JP3994460B2 - 新規化合物及びこれを用いた液晶組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気光学的液晶表示材料として有用な新規化合物及びそれを用いた液晶組成物に関する。
【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、高精細化及びカラー化が容易で、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）温度範囲が広いこと。（２）閾値電圧（Ｖｔｈ）が低いこと。（３）比抵抗が高く、電圧の保持率に優れることが重要である。このうち（１）には（１ａ）ネマチック相上限温度（Ｔn-i）が高いこと、及び（１ｂ）融点が低く、結晶化あるいは析出等の相分離を生じ難いことが含まれる。
【０００４】
現在までのところ、こうした要求特性を単独で満たす液晶化合物は知られておらず、多種の液晶化合物の混合物として用いられているのが実情である。これまで開発されてきた液晶化合物は多岐に及ぶが、上記の条件を比較的満足できる３環性の化合物として、４−フェニルビシクロヘキサン（ＣＣＰ）骨格を有する化合物が比較的よく用いられている。このＣＣＰ骨格を有する化合物は、Ｔn-iが比較的高い特長を有する。しかしながら、その低温特性や他の液晶化合物に対する相溶性に関しては、他の液晶化合物と比較して特に優れていたわけではなかった。ＣＣＰ骨格を有する化合物のこの点を補う化合物として、骨格中にエチレン基を導入した化合物である４−（２−フェニル）エチルビシクロヘキサンも知られており、更に、骨格中にメチレン基を導入した化合物である４−ベンジルビシクロヘキサンも報告している。しかしながら、これらの化合物、特にメチレン骨格を有する化合物の低温特性や他の液晶化合物に対する相溶性は、ＣＣＰ骨格を有する化合物と比較するとかなり改善されてはいるが、Ｔn-iが低くＶｔｈが十分に低下されない等、決して満足のいくものではなかった。
【０００５】
以上のように、上記の特性を兼ね備えたアクティブマトリックス用液晶組成物を得ることはかなり困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、化学的に安定であって、高い比抵抗と電圧保持率を容易に得ることができ、且つそれを添加することによって、液晶相の温度範囲を狭くすることなしに、その閾値電圧を効果的に低減することの可能な液晶化合物を提供することであり、また、その化合物を用いて温度範囲が広く、閾値電圧の低い液晶組成物を提供することにある。
【０００７】
【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、
１．一般式（Ｉ）
【０００８】
【化２】
【０００９】
（式中、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基を表し、ｌは１、２又は３の整数を表し、Ｚは基中に含まれる水素原子がフッ素原子により置換されていてもよい炭素原子数１〜１０のアルキル基あるいはアルコキシル基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基又はジフルオロメトキシ基を表す。）で表される化合物。
２．一般式（Ｉ）において、Ｚがフッ素原子、トリフルオロメトキシ基を表す上記１記載の化合物。
３．一般式（Ｉ）において、Ｒが炭素原子数３〜７のアルキル基を表し、ｌが１又は２の整数を表す上記１記載の化合物。
４．一般式（Ｉ）において、Ｚがフッ素原子、トリフルオロメトキシ基を表し、Ｒが炭素原子数３〜７のアルキル基を表し、ｌが１又は２の整数を表すことを特徴とする上記１記載の化合物。
５．上記１記載の一般式（Ｉ）で表される新規化合物を少なくとも１種含有する液晶組成物。
を前記解決手段とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一例について説明する。
上記、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基を表すが、炭素原子数３〜７のアルキル基が好ましく、直鎖状アルキル基であることが更に好ましい。ｌは１、２又は３の整数を表すが、１又は２が好ましい。Ｚは基中に含まれる水素原子がフッ素原子により置換されていてもよい炭素原子数１〜１０のアルキル基あるいはアルコキシル基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基又はジフルオロメトキシ基を表すが、フッ素原子又はトリフルオロメトキシ基が好ましい。
【００１１】
一般式（Ｉ）の化合物は以下のようにして合成することができる。
即ち、
【００１２】
【化３】
【００１３】
（式中、Ｒ、ｌ及びＺは一般式（I）におけると同じ意味を表し、MはMgCl、MgBr、Li等の金属を表す。）
一般式（II）で表されるアルデヒド誘導体及び一般式（III）の有機金属化合物を反応させ、一般式（IV）のアルコール誘導体を得る。
【００１４】
【化４】
【００１５】
（式中、Ｒ、ｌ及びＺは一般式（I）におけると同じ意味を表す。）
これを、ピリジニウムクロロクロメイト（PCC）等の酸化剤用いて一般式（V）のケトン誘導体を得る。
【００１６】
【化５】
【００１７】
（式中、Ｒ、ｌ及びＺは一般式（I）におけると同じ意味を表す。）
その後、ヒドラジン等を用いてカルボニル基を還元することにより、本発明の一般式（I）の化合物を製造することができる。また、一般式（IV）のアルコール誘導体をトリエチルシラン等の還元剤を用いて直接還元することによっても同様にして製造することができる。
【００１８】
もしくは、
【００１９】
【化６】
【００２０】
（式中、Ｒ、ｌ及びＺは一般式（I）におけると同じ意味を表し、Ｘは臭素原子もしくはヨウ素原子を表す。）
一般式（VI）のGrignard反応剤を一般式（VII）にニッケルもしくはパラジウム触媒存在下に反応させることによっても製造することができる。パラジウム触媒としては例えばジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム(II)等のパラジウム(II)錯体あるいはテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム(0)等のパラジウム(0)錯体が好ましく、ニッケル触媒としては例えばジクロロビス（ジフェニルホスフィノ）プロパンニッケル(II)等のニッケル(II)錯体が好ましい。
【００２１】
斯くして製造された一般式（I）で表される化合物の代表例を第１表に掲げる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
（表中、Ｃは結晶相を、Nはネマチック相を、Ｉは等方性液体相を、（ ）内はモノトロピックな相であることをそれぞれ表す。）
