JPH11158121A - Liquid crystal compound and antiferroelectric liquid crystal composition containing the same - Google Patents

Liquid crystal compound and antiferroelectric liquid crystal composition containing the same

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JPH11158121A
JPH11158121A JP9347172A JP34717297A JPH11158121A JP H11158121 A JPH11158121 A JP H11158121A JP 9347172 A JP9347172 A JP 9347172A JP 34717297 A JP34717297 A JP 34717297A JP H11158121 A JPH11158121 A JP H11158121A
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JP
Japan
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liquid crystal
compound
antiferroelectric liquid
crystal compound
antiferroelectric
Prior art date
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Pending
Application number
JP9347172A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Kobayashi
一郎 小林
Yoshihiko Aihara
良彦 相原
Shigeji Hashimoto
茂治 橋本
Noriko Yamakawa
則子 山川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Shell Sekiyu KK
Original Assignee
Showa Shell Sekiyu KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new antiferroelectric liquid crystal compound which has stable antiferroelectricity and excellent temperature dependency of response speed enough to use for a display. SOLUTION: This compound shown by the formula [(m) is 4-14; (n) is 2-10; Cf is CF3 , CH3 , CCIF2 CCl2 F; * denotes optically active carbon] [e.g. 4-(1,1,1- trifluoro-2-hexyloxycarbonyl)phenyl-4'-(9-decenyloxy)-2-fluorobiphenyl-4- carboxylate] is obtained by the reaction of a compound which is obtained by the reaction of 4'-alkenyloxy-3-fluoro-4-biphenylcarboxylic acid with a chlorinating agent (e.g. thionyl chloride) with (1,1,1-trifluoro-2-alkyl)-4-hydroxybenzoate in methylene chloricle as a solvent in the presence of triethylamine and/or dimethylaminopyridine as catalyst(s) under nitrogen gas at room temperature over night or longer.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、室温付近で安定な
反強誘電性を示し、かつディスプレイ表示上不可欠な特
性である応答速度の温度依存性に優れた反強誘電性液晶
化合物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antiferroelectric liquid crystal compound exhibiting stable antiferroelectricity at around room temperature and having excellent temperature dependence of response speed which is an indispensable characteristic for display display.

【0002】[0002]

【従来技術】液晶表示素子は、1)低電圧作動性、2)
低消費電力性、3)薄形表示、4)受光型などの優れた
特徴を有するため、現在まで、TN方式、STN方式、
ゲスト−ホスト(Gest−Host)方式などが開発
され実用化されている。しかし、現在広く利用されてい
るネマチック液晶を用いたものは、応答速度が数mse
c〜数十msecと遅い欠点があり、応用上種々の制約
を受けている。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices are 1) low-voltage operable 2).
Since it has excellent features such as low power consumption, 3) thin display, and 4) light receiving type, TN method, STN method,
A guest-host method has been developed and put into practical use. However, those using a nematic liquid crystal which is widely used at present have a response speed of several milliseconds.
It has a drawback as slow as c to several tens of msec, and is subject to various restrictions in application.

【0003】これらの問題を解決するため、STN方式
や薄層トランジスタなどを用いたアクティブマトリック
ス方式などが開発されたが、STN型表示素子は、表示
コントラストや視野角などの表示品位は優れたものとな
ったが、セルギャップやチルト角の制御に高い精度を必
要とすることや応答がやや遅いことなどが問題となって
いる。
In order to solve these problems, the STN method and the active matrix method using thin-layer transistors have been developed. However, the STN type display element has excellent display quality such as display contrast and viewing angle. However, there is a problem that high accuracy is required for controlling the cell gap and the tilt angle, and that the response is slightly slow.

【0004】このため、応答性のすぐれた新しい液晶表
示方式の開発が要望されており、光学応答時間がμse
cオーダーと極めて短かい超高速デバイスが可能になる
強誘電性液晶の開発が試みられていた。
[0004] For this reason, there is a demand for the development of a new liquid crystal display system having excellent responsiveness, and the optical response time is μs
Attempts have been made to develop ferroelectric liquid crystals capable of realizing ultra-high-speed devices as short as c-orders.

【0005】強誘電性液晶は、1975年、Meyer
等によりDOBAMBC(p−デシルオキシベンジリデ
ン−p−アミノ−2−メチルブチルシンナメート)が初
めて合成された(Le Journal de Phy
sique,36巻1975,L−69)。
[0005] Ferroelectric liquid crystals were introduced in 1975 by Meyer.
DOBMMBC (p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutylcinnamate) was synthesized for the first time (Le Journal de Phys).
sque, 36, 1975, L-69).

【0006】さらに、1980年、ClarkとLag
awallによりDOBAMBCのサブマイクロ秒の高
速応答、メモリー特性など表示デバイス上の特性が報告
されて以来、強誘電性液晶が大きな注目を集めるように
なった〔N.A.Clark,etal.,Appl.
Phys.Lett.36.899(1980)〕。
Further, in 1980, Clark and Lag
Ferroelectric liquid crystals have attracted a great deal of attention since the reporting of characteristics on display devices such as the fast response time of DOBAMBC in sub-microseconds and memory characteristics by AWall [N. A. Clark, et al. , Appl.
Phys. Lett. 36.899 (1980)].

