JPH0543876A - Ferroelectric liquid crystal composition containing phenylcyclohexane derivative - Google Patents

Ferroelectric liquid crystal composition containing phenylcyclohexane derivative

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JPH0543876A
JPH0543876A JP3200449A JP20044991A JPH0543876A JP H0543876 A JPH0543876 A JP H0543876A JP 3200449 A JP3200449 A JP 3200449A JP 20044991 A JP20044991 A JP 20044991A JP H0543876 A JPH0543876 A JP H0543876A
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liquid crystal
crystal composition
phase
compound
formula
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JP3200449A
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Inventor
Sadao Takehara
貞夫 竹原
Masashi Osawa
政志 大沢
Kayoko Nakamura
佳代子 中村
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Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To produce the title composition having high-speed response necessary for a photoswitching element for display by adding a specified lowly viscous compound to a matrix lqiuid crystal or a ferroelectric liquid crystal composition. CONSTITUTION:A ferroelectric liquid crystal composition having high-speed response, good orientability and a wide drive temperature range and containing a comopound of formula I (wherein R<1> and R<2> are each a 6-14C linear alkyl). A lowly viscous ferroelectric liquid crystal composition capable of response as quick as 40musec or shorter can be produced by adding a compound of formula I and a composition of formula II (wherein one of R<3> and R<4> is 4-14C alkoxy or alkenloxy, and the other is 4-14C linear alkyl) (e.g. a compound of formula III) to a matrix liquid crystal showing a smectic C phase and a chiral dopant comprising an optically active compound (e.g. a compound of formula IV).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電気光学的表示材料とし
て有用な強誘電性液晶組成物に関し、更に詳しくは、従
来の液晶材料と比較して、その応答性に優れ、液晶表示
素子の構成材料として有用な強誘電性液晶組成物を提供
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric liquid crystal composition useful as an electro-optical display material. A ferroelectric liquid crystal composition useful as a material is provided.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在広く用いられている液晶表示素子
は、主にネマチック液晶を利用したTN(ツイスティッ
ド・ネマチック)型、あるいはSTN(スーパー・ツイ
スティッド・ネマチック)型と呼ばれるものであり、多
くの利点を有しているものの、その応答性においては、
CRT等の発光型の表示方式と比較すると格段に遅いと
いう大きな欠点を有し、その応用に大きな制限があっ
た。その他の液晶表示方式も多方面から検討されている
が、その応答性における改善は余りなされていないのが
実情である。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display elements that are widely used at present are mainly called TN (Twisted Nematic) type or STN (Super Twisted Nematic) type using nematic liquid crystals. Although it has the advantage of, in its responsiveness,
It has a major drawback that it is much slower than a light emitting display method such as a CRT, and its application is greatly limited. Other liquid crystal display systems have been studied from various fields, but the reality is that the response has not been improved so much.

【0003】ところが、最近見いだされた強誘電性キラ
ルスメクチック液晶を利用した液晶表示素子において
は、従来のTN型などの液晶表示素子の100倍以上の
高速応答が可能となった。更に双安定性を有するため、
電源を切っても表示の記憶が得られることが明らかにな
った。このため、大画面高解像度ディスプレイ、薄型テ
レビ、光シャッター、プリンターヘッド等への利用可能
性が大きく、現在、その実用化に向けて活発に開発研究
がなされている。
However, the recently discovered liquid crystal display device using the ferroelectric chiral smectic liquid crystal has been capable of 100 times faster response than the conventional TN type liquid crystal display device. Furthermore, because it has bistability,
It became clear that the memory of the display can be obtained even when the power is turned off. Therefore, it is highly applicable to large-screen high-resolution displays, thin-screen TVs, optical shutters, printer heads, etc., and currently, active development and research is being conducted toward its practical application.

【0004】強誘電性液晶の液晶相は、チルト系のキラ
ルスメクチック相に属するが、その中でも最も低粘性の
キラルスメクチックC(以下、SC*と省略する。)相
が実用上望ましい。既に数多くのSC*相を示す液晶化
合物(以下、SC*化合物という。)が合成され、検討
されているが、強誘電性液晶表示用光スイッチング素子
として用いるのに十分な性質を有するものは未だ知られ
ていない。よって他の液晶化合物と混合して、SC*
を示す液晶組成物(以下、SC*液晶組成物という。)
として用いられている。
The liquid crystal phase of the ferroelectric liquid crystal belongs to the tilt type chiral smectic phase, but among them, the chiral smectic C (hereinafter abbreviated as SC * ) phase having the lowest viscosity is practically desirable. A large number of liquid crystal compounds exhibiting an SC * phase (hereinafter referred to as SC * compounds) have already been synthesized and studied, but none of them have properties sufficient for use as an optical switching element for a ferroelectric liquid crystal display. unknown. Therefore, a liquid crystal composition exhibiting an SC * phase when mixed with another liquid crystal compound (hereinafter referred to as SC * liquid crystal composition).
Is used as.

