JP3613806B2 - フェニルビシクロヘキサン誘導体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電気光学的表示材料として有用な新規なフェニルビシクロヘキサン誘導体である新規液晶化合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものにＴＮ（捩れネマチック）型、ＳＴＮ（超捩れネマチック）型、ＤＳ（動的光散乱）型、ＧＨ（ゲスト・ホスト）型あるいはＦＬＣ（強誘電性液晶）等が知られているが、このうち現在最もよく用いられているのはＴＮ型及びＳＴＮ型である。また駆動方式としても従来のスタティック駆動からマルチプレックス駆動が一般的になり、更に単純マトリックス方式、最近ではアクティブマトリックス方式が実用化されている。これらのうち、アクティブマトリックス方式によると、最も高画質の表示が可能であり、視野角が広く、高精細化、カラー化が容易で、動画表示も可能であるので、今後の液晶表示方式の主流になると考えられている。
【０００３】
このアクティブマトリックス表示方式に用いられる液晶材料としては、通常の液晶表示と同様に、種々の特性が要求されているが、特に（１）液晶相の温度範囲が広いこと、（２）比抵抗が高く、電圧の保持率に優れること、（３）しきい値電圧（Ｖｔｈ）が低いこと、（４）適当な屈折率異方性（Δｎ）を有することの４点は重要である。
【０００４】
液晶表示においてしきい値電圧を低くするためには、液晶材料の誘電率異方性（Δε）を大きくする必要がある。通常、液晶組成物のΔεを大きくするためにはシアノ基を有する化合物を用いることが多いが、このシアノ基を有する化合物は、液晶組成物の高い比抵抗値や電圧保持率を得ることを困難にさせる傾向を有する。従って、前述のような目的にはシアノ系の化合物ではなく、フッ素系の液晶材料が用いる必要がある。
【０００５】
また、液晶表示においては、セルの着色を防止するために、そのセル厚（ｄ）とΔｎの積（Δｎ・ｄ）を特定の値に設定する必要がある。（Δｎ・ｄ）としては不連続ないくつかの値が可能であるが、アクティブマトリックス駆動においては通常、その最小値０．５（ファーストミニマム）が用いられることが多い。セル厚（ｄ）はあまり薄くすることができないので、液晶材料のΔｎはある程度小さいことが必要である。
【０００６】
また、液晶組成物の温度範囲を特に高温域に拡大するためには、３環性あるいは４環性の液晶化合物が用いられる。しかしながら、上記のようなフッ素系の液晶化合物においては、３環性化合物ではそのＴＮ−Ｉ（ネマチック相上限温度）が充分高いものは少なく、従って、４環性の化合物を必要とすることが多い。
【０００７】
これまで知られているフッ素系４環性液晶化合物の例を以下に示す。
【０００８】
【化２】
【０００９】
（式中、Ｒ’はアルキル基を、Ｘは水素原子又はフッ素原子を表わす。また、式中には特に示していないが、ベンゼン環は更にフッ素置換されている場合がある。）
これらの中で、一般式（ＩＩＡ）及び（ＩＩＢ）の化合物はΔｎが大きく、また相溶性もよくない。一般式（ＩＩＣ）及び（ＩＩＤ）の化合物はΔｎがやや大きいうえに、その添加により組成物のＶｔｈを大きく上昇させてしまう。また、一般式（ＩＩＥ）の化合物はそのターシクロヘキシル骨格の製造が困難であるといった問題点があった。
【００１０】
従って、ＴＮ−Ｉの高いフッ素系４環性液晶化合物であって、Δｎがある程度小さく、他の液晶化合物との相溶性がよく、且つそれを添加しても組成物のＶｔｈをさほど上昇させない化合物が求められていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、一般式（Ｉ）
【００１２】
【化３】
【００１３】
（式中、Ｒは炭素原子数１〜１２のアルキル基を表わすが、好ましくは炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基を表わす。Ｙ１及びＹ２はそれぞれ独立的に、水素原子又はフッ素原子を表わすが、少なくとも一方はフッ素原子を表わすことが好ましい。Ｚはフッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ基を表わすが、好ましくはフッ素原子を表わす。また、シクロヘキサン環はトランス配置である。）
で表わされるフェニルビシクロヘキサン誘導体を提供する。
【００１４】
本発明の一般式（Ｉ）の化合物の中でも、Ｙ１、Ｙ２及びＺのうちの少なくとも１個がフッ素原子を表わす化合物が好ましく、Ｙ１、Ｙ２及びＺのうちの少なくとも２個がフッ素原子を表わす化合物が特に好ましい。
【００１５】
更に具体的には、Ｚがフッ素原子を表わすことが好ましく、▲１▼Ｙ１及びＺが共にフッ素原子を表わし、Ｙ２が水素原子を表わす化合物あるいは▲２▼Ｙ１、Ｙ２及びＺがすべてフッ素原子を表わす化合物が好ましい。
【００１６】
また、上記のような化合物においてはＲが炭素原子数１〜７の直鎖状のアルキル基を表わすことが好ましい。
本発明の一般式（Ｉ）で表わされるネマチック液晶化合物の最大の特徴は、ＴＮ−Ｉが高いフッ素系４環性化合物であり、それを添加することにより、組成物の液晶相上限温度を高温域に大きく上昇させるにもかかわらず、そのＶｔｈをあまり上昇させない点にあり、特にアクティブマトリックス駆動用液晶材料として適している。
【００１７】
本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、例えば、以下の製造工程Ａ〜Ｄのいずれかに従って製造することができる。
（製造工程Ａ）
【００１８】
【化４】
【００１９】
（式中、Ｒ、Ｙ１、Ｙ２及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
一般式（ＩＩａ）で表わされるウィッティヒ反応剤を、一般式（ＩＩＩａ）で表わされるシクロヘキシルシクロヘキサノン誘導体と反応させることにより、一般式（ＩＶａ）で表わされるアルキリデンビシクロヘキサン誘導体を得ることができる。これを水素添加することにより、本発明の一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。
（製造工程Ｂ）
【００２０】
【化５】
【００２１】
（式中、Ｒ、Ｙ１、Ｙ２及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
一般式（ＩＩｂ）で表わされるウィッティヒ反応剤と、一般式（ＩＩＩｂ）で表わされるビシクロヘキサンカルバルデヒド誘導体を上記製造工程Ａと同様に反応させることにより、一般式（ＩＶｂ）で表わされるエテニルビシクロヘキサン誘導体を得ることができる。これを同様に水素添加することにより、本発明の一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。
（製造工程Ｃ）
【００２２】
【化６】
【００２３】