【0007】しかし、彼らの方式には、実用化に向けて
多くの技術的課題があり、特に室温で強誘電性液晶を示
す材料は無く、表示ディスプレイに不可欠な液晶分子の
配列制御に有効かつ実用的な方法も確立されていなかっ
た。
However, their method has many technical problems for practical use. In particular, there is no material showing a ferroelectric liquid crystal at room temperature, and it is effective for controlling the alignment of liquid crystal molecules indispensable for a display. No practical method has been established.

【0008】この報告以来、液晶材料/デバイス両面か
らの様々な試みがなされ、ツイスト二状態間のスイッチ
ングを利用した表示デバイスが試作され、それを用いた
高速電気光学装置も例えば特開昭56−107216号
などで提案されているが、高いコントラストや適正なし
きい値特性は得られていない。
[0008] Since this report, various attempts have been made from both sides of the liquid crystal material / device, and a display device utilizing switching between two twisted states has been experimentally manufactured. No. 107216, but high contrast and proper threshold characteristics have not been obtained.

【0009】このような視点から他のスイッチング方式
についても探索され、過渡的な散乱方式が提案された。
その後、1988年に本発明者らによる三安定状態を有
する液晶の三状態スイッチング方式が報告された〔A.
D.L.Chandani,T.Hagiwara,
Y.Suzuki etal.,Japan.J.of
Appl.Phys.,27,(5),L729−L7
32(1988)〕。
From such a viewpoint, other switching schemes have been searched, and a transient scattering scheme has been proposed.
Then, in 1988, the present inventors reported a three-state switching method of a liquid crystal having a tristable state [A.
D. L. Chandani, T .; Hagiwara,
Y. Suzuki et al. , Japan. J. of
Appl. Phys. , 27, (5), L729-L7
32 (1988)].

【0010】前記「三状態を有する」とは、第一の電極
基板と所定の間隙を隔てて配置されている第二の電極基
板の間に強誘電性液晶が挟まれてなる液晶電気光学装置
において、前記第一及び第二の電極基板に電界形成用の
電圧が印加されるよう構成されており、図1Aで示され
る三角波として電圧を印加したとき、図1Dのように前
記強誘電性液晶が、無電界時に分子配向が第一の安定状
態(図1Dの1)を有し、かつ、電界印加時に一方の電
界方向に対し分子配向が前記第一の安定状態とは異なる
第二の安定状態(図1Dの2)を有し、さらに他方の電
界方向に対し前記第一及び第二の安定状態とは異なる第
三の分子配向安定状態(図1Dの3)を有することを意
味する。なお、この三安定状態、すなわち三状態を利用
する液晶電気光学装置については、本出願人は特願昭6
3−70212号として出願し、特開平2−15332
2号として公開されている。
The above-mentioned "having three states" refers to a liquid crystal electro-optical device in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between a first electrode substrate and a second electrode substrate arranged at a predetermined gap. Wherein a voltage for forming an electric field is applied to the first and second electrode substrates, and when a voltage is applied as a triangular wave shown in FIG. 1A, the ferroelectric liquid crystal is applied as shown in FIG. 1D. Has a second stable state in which the molecular orientation has a first stable state (1 in FIG. 1D) when no electric field is applied, and the molecular orientation is different from the first stable state in one electric field direction when an electric field is applied. State (2 in FIG. 1D) and a third molecular orientation stable state (3 in FIG. 1D) different from the first and second stable states in the other electric field direction. The applicant of the present invention discloses a three-stable state, that is, a liquid crystal electro-optical device utilizing the three states.
No. 3-70212 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-15332.
Published as Issue 2.

【0011】三安定状態を示す反強誘電性液晶の特徴を
さらに詳しく説明する。クラーク/ラーガーバァル(C
lark−Lagawall)により提案された表面安
定化強誘電性液晶素子では、S*C相において強誘電性液
晶分子が図2(a),(b)のように一方向に均一配向
した2つの安定状態を示し、印加電界の方向により、ど
ちらか一方の状態に安定化され、電界を切ってもその状
態が保持される。
The characteristics of the antiferroelectric liquid crystal exhibiting a tristable state will be described in more detail. Clark / Lagerval (C
In the surface-stabilized ferroelectric liquid crystal device proposed by L.Lark-Lagawall, two ferroelectric liquid crystal molecules are uniformly aligned in one direction in the S * C phase as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). A state is shown, and the state is stabilized to one of the states depending on the direction of the applied electric field, and the state is maintained even when the electric field is cut off.

