JPH0525068A - ターフエ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】 【構成】 【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。 【効果】この化合物は一般的な液晶組成物に混合するこ
とにより、しきい値電圧の低い液晶組成物が得られる。

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）型あるいはねじれ角が９０度より大きいスーパーツ
イステッドネマチック（以下ＳＴＮ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

【００１５】

【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）で表されることを特徴とするターフェ
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（３）を得る。

【００１９】工程２）化合物（４）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、
臭化銅と臭化水素酸で反応させ化合物（５）を得る。

【００２０】工程３）化合物（３）と化合物（５）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
（６）を得る。

【００２１】工程４）化合物（７）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（８）を得る。

【００２２】工程５）化合物（６）と化合物（８）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”−ブチル−２’，４−ジフルオロターフェニルの製
造 工程１）窒素雰囲気中、フラスコへマグネシウム7.4ｇ
を入れ、そこへテトラヒドロフラン285mlへ４−ブチル
ブロモベンゼン57ｇ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100ｇをテトラヒドロフラン30m
lに溶解し、その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15
0ml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−ブチルフェニ
ルほう酸40ｇを得た。

【００２９】工程２）亜硝酸ナトリウム51.2ｇを硫酸39
0ml中へ溶解し、その後10℃以下で酢酸454mlを加えた。
溶液を20〜25℃に保ち１時間かけて２−フルオロ−４−
ヨードアニリン124ｇを加え、２時間攪拌した。その溶
液を48%臭化水素酸390mlへ臭化銅130ｇを溶かした液中
に滴下して１晩攪拌した。その後水1000mlを加えクロロ
ホルムで抽出し、水洗を３回行った。クロロホルムを留
去し、減圧蒸留（b.p.120〜125℃／13mmHg）を行いメタ
ノール中より再結晶し、４−ブロモ−３−フルオロヨー
ドベンゼン114ｇを得た。

【００３０】工程３）窒素雰囲気中、４−ブロモ−３−
フルオロヨードベンゼン42.1ｇ、テトラキストリフェニ
ルフォスフィンパラジウム2.2ｇ、ベンゼン261ml、２Ｍ
炭酸ナトリウム水溶液200mlの混合液中へ、４−ブチル
フェニルほう酸24.8ｇをエタノール180ml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。得られた残さを減圧蒸留し（b.
p.165〜175℃／3mmHg）４−ブロモ−４’−ブチル−３
−フルオロビフェニル21.2ｇを得た。

【００３１】工程４）窒素雰囲気中、フラスコへマグネ
シウム3.9ｇを入れ、そこへテトラヒドロフラン140mlへ
４−ブロモフルオロベンゼン25ｇ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50ｇをテトラヒド
ロフラン15mlに溶解し、その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75ml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−フル
オロフェニルほう酸11.7ｇを得た。

【００３２】工程５）窒素雰囲気中、４−ブロモ−４’
−ブチル−３−フルオロビフェニル3ｇ、テトラキスト
リフェニルフォスフィンパラジウム0.3ｇ、ベンゼン20m
l、２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液16mlの混合液中へ、４−
フルオロフェニルほう酸1.7ｇをエタノール18ml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。得られた残さをシリカゲ
ル−ヘキサンカラムクロマトグラフィーで精製後、アセ
トンとメタノールの混合溶媒中より再結晶をし、４”−
ブチル−２’，４−ジフルオロターフェニル0.8ｇを得
た。この化合物の結晶相−スメクチック液晶相転移点は
56.7℃であり、スメクチック液晶相−ネマチック液晶相
転移点は106.7℃であり、ネマチック液晶相−等方性液
体相転移点（以下Ｎ−Ｉ点という）は123.6℃であっ
た。

【００３３】同様にして以下の化合物を合成した。

【００３４】 ４”−メチル−２’，４−ジフルオロターフェニル ４”−エチル−２’，４−ジフルオロターフェニル ４”−プロピル−２’，４−ジフルオロターフェニル ４”−ペンチル−２’，４−ジフルオロターフェニル ４”−ヘキシル−２’，４−ジフルオロターフェニル ４”−ヘプチル−２’，４−ジフルオロターフェニル ４”−オクチル−２’，４−ジフルオロターフェニル ４”−ノニル−２’，４−ジフルオロターフェニル （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”−ブチル−
２’，４−ジフルオロ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
ある。

【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８
μm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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯田坂 美穂 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

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）で表されることを特徴とす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）で表されることを特徴とす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。