JPH10120629A - Phenyl ester compound and ferridielectric liquid crystal composition containing the same - Google Patents

Phenyl ester compound and ferridielectric liquid crystal composition containing the same

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JPH10120629A
JPH10120629A JP27801396A JP27801396A JPH10120629A JP H10120629 A JPH10120629 A JP H10120629A JP 27801396 A JP27801396 A JP 27801396A JP 27801396 A JP27801396 A JP 27801396A JP H10120629 A JPH10120629 A JP H10120629A
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JP
Japan
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liquid crystal
ferrielectric
phase
phenyl ester
general formula
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Application number
JP27801396A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Kino
正博 城野
Tomoyuki Yui
知之 油井
Hiroshi Mineta
浩 嶺田
Hironori Motoyama
裕規 本山
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0425Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a specific unit that results in a functional effect
    • C09K2019/044Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a specific unit that results in a functional effect the specific unit being a perfluoro chain used as an end group

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject new compound capable of actualizing a ferridielectric liquid crystal display element high in display quality, comprising a compound having a specific structure. SOLUTION: This phenyl ester compound is shown by formula I ((m) is 5-12; (n) is an integer of 1-4) such as 4-(2,2,2-trifluoroethyl)-(2,2,2-trifloroethyl)- decanoyloxy benzoate. The compound of formula I is obtained by dissolving 4-hydroxybenzoic acid in dichloromethane, successively adding triethylamine, n-decanoic acid chloride and dimethylaminopyridine, reacting them, adding an acid, extracting the reaction mixture with an ether to give 4- decanoyloxybenzoic acid, adding thionyl chloride to the benzoic acid, further adding 2,2,2-trifluoroethanol and pyridine and reacting. A ferridielectric liquid crystal composition suitable for a liquid crystal display element of an active matrix type is obtained by adding 1-50mol% of the composition a ferridielectric liquid crystal of formula II (R is a 6-12C straight-chain alkyl; X is H or F; (p) is an integer of 2-4).

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、新規なフェニルエステ
ル化合物とそれを含有するフェリ誘電性液晶に関し、こ
れは各画素毎に駆動するアクティブマトリクス型の液晶
表示素子に好適に使用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel phenyl ester compound and a ferrielectric liquid crystal containing the same, and is suitably used for an active matrix type liquid crystal display device driven for each pixel.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子(LCD)は、従来のブラ
ウン管ディスプレイに代わるフラットパネルディスプレ
イとして、既にポータブル機器を中心に普及しつつあ
る。最近のパーソナルコンピュータやワードプロセッサ
の機能拡大、および処理情報の大量化にともない、LC
Dにもより高い機能、すなわち、大表示容量化、フルカ
ラー表示、広視野角、高速応答、高コントラスト化等が
要求されている。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices (LCDs) are already becoming popular mainly in portable devices as flat panel displays replacing conventional CRT displays. With the recent expansion of the functions of personal computers and word processors and the increase in the amount of processing information, LC
D is also required to have higher functions, that is, large display capacity, full color display, wide viewing angle, high-speed response, high contrast, and the like.

【0003】この様な要求に応える液晶表示方式(液晶
駆動方式)として、画面の各画素毎に薄膜トランジスタ
(TFT)あるいはダイオード(MIM)を形成し、各
画素毎に独立して液晶を駆動する方式であるアクディブ
マトリクス(AM)表示素子が提案実施されている。こ
の表示方式は、製造歩留まりが低いため低コスト化が困
難である、大画面化が困難であるなどの問題はあるが、
表示品質の高さにより従来主流であったSTN表示方式
を凌駕し、CRTに迫る勢いになっている。
As a liquid crystal display system (liquid crystal driving system) that meets such a demand, a thin film transistor (TFT) or a diode (MIM) is formed for each pixel of a screen, and a liquid crystal is independently driven for each pixel. An active matrix (AM) display element is proposed and implemented. This display method has problems such as low production yield, low cost is difficult, and large screen is difficult.
Due to the high display quality, it has surpassed the STN display method which has been mainstream in the past, and is approaching the CRT.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなAM表示素子において、液晶材料としてTN(ツイ
ステッドネマチック)液晶を用いているため、次のよう
な問題が生じている。 (1) TN液晶はネマチック液晶であり、応答速度が一般
的に遅く(数十ms)、動画表示を行うとき良好な画質
が得られない。 (2) 液晶分子のねじれ状態(ツイスト配向)を利用して
表示するため、視野角が狭い。特に階調表示を行うと、
視野角が急激に狭くなる。すなわち、ディスプレイを見
る角度によって、コントラスト比、色などが変わってし
まう。
However, in such an AM display element, the following problem occurs because a TN (twisted nematic) liquid crystal is used as a liquid crystal material. (1) The TN liquid crystal is a nematic liquid crystal, and its response speed is generally slow (several tens of ms), and good image quality cannot be obtained when displaying a moving image. (2) The display angle is narrow because display is performed by using the twisted state (twist alignment) of liquid crystal molecules. Especially when performing gradation display,
The viewing angle sharply narrows. That is, the contrast ratio, color, and the like change depending on the viewing angle of the display.