【0012】しかしながら実際には、強誘電性液晶分子
の配向状態は、液晶分子のダイレクターが捩れたツイス
ト二状態を示したり、層がくの字に折れ曲ったシエブロ
ン構造を示す。シエブロン層構造では、スイッチング角
が小さくなり低コントラストの原因になるなど、実用化
へ向けて大きな障害になっている。一方、“反”強誘電
性液晶は三安定状態を示すS*(3)相では、上記液晶電気
光学装置において、無電界時には、図3(a)に示すご
とく隣り合う層毎に分子は逆方向に傾き反平行に配列
し、液晶分子の双極子はお互に打ち消し合っている。し
たがって、液晶層全体として自発分極は打ち消されてい
る。この分子配列を示す液晶相は、図1Dの1に対応し
ている。
However, in practice, the orientation state of the ferroelectric liquid crystal molecules shows a twisted two state in which the director of the liquid crystal molecules is twisted, or shows a Chevron structure in which the layer is bent in a square shape. In the case of the Chevron layer structure, the switching angle becomes small and causes a low contrast, which is a major obstacle for practical use. On the other hand, in the S * (3) phase in which the “anti” ferroelectric liquid crystal exhibits a tristable state, in the above-mentioned liquid crystal electro-optical device, when there is no electric field, the molecules are reversed in each adjacent layer as shown in FIG. The dipoles of the liquid crystal molecules cancel each other. Therefore, the spontaneous polarization is canceled in the entire liquid crystal layer. The liquid crystal phase exhibiting this molecular arrangement corresponds to 1 in FIG. 1D.

【0013】さらに、(+)又は(−)のしきい値より
充分大きい電圧を印加すると、図3(b)および(c)
に示す液晶分子が同一方向に傾き平行に配列する。この
状態では、分子の双極子も同一方向に揃うため自発分極
が発生し、強誘電相となる。
Further, when a voltage sufficiently higher than the threshold value of (+) or (-) is applied, FIGS.
Are arranged in parallel in the same direction. In this state, the dipoles of the molecules are also aligned in the same direction, so that spontaneous polarization occurs and a ferroelectric phase is formed.

【0014】すなわち、“反”強誘電性液晶のS*(3)相
においては、無電界時の“反”強誘電相と印加電界の極
性による2つの強誘電相が安定になり、“反”強誘電相
と2つの強誘電相間を直流的しきい値を持って三安定状
態間スイッチングを行うものである。このスイッチング
に伴う液晶分子配列の変化により図4に示すダブル・ヒ
ステリシスを描いて光透過率が変化する。このダブル・
ヒステリシスに、図4の(A)に示すようにバイアス電
圧を印加して、さらにパルス電圧を重畳することにより
メモリー効果を実現できる特徴を有する。
That is, in the S * (3) phase of the “anti” ferroelectric liquid crystal, the “anti” ferroelectric phase in the absence of an electric field and the two ferroelectric phases depending on the polarity of the applied electric field become stable, and the “anti” ferroelectric phase becomes stable. "Switching between three stable states with a DC threshold value between a ferroelectric phase and two ferroelectric phases. Due to the change in the liquid crystal molecule arrangement accompanying the switching, the light transmittance changes in a double hysteresis shown in FIG. This double
As shown in FIG. 4A, a memory effect can be realized by applying a bias voltage to the hysteresis and further superimposing a pulse voltage.

【0015】さらに、電界印加により強誘電相は層がス
トレッチされ、ブックシエルフ構造となる。一方、第三
安定状態の“反”強誘電相では類似ブックシエルフ構造
となる。この電界印加による層構造スイッチングが液晶
層に動的シエアーを与えるため駆動中に配向欠陥が改善
され、良好な分子配向が実現できる。そして、“反”強
誘電性液晶では、プラス側とマイナス側の両方のヒステ
リシスを交互に使い画像表示を行なうため、自発分極に
基づく内部電界の蓄積による画像の残像現象を防止する
ことができる。
Further, the layer of the ferroelectric phase is stretched by the application of an electric field, thereby forming a bookshelf structure. On the other hand, the "anti" ferroelectric phase in the third stable state has a similar bookshelf structure. Since the layer structure switching by the application of the electric field gives dynamic shear to the liquid crystal layer, alignment defects are improved during driving, and good molecular alignment can be realized. In the "anti-" ferroelectric liquid crystal, image display is performed using both the positive and negative hysteresis alternately, so that the afterimage phenomenon of an image due to accumulation of an internal electric field based on spontaneous polarization can be prevented.

【0016】以上のように、“反”強誘電性液晶は、
1)高速応答が可能で、2)高いコントラストと広い視
野角および3)良好な配向特性とメモリー効果が実現で
きる、非常に有用な液晶化合物と言える。
As described above, the "anti" ferroelectric liquid crystal is
It can be said that this is a very useful liquid crystal compound capable of 1) high-speed response, 2) high contrast and a wide viewing angle, and 3) excellent alignment characteristics and a memory effect.

