JPH10330321A - Racemic compound and ferrielectric liquid crystal composition containing the same - Google Patents

Racemic compound and ferrielectric liquid crystal composition containing the same

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JPH10330321A
JPH10330321A JP9139852A JP13985297A JPH10330321A JP H10330321 A JPH10330321 A JP H10330321A JP 9139852 A JP9139852 A JP 9139852A JP 13985297 A JP13985297 A JP 13985297A JP H10330321 A JPH10330321 A JP H10330321A
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JP
Japan
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liquid crystal
ferrielectric
phase
racemic compound
general formula
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Application number
JP9139852A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Kino
正博 城野
Hironori Motoyama
裕規 本山
Tomoyuki Yui
知之 油井
Takahiro Matsumoto
隆宏 松本
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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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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject liquid crystal composition excellent in response property and having high display quality by including a new racemic compound and ferrielectric liquid crystal. SOLUTION: This liquid crystal composition is obtained by adding a new racemic compound shown by formula I (X is H or F; (n) is 4-8) [e.g. 3-fluro-4-(1- methylheptyloxycarbonyl)phenyl 4-trifluoromethyoxybenzoate] to a ferrielectric liquid crystal shown by formula II (R is a 6-12C straight-chain alkyl; Y is H or F; (r) and (q) are each 2-4). It is preferable that the addition ratio of the compound shown by the formula I is 1-30 mol.% per the composition. The composition has transition temperature at 40 deg.C or higher in its high temperature side and at 0 deg.C or lower in its low temperature side of the ferrielectric phase, and a smectic A layer at a temperature higher than the ferrielectric phase, wherein a nonlinear active element is narrowly held between substrates placed for each pixel to make an active matrix liquid crystal display element, and driving by voltage is performed by switching to two ferrielectric states, two ferroelectric state, and an intermediate state of these.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は新規なラセミ化合物及び
それを含む新規なフェリ誘電性液晶組成物、ならびにそ
れを用いた液晶表示素子に関する。
The present invention relates to a novel racemic compound, a novel ferrielectric liquid crystal composition containing the same, and a liquid crystal display device using the same.

【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ティブ
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. Has been 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. In particular, when gradation display is performed, the viewing angle sharply decreases. In other words, depending on the viewing angle of the display,
The contrast ratio, color, etc. will change.

【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 AppliedPhysics, Vol.29, No.1,
pp.L131-137 (1990)) 。
[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 AppliedPhysics, Vol.29, No.1,
pp.L131-137 (1990)).

【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 voltage is 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】フェリ誘電相において、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。本発明では、少なくともこ
の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。
In the ferrielectric phase, when a voltage is applied, a region (domain) having an extinction position appears at a voltage lower than the ferroelectric state. 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 FI (+)
Or FI (-). In the present invention, at least the liquid crystal phase in which this intermediate state is always observed is referred to as a ferrielectric phase,
The liquid crystal compound whose ferrielectric phase is the broadest in the phase series is called 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。応答速度は自発
分極が大きいほど速くなるが、このことより高速応答性
が発現する。
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. The response speed increases as the spontaneous polarization increases, and this results in high-speed response.

【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。した
がって、図2のフェリ誘電相においては、電圧0Vと4
Vとの間で連続的な透過光強度の変化ではなく、階段状
の透過光強度が観測されるはずである。しかしながら、
図2では連続的な透過光強度の変化が観測された。これ
は FI(+)とFI(-) との共存状態→ FI(+)→FO(+) 、また
は FI(+)とFI(-)との共存状態→ 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。
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 (-). Therefore, in the ferrielectric phase of FIG.
A stepped transmitted light intensity should be observed instead of a continuous change in transmitted light intensity between V and V. However,
In FIG. 2, a continuous change in transmitted light intensity was observed. This is the coexistence state of FI (+) and FI (-) → FI (+) → FO (+), or the coexistence state of FI (+) and FI (-) → FI (-) → FO (-) It is considered that the threshold voltage to is not clear.