（式中、Ｒ、Ｙ１、Ｙ２及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
一般式（ＩＩＩｃ）で表わされるウィッティヒ反応剤と、一般式（ＩＩｃ）で表わされるシクロヘキサンカルバルデヒド誘導体を上記製造工程Ａと同様に反応させることにより、一般式（ＩＶｂ）のエテニルビシクロヘキサン誘導体を得て、これを同様に水素添加することにより、本発明の一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。
（製造工程Ｄ）
【００２４】
【化７】
【００２５】
（式中、Ｒ、Ｙ１、Ｙ２及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
一般式（ＩＩＩｄ）で表わされるウィッティヒ反応剤と、一般式（ＩＩｄ）で表わされるシクロヘキサノン誘導体を反応させることにより、一般式（ＩＶｃ）で表わされるアルキリデンシクロヘキサン誘導体を得ることができる。これを水素添加することにより、本発明の一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。
【００２６】
上記各製造工程中、製造工程（Ａ）及び（Ｄ）ではシクロヘキサンがシス配置の異性体が副成するため、製造工程（Ｂ）及び（Ｃ）が好ましく、製造工程（Ｂ）がより好ましい。
【００２７】
斯くして製造される一般式（Ｉ）で表わされる化合物の代表的なものの例を第１表に掲げる。
【００２８】
【表１】
【００２９】
（表中、Ｃは結晶相を、ＳＢはスメクチックＢ相を、Ｎはネマチック相を、Ｉは等方性液体相をそれぞれ表わす。）
第１表から、本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物はＴＮ−Ｉが高く、従って通常の母体液晶に添加することにより、その転移温度を大きく上昇させることが可能である。しかも、後述するように、添加によって組成物のしきい値電圧を上昇させることは極めて少ない。
【００３０】
従って、本発明の一般式（Ｉ）の化合物は、他のネマチック液晶化合物との混合物の状態で、特にＴＮ型あるいはＳＴＮ型といった電界効果型表示セルの材料として、好適に使用することができる。しかも、一般式（Ｉ）の化合物は、その分子内にシアノ基やエステル結合などの強い極性基を有さないため、大きい比抵抗と高い電圧保持率を得ることが容易である。そのため、アクティブマトリックス駆動用液晶材料の構成成分として特に適している。
【００３１】
本発明はこの一般式（Ｉ）で表わされる化合物の少なくとも１種類をその構成成分として含有する液晶組成物をも提供する。
本発明の液晶組成物において、一般式（Ｉ）の化合物と混合して使用することのできるネマチック液晶化合物の好ましい代表例としては、例えば、４−置換安息香酸４−置換フェニル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４−置換フェニル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニリル、４−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）安息香酸４−置換フェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４−置換フェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４−置換シクロヘキシル、４，４’−置換ビフェニル、１−（４−置換シクロヘキシル）−４−置換ベンゼン、４，４’−置換ビシクロヘキサン、１−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４−置換ベンゼン、１−（４−置換シクロヘキシル）−２−（４−置換シクロヘキシル）エタン、４，４”−置換ターフェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−（４−置換フェニル）−４’−置換ビシクロヘキサン、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］シクロヘキシル−４’−置換ベンゼン、４−［２−（４−置換フェニル）エチル］−４’−置換ビシクロヘキサン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−置換ベンゼン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−（４−置換シクロヘキシル）ベンゼン、２−（４−置換フェニル）−５−置換ピリミジン、２−（４’−置換ビフェニリル）−５−置換ピリミジン及び上記各化合物において、ベンゼン環が側方置換基を有する化合物等を挙げることができる。
【００３２】
このうちアクティブマトリックス駆動用としては４，４’−置換ビフェニル、１−（４−置換シクロヘキシル）−４−置換ベンゼン、４，４’−置換ビシクロヘキサン、１−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４−置換ベンゼン、１−（４−置換シクロヘキシル）−２−（４−置換シクロヘキシル）エタン、４，４”−置換ターフェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−（４−置換フェニル）−４’−置換ビシクロヘキサン、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］シクロヘキシル−４’−置換ベンゼン、４−［２−（４−置換フェニル）エチル］−４’−置換ビシクロヘキサン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−置換ベンゼン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−（４−置換シクロヘキシル）ベンゼン及び上記においてベンゼン環がフッ素置換されている化合物が適している。
【００３３】
本発明の一般式（Ｉ）の化合物の効果は、後述の実施例にも示したが、以下の例からも明らかである。
ネマチック液晶材料として特にアクティブマトリックス用として好適な母体液晶（Ｍ）
【００３４】
【化８】
【００３５】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。）は１１６．７℃以下でネマチック相を示し、Δεは４．７であり、これを用いて作製したセル厚８μｍのＴＮセルのしきい値電圧（Ｖｔｈ）は２．４９Ｖである。また、そのΔｎは０．０９０であった。
【００３６】
この母体液晶（Ｍ）８０重量％及び第１表中の（Ｎｏ．１）の化合物２０重量％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製したところ、そのＴＮ−Ｉは１４８．５℃と大幅に上昇した。また、Δεは４．８とやや大きくなった。同様にしてセルを作製し、そのＶｔｈを測定したところ、２．６６Ｖとその上昇はわずかであった。また、そのΔｎは０．０９０と変わらなかった。更に、この組成物の比抵抗は１０１２Ωｃｍ以上と大きく、このセルの電圧保持率は非常に高かった。
