JPH08311017A - Liquid crystal compound and liquid crystal composition containing the same - Google Patents
Liquid crystal compound and liquid crystal composition containing the sameInfo
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- JPH08311017A JPH08311017A JP7146867A JP14686795A JPH08311017A JP H08311017 A JPH08311017 A JP H08311017A JP 7146867 A JP7146867 A JP 7146867A JP 14686795 A JP14686795 A JP 14686795A JP H08311017 A JPH08311017 A JP H08311017A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 新規な液晶化合物、とくに反強誘電性相を発
現する新規な反強誘電性液晶化合物およびそれを含む液
晶組成物の提供。
【構成】 一般式〔1〕
【化1】
(式中、mは4〜14の整数、nは4〜14の整数であ
り、X1とX2はHおよびFよりなる群からそれぞれ独立
して選ばれた基であり、Yは単結合、OおよびCOOよ
りなる群から独立して選ばれた基であり、CfはCH3
またはCF3を示し、*は光学活性中心を示す。)で表
される化合物よりなることを特徴とする液晶化合物。(57) [Summary] [Object] To provide a novel liquid crystal compound, particularly a novel antiferroelectric liquid crystal compound exhibiting an antiferroelectric phase, and a liquid crystal composition containing the same. [Structure] General formula [1] (In the formula, m is an integer of 4 to 14, n is an integer of 4 to 14, X 1 and X 2 are groups independently selected from the group consisting of H and F, and Y is a single bond. , independently from the group consisting of O and COO are selected groups, Cf is CH 3
Alternatively, it represents CF 3 , and * represents an optically active center. ) A liquid crystal compound comprising a compound represented by:
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、新規な液晶化合物、と
くに反強誘電相を示す新規な液晶化合物およびそれを含
む液晶組成物に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a novel liquid crystal compound, particularly a novel liquid crystal compound exhibiting an antiferroelectric phase, and a liquid crystal composition containing the same.
【0002】[0002]
【従来技術】液晶表示素子は、1)低電圧作動性、2)
低消費電力性、3)薄形表示、4)受光型などの優れた
特徴を有するため、現在まで、TN方式、STN方式、
ゲスト−ホスト(Gest−Host)方式などが開発
され実用化されている。しかし、現在広く利用されてい
るネマチック液晶を用いたものは、応答速度が数mse
c〜数十msecと遅い欠点があり、応用上種々の制約
を受けている。2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices have 1) low voltage operability and 2)
It has excellent features such as low power consumption, 3) thin display, 4) light receiving type, etc., so far, TN method, STN method,
A guest-host method has been developed and put to practical use. However, a nematic liquid crystal that is widely used at present has a response speed of several mse.
It has a drawback of being slow from c to several tens of msec, and is subject to various restrictions in application.
【0003】これらの問題を解決するため、STN方式
や薄層トランジスタ方式などを用いたアクティブマトリ
ックス方式などが開発されたが、STN型表示素子は、
表示コントラストや視野角などの表示品位は優れたもの
となったが、セルギャップやチルト角の制御に高い精度
を必要とすることや応答がやや遅いことなどが問題とな
っている。薄膜トランジスタ方式は構造が複雑で製造時
の歩留りが低く、結果的に高価につく。In order to solve these problems, an active matrix method using an STN method or a thin layer transistor method has been developed.
Although display qualities such as display contrast and viewing angle have been improved, problems such as high precision required for control of the cell gap and tilt angle and a rather slow response have become problems. The thin film transistor method has a complicated structure, has a low manufacturing yield, and is consequently expensive.
【0004】このため、応答性のすぐれた新しい液晶表
示方式の開発が要望されており、光学応答時間がμse
cオーダーと極めて短かい超高速デバイスが可能になる
強誘電性液晶の開発が試みられていた。Therefore, there has been a demand for the development of a new liquid crystal display system having excellent responsiveness, and the optical response time is μse.
Attempts have been made to develop a ferroelectric liquid crystal that enables an extremely high speed device that is as short as c order.
