００８】３，電気光学的な応答速度が速いこと。

【０００９】４，駆動電圧が低いこと。

【００１０】５，電圧−光透過率特性の立ち上がりが急
峻であり、またそのしきい値電圧（以下Ｖｔｈという）
の温度依存性が小さいこと。

【００１１】６，視角範囲が広いこと。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
特性のうち、１の特性を満足する液晶は数多く知られて
いるが２以下の特性を単一成分で満足させる液晶化合物
は知られていない。そこでこれらの特性を得るために数
種類のネマチック液晶化合物または非液晶化合物を混合
した液晶組成物を用いている。これらのうちで４の特性
を満足させるためには、しきい値電圧を下げなければい
けないが、Ｖｔｈと弾性定数（以下Ｋという）と誘電率
の異方性（以下Δεという）との間には次の関係式があ
り、Ｖｔｈを下げ Ｖｔｈ∝（Ｋ／Δε）１／２ るにはΔεが大きく、Ｋが小さい液晶化合物が必要にな
る。

【００１３】そこで本発明はこのような実状における要
請に応じるものであり、その目的は数種類のネマチック
液晶化合物または非液晶化合物と混合することにより、
しきい値電圧の低い液晶組成物を得ることができる新規
な液晶化合物を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は一般式

【００１
５】

【化４】

【００１６】（上式中、Ｒは炭素数が１〜１０の直鎖ア
ルキル基を表す）で表されるター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液晶表示素子
である。本発明化合物（１）は次の製造方法により得る
ことができる。

【００１７】

【表１】

【００１８】工程１）化合物（２）を二硫化炭素中、塩
化アルミニウムの存在下でアルキルカルボン酸クロライ
ドと反応させ化合物（３）を得る。

【００１９】工程２）化合物（３）をトリフルオロ酢酸
中で、トリエチルシランと反応させ化合物（４）を得る
。

【００２０】工程３）化合物（４）をテトラヒドロフラ
ン中でグリニヤール試薬とし、ほう酸トリイソプロピル
と反応させ化合物（５）を得る。

【００２１】工程４）化合物（６）を酢酸中で亜硝酸ナ
トリウムと硫酸で反応させてジアゾニウム塩にした後、
硫酸銅とシアン化カリウムで反応させ化合物（７）を得
る。

【００２２】工程５）化合物（５）と化合物（７）をエ
タノールとベンゼンの混合溶媒中、テトラキストリフェ
ニルフォスフィンパラジウムの存在下で反応させ化合物
（１）を得る。

【００２３】本発明のターフェニル誘導体を混合する場
合にベースとなる液晶組成物の成分としては次に示した
化合物があげられるが、これに限定されることなく、従
来のすべての液晶化合物またはその類似化合物と良好な
相溶性を有し、得られた液晶組成物はしきい値電圧が低
いという特徴を有する。

【００２４】

【表２】

【００２５】（ここでＲおよびＲ’はアルキル基、アル
コキシ基、アルコキシメチレン基、ニトリル基、または
フルオロ基を表し、フェニレン基は２または３位にハロ
ゲン置換基を有してもよく、シクロヘキサン環はトラン
ス配置である。）また、この液晶組成物に本発明の化合
物を混合できる割合は１〜５０重量パーセントであるが
、低温領域での結晶析出を考慮した場合には３〜３０重
量パーセントの範囲が特に好ましい。

【００２６】本発明の化合物を少なくとも一種類含有す
る液晶組成物を使用した液晶表示装置は時分割駆動方式
を用いた液晶表示装置に好適であり、特にＴＮ型及びＳ
ＴＮ型の液晶表示素子において高時分割駆動が可能であ
る。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明ををさらに詳しく
説明する。

