JPH06298685A

JPH06298685A - ３，５−ジフルオロビフェニル誘導体

Info

Publication number: JPH06298685A
Application number: JP5088597A
Authority: JP
Inventors: Masashi Osawa; 政志大澤; Haruyoshi Takatsu; 晴義高津; Sadao Takehara; 貞夫竹原
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1994-10-25

Abstract

(57)【要約】【構成】一般式（Ｉ）【化１】（Ｒ：炭素原子数１〜７のアルコキシル基により置換さ
れていてもよい炭素原子数１〜１０の直鎖状アルキル
基、又は炭素原子数２〜１０のアルケニル基）で表わさ
れる化合物及びそれを含有する液晶組成物。【効果】この化合物は、ネマチック液晶として現在汎
用されている母体液晶との相溶性に優れており、母体液
晶のＮ−Ｉ点を低下させることなく、融点を効果的に低
下させることができ、しかもしきい値電圧を低下させる
ことができる。また、シアノ基が存在しないので、高い
電圧保持率を得ることも可能である。従って、この化合
物は、ワープロやノートパソコン等に利用されているＳ
ＴＮ液晶表示や、アクティブマトリックス駆動の液晶テ
レビなど高速応答性を重視する液晶表示装置の構成材料
として有用である。

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
て有用な、新規な３，５−ジフルオロビフェニル誘導体
である液晶性化合物に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、時計、電卓をはじめと
して、最近では、ワープロ、コンピュータ端末ディスプ
レイ等、情報表示素子として用いられ、電子装置と人と
のインターフェースとして重要性を増してきている。

【０００３】液晶を用いた表示方式は、（１）電界効果
（ＦＥＭ）型、（２）動的散乱（ＤＳＭ）型及び（３）
熱効果（ＴＥＭ）型の３つに大別される。これらの効果
を利用した種々の表示方式が提案されているが、現在ま
でのところ実用化されているのは、電界効果型を用いた
表示方式である。この電界効果型には、ねじれネマチッ
ク（ＴＮ）型、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）型、ゲス
ト−ホスト（ＧＨ）型、電界制御複屈折（ＥＣＢ）型、
コレステリック−ネマチック相転移（ＣＮ−ＰＴ）型、
表面安定化強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ）型等がある。こ
の中で、現在主流となっているのは、ＴＮ型及びＳＴＮ
型である。このうち、ＳＴＮ型では、駆動方式の改良等
により、ある程度までは容量の増加は可能となったが、
近年の大表示容量要求に対しては、もはや限界となっ
た。そこで、表示画素ごとにしきい特性をもつ非線形素
子を用いた、ＭＩＭ（Metal Insurator Metal）方式、
能動素子を用いたＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式
等のアクティブマトリックス方式が実用化され、大容量
化に向けて急速に発展しつつある。

【０００４】これらの液晶表示方式に用いられる液晶材
料には、各々の表示方式の特徴に応じて種々の特性が要
求されているが、広い温度範囲で動作可能なこと、低電
圧駆動が可能であることは、共通して特に重要な要求特
性である。更に、アクティブマトリックス方式には高い
電圧保持率が要求される。

【０００５】広い温度範囲で駆動を可能とするために
は、広い温度範囲で液晶相、特にネマチック相を示す液
晶組成物が必要であり、このような組成物を調製するた
めには、母体液晶のネマチック相−等方性液体相転移温
度（Ｎ−Ｉ点）を上昇させる化合物も重要であるが、逆
に組成物の融点を低下させ、低温域でのネマチック相温
度範囲を拡大する化合物も必要である。

【０００６】また、低電圧駆動を可能とするためには、
しきい値電圧（Ｖ_th）の低い化合物、あるいは添加によ
り組成物のＶ_thを低下できる化合物が必要である。しき
い値電圧（Ｖ_th）を低下させる化合物としては、例え
ば、シアノ基を有する化合物が知られているが、この化
合物は液晶組成物の電圧保持率を大きく低下させてしま
う傾向を有しているので、低電圧駆動及び高電圧保持率
が要求されるアクティブマトリックス駆動方式に用いる
ことは非常に困難であった。

【０００７】このようなことから、シアノ基が存在せ
ず、しかも組成物のしきい値電圧（Ｖ _th）を低下できる
化合物が必要とされている。現在、シアノ基が存在せ
ず、アクティブマトリックス駆動方式に使用可能な化合
物としては、例えば式（ａ）