【0005】強誘電性液晶は、1975年、Meyor
等によりDOBAMBC(p−デシルオキシベンジリデ
ン−p−アミノ−2−メチルブチルシンナメート)が初
めて合成された(Le Journal de Phy
sique,36巻1975,L−69)。Ferroelectric liquid crystals were first described in 1975 by Meyor.
DOBAMBC (p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutyl cinnamate) was synthesized for the first time by (Le Journal de Phy).
sique, vol. 36, 1975, L-69).
【0006】さらに、1980年、ClarkとLag
awallによりDOBAMBCのサブマイクロ秒の高
速応答、メモリー特性など表示デバイス上の特性が報告
されて以来、強誘電性液晶が大きな注目を集めるように
なった〔N.A.Clark,etal.,Appl.
Phys.Lett.36.899(1980)〕。Furthermore, 1980, Clark and Lag
Since AWALL reported on the characteristics of display devices such as sub-microsecond high-speed response of DOBAMBC and memory characteristics, ferroelectric liquid crystals have been receiving a lot of attention [N. A. Clark, et al. , Appl.
Phys. Lett. 36.899 (1980)].
【0007】しかし、彼らの方式には、実用化に向けて
多くの技術的課題があり、特に室温でディスプレーに要
求される実用特性を満足する強誘電性液晶はほとんど無
く、表示ディスプレーに不可欠な液晶分子の配列制御に
有効かつ実用的な方法も確立されていなかった。However, their method has many technical problems for practical use, and there is almost no ferroelectric liquid crystal satisfying the practical characteristics required for a display at room temperature, which is essential for a display. An effective and practical method for controlling the alignment of liquid crystal molecules has not been established.
【0008】この報告以来、液晶材料/デバイス両面か
らの様々な試みがなされ、ツイスト二状態間のスイッチ
ングを利用した表示デバイスが試作され、それを用いた
高速電気光学装置も例えば特開昭56−107216号
などで提案されているが、高いコントラストや適正なし
きい値特性は得られていない。Since this report, various attempts have been made from both sides of the liquid crystal material / device, a display device utilizing switching between twisted two states has been prototyped, and a high-speed electro-optical device using the same has been disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. No. 107216, etc., but high contrast and proper threshold characteristics have not been obtained.
【0009】このような視点から他のスイッチング方式
についても探索され、過渡的な散乱方式が提案された。
その後、1988年に本発明者らによる三安定状態を有
する液晶の三状態スイッチング方式が報告された〔A.
D.L.Chandani,T.Hagiwara,
Y.Suzuki etal.,Japan.J.of
Appl.Phys.,27,(5),L729−L7
32(1988)〕。From this point of view, other switching systems have been searched and a transient scattering system has been proposed.
Then, in 1988, the inventors of the present invention reported a three-state switching method for a liquid crystal having three stable states [A.
D. L. Chandani, T .; Hagiwara,
Y. Suzuki et al. , Japan. J. of
Appl. Phys. , 27, (5), L729-L7
32 (1988)].
【0010】前記「三安定状態を有する」とは、第一の
電極基板と所定の間隙を隔てて配置されている第二の電
極基板との間に反強誘電性液晶が挟まれてなる液晶電気
光学装置において、前記第一及び第二の電極基板に電界
形成用の電圧が印加されるよう構成されており、図1A
で示される三角波として電圧を印加したとき、前記反強
誘電性液晶が、無電界時に分子配向が第一の安定状態
〔図3(a)〕になり、液晶電気光学装置の透過率が第
一の安定状態(図1Dの1)を示し、かつ、電界印加時
に一方の電界方向に対し分子配向が前記第一の安定状態
とは異なる第二の安定状態〔図3(b)〕になり液晶電
気光学装置の透過率が第2の安定状態(図1Dの2)を
示し、さらに他方の電界方向に対し前記第一及び第二の
安定状態とは異なる第三の分子配向安定状態〔図3
(c)〕になり液晶電気光学装置の透過率が第三の安定
状態(図1Dの3)を示すことを意味する。なお、この
三安定状態を利用する液晶電気光学装置については、本
出願人は特願昭63−70212号として出願し、特開
平2−153322号として公開されている。The above-mentioned "having a tristable state" means a liquid crystal in which an antiferroelectric liquid crystal is sandwiched between a first electrode substrate and a second electrode substrate which is arranged with a predetermined gap. In the electro-optical device, a voltage for forming an electric field is applied to the first and second electrode substrates.