通常の液晶化合物はその中心骨格が、１，４−フェニレン基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基に代表されるように、極めて直線性に優れた環構造から構成され、メチレン基を連結基とする化合物や、１，３−フェニレン基を有する化合物はこれまでほとんど注目されていなかった。ところが、第１表からわかるように一般式（I）で表される化合物は、メチレン基という折れ曲がった構造を骨格中に有するにもかかわらず単体でネマチック相を有する化合物をも含み、また、その添加により組成物の閾値電圧を極めて効果的に低減することが可能であり、更に屈折率異方性も低減する効果を有するものである。
【００２４】
従って、一般式（I）で表される化合物は、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）で表される化合物は、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。本発明はこのように一般式（I）で表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ものである。
【００２５】
この組成物中において、一般式（I）で表される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。
【００２６】
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弗素置換されている化合物が適している。
【００２７】
一般式（I）の化合物を添加することによる閾値電圧の低減効果は以下のように明らかである。
ネマチック液晶材料として現在汎用されおり、特にアクティブマトリックス用として好適な母体液晶（Ｂ）
【００２８】
【化７】
【００２９】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表す。）は１１６．７℃以下でネマチック相を示し、その誘電率異方性（Δε）は４．７であり、これを用いて作製したセル厚６μｍのＴＮセルの閾値電圧（Ｖｔｈ）は２．１４Ｖである。また、その屈折率異方性（Δｎ）は０．０９０である。
【００３０】
この母体液晶（Ｂ）８５重量％及び第１表（Ｎｏ．１）の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製した。（Ｍ−１）の諸特性を母体液晶（Ｂ）のものと比較すると、そのネマチック相の上限温度は８２．０℃とやや低くなり、そのΔεは３．７と小さくなった。また、（Ｍ−１）を用いて同様にしてセルを作製し、そのＶｔｈを測定したところ１．７３Ｖであり、０．４１Ｖも低減することができた。また、そのΔｎは０．０７４であり、０．０１６小さくなった。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高いものであった。
【００３１】
これに対し、（Ｎｏ．１）の化合物と類似構造を有する式（Ｒ−１）
【００３２】
【化８】
【００３３】
の化合物１５重量％及び母体液晶（Ｂ）８５重量％からなる比較組成物（Ｎ−１）を調製した。（Ｍ−１）と比較すると、（Ｎ−１）のネマチック相の上限温度は８０．９℃と低くなり、そのΔεは３．８１と大きくなった。また、同様にしてセルを作製し測定したＶｔｈは、Δεが大きいにも関わらず１．７４Ｖとなり、（Ｍ−１）より大きくなってしまった。また、このΔｎは０．０７４と母体液晶（Ｂ）と同程度であった。
【００３４】
以上の結果から、一般式（I）で表される化合物はアクティブマトリックス用液晶材料として、その閾値電圧の低減に大きな効果を有することが明らかである。
【００３５】
【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。
【００３６】
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。ＭＳにおけるＭ+は親ピークを表す。組成比における「％」は『重量％』を表す。
（実施例１） トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン（第１表Ｎｏ．１の化合物）の合成
【００３７】
【化９】
【００３８】
乾燥したＴＨＦ５ｍｌ中に削り状マグネシウム３．８２ｇを加えた。これに１−ブロモ−３−フルオロベンゼン３０．３ｇのＴＨＦ１５０ｍｌ溶液を、穏やかな還流が持続する速度で滴下した。滴下終了後、更に１時間撹拌した。放冷後、トランス−４−プロピルビシクロヘキサン−トランス−４−カルバルデヒド２２．０ｇのＴＨＦ８０ｍｌ溶液を内温が４０℃を超さないよう注意して１時間で滴下した。室温で更に１時間撹拌した後、撹拌しながら稀塩酸を水層が弱酸性となるまで加えた。酢酸エチルで抽出し、有機層を水、次いで飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を溜去して得られた粗生成物３０．８ｇをジクロロメタン１００ｍｌに溶解し、これをシリカゲル４２ｇを懸濁させたクロロクロム酸ピリジニウム４２．４ｇのジクロロメタン２００ｍｌ溶液に加え、１時間室温で攪拌した。不溶物をセライト濾過して除去し、溶媒を溜去して得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン／酢酸エチル＝９）を用いて精製して、（トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン−トランス−４−イル）−（３−フルオロフェニル）メタノンの白色結晶２８．３ｇを得た。得られた結晶にジエチレングリコール１００ｍｌ及びヒドラジン水和物１７．１ｇを加え、副生する水を留去しながら１時間加熱撹拌した。室温まで温度を下げた後、水酸化カリウム１７．０ｇを加え１６５℃で４時間加熱撹拌した。水２００ｍｌを加えヘキサンで抽出し、有機層を水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を溜去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン）を用いて精製し、更にエタノール、ヘキサン混合溶媒（１０／１）から再結晶して精製し、トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン８．１ｇを得た。
【００３９】
ＭＳ：ｍ／ｅ＝３３０（Ｍ+）
相転移温度は第１表にまとめて示した。
同様にして以下の化合物を合成した。
【００４０】
トランス−１−（３−フルオロベンジル）−トランス−４−エチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−フルオロベンジル）−トランス−４−プロピルシクロヘキサン