【０００８】

【化２】

【０００９】の化合物が知られている。しかしながら、
この式（ａ）の化合物は、現在汎用されている母体液晶
に混合した場合、母体液晶のＮ−Ｉ点を上昇させること
はできるものの、同時にＶ_thも大きく上昇させてしまう
という欠点を有しており、また、組成物の融点を低下さ
せ、組成物のネマチック相温度範囲を拡大する効果もほ
とんど認められなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、シアノ基が存在しない化合物であって、液
晶組成物に混合した場合、組成物のＮ−Ｉ点を低下させ
ることなく融点を大きく低下させ、しかもＶ_thを低下さ
せることができるアクティブマトリックス駆動用の新規
化合物を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、一般式（Ｉ）

【００１２】

【化３】

【００１３】（式中、Ｒは炭素原子数１〜７のアルコキ
シル基により置換されていてもよい炭素原子数１〜１０
のアルキル基、又は炭素原子数２〜１０のアルケニル基
を表わすが、炭素原子数１〜１０の直鎖状アルキル基が
好ましく、特に炭素原子数２〜４の直鎖状アルキル基が
好ましく、シクロヘキサン環はトランス配置を表わ
す。）で表わされる３，５−ジフルオロビフェニル誘導
体を提供する。

【００１４】本発明の一般式（Ｉ）の化合物において、
Ｖ_thのより低い化合物を得る場合、Ｒは炭素原子数１〜
７のアルコキシル基又は炭素原子数２〜１７のアルコキ
シアルキル基が好ましく、Ｎ−Ｉ点のより高い化合物あ
るいは粘性のより低い化合物を得る場合、Ｒは炭素原子
数２〜１０のアルケニル基が好ましい。

【００１５】本発明に係わる一般式（Ｉ）で表わされる
化合物は、例えば、次の製造工程に従って製造すること
ができる。

【００１６】

【化４】

【００１７】（上記中、Ｒは一般式（Ｉ）におけると同
じ意味を表わし、Ｘは臭素原子又は沃素原子を表わし、
シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。）

【００１８】１−ブロモ−３，５−ジフルオロベンゼン
をマグネシウムと反応させてグリニヤール試剤とした
後、パラジウム等の触媒の存在下に一般式（ＩＩ）の化
合物と反応させることにより一般式（Ｉ）の化合物を製
造することができる。

【００１９】本発明に係わる一般式（Ｉ）で表わされる
化合物は、以下に示すように優れた特徴を有する。第１
表は、現在汎用されている低いしきい値電圧（Ｖ_th）を
有する母体液晶（Ａ）９０重量％及び本発明に係わる式
（Ｉ−１）

【００２０】

【化５】

【００２１】の化合物１０重量％からなる混合液晶
（Ｂ）について測定した、Ｎ−Ｉ点、Ｖ_thを掲示し、比
較のために母体液晶（Ａ）９０重量％及び前述の式
（ａ）の化合物１０重量％からなる混合液晶（Ｃ）、及
び母体液晶（Ａ）についても同様に測定した、Ｎ−Ｉ
点、Ｖ_thを掲示したものである。

【００２２】尚、母体液晶（Ａ）は、

【００２３】

【化６】

【００２４】（式中、シクロヘキサン環はトランス配置
を表わす。）から成るものである。

【００２５】

【表１】

【００２６】上記第１表から、本発明に係わる式（Ｉ−
１）の化合物は母体液晶（Ａ）のしきい値電圧（Ｖ_th）
を低下させているが、これとは逆に、式（ａ）の化合物
はＶ _thを大きく上昇させてしまっている。従って、比較
の式（ａ）の化合物を用いて、しきい値電圧の低い液晶
組成物を得ることはできないことが明らかである。

【００２７】また、本発明の一般式（Ｉ）の化合物は組
成物の融点を低下させる効果を有する。例えば、

【００２８】

【化７】

【００２９】（式中、シクロヘキサン環はトランス配置
を表わす。）からなる母体液晶（Ｄ）を調製した。この
母体液晶（Ｄ）はＮ−Ｉ点及び電圧保持率が高く、高速
応答性にも優れているので、特にアクティブマトリック
ス用として有用であるが、融点が１１℃と高いものであ
った。