【００３７】
これに対して、（Ｎｏ．１）の化合物に代えて、この化合物の類似構造を有する式（Ｒ−１）
【００３８】
【化９】
【００３９】
の化合物を用いて、同じ母体液晶（Ｍ）８０重量％及び式（Ｒ−１）の化合物２０重量％からなる液晶組成物（ＭＲ−１）を調製した。（ＭＲ−１）のＴＮ−Ｉは１４９．４℃と（Ｍ−１）とほぼ同程度であった。しかしながら、そのΔεは５．２と（Ｍ−１）より大きくなったにもかかわらず、同様にしてセルを作製して測定したＶｔｈは、２．７０Ｖと（Ｍ−１）より高くなった。更に、Δｎは０．１０５と大きくなった。
【００４０】
次に、同じ母体液晶（Ｍ）８０重量％及び第１表中の（Ｎｏ．３）の化合物２０重量％からなる液晶組成物（Ｍ−３）を調製した。（Ｍ−３）のＴＮ−Ｉは１４１．５℃と母体液晶（Ｍ）よりも大幅に上昇した。Δεは５．５と大きくなり、同様にしてセルを作製して測定したＶｔｈは、２．４７Ｖと母体液晶（Ｍ）よりも低下した。また、Δｎは０．０９０と母体液晶（Ｍ）と変わらなかった。更に、この組成物の比抵抗も１０１２Ωｃｍ以上と大きく、このセルの電圧保持率は非常に高かった。
【００４１】
以上のことから、本発明の一般式（Ｉ）の化合物は、液晶組成物のネマチック相上限温度を高温域に大きく上昇させると同時に、従来から知られている４環性の液晶化合物と比較してもそのＶｔｈの上昇を低く抑えることが可能であり、Δｎも上昇させないことが明らかである。
【００４２】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示し、本発明を更に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
なお、相転移温度の測定は温度調節ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計（ＤＳＣ）を併用して行った。また、化合物の構造は核磁気共鳴スペクトル（１Ｈ−ＮＭＲ）、質量スペクトル（ＭＳ）等により確認した。ＮＭＲにおけるＣＤＣｌ３は溶媒を表わし、ｓは１重線、ｄは２重線、ｔは３重線、ｍは多重線を表わし、Ｊはカップリング定数を表わす。ＭＳにおけるＭ＋は親ピークを表わす。また、組成物における「％」は「重量％」を表わす。
（参考例１） 臭化（トランス−４−プロピルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムの合成
【００４４】
【化１０】
【００４５】
トリフェニルホスフィン１５３．４ｇのトルエン５０ｍｌ溶液に、１−ブロモメチル−トランス−４−プロピルシクロヘキサン１０７．０ｇを加え、８時間加熱還流させた。減圧下にトルエンを溜去し、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）３００ｍｌを加え、更に５時間加熱還流させた。室温まで放冷し、析出した結晶を濾別し、減圧下に乾燥させて、臭化（トランス−４−プロピルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムの結晶１４５．１ｇを得た。濾液を濃縮して得られた残渣は、トリフェニルホスフィン及び１−ブロモメチル−トランス−４−プロピルシクロヘキサンを含み、これをトルエン２５ｍｌに溶解し、同様の操作を繰り返すことにより、更に４８．０ｇの目的物を得た。
（参考例２） 臭化（トランス−４−エチルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムの合成
参考例１において、１−ブロモメチル−トランス−４−プロピルシクロヘキサンに代えて、１−ブロモメチル−トランス−４−エチルシクロヘキサン１００ｇを用いた以外は参考例１と同様にして、臭化（トランス−４−エチルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムの結晶１３５．１ｇを得た。
（実施例１） トランス−４−［２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサン（第１表中のＮｏ．１の化合物）の合成
【００４６】
【化１１】
【００４７】
参考例１で得られた臭化（トランス−４−プロピルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウム１６．４ｇをトルエン１６ｍｌ及びＴＨＦ４９ｍｌに溶解し、−２０℃に冷却した。ｔ−ブトキシカリウム４．０８ｇを３０分間で２回にわけて加え、更に０℃で１時間攪拌してウィッティヒ反応剤を調製した。これにトランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサン−４−カルバルデヒド６．７３ｇのトルエン１５ｍｌ溶液を３０分で滴下した。室温まで昇温し、更に１時間攪拌した。水８０ｍｌを加え、稀塩酸で中和した後、反応生成物をトルエン１００ｍｌで２回抽出した。有機層を併せ、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥した。減圧下にトルエンを溜去し、ヘキサン１５０ｍｌを加え、析出したトリフェニルホスフィンオキシドの結晶を濾別した。濾液を再度濃縮し、トランス−４−［２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）エテニル］−トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサンの結晶７．８５ｇを得た。この全量を酢酸エチル４０ｍｌに溶解し、５％パラジウム炭素３９０ｍｇを加え、水素圧４Ｋｇ／ｃｍ２で４時間室温で攪拌した。触媒を珪藻土濾過し、濾液を濃縮して得られた粗結晶を、ヘキサン／エタノール混合溶媒（３／１）から再結晶させて、トランス−４−［２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサンの結晶５．９０ｇを得た。この化合物の融点は１３１℃であり、等方性液体（Ｉ）相からの冷却時、２５３℃でネマチック（Ｎ）相に、１５０℃でスメクチックＢ（ＳＢ）相にそれぞれ転移した。
【００４８】
（実施例２） トランス−４−［２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサン（第１表中のＮｏ．２の化合物）の合成
実施例１において、臭化（トランス−４−プロピルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムに代えて、参考例２で得られた臭化（トランス−４−エチルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムを用いた以外は実施例１と同様にして、トランス−４−［２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサンを得た。その相転移温度は第１表にまとめて示した。
