WO2006011377A1

WO2006011377A1 - 液晶材料、液晶材料の製造方法及び液晶デバイス

Info

Publication number: WO2006011377A1
Application number: PCT/JP2005/013123
Authority: WO
Inventors: Neil Campbell; Jun Yamamoto; Hiroshi Yokoyama
Original assignee: Japan Science And Technology Agency
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2006-02-02
Also published as: KR20070038522A; EP1780193A1; TWI307357B; KR100893844B1; EP1780193A4; TW200613524A; US20080266512A1; EP1780193B1; DE602005021368D1; JP4694492B2; US7615262B2; JPWO2006011377A1

Abstract

　紫外光領域で光吸収の少ない液晶材料、液晶材料の製造方法及びその液晶デバイスを提供する。　化学式（Ｉ）に示す化合物であって、Ｒは一つ或いは複数の酸素或いは硫黄原子が任意に包含されるアルキル基或いはアルケニル基であり、Ｙは酸素或いは硫黄から独立に選択され、ｎは２から８の整数であり、Ｘは直接結合、Ｃ1-4アルキレンまたはＣ2-4アルケニレンであり、Ａは様々な特定の環状構造物から選択される。本発明の液晶材料（化合物）は、低い複屈折を示し、紫外線に対して安定で、反射型ディスプレイのような低い複屈折を要する液晶デバイスや、蛍光ディスプレイセルのような高レベルの紫外線に曝される液晶デバイスに有効である。

Description

明細書

液晶材料、液晶材料の製造方法及び液晶デバイス

技術分野

[0001] 本発明は、液晶材料に係り、特に、反射型液晶デバイスや蛍光液晶デバイスに適した、紫外光低吸収、低複屈折率、低粘性などの特性を備えた新しい液晶化合物、液晶混合物、その製造方法及び液晶デバイスに関するものである。

背景技術

[0002] 本発明は、液晶の特性を有し、紫外線照射に対しても安定な新しいィ匕合物、及びその製造方法と、これらを用いた液晶デバイス (LCDs)に関するものである。

[0003] "液晶"という言葉は良く知られている。それは、分子構造の結果として、好ましくは例えば— 40°Cから 200°Cの動作温度で、分子長軸が同じ方向に自己配列する化合物を意味する。液晶材料は、 PDA,携帯電話、ラップトップ型コンピュータースクリーン、時計等のような電子光学表示デバイスへの使用で良く知られている。最も広く使われるタイプの液晶材料は、ネマチック液晶相を示すものである。ネマチック液晶材料における望ま、特性としては、高、ネマチック—等方相転移温度と低い固体結晶一ネマチック転移温度、そしてスメクチック（S)相が存在しな、ことである。

[0004] また、その他の望ましい特性としては、低い粘性、製造の容易さ、化学的'熱的安定性がある。 LCDに用いられるネマチック液晶材料は、一般に化合物の混合物からできている。

[0005] なお、フッ素化液晶の先行技術力下記特許文献 1及び下記特許文献 2に開示されているが、本発明では、それらの液晶材料とは異なる液晶材料の製造に成功した特許文献 1 :EP特許公開公報第 418362号公報

特許文献 2 : EP特許公開公報第 732330号公報

発明の開示

[0006] 本発明は、上記状況に鑑みて、反射型液晶表示装置 (AM— TFT— LCD)や新しく応用が検討されている蛍光型液晶表示装置 (PL— LCD)に適した、紫外光領域で光吸収の少な!ヽ液晶材料、液晶材料の製造方法及びその液晶デバイスを提供することを目的とする。

[0007] 本発明は、上記目的を達成するために、

〔1〕以下の化学式 (I)に示す液晶化合物であって、

[0008] [化 1]

[0009] Rは一つ或いは複数の酸素或!、は硫黄原子が任意に包含されるアルキル基或いはァルケ-ル基であり、 Yは酸素或いは硫黄から独立に選択され、 nは 2から 8の整数であり、 Xは直接結合、 C アルキレンまたは C ァルケ-レン鎖であり、 Aは 1つ或いは

1-4 2-4

2つの環からなる基であり、それらは直接結合される力または C アルキレン基或い

1-4

はじァルケ-レン基により結合されることを特徴とする。

2-4

[ooio] 〔2〕上記〔1〕記載の液晶化合物であって、化学式ひ)の A基は化学式 (i),G0,(m),Gv) 及び (V)の基から選択され、

[0011] [化 2]