【0005】これらの問題を解決するため、TN液晶に
代えて、強誘電性液晶や反強誘電性液晶を採用したAM
パネルの提案も近年行われているが(特開平5-249502、
同5-150257、同6-95080 等)、これらの液晶にも次のよ
うな問題点があり実用化の壁は厚いのが現状である。
In order to solve these problems, an AM using a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal instead of a TN liquid crystal has been proposed.
Panel proposals have also been made in recent years (Japanese Unexamined Patent Publication No.
5-150257, 6-95080, etc.) These liquid crystals also have the following problems, and the wall for practical use is currently thick.

【0006】(A) 強誘電性液晶は自発分極を有している
が、自発分極が常に存在するため画面の焼き付きが起こ
りやすく駆動が困難となる。また、強誘電性液晶は表面
安定化型モードで表示する場合、黒、白の2値表示しか
できないため、階調表示は極めて困難である。階調表示
を行うとするときには特別な工夫が必要(例えば、単安
定を使用した強誘電性液晶素子;KeiichiNITO et.al, S
ID'94、Preprint, p48)であり、高度な実用化技術の開
発が必要とされる。
(A) A ferroelectric liquid crystal has spontaneous polarization. However, since spontaneous polarization always exists, image burn-in easily occurs and driving is difficult. Further, when the ferroelectric liquid crystal is displayed in the surface stabilization mode, only binary display of black and white can be performed, so that gradation display is extremely difficult. A special device is required when performing gradation display (for example, a ferroelectric liquid crystal element using monostable; Keiichi NITO et.al, S
ID'94, Preprint, p48), requiring the development of advanced practical technology.

【0007】(B) 反強誘電性液晶は、永久自発分極が存
在しないため上記(A) で述べられている焼き付の問題は
回避されている。AM駆動においては、少なくとも10V
以下で駆動する液晶材料が必要である。しかし、反強誘
電性液晶は一般にしきい値電圧が大きく、低電圧駆動は
困難である。また、光学応答に履歴(ヒステリシス)が
あるため階調表示が困難であるなどの問題を有してい
る。本発明の目的は、以上のような問題点を解決できる
AM駆動に適した新しい材料を提供することにあるが、
この新しい材料としてフェリ誘電相を有する液晶が考え
られる。
(B) Since the antiferroelectric liquid crystal does not have permanent spontaneous polarization, the problem of burn-in described in (A) is avoided. At least 10V for AM drive
A liquid crystal material driven below is required. However, the antiferroelectric liquid crystal generally has a large threshold voltage, and it is difficult to drive at a low voltage. In addition, there is a problem that gradation display is difficult due to a history (hysteresis) in optical response. An object of the present invention is to provide a new material suitable for AM driving that can solve the above problems,
A liquid crystal having a ferrielectric phase can be considered as this new material.

【0008】フェリ誘電相 (SCγ* 相)を有する液晶化
合物は、1989年、 4-(1-メチルヘプチロキシカルボニ
ル)フェニル=4-(4'-オクチルオキシビフェニル)カル
ボキシレート (略称 MHPOBC)において初めて発見された
(Japanese Journal of Applied Physics, Vol.29, No.
1, 1990, pp.L131-137)。
[0008] In 1989, a liquid crystal compound having a ferrielectric phase (SCγ * phase) was obtained from 4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl 4- (4'-octyloxybiphenyl) carboxylate (abbreviated as MHPOBC). First discovered (Japanese Journal of Applied Physics, Vol.29, No.
1, 1990, pp. L131-137).

【0009】MHPOBCの構造式ならびに相転移温度(℃)
を次に示した。 構造式 : C8H17-O-Ph-Ph-COO-Ph-COO-C*H(CH3)-C6H13 但し、Phは1,4-フェニレン基、C*は不斉炭素を表す。 相系列 : I(147)SA(122)SCα*(121)SC*(119)SCγ*(11
8)SCA*(65)SIA*(30)Cr 但し、I は等方相、SAはスメクチックA相、SCα* はカ
イラルスメクチックCα相、SC* はカイラルスメクチッ
クC相(強誘電相)、SCγ* はカイラルスメクチックC
γ相(フェリ誘電相)、SCA*はカイラルスメクチックC
A相(反強誘電相)、SIA*はカイラルスメクチックIA
相、Crは結晶相を示す。
Structural formula of MHPOBC and phase transition temperature (° C.)
Is shown below. Structural formula: C 8 H 17 -O-Ph-Ph-COO-Ph-COO-C * H (CH 3 ) -C 6 H 13 where Ph is 1,4-phenylene group and C * is asymmetric carbon Represent. Phase series: I (147) SA (122) SCα * (121) SC * (119) SCγ * (11
8) SCA * (65) SIA * (30) Cr where I is isotropic, SA is smectic A phase, SCα * is chiral smectic Cα phase, SC * is chiral smectic C phase (ferroelectric phase), SCγ * Is chiral smectic C
γ phase (ferrielectric phase), SCA * is chiral smectic C
A phase (antiferroelectric phase), SIA * is chiral smectic IA
The phase, Cr, indicates a crystalline phase.