【００４９】
（比較例１） トランス−４−［２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４，５−トリフルオロフェニル）ビシクロヘキサン（第１表中のＮｏ．３の化合物）の合成
実施例１において、トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサン−４−オンに代えて、トランス−４’−（３，４，５−トリフルオロフェニル）ビシクロヘキサン−４−オンを用いた以外は同様にして、トランス−４−［２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４，５−トリフルオロフェニル）ビシクロヘキサンを得た。その相転移温度は第１表にまとめて示した。
【００５０】
（比較例２） トランス−４−［２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４，５−トリフルオロフェニル）ビシクロヘキサン（第１表中のＮｏ．４の化合物）の合成
比較例１において、臭化（トランス−４−プロピルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムに代えて、参考例２で得られた臭化（トランス−４−エチルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムを用いた以外は比較例１と同様にして、トランス−４−［２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４，５−トリフルオロフェニル）ビシクロヘキサンを得た。その相転移温度は第１表にまとめて示した。
【００５１】
（実施例３） 液晶組成物の調製（１）
特にアクティブマトリックス用として好適なフッ素系の母体液晶（Ｍ）
【００５２】
【化１２】
【００５３】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。）を調製したところ、１１６．７℃以下でネマチック（Ｎ）相を示した。その物性値及びこれを用いて作製したセル厚８μｍのＴＮセルのしきい値電圧（Ｖｔｈ）は以下の通りであった。
【００５４】
誘電率異方性（Δε） ４．７
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９０
しきい値電圧（Ｖｔｈ） ２．４９Ｖ
この母体液晶（Ｍ）８０％及び実施例１で得られた（Ｎｏ．１）の化合物２０％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製した。この（Ｍ−１）のＮ相の上限温度（ＴＮ−Ｉ）及びその物性値は以下の通りであった。
【００５５】
Ｎ相の上限温度（ＴＮ−Ｉ） １４８．５℃
誘電率異方性（Δε） ４．８
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９０
しきい値電圧（Ｖｔｈ） ２．６６Ｖ
このように、母体液晶（Ｍ）に比べてＴＮ−Ｉは大幅に上昇したにもかかわらず、そのＶｔｈの上昇はわずか０．１７Ｖとわずかであった。また、そのΔｎは０．０９０と変わらなかった。更に、この組成物の比抵抗は１０１２Ωｃｍ以上と大きく、このセルの電圧保持率は非常に高かった。
【００５６】
従って、一般式（Ｉ）の化合物は、アクティブマトリックス用液晶材料として、液晶相の上限温度が高く且つしきい値電圧が低い液晶組成物の調製に極めて有用であることが明らかである。
（比較例３） 液晶組成物の調製（２）母体液晶（Ｍ）８０％及び実施例３で得られた（Ｎｏ．３）の化合物２０％からなる液晶組成物（Ｍ−３）を調製した。この（Ｍ−３）のＴN-I及びその物性値は以下の通りであった。
【００５７】
Ｎ相の上限温度（ＴＮ−Ｉ） １４１．２℃
誘電率異方性（Δε） ５．５
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９０
しきい値電圧（Ｖｔｈ） ２．４７Ｖ
このように、（Ｍ−３）のＴＮ−Ｉは母体液晶（Ｍ）に比べて大幅に上昇したにもかかわらず、そのＶｔｈは母体液晶（Ｍ）よりも低くなった。また、Δｎは変わらなかった。更にこの組成物の比抵抗も１０１２Ωｃｍ以上と大きく、セルの電圧保持率は非常に高かった。
【００５８】
（比較例４） 母体液晶（Ｍ）８０％及び（Ｎｏ．１）の化合物の類似構造を有する式（Ｒ−１）
【００５９】
【化１３】
【００６０】
の化合物２０％からなる液晶組成物（ＭＲ−１）を調製した。この（ＭＲ−１）のＴＮ−Ｉ及びその物性値は以下の通りであった。
Ｎ相の上限温度（ＴＮ−Ｉ） １４９．４℃
誘電率異方性（Δε） ５．１
屈折率異方性（Δｎ） ０．１０５
しきい値電圧（Ｖｔｈ） ２．７０Ｖ
このように、（ＭＲ−１）のＴＮ−Ｉは（Ｍ−１）よりわずかに高くなったが、そのＶｔｈは（Ｍ−１）よりも高くなった。更に、そのΔｎは０．１０５とかなり大きくなってしまった。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、実施例に示したように工業的にも極めて容易に製造でき、熱、光、水等に対し、化学的に安定であり、ネマチック液晶として現在汎用されている母体液晶との相溶性にも優れている。しかも、母体液晶に少量添加することにより、それを用いた液晶セルのしきい値電圧（Ｖｔｈ）をあまり上昇させずに、ネマチック相の上限温度を高温域に大きく上昇させることができる。また、分子内に強い極性基が存在せず、容易に大きい比抵抗と高い電圧保持率を得ることができる。従って、液晶相の温度範囲が広く、且つ低電圧駆動が要求される各種液晶表示素子、特にアクティブマトリックス駆動用の液晶材料として有用である。
【産業上の利用分野】
本発明は電気光学的表示材料として有用な新規なフェニルビシクロヘキサン誘導体である新規液晶化合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものにＴＮ（捩れネマチック）型、ＳＴＮ（超捩れネマチック）型、ＤＳ（動的光散乱）型、ＧＨ（ゲスト・ホスト）型あるいはＦＬＣ（強誘電性液晶）等が知られているが、このうち現在最もよく用いられているのはＴＮ型及びＳＴＮ型である。また駆動方式としても従来のスタティック駆動からマルチプレックス駆動が一般的になり、更に単純マトリックス方式、最近ではアクティブマトリックス方式が実用化されている。これらのうち、アクティブマトリックス方式によると、最も高画質の表示が可能であり、視野角が広く、高精細化、カラー化が容易で、動画表示も可能であるので、今後の液晶表示方式の主流になると考えられている。
【０００３】