【0015】フェリ誘電相では、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、A
M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、フェリ誘電相における電圧による変化
に於て、フェリ誘電状態から強誘電状態へ変化に要する
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、フェリ誘電相はAM駆動に適しているといえる。
In the ferrielectric phase, as shown in FIG. 2, the difference between the voltage that changes from the ferrielectric state to the ferroelectric state and the voltage that changes from the ferroelectric state to the ferrielectric state is generally small. That is, the width of the hysteresis tends to be very narrow, and is characterized by a V-shaped optical response.
It has properties suitable for gradation display in M drive and AM drive. Also, in the change due to the voltage in the ferrielectric phase, the voltage required to change from the ferrielectric state to the ferroelectric state tends to be much smaller than that of the antiferroelectric liquid crystal. It can be said that it is suitable.

【0016】また、フェリ誘電相においては、図2に示
したように、 FI(+)とFI(-) との共存状態と強誘電状態
(FO(+), FO(-))との間の変化が連続的であり、しかも、
変化に要する電圧が小さい。さらに、配向膜を工夫する
ことにより、電圧0におけるFI(+)とFI(-) との共存状
態における光透過率をより小さくすることが可能であ
る。これらから、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、さらにそれらの中間状態をグレーとして使用でき
る。そして、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。
In the ferrielectric phase, as shown in FIG. 2, the coexistence state of FI (+) and FI (-) and the ferroelectric state
The change between (FO (+), FO (-)) is continuous, and
The voltage required for the change is small. Further, by devising the alignment film, it is possible to further reduce the light transmittance in a state where FI (+) and FI (-) coexist at a voltage of 0. From these, in the ferrielectric phase, the coexisting state of FI (+) and FI (-) can be used as dark, the ferroelectric states FO (+) and FO (-) as light, and the intermediate state between them can be used as gray. All of the display principles use the birefringence of liquid crystal, and a display element with small viewing angle dependence can be manufactured.

【0017】[0017]

【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。即ち、アクテイブマトリックス駆動のうちTFT
駆動方式においては駆動電圧は、5V以下である。この
ような低電圧で実用的な特性を持った高速応答を示すフ
ェリ誘電性液晶単体は見出されていない。本発明は、こ
れらの点を改善することにあり、応答性を改善する添加
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, a conventionally known ferrielectric liquid crystal alone is AM
Considering the application to the driving element, there are the following problems. That is, in the active matrix drive, the TFT
In the driving method, the driving voltage is 5 V or less. No single ferrielectric liquid crystal having practical characteristics at such a low voltage and exhibiting a high-speed response has been found. The present invention is directed to improving these points, and relates to an additive for improving responsiveness and a ferrielectric liquid crystal composition containing the additive, which is preferably used for AM driving and containing the additive.

【0018】[0018]

【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) で示されるラセミ化合物であり、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) で示されるラセミ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 provides a racemic compound represented by the following general formula (1),
In (1), it is preferable that m is 9 and that the compound does not have a liquid crystal phase, since a material having excellent properties when obtained as a ferrielectric liquid crystal composition is obtained. Further, the present invention provides a racemic compound represented by the following general formula (1) represented by the following general formula (2)
A ferrielectric liquid crystal composition obtained by adding to a ferrielectric liquid crystal represented by the formula:

【0019】[0019]

【化3】 (式(1) 中、Xは水素原子またはフッ素原子、nは4〜
8の整数である。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、rは2〜4の整
数、qは2〜4の整数である。)
Embedded image (In the formula (1), X is a hydrogen atom or a fluorine atom, and n is 4 to
It is an integer of 8. In the formula (2), R is a straight-chain alkyl group having 6 to 12 carbon atoms, X is an H atom or an F atom, r is an integer of 2 to 4, and q is an integer of 2 to 4. )

【0020】一般式(1) であらわされるラセミ化合物の
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 racemic compound represented by the general formula (1) is preferably from 1 to 50 mol%, more preferably from 1 to 30 mol% of the composition. As the ferrielectric 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 preferred to have. 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.

【0021】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 r=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、-P
h(3X)-は、3位置へのF置換していてもよい1,4-フェニ
レン基、Ph- はフェニル基、C*は不斉炭素を示す。
The ferrielectric liquid crystal in the present invention can be easily manufactured 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 r = 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, -P
h (3X)-represents a 1,4-phenylene group which may be F-substituted at the 3-position, Ph- represents a phenyl group, and C * represents an asymmetric carbon.