When a voltage is applied as a triangular wave indicated by, the molecular orientation of the antiferroelectric liquid crystal becomes the first stable state [Fig. 3 (a)] when there is no electric field, and the transmittance of the liquid crystal electro-optical device is the first. 2 (1 in FIG. 1D) and the molecular orientation becomes a second stable state [FIG. 3 (b)] different from the first stable state in one electric field direction when an electric field is applied. The transmittance of the electro-optical device shows the second stable state (2 in FIG. 1D), and the third molecular orientation stable state different from the first and second stable states with respect to the other electric field direction [FIG.
(C)], which means that the transmittance of the liquid crystal electro-optical device exhibits the third stable state (3 in FIG. 1D). Regarding the liquid crystal electro-optical device utilizing the tri-stable state, the present applicant has filed as Japanese Patent Application No. Sho 63-70212 and is disclosed as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-153322.
【0011】三安定状態を示す反強誘電性液晶の特徴を
さらに詳しく説明する。クラーク/ラガウェル(Cla
rk−Lagawall)により提案された表面安定化
強誘電性液晶素子では、S*C相において強誘電性液晶
分子が図2(a)および(b)のように一方向に均一配
向した2つの安定状態を持ち、印加電界の方向により、
どちらか一方の状態に安定化され、電界を切ってもその
状態が保持される。The characteristics of the antiferroelectric liquid crystal exhibiting the tristable state will be described in more detail. Clark / Ragawell (Cla
In the surface-stabilized ferroelectric liquid crystal device proposed by rk-Lagawall, two stable liquid crystal molecules in which ferroelectric liquid crystal molecules are uniformly oriented in one direction as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) in the S * C phase. State, and depending on the direction of the applied electric field,
It is stabilized in one of the states, and that state is maintained even when the electric field is cut off.
【0012】しかしながら実際には、強誘電性液晶分子
の配向状態は、液晶分子のダイレクターが捩れたツイス
ト二状態を示したり、層がくの字に折れ曲ったシエブロ
ン構造を示す。シエブロン層構造では、スイッチング角
が小さくなり低コントラストの原因になるなど、実用化
へ向けて大きな障害になっている。However, in reality, the alignment state of the ferroelectric liquid crystal molecules shows a twisted two-state in which the director of the liquid crystal molecules is twisted or a chevron structure in which the layers are bent in a V shape. With the Sieblon layer structure, the switching angle becomes small, which causes low contrast, which is a major obstacle to practical use.
【0013】一方、“反”強誘電性液晶は三安定状態を
示すSmC*A相(本明細書ではS*(3)相と表示)で
は、上記液晶電気光学装置において、無電界時には、図
3(a)に示すごとく隣り合う層毎に分子は逆方向に傾
き反平行に配列し、液晶分子の双極子はお互に打ち消し
合っている。したがって、液晶層全体として自発分極は
打ち消されている。この分子配列を示す液晶相は、図1
Dの1に対応している。On the other hand, in the SmC * A phase (indicated as S * (3) phase in the present specification) in which the "anti" ferroelectric liquid crystal shows a tristable state, in the above liquid crystal electro-optical device, there is a As shown in FIG. 3 (a), the molecules in each adjacent layer are tilted in the opposite directions and arranged antiparallel, and the dipoles of the liquid crystal molecules cancel each other. Therefore, the spontaneous polarization is canceled in the entire liquid crystal layer. The liquid crystal phase showing this molecular arrangement is shown in FIG.