トランス−１−（３−フルオロベンジル）−トランス−４−ブチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−フルオロベンジル）−トランス−４−ペンチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−フルオロベンジル）−トランス−４−ヘプチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−エチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−プロピルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ブチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ペンチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ヘプチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４−エチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４−プロピルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４−ブチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４−ペンチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４−ヘプチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−エチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−プロピルシクロヘキサン
トランス−１−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ブチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ペンチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ヘプチルシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−エチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ブチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ペンチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ヘプチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−エチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ブチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ペンチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ヘプチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−エチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ブチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ペンチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ヘプチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−エチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ブチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ペンチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ヘプチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−エチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−プロピルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ブチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ペンチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ヘプチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−エチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−プロピルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ブチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ペンチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ヘプチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−エチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−プロピルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ブチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ペンチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ヘプチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−エチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−プロピルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ブチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ペンチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ヘプチルテルシクロヘキサン
（実施例２） 液晶組成物の調製（１）
以下の組成からなり、ネマチック液晶用として汎用され、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（Ｂ）
【００４１】
【化１０】
【００４２】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表す。）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６μｍのＴＮセルの閾値電圧（Ｖｔｈ）は以下の通りであった。
