JPH10287624A

JPH10287624A - 反強誘電性液晶化合物

Info

Publication number: JPH10287624A
Application number: JP9096040A
Authority: JP
Inventors: Takakiyo Mine; 高清峰; Masahiro Kino; 正博城野; Tomoyuki Yui; 知之油井; Yasue Yoshioka; 康恵吉岡
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】新規な反強誘電性液晶化合物を得る。【解決手段】下記一般式(1) で表される反強誘電性液
晶化合物。【化１】（式中、ｍは 6〜12の整数、ＸはＨ原子又はＦ原子、ｐ
は 5〜7 の整数、ｑは２又４、C*は不斉炭素原子であ
る）【効果】新規な反強誘電性液晶化合物が得られた。そ
して、本発明の反強誘電性液晶化合物は、反強誘電相の
温度範囲が広く、低い融点を有し、実用液晶材料として
その主成分或いは添加成分として好適に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な反強誘電性液晶
化合物に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、低電圧作動性、低消費
電力性、薄型表示が可能である事等により、現在までに
各種の小型表示素子に利用されてきた。しかし、昨今の
情報、ＯＡ関連機器分野或いはテレビ分野への液晶表示
素子の応用、用途拡大に伴って、これまでのＣＲＴ表示
素子を上回る表示容量、表示品質を持つ高性能大型液晶
表示素子の要求が、急速に高まってきた。

【０００３】しかしながら、現在のネマチック液晶を使
用する限りにおいては、液晶テレビ用に採用されている
アクテイブマトリックス駆動液晶表示素子（ＴＦＴ）で
も、製造プロセスの複雑さと歩留りの低さにより、その
大型化、低コスト化は容易ではない。又、単純マトリッ
クス駆動のＳＴＮ型液晶表示素子（ＳＴＮ）にしても、
大容量駆動は必ずしも容易ではなく、応答時間にも限界
があり動画表示は困難である。従って、ネマチック液晶
表示素子は、上記の高性能大型液晶表示素子への要求を
満足するものとはいい難いのが実状である。

【０００４】更に、表示品質の面では、ネマチック液晶
を用いるＴＦＴ、ＳＴＮ表示素子のいずれにおいても視
野角の狭さが大きな問題となっている。種々の改善策が
提案されているが、ネマチック液晶を用いている限りに
おいてその抜本的改善策を見いだすことは困難である。

【０００５】このような状況のなかで、高速、広視野角
液晶表示素子として注目されてきたのが強誘電性液晶を
用いた液晶表示素子である。クラークとラガバールによ
り発表された表面安定化型強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ）
素子は、その従来にない速い応答速度と広い視野角を有
する事が注目され、そのスイッチング特性は詳細に検討
されおり、種々の物性定数を最適化するため多くの強誘
電性液晶が合成されてきた。しかし、しきい値特性が不
十分である、層の構造がシェブロン構造をしているなど
から実用上問題のないコントラストを得るためには、液
晶の配向に関して特別な工夫が必要である。更に、液晶
分子の配向制御が極めて困難で、ＳＳＦＬＣの最大の特
徴の１つである双安定性を再現性良く実現するのは容易
でない。また、機械的衝撃に依って配向が破壊されそれ
の回復が困難であるなどの問題があり、素子の実用化に
あたってはこれらの問題の克服が必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、液晶
素子の大型化、高精細化のために新しいモードの開発を
含め様々な努力がなされているが、そのような状況の中
でこれらとはまったく別のスイッチング機構の素子の開
発も同時に進められている。反強誘電相を有する液晶物
質（以下「反強誘電性液晶」と記す）の三安定状態間の
スイッチングが、これらの新しいスイッチング機構の１
つである（JapaneseJournal of Applied Physics, Vol.
27, pp.L729, (1988)) 。

【０００７】反強誘電性液晶素子は３つの安定な状態を
有する。すなわち、強誘電性液晶素子で見られる２つの
ユニフォーム状態(Ur, Ul)と第三状態である。この第三
状態が反強誘電相であることをChandaniらが報告してい
る(Japanese Journal ofApplied Physics, Vol.28, pp.
L1261, (1989) 、同 pp.L1265)。このような三安定状態
間のスイッチングが反強誘電性液晶素子の第１の特徴で
ある。反強誘電性液晶素子の第２の特徴は印加電圧に対
して明確なしきい値が存在することである。

【０００８】更にメモリー性を有しておりこれが反強誘
電性液晶素子の第３の特徴である。これらの優れた特徴
を利用することにより応答速度が速く、コントラストが
良好な液晶表示素子を実現できる。又、もう一つの大き
な特徴として層構造が電界により容易にスイッチングす
る事があげられる(Japanese Journal of Applied Physi
cs, Vol.28, pp.L119, (1989) 、同 Vol.29, pp.L111,
(1990)) 。このことにより欠陥が極めて少なく配向の自
己修復能力のある液晶表示素子の作製が可能となりコン
トラストに優れた液晶素子を実現できる。