Corresponds to 1 in D.
【0014】さらに、(+)又は(−)のしきい値より
充分大きい電圧を印加すると、図3(b)および(c)
に示すごとく液晶分子が同一方向に傾き、平行に配列す
る。この状態では、分子の双極子も同一方向に揃うため
自発分極が発生し、強誘電相となる。Further, when a voltage sufficiently higher than the threshold value of (+) or (-) is applied, FIGS. 3B and 3C are obtained.
Liquid crystal molecules are tilted in the same direction and arranged in parallel as shown in FIG. In this state, the dipoles of the molecules are also aligned in the same direction, so spontaneous polarization occurs and a ferroelectric phase is formed.
【0015】“反”強誘電性液晶のS*(3)相において
は、無電界時の“反”強誘電相と印加電界の極性による
2つの強誘電相が安定になり、“反”強誘電相と2つの
強誘電相間を直流的しきい値をもって三安定状態間をマ
イクロセカンドオーダーの高速スイッチングを行うもの
である。In the S * (3) phase of the "anti" ferroelectric liquid crystal, the "anti" ferroelectric phase when there is no electric field and the two ferroelectric phases due to the polarity of the applied electric field are stable, and the "anti" ferroelectric phase is stable. High-speed microsecond order switching is performed between three stable states with a DC threshold between the dielectric phase and two ferroelectric phases.
【0016】すなわち、印加電界の極性と大きさにより
液晶の分子配列が変化して、液晶の光学軸を三状態に変
化させることができ、このような液晶の三状態を一対の
偏光板にはさみ込むことにより電気光学的表示装置とし
て用いることができる。交流三角波の印加電圧に対して
光透過率をプロットすると図4のようなダブル・ヒステ
リシスを示す。That is, the molecular alignment of the liquid crystal changes depending on the polarity and magnitude of the applied electric field, and the optical axis of the liquid crystal can be changed into three states. Such three states of the liquid crystal are sandwiched between a pair of polarizing plates. By incorporating it, it can be used as an electro-optical display device. When the light transmittance is plotted against the applied voltage of the AC triangular wave, the double hysteresis as shown in FIG. 4 is shown.
【0017】このダブル・ヒステリシスに、図4の
(A)に示すようにバイアス電圧を印加して、さらにパ
ルス電圧を重畳することによりメモリー効果を実現でき
る特徴を有する。A memory effect can be realized by applying a bias voltage to the double hysteresis as shown in FIG. 4A and superimposing a pulse voltage thereon.
【0018】そして、“反”強誘電性液晶では、プラス
側とマイナス側の両方のヒステリシスを交互に使い画像
表示を行なうことができるため、自発分極に基づく内部
電界の蓄積による画像の残像現象を防止することができ
る。In the "anti" ferroelectric liquid crystal, since the image display can be performed by alternately using the hysteresis on both the plus side and the minus side, the afterimage phenomenon of the image due to the accumulation of the internal electric field due to the spontaneous polarization is caused. Can be prevented.
【0019】さらに、電界印加により強誘電相は層がス
トレッチされ、ブックシエルフ構造となる。一方、第一
安定状態の“反”強誘電相では類似ブックシエルフ構造
となる。この電界印加による層構造スイッチングが液晶
層に動的シエアーを与えるため駆動中に配向欠陥が改善
され、良好な分子配向が実現できる。Further, by applying an electric field, the layer of the ferroelectric phase is stretched to form a Bookshelf structure. On the other hand, the first stable state “anti” ferroelectric phase has a similar Bookshelf structure. Since the layer structure switching by the application of the electric field gives a dynamic shear to the liquid crystal layer, alignment defects are improved during driving, and good molecular alignment can be realized.