【0022】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.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明は、新規なラセミ化合物とそれを
含むフェリ誘電性液晶組成物を提供する。そして、本発
明にて提供した新規なフェリ誘電性液晶組成物は、応答
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 racemic compound and a ferrielectric liquid crystal composition containing the same. The novel ferrielectric liquid crystal composition provided by the present invention has excellent responsiveness. Therefore, a ferrielectric liquid crystal display element having high display quality can be realized.

【0024】[0024]

【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): n=6, X=F (E1)) 3-フル
オロ-4-(1-メチルヘプチルオキシカルボニル)フェニル
=4-トリフルオロメト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): n = 6, X = F (E1)) Production of 3-fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-trifluoromethoxybenzoate.

【0025】(1) 4-アセトキシ−2-フルオロ-1-(1-メチ
ルヘプチ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 10.8g (0.06モル)
に、塩化チオニル 60ml(ミリリットル)を加え、還流下で7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 10 ml、2-オクタノール 5.2g(0.0402モ
ル)を滴下した。滴下後、1昼夜室温で攪拌し、その
後、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の目的物をヘキサ
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収率90%で得た。
(1) Production of 4-acetoxy-2-fluoro-1- (1-methylheptyloxycarbonyl) benzene. 4-acetoxy-2-fluorobenzoic acid 10.8 g (0.06 mol)
Then, 60 ml (milliliter) of thionyl chloride was added thereto, and the mixture was reacted under reflux for 7 hours. Next, after removing excess thionyl chloride, 10 ml of pyridine and 5.2 g (0.0402 mol) of 2-octanol were added dropwise. After the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for one day and night, and then diluted with 200 ml of ether. The organic layer was washed with diluted hydrochloric acid, a 1N aqueous sodium hydroxide solution and water in that order, and dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off, and the crude target product was purified by silica gel column chromatography using hexane / ethyl acetate as a solvent to obtain the target product in a yield of 90%.

【0026】(2) 2-フルオロ−4-ヒドロキシ-1-(1-メチ
ルヘプチルオキシカルボニル)ベンゼンの製造。 上記(1) で製造した化合物 11.3g(0.036モル) を、エタ
ノール 250mlに溶解させて、ベンジルアミン 7.7g(0.07
72モル) 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
物を収率98%で得た。
(2) Production of 2-fluoro-4-hydroxy-1- (1-methylheptyloxycarbonyl) benzene. 11.3 g (0.036 mol) of the compound prepared in the above (1) was dissolved in 250 ml of ethanol, and 7.7 g (0.07
72 mol) was added dropwise. Furthermore, after stirring at room temperature for 24 hours,
Dilute with 300 ml of ether, wash with diluted hydrochloric acid and water in that order,
Dried over magnesium sulfate. After evaporating the solvent, the residue was isolated and purified by silica gel column chromatography to obtain the desired product in a yield of 98%.

【0027】(3) 3-フルオロ-4-(1-メチルヘプチルオキ
シカルボニル)フェニル=4-トリフルオロメトキシベン
ゾエートの製造。 市販のp-トリフルオロメトキシ安息香酸 6.4g (0.031モ
ル)に塩化チオニル15mlを加え、5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2ml、上記
(2) で製造した化合物 2.12ミリモルを加え、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
し目的物を収率87%で得た。
(3) Production of 3-fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl 4-trifluoromethoxybenzoate 15 ml of thionyl chloride was added to 6.4 g (0.031 mol) of commercially available p-trifluoromethoxybenzoic acid, and the mixture was heated under reflux for 5 hours.
After distilling off excess thionyl chloride, 2 ml of pyridine was added.
2.12 mmol of the compound prepared in (2) was added, and
Allowed to react for hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was diluted with 300 ml of ether, washed with diluted hydrochloric acid, a 1N aqueous solution of sodium carbonate and water in that order, and the organic layer was dried over magnesium sulfate. Next, after distilling off the solvent, the residue was isolated by silica gel chromatography to obtain the desired product in a yield of 87%.