【0010】フェリ誘電性液晶を説明するために、図1
にフェリ誘電相における分子配列状態を、図2にフェリ
誘電相の三角波に対する光学応答を示した。フェリ誘電
相では図1の FI(+)(印加電圧が正の場合)あるいはFI
(-)(印加電圧が負の場合)の分子配列をしている。電場
のない状態では、 FI(+)とFI(-) とは等価であるので共
存している。従って、平均的な光軸は層法線方向とな
り、図1に示した偏光板の条件下では暗状態となる。こ
の状態は、図2において電圧0で透過光強度が0のとこ
ろに相当する。
In order to explain a ferrielectric liquid crystal, FIG.
2 shows the molecular arrangement state in the ferrielectric phase, and FIG. 2 shows the optical response of the ferrielectric phase to a triangular wave. In the ferrielectric phase, FI (+) (when the applied voltage is positive) or FI
The molecular arrangement is (-) (when the applied voltage is negative). In the absence of an electric field, FI (+) and FI (-) coexist because they are equivalent. Therefore, the average optical axis is in the direction of the normal to the layer, and is in a dark state under the conditions of the polarizing plate shown in FIG. This state corresponds to a state where the transmitted light intensity is 0 at a voltage of 0 in FIG.

【0011】また、 FI(+)およびFI(-) は、分子配列状
態から明らかなようにそれぞれ自発分極を有するが、こ
れらの共存状態では自発分極を打ち消し合うため、平均
的な自発分極は零となる。このことから、フェリ誘電性
液晶は、反強誘電性液晶と同様に強誘電性液晶に見られ
る焼き付き現象から逃れられる。
Further, FI (+) and FI (-) have spontaneous polarizations, respectively, as evident from the molecular arrangement state. However, in the coexistence state, the spontaneous polarizations cancel each other, so that the average spontaneous polarization is zero. Becomes For this reason, the ferrielectric liquid crystal escapes the image sticking phenomenon observed in the ferroelectric liquid crystal, like the antiferroelectric liquid crystal.

【0012】フェリ誘電性液晶に電圧を印加していく
と、強誘電状態に達するよりも低い電圧で、消光位を持
つ領域(ドメイン)が現れる。この領域は、強誘電状態
ほどではないが、法線方向より傾いた方向に光軸を有し
ていることを示している。この中間的な状態が FI(+)ま
たはFI(-) と考えられる。なお、この場合、図2におい
て、電圧 0Vと 4Vの間で連続的な透過光強度の変化で
はなく、階段上の透過光強度が観測されるはずである。
しかし、図2では連続的な透過光強度が観測された。こ
れは FI(+)→FO(+) 、または FI(-)→FO(-) へのしきい
値電圧が明確でないことによると考えられる。本発明で
は、以上説明した中間状態が必ず観測される液晶相をフ
ェリ誘電相と、該フェリ誘電相がその相系列中で最も広
い液晶化合物をフェリ誘電性液晶と呼ぶ。
When a voltage is applied to the ferrielectric liquid crystal, a region (domain) having an extinction position appears at a lower voltage than when the ferroelectric state is reached. This region has an optical axis in a direction inclined from the normal direction, though not so much as in the ferroelectric state. This intermediate state is considered FI (+) or FI (-). In this case, in FIG. 2, the transmitted light intensity on the stairs should be observed instead of a continuous change in the transmitted light intensity between the voltages 0 V and 4 V.
However, continuous transmitted light intensity was observed in FIG. This is probably because the threshold voltage of FI (+) → FO (+) or FI (-) → FO (-) is not clear. In the present invention, a liquid crystal phase in which the intermediate state described above is always observed is referred to as a ferrielectric phase, and a liquid crystal compound in which the ferrielectric phase is the broadest in the phase series is referred to as a ferrielectric liquid crystal.

【0013】さらに、印加電圧を高くすると、電場の向
きに応じ安定な状態である強誘電相FO(+) またはFO(-)
に相転移する。すなわち、図2において透過光強度が飽
和状態(左右の平坦部)となったものが FO(+)またはFO
(-) である。この強誘電状態 FO(+)またはFO(-) では、
フェリ誘電状態 FI(+)またはFI(-)より更に大きな自発
分極が発現することが図1より分かる。以上のように、
フェリ誘電相では、 FI(+)とFI(-) の共存状態を暗、強
誘電状態 FO(+)およびFO(-) を明として使用できる。
Further, when the applied voltage is increased, the ferroelectric phase FO (+) or FO (-) which is in a stable state according to the direction of the electric field is increased.
Phase transition. That is, in FIG. 2, the transmitted light intensity is in a saturated state (a flat portion on the left and right), and the intensity is FO (+) or FO
(-). In this ferroelectric state FO (+) or FO (-),
It can be seen from FIG. 1 that a spontaneous polarization larger than that of the ferrielectric state FI (+) or FI (-) appears. As mentioned above,
In the ferrielectric phase, the coexistence state of FI (+) and FI (-) can be used as dark, and the ferroelectric states FO (+) and FO (-) can be used as light.

【0014】従来の強誘電性液晶は、FO(+) 、FO(-) 間
のスイッチングであったのに対し、フェリ誘電性液晶で
は FO(+)、 FI(+)、FI(-) および FO(-)の4状態間でス
イッチングをするという大きな特徴を有している。ま
た、その表示原理はいずれも液晶の複屈折性を利用した
ものであり、視角依存性の小さな表示素子の作製が可能
である。
Conventional ferroelectric liquid crystals switch between FO (+) and FO (-), while ferrielectric liquid crystals have FO (+), FI (+), FI (-) and It has the great feature of switching between the four states of FO (-). In addition, all of the display principles use birefringence of liquid crystal, and a display element with small viewing angle dependence can be manufactured.