【0020】以上のように、“反”強誘電性液晶は、
1)高速応答が可能で、2)高いコントラストと広い視
野角および3)良好な配向特性とメモリー効果が実現で
きる、非常に有用な液晶化合物と言える。As described above, the "anti" ferroelectric liquid crystal is
It can be said that it is a very useful liquid crystal compound that can realize 1) high-speed response, 2) high contrast and wide viewing angle, and 3) good alignment characteristics and memory effect.
【0021】“反”強誘電性液晶の三安定状態を示す液
晶相については、1)A.D.L.Chandani
etal.,Japan J.Appl.Phys.,2
8,L−1265(1989)および2)H.Orih
ara etal.,Japan J.Appl.Ph
ys.,29,L−333(1990)に報告されてお
り、“反”強誘電的性質にちなみS*C A相(Anti
ferroelectric Smectic C*
相)と命名しているが本発明者らは、この液晶相が三安
定状態間のスイッチングを行なうためS*(3)相と定義
した。Regarding the liquid crystal phase showing the tristable state of "anti" ferroelectric liquid crystal, 1) A. D. L. Chandani
et al., Japan J. Appl. Phys., 2
8, L-1265 (1989) and 2) H. Orih
ara et al., Japan J. et al. Appl. Ph
Ys., 29, L-333 (1990), the S * CA phase (Anti) associated with the "anti" ferroelectric property.
ferroelectric Smatic C *
The present inventors defined this phase as the S * (3) phase because the liquid crystal phase switches between tristable states.
【0022】三安定状態を示す“反”強誘電相S*(3)
相を相系列に有する液晶化合物は、本発明者の出願した
特開平1−316367号、特開平1−316372
号、特開平1−316339号、特開平2−28128
号及び市橋等の特開平1−213390号公報があり、
また三安定状態を利用した液晶電気光学装置としては本
出願人は特開平2−40625号、特開平2−1533
22号、特開平2−173724号において新しい提案
を行っている。"Anti" ferroelectric phase S * (3) showing tri-stable state
Liquid crystal compounds having a phase in a phase series are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-31667 and 1-316372.
JP-A-1-316339, JP-A-2-28128
And Japanese Patent Laid-Open No. 1-213390, such as Ichihashi,
Further, regarding the liquid crystal electro-optical device utilizing the tristable state, the present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-40625 and 2-1533.
No. 22, JP-A-2-173724, and new proposals are made.
【0023】前述した表示装置に用いられる反強誘電性
液晶に要求される材料特性は、主として、1)動作温度
範囲、2)応答速度、3)ヒステリシス特性、4)表示
コントラスト等が挙げられる。The material characteristics required for the antiferroelectric liquid crystal used in the above-mentioned display device are mainly 1) operating temperature range, 2) response speed, 3) hysteresis characteristic, and 4) display contrast.
【0024】4)の表示コントラストについては、反強
誘電相から強誘電相へスイッチングする前駆現象として
光洩れが生じ、このような反強誘電性液晶を用いて表示
駆動させると低いコントラストしか得られない。この反
強誘電相における光洩れを定量的に評価した値を鍋底率
と呼んでいるが、この鍋底率の小さいものほど光洩れが
少なく、表示コントラストが向上する。従って、表示コ
ントラストを向上させるためには、鍋底率の改善が必要
となる。しかしながら、現在のところ鍋底率が優れた反
強誘電性液晶は得られていない。Regarding the display contrast of 4), light leakage occurs as a precursor phenomenon of switching from the antiferroelectric phase to the ferroelectric phase, and when the display is driven using such an antiferroelectric liquid crystal, only a low contrast is obtained. Absent. The value obtained by quantitatively evaluating the light leakage in the antiferroelectric phase is called the pot bottom rate. The smaller the pot bottom rate, the less the light leak and the display contrast is improved. Therefore, in order to improve the display contrast, it is necessary to improve the pan bottom rate. However, at present, no antiferroelectric liquid crystal having an excellent pan bottom ratio has been obtained.