【0017】“反”強誘電性液晶の三安定状態を示す液
晶相については、1)A.D.L.Chandani
etal.,Japan J.Appl.Phys.,
,L−1265(1989)、2)H.Orihar
a etal.,JapanJ.Appl.Phys.,
29,L−333(1990)に報告されており、
“反”強誘電的性質にちなみS*CA相(Antife
rroelectric Smectic C*相)と
命名している。本発明者らは、この液晶相が三安定状態
間のスイッチングを行なうためS*(3)相と定義した。
For the liquid crystal phase exhibiting the tristable state of the "anti" ferroelectric liquid crystal, 1) A. D. L. Chandani
et al., Japan J. et al. Appl. Phys., 2
8 , L-1265 (1989), 2) H.E. Orihar
a et al., JapanJ. Appl. Phys.,
29 , L-333 (1990);
Due to its "anti" ferroelectric properties, the S * CA phase (Antive
rroelectric Sectic C * phase). The present inventors have defined this liquid crystal phase as the S * (3) phase because it switches between the three stable states.

【0018】三安定状態を示す“反”強誘電相S*(3)を
相系列に有する液晶化合物は、本発明者の出願した特開
平1−316367号、特開平1−316372号、特
開平1−316339号、特開平2−28128号及び
市橋等の特開平1−213390号公報があり、また三
安定状態を利用した液晶電気光学装置としては本出願人
は特開平2−40625号、特開平2−153322
号、特開平2−173724号において新しい提案を行
っている。
Liquid crystal compounds having an "anti" ferroelectric phase S * (3) exhibiting a tristable state in a phase series are disclosed in JP-A-1-316367, JP-A-1-316372 and JP-A-1-316372, filed by the present inventors. There are JP-A-1-316339, JP-A-2-28128 and JP-A-1-213390 such as Ichihashi. As a liquid crystal electro-optical device utilizing a tristable state, the applicant of the present invention is disclosed in JP-A-2-40625. Kaihei 2-153322
And Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-173724.

【0019】“反”強誘電性液晶を液晶ディスプレイへ
応用する場合、1)動作温度範囲、2)応答速度、3)
自発分極、4)ヒステリシス特性等を単一液晶で全て満
足させることは困難であり、通常十数種類の混合液晶と
して調製される。
When an "anti" ferroelectric liquid crystal is applied to a liquid crystal display, 1) operating temperature range, 2) response speed, 3).
It is difficult to satisfy all of spontaneous polarization and 4) hysteresis characteristics etc. with a single liquid crystal, and it is usually prepared as a dozen or more kinds of mixed liquid crystal.

【0020】現在、一般的に反強誘電性液晶材料として
知られている反強誘電性液晶化合物は応答速度の温度依
存性が大きいため、ディスプレイ表示した際に、表示む
ら等の欠点が生じる可能性があることが懸念されてい
る。
At present, antiferroelectric liquid crystal compounds, which are generally known as antiferroelectric liquid crystal materials, have a large temperature dependence of response speed, and may cause defects such as display unevenness when displayed on a display. There is concern that there is.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
知られている反強誘電性液晶化合物の主骨格を修飾する
ことにより、具体的には主骨格のフッ素修飾場所を選択
することにより、さらに従来知られている反強誘電性液
晶化合物のアキラル側のアルキル基末端に二重結合を導
入することにより、安定な反強誘電性を示すとともに、
ディスプレイに充分使用できる応答速度の温度依存性に
優れた新規な反強誘電性液晶化合物を提供する点にあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to modify the main skeleton of a conventionally known antiferroelectric liquid crystal compound, specifically by selecting a fluorine-modified site of the main skeleton. In addition, by introducing a double bond to the terminal of the alkyl group on the achiral side of a conventionally known antiferroelectric liquid crystal compound, while exhibiting stable antiferroelectricity,
An object of the present invention is to provide a novel antiferroelectric liquid crystal compound which is sufficiently usable in a display and has excellent temperature dependence of response speed.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、具体的には、従来の反強誘電性液晶
化合物の主骨格におけるフッ素修飾場所を適正化した反
強誘電性液晶化合物の合成に関して鋭意努力を行ってき
た。また、従来の反強誘電性液晶化合物のアキラル側の
アルキル基末端に二重結合を導入した反強誘電性液晶化
合物の合成に関する研究も行ってきた。さらに、前記化
合物群を合成する際に、前記2つのフッ素元素により修
飾された新規な反強誘電性液晶化合物の合成に関する研
究も行ってきた。それらの結果、従来の反強誘電性液晶
化合物は言うまでもなく、修飾を組み合わせることによ
って、さらに応答速度の温度依存性に優れた反強誘電性
液晶化合物を見出し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have specifically proposed an antiferroelectric liquid crystal compound in which a fluorine modification site in a main skeleton of a conventional antiferroelectric liquid crystal compound is optimized. Efforts have been made for the synthesis of crystalline liquid crystal compounds. In addition, research has been conducted on the synthesis of antiferroelectric liquid crystal compounds in which a double bond is introduced into an alkyl group terminal on the achiral side of a conventional antiferroelectric liquid crystal compound. Furthermore, when synthesizing the compound group, research has been conducted on the synthesis of a novel antiferroelectric liquid crystal compound modified with the two fluorine elements. As a result, not only the conventional antiferroelectric liquid crystal compound but also an antiferroelectric liquid crystal compound having more excellent temperature dependence of the response speed by combining the modifications, and thus completing the present invention.

