JPH0558981A - 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

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

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JPH0558981A
JPH0558981A JP21523391A JP21523391A JPH0558981A JP H0558981 A JPH0558981 A JP H0558981A JP 21523391 A JP21523391 A JP 21523391A JP 21523391 A JP21523391 A JP 21523391A JP H0558981 A JPH0558981 A JP H0558981A
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JP
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liquid crystal
compound
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crystal composition
reacting
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JP21523391A
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English (en)
Inventor
Shuhei Yamada
周平 山田
Shiyuuji Ikukawa
修司 幾川
Saneko Nakayama
実子 中山
Yoshio Yudasaka
美穂 湯田坂
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 【化1】 (上式中、R1は炭素数が1〜10の直鎖アルキル基を
示す)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、実用温度範囲が広くさらにしきい値電圧の低
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をさらに大きくしたスーパーツ
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2の特性
を満足させるためには、結晶相−ネマチック液晶相転移
点(以下C−N点という)が低く、さらにネマチック液
晶相−等方性液体転移点(以下N−I点という)が高い
液晶化合物が必要となる。また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Δ
εという)との間には次の関係式があり、Vthを下げる
にはΔεが大きく、Kが小さ Vth∝(K/Δε)1/2 い液晶化合物が必要になる。しかし液晶化合物の分子量
が大きいほどN−I点が高く、Δεが小さく、逆に液晶
化合物の分子量が小さいほどN−I点が低くΔεが大き
くなるという傾向がある。そのため2の特性と4の特性
を同時に満足させる液晶化合物はほとんどなく、2の特
性を持つ化合物と4の特性を持つ液晶化合物を組み合わ
せた組成物が用いられているのが一般的である。
【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実
用温度範囲が広く、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9】
【0016】(上式中、Rは炭素数が1〜10の直鎖ア
ルキル基を示す)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(3)と化合物(4)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
(5)を得る。
【0020】工程3)化合物(5)をニトロベンゼン中
で塩化アルミニウムの存在下塩化アセチルと反応させて
化合物(6)を得る。
【0021】工程4)化合物(6)をジオキサン中で臭
素と水酸化ナトリウムで反応させ化合物(7)を得る。
【0022】工程5)化合物(7)を塩化チオニルと反
応させ化合物(8)を得る。
【0023】工程6)化合物(8)をアンモニア水と反
応させ化合物(9)を得る。
【0024】工程7)化合物(9)を塩化チオニルと反
応させ化合物(1)を得る。
【0025】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実用温度範囲が広
くしきい値電圧が低いという特徴を有する。
【0026】
【表2】
【0027】(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。
【0028】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。
【0029】
【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。
【0030】(実施例1)〔化合物(1)の合成〕 4−ブチル−3’−フルオロ−4”−シアノターフェニ
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。
【0031】工程2)窒素雰囲気中、4−ブロモ−2−
フルオロビフェニル40.2g、テトラキストリフェニルフ
ォスフィンパラジウム4.6g、ベンゼン270ml、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26.7g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。得られた残さをメタノールとアセト
ンの混合溶媒中より再結晶をし、4−ブチル−3'-フルオロ
ターフェニル39.4gを得た。
【0032】工程3)塩化アルミニウム22.1g、4−ブ
チル−3’−フルオロターフェニル39.4gをニトロベン
ゼン276mlに溶解し、0℃以下に冷却した。その中へニ
トロベンゼン55mlに溶かした塩化アセチル13gを滴下し
た。その後室温で2時間攪拌し、さらに50℃で1時間
攪拌した。反応終了後反応液を氷550g、水110ml、濃塩
酸110mlの溶液中に注いだ。クロロホルムで抽出し、水
で3回洗浄を行い、クロロホルムを留去した。残さを水
蒸気蒸留し、ニトロベンゼンを除いた後、アセトンとメ
タノールの混合溶媒中より再結晶を行い4−ブチル−
3’−フルオロ−4”−アセチルターフェニル25.7gを
得た。
【0033】工程4)ジオキサン360mlに4−ブチル−
3’−フルオロ−4”−アセチルターフェニル25.7gを
加え5℃以下で攪拌した。その中へ水153mlに水酸化ナ
トリウム28g、臭素43.1gを溶かした溶液を滴下した。
その後5℃以下で1時間、40℃で2時間攪拌した。反
応終了後、反応液を水700ml中へあけ、結晶を濾過し