【００２８】（実施例１）〔化合物（１）の合成〕４”
−ペンチル−３’，３−ジフルオロ−４−シアノターフ
ェニルの製造 工程１）フラスコに塩化アルミニウム６７ｇと二硫化炭
素５００ｍｌを取り、氷＋食塩浴で０℃以下に冷却し、
攪拌した。その中へ４−ブロモ−２−フルオロビフェニ
ル１２５ｇを二硫化炭素３２０ｍｌに溶かした溶液を滴
下した。さらに０℃以下で吉草酸クロライド５４ｇを二
硫化炭素１８０ｍｌに溶かした溶液を滴下した。滴下後
０℃以下で２時間攪拌後、室温で一晩攪拌した。反応終
了後、反応液を濃塩酸５０ｍｌ＋氷５００ｇへ注ぎクロ
ロホルムで抽出した。有機層を水で３回、２％水酸化ナ
トリウム水溶液で２回、さらに水で３回洗浄し、クロロ
ホルムと二硫化炭素を留去した。残さを減圧蒸留（２１
０〜２２０℃／２ｍｍＨｇ）し、４’−ペンタノイル−
２−フルオロ−４−ブロモビフェニル９８．５ｇを得た
。

【００２９】工程２）４’−ペンタノイル−２−フルオ
ロ−４−ブロモビフェニル１０ｇをトリフルオロ酢酸に
溶解し、攪拌した。その中へ室温でトリエチルシラン７
．７ｇを３０分かけて滴下した。その後２時間攪拌後、
炭酸水素ナトリウム飽和水溶液３００ｍｌを滴下し、過
剰のトリフルオロ酢酸を分解した。クロロホルムで抽出
後水洗を３回行いクロロホルムを留去した。残さを減圧
蒸留（１７０〜１８５℃／３ｍｍＨｇ）し、４’−ペン
チル−２−フルオロ−４−ブロモビフェニル７．７ｇを
得た。

【００３０】工程３）窒素雰囲気中、フラスコへマグネ
シウム０．７ｇを入れ、そこへテトラヒドロフラン５０
ｍｌへ４’−ペンチル−２−フルオロ−４−ブロモビフ
ェニル７．７ｇｇを溶かした溶液を滴下した。滴下終了
後室温で一晩攪拌し、グリニヤール試薬を作成した。ほ
う酸トリイソプロピル９ｇとテトラヒドロフラン２．８
ｍｌの混合液中へグリニヤール試薬を室温で滴下した。 滴下終了後室温で一晩攪拌した。その後１０％塩酸１３
ｍｌを加え１時間攪拌した。クロロホルムで抽出後、水
で３回洗浄しクロロホルムを留去し４’−ペンチル−２
−フルオロ−４−ビフェニルほう酸５．５ｇを得た。

【００３１】工程４）亜硝酸ナトリウム１６．４ｇを硫
酸１２５ｍｌ中へ溶解し、１０℃以下に冷却後、酢酸１
４３ｍｌを加え、２０〜２５℃において４−ブロモ−２
−フルオロアニリン４０ｇを加え、その後１時間攪拌し
た。硫酸銅五水和物５０．５ｇを水１２５ｍｌに溶解し
、その中に氷８５ｇを入れた。さらに水１２５ｍｌにシ
アン化カリウム５３ｇを溶かした溶液、炭酸水素ナトリ
ウム３０３ｇ、ベンゼン１２５ｍｌを加えた。その中に
ジアゾニウム塩硫酸溶液を加えた。室温で３時間攪拌後
、水酸化ナトリウム水溶液を加え、結晶を溶解した。ク
ロロホルムで抽出後、１０％水酸化ナトリウム水溶液、
水でそれぞれ３回洗浄した。クロロホルムを留去後、残
さを減圧蒸留（１０５〜１１０℃／１４ｍｍＨｇ）し、
さらにヘキサン中より再結晶を行い、４−ブロモ−２−
フルオロベンゾニトリル１６ｇを得た。