[0012] X, , Χ,, , X,, ' はそれぞれ、直接結合、 C アルキレンまたは C ァルケ-レン鎖

1-4 2-4

から選択され、 R , R , R , Rの各々の基は CHか酸素力独立に選択されることを a b e d 2

特徴とする。

[0013] 〔3〕上記〔2〕記載の液晶化合物であって、 R , R , R , Rは CHであることを特徴と a b e d 2

する。

[0014] 〔4〕上記〔1〕〜〔3〕の何れか 1項記載の液晶化合物であって、 Yは酸素であることを特徴とする。

[0015] 〔5〕上記〔1〕〜〔4〕の何れか 1項記載の液晶化合物であって、 nは 2であることを特徴とする。

[0016] 〔6〕上記〔1〕〜〔5〕の何れか 1項記載の液晶化合物であって、 Xは直接結合か C

1-2 アルキレン鎖であることを特徴とする。

[0017] 〔7〕上記〔6〕記載の液晶化合物であって、 Xは直接結合であることを特徴とする。

[0018] 〔8〕上記〔1〕〜〔5〕の何れか 1項記載の液晶化合物であって、 Xは化学式 (vi),(vii) 及び (viii)の C ァルケ-レン鎖であることを特徴とする。

2-4

[0019] [化 3]

(^vi) (vii) (viii)

[0020] 〔9〕上記〔1〕〜〔8〕の何れか 1項記載の液晶化合物であって、化学式 (IA)の化合物であり、

[0021] [化 4]

[0022] R, A, X, Y及び nは上記〔1〕で定義された通りであることを特徴とする。

〔10〕上記〔1〕〜〔9〕の何れ力 1項記載の液晶化合物であって、 Rは直鎖 C アルキ

1-6 ル基であり、任意で 1つ或いは 2つの酸素或いは硫黄原子を含むことを特徴とする。

[0023] 〔11〕上記〔1〕〜〔9〕の何れカ 1項記載の液晶化合物でぁって、尺はじアルケニ

2-10 ル基であることを特徴とする。

[0024] 〔12〕上記〔11〕記載の液晶化合物であって、アルケニル基は 2つの 2重結合を含むことを特徴とする。

[0025] 〔13〕上記〔11〕記載の液晶化合物であって、アルケニル基は化学式 (ix)のジェンであり、

[0026] [化 5] -(CH₂)_m-CH=CH-CH=CH-(CH₂)_p-CH₃

(ix)

[0027] mと pは 0あるいは 1〜5の整数で、 m+pが 5を超えないことを特徴とする。

〔14〕上記〔1〕〜〔13〕の何れ力 1項記載の液晶化合物であって、化学式 (II)の化合物であり、

[0028] [化 6]

[0029] Rは上記〔1〕で定義された通りであることを特徴とする。

[0030] 〔15〕上記〔1〕〜〔14〕の何れ力 1項記載の液晶化合物の製造方法であって、化学式 (III)の化合物で

[0031] [化 7]

[0032] R, A, X, Yは化学式 (I)との関係で定義されるものと、

化学式 (IV)の化合物で

[0033] [化 8]

[0034] nは上記〔1〕で定義された通りで、 Zは脱離基であるものとを反応させることを特徴とする。

[0035] 〔16〕液晶混合物であって、上記〔1〕〜〔15〕の何れか 1項に記載の液晶化合物と化学式 (I)の化合物を含む或、は含まな、その他の液晶化合物力なることを特徴とする。 [0036] 〔17〕液晶デバイスであって、上記〔1〕〜〔 14〕の何れ力 1項に記載の液晶化合物あるいは上記〔16〕に記載の混合物力もなる。

[0037] 〔18〕上記〔17〕記載の液晶デバイスであって、上記〔1〕で定義された化学式 (I)の化合物或いは上記〔16〕記載の混合物力もなる液晶材料の層からなるディスプレイセルと、適切にアドレスされた時に光が通過するように液晶材料をアドレスする手段と、蛍光体素子からなり、液晶層を通過する光を受光するように配置される発光層とからなる。

