JPH0859556A

JPH0859556A - エステル誘導体およびそれを含有する液晶組成物

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Publication number: JPH0859556A
Application number: JP6191506A
Authority: JP
Inventors: Yumiko Sakamaki; 由美子酒巻; Tomijiro Naito; 富次郎内藤
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1994-08-15
Filing date: 1994-08-15
Publication date: 1996-03-05
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP3594995B2

Abstract

(57)【要約】【構成】一般式（Ｉ）で表されるエステル誘導体、お
よびこのエステル誘導体を含有する液晶組成物。【化１】（ただし、Ｘはフッ素原子またはシアノ基またはメチル
基を示し、Ｙはフッ素原子または水素原子であるものと
する。）【効果】本発明のエステル誘導体は、液晶組成物に混
合することにより、液晶組成物のＮ−Ｉ点を高くし、複
屈折を大きくし、Ｖthを低くすることができる。また、
種々の液晶化合物との充分な相互溶解性が得られ、液晶
組成物の構成物質として多くの液晶材料と組み合わせて
使用することができ、液晶組成物の特性改良に有用なも
のである。そのため、本発明のエステル誘導体を含有す
る液晶組成物は液晶材料として優れた特性を有し、また
この液晶組成物を搭載した液晶表示装置は、温度範囲が
広く、広い視野角を持ち、低い駆動電圧で動作させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶材料として有用なエ
ステル誘導体に関し、さらにこのエステル誘導体を含有
する液晶組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、時計、電卓をはじめワ
ープロ、テレビ等に広く利用されている。これらの液晶
表示装置の中で特に多く使用されているのは、液晶材料
の光学的異方性および誘電率異方性を利用したＴＮ型
（ねじれネマティック型）液晶表示装置である。

【０００３】現在ＴＮ型などの液晶表示装置に用いられ
る液晶材料に要求される特性としては、液晶温度範囲が
広いこと、電気光学的に速い応答速度を得るために粘度
が小さいこと、広い視野角範囲、高いコントラストを得
るために適切な複屈折（△ｎ）をもつこと、低い駆動電
圧を得るために誘電率異方性（△ε）が大きいこと、化
学的および光学的に安定であることなどが挙げられる。

【０００４】実用されている液晶組成物は通常、室温付
近に液晶相を有する化合物と、室温より高い温度領域に
液晶相を有する化合物とを混合して調整される。液晶表
示装置が屋外で使用し得る為には−４０℃〜９０℃の温
度範囲で安定に存在しなければならないし、また誘電率
異方性、屈折率異方性の温度依存性、つまりＮ−Ｉ点
（ネマティック−等方相転移温度）付近では急激な変化
が起こるので、Ｎ−Ｉ点の高い液晶材料が必要となる。

【０００５】また、広視野角、高コントラストを得るた
めには、液晶層のリターデーション△ｎ・ｄ（△ｎは液
晶材料の複屈折、ｄは液晶層の厚み）を最適化する必要
がある。しかし、実用に使用される液晶表示装置では液
晶層の厚みｄが、ある限定された範囲で設定されてお
り、かつ応答速度を速くすることが要求されているため
に、液晶層の厚みｄは薄くなる傾向が強まっている。よ
って、複屈折△ｎが大きな液晶材料が必要とされてい
る。

【０００６】駆動電圧はしきい値電圧Ｖthの値に依存
し、しきい値電圧Ｖthは誘電率の異方性△εの平方根に
反比例する。そのため誘電率の異方性△εが正の液晶材
料を用いるとしきい値電圧Ｖthを低い値に抑えることが
できる。

【０００７】これまで、種々の液晶化合物が開発され、
使用されているが、以上のような特性を全て満足する単
一の液晶化合物は未だに見い出されていない。そのため
にいろいろな特性をもった数種の液晶化合物を混合した
り、あるいは非液晶化合物を混合したりして実用に供し
ているのが現状であるが、やはり、充分満足できるもの
ではない。

【０００８】また、この様な液晶化合物に、エステル誘
導体を混合して用いる例もある。エステル誘導体には種
々のものがあるが、液晶の添加物として用いられるもの
には、２−ブテン酸−（４−フルオロフェニル）エステ
ル、２−ブテン酸−（４−シアノフェニル）エステル等
がある。しかし、４−（２，４−ヘキサジエン酸）安息
香酸のフェニルエステル化合物は知られていなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上示したように、こ
れまで、液晶組成物については種々検討されているが、
未だ完全と言われるものは見いだされていない。また、
液晶組成物に用いられる化合物は、いずれもその特性に
一長一短があり、さらに液晶表示装置によって、前記要
求される特性の度合いも異なるため、目的に応じた特性
を与える新たな液晶化合物および、液晶添加物の出現が
待ち望まれている。そこで本発明の目的は、液晶組成物
に混合することによって、液晶組成物のＮ−Ｉ点を高く
し、複屈折△ｎを大きくし、かつしきい値電圧Ｖthを小
さくすることのできる新規なエステル誘導体を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のエステル誘導体
は一般式（Ｉ）で表されるものである。