【0015】フェリ誘電相は図2に示されているよう
に、一般的にフェリ誘電状態から強誘電状態へ変化する
電圧と、強誘電状態からフェリ誘電状態へ変化する電圧
の差が小さい、即ちヒステリシスの幅が非常にせまい傾
向が強く、V字形の光学応答性を示すのが特徴で、AM
駆動及びAM駆動における階調表示に適した性質を持っ
ている。また、フェリ誘電性液晶の電圧による変化に於
て、フェリ誘電状態から強誘電状態へ変化する電圧であ
るしきい値電圧は、反強誘電性液晶に比べてはるかに小
さい傾向を有し、フェリ誘電性液晶はAM駆動に適して
いるといえる。
As shown in FIG. 2, the ferrielectric phase generally has a small difference between the voltage at which the ferrielectric state changes to the ferroelectric state and the voltage at which the ferroelectric state changes to the ferrielectric state. It is characterized by a very narrow hysteresis width and a V-shaped optical response.
It has properties suitable for gradation display in driving and AM driving. In addition, the threshold voltage, which is the voltage at which the ferrielectric liquid crystal changes from a ferrielectric state to a ferroelectric state, tends to be much smaller than that of an antiferroelectric liquid crystal. It can be said that the dielectric liquid crystal is suitable for AM driving.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在ま
でに合成されたフェリ誘電性液晶の数は極めて少なく、
更に従来知られていたフェリ誘電性液晶単体は、AM駆
動素子への応用を考えたとき、次のような問題点があっ
た。まず、フェリ誘電性液晶は、電圧に対する光学応答
においてヒステリシスの幅は極めて小さいが、完全にな
くなってはいない。そのため階調表示に問題が生じてき
ており、出来るだけヒステリシスの幅を無くすことが求
められている。次に、フェリ誘電性液晶は配向性がそれ
ほど優れていない。そのため現在のネマチック液晶を用
いたアクティブマトリックス駆動表示素子に比べて、コ
ントラストの点で劣っている。本発明は、これらの点を
改善することにあり、フェリ誘電性液晶のヒステリシス
を小さくし、かつ配向性を改善する添加物及びこれを含
有するAM駆動に好適に使用されるそれを含むフェリ誘
電性液晶組成物に関する。
However, the number of ferrielectric liquid crystals synthesized to date is extremely small,
Further, the conventionally known ferrielectric liquid crystal alone has the following problems when applied to an AM driving element. First, the ferrielectric liquid crystal has a very small hysteresis width in the optical response to voltage, but is not completely eliminated. For this reason, a problem has arisen in gradation display, and it is required to reduce the width of hysteresis as much as possible. Second, ferrielectric liquid crystals are not so excellent in orientation. Therefore, it is inferior in contrast in comparison with the current active matrix drive display device using a nematic liquid crystal. An object of the present invention is to improve these points, to reduce the hysteresis of a ferrielectric liquid crystal, and to improve an alignment property, and an additive containing the additive, which is preferably used for an AM drive and containing the same. Liquid crystal composition.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、下
記一般式(1) で示されるフェニルエステル化合物であ
り、該一般式(1) において、mが9であること、液晶相
を有しないものであることがフェリ誘電性液晶組成物と
したときの物性が優れたものが得られ好ましい。また、
本発明は、下記一般式(1) で示されるフェニルエステル
化合物を下記一般式(2) で示されるフェリ誘電性液晶に
添加してなるフェリ誘電性液晶組成物である。
That is, the present invention relates to a phenyl ester compound represented by the following general formula (1), wherein in the general formula (1), m is 9 and the compound does not have a liquid crystal phase. It is preferable to obtain a ferrielectric liquid crystal composition having excellent physical properties. Also,
The present invention is a ferrielectric liquid crystal composition obtained by adding a phenyl ester compound represented by the following general formula (1) to a ferrielectric liquid crystal represented by the following general formula (2).

【0018】[0018]

【化3】 (式(1) 中、mは 5〜12、nは 1〜4 の整数を表し、式
(2) 中、Rは炭素数6〜12の直鎖アルキル基、XはH原
子またはF原子、pは2〜4の整数、qは2〜4の整数
である。)
Embedded image (In the formula (1), m represents an integer of 5 to 12, n represents an integer of 1 to 4, and
In (2), R is a linear alkyl group having 6 to 12 carbon atoms, X is an H atom or an F atom, p is an integer of 2 to 4, and q is an integer of 2 to 4. )