図面の簡単な説明

[0038] [図 1]本発明の実施例を示す固体表示素子を有するデバイスの概略図である。

発明を実施するための最良の形態

[0039] ネマチック相のみが出現する新しい液晶化合物の合成に成功した。この液晶化合物は、回転粘性が低い、複屈折が小さい、紫外光照射に安定、誘電異方性が正である、などの特徴を有している。このため、 AM— TFT— LCDおよび PL— LCDへの応用展開が期待できる。

実施例

[0040] 以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

[0041] 本発明は、化学式 (I)に示すィ匕合物であって、

[0042] [化 9]

[0043] Rは一つ或いは複数の酸素或!、は硫黄原子が任意に包含されるアルキル基或いはァルケ-ル基であり、 Yは酸素或いは硫黄から独立に選択され、 nは 2から 8の整数であり、 Xは直接結合、 C アルキレンまたは C ァルケ-レンであり、 Aは 1つ或いは 2

1-4 2-4

つの環からなる基であり、それらは直接結合される力または C アルキレン基或い

1-4

はじァルケ-レン基により結合される。

2-4

[0044] ここで、まず、用語を説明する。 [0045] "アルキル"とヽぅ用語は、以下、直鎖或いは分枝鎖のアルキル基を指し、最大で 2 0原子、より好適には 10原子まで、さらに好ましくは 6原子までの炭素原子を含む。 " アルキレン"という用語は、 2価のアルキル基を指し、 "シクロアルキル"という用語は、少なくとも 3炭素原子を有し、構造が環状であるものを指す。 "アルケニル "という用語は、不飽和の直鎖或いは分枝鎖で、 2から 20原子、好ましくは 2から 10原子の炭素原子を含むものを指す。 "ァリール"という用語は、フエ-ルゃナフチルのような芳香環を指すが、好ましくはフエ-ルを指す。 "ヘテロサイクリック基"という用語は、好適には 4から 8原子を含む環で、そのうちの 3原子までが酸素、窒素、硫黄の中から選ばれる異種原子であるものを指す。これらは飽和でも不飽和でも良いが、好ましくは飽和である。

[0046] 好適には、 A基の環はパラ置換されており、飽和している部分では、置換基は好ましくは、互いにトランス関係となっている。化学式 (I)において特に好ましい A基の例は、化学式 (i),G0,Gii),Gv)あるいは (V)の基であり、

[0047] [化 10]

[0048] X, , X" , X" ' はそれぞれ、直接結合、 C アルキレン鎖または C ァルケ-レン

1-4 2-4

鎖から選択され、 R , R , R , Rの各々の基は CHか酸素力独立に選択される。特 a b e d 2

に、 R , R , R , Rの何れか一つが酸素のところでは、もう一つもまた酸素であるので a b e d

、 A基はジォキサン環である、或いはジォキサン環を含む。し力し、好ましいのは、 R a

， R， R， R力 CH基として存在することである。

b e d 2

[0049] 好適には Yは酸素で、特に好ま、実施例では、 nは整数 2である。好ましくは、 X は直接結合か C アルキレン鎖であり、より好ましくは直接結合である。

1-2

[0050] また、 Xが C アルケニレン鎖であるところでは、（vi)，(vii)または (viii)の部分式の基が好適である。

[化 11]

(^Vl) (vii) (viii)

[0052] 化学式 (I)に表されるシクロへキサン環は好適には、トランス結合である。従って、特に、化学式 (I)の化合物は好適には、化学式 (IA)の化合物であり、

[0053] [化 12]

[0054] Rは一つ或いは複数の酸素或、は硫黄原子が任意に包含されるアルキル基或いはァルケ-ル基であり、 Yは酸素或いは硫黄から独立に選択され、 nは 2から 8の整数であり、 Xは直接結合、 C アルキレンまたは C ァルケ-レン鎖であり、 Aは 1つ或いは

1-4 2-4

2つの環からなる基であり、それらは直接結合される力 C アルキレン基または C

1-4 2-4 ァルケ-レン基により結合される。

[0055] 好ましい実施例では、 Rは直鎖 C アルキル基で、より好ましくは C アルキル基で

1-6 3-5

、任意で 1つ或いは 2つの酸素或いは硫黄原子を含む。 R基の特別な例は、化学式（ X)の基であり、

[0056] [化 13]