【００４３】
誘電率異方性（Δε） ４．７
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９０
閾値電圧（Ｖｔｈ） ２．１４Ｖ
この母体液晶（Ｂ）８５％及び実施例１で得た第１表（Ｎｏ．１）の化合物１５％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となった。
【００４４】
Ｎ相の上限温度（Ｔn-i） ８２．０℃
誘電率異方性（Δε） ３．７
屈折率異方性（Δｎ） ０．０７４
閾値電圧（Ｖｔｈ） １．７３Ｖ
このように、本発明に関わる液晶組成物（Ｍ−１）を母体液晶（Ｂ）と比較すると、Ｎ相の上限温度（Ｔn-i）は少し低くなった。しかしながら、Δεが母体液晶（Ｂ）より小さいにも関わらず、そのＶｔｈは０．４１Ｖ（約２０％）も低減することができた。また、そのΔｎは０．０１６低くなった。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。
（比較例１）
（Ｎｏ．１）の化合物と類似構造を有するが、直線状骨格で１，４−フェニレン基を有する式（Ｒ−１）
【００４５】
【化１１】
【００４６】
の化合物１５重量％及び母体液晶（Ｂ）８５重量％からなる液晶組成物（Ｎ−１）を調製した。この（Ｎ−１）のＮ相の上限温度（Ｔn-i）及びその物性値は以下の通りとなった。
【００４７】
Ｎ相の上限温度（Ｔn-i） ８０．９℃
誘電率異方性（Δε） ３．８１
屈折率異方性（Δｎ） ０．０７４
閾値電圧（Ｖｔｈ） １．７４
このようにＮ相の上限温度（Ｔn-i）は（Ｍ−１）より低くなってしまい、そのΔεが大きいにも関わらず、そのＶｔｈは（Ｍ−１）と比較すると若干高くなってしまった。また、そのΔｎは０．０７４であり、母体液晶（Ｂ）と比較してほとんど変わらない値であった。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係わる一般式（I）で表される化合物は、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、その母体液晶に少量添加することにより、そのネマチック液晶温度範囲をそれほど低下させることなく、それを用いた液晶セルの閾値電圧（Ｖｔｈ）を効果的に低減することが可能である。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、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として適しており、液晶材料として非常に有用である。
【発明の属する技術分野】
本発明は電気光学的液晶表示材料として有用な新規化合物及びそれを用いた液晶組成物に関する。
【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、高精細化及びカラー化が容易で、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）温度範囲が広いこと。（２）閾値電圧（Ｖｔｈ）が低いこと。（３）比抵抗が高く、電圧の保持率に優れることが重要である。このうち（１）には（１ａ）ネマチック相上限温度（Ｔn-i）が高いこと、及び（１ｂ）融点が低く、結晶化あるいは析出等の相分離を生じ難いことが含まれる。
【０００４】
現在までのところ、こうした要求特性を単独で満たす液晶化合物は知られておらず、多種の液晶化合物の混合物として用いられているのが実情である。これまで開発されてきた液晶化合物は多岐に及ぶが、上記の条件を比較的満足できる３環性の化合物として、４−フェニルビシクロヘキサン（ＣＣＰ）骨格を有する化合物が比較的よく用いられている。このＣＣＰ骨格を有する化合物は、Ｔn-iが比較的高い特長を有する。しかしながら、その低温特性や他の液晶化合物に対する相溶性に関しては、他の液晶化合物と比較して特に優れていたわけではなかった。ＣＣＰ骨格を有する化合物のこの点を補う化合物として、骨格中にエチレン基を導入した化合物である４−（２−フェニル）エチルビシクロヘキサンも知られており、更に、骨格中にメチレン基を導入した化合物である４−ベンジルビシクロヘキサンも報告している。しかしながら、これらの化合物、特にメチレン骨格を有する化合物の低温特性や他の液晶化合物に対する相溶性は、ＣＣＰ骨格を有する化合物と比較するとかなり改善されてはいるが、Ｔn-iが低くＶｔｈが十分に低下されない等、決して満足のいくものではなかった。
【０００５】
以上のように、上記の特性を兼ね備えたアクティブマトリックス用液晶組成物を得ることはかなり困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、化学的に安定であって、高い比抵抗と電圧保持率を容易に得ることができ、且つそれを添加することによって、液晶相の温度範囲を狭くすることなしに、その閾値電圧を効果的に低減することの可能な液晶化合物を提供することであり、また、その化合物を用いて温度範囲が広く、閾値電圧の低い液晶組成物を提供することにある。
【０００７】
【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、
１．一般式（Ｉ）
【０００８】
【化２】
（式中、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基を表し、ｌは１、２又は３の整数を表し、Ｚは基中に含まれる水素原子がフッ素原子により置換されていてもよい炭素原子数１〜１０のアルキル基あるいはアルコキシル基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基又はジフルオロメトキシ基を表す。）で表される化合物。
２．一般式（Ｉ）において、Ｚがフッ素原子、トリフルオロメトキシ基を表す上記１記載の化合物。
３．一般式（Ｉ）において、Ｒが炭素原子数３〜７のアルキル基を表し、ｌが１又は２の整数を表す上記１記載の化合物。
４．一般式（Ｉ）において、Ｚがフッ素原子、トリフルオロメトキシ基を表し、Ｒが炭素原子数３〜７のアルキル基を表し、ｌが１又は２の整数を表すことを特徴とする上記１記載の化合物。
５．上記１記載の一般式（Ｉ）で表される新規化合物を少なくとも１種含有する液晶組成物。
を前記解決手段とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一例について説明する。
上記、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基を表すが、炭素原子数３〜７のアルキル基が好ましく、直鎖状アルキル基であることが更に好ましい。ｌは１、２又は３の整数を表すが、１又は２が好ましい。Ｚは基中に含まれる水素原子がフッ素原子により置換されていてもよい炭素原子数１〜１０のアルキル基あるいはアルコキシル基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基又はジフルオロメトキシ基を表すが、フッ素原子又はトリフルオロメトキシ基が好ましい。