【0019】一般式(1) であらわされるフェニルエステ
ル化合物の添加量が組成物の1〜50モル%が好ましく、
より好ましくは1〜30モル%である。フェリ誘電性液晶
液晶組成物としては、該フェリ誘電相の高温側の転移温
度が40℃以上で、低温側の転移温度が 0℃以下であり、
該フェリ誘電相よりも高温側にスメクチックA相を有す
ることが好ましい。そして、本発明のフェリ誘電性液晶
液晶組成物は、各画素毎に薄膜トランジスタあるいはダ
イオード等の非線形能動素子を設置した基板間に狭持し
て、アクティブマトリクス液晶表示素子とされ、それは
非線形能動素子を用いた液晶の電圧による駆動を2つの
フェリ誘電状態と2つの強誘電状態、及びその中間状態
へのスイッチングにて行われる。
The amount of the phenyl ester compound represented by the general formula (1) is preferably 1 to 50 mol% of the composition,
More preferably, it is 1 to 30 mol%. As a ferrielectric liquid crystal liquid crystal composition, the transition temperature on the high temperature side of the ferrielectric phase is 40 ° C. or more, and the transition temperature on the low temperature side is 0 ° C. or less,
It is preferable to have a smectic A phase on the higher temperature side than the ferrielectric phase. Then, the ferrielectric liquid crystal liquid crystal composition of the present invention is sandwiched between substrates on each of which a non-linear active element such as a thin film transistor or a diode is provided to form an active matrix liquid crystal display element. Driving of the used liquid crystal by voltage is performed by switching between two ferrielectric states, two ferroelectric states, and an intermediate state between them.

【0020】本発明におけるフェリ誘電性液晶は、本発
明者らの特願平8-91235 号によって容易に製造できる。
その製造法の概略を一般式(2) において p=3, q=2 であ
る化合物について示せば、次の通りである。 (1) AcO-Ph(3X)-COOH + SOCl2 → AcO-Ph(3X)-COCl (2) (1) + CF3C*H(OH)(CH2)3OC2H5 → AcO-Ph(3X)-COO-C*H(CF3)(CH2)3OC2H5 (3) (2) + (Ph-CH2NH2) → HO-Ph(3X)-COO-C*H(CF3)(CH2)3OC2H5 (4) R-O-Ph-Ph-COOH + SOCl2 → R-O-Ph-Ph-COCl (5) (3) + (4) → 目的フェリ誘電性液晶 式中、AcO はアセチル基、Phは1,4-フェニレン基、Ph(3
X)は、3位置へのF置換していてもよい1,4-フェニレン
基、C*は不斉炭素を示す。
The ferrielectric liquid crystal of the present invention can be easily produced by the present inventors in Japanese Patent Application No. 8-91235.
The outline of the production method is as follows for a compound in which p = 3 and q = 2 in the general formula (2). (1) AcO-Ph (3X) -COOH + SOCl 2 → AcO-Ph (3X) -COCl (2) (1) + CF 3 C * H (OH) (CH 2 ) 3 OC 2 H 5 → AcO- Ph (3X) -COO-C * H (CF 3 ) (CH 2 ) 3 OC 2 H 5 (3) (2) + (Ph-CH 2 NH 2 ) → HO-Ph (3X) -COO-C * H (CF 3 ) (CH 2 ) 3 OC 2 H 5 (4) RO-Ph-Ph-COOH + SOCl 2 → RO-Ph-Ph-COCl (5) (3) + (4) → Desired ferrielectricity In the formula, AcO is an acetyl group, Ph is a 1,4-phenylene group, and Ph (3
X) is a 1,4-phenylene group which may be F-substituted at the 3-position, and C * represents an asymmetric carbon.

【0021】上記製造法を簡単に説明すると次の通りで
ある。(1) はフッ素置換あるいは無置換のp-アセトキシ
安息香酸の塩化チオニルによる塩素化反応である。(2)
は塩化物(1) と光学活性アルコールとの反応によるエス
テルの生成である。(3) はエステル(2) の脱アセチル化
である。(4) は 4'-アルキルオキシビフェニル−4-カル
ボン酸の塩素化である。(5) はフェノール(3) と塩化物
(4) との反応による液晶の製造である。
The above-mentioned manufacturing method is briefly described as follows. (1) is a chlorination reaction of fluorine-substituted or unsubstituted p-acetoxybenzoic acid with thionyl chloride. (2)
Is the formation of an ester by the reaction of chloride (1) with an optically active alcohol. (3) is the deacetylation of ester (2). (4) is the chlorination of 4'-alkyloxybiphenyl-4-carboxylic acid. (5) is phenol (3) and chloride
(4) to produce a liquid crystal.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明は、新規なフェニルエステル化合
物とそれを含むフェリ誘電性液晶組成物を提供する。そ
して、本発明により提供された新規なフェリ誘電性液晶
組成物は、ヒステリシスが大幅に減少し、かつ配向性に
優れている。そのため表示品質の高いフェリ誘電性液晶
表示素子を実現できる。
The present invention provides a novel phenyl ester compound and a ferrielectric liquid crystal composition containing the same. And the novel ferrielectric liquid crystal composition provided by the present invention has greatly reduced hysteresis and excellent alignment. Therefore, a ferrielectric liquid crystal display element having high display quality can be realized.

【0023】[0023]

【実施例】次に、実施例及び比較例を掲げて本発明を更
に具体的に説明するが、本発明はもちろんこれに限定さ
れるものではない。 実施例1 (一般式(1): m=9, n=1 (E1)) 4-
(2,2,2-トリフルオロエチル)-デカノイルオキシベンゾ
エートの製造。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is of course not limited thereto. Example 1 (general formula (1): m = 9, n = 1 (E1)) 4-
Production of (2,2,2-trifluoroethyl) -decanoyloxybenzoate.