【0023】本発明の第一は、一般式(1)The first aspect of the present invention is the general formula (1)

【化2】 (式中、mは4〜14の整数、nは2〜10の整数、C
fはCF3、CH3、CClF2およびCCl2Fよりなる
群から選ばれた基であり、*は光学活性炭素を示す。)
で表わされる反強誘電性液晶化合物に関する。
Embedded image (Wherein, m is an integer of 4 to 14, n is an integer of 2 to 10, C
f is a group selected from the group consisting of CF 3 , CH 3 , CCIF 2 and CCIF 2 F, and * indicates an optically active carbon. )
And an antiferroelectric liquid crystal compound represented by the formula:

【0024】本発明の第二は、請求項1記載の反強誘電
性液晶化合物を少なくとも1種含有することを特徴とす
る反強誘電性液晶組成物に関する。
A second aspect of the present invention relates to an antiferroelectric liquid crystal composition comprising at least one antiferroelectric liquid crystal compound according to claim 1.

【0025】本発明の化合物を列挙すると下記表の通り
である。
The compounds of the present invention are listed in the following table.

【0026】本発明の好ましい化合物を以下に列挙す
る。
Preferred compounds of the present invention are listed below.

【表1】 [Table 1]

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】[0028]

【表3】 [Table 3]

【0029】[0029]

【表4】 [Table 4]

【0030】[0030]

【表5】 [Table 5]

【0031】[0031]

【表6】 [Table 6]

【0032】[0032]

【表7】 [Table 7]

【0033】[0033]

【表8】 [Table 8]

【0034】本発明化合物の一般的な合成方法とその反
応式を以下に示す。4′−アルケニルオキシ−3−フル
オロ−4−ビフェニルカルボン酸(i)と塩化チオニル
等の塩素化剤とを反応させることにより、4′−アルケ
ニルオキシ−3−フルオロ−4−ビフェニルカルボン酸
クロリド(ii)を調整する。これに、従来の方法で調整
した(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキル)−4
−ヒドロキシベンゾエート(iii)を塩化メチレンを溶
媒とし、トリエチルアミン(以下TEAと略す)、ジメ
チルアミノピリジン(以下DMAPと略す)を触媒とし
て、窒素雰囲気下、室温で一晩以上反応させる。この反
応溶液を塩酸溶液で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで脱
水し、塩化メチレンを蒸留することにより、粗生成物を
得る。この粗生成物をヘキサン/酢酸エチルの混合溶液
でシリカゲルを用いて分離精製し、4−(1,1,1−
トリフルオロ−2−アルコキシカルボニル)フェニル−
4′−アルケニルオキシ−2−フルオロビフェニル−4
−カルボキシレート(iv)を得る。これは、エタノール
を用いて更に精製することができる。また、上記の粗生
成物の分離精製、エステル合成及び液晶の再結晶は記載
の方法以外にも公知の手法により代替することができ
る。
A general method for synthesizing the compound of the present invention and its reaction formula are shown below. By reacting 4'-alkenyloxy-3-fluoro-4-biphenylcarboxylic acid (i) with a chlorinating agent such as thionyl chloride, 4'-alkenyloxy-3-fluoro-4-biphenylcarboxylic acid chloride ( Adjust ii). To this was added (1,1,1-trifluoro-2-alkyl) -4 prepared by a conventional method.
-Reacting hydroxybenzoate (iii) with methylene chloride as a solvent, and using triethylamine (hereinafter abbreviated as TEA) and dimethylaminopyridine (hereinafter abbreviated as DMAP) as a catalyst under a nitrogen atmosphere at room temperature overnight or more. The reaction solution is washed with a hydrochloric acid solution, dried over anhydrous magnesium sulfate, and methylene chloride is distilled to obtain a crude product. This crude product was separated and purified using a mixed solution of hexane / ethyl acetate using silica gel to obtain 4- (1,1,1-
Trifluoro-2-alkoxycarbonyl) phenyl-
4'-alkenyloxy-2-fluorobiphenyl-4
Obtaining carboxylate (iv). It can be further purified using ethanol. Further, the separation and purification of the crude product, the ester synthesis, and the recrystallization of the liquid crystal can be replaced by known methods other than the methods described above.