[0057] mは 1から 5の整数で、 Y〃と Υ〃 ' は酸素と硫黄力独立に選択され、 R²はアルキル、特に C アルキルである。好ましくは mは 2であり、 Yグと Yグ ' は酸素である。

1-4

[0058] また、 R基の他の特別な例では、 Rは C ァノレキノレである。

3-5

[0059] さらに、その他の実施例では、 Rはアルケニル基であり、特に C アルケニル基で

2-10

ある。好適には、ァルケ-ル基は 2つ以上の炭素の 2重結合を含み、好ましくは化学式 (ix)のジェンであり、 [0060] [化 14]

-(CH₂)_m-CH=CH-CH=CH-(CH₂)_p-CH₃

(ix)

[0061] mと pは 0あるいは 1〜5の整数で、 m+pが 5を超えないよう規定する。好ましくは、 m と pは 0である。

[0062] 化学式 (I)にお、て特に好適な環 Aは部分式 (i),G0,(v)の基で、好ま、環 Aは部分式 (0の基である。部分式 (iii),(iv),(v)の基では、 Ύΐ , X" , X" ' は好適には、直接結合或いは C アルキレン基である。特に、直接結合が良い。これらが C アルキ

1-2 2-4 レン基であるところでは、 Xとの関連で上記した (vi),(vii)或いは (viii)の基力選択されるのが好適である。従って、化学式 (I)の化合物の例は、化学式 (II)の化合物であり、 [0063] [化 15]

[0064] Rは 1つ或いは複数の酸素或!、は硫黄原子が任意に包含されるアルキル基或いはァルケ-ル基である。

[0065] 上記した本発明の液晶化合物は、単体で、或いは他の液晶化合物との混合物として用いることができ、他の液晶化合物は化学式 (I)の化合物を含んでも、含まなくても良い。

[0066] 本発明の化合物は、非常に低い複屈折 (分子内の炭素二重結合或いは三重結合のような、分極構造素子数の最小化による）と、小さな線形と官能基への引力の最小化に起因する非常に低い回転粘性を有する。これらの特性により、本発明の化合物は低ヽ複屈折を要する反射型液晶ディスプレイ材料として特に有効である。これらの化合物が特に好適であるのは、 LCDのパワー消費全体における一番の原因が（約 7 0— 90%)、ディスプレイを光らせるバックライトによるものだ力もである。近年、多くの携帯型デバイス、例えば小さなノート型コンピューター、ビデオゲーム、或いはパーソナルデジタルァシスタンス（PDA,電子ノート及びカレンダーのようなもの）は従ってノッテリーの寿命を増加させるために反射型 TFTディスプレイを搭載して、る。反射型ディスプレイを通過した反射光の光路は通常の TN— LCDとは異なるため、液晶化合物の複屈折に関して別の必要事項が存在する。つまり、上記特許文献 1、 DE- B 第 19525314号公報そして上記特許文献 2に記載されている通り、通常の TFT ディスプレイでは大まかに約 0. 1の Δ η値が必要となるのに対して、最適画質反射型 TFTディスプレイでは、化合物は約 0. 06の Δ η値力必要となる。ここで、 Δ ηとは液晶物質の複屈折性の大きさを示す量であり、分子長軸と光の偏光がそろった場合を η、それと垂直な場合を ηとすると、 Δ η=η -ηである。 Δ ηが正の場合、電場に分 e 0 e 0

子長軸を向ける力 Δ ηが負の場合は、垂直となる。このため、ディスプレイでは Δ η が正のものが主流である。

[0067] 本発明の化合物を含む液晶化合物あるいは混合物は、既知のどんなネマチック液晶デバイスに用いることができ、例えば、ねじれネマチック (ΤΝ)デバイスに用いることができ、直接、時分割 (multiplex)されてもアクティブマトリックスアドレッシング方式でも良い。

[0068] 本発明の液晶化合物はまた、紫外線照射に対しても優れた安定性を有する。特に、多くの液晶デバイスに用いられる波長の紫外線を照射されても吸収しない。これらの特性より、野外ディスプレイに用いられるような、高レベルの紫外線照射に曝される液晶ディスプレイに対して用いるのに、特に有効である。更に、本発明の化合物は、米国特許 No. 4830469、 WO95/27920, EP— A— 185495、及び欧州特許 No . 0755532に記載されているような、蛍光物質や蛍光体層液晶デバイスと接合としても利用できる。