【0025】現在、開発されている反強誘電性液晶ディ
スプレイでは、TFT液晶ディスプレイの表示性能に比
較して、高精細、高品位という点で表示品位が充分でな
く、前記の重要な駆動特性の改善方法が強く求められて
いる。そして、これらの性能を満たすには、単一化合物
の反強誘電性液晶化合物では非常に困難であることがわ
かってきた。In the currently developed anti-ferroelectric liquid crystal display, the display quality is not sufficient in terms of high definition and high quality as compared with the display performance of the TFT liquid crystal display, and the above-mentioned important driving characteristics There is a strong demand for improvement methods. It has been found that it is extremely difficult to satisfy these performances with a single compound antiferroelectric liquid crystal compound.
【0026】[0026]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新規
な液晶化合物、とくに反強誘電性相を発現する新規な反
強誘電性液晶化合物およびそれを含む液晶組成物を提供
する点にある。DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel liquid crystal compound, particularly a novel antiferroelectric liquid crystal compound exhibiting an antiferroelectric phase and a liquid crystal composition containing the same. .
【0027】[0027]
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、一般式
〔1〕The first aspect of the present invention is the general formula [1].
【化2】 (式中、mは4〜14の整数、nは4〜14の整数であ
り、X1とX2はHおよびFよりなる群からそれぞれ独立
して選ばれた基であり、Yは単結合、OおよびCOOよ
りなる群から独立して選ばれた基であり、CfはCH3
またはCF3を示し、*は光学活性中心を示す。)で表
される化合物よりなることを特徴とする液晶化合物に関
する。Embedded image (In the formula, m is an integer of 4 to 14, n is an integer of 4 to 14, X 1 and X 2 are groups independently selected from the group consisting of H and F, and Y is a single bond. , independently from the group consisting of O and COO are selected groups, Cf is CH 3
Alternatively, it represents CF 3 , and * represents an optically active center. ) A liquid crystal compound comprising a compound represented by
【0028】本発明の第二は、前記第一発明の液晶化合
物を1種以上含有することを特徴とする液晶組成物に関
する。特に、前記第一発明の反強誘電性液晶化合物は、
液晶組成物、特に、反強誘電性液晶組成物全量に対して
0.1wt%以上、好ましくは1.0〜50wt%、特
に好ましくは5.0〜40wt%を添加することにより
鍋底率を改善することができる。A second aspect of the present invention relates to a liquid crystal composition containing at least one liquid crystal compound of the first aspect. In particular, the antiferroelectric liquid crystal compound of the first invention,
Improving the pan bottom rate by adding 0.1 wt% or more, preferably 1.0 to 50 wt%, particularly preferably 5.0 to 40 wt% to the total amount of the liquid crystal composition, particularly the antiferroelectric liquid crystal composition. can do.
【0029】本発明の液晶化合物の合成方法の1例をつ
ぎに示す。なお、式中、An example of the method for synthesizing the liquid crystal compound of the present invention is shown below. In the formula,
【化3】R1はCmH2m+1 R2はCnH2n+1を示す。Embedded image R 1 represents C m H 2m + 1 and R 2 represents C n H 2n + 1 .
【0030】[0030]
【化4】 [Chemical 4]
【0031】前記反応式に示すように、3−フルオロ−
4−アルキルオキシビフェニルカルボン酸(1)をSO
Cl2や(COCl)2のような塩素化剤により酸塩化物
(2)に変換した後、ピリジン、トリエチルアミン等の
塩基の存在下、4−メルカプト安息香酸と反応させてチ
オエステル化合物(3)に誘導する。更に、このものを
酸塩化物(4)に変換したのち、塩基の存在下、光学活
性−アルキル−2−アルカノールとエステル化反応を行
い、目的化合物(5)を製造する。As shown in the above reaction formula, 3-fluoro-
4-alkyloxybiphenylcarboxylic acid (1) was added to SO
After conversion to the acid chloride (2) with a chlorinating agent such as Cl 2 or (COCl) 2 , it is reacted with 4-mercaptobenzoic acid in the presence of a base such as pyridine or triethylamine to give a thioester compound (3). Induce. Further, this is converted to the acid chloride (4), and then esterified with an optically active alkyl-2-alkanol in the presence of a base to produce the target compound (5).