【0005】このようなSC*液晶組成物の検討は活発
に行われており、現在では、キラルでないスメクチック
C(以下、SCと省略する。)相を示す母体液晶に、光
学活性化合物から成るキラルドーパントを添加する方法
が一般的である。これによって高速応答性、良好な配向
性、広い作動温度範囲等の特性を合わせ持つSC*液晶
組成物が得られるようになってきた。
Such an SC * liquid crystal composition has been actively studied, and at present, a chiral compound composed of an optically active compound is added to a matrix liquid crystal exhibiting a non-chiral smectic C (hereinafter abbreviated as SC) phase. A method of adding a dopant is common. This has made it possible to obtain SC * liquid crystal compositions having properties such as high-speed response, good orientation, and a wide operating temperature range.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記S
*液晶組成物は、その応答性においてはまだ充分とは
いい難く、更に高速応答が望まれているのが実情であ
る。強誘電性液晶組成物の応答を高速化するには、液晶
組成物の自発分極を大きくするか、粘度を小さくする必
要があることは知られている。しかしながら、このうち
自発分極について、あまり大きくするとメモリー性等に
悪影響を与える傾向にあり、ある程度以上に自発分極を
大きくできないのが実情である。そこで液晶組成物の粘
度を小さくする必要があるが、そのためには前記SC*
液晶組成物の大部分を占める母体液晶の粘度を小さくす
ることが最も重要である。
However, the above-mentioned S
It is difficult to say that the C * liquid crystal composition has sufficient responsiveness, and the fact is that a higher speed response is desired. It is known that in order to accelerate the response of the ferroelectric liquid crystal composition, it is necessary to increase the spontaneous polarization of the liquid crystal composition or reduce the viscosity thereof. However, of these, if the spontaneous polarization is too large, it tends to adversely affect the memory property and the like, and in reality, the spontaneous polarization cannot be increased beyond a certain level. Therefore, it is necessary to reduce the viscosity of the liquid crystal composition .
It is of utmost importance to reduce the viscosity of the base liquid crystal that occupies most of the liquid crystal composition.

【0007】本発明が解決しようとする課題は、粘性の
小さい化合物を添加することによって得られた低粘性の
母体液晶、及び光学活性化合物から成るキラルドーパン
トを含有し、高速応答性、良好な配向性及び広い作動温
度範囲を有する強誘電性液晶組成物を提供することにあ
る。
The problem to be solved by the present invention is to contain a low-viscosity host liquid crystal obtained by adding a compound having a low viscosity, and a chiral dopant composed of an optically active compound, and to provide high-speed response and good alignment. To provide a ferroelectric liquid crystal composition having properties and a wide operating temperature range.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、下記の第1の強誘電性液晶組成物を提供す
る。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following first ferroelectric liquid crystal composition.

【0009】即ち、一般式(I)That is, the general formula (I)

【0010】[0010]

【化3】 [Chemical 3]

【0011】(式中、R1及びR2は、各々独立的に炭素
原子数6〜14の直鎖状アルキル基を表わす。)で表わ
される化合物を含有する強誘電性液晶組成物を提供す
る。
A ferroelectric liquid crystal composition containing a compound represented by the formula: wherein R 1 and R 2 each independently represent a linear alkyl group having 6 to 14 carbon atoms. .

【0012】更に、本発明は、下記の第2の強誘電性液
晶組成物を提供する。 即ち、(1)一般式(I)で表わされる化合物、及び
一般式(II)
Further, the present invention provides the following second ferroelectric liquid crystal composition. That is, (1) the compound represented by the general formula (I), and the general formula (II)

【0013】[0013]

【化4】 [Chemical 4]

【0014】(式中、R3及びR4の一方は炭素原子数4
〜14のアルコキシル基又はアルケニルオキシ基を表わ
し、他方は炭素原子数4〜14の直鎖状アルキル基を表
わす。)で表わされる化合物を含有し、スメクチックC
(SC)相を示す母体液晶、及び(2)光学活性化合物
から成るキラルドーパントを含有する強誘電性液晶組成
物を提供する。
(In the formula, one of R 3 and R 4 has 4 carbon atoms.
Represents an alkoxyl group or an alkenyloxy group having 14 carbon atoms, and the other represents a linear alkyl group having 4 to 14 carbon atoms. ) Smectic C
Provided is a ferroelectric liquid crystal composition containing a matrix liquid crystal exhibiting a (SC) phase and (2) a chiral dopant composed of an optically active compound.

【0015】特に、一般式(II)において、R3が炭
素原子数6〜12の直鎖状アルキル基であり、R4が炭
素原子数6〜12の直鎖状アルコキシル基である化合物
を含有する上記の強誘電性液晶組成物が好ましい。
In particular, in the general formula (II), R 3 is a straight-chain alkyl group having 6 to 12 carbon atoms, and R 4 is a straight-chain alkoxyl group having 6 to 12 carbon atoms. The above-mentioned ferroelectric liquid crystal composition is preferred.

【0016】本発明において、一般式(I)で表わされ
る化合物は、非常に低粘性の化合物であり、母体液晶あ
るいは強誘電性液晶組成物に添加することにより、その
粘度を低下させ、応答性を大きく改善することができ
る。しかも、添加することによって、液晶組成物のSC
*相(あるいはSC相)の温度範囲を大きく低下させる
こともなく、実用性の高い組成物が得られる。
In the present invention, the compound represented by the general formula (I) is an extremely low-viscosity compound, and when added to the matrix liquid crystal or the ferroelectric liquid crystal composition, its viscosity is lowered and the response is improved. Can be greatly improved. Moreover, when added, SC of the liquid crystal composition is added.
* A highly practical composition can be obtained without greatly reducing the temperature range of the phase (or SC phase).