[0069] これらのデバイスは、見る人に光を送るため、液晶をシャッターとして利用する場合の問題点を解決するので、特にディスプレイセルとして、とりわけカラーディスプレイセルとして好適である。これらの液晶化合物の光散乱ある、は複屈折特性はこの点において有効であり、磁場の印加によって制御され得る。しかしながら、液晶材料は光が通過する角度に対し感受性を有し、それゆえ直接これらを見るときにはビューイング (視野)角につ、ての困難が生じ得る。

[0070] これらのデバイスにおける上記ビューイング角の問題は、光源からの光の方向により解決できる。この光源は通常紫外光源で、その光は液晶セルを通過して自己放射素子（self radiating elements)あるいは蛍光体に照射し、これらが液晶セルを通過して到達した光によって活性ィ匕され発光する。この発光プロセスによって、パッシブ液晶デバイスよりも、広いビューイング角を有する。それぞれの蛍光体は、デバイスにおける個々の画素を形成するための赤、青、緑の蛍光体のグループからなる一つの画素構造内に配置される。従って、これらの 3種類の蛍光体とデバイスを通過する光の強度を制御するためのシャッターシステムとしての液晶セルを用いると、画素は相対的刺激に依存してどんな色でも発光することができ、優れたコントラストとビューイング角を有するフルカラーディスプレイを製造することができる。

[0071] したがって、本発明による好ましい液晶デバイスはディスプレイセルであり、化学式（ I)の化合物あるいはそれを含む混合物力なる液晶材料の層と、正しくアドレスされた時には光が液晶材料を通過するように液晶材料をアドレスする手段と、液晶層を通過する光を受光するように配置された蛍光素子からなる発光層により構成される。

[0072] 図 1は本発明の実施例を示す固体表示素子を有するデバイスの概略図である。

[0073] ここで図示するデバイスはあくまで本発明の一応用例であり、その応用に合わせて様々に変形されうる。

[0074] この図において、 1は液晶材料 (液晶化合物、液晶混合物）、 2は透明基板、 3は光源、 4は蛍光体、 5は発光層をそれぞれ示す。

[0075] 好適にはこれらのデバイスでは、液晶材料 (液晶化合物'液晶混合物） 1は、個々のセル力連続的パネルのどちらかである、 2つの平行で空間的に分離した透明基板 2 の間に配置される。本発明の化合物あるいはそれを含む混合物である液晶材料 1は、セルに供給され、その配向は、層のどちらかの側に配置された電極（図示なし)のような、アドレッシング手段によって制御可能である。光源 3からの光は矢印の方向に供給され、液晶材料 1の活性化に依存して、液晶材料 1によって内部で反射されるか、発光層 5上で蛍光体 4に転じる（divert)。蛍光体 4がそこで所望のビューイング角で発光する。

[0076] デバイスはまた、偏光子及び Z又は二色性紫外光吸収器 (米国特許 No. 483046 9号に記載)を含んでも良い。 [0077] 特に好ましいデバイスは、さらに励起光を蛍光体へコリメートする手段をも含む。そのようなコリメート手段の様々な配置は、 WO95Z27920に記載されている。それらはレンズを含み、そのレンズは一つの層内或いは層上に配置されても良!、。

[0078] 紫外光源は、例えば透明基板を光導波路として使用して、液晶層に後ろ力直接か或、は端力供給されても良、。各セルやパネルの領域内での液晶材料の配向の制御を行うアンカリング方法は周知技術である。結果として、光が特定の蛍光素子に向いていれば、蛍光体素子は励起されて発光し、向いていなければ、暗いままとなる。このアンカリング方法の制御によって、それぞれの画素点は任意の時間点で個々の可視光出力特性を持つ。

[0079] これらのディスプレイはコンピューターやテレビのスクリーンに用いられてもよぐそれには数十万の画素を必要とし、その個々の画素が、例えば 100 m以下のような、スクリーンの非常に小さな領域へ到達する赤、緑、青の光の量を制御する。そのような場合、必要とされる電気的接続の数を減らすために、液晶材料をアドレスするために用いられる電極の一つが縦の列で接続され、もう一方が横の列で接続され (横と縦は互いに垂直である）。し力しながら、個々の画素を確実に制御するために、これらの画素は従来技術にあるように時分割されなければならない。時分割は、一秒間に何回も所望の電圧とゼロの間を循環する電圧を印加することで達成できる。それぞれの横の列が必要とする電圧を受けると、正或いは負の電圧がそれぞれの縦の列に印加され、横の列内のそれぞれの画素が所望の方法でアドレスされる。このことは、 "オン "の画素における全ての液晶化合物はその液晶化合物の閾値を超過した電圧に従うことを意味する。ディスプレイの全ての横の列は画素をリフレッシュするためにスキヤンされる。