このアクティブマトリックス表示方式に用いられる液晶材料としては、通常の液晶表示と同様に、種々の特性が要求されているが、特に（１）液晶相の温度範囲が広いこと、（２）比抵抗が高く、電圧の保持率に優れること、（３）しきい値電圧（Ｖｔｈ）が低いこと、（４）適当な屈折率異方性（Δｎ）を有することの４点は重要である。
【０００４】
液晶表示においてしきい値電圧を低くするためには、液晶材料の誘電率異方性（Δε）を大きくする必要がある。通常、液晶組成物のΔεを大きくするためにはシアノ基を有する化合物を用いることが多いが、このシアノ基を有する化合物は、液晶組成物の高い比抵抗値や電圧保持率を得ることを困難にさせる傾向を有する。従って、前述のような目的にはシアノ系の化合物ではなく、フッ素系の液晶材料が用いる必要がある。
【０００５】
また、液晶表示においては、セルの着色を防止するために、そのセル厚（ｄ）とΔｎの積（Δｎ・ｄ）を特定の値に設定する必要がある。（Δｎ・ｄ）としては不連続ないくつかの値が可能であるが、アクティブマトリックス駆動においては通常、その最小値０．５（ファーストミニマム）が用いられることが多い。セル厚（ｄ）はあまり薄くすることができないので、液晶材料のΔｎはある程度小さいことが必要である。
【０００６】
また、液晶組成物の温度範囲を特に高温域に拡大するためには、３環性あるいは４環性の液晶化合物が用いられる。しかしながら、上記のようなフッ素系の液晶化合物においては、３環性化合物ではそのＴＮ−Ｉ（ネマチック相上限温度）が充分高いものは少なく、従って、４環性の化合物を必要とすることが多い。
【０００７】
これまで知られているフッ素系４環性液晶化合物の例を以下に示す。
【０００８】
【化２】
（式中、Ｒ’はアルキル基を、Ｘは水素原子又はフッ素原子を表わす。また、式中には特に示していないが、ベンゼン環は更にフッ素置換されている場合がある。）
これらの中で、一般式（ＩＩＡ）及び（ＩＩＢ）の化合物はΔｎが大きく、また相溶性もよくない。一般式（ＩＩＣ）及び（ＩＩＤ）の化合物はΔｎがやや大きいうえに、その添加により組成物のＶｔｈを大きく上昇させてしまう。また、一般式（ＩＩＥ）の化合物はそのターシクロヘキシル骨格の製造が困難であるといった問題点があった。
【００１０】
従って、ＴＮ−Ｉの高いフッ素系４環性液晶化合物であって、Δｎがある程度小さく、他の液晶化合物との相溶性がよく、且つそれを添加しても組成物のＶｔｈをさほど上昇させない化合物が求められていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、一般式（Ｉ）
【００１２】
【化３】
（式中、Ｒは炭素原子数１〜１２のアルキル基を表わすが、好ましくは炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基を表わす。Ｙ１及びＹ２はそれぞれ独立的に、水素原子又はフッ素原子を表わすが、少なくとも一方はフッ素原子を表わすことが好ましい。Ｚはフッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ基を表わすが、好ましくはフッ素原子を表わす。また、シクロヘキサン環はトランス配置である。）
で表わされるフェニルビシクロヘキサン誘導体を提供する。
【００１４】
本発明の一般式（Ｉ）の化合物の中でも、Ｙ１、Ｙ２及びＺのうちの少なくとも１個がフッ素原子を表わす化合物が好ましく、Ｙ１、Ｙ２及びＺのうちの少なくとも２個がフッ素原子を表わす化合物が特に好ましい。
【００１５】
更に具体的には、Ｚがフッ素原子を表わすことが好ましく、▲１▼Ｙ１及びＺが共にフッ素原子を表わし、Ｙ２が水素原子を表わす化合物あるいは▲２▼Ｙ１、Ｙ２及びＺがすべてフッ素原子を表わす化合物が好ましい。
【００１６】
また、上記のような化合物においてはＲが炭素原子数１〜７の直鎖状のアルキル基を表わすことが好ましい。
本発明の一般式（Ｉ）で表わされるネマチック液晶化合物の最大の特徴は、ＴＮ−Ｉが高いフッ素系４環性化合物であり、それを添加することにより、組成物の液晶相上限温度を高温域に大きく上昇させるにもかかわらず、そのＶｔｈをあまり上昇させない点にあり、特にアクティブマトリックス駆動用液晶材料として適している。
【００１７】
本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、例えば、以下の製造工程Ａ〜Ｄのいずれかに従って製造することができる。
（製造工程Ａ）
【００１８】
【化４】
（式中、Ｒ、Ｙ１、Ｙ２及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
一般式（ＩＩａ）で表わされるウィッティヒ反応剤を、一般式（ＩＩＩａ）で表わされるシクロヘキシルシクロヘキサノン誘導体と反応させることにより、一般式（ＩＶａ）で表わされるアルキリデンビシクロヘキサン誘導体を得ることができる。これを水素添加することにより、本発明の一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。
（製造工程Ｂ）
【００２０】
【化５】
（式中、Ｒ、Ｙ１、Ｙ２及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
一般式（ＩＩｂ）で表わされるウィッティヒ反応剤と、一般式（ＩＩＩｂ）で表わされるビシクロヘキサンカルバルデヒド誘導体を上記製造工程Ａと同様に反応させることにより、一般式（ＩＶｂ）で表わされるエテニルビシクロヘキサン誘導体を得ることができる。これを同様に水素添加することにより、本発明の一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。
（製造工程Ｃ）
【００２２】
【化６】
（式中、Ｒ、Ｙ１、Ｙ２及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
一般式（ＩＩＩｃ）で表わされるウィッティヒ反応剤と、一般式（ＩＩｃ）で表わされるシクロヘキサンカルバルデヒド誘導体を上記製造工程Ａと同様に反応させることにより、一般式（ＩＶｂ）のエテニルビシクロヘキサン誘導体を得て、これを同様に水素添加することにより、本発明の一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。
（製造工程Ｄ）
【００２４】
【化７】
（式中、Ｒ、Ｙ１、Ｙ２及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
一般式（ＩＩＩｄ）で表わされるウィッティヒ反応剤と、一般式（ＩＩｄ）で表わされるシクロヘキサノン誘導体を反応させることにより、一般式（ＩＶｃ）で表わされるアルキリデンシクロヘキサン誘導体を得ることができる。これを水素添加することにより、本発明の一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。
【００２６】
