JP2006069914A - トリフルオロナフタレン誘導体を含有する液晶組成物と表示素子及び液晶性化合物とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 一般式(1)
【化1】
(式中、Raは炭素原子数2から7の直鎖状アルキル基を表す。)で表される化合物とその製法、及び一般式(1a)で表される化合物を含有する液晶組成物、及びこれを用いた液晶表示素子。本発明の液晶組成物は、絶対値の大きい負の誘電率異方性と、広いネマチック温度範囲を有し、かつ好適な屈折率異方性を有することからVA方式のアクティブマトリックス駆動液晶ディスプレイとして非常に実用的である。
【選択図】 なし
Description
またセルの構成(セル厚や表示モード等)にも依存するが、Δnは通常0.08から0.12程度が要求されることが多い。
これらの要求特性を単独で満足できるような液晶化合物は存在せず、従って液晶材料は上記の2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン誘導体を主として多くの液晶化合物から調製される液晶組成物(特許文献2参照)が用いられているのが現状である。
一般式(1b)において、Raは、エチル基、プロピル基、ブチル基又はペンチル基が好ましい。Rbは、エチル基が好ましい。
また、本発明の液晶組成物においては一般式(1)の化合物に加えて、一般式(3a)、一般式(3b)、一般式(4a)及び一般式(4b)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種をさらに含有することが好ましい。
本発明はさらに、本発明の液晶組成物を使用した液晶表示素子、特に液晶TV用等に好適なVAモードで表示される液晶表示素子を提供する。
反応の条件(溶媒、触媒、水素圧、反応温度)については前述の一般式(6)で表される化合物の水添と同様に実施することができる。
得られたナフチルリチウム誘導体と一般式(11)で表されるシクロヘキサンエタナールとの反応は、リチオ化とほぼ同様の条件で行われ、付加体のアルコールを得ることができる。このアルコールを酸触媒存在下に脱水させるが、酸としては硫酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、硫酸水素カリウム等を使用することができる。溶媒としてはヘキサン、ペンタン、石油エーテル、ベンゼン、トルエンあるいはキシレン等の炭化水素系溶媒が好ましい。
(実施例1) 2−[2−(トランス−4−プロピル)シクロヘキシル]エチル−3,4,5−トリフルオロ−6−メトキシナフタレン(1a−1)の合成(1)
(実施例2) 2−[2−(トランス−4−エチル)シクロヘキシル]エチル−3,4,5−トリフルオロ−6−メトキシナフタレン(1a−2)の合成
実施例1で中間体として得られた4,5,6−トリフルオロ−3−メトキシナフタレンの23.4gをTHF350mLに溶解し、窒素雰囲気下に−50℃に冷却した。n−ブチルリチウム(1.6Mヘキサン溶液)150mLを滴下した。同温度で1時間攪拌後、トランス−4−エチルシクロヘキサンエタナール18.6gのTHF60mL溶液を滴下した。攪拌後、水を加え、室温に戻し、トルエン350mLで抽出した。有機層を水、飽和食塩水で順次洗滌し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を溜去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製して付加体のアルコール(2−[1−ヒドロキシ−2−(トランス−4−エチル)シクロヘキシル]エチル−3,4,5−トリフルオロ−6−メトキシナフタレン)37.8gを得た。
(実施例3) 2−[2−(トランス−4−ブチル)シクロヘキシル]エチル−3,4,5−トリフルオロ−6−メトキシナフタレン(1a−3)の合成
実施例1で中間体として得られた4,5,6−トリフルオロ−3−メトキシナフタレンの23.4gをTHF350mLに溶解し、窒素雰囲気下に−50℃に冷却した。n−ブチルリチウム(1.6Mヘキサン溶液)150mLを滴下した。同温度で1時間攪拌後、DMF9.6gのTHF30mL溶液を滴下した。攪拌後、水を加え、室温に戻し、トルエン350mLで抽出した。有機層を水、飽和食塩水で順次洗滌し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を溜去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/トルエン=4/1)で精製して3,4,5−トリフルオロ−6−メトキシナフタレン−2−カルバルデヒドの白色結晶23.7gを得た。