【0024】(1) 4-デカノイルオキシ安息香酸の製造。 4-ヒドロキシ安息香酸 12.2g(0.1モル) をジクロロメタン
140ml(ミリリットル)に溶解した。そこにトリエチルアミン 1
6ml 、n-デカン酸クロライド 20.1g(0.11モル)及びジメチ
アミノピリジン 0.97g(0.0079モル)を順次加え、室温で1
昼夜攪拌した。これに10%塩酸 50mlを加え、エーテル
100mlで3回抽出した。有機層を食塩水100mlで3回洗
浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去
後、ヘキサン 400mlで洗浄し、目的の4-デカノイルオキ
シ安息香酸 23.9g(収率82%)を得た。
(1) Production of 4-decanoyloxybenzoic acid. 12.2 g (0.1 mol) of 4-hydroxybenzoic acid in dichloromethane
Dissolved in 140 ml (milliliter). Triethylamine there 1
6 ml, 20.1 g (0.11 mol) of n-decanoic acid chloride and 0.97 g (0.0079 mol) of dimethylaminopyridine are added in sequence, and the mixture is added at room temperature.
The mixture was stirred day and night. To this, add 50 ml of 10% hydrochloric acid and add ether
Extracted three times with 100 ml. The organic layer was washed three times with 100 ml of a saline solution and dried over anhydrous sodium sulfate. After evaporating the solvent, the residue was washed with 400 ml of hexane to obtain 23.9 g (yield: 82%) of the target 4-decanoyloxybenzoic acid.

【0025】(2) 4-(2,2,2-トリフルオロエチル)-デカ
ノイルオキシベンゾエートの製造。 上記(1) で得た4-デカノイルオキシ安息香酸 0.5g(0.00
17モル) に塩化チオニル 10ml を加え、4時間加熱還流
した。塩化チオニルを留去し、得られた酸クロライドの
全量をトルエンに溶かした。そこに2,2,2-トリフルオロ
エタノール 0.08g (0.0015モル) 及びピリジン 0.27g
(0.0034モル) を加え、室温で24時間攪拌した。ここ
に、水 10ml を加え、30分間攪拌した後、1N塩酸 20ml
を加えジクロロメタン 20ml で 2回抽出した。有機層を
水 20ml で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで感想し
た。溶媒を留去し、粗生物 0.5g を得た。これをシリカ
ゲルクロマトグラフィーで単離し、目的物 0.42g (収率
76%)を得た。
(2) Production of 4- (2,2,2-trifluoroethyl) -decanoyloxybenzoate. 0.5 g of 4-decanoyloxybenzoic acid obtained in the above (1) (0.00 g)
(17 mol) was added with thionyl chloride (10 ml), and the mixture was heated under reflux for 4 hours. Thionyl chloride was distilled off, and the entire amount of the obtained acid chloride was dissolved in toluene. There, 0.08 g (0.0015 mol) of 2,2,2-trifluoroethanol and 0.27 g of pyridine
(0.0034 mol), and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. Here, 10 ml of water was added, and the mixture was stirred for 30 minutes.
And extracted twice with 20 ml of dichloromethane. After the organic layer was washed with 20 ml of water, it was evaluated with anhydrous sodium sulfate. The solvent was distilled off to obtain 0.5 g of a crude product. This was isolated by silica gel chromatography.
76%).

【0026】実施例2 (一般式(1): m=9, n=3
(E2)) 4-(4,4,4-トリフルオロブチル)-デカノイルオ
キシベンゾエートの製造。 実施例1において、2,2,2-トリフルオロエタノールの代
わりに、4,4,4-トリフルオロブタノールを使用した以外
は、実施例1と同様にして、目的物を得た。実施例1、
2で得た目的化合物(E1,E2) の 1H-NMR データーおよび
融点を表1に、その化学式を化4に示した。なお、液晶
相をテクスチャヤー観察、DSC(示差走差熱量計)測定に
より行なったが、液晶相を観測されなかった。
Example 2 (general formula (1): m = 9, n = 3
(E2)) Production of 4- (4,4,4-trifluorobutyl) -decanoyloxybenzoate. The desired product was obtained in the same manner as in Example 1 except that 4,4,4-trifluorobutanol was used instead of 2,2,2-trifluoroethanol. Example 1,
The 1H-NMR data and melting point of the target compound (E1, E2) obtained in 2 are shown in Table 1, and its chemical formula is shown in Chemical Formula 4. The liquid crystal phase was observed by texturer observation and DSC (differential scanning calorimetry) measurement, but no liquid crystal phase was observed.

【0027】[0027]

【表1】プロトン番号 1 2 3 4 5 6 融点 (℃) 実施例1 2.6 8.1 7.2 4.7 30 実施例2 2.6 8.1 7.2 4.4 2.3 2.1 35 [Table 1] Proton number 1 2 3 4 5 6 Melting point (° C) Example 1 2.6 8.1 7.2 4.7 30 Example 2 2.6 8.1 7.2 4.4 2.3 2.1 35

【0028】[0028]

【化4】 Embedded image

【0029】実施例3 下記の式で示されるフェリ誘電性液晶(2A)に、実施例1
で得られたフェニルエステル化合物(E1)を20モル%添加
して、フェリ誘電性液晶組成物を得た。相系列、ヒステ
リシス、配向性の測定した結果を表2に示した。 2A : C9H19-O-Ph-Ph-COO-Ph(3F)-COO-C*H(CF3)(CH2)3OC2H5 式中のPhは1,4-フェニレン基、Ph(3F)は3-位置にフッ素
置換した1,4-フェニレン基、C*は不斉炭素である。
Example 3 A ferrielectric liquid crystal (2A) represented by the following formula was used in Example 1
20 mol% of the phenyl ester compound (E1) obtained in was added to obtain a ferrielectric liquid crystal composition. Table 2 shows the measurement results of the phase series, hysteresis, and orientation. 2A: C 9 H 19 -O-Ph-Ph-COO-Ph (3F) -COO-C * H (CF 3 ) (CH 2 ) 3 OC 2 H 5 Ph in the formula is a 1,4-phenylene group, Ph (3F) is a 1,4-phenylene group substituted by fluorine at the 3-position, and C * is an asymmetric carbon.

【0030】相の同定を、テクスチャー観察、コノスコ
ープ像の観察及びDSC(示差走差熱量計)の測定により行
なった。コノスコープ像の観察はフェリ誘電相の同定に
有力な手段である。コノスコープ像の観察は文献(J. Ap
pl. Phys. 31, 793, (1992))に従って行った。
The phases were identified by texture observation, observation of a conoscopic image, and measurement by DSC (differential scanning calorimeter). Observation of a conoscopic image is a powerful tool for identifying a ferrielectric phase. Observation of conoscopic images is described in the literature (J. Ap
pl. Phys. 31, 793, (1992)).

【0031】ヒステリシスなどは次の手順で測定した。
絶縁膜(SiO2 、膜厚50nm) 、ITO 電極付きのガラス基板
をポリイミドコ−ティング後(膜厚約80nm)、一対のガ
ラス基板の片方のみをラビング処理した。粒径1.6μm
のスペーサを介し、一対のガラス基板を貼り合わせテス
トセルとした。セル厚は2μmであった。液晶が等方相
となる温度まで加熱し、毛細管現象によりテストセル中
に前記液晶を注入した。その後、1℃/分の速度で徐冷
し液晶を平行配向させた。次に、25℃において、テスト
セルに、±10V, 50mHzの3角波電圧を印加し、駆動を行
いヒステリシスを観測した。この結果を図3に示した。
The hysteresis and the like were measured according to the following procedure.
After polyimide coating of a glass substrate with an insulating film (SiO 2 , thickness of 50 nm) and ITO electrode (about 80 nm in thickness), only one of the pair of glass substrates was rubbed. Particle size 1.6μm
A pair of glass substrates were bonded to each other via the spacer described above to form a test cell. The cell thickness was 2 μm. The liquid crystal was heated to a temperature at which the liquid crystal became an isotropic phase, and the liquid crystal was injected into a test cell by capillary action. Thereafter, the liquid crystal was gradually cooled at a rate of 1 ° C./min to parallel align the liquid crystal. Next, a triangular wave voltage of ± 10 V, 50 mHz was applied to the test cell at 25 ° C., and the test cell was driven to observe the hysteresis. The result is shown in FIG.

【0032】25℃において、空セルを直交する偏光板間
におき、光の透過光量を求め、この透過光量を0%とと
した。次にテストセルをおき、強誘電状態の透過光量を
求め、この透過光量を 100%とした。25℃において、こ
のテストセルに印加電圧 0の状態において、光の透過光
量を求め、この光漏れの値により、配向性の優劣の評価
とした。また、比較のために、フェリ誘電性液晶(2A)に
ついて、測定温度を40℃とする他は上記と同様にして特
性評価した結果を表2に示した。
At 25 ° C., empty cells were placed between orthogonal polarizing plates, and the amount of transmitted light was determined. The amount of transmitted light was set to 0%. Next, a test cell was placed, and the amount of transmitted light in the ferroelectric state was determined, and the amount of transmitted light was set to 100%. At 25 ° C., the applied light amount to the test cell was 0, the amount of transmitted light was determined, and the value of the light leakage was used to evaluate the degree of orientation. For comparison, Table 2 shows the results of evaluating the characteristics of the ferrielectric liquid crystal (2A) in the same manner as described above except that the measurement temperature was 40 ° C.

【0033】[0033]

【表2】 光漏れ 測定温度 相 系 列 (%) (℃) 実施例3 Cr(<-20)SCγ*(71)SA(82)I 1.0 25液晶2A Cr(34)SCγ*(101)SA(103)I 3.0 40 上記相系列中の () 内の数値は転移温度 (℃) 、Crは結
晶相、SCγ* はカイラルスメクチックCγ相(フェリ誘
電相)、SAはスメクチックA相、Iは等方相をそれぞれ
示す。
[Table 2] Light leakage Measurement temperature phase sequence (%) (° C) Example 3 Cr (<-20) SCγ * (71) SA (82) I 1.0 25 liquid crystal 2A Cr (34) SCγ * (101) SA (103) I 3.0 40 The values in parentheses in the above phase series are the transition temperature (° C), Cr is the crystal phase, SCγ * is the chiral smectic Cγ phase (ferrielectric phase), SA is the smectic A phase, and I is the same. Each phase is shown.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】フェリ誘電相における分子配列状態を示す。FI
(+), FI(-)はフェリ誘電状態、FO(+), FO(-)は強誘電状
態を表す。
FIG. 1 shows a molecular arrangement state in a ferrielectric phase. FI
(+) And FI (-) indicate a ferrielectric state, and FO (+) and FO (-) indicate a ferroelectric state.