【００１１】
一般式（Ｉ）の化合物は以下のようにして合成することができる。
即ち、
【００１２】
【化３】
（式中、Ｒ、ｌ及びＺは一般式（I）におけると同じ意味を表し、MはMgCl、MgBr、Li等の金属を表す。）
一般式（II）で表されるアルデヒド誘導体及び一般式（III）の有機金属化合物を反応させ、一般式（IV）のアルコール誘導体を得る。
【００１４】
【化４】
（式中、Ｒ、ｌ及びＺは一般式（I）におけると同じ意味を表す。）
これを、ピリジニウムクロロクロメイト（PCC）等の酸化剤用いて一般式（V）のケトン誘導体を得る。
【００１６】
【化５】
（式中、Ｒ、ｌ及びＺは一般式（I）におけると同じ意味を表す。）
その後、ヒドラジン等を用いてカルボニル基を還元することにより、本発明の一般式（I）の化合物を製造することができる。また、一般式（IV）のアルコール誘導体をトリエチルシラン等の還元剤を用いて直接還元することによっても同様にして製造することができる。
【００１８】
もしくは、
【００１９】
【化６】
（式中、Ｒ、ｌ及びＺは一般式（I）におけると同じ意味を表し、Ｘは臭素原子もしくはヨウ素原子を表す。）
一般式（VI）のGrignard反応剤を一般式（VII）にニッケルもしくはパラジウム触媒存在下に反応させることによっても製造することができる。パラジウム触媒としては例えばジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム(II)等のパラジウム(II)錯体あるいはテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム(0)等のパラジウム(0)錯体が好ましく、ニッケル触媒としては例えばジクロロビス（ジフェニルホスフィノ）プロパンニッケル(II)等のニッケル(II)錯体が好ましい。
【００２１】
斯くして製造された一般式（I）で表される化合物の代表例を第１表に掲げる。
【００２２】
【表１】
（表中、Ｃは結晶相を、Nはネマチック相を、Ｉは等方性液体相を、（ ）内はモノトロピックな相であることをそれぞれ表す。）
通常の液晶化合物はその中心骨格が、１，４−フェニレン基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基に代表されるように、極めて直線性に優れた環構造から構成され、メチレン基を連結基とする化合物や、１，３−フェニレン基を有する化合物はこれまでほとんど注目されていなかった。ところが、第１表からわかるように一般式（I）で表される化合物は、メチレン基という折れ曲がった構造を骨格中に有するにもかかわらず単体でネマチック相を有する化合物をも含み、また、その添加により組成物の閾値電圧を極めて効果的に低減することが可能であり、更に屈折率異方性も低減する効果を有するものである。
【００２４】
従って、一般式（I）で表される化合物は、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）で表される化合物は、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。本発明はこのように一般式（I）で表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ものである。
【００２５】
この組成物中において、一般式（I）で表される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。
【００２６】
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弗素置換されている化合物が適している。
【００２７】
一般式（I）の化合物を添加することによる閾値電圧の低減効果は以下のように明らかである。
ネマチック液晶材料として現在汎用されおり、特にアクティブマトリックス用として好適な母体液晶（Ｂ）
【００２８】
【化７】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表す。）は１１６．７℃以下でネマチック相を示し、その誘電率異方性（Δε）は４．７であり、これを用いて作製したセル厚６μｍのＴＮセルの閾値電圧（Ｖｔｈ）は２．１４Ｖである。また、その屈折率異方性（Δｎ）は０．０９０である。
【００３０】
この母体液晶（Ｂ）８５重量％及び第１表（Ｎｏ．１）の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製した。（Ｍ−１）の諸特性を母体液晶（Ｂ）のものと比較すると、そのネマチック相の上限温度は８２．０℃とやや低くなり、そのΔεは３．７と小さくなった。また、（Ｍ−１）を用いて同様にしてセルを作製し、そのＶｔｈを測定したところ１．７３Ｖであり、０．４１Ｖも低減することができた。また、そのΔｎは０．０７４であり、０．０１６小さくなった。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高いものであった。
【００３１】
これに対し、（Ｎｏ．１）の化合物と類似構造を有する式（Ｒ−１）
【００３２】
【化８】
の化合物１５重量％及び母体液晶（Ｂ）８５重量％からなる比較組成物（Ｎ−１）を調製した。（Ｍ−１）と比較すると、（Ｎ−１）のネマチック相の上限温度は８０．９℃と低くなり、そのΔεは３．８１と大きくなった。また、同様にしてセルを作製し測定したＶｔｈは、Δεが大きいにも関わらず１．７４Ｖとなり、（Ｍ−１）より大きくなってしまった。また、このΔｎは０．０７４と母体液晶（Ｂ）と同程度であった。
【００３４】
以上の結果から、一般式（I）で表される化合物はアクティブマトリックス用液晶材料として、その閾値電圧の低減に大きな効果を有することが明らかである。
【００３５】
【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。
【００３６】
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。ＭＳにおけるＭ+は親ピークを表す。組成比における「％」は『重量％』を表す。
（実施例１） トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン（第１表Ｎｏ．１の化合物）の合成
【００３７】
【化９】