【０００９】反強誘電性液晶物質としては、特開平1-21
3390号公報、同1-316339、同1-316367、同1-316372、同
2-28128 および Liquid Crystals, Vol.6, pp.167, (19
89)に記載のものが知られている。現在までに知られて
いる反強誘電性液晶物質の数は強誘電性液晶に比べ多く
はないが、研究の進展にともなって次第にその数を増し
ている。

【００１０】強誘電性液晶の分野において、光学活性源
として不斉炭素上にフッ素置換した下記のようなアルコ
ールを使用し強誘電性液晶を合成する試みが盛んに行わ
れている（例えば、特開昭64-3154 号公報、特開平1-31
6339号公報、同1-316367号、同1-316372、同2-225434、
同2-229128など) 。 (1): CF₃C*(OH)CH₂COOC₂H₅ (2): CF₃C*H(OH)CH₂CH₂OC₂H₅ (3): CF₃C*H(OH)CH₂CH₂CH₂OC₂H₅ (4): CF₃C*H(OH)C₆H₁₃ (5): CF₃C*H(OH)C₈H₁₇ (6): C₂F₅C*H(OH)C₈H₁₇

【００１１】これらのアルコールを用いて誘導された強
誘電性液晶は、いずれも不斉炭素上に電気陰性度の大き
いフッ素原子が置換されているために大きい自発分極を
与えかつ比較的速い応答速度を与える。更に、上記(4),
(5),(6) 等を用いて誘導された液晶は、反強誘電相を有
する液晶を与え易いことが認められている。一方、実用
を考えたとき、液晶の具備すべき条件として広い温度範
囲で反強誘電相を有し融点が低いことがあげられる。本
発明はこの様な観点から行われたものであり、不斉炭素
上にトリフルオロメチル基を有し、アルコキシ基を有す
る光学活性アルコールを用いて、かつトリフェニルエス
テル系液晶を製造したとき、広い温度範囲で反強誘電相
を有し、融点の低い反強誘電性液晶が得られることを見
出し本発明を完成したものである。

【００１２】

【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) で表される反強誘電性液晶化合物である。該
一般式(1) において、ｍは９、ｎは５、ｐは２であるこ
とが、反強誘電相が安定に発現する点と反強誘電相の温
度範囲の点とから好ましく、反強誘電性液晶組成物とし
てその主成分或いは添加成分として有効に使うことがで
きる。

【００１３】

【化２】（式中、ｍは 6〜12の整数、ＸはＨ原子又はＦ原子、ｐ
は 5〜7 の整数、ｑは２又４、C*は不斉炭素原子であ
る）

【００１４】本発明で用いられる光学活性アルコール
は、本発明者らが既に明らかにした方法で容易に製造す
ることができる (特願平8-304787号) 。その製造法の概
略は次の通りである。 (イ) Br(CH₂)_pBr + NaOC_qH_2q+1 → Br(CH₂)_pOC_qH_2q+1 (ロ) (イ) + Mg → MgBr(CH₂)_pOC_qH_2q+1 (ハ) (ロ) + CF₃COOH → CF₃CO(CH₂)_pOC_qH_2q+1 (ニ) (ハ) + LiAlH₄ → CF₃CH(OH)(CH₂)_pOC_qH_2q+1 (ホ) (ニ) + (CH₃CO)₂O → CF₃CH(OCOCH₃)(CH₂)_pOC_qH_2q+1 (ヘ) (ホ) + (リパーゼ) → (R) CF₃C*H(OH)(CH₂)_pOC_qH_2q+1

【００１５】上記反応を簡単に説明すると、(イ) はアル
キルブロマイドとナトリウムアルキルオキサイドとの反
応によるエーテル化合物の製造である。(ロ) はグリニヤ
ー試薬の調製である。(ハ) はグリニヤー試薬とトリフル
オロ酢酸との反応による増炭反応である。(ニ) はケトン
の還元反応である。(ホ) はラセミアルコールの無水酢酸
によるアセチル化である。(ヘ) はアセテートのリパーゼ
による光学分割である。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、新規な反強誘電性液晶物質を
提供する事ができるものである。そして、本発明により
提供された新規な反強誘電性液晶物質は、反強誘電相の
温度範囲が広く、低い融点を有し、実用液晶材料の主成
分或いは液晶組成物の１成分として有効に用いることが
できる。

【００１７】

【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（式(1): m＝9, X＝F, p＝5, q＝2 (E1))
R-(+)-3-フルオロ-4-(1-トリフルオロメチル−６−
エトキシヘキシルオキシカルボニル）フェニル＝4'−デ
カノイルオキシビフェニル−4-カルボキシレートの製
造。