【0032】また、その他製造方法として次の方法が挙
げられる。なお、式中、The following method may be mentioned as another manufacturing method. In the formula,
【化5】R1はCmH2m+1 R2はCnH2n+1を示す。Embedded image R 1 represents C m H 2m + 1 and R 2 represents C n H 2n + 1 .
【0033】[0033]
【化6】 [Chemical 6]
【0034】前記反応式に示すように、4−メルカプト
−芳香族カルボン酸(6)を過酸化水素等によりジスル
フィド(7)へ誘導する。この化合物をSOCl2、
(COCl)2等の塩素化剤により酸塩化物(8)と
し、塩基の存在下、光学活性−アルキル−2−アルカノ
ールとエステル化反応を行ってエステル化物(9)を
得、さらにこれにトリフェニルホスフィンの存在下、3
−フルオロ−4−アルキルオキシビフェニルカルボン酸
を反応させて、目的とするチオエステル化合物(10)
を製造する。As shown in the above reaction formula, 4-mercapto-aromatic carboxylic acid (6) is derivatized to disulfide (7) with hydrogen peroxide or the like. This compound was added to SOCl 2 ,
The acid chloride (8) is converted with a chlorinating agent such as (COCl) 2 and subjected to an esterification reaction with an optically active alkyl-2-alkanol in the presence of a base to obtain an ester compound (9). In the presence of phenylphosphine, 3
-Fluoro-4-alkyloxybiphenylcarboxylic acid is reacted to give the desired thioester compound (10).
To manufacture.
【0035】以下に本発明により示される化合物を例示
する。The compounds shown by the present invention are exemplified below.
【化7】 [Chemical 7]
【化8】 なお、式中R1はCmH2m+1 R2はCnH2n+1を示す。Embedded image In the formula, R 1 represents C m H 2m + 1 and R 2 represents C n H 2n + 1 .
【0036】2成分が必要となる理由は、 第一成分(反強誘電性液晶組成物)と第二成分(C
H3系チオエステル化合物)の両方があると鍋底率が低
く抑えられる。 第一成分(反強誘電性液晶組成物)のみ(即ち、第
二成分が入っていない)だと鍋底率が大きく、望ましく
ない。The reason why the two components are necessary is that the first component (antiferroelectric liquid crystal composition) and the second component (C
The presence of both H 3 -based thioester compounds) keeps the pot bottom ratio low. If only the first component (antiferroelectric liquid crystal composition) is used (that is, the second component is not contained), the pan bottom ratio becomes large, which is not desirable.
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】ラビング処理したポリイミド配向膜を透明
電極基板上に有するセル厚2.0μmの液晶セルに、後
述の実施例で得られた液晶化合物または液晶組成物を等
方相において充填し、液晶薄膜セルを作製した。作製し
た液晶セルを0.1〜1.0℃/min.の温度勾配で
徐冷して析出させた。この液晶セルを2枚の偏光板を直
交させた、光電子増倍管付き偏光顕微鏡に電圧0Vの状
態で暗視野となるように配置した。A liquid crystal cell having a cell thickness of 2.0 μm having a rubbing-treated polyimide alignment film on a transparent electrode substrate was filled with a liquid crystal compound or a liquid crystal composition obtained in an example to be described later in an isotropic phase to form a liquid crystal thin film. A cell was prepared. The manufactured liquid crystal cell was heated at 0.1 to 1.0 ° C./min. The mixture was gradually cooled with a temperature gradient of 2 to deposit. This liquid crystal cell was placed in a polarizing microscope with a photomultiplier tube in which two polarizing plates were orthogonal to each other so as to provide a dark field at a voltage of 0V.