【0028】実施例2 (一般式(1): n=6, X=H
(E2)) 4-(1-メチルヘプチルオキシカルボニル)フェ
ニル=4-トリフルオロメトキシベンゾエートの製造。 実施例1における4-アセトキシ−2-フルオロ安息香酸の
代わりに、p-ヒドロキシ安息香酸を使用した以外は、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)測定により同定した。 ま
た、DSCにより融点を求めた。 その結果、これらの化
合物の融点は−50℃以下であり、液晶相は有していなか
った。
Example 2 (general formula (1): n = 6, X = H
(E2)) Production of 4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-trifluoromethoxybenzoate. The desired product was obtained in the same manner as in Example 1 except that p-hydroxybenzoic acid was used instead of 4-acetoxy-2-fluorobenzoic acid in Example 1. 1H-NMR data of the target compound (E1, E2) obtained in Examples 1 and 2 are shown in Table 1, and its chemical formula is shown in Chemical Formula 4. The liquid crystal phase was identified by texturer observation and DSC (differential scanning calorimetry) measurement. The melting point was determined by DSC. As a result, the melting points of these compounds were −50 ° C. or lower, and did not have a liquid crystal phase.

【0029】[0029]

【化4】 Embedded image

【0030】[0030]

【表1】プロトン番号 1 2 3 4 5 6 実施例1(E1) 7.4 8.2 7.1 7.1 8.0 5.2 実施例2(E2) 7.3 8.2 7.2 8.1 5.2 [Table 1] Proton No. 1 2 3 4 5 6 Example 1 (E1) 7.4 8.2 7.1 7.1 8.0 5.2 Example 2 (E2) 7.3 8.2 7.2 8.1 5.2

【0031】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
で得られたラセミ化合物(E1)を15モル%添加して、フェ
リ誘電性液晶組成物を得た。相系列、配向性を測定した
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
The ferric dielectric liquid crystal composition was obtained by adding 15 mol% of the racemic compound (E1) obtained in the above. Table 2 shows the results of measurement of the phase series and orientation. 2A: C 9 H 19 -O-Ph-Ph-COO-Ph (3F) -COO-C * H (CF 3 ) (CH 2 )
In the formula 3 OC 2 H 5 , -Ph- is a 1,4-phenylene group, -Ph (3F)-is a 1,4-phenylene group substituted with fluorine at the 3-position, and C * is an asymmetric carbon.

【0032】液晶相の同定を、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. Appl. Phys. 31, 793, (1992))に従って行った。
The liquid crystal phase was 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 literature
(J. Appl. Phys. 31, 793, (1992)).

【0033】また、得られたフェリ誘電性液晶組成物の
光学応答を調べた結果を表2に示した。セルは以下の手
順で作製した。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ーティング後(膜厚約 80n
m)、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のスペーサーを介し、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。液晶を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。
Table 2 shows the results of examining the optical response of the obtained ferrielectric liquid crystal composition. The cell was produced according to the following procedure. After polyimide coating on a glass substrate with an insulating film (SiO 2 , film thickness 50 nm) and ITO electrode (film thickness approx.
m) Only one of the pair of glass substrates was rubbed.
A pair of glass substrates were bonded via a spacer having a particle size of 1.6 μm 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 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.

【0034】30℃において、テストセルに±10V, 50mHz
の三角波電圧を印加して駆動を行い、透過光変化を調べ
た。光透過率は、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%とした。次に、
テストセルを偏光板間におき、強誘電状態 (透過光量最
高時) の透過光量を求め、この透過光量を 100%と定義
した。相転移電圧は、フェリ誘電相から強誘電相へ相転
移する事により透過光強度が90%となる電圧と定義し
た。また、応答時間は、±8V, 10Hzのステップ電圧を印
加して透過光強度が90%変化するに要する時間と定義し
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 30 ° C., ± 10 V, 50 mHz
The driving was performed by applying the triangular wave voltage, and the change in transmitted light was examined. As for the light transmittance, an empty cell was placed between orthogonal polarizing plates, and the amount of transmitted light was determined, and the amount of transmitted light was set to 0%. next,
The test cell was placed between polarizing plates, and the amount of transmitted light in the ferroelectric state (when the amount of transmitted light was the highest) was determined. The amount of transmitted light was defined as 100%. The phase transition voltage is defined as a voltage at which the transmitted light intensity becomes 90% due to a phase transition from a ferrielectric phase to a ferroelectric phase. The response time was defined as the time required for the transmitted light intensity to change by 90% when a step voltage of ± 8 V, 10 Hz was applied. 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.