【0035】[0035]

【化3】 Embedded image

【0036】本発明における応答速度の測定方法は下記
のとおりである。ポリイミドを塗布しラビング処理を施
した透明電極付ガラスからなる厚さ2μmのセルに化合
物を注入し、この液晶物性測定セルをホットステージに
セットし、これを2枚の偏光板を直交させた光電子増倍
管付き偏光顕微鏡に無電界の状態で暗視野となるように
配置した。セル中の液晶が反強誘電性相であるときに、
セルに図5に示すような±50Vの矩形波を印加したと
きの光の相対透過率の変化から応答時間τを求めること
ができる。τは強誘電相の状態(マイナス側の矩形波電
圧終了時)から反強誘電相の状態を経由して次の強誘電
相の状態(プラス側の矩形波電圧印加により相対透過率
が90%に達したとき)になるまでの時間であり、その
単位はμsecである。
The method for measuring the response speed in the present invention is as follows. The compound was injected into a 2 μm-thick cell made of glass with a transparent electrode that had been coated with polyimide and rubbed, and the liquid crystal physical property measurement cell was set on a hot stage. It was arranged in a polarizing microscope equipped with a multiplier so as to provide a dark field without an electric field. When the liquid crystal in the cell is in the antiferroelectric phase,
The response time τ can be determined from the change in the relative transmittance of light when a rectangular wave of ± 50 V as shown in FIG. 5 is applied to the cell. τ is the state of the ferroelectric phase (at the end of the rectangular wave voltage on the minus side), the state of the next ferroelectric phase via the state of the antiferroelectric phase (the relative transmittance is 90% by applying the rectangular wave voltage on the plus side) ), And the unit is μsec.

【0037】また、前記の方法により求めた応答速度
(τ)より、以下の式(1)を用いて、応答速度の温度
依存性(τI)を算出する。
From the response speed (τ) obtained by the above method, the temperature dependence (τI) of the response speed is calculated using the following equation (1).

【数1】 τI(80/60)=Log(τ60)/Log(τ80) (1) なお、τI(80/60)は80〜60℃での温度依存
性を示し、τ60、τ80はそれぞれ60℃の応答速
度、80℃の応答速度を示す。さらに、上記τIは通常
1以上であり、小さいものほどその温度依存性が優れて
いるこを示す。
ΤI (80/60) = Log (τ60) / Log (τ80) (1) Note that τI (80/60) indicates the temperature dependence at 80 to 60 ° C., and τ60 and τ80 are 60, respectively. The response speed at 80 ° C and the response speed at 80 ° C are shown. Further, the above-mentioned τI is usually 1 or more, and a smaller value indicates that the temperature dependency is better.

【0038】[0038]

【実施例】以下の実施例、比較例を挙げて本発明を説明
するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではな
い。
The present invention will be described with reference to the following examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto.

【0039】実施例1 下記式Example 1

【化4】 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキシルオキシ
カルボニル)フェニル−4′−(9−デセニルオキシ)
−2−フルオロビフェニル−4−カルボキシレートの合
成 3−フルオロ−4′−9−デセニルオキシ−4−ビフェ
ニルカルボン酸と塩化チオニル等の塩素化剤とを反応さ
せることにより、3−フルオロ−4′−(9−デセニル
オキシ)−4−ビフェニルカルボン酸クロリドを調整す
る。この化合物0.26g(0.7mmol)に、従来
の方法で調整した(1,1,1−トリフルオロ−2−ヘ
キシル)−4−ヒドロキシベンゼゾエート0.20g
(0.7mmol)を塩化メチレンを溶媒とし、TEA
0.07g(0.7mmol)、DMAP0.02g
(0.2mmol)を触媒として、窒素雰囲気下室温で
一晩以上反応させる。この反応溶液を塩酸溶液で洗浄
し、無水硫酸マグネシウムで脱水し、塩化メチレンを蒸
留することにより、粗生成物を得る。この粗生成物をヘ
キサン/酢酸エチルの20/1(v/v)混合溶液でシ
リカゲルを用いて分離精製し、4−(1,1,1−トリ
フルオロ−2−ヘキシルオキシカルボニル)フェニル−
4′−(9−デセニルオキシ)−2−フルオロビフェニ
ル−4−カルボキシレート0.34g(82%)を得
る。これは、エタノールを用いて更に精製することがで
きる。
Embedded image 4- (1,1,1-trifluoro-2-hexyloxycarbonyl) phenyl-4 '-(9-decenyloxy)
Synthesis of -2-fluorobiphenyl-4-carboxylate By reacting 3-fluoro-4'-9-decenyloxy-4-biphenylcarboxylic acid with a chlorinating agent such as thionyl chloride, 3-fluoro-4'- Prepare (9-decenyloxy) -4-biphenylcarboxylic acid chloride. To 0.26 g (0.7 mmol) of this compound, 0.20 g of (1,1,1-trifluoro-2-hexyl) -4-hydroxybenzezoate prepared by a conventional method.
(0.7 mmol) in methylene chloride as a solvent and TEA
0.07 g (0.7 mmol), DMAP 0.02 g
(0.2 mmol) as a catalyst and react at room temperature overnight or more in a nitrogen atmosphere. The reaction solution is washed with a hydrochloric acid solution, dried over anhydrous magnesium sulfate, and methylene chloride is distilled to obtain a crude product. This crude product was separated and purified with a 20/1 (v / v) mixed solution of hexane / ethyl acetate using silica gel to give 4- (1,1,1-trifluoro-2-hexyloxycarbonyl) phenyl-.
0.34 g (82%) of 4 '-(9-decenyloxy) -2-fluorobiphenyl-4-carboxylate is obtained. It can be further purified using ethanol.