【００１８】(1) 4-(4'-n-デカノイルオキシ）ビフェニ
ルカルボン酸の製造。 4-(4'-ハイドロキシ）ビフェニルカルボン酸 10.0g、n-
デカン酸クロライド9.8g、トリエチルアミン 16 ml(ミリリ
ットル)およびジメチルアミノピリジン 1g をジクロロメタ
ン 150mlに溶解し、室温で１昼夜攪拌した。反応終了
後、10％塩酸 50ml を加え、エーテル 100mlで３回抽出
した。有機相を食塩水 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、目的物を得た。

【００１９】(2) 4-アセトキシ−2-フルオロ安息香酸の
製造。 2-フルオロ−4-ヒドロキシ安息香酸 4.3g と無水酢酸
8.4g とを２口フラスコに取り混合した。水冷下、硫酸
を５滴添加した。発熱がおさまってから80℃で30分間加
熱した。その後反応混合物を冷水中にあけ、析出した結
晶をろ過した。結晶は真空乾燥した後、次の工程で使用
した。

【００２０】(3) R-(+)-4-アセトキシ−2-フルオロ-1-
(1-トリフルオロメチル−6-エトキシヘキシルオキシカ
ルボニル）ベンゼンの製造。 4-アセトキシ−2-フルオロ安息香酸 1.0g を塩化チオニ
ル 7mlに加え、還流下で５時間反応させた。次に、過剰
の塩化チオニルを留去してから、ピリジン 1ml、乾燥エ
ーテル 4ml、R-(+)-1,1,1-トリフルオロ−7-エトキシヘ
プタン−2-オール 0.6g の混合物を滴下した。滴下後、
１昼夜室温で攪拌し、エーテル 200mlで希釈して、有機
層を希塩酸、1N水酸化ナトリウム水溶液、水の順で洗浄
し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去して粗製
物をヘキサン／酢酸エチルを溶媒とするシリカゲルカラ
ムクロマトで精製して目的物を得た。

【００２１】(4) R-(+)-4-ヒドロキシ−2-フルオロ-1-
(1-トリフルオロメチル−5-エトキシヘキシルオキシカ
ルボニルベンゼンの製造。上記(3) で得た化合物 1.0g を、エタノール 30ml に溶
解させて、ベンジルアミン 3g を滴下した。更に、室温
で１昼夜攪拌した後、エーテル 300mlで希釈して、希塩
酸、水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶
媒を留去してから、シリカゲルカラムクロマトグラフィ
ーで単離精製し、目的物を得た。

【００２２】(5) R-(+)-3-フルオロ-4-(1-トリフルオロ
メチル−5-エトキシヘキシルオキシカルボニルフェニ
ル）＝4'−n-デカノイルオキシビフェニル−4-カルボキ
シレートの製造。上記(1) で得た化合物 1.0g に塩化チオニル 10ml を加
え、10時間加熱還流した。過剰の塩化チオニルを留去し
た後、ピリジン 10ml 、トルエン 25ml を加えてから、
上記(4) で得た化合物 0.8g のベンゼン溶液 25ml を滴
下し、室温で10時間反応させた。反応終了後、エーテル
300mlで希釈し、希塩酸、1N炭酸ナトリウム水溶液、水
の順で洗浄して、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し
た。次に、溶媒を留去してから、シリカゲルクロマトグ
ラフィーで単離した。ついでエタノールで再結晶して目
的物を得た。

【００２３】得られた液晶化合物の式を化３に、 NMRデ
ーターを表１に示した。液晶相の同定は、テクスチャー
観察及びDSC(示差走差熱量計）の測定により行なった。
また、融点はＤＳＣにより求めた。その結果を表２に示
した。

【００２４】

【表１】化学シフト(ppm) 水素原子番号１ 2 3 4 5 6 7 8 9 実施例１(E1) 2.6 7.2 7.7 7.7 8.3 7.1 7.2 8.1 5.6

【００２５】

【化３】

【００２６】

【表２】相系列融点 (℃) 実施例１(E1) I(82)SCA*(30)Cr 45 相系列中の () 内の数字は相転移温度 (℃) 、 Iは等方
相、SCA*は反強誘電相、Crは結晶相をそれぞれ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉岡康恵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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式(1) で表される反強誘電性液
晶化合物。【化１】（式中、ｍは 6〜12の整数、ＸはＨ原子又はＦ原子、ｐ
は 5〜7 の整数、ｑは２又４、C*は不斉炭素原子であ
る）
【請求項２】該一般式(1) において、ｍが９である請
求項１記載の反強誘電性液晶化合物。
【請求項３】該一般式(1) において、ＸがＦ原子であ
る請求項１記載の反強誘電性液晶化合物。
【請求項４】該一般式(1) において、ｐが５、ｑが２
である請求項１記載の反強誘電性液晶化合物。