(実施例4)n型液晶組成物の調製(1)
一般式(5d)及び一般式(5e)で表される以下の化合物からなる非極性の液晶組成物(M−A)を調製した。
次にこの(M−A)70%と式(1a−1)の化合物30%からなる液晶組成物(M−2)を調製したところ、90.5℃以下でネマチック相を示し、同様にこの組成物を0℃で1週間放置しても結晶の析出や相分離は観察されなかった。また20℃においてその物性値を測定したところ、Δnは0.1110、Δεは−2.23であった。以上から外挿により求めた(1a−1)のTN−Iは約60℃である。また、Δnの外挿値は0.140であり、Δεは−7.5と非常に強いn型の化合物であることが確認できた。また、この組成物(M−1)の粘度は21.7(mPa・s)で比較的低粘性であった。
(比較例1)
(M−A)の80%と一般式(2a)で表される化合物(2a−1)20%からなる液晶組成物(R−1)を調製した。
(比較例2)
(M−A)の80%と一般式(2c)で表される化合物(2c−1)20%からなる液晶組成物(R−2)を調製した。
(比較例3)
実施例1と同様にして一般式(1b)で表される化合物(1b−1)
(実施例5)n型液晶組成物の調製(2)
(M)の50%、式(1a−1)の30%、及び式(1a−2)の20%からなる液晶組成物(M−5)を調製した。この(M−5)は83℃以下で安定にネマチック相を示し、0℃で1週間放置しても結晶の析出や相分離は観察されなかった。20℃においてその物性値を測定したところ、Δnは0.121、Δεは−3.93であった。またこの組成物の粘度は33.8(mPa・s)で比較的低粘性であり、実用的なn型の液晶材料として好適であった。
(実施例6)n型液晶組成物の調製(3)
一般式(5a)で表される以下の化合物からなる非極性の液晶組成物(M−B)を調製した。
(比較例4)
実施例6において式(1a−1)と式(1b−1)の添加量を入れ替えた組成物、即ち、(M−B)の30%、(M−A)の15%、式(1a−1)の15%、式(1b−1)の30%、及び式(3a−1)の10%からなる組成物(R−3)を調製した。(R−3)は84.5℃以下でネマチック相を示し、20℃において測定したその物性値は、Δnは0.112で、Δεは−4.24であり、(M−4)と比較しても大きな差違はみられなかった。しかしながら、0℃で放置したところ、1日以内に結晶の析出が観察された。
(実施例7)n型液晶組成物の調製(4)
(M−A)の20%、(M−B)の20%、式(1a−1)の20%、式(1b−1)の15%、式(3a−1)の10%及び式(2c−1)の10%からなる液晶組成物(M−4)を調製した。(M−4)は90℃以下で安定にネマチック相を示し、−20℃で1週間放置しても結晶の析出や相分離は観察されなかった。20℃においてその物性値を測定したところ、Δnは0.105、Δεは−3.6であった。またこの組成物の粘度は34(mPa・s)と比較的低粘性であり、実用的なn型の液晶材料として好適であった。
(実施例8)表示素子の作成(1)
実施例6で得られた液晶組成物(M−3)を透明電極(片側の電極はジグザグ状に配列)を備え、垂直配向処理を施したセル厚3.5μmのVA表示用セルに充填し、VA表示素子を作成した。この素子に電界を印加して25℃におけるその電気光学特性を測定したところ、暗視野から明視野への閾値電圧(Vth)は3.1Vであった。次に5V印加時の応答時間を測定したところ、立ち上がり時間(τr)と立ち下がり時間(τd)の和は30m秒であった。また、この素子の70℃における電圧保持率(HR)を測定したところ、88%であった。同様の条件で測定した非極性の母体液晶(M)のHRが90%であったので、この値は充分に高いものと判断できる。
Claims (16)
- 誘電率異方性(Δε)が−4より小さい請求項1記載の液晶組成物。
- 一般式(3a)、一般式(3b)、一般式(4a)及び一般式(4b)
- 一般式(1a)で表される化合物の含有量が5から50質量%の範囲である請求項1から6の何れかに記載の液晶組成物。
- 請求項1から7記載の液晶組成物を使用した液晶表示素子。
- アクティブマトリックス駆動される請求項14記載の液晶表示素子。
- VAモードで表示される請求項15記載の液晶表示素子。
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