JPH1135525A - 反強誘電性液晶化合物 - Google Patents

反強誘電性液晶化合物

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JPH1135525A
JPH1135525A JP19007697A JP19007697A JPH1135525A JP H1135525 A JPH1135525 A JP H1135525A JP 19007697 A JP19007697 A JP 19007697A JP 19007697 A JP19007697 A JP 19007697A JP H1135525 A JPH1135525 A JP H1135525A
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JP
Japan
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liquid crystal
antiferroelectric liquid
crystal compound
antiferroelectric
compound
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JP19007697A
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English (en)
Inventor
Takakiyo Mine
高清 峰
Hiroshi Mineta
浩 嶺田
Tomoyuki Yui
知之 油井
Masahiro Kino
正博 城野
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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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、Rは炭素数 6〜12の直鎖アルキル基、Xは水素
原子又はフッ素F原子、mは 5〜7 の整数、nは 0〜2
の整数、C*は不斉炭素原子である。) 【効果】 本発明の新規な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。

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
されており、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.2
7, 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, (198
9)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*H(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、Rが炭素数9の直鎖アルキル基で
あること、mは5、nは0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、Rは炭素数 6〜12の直鎖アルキル基、Xは水素
原子又はフッ素原子、mは 5〜7 の整数、nは 0〜2 の
整数、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
略は一般式(1)において、mが5、nが0の場合を例
にすると次の通りである。 (イ) Br(CH2)5Br + NaOCH2CF3 → Br(CH2)5OCH2CF3 (ロ) (イ) + Mg → MgBr(CH2)5OCH2CF3 (ハ) (ロ) + CF3COOH → CF3CO(CH2)5OCH2CF3 (ニ) (ハ) + LiAlH4 → CF3CH(OH)(CH2)5OCH2CF3 (ホ) (ニ) + (CH3CO)2O → CF3CH(OCOCH3)(CH2)5OCH2CF3 (ヘ) (ホ) + (リパーゼ) → (R) CF3C*H(OH)(CH2)5OCH2CF3 + (S) CF3CH(OCOCH3)(CH2)5OCH2CF3
【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): R=C9H19, X=F, m=5, n=0
(E1)) R-(+)-3-フルオロ-4-(1-トリフルオロメチル
−6-(2',2',2'-トリフルオロエトキシ)-ヘキシルオキシ
カルボニル)フェニル=4'−ノニ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-ノニルオキシ)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-(2',2',2'-トリフルオロエ
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およびR-(+)-1,1,1-トリフルオロ-7-(2',2',
2-トリフルオロエトキシ)-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−6-(2',2',2-トリフルオロエ
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−6-(2',2',2-トリフルオロエトキシ)-ヘキシル
オキシカルボニル) フェニル=4'−n-ノニルオキシビフ
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。
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) 4.0 7.0 7.6 7.7 8.2 7.2 7.2 8.0 5.6
【0025】
【化3】
【0026】
【表2】 相 系 列 実施例1(E1) Cr(<-50)SCA*(90)I (96-317 は、Cr側から記載) 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 城野 正博 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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、Rは炭素数 6〜12の直鎖アルキル基、Xは水素
    原子又はフッ素原子、mは 5〜7 の整数、nは 0〜2 の
    整数、C*は不斉炭素原子である。)
  2. 【請求項2】 該一般式(1) において、Rの炭素数が9
    である請求項1記載の反強誘電性液晶化合物。
  3. 【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。
  4. 【請求項4】 該一般式(1) において、mが5、nが0
    である請求項1記載の反強誘電性液晶化合物。
JP19007697A 1997-07-15 1997-07-15 反強誘電性液晶化合物 Pending JPH1135525A (ja)

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