【００３０】この母体液晶（Ｄ）９０重量％及び本発明
の式（Ｉ−１）の化合物１０重量％からなる混合液晶の
融点は−１０℃であり、融点は２１度も低下している。
これに対して、母体液晶（Ｄ）９０重量％及び比較の式
（ａ）の化合物１０重量％からなる混合液晶は、融点が
＋８℃であり、ほとんど融点が低下していないことが明
らかである。このことから、本発明の一般式（Ｉ）で表
わされる化合物は、液晶組成物のネマチック相温度範囲
を拡大、特に低温側に拡大できる化合物として有用であ
る。

【００３１】また、本発明の一般式（Ｉ）の化合物はシ
アノ基が存在しないので、この化合物を含有する組成物
は電圧保持率が高い。

【００３２】以上のことから、本発明に係わる式（Ｉ−
１）の化合物は、液晶組成物のネマチック相温度範囲を
特に低温域に拡大することができ、しかも高い電圧保持
率を得ることができるので、特に低電圧駆動可能なＴＦ
Ｔ等のアクティブマトリックス駆動用として好適である
ことが理解できる。

【００３３】このように、一般式（Ｉ）で表わされる化
合物と混合して使用することのできるネマチック液晶化
合物の好ましい代表例としては、例えば、４−置換安息
香酸４−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキサ
ンカルボン酸４−置換フェニルエステル、４−置換シク
ロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニリルエステ
ル、４−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）
安息香酸４−置換フェニルエステル、４−（４−置換シ
クロヘキシル）安息香酸４−置換フェニルエステル、４
−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４−置換シクロ
ヘキシルエステル、４，４’−置換ビフェニル、１−
（４−置換フェニル）−４−置換シクロヘキサン、４，
４”−置換ターフェニル、１−（４’−置換ビフェニリ
ル）−４−置換シクロヘキサン、１−（４−置換シクロ
ヘキシル）−４−（４−置換フェニル）シクロヘキサ
ン、２−（４−置換フェニル）−５−置換ピリミジン、
２−（４−置換ビフェニリル）−５−置換ピリミジン、
１−（４−置換シクロヘキシル）−２−（４−置換シク
ロヘキシル）エタン、１−（４−置換シクロヘキシル）
−２−（４−置換フェニル）エタン、１−［４−（４−
置換シクロヘキシル）シクロヘキシル］−２−（４−置
換フェニル）エタン、１−［４−（４−置換フェニル）
シクロヘキシル］−２−（４−置換シクロヘキシル）エ
タン、１−（４−置換フェニル）−２−（４−置換フェ
ニル）エチン、１−［４−（４−置換シクロヘキシ
ル）］−２−（４−置換フェニル）エチンなどを挙げる
ことができる。

【００３４】特に、アクティブマトリックス用として
は、４，４’−置換ビフェニル、１−（４−置換フェニ
ル）−４−置換シクロヘキサン、４，４”−置換ターフ
ェニル、１−（４’−置換ビフェニリル）−４−置換シ
クロヘキサン、１−（４−置換シクロヘキシル）−４−
（４−置換フェニル）シクロヘキサン、１−（４−置換
シクロヘキシル）−２−（４−置換シクロヘキシル）エ
タン、１−（４−置換シクロヘキシル）−２−（４−置
換フェニル）エタン、１−［４−（４−置換シクロヘキ
シル）シクロヘキシル］−２−（４−置換フェニル）エ
タン、１−［４−（４−置換フェニル）シクロヘキシ
ル］−２−（４−置換シクロヘキシル）エタン、１−
（４−置換フェニル）−２−（４−置換フェニル）エチ
ン、１−［４−（４−置換シクロヘキシル）］−２−
（４−置換フェニル）エチンなどを挙げることができ
る。

【００３５】

【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明を更に
説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。

【００３６】（実施例１）３，５−ジフルオロ−４’
−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）ビフェニ
ルの合成