【0017】一般式(I)で表わされる化合物におい
て、R1及びR2共に炭素原子数1〜5程度の低級アルキ
ル基である場合には、従来のネマチック液晶化合物用と
して既に知られており、4−アルコキシ−1−ブロモベ
ンゼンから調製されたグリニヤール化合物と、4−アル
キルシクロヘキサノンとを反応させ、この反応生成物を
更に脱水し、得られた1−(4−アルコキシフェニル)
−4−アルキルシクロヘキセンを接触還元し、次いでト
ランス体を分離することにより容易に得ることができ
る。
In the compound represented by the general formula (I), when both R 1 and R 2 are lower alkyl groups having about 1 to 5 carbon atoms, they are already known for conventional nematic liquid crystal compounds, The Grignard compound prepared from 4-alkoxy-1-bromobenzene was reacted with 4-alkylcyclohexanone, and the reaction product was further dehydrated to obtain 1- (4-alkoxyphenyl).
It can be easily obtained by catalytically reducing -4-alkylcyclohexene and then separating the trans form.

【0018】しかしながら、このような化合物は強誘電
性液晶組成物に添加しても、SC*相(あるいはSC
相)の温度範囲を大きく低下させてしまうために、実用
上、強誘電性液晶組成物の構成材料として好ましいもの
ではなかった。
However, even if such a compound is added to the ferroelectric liquid crystal composition, the SC * phase (or SC
Since the phase) temperature range is greatly reduced, it is not preferable as a constituent material of the ferroelectric liquid crystal composition in practical use.

【0019】本発明の一般式(I)で表わされる化合物
は、R1及びR2が各々独立的に、炭素原子数6〜14と
いう長鎖のアルキル基であり、上記の優れた性質を示す
ことが可能となった。
In the compound represented by the general formula (I) of the present invention, R 1 and R 2 are each independently a long-chain alkyl group having 6 to 14 carbon atoms and exhibit the above-mentioned excellent properties. It has become possible.

【0020】本発明に係わる一般式(I)で表わされる
化合物は、R1及びR2が共に炭素原子数1〜5の低級ア
ルキル基である場合と全く同様にして合成することがで
きる。
The compound represented by the general formula (I) according to the present invention can be synthesized in exactly the same manner as when R 1 and R 2 are both lower alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms.

【0021】本発明に係わる一般式(I)で表わされる
化合物の代表的なものの例を第1表に掲げる。
Typical examples of the compounds represented by formula (I) according to the present invention are shown in Table 1.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】(表中、Crは結晶相を、SBはスメクチ
ックB相を、Iは等方性液体相をそれぞれ表わす。)上
記の第1表から、一般式(I)で表わされる化合物は、
非チルト系のスメクチック相であるSB相を示し、SC
相を示さないが、この化合物を少量添加しても、液晶組
成物のSC*相(あるいはSC相)の温度範囲をあまり
低下させることはない。
(In the table, Cr represents a crystalline phase, SB represents a smectic B phase, and I represents an isotropic liquid phase.) From Table 1 above, the compound represented by the general formula (I) is
The SB phase which is a non-tilt smectic phase is shown, and SC
Although it does not exhibit a phase, the addition of a small amount of this compound does not significantly lower the temperature range of the SC * phase (or SC phase) of the liquid crystal composition.

【0024】本発明の強誘電性液晶組成物における一般
式(I)で表わされる化合物の含有量は、2〜30重量
%の範囲が好ましく、あまり少量ではその効果が少な
く、また多量に用いると、液晶組成物のSC*相の温度
範囲を低くしたり、その相系列に影響を与えたりするの
で、5〜20重量%の範囲が特に好ましい。
The content of the compound represented by the general formula (I) in the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is preferably in the range of 2 to 30% by weight. If the amount is too small, the effect is small and if it is used in a large amount. The range of 5 to 20% by weight is particularly preferable because it lowers the temperature range of the SC * phase of the liquid crystal composition and affects the phase series.

【0025】また、一般式(II)で表わされる化合物
は、SC相を比較的低い温度域で示し、粘度も比較的小
さいので、母体液晶の構成成分としてよく利用されてい
る公知の化合物であり、本発明の第2の液晶組成物にお
いては、この一般式(II)で表わされる化合物を母体
液晶の主成分として含有する。
Further, the compound represented by the general formula (II) exhibits a SC phase in a relatively low temperature range and has a relatively low viscosity, and is a known compound which is often used as a constituent component of a host liquid crystal. In the second liquid crystal composition of the present invention, the compound represented by the general formula (II) is contained as the main component of the host liquid crystal.

【0026】一般式(II)で表わされる化合物のう
ち、例えば、以下のような化合物が好ましい。 (a)R3が炭素原子数4〜14の直鎖状アルキル基で
あり、R4が炭素原子数4〜14の直鎖状アルコキシル
基である一般式(IIa)の化合物。 (b)R3が炭素原子数4〜14の直鎖状アルキル基で
あり、R4が炭素原子数4〜14の分岐状アルコキシル
基である一般式(IIb)の化合物。 (c)R3が炭素原子数4〜14の直鎖状アルキル基で
あり、R4が炭素原子数4〜14の直鎖状アルケニルオ
キシ基である一般式(IIc)の化合物。 (d)R3が炭素原子数4〜14の直鎖状アルコキシル
基であり、R4が炭素原子数4〜14の直鎖状アルキル
基である一般式(IId)の化合物。 (e)R3が炭素原子数4〜14の分岐状アルコキシル
基であり、R4が炭素原子数4〜14の直鎖状アルキル
基である一般式(IIe)の化合物。 (f)R3が炭素原子数4〜14の直鎖状アルケニルオ
キシ基であり、R4が炭素原子数4〜14の直鎖状アル
キル基である一般式(IIf)の化合物。
Of the compounds represented by the general formula (II), the following compounds are preferable. (A) A compound of the general formula (IIa), wherein R 3 is a linear alkyl group having 4 to 14 carbon atoms and R 4 is a linear alkoxyl group having 4 to 14 carbon atoms. (B) A compound of the general formula (IIb) in which R 3 is a linear alkyl group having 4 to 14 carbon atoms and R 4 is a branched alkoxyl group having 4 to 14 carbon atoms. (C) A compound of the general formula (IIc), wherein R 3 is a linear alkyl group having 4 to 14 carbon atoms and R 4 is a linear alkenyloxy group having 4 to 14 carbon atoms. (D) A compound of the general formula (IId) in which R 3 is a linear alkoxy group having 4 to 14 carbon atoms and R 4 is a linear alkyl group having 4 to 14 carbon atoms. (E) A compound of the general formula (IIe), wherein R 3 is a branched alkoxyl group having 4 to 14 carbon atoms, and R 4 is a linear alkyl group having 4 to 14 carbon atoms. (F) A compound of the general formula (IIf), wherein R 3 is a linear alkenyloxy group having 4 to 14 carbon atoms and R 4 is a linear alkyl group having 4 to 14 carbon atoms.