上記各製造工程中、製造工程（Ａ）及び（Ｄ）ではシクロヘキサンがシス配置の異性体が副成するため、製造工程（Ｂ）及び（Ｃ）が好ましく、製造工程（Ｂ）がより好ましい。
【００２７】
斯くして製造される一般式（Ｉ）で表わされる化合物の代表的なものの例を第１表に掲げる。
【００２８】
【表１】
（表中、Ｃは結晶相を、ＳＢはスメクチックＢ相を、Ｎはネマチック相を、Ｉは等方性液体相をそれぞれ表わす。）
第１表から、本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物はＴＮ−Ｉが高く、従って通常の母体液晶に添加することにより、その転移温度を大きく上昇させることが可能である。しかも、後述するように、添加によって組成物のしきい値電圧を上昇させることは極めて少ない。
【００３０】
従って、本発明の一般式（Ｉ）の化合物は、他のネマチック液晶化合物との混合物の状態で、特にＴＮ型あるいはＳＴＮ型といった電界効果型表示セルの材料として、好適に使用することができる。しかも、一般式（Ｉ）の化合物は、その分子内にシアノ基やエステル結合などの強い極性基を有さないため、大きい比抵抗と高い電圧保持率を得ることが容易である。そのため、アクティブマトリックス駆動用液晶材料の構成成分として特に適している。
【００３１】
本発明はこの一般式（Ｉ）で表わされる化合物の少なくとも１種類をその構成成分として含有する液晶組成物をも提供する。
本発明の液晶組成物において、一般式（Ｉ）の化合物と混合して使用することのできるネマチック液晶化合物の好ましい代表例としては、例えば、４−置換安息香酸４−置換フェニル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４−置換フェニル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニリル、４−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）安息香酸４−置換フェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４−置換フェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４−置換シクロヘキシル、４，４’−置換ビフェニル、１−（４−置換シクロヘキシル）−４−置換ベンゼン、４，４’−置換ビシクロヘキサン、１−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４−置換ベンゼン、１−（４−置換シクロヘキシル）−２−（４−置換シクロヘキシル）エタン、４，４”−置換ターフェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−（４−置換フェニル）−４’−置換ビシクロヘキサン、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］シクロヘキシル−４’−置換ベンゼン、４−［２−（４−置換フェニル）エチル］−４’−置換ビシクロヘキサン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−置換ベンゼン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−（４−置換シクロヘキシル）ベンゼン、２−（４−置換フェニル）−５−置換ピリミジン、２−（４’−置換ビフェニリル）−５−置換ピリミジン及び上記各化合物において、ベンゼン環が側方置換基を有する化合物等を挙げることができる。
【００３２】
このうちアクティブマトリックス駆動用としては４，４’−置換ビフェニル、１−（４−置換シクロヘキシル）−４−置換ベンゼン、４，４’−置換ビシクロヘキサン、１−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４−置換ベンゼン、１−（４−置換シクロヘキシル）−２−（４−置換シクロヘキシル）エタン、４，４”−置換ターフェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−（４−置換フェニル）−４’−置換ビシクロヘキサン、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］シクロヘキシル−４’−置換ベンゼン、４−［２−（４−置換フェニル）エチル］−４’−置換ビシクロヘキサン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−置換ベンゼン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−（４−置換シクロヘキシル）ベンゼン及び上記においてベンゼン環がフッ素置換されている化合物が適している。
【００３３】
本発明の一般式（Ｉ）の化合物の効果は、後述の実施例にも示したが、以下の例からも明らかである。
ネマチック液晶材料として特にアクティブマトリックス用として好適な母体液晶（Ｍ）
【００３４】
【化８】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。）は１１６．７℃以下でネマチック相を示し、Δεは４．７であり、これを用いて作製したセル厚８μｍのＴＮセルのしきい値電圧（Ｖｔｈ）は２．４９Ｖである。また、そのΔｎは０．０９０であった。
【００３６】
この母体液晶（Ｍ）８０重量％及び第１表中の（Ｎｏ．１）の化合物２０重量％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製したところ、そのＴＮ−Ｉは１４８．５℃と大幅に上昇した。また、Δεは４．８とやや大きくなった。同様にしてセルを作製し、そのＶｔｈを測定したところ、２．６６Ｖとその上昇はわずかであった。また、そのΔｎは０．０９０と変わらなかった。更に、この組成物の比抵抗は１０１２Ωｃｍ以上と大きく、このセルの電圧保持率は非常に高かった。
【００３７】
これに対して、（Ｎｏ．１）の化合物に代えて、この化合物の類似構造を有する式（Ｒ−１）
【００３８】
【化９】
の化合物を用いて、同じ母体液晶（Ｍ）８０重量％及び式（Ｒ−１）の化合物２０重量％からなる液晶組成物（ＭＲ−１）を調製した。（ＭＲ−１）のＴＮ−Ｉは１４９．４℃と（Ｍ−１）とほぼ同程度であった。しかしながら、そのΔεは５．２と（Ｍ−１）より大きくなったにもかかわらず、同様にしてセルを作製して測定したＶｔｈは、２．７０Ｖと（Ｍ−１）より高くなった。更に、Δｎは０．１０５と大きくなった。
【００４０】
次に、同じ母体液晶（Ｍ）８０重量％及び第１表中の（Ｎｏ．３）の化合物２０重量％からなる液晶組成物（Ｍ−３）を調製した。（Ｍ−３）のＴＮ−Ｉは１４１．５℃と母体液晶（Ｍ）よりも大幅に上昇した。Δεは５．５と大きくなり、同様にしてセルを作製して測定したＶｔｈは、２．４７Ｖと母体液晶（Ｍ）よりも低下した。また、Δｎは０．０９０と母体液晶（Ｍ）と変わらなかった。更に、この組成物の比抵抗も１０１２Ωｃｍ以上と大きく、このセルの電圧保持率は非常に高かった。