【００３７】

【化８】

【００３８】マグネシウム1.1gをテトラヒドロフラン5m
lに懸濁し、１−ブロモ−３，５−ジフルオロベンゼン
7.1g(36.8ミリモル)のテトラヒドロフラン35ml溶液を、
テトラヒドロフランが穏やかに還流を続ける速度で滴下
した。滴下終了後、更に１時間加熱還流した。室温まで
放冷した後、過剰のマグネシウムを濾別した。濾液を４
−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−１−ヨ
ードベンゼン10.0g(30.5ミリモル)、塩化パラジウム0.2
gのテトラヒドロフラン50ml溶液に室温で３０分間滴下
した。滴下後、更に４時間加熱還流させ、室温まで放冷
した。１０％塩酸を反応液が弱酸性になるまで加え、反
応生成物を酢酸エチル200mlで抽出した。有機層を飽和
食塩水で洗浄した後に無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶
媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマ
トグラフィー（展開溶媒：ヘキサン）を用いて精製し
て、３，５−ジフルオロ−４’−（トランス−４−プロ
ピルシクロヘキシル）ビフェニル7.3g(23.2ミリモル)を
得た。更に、エタノールから再結晶させて融点を測定し
たところ、５８．２℃であった。また、冷却下でネマチ
ック相を示すが、結晶化のため相転移温度は測定できな
かった。

【００３９】（実施例２）液晶組成物の調製（１）

【００４０】

【化９】

【００４１】（式中、シクロヘキサン環はトランス配置
を表わす。）からなる母体液晶（Ａ）を調製したとこ
ろ、Ｎ−Ｉ点と２０℃におけるしきい値電圧（Ｖ_th）は
次の通りであった。

【００４２】Ｎ−Ｉ点５４．５℃ Ｖ_th １．６０Ｖこの母体液晶（Ａ）９０重量％及び実施例１の

【００４３】

【化１０】

【００４４】の化合物１０重量％からなる混合液晶
（Ｂ）を調製したところ、Ｎ−Ｉ点と２０℃におけるＶ
_thは次の通りであった。Ｎ−Ｉ点５４．０℃ Ｖ_th １．５８Ｖ以上の結果から、実施例１の化合物は、母体液晶のＮ−
Ｉ点をほとんど低下させずにＶ_thを低下させていること
が理解できる。

【００４５】（実施例３）液晶組成物の調製（２）

【００４６】

【化１１】

【００４７】（式中、シクロヘキサン環はトランス配置
を表わす。）からなる高速応答性に優れたアクティブマ
トリックス用の母体液晶（Ｄ）を調製したところ、その
融点は＋１１℃であった。

【００４８】この液晶組成物（Ｄ）９０重量％及び実施
例１の

【００４９】

【化１２】

【００５０】の化合物１０重量％からなる混合液晶を調
製したところ、融点は−１０℃であり、２１度も低下し
た。

【００５１】（比較例）比較のために、母体液晶（Ａ）
９０重量％及びアクティブマトリックス用として使用可
能な式（ａ）

【００５２】

【化１３】

【００５３】の化合物１０重量％からなる混合液晶
（Ｃ）を調製したところ、Ｎ−Ｉ点と２０℃におけるＶ
_thは次の通りであった。Ｎ−Ｉ点５９．８℃ Ｖ_th １．６４Ｖ以上の結果から、式（ａ）の化合物は母体液晶のＮ−Ｉ
点を上昇させるものの、しきい値電圧も大きく上昇させ
てしまうことが理解できる。

【００５４】（比較例２）前述の液晶組成物（Ｄ）９０
重量％及び式（ａ）の化合物１０重量％からなる混合液
晶を調製したところ、その融点は＋８℃であり、融点は
３度しか低下しなかった。

【００５５】

【発明の効果】本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合
物は、ネマチック液晶として現在汎用されている母体液
晶との相溶性に優れており、しきい値電圧（Ｖ_th）を低
下させることができ、また、シアノ基が存在しないの
で、高い電圧保持率を得ることができる。更に、液晶組
成物の融点を効果的に低下させることができるので、広
範なネマチック相を有する液晶組成物を得ることができ
る。

【００５６】従って、本発明の一般式（Ｉ）で表わされ
る化合物は、ワープロやノートパソコン等に利用されて
いるＳＴＮ液晶表示や、アクティブマトリックス駆動の
液晶テレビなど、高速応答性を重視する液晶表示装置の
構成材料として有用な液晶材料である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式（Ｉ）【化１】（式中、Ｒは炭素原子数１〜７のアルコキシル基により
置換されていてもよい炭素原子数１〜１０のアルキル
基、又は炭素原子数２〜１０のアルケニル基を表わ
す。）で表わされる化合物。
【請求項２】Ｒが炭素原子数１〜１０の直鎖状アルキ
ル基である請求項１記載の化合物。
【請求項３】請求項１記載の一般式（Ｉ）で表わされ
る化合物を含有する液晶組成物。