【0040】本化合物の1H−NMR(CDCl3中、T
MS基準、δ値ppm)は 8.3〜6.9(m,11H),5.9〜5.75
(m,1H),5.7〜5.5(m,1H),5.1〜
4.9(dd,2H),4.1〜3.9(t,2H),
2.1〜2.0(q,2H)1.95〜0.85(m,
23H) であった。
1 H-NMR of this compound (CDCl 3 , T
(MS standard, δ value ppm) is 8.3 to 6.9 (m, 11H), 5.9 to 5.75.
(M, 1H), 5.7-5.5 (m, 1H), 5.1-
4.9 (dd, 2H), 4.1-3.9 (t, 2H),
2.1 to 2.0 (q, 2H) 1.95 to 0.85 (m,
23H).

【0041】また、ポリイミドを塗布しラビング処理を
施した透明電極付ガラスからなる厚さ2μmのセルに前
記化合物を注入し、ホットステージ付偏光顕微鏡観察に
よる80℃、60℃における応答速度及び式(1)で表
わされるτI(80/60)も表9に示す。
The above compound was injected into a cell having a thickness of 2 μm made of glass having a transparent electrode coated with polyimide and subjected to rubbing treatment. Table 9 also shows τI (80/60) represented by 1).

【0042】比較例1 下記式Comparative Example 1

【化5】 で示される4−(1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキ
シルオキシカルボニル)フェニル−4′−(デシルオキ
シ)−2−フルオロビフェニル−4−カルボキシレート
を、ポリイミドを塗布しラビング処理を施した透明電極
付ガラスからなる厚さ2μmのセルに注入し、ホットス
テージ付偏光顕微鏡観察による80℃、60℃における
応答速度及び式(1)で表わされるτI(80/60)
も表9に示す。
Embedded image A 4- (1,1,1-trifluoro-2-hexyloxycarbonyl) phenyl-4 '-(decyloxy) -2-fluorobiphenyl-4-carboxylate represented by is coated with polyimide and subjected to a rubbing treatment. It is injected into a cell having a thickness of 2 μm made of glass with a transparent electrode, and observed at 80 ° C. and 60 ° C. by observation with a polarizing microscope equipped with a hot stage, and τI (80/60) represented by the formula (1).
Are also shown in Table 9.

【0043】比較例2 下記式Comparative Example 2

【化6】 で示される4−(1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキ
シルオキシカルボニル)フェニル−4′−(9−デセニ
ルオキシ)−ビフェニル−4−カルボキシレートを、ポ
リイミドを塗布しラビング処理を施した透明電極付ガラ
スからなる厚さ2μmのセルに注入し、ホットステージ
付偏光顕微鏡観察による80℃、60℃における応答速
度及び式(1)で表わされるτI(80/60)も表9
に示す。
Embedded image 4- (1,1,1-trifluoro-2-hexyloxycarbonyl) phenyl-4 '-(9-decenyloxy) -biphenyl-4-carboxylate represented by the formula: Table 9 shows the response speed at 80 ° C. and 60 ° C. observed by a polarizing microscope equipped with a hot stage at 80 ° C. and τI (80/60) represented by the formula (1).
Shown in

【0044】比較例3 下記式Comparative Example 3

【化7】 で示される4−(1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキ
シルオキシカルボニル)フェニル−4′−(デシルオキ
シ)−2−フルオロビフェニル−4−チオカルボキシレ
ートを、ポリイミドを塗布しラビング処理を施した透明
電極付ガラスからなる厚さ2μmのセルに注入し、ホッ
トステージ付偏光顕微鏡観察による80℃、60℃にお
ける応答速度及び式(1)で表わされるτI(80/6
0)も表9に示す。
Embedded image A 4- (1,1,1-trifluoro-2-hexyloxycarbonyl) phenyl-4 '-(decyloxy) -2-fluorobiphenyl-4-thiocarboxylate represented by Into a 2 μm-thick cell made of glass with a transparent electrode, and observed at 80 ° C. and 60 ° C. by observation with a polarizing microscope equipped with a hot stage, and τI (80/6) represented by the formula (1).
0) is also shown in Table 9.

【0045】比較例4 下記式Comparative Example 4

【化8】 で示される4−(1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキ
シルオキシカルボニル)−3−フルオロフェニル−4′
−(9−デセニルオキシ)−2−フルオロビフェニル−
4−カルボキシレートを、ポリイミドを塗布しラビング
処理を施した透明電極付ガラスからなる厚さ2μmのセ
ルに注入し、ホットステージ付偏光顕微鏡観察による8
0℃、60℃における応答速度及び式(1)で表わされ
るτI(80/60)も表9に示す。
Embedded image 4- (1,1,1-trifluoro-2-hexyloxycarbonyl) -3-fluorophenyl-4 ′ represented by
-(9-decenyloxy) -2-fluorobiphenyl-
4-Carboxylate was injected into a 2 μm-thick cell made of glass with a transparent electrode coated with polyimide and subjected to rubbing treatment.
Table 9 also shows the response speed at 0 ° C. and 60 ° C. and τI (80/60) represented by the formula (1).