た。得られた結晶を濃塩酸36ml、エタノール350mlの混
合液中に入れ、2時間攪拌した。その後水700mlを加え
結晶を濾過し、エタノールで洗浄後80℃で乾燥し、4
−ブチル−3’−フルオロ−4”−カルボン酸29.3gを
得た。
【0034】工程5)4−ブチル−3’−フルオロ−
4”−カルボン酸29.3gを塩化チオニル100mlに加え、
5時間還流した。その後、塩化チオニルを留去し、4−
ブチル−3’−フルオロ−4”−カルボン酸クロライド
27.2gを得た。
【0035】工程6)アンモニア水20mlを0℃以下に冷
却し激しく攪拌した。その中へ4−ブチル−3’−フル
オロ−4”−カルボン酸クロライド10gをアセトン150m
lに溶かした溶液を滴下した。その後室温で1時間攪拌
し、析出した結晶を濾過し、水洗を行った。その後エタ
ノールで洗浄し、乾燥させ、4−ブチル−3’−フルオ
ロ−4”−カルボン酸アミド8.4gを得た。
【0036】工程7)4−ブチル−3’−フルオロ−
4”−カルボン酸アミド8.4gを塩化チオニル30mlに加
え3時間還流した。その後塩化チオニルを留去し、水を
加え、クロロホルムで抽出した。水洗、5%水酸化カリ
ウム溶液で洗浄後もう一度水洗しクロロホルムを留去し
た。残さを減圧蒸留(240〜254℃/3mmHg)し、アセト
ンとメタノールの混合中より再結晶を行い4−ブチル−
3’−フルオロ−4”−シアノターフェニル3.2gを得
た。この化合物のC−N点は78.6℃であり、N−I点は
189.0℃であった。
【0037】同様の方法で以下の化合物を合成した。
【0038】4−メチル−3’−フルオロ−4”−シア
ノターフェニル 4−エチル−3’−フルオロ−4”−シアノターフェニ
ル 4−プロピル−3’−フルオロ−4”−シアノターフェ
ニル 結晶相−スメクチック液晶相転移点 85.2℃ スメクチック液晶相−ネマチック液晶相転移点 87.7℃ N−I点 208.1℃ 4−ペンチル−3’−フルオロ−4”−シアノターフェ
ニル C−N点 91.1℃ N−I点 190.1℃ 4−ヘキシル−3’−フルオロ−4”−シアノターフェ
ニル 4−ヘプチルル−3’−フルオロ−4”−シアノターフ
ェニル 4−オクチル−3’−フルオロ−4”−シアノターフェ
ニル 4−ノニル−3’−フルオロ−4”−シアノターフェニ
ル 4−デシル−3’−フルオロ−4”−シアノターフェニ
ル (実施例2)〔液晶組成物〕 シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル系液晶をベ
ース液晶とし、下記のとおりの組成比率で本発明化合物
である実施例1の液晶組成物を作った。
【0039】
【表3】
【0040】組成物a〜fのN−I点、複屈折(以下Δ
nという)を測定した。その結果は以下のとおりであ
る。
【0041】
【表4】
【0042】(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〜f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〜Fを作成した。
【0043】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。
【0044】
【数1】
【0045】測定の結果は以下のとおりであった。
【0046】
【表5】
【0047】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。
【0048】
【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、実用温度範囲を
広くし、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 (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 【化1】 (上式中、R1は炭素数が1〜10の直鎖アルキル基を
    示す)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、R1は炭素数が1〜10の直鎖アルキル基を
    示す)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、R1は炭素数が1〜10の直鎖アルキル基を
    示す)で表されるターフェニル誘導体の少なくとも1種
    類を1〜30重量% 一般式 【化4】 (上式中、R2、R3はともに炭素数が1〜10の直鎖ア
    ルキル基を示し、シクロヘキサン環はトランス配置であ
    る)で表されるシクロヘキサンカルボン酸フェニルエス
    テル誘導体の少なくとも1種類を30〜90重量%を含
    有することを特徴とする請求項2に記載のターフェニル
    誘導体を含有する液晶組成物。
  4. 【請求項4】一般式 【化5】 (上式中、R1は炭素数が1〜10の直鎖アルキル基を
    示す)で表されるターフェニル誘導体の少なくとも1種
    類を5〜20重量% 一般式 【化6】 (上式中、R2、R3はともに炭素数が1〜10の直鎖ア
    ルキル基を示し、シクロヘキサン環はトランス配置であ
    る)で表されるシクロヘキサンカルボン酸フェニルエス
    テル誘導体の少なくとも1種類を50〜80重量% 一般式 【化7】 (上式中、R4〜R9は炭素数が1〜10の直鎖アルキル
    基を示し、シクロヘキサン環はトランス配置である)で
    表される正の誘電異方性を持つ化合物の少なくとも1種
    類を10〜40重量%を含有することを特徴とする請求
    項2に記載のターフェニル誘導体を含有する液晶組成
    物。
  5. 【請求項5】一般式 【化8】 (上式中、R1は炭素数が1〜10の直鎖アルキル基を
    示す)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。
JP21523391A 1991-08-27 1991-08-27 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 Pending JPH0558981A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002226859A (ja) * 2001-02-01 2002-08-14 Dainippon Ink & Chem Inc ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置
JP2007045833A (ja) * 1994-12-17 2007-02-22 Merck Patent Gmbh ベンゼン誘導体
WO2021127950A1 (zh) * 2019-12-24 2021-07-01 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种向列型液晶组合物及在液晶显示器件中的应用

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