【００１１】

【化２】

【００１２】（ただし、Ｘはフッ素原子またはシアノ基
またはメチル基を示し、Ｙはフッ素原子または水素原子
であるものとする。）

【００１３】また、本発明の液晶組成物は、一般式
（Ｉ）で表されるエステル誘導体を少なくとも一種含有
するものである。

【００１４】本発明のエステル誘導体において置換基と
して与えられているフッ素原子の代わりに、塩素原子、
あるいは臭素原子を用いたものでもよいが、粘度及び比
抵抗の観点からフッ素原子のものが好ましい。

【００１５】本発明のエステル誘導体の製造方法につい
て、化３に例をあげて説明する。なお式中Ｘ、Ｙは前記
した意味を示す。まず、カルボン酸に塩化チオニル、五
酸化リン等のハロゲン化剤を作用させて酸塩化物（ｂ）
を製造する。次に酸塩化物（ｂ）と４−ヒドロキシ安息
香酸（ｃ）とをピリジン等の不活性有機溶媒中で反応さ
せた後、反応混合物を水洗、乾燥、再結晶させ、４−置
換安息香酸（ｄ）を作製する。さらにこの４−置換安息
香酸（ｄ）に塩化チオニル、五酸化リン等のハロゲン化
剤を作用させて酸塩化物（ｅ）を製造する。そして、酸
塩化物（ｅ）と置換フェノール（ｆ）とをピリジン等の
不活性有機溶媒中で反応させた後、反応混合物を水洗、
乾燥、再結晶することにより一般式（Ｉ）で表されるエ
ステル誘導体を得ることができる。

【００１６】

【化３】

【００１７】本発明のエステル誘導体は、液晶組成物に
混合することによって、液晶組成物のＮ−Ｉ点を高く
し、複屈折△ｎを大きくし、かつしきい値電圧Ｖthを小
さくすることのできる優れた化合物である。

【００１８】本発明のエステル誘導体は多くの液晶化合
物と混合し、液晶組成物を製造することができる。本発
明のエステル誘導体と混合可能な液晶化合物としてはエ
ステル系、シクロヘキシルフェニル系、ビフェニル系、
ピリミジン系、ジオキサン系、トラン系などが挙げられ
る。更に、これらの液晶化合物を複数混合したものに本
発明のエステル誘導体を混合して用いることもできる。

【００１９】

【作用】本発明のエステル誘導体は、通常の液晶化合物
と比べて、分子の棒状性があるため液晶性が優れてお
り、そのため液晶化合物に混合することにより、液晶組
成物のＮ−Ｉ点を高くすることができる。また、末端基
に二重結合とエステル結合を持つために共役系が存在
し、なおかつその存在領域が分子長軸方向に長いので、
液晶化合物に混合することによって、液晶組成物の複屈
折を大きくすることができ、同時に誘電率の異方性も大
きくするので、Ｖthを低くすることができる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。また、本実施例におけるしきい値電圧Ｖthは、液晶
組成物をセル厚９μｍのＴＮ型液晶表示装置に搭載して
測定した値である。

【００２１】（実施例１）２，４−ヘキサジエン酸１
１．２ｇに塩化チオニル１１．８ｇを加え、還流下で２
時間反応させ、反応終了後減圧下で塩化チオニルを留去
し、その後２０ｍｍＨｇで減圧蒸留し、２，４−ヘキサ
ジエン酸塩化物１０．４ｇを得た。これをトルエン５０
ｍｌに溶解させ、４−ヒドロキシ安息香酸１１．０ｇと
ピリジン１００ｇを加え、４０℃で３時間反応させた。
反応終了後１００ｍｌの水を加えて有機層を分離し、希
塩酸、次いで希アルカリ水溶液の順で洗浄し、さらに飽
和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムを加えて乾
燥させた。次にこの有機層を濾過し、濾液から溶媒を減
圧留去した。得られた反応生成物をエタノールから再結
晶し、４−（２，４−ヘキサジエン酸）安息香酸１３．
９ｇを得た。さらに塩化チオニル７．１ｇを加え、還流
下で２時間反応させ、反応終了後減圧下で塩化チオニル
を留去し、４−（２，４−ヘキサジエン酸）安息香酸塩
化物１０．０ｇを得た。これをトルエン５０ｍｌに溶解
させ、４−シアノフェノール４．８ｇとピリジン１００
ｇを加え４０℃で３時間反応させた。反応終了後１００
ｍｌの水を加えて有機層を分離し、希塩酸、次いで希ア
ルカリ水溶液の順で洗浄し、さらに飽和食塩水で洗浄し
た後、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥させた。次にこ
の有機層を濾過し、濾液から溶媒を減圧留去した。得ら
れた反応生成物をエタノールから再結晶し、化４記載の
化合物である４−（２，４−ヘキサジエン酸）安息香酸
−（４−シアノフェニル）エステル６．７ｇを得た。こ
の化合物はネマティック液晶で、Ｃ−Ｎ点（結晶−ネマ
ティック相転移温度）が１４１．０℃、Ｎ−Ｉ点が２２
７．５℃であった。また、この化合物の赤外線吸収スペ
クトルを図１に示す。