【００４１】
以上のことから、本発明の一般式（Ｉ）の化合物は、液晶組成物のネマチック相上限温度を高温域に大きく上昇させると同時に、従来から知られている４環性の液晶化合物と比較してもそのＶｔｈの上昇を低く抑えることが可能であり、Δｎも上昇させないことが明らかである。
【００４２】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示し、本発明を更に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
なお、相転移温度の測定は温度調節ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計（ＤＳＣ）を併用して行った。また、化合物の構造は核磁気共鳴スペクトル（１Ｈ−ＮＭＲ）、質量スペクトル（ＭＳ）等により確認した。ＮＭＲにおけるＣＤＣｌ３は溶媒を表わし、ｓは１重線、ｄは２重線、ｔは３重線、ｍは多重線を表わし、Ｊはカップリング定数を表わす。ＭＳにおけるＭ＋は親ピークを表わす。また、組成物における「％」は「重量％」を表わす。
（参考例１） 臭化（トランス−４−プロピルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムの合成
【００４４】
【化１０】
トリフェニルホスフィン１５３．４ｇのトルエン５０ｍｌ溶液に、１−ブロモメチル−トランス−４−プロピルシクロヘキサン１０７．０ｇを加え、８時間加熱還流させた。減圧下にトルエンを溜去し、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）３００ｍｌを加え、更に５時間加熱還流させた。室温まで放冷し、析出した結晶を濾別し、減圧下に乾燥させて、臭化（トランス−４−プロピルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムの結晶１４５．１ｇを得た。濾液を濃縮して得られた残渣は、トリフェニルホスフィン及び１−ブロモメチル−トランス−４−プロピルシクロヘキサンを含み、これをトルエン２５ｍｌに溶解し、同様の操作を繰り返すことにより、更に４８．０ｇの目的物を得た。
（参考例２） 臭化（トランス−４−エチルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムの合成
参考例１において、１−ブロモメチル−トランス−４−プロピルシクロヘキサンに代えて、１−ブロモメチル−トランス−４−エチルシクロヘキサン１００ｇを用いた以外は参考例１と同様にして、臭化（トランス−４−エチルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムの結晶１３５．１ｇを得た。
（実施例１） トランス−４−［２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサン（第１表中のＮｏ．１の化合物）の合成
【００４６】
【化１１】
参考例１で得られた臭化（トランス−４−プロピルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウム１６．４ｇをトルエン１６ｍｌ及びＴＨＦ４９ｍｌに溶解し、−２０℃に冷却した。ｔ−ブトキシカリウム４．０８ｇを３０分間で２回にわけて加え、更に０℃で１時間攪拌してウィッティヒ反応剤を調製した。これにトランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサン−４−カルバルデヒド６．７３ｇのトルエン１５ｍｌ溶液を３０分で滴下した。室温まで昇温し、更に１時間攪拌した。水８０ｍｌを加え、稀塩酸で中和した後、反応生成物をトルエン１００ｍｌで２回抽出した。有機層を併せ、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥した。減圧下にトルエンを溜去し、ヘキサン１５０ｍｌを加え、析出したトリフェニルホスフィンオキシドの結晶を濾別した。濾液を再度濃縮し、トランス−４−［２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）エテニル］−トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサンの結晶７．８５ｇを得た。この全量を酢酸エチル４０ｍｌに溶解し、５％パラジウム炭素３９０ｍｇを加え、水素圧４Ｋｇ／ｃｍ２で４時間室温で攪拌した。触媒を珪藻土濾過し、濾液を濃縮して得られた粗結晶を、ヘキサン／エタノール混合溶媒（３／１）から再結晶させて、トランス−４−［２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサンの結晶５．９０ｇを得た。この化合物の融点は１３１℃であり、等方性液体（Ｉ）相からの冷却時、２５３℃でネマチック（Ｎ）相に、１５０℃でスメクチックＢ（ＳＢ）相にそれぞれ転移した。
【００４８】
（実施例２） トランス−４−［２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサン（第１表中のＮｏ．２の化合物）の合成
実施例１において、臭化（トランス−４−プロピルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムに代えて、参考例２で得られた臭化（トランス−４−エチルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムを用いた以外は実施例１と同様にして、トランス−４−［２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサンを得た。その相転移温度は第１表にまとめて示した。
【００４９】
（比較例１） トランス−４−［２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４，５−トリフルオロフェニル）ビシクロヘキサン（第１表中のＮｏ．３の化合物）の合成
実施例１において、トランス−４’−（３，４−ジフルオロフェニル）ビシクロヘキサン−４−オンに代えて、トランス−４’−（３，４，５−トリフルオロフェニル）ビシクロヘキサン−４−オンを用いた以外は同様にして、トランス−４−［２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４，５−トリフルオロフェニル）ビシクロヘキサンを得た。その相転移温度は第１表にまとめて示した。
【００５０】
（比較例２） トランス−４−［２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４，５−トリフルオロフェニル）ビシクロヘキサン（第１表中のＮｏ．４の化合物）の合成