乾燥したＴＨＦ５ｍｌ中に削り状マグネシウム３．８２ｇを加えた。これに１−ブロモ−３−フルオロベンゼン３０．３ｇのＴＨＦ１５０ｍｌ溶液を、穏やかな還流が持続する速度で滴下した。滴下終了後、更に１時間撹拌した。放冷後、トランス−４−プロピルビシクロヘキサン−トランス−４−カルバルデヒド２２．０ｇのＴＨＦ８０ｍｌ溶液を内温が４０℃を超さないよう注意して１時間で滴下した。室温で更に１時間撹拌した後、撹拌しながら稀塩酸を水層が弱酸性となるまで加えた。酢酸エチルで抽出し、有機層を水、次いで飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を溜去して得られた粗生成物３０．８ｇをジクロロメタン１００ｍｌに溶解し、これをシリカゲル４２ｇを懸濁させたクロロクロム酸ピリジニウム４２．４ｇのジクロロメタン２００ｍｌ溶液に加え、１時間室温で攪拌した。不溶物をセライト濾過して除去し、溶媒を溜去して得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン／酢酸エチル＝９）を用いて精製して、（トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン−トランス−４−イル）−（３−フルオロフェニル）メタノンの白色結晶２８．３ｇを得た。得られた結晶にジエチレングリコール１００ｍｌ及びヒドラジン水和物１７．１ｇを加え、副生する水を留去しながら１時間加熱撹拌した。室温まで温度を下げた後、水酸化カリウム１７．０ｇを加え１６５℃で４時間加熱撹拌した。水２００ｍｌを加えヘキサンで抽出し、有機層を水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を溜去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン）を用いて精製し、更にエタノール、ヘキサン混合溶媒（１０／１）から再結晶して精製し、トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン８．１ｇを得た。
【００３９】
ＭＳ：ｍ／ｅ＝３３０（Ｍ+）
相転移温度は第１表にまとめて示した。
同様にして以下の化合物を合成した。
【００４０】
トランス−１−（３−フルオロベンジル）−トランス−４−エチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−フルオロベンジル）−トランス−４−プロピルシクロヘキサン
トランス−１−（３−フルオロベンジル）−トランス−４−ブチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−フルオロベンジル）−トランス−４−ペンチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−フルオロベンジル）−トランス−４−ヘプチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−エチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−プロピルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ブチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ペンチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ヘプチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４−エチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４−プロピルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４−ブチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４−ペンチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４−ヘプチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−エチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−プロピルシクロヘキサン
トランス−１−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ブチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ペンチルシクロヘキサン
トランス−１−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４−ヘプチルシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−エチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ブチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ペンチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ヘプチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−エチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ブチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ペンチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ヘプチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−エチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ブチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ペンチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ヘプチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−エチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ブチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ペンチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ヘプチルビシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−エチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−プロピルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ブチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ペンチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−フルオロベンジル）−トランス−４’−ヘプチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−エチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−プロピルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ブチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ペンチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ヘプチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−エチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−プロピルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ブチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ペンチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−トリフルオロメチルベンジル）−トランス−４’−ヘプチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−エチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−プロピルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ブチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ペンチルテルシクロヘキサン
トランス−４−（３−ジフルオロメトキシベンジル）−トランス−４’−ヘプチルテルシクロヘキサン
（実施例２） 液晶組成物の調製（１）
以下の組成からなり、ネマチック液晶用として汎用され、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（Ｂ）
【００４１】
【化１０】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表す。）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６μｍのＴＮセルの閾値電圧（Ｖｔｈ）は以下の通りであった。
【００４３】
誘電率異方性（Δε） ４．７
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９０
閾値電圧（Ｖｔｈ） ２．１４Ｖ
この母体液晶（Ｂ）８５％及び実施例１で得た第１表（Ｎｏ．１）の化合物１５％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となった。
【００４４】
Ｎ相の上限温度（Ｔn-i） ８２．０℃
誘電率異方性（Δε） ３．７
屈折率異方性（Δｎ） ０．０７４
閾値電圧（Ｖｔｈ） １．７３Ｖ
このように、本発明に関わる液晶組成物（Ｍ−１）を母体液晶（Ｂ）と比較すると、Ｎ相の上限温度（Ｔn-i）は少し低くなった。しかしながら、Δεが母体液晶（Ｂ）より小さいにも関わらず、そのＶｔｈは０．４１Ｖ（約２０％）も低減することができた。また、そのΔｎは０．０１６低くなった。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。
（比較例１）
（Ｎｏ．１）の化合物と類似構造を有するが、直線状骨格で１，４−フェニレン基を有する式（Ｒ−１）
【００４５】
【化１１】
の化合物１５重量％及び母体液晶（Ｂ）８５重量％からなる液晶組成物（Ｎ−１）を調製した。この（Ｎ−１）のＮ相の上限温度（Ｔn-i）及びその物性値は以下の通りとなった。
【００４７】
Ｎ相の上限温度（Ｔn-i） ８０．９℃
誘電率異方性（Δε） ３．８１
屈折率異方性（Δｎ） ０．０７４
閾値電圧（Ｖｔｈ） １．７４
このようにＮ相の上限温度（Ｔn-i）は（Ｍ−１）より低くなってしまい、そのΔεが大きいにも関わらず、そのＶｔｈは（Ｍ−１）と比較すると若干高くなってしまった。また、そのΔｎは０．０７４であり、母体液晶（Ｂ）と比較してほとんど変わらない値であった。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係わる一般式（I）で表される化合物は、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、その母体液晶に少量添加することにより、そのネマチック液晶温度範囲をそれほど低下させることなく、それを用いた液晶セルの閾値電圧（Ｖｔｈ）を効果的に低減することが可能である。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、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として適しており、液晶材料として非常に有用である。
Claims (4)
- 一般式（Ｉ）
- 一般式（Ｉ）において、Ｒが炭素原子数３〜７のアルキル基を表し、ｌが１又は２の整数を表す請求項１記載の化合物。
- 一般式（Ｉ）において、Ｚがフッ素原子、トリフルオロメトキシ基を表し、Ｒが炭素原子数３〜７のアルキル基を表し、ｌが１又は２の整数を表すことを特徴とする請求項１記載の化合物。
- 請求項１記載の一般式（Ｉ）で表される新規化合物を少なくとも１種含有する液晶組成物。
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| JP33554696A JP3994460B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 新規化合物及びこれを用いた液晶組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP33554696A JP3994460B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 新規化合物及びこれを用いた液晶組成物 |
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| JPH10175886A JPH10175886A (ja) | 1998-06-30 |
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-
1996
- 1996-12-16 JP JP33554696A patent/JP3994460B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10175886A (ja) | 1998-06-30 |
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