【００２２】

【化４】

【００２３】（実施例２）４−シアノフェノール４．８
ｇの代わりに４−メチルフェノール４．３ｇを使用する
以外は実施例１と同様の方法で化５記載の化合物である
４−（２，４−ヘキサジエン酸）安息香酸−（４−メチ
ルフェニル）エステル６．４ｇを得た。この化合物はネ
マティック液晶で、Ｃ−Ｎ点が１０８．９℃、Ｎ−Ｉ点
が１９９．２℃であった。また、この化合物の赤外線吸
収スペクトルを図２に示す。

【００２４】

【化５】

【００２５】（実施例３）４−シアノフェノール４．８
ｇの代わりに４−フルオロフェノール４．５ｇを使用す
る以外は実施例１と同様の方法で化６記載の化合物であ
る４−（２，４−ヘキサジエン酸）安息香酸−（４−フ
ルオロフェニル）エステル６．５ｇを得た。この化合物
はネマティック液晶で、Ｃ−Ｎ点が１１５．６℃、Ｎ−
Ｉ点が１６２．７℃であった。また、この化合物の赤外
線吸収スペクトルを図３に示す。

【００２６】

【化６】

【００２７】（実施例４）４−シアノフェノール４．８
ｇの代わりに３，４−ジフルオロフェノール５．２ｇを
使用する以外は実施例１と同様の方法で化７記載の化合
物である４−（２，４−ヘキサジエン酸）安息香酸−
（３，４−ジフルオロフェニル）エステル６．９ｇを得
た。この化合物はネマティック液晶で、Ｃ−Ｎ点が１０
５．９℃、Ｎ−Ｉ点が１４３．２℃であった。また、こ
の化合物の赤外線吸収スペクトルを図４に示す。

【００２８】

【化７】

【００２９】（実施例５）市販のネマティック液晶組成
物ＺＬＩ−１１３２（メルク社製）９５重量部に、実施
例１で製造した本発明のエステル誘導体を５重量部加
え、液晶組成物を作製した。その液晶組成物の特性を表
１に示す。

【００３０】ここで、ＺＬＩ−１１３２のみからなる液
晶組成物の特性は、Ｎ−Ｉ点７２℃、Δｎ０．１３８、
粘度２７．９ｃＰ（センチポアズ）、Ｖth１．７３Ｖで
あった。

【００３１】

【表１】

【００３２】（実施例６〜８）前記ＺＬＩ−１１３２を
９０重量部に、実施例２〜４で製造した本発明のエステ
ル誘導体をそれぞれ別々に１０重量部ずつ加え、３種類
の液晶組成物を作製した。その液晶組成物の特性を表１
に併せて示す。

【００３３】表１から明らかなように、本発明のエステ
ル誘導体は、それを含有する液晶組成物のＮ−Ｉ点を高
くするとともに、複屈折△ｎを大きくし、かつしきい値
電圧Ｖthを低くするものである。

【００３４】

【発明の効果】本発明のエステル誘導体は、液晶組成物
に混合することによって、液晶組成物のＮ−Ｉ点を高く
し、また複屈折を大きくし、しきい値電圧を低くするこ
とができる。そのため、本発明のエステル誘導体を含有
する液晶組成物は液晶材料として優れた特性を有し、ま
たこの液晶組成物を搭載した液晶表示装置は、温度範囲
が広く、広い視野角を持ち、低い駆動電圧で動作させる
ことができる。さらに、本発明のエステル誘導体は種々
の化合物との充分な相互溶解性が得られ、液晶組成物の
構成物質として多くの液晶材料と組み合わせて使用する
ことができ、液晶組成物の特性改良に有用なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエステル誘導体の赤外線吸収スペクト
ルを表す図である。

【図２】本発明のエステル誘導体の赤外線吸収スペクト
ルを表す図である。

【図３】本発明のエステル誘導体の赤外線吸収スペクト
ルを表す図である。

【図４】本発明のエステル誘導体の赤外線吸収スペクト
ルを表す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式（Ｉ）で表されるエステル誘導
体。【化１】（ただし、Ｘはフッ素原子またはシアノ基またはメチル
基を示し、Ｙはフッ素原子または水素原子であるものと
する。）
【請求項２】請求項１記載のエステル誘導体を少なく
とも一種含有する液晶組成物。