【0027】一般式(IIa)、(IIb)及び(II
c)の化合物の例を、第2表及び第3表に示す。
The general formulas (IIa), (IIb) and (II)
Examples of compounds of c) are shown in Tables 2 and 3.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】また、一般式(IId)、(IIe)及び
(IIf)の化合物の例を、第4表に示す。
Table 4 shows examples of the compounds represented by the general formulas (IId), (IIe) and (IIf).

【0031】[0031]

【表4】 [Table 4]

【0032】本発明の強誘電性液晶組成物においては、
これらの化合物のうち、一般式(IIa)で表わされる
化合物を含有することが特に好ましい。本発明の第2の
液晶組成物における一般式(II)で表わされる化合物
の含有量は、10〜80重量%の範囲が好ましく、30
〜60重量%の範囲が特に好ましい。
In the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention,
Among these compounds, it is particularly preferable to contain the compound represented by the general formula (IIa). The content of the compound represented by the general formula (II) in the second liquid crystal composition of the present invention is preferably in the range of 10 to 80% by weight, 30
A range of ˜60% by weight is particularly preferred.

【0033】また、一般式(II)で表わされる化合物
として、上記の一般式(IIa)の化合物を、一般式
(II)で表わされる化合物の全量に対して50〜10
0重量%用いることが好ましい。
As the compound represented by the general formula (II), the compound represented by the general formula (IIa) is added in an amount of 50 to 10 relative to the total amount of the compound represented by the general formula (II).
It is preferable to use 0% by weight.

【0034】本発明の液晶組成物においては、母体液晶
の構成材料として、一般式(I)あるいは一般式(I
I)で表わされる化合物以外にも、例えば、以下のよう
な化合物を用いることができる。
In the liquid crystal composition of the present invention, the general formula (I) or the general formula (I
In addition to the compound represented by I), for example, the following compounds can be used.

【0035】室温に近い温度範囲でSC相を示す化合物
として、下記の一般式(IIIa)、(IIIb)、
(IIIc)あるいは(IIId)
As compounds showing the SC phase in a temperature range close to room temperature, the following general formulas (IIIa), (IIIb),
(IIIc) or (IIId)

【0036】[0036]

【化5】 [Chemical 5]

【0037】(式中、Ra及びRbは、各々独立的にアル
キル基又はアルコキシル基を表わすが、少なくとも一方
はアルコキシル基を表わす。)で表わされる化合物等を
挙げることができる。
(In the formula, R a and R b each independently represent an alkyl group or an alkoxyl group, but at least one of them represents an alkoxyl group).

【0038】また、高温域までSC相を示す化合物とし
ては、下記の一般式(IVa)、(IVb)、(IV
c)、(IVd)あるいは(IVe)
Further, as the compound exhibiting the SC phase up to a high temperature range, the following general formulas (IVa), (IVb), (IV
c), (IVd) or (IVe)

【0039】[0039]

【化6】 [Chemical 6]

【0040】(式中、Rc及びRdは、各々独立的にアル
キル基又はアルコキシル基を表わすが、少なくとも一方
はアルキル基を表わし、m及びnは、各々独立的に0又
は1を表わす。)で表わされる化合物等を挙げることが
できる。
(In the formula, R c and R d each independently represent an alkyl group or an alkoxyl group, at least one of which represents an alkyl group, and m and n each independently represent 0 or 1. ) And the like.

【0041】斯くして、本発明の液晶組成物が得られる
が、本発明におけるSC*液晶組成物の特徴はその応答
が非常に高速であることにある。後述の実施例に示した
ように、一般式(IIa)で表わされる化合物80重量
%、及び一般式(IVa)で表わされる化合物20重量
%から成る母体液晶(H−a)を調製した。
Thus, the liquid crystal composition of the present invention can be obtained. The characteristic feature of the SC * liquid crystal composition of the present invention is that the response is very fast. As shown in Examples described later, a base liquid crystal (Ha) was prepared, which was composed of 80% by weight of the compound represented by the general formula (IIa) and 20% by weight of the compound represented by the general formula (IVa).