【0035】[0035]

【表2】 相転移 応答時間 測定温度 相 系 列 電圧(V) (μ秒) (℃) 実施例3 Cr(<-20)SCγ*(77)SA(86)I 2.4 203 30 液晶2A Cr(34)SCγ*(101)SA(103)I 2.9 *1 40 *1; 相転移電圧が高く応答せず。 上記相系列中の () 内の数値は相転移温度 (℃) 、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] Phase transition Response time Measurement temperature Phase sequence Voltage (V) (μsec) (° C) Example 3 Cr (<-20) SCγ * (77) SA (86) I 2.4 203 30 Liquid crystal 2A Cr ( 34) SCγ * (101) SA (103) I 2.9 * 1 40 * 1; High phase transition voltage and no response. In the above phase series, the numbers in parentheses indicate the phase transition temperature (° C.), Cr indicates the crystal phase, SCγ * indicates the chiral smectic Cγ phase (ferrielectric phase), SA indicates the smectic A phase, and I indicates the isotropic phase. .

【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.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 隆宏 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 Takahiro Matsumoto 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) で示されるラセミ化合
物。 【化1】 (式中、Xは水素原子またはフッ素原子、nは4〜8
の整数である。)
1. A racemic compound represented by the following general formula (1). Embedded image (Where X is a hydrogen atom or a fluorine atom, and n is 4-8
Is an integer. )
【請求項2】 該一般式(1) において、nが6である請
求項1記載のラセミ化合物。
2. The racemic compound according to claim 1, wherein n is 6 in the general formula (1).
【請求項3】 該一般式(1) において、XがFである請
求項1記載のラセミ化合物。
3. The racemic compound according to claim 1, wherein X is F in the general formula (1).
【請求項4】 下記一般式(1) で示されるラセミ化合物
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、XはH原子またはF原子、nは4〜8の整
数である。式(2) 中、Rは炭素数6〜12の直鎖アルキル
基、YはH原子またはF原子、r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 racemic 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), X is an H atom or a F atom, n is an integer of 4 to 8. In the formula (2), R is a straight-chain alkyl group having 6 to 12 carbon atoms, and Y is an H atom or a F atom. Atom, r 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組成物。
5. In the general formula (2), R has 9 carbon atoms.
The ferrielectric composition according to claim 4, which is:
【請求項6】 該一般式(1) で示されるラセミ化合物の
添加量が組成物の1〜50モル%である請求項4記載のフ
ェリ誘電性液晶組成物。
6. The ferrielectric liquid crystal composition according to claim 4, wherein the amount of the racemic compound represented by the general formula (1) is 1 to 50 mol% of the composition.
【請求項7】 該一般式(1) で示されるラセミ化合物の
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 racemic 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】 各画素ごとに薄膜トランジスタ或いはダ
イオードなどの非線型能動素子を設置した基板間に請求
項4記載のフェリ誘電性液晶組成物を挟持することを特
徴とするアクテイブマトリクス液晶表示素子。
9. An active matrix liquid crystal display device comprising the ferrielectric liquid crystal composition according to claim 4 sandwiched between substrates on which a non-linear active device such as a thin film transistor or a diode is provided for each pixel.
【請求項10】 電圧によって、2つのフェリ誘電状
態、2 つの強誘電状態およびそれらの中間状態の間でス
イッチングすることを特徴とする請求項9記載のアクテ
イブマトリクス液晶表示素子。
10. The active matrix liquid crystal display device according to claim 9, wherein switching is performed between two ferrielectric states, two ferroelectric states, and an intermediate state by a voltage.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999062860A1 (en) * 1998-05-29 1999-12-09 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Fluorine-substituted compounds and ferrielectric liquid-crystal composition containing the same
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