比較例１において、臭化（トランス−４−プロピルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムに代えて、参考例２で得られた臭化（トランス−４−エチルシクロヘキシルメチル）トリフェニルホスホニウムを用いた以外は比較例１と同様にして、トランス−４−［２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）エチル］−トランス−４’−（３，４，５−トリフルオロフェニル）ビシクロヘキサンを得た。その相転移温度は第１表にまとめて示した。
【００５１】
（実施例３） 液晶組成物の調製（１）
特にアクティブマトリックス用として好適なフッ素系の母体液晶（Ｍ）
【００５２】
【化１２】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。）を調製したところ、１１６．７℃以下でネマチック（Ｎ）相を示した。その物性値及びこれを用いて作製したセル厚８μｍのＴＮセルのしきい値電圧（Ｖｔｈ）は以下の通りであった。
【００５４】
誘電率異方性（Δε） ４．７
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９０
しきい値電圧（Ｖｔｈ） ２．４９Ｖ
この母体液晶（Ｍ）８０％及び実施例１で得られた（Ｎｏ．１）の化合物２０％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製した。この（Ｍ−１）のＮ相の上限温度（ＴＮ−Ｉ）及びその物性値は以下の通りであった。
【００５５】
Ｎ相の上限温度（ＴＮ−Ｉ） １４８．５℃
誘電率異方性（Δε） ４．８
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９０
しきい値電圧（Ｖｔｈ） ２．６６Ｖ
このように、母体液晶（Ｍ）に比べてＴＮ−Ｉは大幅に上昇したにもかかわらず、そのＶｔｈの上昇はわずか０．１７Ｖとわずかであった。また、そのΔｎは０．０９０と変わらなかった。更に、この組成物の比抵抗は１０１２Ωｃｍ以上と大きく、このセルの電圧保持率は非常に高かった。
【００５６】
従って、一般式（Ｉ）の化合物は、アクティブマトリックス用液晶材料として、液晶相の上限温度が高く且つしきい値電圧が低い液晶組成物の調製に極めて有用であることが明らかである。
（比較例３） 液晶組成物の調製（２）母体液晶（Ｍ）８０％及び実施例３で得られた（Ｎｏ．３）の化合物２０％からなる液晶組成物（Ｍ−３）を調製した。この（Ｍ−３）のＴN-I及びその物性値は以下の通りであった。
【００５７】
Ｎ相の上限温度（ＴＮ−Ｉ） １４１．２℃
誘電率異方性（Δε） ５．５
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９０
しきい値電圧（Ｖｔｈ） ２．４７Ｖ
このように、（Ｍ−３）のＴＮ−Ｉは母体液晶（Ｍ）に比べて大幅に上昇したにもかかわらず、そのＶｔｈは母体液晶（Ｍ）よりも低くなった。また、Δｎは変わらなかった。更にこの組成物の比抵抗も１０１２Ωｃｍ以上と大きく、セルの電圧保持率は非常に高かった。
【００５８】
（比較例４） 母体液晶（Ｍ）８０％及び（Ｎｏ．１）の化合物の類似構造を有する式（Ｒ−１）
【００５９】
【化１３】
の化合物２０％からなる液晶組成物（ＭＲ−１）を調製した。この（ＭＲ−１）のＴＮ−Ｉ及びその物性値は以下の通りであった。
Ｎ相の上限温度（ＴＮ−Ｉ） １４９．４℃
誘電率異方性（Δε） ５．１
屈折率異方性（Δｎ） ０．１０５
しきい値電圧（Ｖｔｈ） ２．７０Ｖ
このように、（ＭＲ−１）のＴＮ−Ｉは（Ｍ−１）よりわずかに高くなったが、そのＶｔｈは（Ｍ−１）よりも高くなった。更に、そのΔｎは０．１０５とかなり大きくなってしまった。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、実施例に示したように工業的にも極めて容易に製造でき、熱、光、水等に対し、化学的に安定であり、ネマチック液晶として現在汎用されている母体液晶との相溶性にも優れている。しかも、母体液晶に少量添加することにより、それを用いた液晶セルのしきい値電圧（Ｖｔｈ）をあまり上昇させずに、ネマチック相の上限温度を高温域に大きく上昇させることができる。また、分子内に強い極性基が存在せず、容易に大きい比抵抗と高い電圧保持率を得ることができる。従って、液晶相の温度範囲が広く、且つ低電圧駆動が要求される各種液晶表示素子、特にアクティブマトリックス駆動用の液晶材料として有用である。
Claims (5)
- 一般式(I)
- 一般式(I)において、Zがフッ素原子を表わすことを特徴とする請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、Y1及びZが共にフッ素原子を表わすことを特徴とする請求項1又は2記載の化合物。
- 一般式(I)において、Rが炭素原子数1〜7の直鎖状のアルキル基を表わすことを特徴とする請求項1〜3何れかの項に記載の化合物。
- 請求項1〜4記載の一般式(I)で表わされる化合物を含有する液晶組成物。
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| JP07498494A JP3613806B2 (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | フェニルビシクロヘキサン誘導体 |
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| JPH07278030A JPH07278030A (ja) | 1995-10-24 |
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| JP07498494A Expired - Lifetime JP3613806B2 (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | フェニルビシクロヘキサン誘導体 |
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|---|---|---|---|---|
| JP5305058B2 (ja) * | 2006-10-31 | 2013-10-02 | Ｄｉｃ株式会社 | エタン結合を有する液晶性化合物の製造方法 |
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1994
- 1994-04-13 JP JP07498494A patent/JP3613806B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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