【0042】尚、母体液晶(H−a)は、The matrix liquid crystal (Ha) is

【0043】[0043]

【化7】 [Chemical 7]

【0044】から成るものである。この母体液晶(H−
a)80重量%及び式(P)
It consists of This host liquid crystal (H-
a) 80% by weight and formula (P)

【0045】[0045]

【化8】 [Chemical 8]

【0046】(式中、Prはn−プロピル基を表わ
す。)から成るキラルドーパント20重量%から成るS
*液晶組成物(M−a)は、67℃以下でSC*相を示
し、その25℃における応答は47μ秒であった。
(Wherein Pr represents an n-propyl group) S consisting of 20% by weight of a chiral dopant.
The C * liquid crystal composition (Ma) showed an SC * phase at 67 ° C. or lower, and its response at 25 ° C. was 47 μsec.

【0047】次に、母体液晶(H−a)85重量%及び
第1表中のNo.1の化合物15重量%から成る母体液
晶(H−1)を調製した。この母体液晶(H−1)80
重量%及び上記の式(P)のキラルドーパント20重量
%から成るSC*液晶組成物(M−1)では、その応答
速度は25℃で35μ秒と、SC*液晶組成物(M−
a)に比べてかなり高速であった。
Next, 85% by weight of the base liquid crystal (Ha) and No. 1 in Table 1 were used. A host liquid crystal (H-1) consisting of 15% by weight of the compound of 1 was prepared. This host liquid crystal (H-1) 80
In the SC * liquid crystal composition (M-1) composed of 20% by weight of the chiral dopant of the above formula (P), the response speed is 35 μsec at 25 ° C. and the SC * liquid crystal composition (M-
It was considerably faster than a).

【0048】このことから、本発明の液晶組成物が非常
に低粘性であることが理解できる。またSC*相の上限
温度は55.5℃とあまり低下していないことも理解で
きる。 従って、本発明の強誘電性液晶組成物は、実際
の表示用材料としてデバイス作成上、非常に好適であ
る。
From this, it can be understood that the liquid crystal composition of the present invention has a very low viscosity. Also, it can be understood that the upper limit temperature of the SC * phase is 55.5 ° C., which is not so low. Therefore, the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is very suitable as an actual display material for producing a device.

【0049】次に、母体液晶(H−a)90重量%及び
一般式(I)と同様の骨格を有し、両末端のアルキル鎖
が短い化合物である式(B)
Next, the formula (B), which is a compound having 90% by weight of the base liquid crystal (Ha) and a skeleton similar to that of the general formula (I), and having short alkyl chains at both ends.

【0050】[0050]

【化9】 [Chemical 9]

【0051】の化合物10重量%から成る母体液晶(H
−b)を調製した。この母体液晶(H−b)84重量%
及び前記の式(P)のキラルドーパント16重量%から
成るSC*液晶組成物(M−b)は、48.5℃以下で
SC*相を示し、その25℃における応答速度は67μ
秒であった。
A matrix liquid crystal (H
-B) was prepared. 84% by weight of this host liquid crystal (Hb)
And a SC * liquid crystal composition (Mb) consisting of 16% by weight of the chiral dopant of the above formula (P) exhibits a SC * phase at 48.5 ° C. or lower, and its response speed at 25 ° C. is 67 μ.
It was seconds.

【0052】一方、母体液晶(H−a)84重量%及び
式(P)のキラルドーパント16重量%から成るSC*
液晶組成物(M−c)は、SC*相の上限温度は67.
5℃であり、その25℃における応答速度は45μ秒で
あった。
On the other hand, SC * comprising 84% by weight of the base liquid crystal (Ha) and 16% by weight of the chiral dopant of the formula (P) .
In the liquid crystal composition (M-c), the maximum temperature of the SC * phase is 67.
The temperature was 5 ° C., and the response speed at 25 ° C. was 45 μsec.

【0053】このことから、式(B)の化合物を母体液
晶中にわずか10重量%含有する液晶組成物は、SC*
相の上限温度が19度も低下し、応答速度もかなり遅く
なっていることが理解できる。
From this, a liquid crystal composition containing the compound of formula (B) in the host liquid crystal in an amount of only 10% by weight is SC *.
It can be understood that the upper limit temperature of the phase is lowered by 19 degrees and the response speed is considerably slowed.

【0054】このことから、式(B)の化合物のように
アルキル鎖の短い化合物を含有する液晶組成物では、好
ましい効果を得ることはできないことが明らかである。
また、本発明は上記の強誘電性液晶組成物を構成要素と
する液晶表示素子も提供する。この場合、本発明のSC
*液晶組成物を、2枚の透明ガラス電極間に1〜20μ
m程度の薄膜として封入することにより、表示用セルと
して使用できる。 良好なコントラストを得るためには
均一に配向したモノドメインとする必要があり、このた
め多くの方法が試みられているが、液晶材料が高温側か
らI相−N*(キラルネマチック)相−SA相−SC
*相、又はI相−SA相−SC*相の相系列を示し、N*
相及びSC*相における螺旋ピッチを大きくすることが
必要である。
From this, it is clear that the liquid crystal composition containing a compound having a short alkyl chain such as the compound of the formula (B) cannot obtain a preferable effect.
The present invention also provides a liquid crystal display device containing the above ferroelectric liquid crystal composition as a constituent element. In this case, the SC of the present invention
* Liquid crystal composition between 1 and 20μ between two transparent glass electrodes
By enclosing it as a thin film of about m, it can be used as a display cell. In order to obtain good contrast, it is necessary to form uniformly aligned monodomains, and many methods have been attempted for this reason. However, liquid crystal materials have an I phase-N * (chiral nematic) phase-SA from the high temperature side. Phase-SC
* Phase or I phase-SA phase-SC * phase phase series, N *
It is necessary to increase the spiral pitch in the phase and SC * phase.