【0046】[0046]

【表9】 [Table 9]

【0047】[0047]

【考察】1)実施例1と比較例1、2、3の比較から、
従来の反強誘電性液晶化合物よりも応答速度の温度依存
性の優れていた比較例1、比較例2、比較例3と比較し
ても、実施例1の反強誘電性液晶化合物は、 その応答
速度の温度依存性がさらに約5%、約5%、約1%改善
されたことが わかる。 2)実施例1と比較例4の比較から、特願平9−103
834で発明した応答速度の温度依存性の優れていた比
較例4と比較しても、応答速度の温度依存性がさらに約
3%改善されたことがわかる。
[Discussion] 1) From the comparison between Example 1 and Comparative Examples 1, 2, and 3,
Compared with Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3, in which the temperature dependence of the response speed was superior to the conventional antiferroelectric liquid crystal compound, the antiferroelectric liquid crystal compound of Example 1 showed that It can be seen that the temperature dependence of the response speed was further improved by about 5%, about 5%, and about 1%. 2) From a comparison between Example 1 and Comparative Example 4, it was found from Japanese Patent Application No. 9-103.
It can be seen that the temperature dependency of the response speed was further improved by about 3% even in comparison with Comparative Example 4 in which the response speed was excellent in the temperature dependency invented in 834.

【0048】[0048]

【効果】従来の反強誘電性液晶化合物の主骨格のフッ素
修飾場所の適正化をしたことにより、また、従来の反強
誘電性液晶化合物のアキラル側アルキル基の末端に二重
結合を導入したことにより、室温付近において安定な反
強誘電性を示し、かつディスプレイ材料として不可欠の
応答速度の温度依存性が小さいという特性を有する反強
誘電性液晶化合物を提供することができた。
[Effect] By optimizing the location of fluorine modification of the main skeleton of the conventional antiferroelectric liquid crystal compound, a double bond has been introduced into the terminal of the achiral alkyl group of the conventional antiferroelectric liquid crystal compound. As a result, an antiferroelectric liquid crystal compound exhibiting stable antiferroelectricity near room temperature and having a characteristic that the temperature dependence of response speed, which is indispensable as a display material, is small is provided.

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

【図1】(A)は印加される三角波を、(B)は市販の
ネマチック液晶の、(C)は二状態液晶の、(D)は三
安定状態液晶の、それぞれの光学応答特性を示す。
1 (A) shows an applied triangular wave, (B) shows a commercially available nematic liquid crystal, (C) shows a two-state liquid crystal, and (D) shows a tristable state liquid crystal. .

【図2】クラーク/ラーガーバァルにより提案された強
誘電性液晶分子の二つの安定した配向状態を示す。
FIG. 2 shows two stable alignment states of ferroelectric liquid crystal molecules proposed by Clark / Lagerval.

【図3】(A)は、本発明の“反”強誘電性液晶分子の
三つの安定した配向状態を示し、(B)は、Aの各
(a)、(b)、(c)に対応した三状態スイッチング
と液晶分子配列の変化を示す。
FIG. 3 (A) shows three stable alignment states of the “anti” ferroelectric liquid crystal molecules of the present invention, and (B) shows each of (A), (b) and (c) of A. The corresponding three-state switching and the change of the liquid crystal molecule arrangement are shown.

【図4】“反”強誘電性液晶分子が印加電圧に対してダ
ブルヒステリシスを描いて光透過率が変化することを示
す印加電圧−光透過率特性図である。
FIG. 4 is an applied voltage-light transmittance characteristic diagram showing that the “anti” ferroelectric liquid crystal molecules change their light transmittance by drawing a double hysteresis with respect to an applied voltage.

【図5】(A)は印加電圧と時間の関係を示し、(B)
はその印加電圧がかかったときの液晶分子の応答状態を
示すグラフである。
FIG. 5A shows a relationship between applied voltage and time, and FIG.
Is a graph showing a response state of liquid crystal molecules when the applied voltage is applied.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山川 則子 東京都港区台場2丁目3番2号 昭和シェ ル石油株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Noriko Yamakawa 2-3-2 Daiba, Minato-ku, Tokyo Showa Shell Sekiyu KK

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式(1) 【化1】 (式中、mは4〜14の整数、nは2〜10の整数、C
fはCF3、CH3、 CClF2およびCCl2Fよりなる群から選ばれた基で
あり、*は光学活性炭素を示す。)で表わされる反強誘
電性液晶化合物。
1. A compound of the general formula (1) (Wherein, m is an integer of 4 to 14, n is an integer of 2 to 10, C
f is a group selected from the group consisting of CF 3 , CH 3 , CCIF 2 and CCl 2 F, and * indicates an optically active carbon. An antiferroelectric liquid crystal compound represented by the formula:
【請求項2】 請求項1記載の反強誘電性液晶化合物を
少なくとも1種含有することを特徴とする反強誘電性液
晶組成物。
2. An antiferroelectric liquid crystal composition comprising at least one antiferroelectric liquid crystal compound according to claim 1.
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