【００３２】工程５）窒素雰囲気中、４−ブロモ−２−
フルオロベンゾニトリル３．８ｇ、テトラキストリフェ
ニルフォスフィンパラジウム０．５ｇ、ベンゼン３４ｍ
ｌ、２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液２６ｍｌの混合液中へ、
４’−ペンチル−２−フルオロ−４−ビフェニルほう酸
５．５ｇをエタノール２５ｍｌに溶かした溶液を室温で
滴下した。その後５時間還流後、室温に冷却し、反応液
をクロロホルムで抽出し、水洗を３回行いクロロホルム
を留去した。得られた残さをメタノールとアセトンの混
合溶媒中より再結晶をし、４”−ペンチル−３’，３−
ジフルオロ−４−シアノターフェニル１．６ｇを得た。 この化合物の結晶相−ネマチック液晶相転移点（以下Ｃ
−Ｎ点という）は８２．０℃であり、ネマチック液晶相
−等方性液体転移点（以下Ｎ−Ｉ点という）は１３８．
６℃であった。

【００３３】同様の方法で以下の化合物を合成した。

【００３４】４”−メチル−３’，３−ジフルオロ−４
−シアノターフェニル ４”−エチル−３’，３−ジフルオロ−４−シアノター
フェニル ４”−プロピル−３’，３−ジフルオロ−４−シアノタ
ーフェニル ４”−ブチル−３’，３−ジフルオロ−４−シアノター
フェニル ４”−ヘキシル−３’，３−ジフルオロ−４−シアノタ
ーフェニル ４”−ヘプチル−３’，３−ジフルオロ−４−シアノタ
ーフェニル ４”−オクチル−３’，３−ジフルオロ−４−シアノタ
ーフェニル ４”−ノニル−３’，３−ジフルオロ−４−シアノター
フェニル ４”−デシル−３’，３−ジフルオロ−４−シアノター
フェニル （実施例２）〔液晶組成物〕 市販の混合液晶ＺＬＩ−１５６５（メルク社製品、Ｎ−
Ｉ点８９．３℃）をベース液晶とし、本発明化合物と骨
格は同じであるがふっ素原子が結合していない化合物で
、現在一般的に使用されている４”−ペンチル−４−シ
アノターフェニルと本発明化合物である実施例１の４”
−ペンチル−３’，３−ジフルオロ−４−シアノターフ
ェニルの液晶組成物を作った。

【００３５】

【表３】

【００３６】組成物ａおよびｂのＮ−Ｉ点、複屈折（以
下Δｎという）を測定した。その結果は以下のとおりで
あった。

【００３７】

【表４】

【００３８】（実施例３）〔液晶表示素子〕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Ｉ
ＴＯ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、ガラス基板間に実施例２で作
った液晶組成ａおよびｂ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Ａ
およびＢを作成した。なお、セルギャプは８μｍとした
。

【００３９】このようにして作成した液晶表示セルを交
流スタテック駆動を用い、２０℃で電圧−光透過性の視
角依存性（以下αという）、急峻性（以下βという）、
Ｖｔｈを測定した。なお、α、β、Ｖｔｈ、Ｖｓａｔは
次式で定義した。

【００４０】

【数１】

【００４１】測定の結果は以下のとおりであった。

【００４２】

【表５】

【００４３】なお、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】以上述べた如く、本発明の化合物は一般
的な液晶混合物に混合することにより、しきい値電圧を
下げる効果がある。これらの点で本発明は、現在表示装
置の主流となっているＳＴＮ型表示の液晶組成物の基本
的成分として極めて有効である。

【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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一般式 【化１】 （上式中、Ｒは炭素数が１〜１０の直鎖アルキル基を表
   す）で表されることを特徴とするターフェニル誘導体。
2. 【請求項２】　　一般式 【化２】 （上式中、Ｒは炭素数が１〜１０の直鎖アルキル基を表
   す）で表されるターフェニル誘導体の少なくとも１種類
   を含有することを特徴とするター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、Ｒは炭素数が１〜１０の直鎖アルキル基を表
   す）で表されるターフェニル誘導体の少なくとも１種類
   を含有する液晶組成物を用いたことを特徴とするターフ
   ェニル誘導体を含有する液晶組成物を用いた液晶表示素
   子。