【0055】一般的に、液晶組成物の螺旋ピッチの大き
さは、使用するキラルドーパントに依存し、相系列は使
用する全ての化合物に依存するが、一般式(I)で表わ
される化合物は、特定の液晶相を消失させたり、あるい
は拡大させる傾向はほとんどないので、本発明の強誘電
性液晶組成物においては、所望の相系列を得ることは容
易である。
Generally, the size of the helical pitch of the liquid crystal composition depends on the chiral dopant used, and the phase sequence depends on all the compounds used, but the compound represented by the general formula (I) is Since there is almost no tendency to eliminate or expand a specific liquid crystal phase, it is easy to obtain a desired phase sequence in the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention.

【0056】[0056]

【実施例】以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明
するが、本発明の主旨及び適用範囲はこれらの実施例に
よって制限されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the gist and the scope of application of the present invention are not limited to these examples.

【0057】本実施例において、相転移温度の測定は温
度調節ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計
(DSC)を併用して行った。また、組成物中における
「%」はすべて『重量%』を表わす。 (合成例1) 1−(4−オクチルオキシフェニル)−
4−オクチルシクロヘキセンの合成 4−オクチルシクロヘキサノン9.67gをテトラヒド
ロフラン(THF)40mlに溶解した。これに4−オ
クチルオキシ−1−ブロモベンゼン13.1g及び金属
マグネシウム1.23gから調製したグリニヤール化合
物の100mlTHF溶液を5℃で加え、3時間反応さ
せた。この混合物に1N塩酸を加え、エーテルで抽出
し、抽出液を水、次いで飽和食塩水で洗滌した後、有機
層を無水硫酸ナトリウムで脱水した。この有機層の溶媒
を減圧下で溜去して、1−(4−オクチルオキシフェニ
ル)−4−オクチルシクロヘキサン−1−オールの粗製
物16.0gを得た。この粗製物の全量をトルエン80
mlに溶解し、硫酸水素カリウム2.0gを加え、3時
間加熱還流した。放冷した後、飽和炭酸水素ナトリウム
水溶液、水、次いで飽和食塩水で洗滌し、無水硫酸ナト
リウムで脱水した。溶媒を溜去して得られた粗製物をカ
ラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン/酢酸
エチル=10/1)を用いて精製して、1−(4−オク
チルオキシフェニル)−4−オクチルシクロヘキセンの
結晶13.3gを得た。 (合成例2) トランス−1−(4−オクチルオキシフ
ェニル)−4−オクチルシクロヘキサン(第1表中のN
o.1の化合物)の合成 実施例1で得られた1−(4−オクチルオキシフェニ
ル)−4−オクチルシクロヘキセン1.0gを酢酸エチ
ル25mlに溶解した。これにパラジウムカーボン10
0mgを加え、常圧下、室温で12時間水素添加を行っ
た。反応終了後、反応混合物から触媒を濾別し、濾液を
減圧濃縮し、得られた粗製物をカラムクロマトグラフィ
ー(シリカゲル、ヘキサン/酢酸エチル=20/1)を
用いて分離精製した。この精製物を更にエタノールから
再結晶させて、シス体を完全に除き、トランス−1−
(4−オクチルオキシフェニル)−4−オクチルシクロ
ヘキサンの結晶70mgを得た。
In this example, the phase transition temperature was measured by using a polarizing microscope equipped with a temperature adjusting stage and a differential scanning calorimeter (DSC). Further, all "%" in the composition represent "% by weight". (Synthesis example 1) 1- (4-octyloxyphenyl)-
Synthesis of 4-octylcyclohexene 9.67 g of 4-octylcyclohexanone was dissolved in 40 ml of tetrahydrofuran (THF). A 100 ml THF solution of a Grignard compound prepared from 13.1 g of 4-octyloxy-1-bromobenzene and 1.23 g of metallic magnesium was added thereto at 5 ° C. and reacted for 3 hours. 1N Hydrochloric acid was added to this mixture, and the mixture was extracted with ether. The extract was washed with water and then with saturated saline, and the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate. The solvent of this organic layer was distilled off under reduced pressure to obtain 16.0 g of a crude product of 1- (4-octyloxyphenyl) -4-octylcyclohexan-1-ol. The total amount of this crude product is toluene 80
It was dissolved in ml, 2.0 g of potassium hydrogen sulfate was added, and the mixture was heated under reflux for 3 hours. After allowing to cool, it was washed with a saturated aqueous solution of sodium hydrogen carbonate, water, and then saturated saline, and dehydrated with anhydrous sodium sulfate. The crude product obtained by distilling off the solvent was purified by column chromatography (silica gel, hexane / ethyl acetate = 10/1) to give 1- (4-octyloxyphenyl) -4-octylcyclohexene as crystals. 13.3 g was obtained. Synthesis Example 2 trans-1- (4-octyloxyphenyl) -4-octylcyclohexane (N in Table 1
o. Compound of 1) 1.0 g of 1- (4-octyloxyphenyl) -4-octylcyclohexene obtained in Example 1 was dissolved in 25 ml of ethyl acetate. Palladium carbon 10
0 mg was added, and hydrogenation was carried out under normal pressure at room temperature for 12 hours. After completion of the reaction, the catalyst was filtered off from the reaction mixture, the filtrate was concentrated under reduced pressure, and the obtained crude product was separated and purified by column chromatography (silica gel, hexane / ethyl acetate = 20/1). The purified product was further recrystallized from ethanol to completely remove the cis form, and trans-1-
70 mg of crystals of (4-octyloxyphenyl) -4-octylcyclohexane were obtained.