[0080] 以下に、本発明の液晶化合物がどのように製造されるかを示す。

[0081] 化学式 (I)の化合物は、化学式 (III)の化合物で、

[0082] [化 16]

[0083] R, A, X及び Yが化学式 (I)との関係で定義されるものと、

化学式 (IV)の化合物で、

[0084] [化 17]

[0085] nは請求項 1で定義された通りで、 Zは脱離基であるものと

を反応させることで製造される。

[0086] 反応は、好適には例えば水素化ナトリウムのようなアルカリ金属水素化物といった強塩基の存在でテトラヒドロフランのような有機溶媒中で起こる。好適な脱離基 Zはクロロ、ブロモ、ョード、メシル酸（mesylate) ,トシル酸（tosilate)のようなハロを含み、特にブロモのようなハロ基である。化学式（III)の化合物は、既知の化合物か或いは従来技術によって既知の化合物力製造しても良い。これらの化合物を製造するには、工業製品を簡便にスケールアップさせる比較的容易な反応を発生させる、既知の化合物を用いた 1工程のみで済むので、非常に簡便に実現できる。

<実験 >

〔トランス,トランスー4 プロピルー4，一（3, 4, 4 トリフルォロブチルー 3—ェ -ロキシ〔3, 4, 4— trifluorobutyl— 3— enyloxy〕）ビシクロへキサン（後述の表 1の化合物 13)の製造〕

テトラヒドロフラン（25cm³)内のトランス一 4— (トランス一 4—プロビルシクロへキシル）— 1—シクロへキサノール（0. 50g, 2. 23 X 10— ³モル）の溶媒は、室温、窒素雰囲気下で、テトラヒドロフラン（25cm³)内のナトリウム水素化物の懸濁液（0. 06g, 2. 68 X 10— ³モル）に滴下される。次いで、この溶液は攪拌され（2時間）、 4 ブロモ 1 , 1, 2 トリフノレ才ロー 1 ブタン（0. 42g, 2. 23 X 10— ³モノレ）力 Sカロ免られて、反応液が攪拌される (48時間）。メタノール（20cm³)が反応液にカ卩えられ、次いで、水（75c m³)が加えられる。この生成物はエーテル（3 X 50cm³)に抽出され、化合された有機層がブライン（2 X 50cm³)で洗浄され、硫酸マグネシウムで乾燥される。溶液は次いで濾過され、溶媒は減圧されて除去され、粗製の生成物はカラムクロマトグラフィーによってシリカゲル上で 3 7のェチルアセテート一へキサン混合物を溶離剤として精製され、低温プロパノン力も再結晶化され、白色結晶固体、 0. 18g (25%)としての所望の化合物ができる。

[0087] OM : Cr80N (55) l DSC Cr79. II (heating) , 154. 8N29. OCr (cooling) 次に、本発明の液晶化合物の特性について説明する。

[0088] 本発明の液晶化合物の特性は、従来手法を用いてテストされる。特に、本発明の化合物の溶融'透明点は同様の既知の化合物から決定'比較された。その結果を表

1に示す。

[0089] [表 1]

[0090] 表 1は、トランス,トランス一 4—プロピル一 4，一 R—ビシクロへキサンのコア部の化合物に対する、液晶相形成における末端鎖 (end chain)の、極性基あるいは電子供与基の位置及び数の影響を示す。 1位（1-position)の酸素（極性基）と 4位 (4-posi tion)のもう一つの極性基或!ヽは電子供与基のどちらかを取り入れるシリーズの全てのメンバーはどんな高秩序スメクチック B相もないネマチックのみの液晶化合物を形成する。化合物 5はネマチック相は示さな力つた力これは大きなブロモ類似体 (6)と違ってフッ素極性官能基が小さすぎるからである。また、化合物 7も、末端アルコール官能性からの水素結合のためにネマチック相を形成せず、この電子吸引基により高秩序スメクチック B相の安定に導かれる。表 1の他の全ての化合物はスメクチック B相であるか、またはスメクチック B相を含むかのどちらかである。