【図2】フェリ誘電相の三角波電圧に対する光学応答を
示す。
FIG. 2 shows an optical response of a ferrielectric phase to a triangular wave voltage.

【図3】実施例3の組成物の三角波電圧に対する光学応
答を示す。
FIG. 3 shows the optical response of the composition of Example 3 to a triangular wave voltage.

【図4】液晶2Aの三角波電圧に対する光学応答を示
す。
FIG. 4 shows an optical response of the liquid crystal 2A to a triangular wave voltage.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本山 裕規 茨城県つくば市和台22番地 三菱瓦斯化学 株式会社総合研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroki Motoyama 22nd Wadai, Tsukuba, Ibaraki Pref. Mitsubishi Gas Chemical Company, Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1) で示されるフェニルエス
テル化合物。 【化1】 (式中、mは 5〜12、nは 1〜4 の整数である。)
1. A phenyl ester compound represented by the following general formula (1). Embedded image (In the formula, m is an integer of 5 to 12, and n is an integer of 1 to 4.)
【請求項2】 該一般式(1) において、mが9である請
求項1記載のフェニルエステル型化合物。
2. The phenyl ester type compound according to claim 1, wherein m is 9 in the general formula (1).
【請求項3】 該一般式(1) で示される化合物は液晶相
を有しない請求項1記載のフェニルエステル化合物。
3. The phenyl ester compound according to claim 1, wherein the compound represented by the general formula (1) has no liquid crystal phase.
【請求項4】 下記一般式(1) で示されるフェニルエス
テル化合物を下記一般式(2) で示されるフェリ誘電性液
晶に添加してなるフェリ誘電性液晶組成物。 【化2】 (式(1) 中、mは 5〜12、nは 1〜4 の整数を表し、式
(2) 中、Rは炭素数6〜12の直鎖アルキル基、XはH原
子またはF原子、pは2〜4の整数、qは2〜4の整数
である。)
4. A ferrielectric liquid crystal composition obtained by adding a phenyl ester compound represented by the following general formula (1) to a ferrielectric liquid crystal represented by the following general formula (2). Embedded image (In the formula (1), m represents an integer of 5 to 12, n represents an integer of 1 to 4, and
In (2), R is a linear alkyl group having 6 to 12 carbon atoms, X is an H atom or an F atom, p is an integer of 2 to 4, and q is an integer of 2 to 4. )
【請求項5】 該一般式(2) において、Rの炭素数が9
である請求項4記載のフェリ誘電性液晶液晶組成物。
5. In the general formula (2), R has 9 carbon atoms.
The ferrielectric liquid crystal liquid crystal composition according to claim 4, which is:
【請求項6】 該一般式(1) で示されるフェニルエステ
ル化合物の添加量が組成物の1〜50モル%である請求項
4記載のフェリ誘電性液晶液晶組成物。
6. The ferrielectric liquid crystal composition according to claim 4, wherein the amount of the phenyl ester compound represented by the general formula (1) is 1 to 50 mol% of the composition.
【請求項7】 該一般式(1) で示されるフェニルエステ
ル化合物の添加量が組成物の1〜30モル%である請求項
4記載のフェリ誘電性液晶液晶組成物。
7. The ferrielectric liquid crystal liquid crystal composition according to claim 4, wherein the amount of the phenyl ester compound represented by the general formula (1) is 1 to 30 mol% of the composition.
【請求項8】 該フェリ誘電相の高温側の転移温度が40
℃以上で、低温側の転移温度が 0℃以下であり、該フェ
リ誘電相よりも高温側にスメクチックA相を有する請求
項4記載のフェリ誘電性液晶組成物。
8. The ferrielectric phase having a transition temperature on the high temperature side of 40.
The ferrielectric liquid crystal composition according to claim 4, which has a transition temperature on the low temperature side of 0 ° C or higher at 0 ° C or higher and a smectic A phase on the higher temperature side than the ferrielectric phase.
【請求項9】 請求項4記載のフェリ誘電性液晶組成物
を、各画素毎に薄膜トランジスタあるいはダイオード等
の非線形能動素子を設置した基板間に狭持することを特
徴とするアクティブマトリクス液晶表示素子
9. An active matrix liquid crystal display device, wherein the ferrielectric liquid crystal composition according to claim 4 is sandwiched between substrates on which a non-linear active element such as a thin film transistor or a diode is provided for each pixel.
【請求項10】 非線形能動素子を用いた液晶の電圧に
よる駆動を2つのフェリ誘電状態と2つの強誘電状態、
及びその中間状態へのスイッチングにて行う請求項7記
載のアクテイ ブマトリックス液晶表示素子。
10. The method of driving a liquid crystal using a voltage using a nonlinear active element by two ferrielectric states and two ferroelectric states,
8. The active matrix liquid crystal display element according to claim 7, wherein the active matrix liquid crystal display element is switched by switching to an intermediate state.
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