【0058】この化合物の相転移温度は第1表に示し
た。 (実施例1) 液晶組成物の調製 一般式(IIa)で表わされる化合物80%及び一般式
(IIIa)で表わされる化合物20%から成る、SC
相を示す母体液晶(H−a)を調製した。
The phase transition temperature of this compound is shown in Table 1. (Example 1) Preparation of liquid crystal composition SC comprising 80% of the compound represented by the general formula (IIa) and 20% of the compound represented by the general formula (IIIa).
A matrix liquid crystal (Ha) exhibiting a phase was prepared.

【0059】母体液晶(H−a)は、The host liquid crystal (Ha) is

【0060】[0060]

【化10】 [Chemical 10]

【0061】から成るものである。次に、この母体液晶
(H−a)85%及び一般式(I)で表わされる第1表
中のNo.1の化合物15%から成る母体液晶(H−
1)を調製した。
It consists of: Next, 85% of the base liquid crystal (Ha) and No. 1 in Table 1 represented by the general formula (I). 1 of the matrix liquid crystal (H-
1) was prepared.

【0062】この母体液晶(H−1)80%及び式
(P)
This matrix liquid crystal (H-1) 80% and the formula (P)

【0063】[0063]

【化11】 [Chemical 11]

【0064】(式中、Prはn−プロピル基を表わ
す。)の光学活性化合物から成るキラルドーパント20
%から成るSC*液晶組成物(M−1)を調製した。こ
のSC*液晶組成物は55.5℃までSC*相を、68℃
までSA相を、71℃までN*相を、それぞれ示した。 (実施例2) 液晶表示素子の作成 実施例1で得られた液晶組成物(M−1)を用いて、以
下の手順で液晶表示素子を作成した。
(Wherein Pr represents an n-propyl group) a chiral dopant 20 composed of an optically active compound.
% SC * liquid crystal composition (M-1) was prepared. This SC * liquid crystal composition has SC * phase up to 55.5 ° C and 68 ° C
SA phase and N * phase up to 71 ° C., respectively. (Example 2) Preparation of liquid crystal display element The liquid crystal composition (M-1) obtained in Example 1 was used to prepare a liquid crystal display element by the following procedure.

【0065】まず、ITO蒸着ガラス板(EHC社製、
電極面積70mm2)を洗浄、乾燥した。これにポリイミ
ド形成溶液「PIQ」(日立化成工業社製)をスピナー
塗布機で塗布し、ポリイミド被膜を形成した(基板
A)。
First, an ITO vapor-deposited glass plate (manufactured by EHC,
The electrode area 70 mm 2 ) was washed and dried. A polyimide forming solution "PIQ" (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was applied to this with a spinner coater to form a polyimide coating (substrate A).

【0066】同様にして、グラスファイバーのスペーサ
ーを混合した、上記のポリイミド形成溶液を用いて、ス
ペーサーを含んだポリイミド被膜を形成した(基板
B)。 基板A及び基板Bをナイロン布でラビング処理を施した
後、一方の基板に熱硬化型エポキシ接着剤を塗布して、
基板A及び基板Bをそのラビング方向が互いに平行かつ
逆向きになるように重ね合わせ、80℃で3時間放置
し、硬化させ、セルを作製した。
Similarly, a polyimide coating containing spacers was formed using the above-mentioned polyimide forming solution mixed with glass fiber spacers (substrate B). After rubbing the substrates A and B with a nylon cloth, a thermosetting epoxy adhesive is applied to one of the substrates,
Substrates A and B were stacked so that the rubbing directions were parallel and opposite to each other, and the substrates were left at 80 ° C. for 3 hours to be cured to prepare a cell.

【0067】こうして作製したセルに、SC*液晶組成
物(M−1)を加熱して等方性液体相とした状態で注入
し、次いで、1分間に1℃の割合で徐冷を行い、N
*相、SA相、SC*相を配向させ、液晶表示素子を得
た。このセル厚を測定したところ、2.0μmであっ
た。
SC * liquid crystal composition (M-1) was injected into the cell thus prepared in a state of being heated to form an isotropic liquid phase, and then gradually cooled at a rate of 1 ° C. for 1 minute, N
A liquid crystal display device was obtained by orienting the * phase, the SA phase, and the SC * phase. When the cell thickness was measured, it was 2.0 μm.

【0068】このセルに電界強度10Vp-p/μmの矩
形波を印加してその電気光学応答速度を測定したとこ
ろ、25℃で35μ秒という高速応答が確認できた。こ
の時の自発分極は18.5nC/cm2であり、チルト
角は24.2゜であった。コントラストは良好であっ
た。 (比較例1)実施例1において調製した母体液晶(H−
a)80%及び式(P)の光学活性化合物から成るキラ
ルドーパント20%から成るSC*液晶組成物(M−
a)を調製した。このSC*液晶組成物(M−a)は6
7℃までSC*相を、69.5℃までSA相を、76℃
までN*相をそれぞれ示した。
A rectangular wave having an electric field intensity of 10 V pp / μm was applied to this cell and its electro-optical response speed was measured. As a result, a high-speed response of 35 μsec at 25 ° C. was confirmed. At this time, the spontaneous polarization was 18.5 nC / cm 2 and the tilt angle was 24.2 °. The contrast was good. (Comparative Example 1) The matrix liquid crystal (H-
a) SC * liquid crystal composition (M-) comprising 80% and 20% of a chiral dopant consisting of an optically active compound of formula (P).
a) was prepared. This SC * liquid crystal composition (Ma) has 6
SC * phase up to 7 ℃, SA phase up to 69.5 ℃, 76 ℃
Up to N * phase respectively.