[0091] 本発明により、末端鎖の 1位の酸素 (極性基)と 4位の極性基 ·電子供与基が結合され、力なり広範にわたるネマチック温度幅を有する単変のネマチック相となる。

[0092] 上記した混合物の物理的特性は従来手法を用いて評価された。

[0093] トランス,トランスー4 プロピルー4，一 (3, 4, 4 トリフルォロブチルー 3 ェ -ロキシ〔3, 4, 4— trifluorobutyl— 3— enyloxy〕）ビシクロへキサン（13)の標準室温ネマチック液晶混合物 ZLI— 1083が合成され、相挙動、閾値電圧、誘電異方性、回転粘性、複屈折が決定された。混合ィ匕合物とその相挙動を表 2に示す。この表 2よりわ力るようにどの混合物も高秩序スメクチック相を示さな力つた。

[0094] [表 2]

Mixture No. Mixture composition N-K Q I-N ( Q ν_Λ

Ml ZLI-1083 53 51 1.3 V

M2 10% wt Compound 13 i】 i ZLI-1083 49 48 1.6 V

M3 20 wt Compound 13 ii ti ZLI-1083 47 46 1.7 V

[0095] 25°Cで 0. 7mm間隔の光学くさびセル内で計測された混合物の複屈折が下記に表 3に示されている。最終補外複屈折は化合物 13で計算され、その値は一番下に示されている。

[0096] [表 3]

Mixture No. Mixture Composition n_P n₀ An―

Ml ZLI-1083 1.5813 1.4713 0.1100

M2 10% Compound 13 in ZLI-1083 1.5734 1.4713 0.1021

M3 20% Compound 13 in ZLI-1083 1.5655 1.4713 0.0942

Compound 13 0.067

[0097] 混合物の誘電異方性は表 4に示されている。 [0098] [表 4]

Mixture No. Mixture Composition a a An

Ml ZLI-1083

M2 10% Compound 13 in ZLI-1083

M3 20% Compound 13 in ZLI-1083

Compound 13

[0099] 化合物 13と同様の応用に用いられる他の既知の液晶化合物との物理的特性の比較は表 5に示されている。

[0100] [表 5]

[0101] また、高強度紫外バックライトを用いる光ルミネッセンス (PL)液晶デバイスは、 300

400nmの波長幅で動作する。したがって、これらのデバイスに用いられる液晶化合物は、この波長での照射に対して化学的に安定であるべきで、より好適にはこの幅では紫外線を吸収しな、方が良、。この波長での紫外線吸収率が化合物 13で試験され、表 6に示されるように標準の 4ーシァノー 4' ペンチルビフエ-ル（5CB)と比較された。化合物 13は標準の PL液晶デバイスの動作幅内での紫外線照射を吸収しないことを示し、したがってこれらのタイプのデバイスに単一で或いは混合物の構成要素として用いることができる有効な化合物であると、える。

[0102] [表 6] No. Mixture Composition Wave length of absorbance

[0103] なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなぐ本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

[0104] 本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。

[0105] ネマチック相のみが出現する新しい液晶化合物の合成に成功した。この液晶化合物は、回転粘性が低い、複屈折が小さい、紫外光照射に安定、誘電異方性が正である、などの特徴を有している。このため、 AM— TFT— LCDおよび PL— LCDへの応用展開が期待できる。

[0106] 詳細には、ネマチック相の出現温度領域が広い、複屈折性が実用化に適した範囲内で優れている、紫外光に対する安定性が高い、誘電異方性が正であるなどの長所を持っている。材料合成方法も低価格原料を出発とする合成方法であり、かつ合成プロセスも簡便であるので、実用的観点からも新、液晶材料として優れて!/、る。産業上の利用可能性

[0107] 本発明は、紫外光低吸収、低複屈折率、低粘性などの特性を備えた新しい液晶化合物、液晶混合物及び液晶デバイスに適している。特に、反射型液晶表示装置 (A M—TFT— LCD)や新しく応用が検討されている蛍光型液晶表示装置 (PL— LCD )への適用が期待される。

Claims

請求の範囲

[1] 以下の化学式 (I)に示すィヒ合物であって、

[化 18]