【0069】実施例4と全く同様にして測定した電気光
学応答速度は、25℃において47μ秒であり、実施例
4と比較してかなり遅くなった。また、このときの自発
分極は21.7nC/cm2であり、チルト角は27.
6゜であった。 (比較例2)母体液晶(H−a)84%及び式(P)の
光学活性化合物から成るキラルドーパント16%から成
るSC*液晶組成物(M−c)は、67.5℃以下でS
*相を示し、その25℃における応答は45μ秒であ
った。またこのときの自発分極は14.4nC/cm2
であり、チルト角は30.6゜であった。
The electro-optical response speed measured in exactly the same manner as in Example 4 was 47 μsec at 25 ° C., which was considerably slower than that in Example 4. The spontaneous polarization at this time was 21.7 nC / cm 2 , and the tilt angle was 27.
It was 6 °. (Comparative Example 2) An SC * liquid crystal composition (Mc) comprising 84% of a matrix liquid crystal (Ha) and 16% of a chiral dopant composed of an optically active compound of the formula (P) has an S content of 67.5 ° C or lower.
The C * phase was exhibited, and the response at 25 ° C. was 45 μsec. The spontaneous polarization at this time is 14.4 nC / cm 2.
And the tilt angle was 30.6 °.

【0070】これに対し、母体液晶(H−a)90%及
び式(B)
On the other hand, the base liquid crystal (Ha) 90% and the formula (B)

【0071】[0071]

【化12】 [Chemical 12]

【0072】の化合物10%から成る母体液晶(H−
b)を調製した。この母体液晶(H−b)84%及び式
(P)の光学活性化合物から成るキラルドーパント16
%から成るSC*液晶組成物(M−b)を調製した。
A matrix liquid crystal (H-
b) was prepared. Chiral dopant 16 composed of 84% of the base liquid crystal (Hb) and the optically active compound of the formula (P).
% SC * liquid crystal composition (Mb) was prepared.

【0073】このSC*液晶組成物(M−b)のSC*
の上限温度は48.5℃とかなり低くなった。また、応
答速度は67μ秒とかなり遅くなった。このときの自発
分極は9.8nC/cm2であり、チルト角は20.4
゜であり、本発明のSC*液晶組成物と比較して小さく
なった。
The maximum temperature of the SC * phase of this SC * liquid crystal composition (Mb) was 48.5 ° C., which was considerably low. The response speed was 67 μsec, which was considerably low. At this time, the spontaneous polarization was 9.8 nC / cm 2 , and the tilt angle was 20.4.
Was smaller than the SC * liquid crystal composition of the present invention.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明の一般式(I)で表わされる化合
物を含有する強誘電性液晶組成物は、低粘性であるので
40μ秒以下という高速応答が可能であり、広いSC*
相の温度範囲を得ることも容易である。従って、表示用
光スイッチング素子の材料として極めて有用である。
The ferroelectric liquid crystal composition containing the compound represented by the general formula (I) of the present invention has a low viscosity, so that a high speed response of 40 μsec or less is possible and a wide SC *
It is also easy to obtain the temperature range of the phases. Therefore, it is extremely useful as a material for the optical switching element for display.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、R1及びR2は、各々独立的に炭素原子数6〜1
4の直鎖状アルキル基を表わす。)で表わされる化合物
を含有する強誘電性液晶組成物。
1. A compound represented by the general formula (I): (In the formula, R 1 and R 2 each independently have 6 to 1 carbon atoms.
4 represents a linear alkyl group. ) A ferroelectric liquid crystal composition containing a compound represented by:
【請求項2】 (1)一般式(II) 【化2】 (式中、R3及びR4の一方は炭素原子数4〜14のアル
コキシル基又はアルケニルオキシ基を表わし、他方は炭
素原子数4〜14の直鎖状アルキル基を表わす。)で表
わされる化合物を含有し、スメクチックC(SC)相を
示す母体液晶及び (2)光学活性化合物から成るキラルドーパント を含有することを特徴とする請求項1記載の強誘電性液
晶組成物。
2. (1) General formula (II): (In the formula, one of R 3 and R 4 represents an alkoxyl group or an alkenyloxy group having 4 to 14 carbon atoms, and the other represents a linear alkyl group having 4 to 14 carbon atoms). 2. The ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, further comprising: a matrix liquid crystal containing a liquid crystal and showing a smectic C (SC) phase, and (2) a chiral dopant composed of an optically active compound.
【請求項3】 一般式(II)において、R3が炭素原
子数6〜12の直鎖状のアルキル基であり、R4が炭素
原子数6〜12の直鎖状アルコキシル基である化合物を
含有する請求項2記載の強誘電性液晶組成物。
3. A compound represented by the formula (II), wherein R 3 is a linear alkyl group having 6 to 12 carbon atoms and R 4 is a linear alkoxy group having 6 to 12 carbon atoms. The ferroelectric liquid crystal composition according to claim 2, which contains.
【請求項4】 請求項1、2又は3記載の強誘電性液晶
組成物を構成要素とする液晶表示素子。
4. A liquid crystal display device comprising the ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, 2 or 3 as a constituent element.
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