Rは一つ或いは複数の酸素或、は硫黄原子が任意に包含されるアルキル基或いはァルケ-ル基であり、 Yは酸素或いは硫黄から独立に選択され、 nは 2から 8の整数であり、 Xは直接結合、 C アルキレンまたは C ァルケ-レンであり、 Aは 1つ或いは 2

1-4 2-4

1-4

はじァルケ-レン基により結合されることを特徴とする液晶化合物。

2-4

[2] 請求項 1記載の液晶化合物であって、化学式 (I)の A基は化学式 (i),G0,(m),Gv)及び (V)の基から選択され、

[化 19]

X, , X,, , X,, ' はそれぞれ、直接結合、 C アルキレンまたは C ァルケ-レン鎖

1-4 2-4

特徴とする液晶化合物。

[3] 請求項 2記載の液晶化合物であって、 R , R , R , Rは CHであることを特徴とする a b e d 2

液晶化合物。

[4] 請求項 1〜3の何れか 1項記載の液晶化合物であって、 Yは酸素であることを特徴とする液晶化合物。

[5] 請求項 1〜4の何れか 1項記載の液晶化合物であって、 nは 2であることを特徴とする液晶化合物。

[6] 請求項 1〜5の何れか 1項記載の液晶化合物であって、 Xは直接結合か C アルキ

1-2 レン鎖であることを特徴とする液晶化合物。

[7] 請求項 6記載の液晶化合物であって、 Xは直接結合であることを特徴とする液晶化合物。

[8] 請求項 1〜5の何れか 1項記載の液晶化合物であって、 Xは化学式 (vi),(vii)及び (vii 0の C ァルケ-レン鎖であることを特徴とする液晶化合物。

2-4

[化 20]

(^vi) (vii) (viii)

[9] 請求項 1〜8の何れか 1項記載の液晶化合物であって、化学式 (IA)の化合物であり、

[化 21]

R, A, X, Y及び nは請求項 1で定義された通りであることを特徴とする液晶化合物。

[10] 請求項 1〜9の何れか 1項記載の液晶化合物であって、 Rは直鎖 C アルキル基で

1-6

あり、任意で 1つ或いは 2つの酸素或いは硫黄原子を含むことを特徴とする液晶化合物。

[11] 請求項 1〜9の何れか 1項記載の液晶化合物であって、 Rは C アルケニル基であ

2-10

ることを特徴とする液晶化合物。

[12] 請求項 11記載の液晶化合物であって、ァルケ-ル基は 2つの 2重結合を含むことを特徴とする液晶化合物。

[13] 請求項 11記載の液晶化合物であって、ァルケ-ル基は化学式 (ix)のジェンであり、

[化 22]

-(CH₂)_m-CH=CH-CH=CH-(CH₂)_p-CH₃

(ix) mと pは 0あるいは 1〜 5の整数で、 m+pが 5を超えな、ことを特徴とする液晶化合物

[14] Hf 求項 1〜13の何れか 1項記載の液晶化合物であって、化学式 (II)の化合物であり、

[化 23]

Rは請求項 1で定義された通りであることを特徴とする液晶化合物。

[15] 請求項 1〜14の何れか 1項記載の液晶化合物の製造方法であって、

化学式 (III)の化合物で

[化 24]

(ill)

R, A, X, Yは化学式 (I)との関係で定義されるものと、

化学式 (IV)の化合物で、

[化 25]

nは請求項 1で定義された通りで、 Zは脱離基であるものとを反応させることを特徴とする液晶化合物の製造方法。

[16] 請求項 1〜15の何れか 1項に記載の液晶化合物と化学式 (I)の化合物を含む或いは含まないその他の液晶化合物力なることを特徴とする液晶混合物。

[17] 請求項 1〜14の何れか 1項に記載の液晶化合物あるいは請求項 16に記載の液晶混合物からなる液晶デバイス。

[18] 請求項 17記載の液晶デバイスであって、請求項 1で定義された化学式 (I)の化合物或いは請求項 16記載の液晶混合物力もなる液晶材料の層力もなるディスプレイセルと、

適切にアドレスされた時に光が通過するように液晶材料をアドレスする手段と、蛍光体素子からなり、液晶層を通過する光を受光するように配置される発光層と、カゝらなる液晶デバイス。