【0039】セル中の液晶が反強誘電相であるときに、
セルに±50Vまたは±40Vの三角波(1Hz)を印
加したときの光の相対透過率を印加した電圧に対してグ
ラフ化をすると図5のようにダブルヒステリシスを示
す。図中に示すように、印加するプラス電圧(マイナス
電圧)を大きくしていく(小さくしていく)過程で相対
透過率が10%になる電圧をV1、印加するプラス電圧
(マイナス電圧)を大きくしていく(小さくしていく)
過程で相対透過率が90%になる電圧をV2、さらに、
三角波のピークを過ぎ、印加するプラス電圧(マイナス
電圧)が小さくなっていく(大きくなっていく)過程で
相対透過率が90%になる電圧をV3とし、これらを閾
値電圧V1、V2、V3と定義する。When the liquid crystal in the cell is in the antiferroelectric phase,
When a graph is plotted against the applied voltage of the relative transmittance of light when a triangular wave (1 Hz) of ± 50 V or ± 40 V is applied to the cell, double hysteresis is shown as shown in FIG. As shown in the figure, in the process of increasing (decreasing) the applied positive voltage (minus voltage), the voltage at which the relative transmittance becomes 10% is V1, and the applied positive voltage (minus voltage) is increased. Do (decrease)
In the process, the voltage at which the relative transmittance becomes 90% is V2,
The voltage at which the relative transmittance becomes 90% in the process of passing (increasing) the plus voltage (minus voltage) past the peak of the triangular wave is defined as V3, and these are referred to as threshold voltages V1, V2, and V3. Define.
【0040】反強誘電相の状態(無電界)からプラス
(あるいはマイナス)側に電圧を印加していく過程で、
強誘電相へ転移する前に相対透過率が徐々に大きくなる
現象がある。この反強誘電相の状態における光洩れはコ
ントラストを低下させる原因となる。この反強誘電相の
状態における光洩れを次のように定量的に評価する。前
述の方法で得られるヒステリシスカーブ(相対透過率−
印加電圧曲線)において、無電圧の状態(反強誘電相)
からプラス(あるいはマイナス)側に電圧を印加してい
く過程における相対透過率を印加電圧に対して二階差分
して、この時の値が2になるときの電圧を求める。そし
て相対透過率−印加電圧曲線から相当する電圧における
相対透過率を求め、これを鍋底率として定義する。鍋底
率が小さいほど光洩れが少ないことを意味している。よ
って、鍋底率が小さいほどコントラストが向上し、表示
性能が優れていることを意味している。In the process of applying a voltage from the antiferroelectric phase state (no electric field) to the plus (or minus) side,
There is a phenomenon that the relative transmittance gradually increases before the transition to the ferroelectric phase. Light leakage in the state of the antiferroelectric phase causes a decrease in contrast. The light leakage in this antiferroelectric phase state is quantitatively evaluated as follows. Hysteresis curve obtained by the above method (relative transmittance-
Applied voltage curve) with no voltage (antiferroelectric phase)
Then, the relative transmittance in the process of applying the voltage to the plus (or minus) side is second-ordered from the applied voltage to obtain the voltage when the value at this time becomes 2. Then, the relative transmittance at a corresponding voltage is obtained from the relative transmittance-applied voltage curve, and this is defined as the pan bottom rate. The smaller the pan bottom rate, the less light leakage. Therefore, it means that the smaller the pan bottom rate is, the higher the contrast is, and the better the display performance is.
【0041】[0041]
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れにより何ら限定されるものではない。EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited thereto.
【0042】実施例1 3−フルオロ−4−n−デシルオキシビフェニル−4′
−カルボン酸 4−(2−オクチルオキシカルボニル)
フェニルチオエステルの合成Example 1 3-Fluoro-4-n-decyloxybiphenyl-4 '
-Carboxylic acid 4- (2-octyloxycarbonyl)
Synthesis of phenylthioester
【化9】 [Chemical 9]
【0043】1)ビス(4−ヒドロキシカルボニルフェ
ニル)ジスルフィドの合成1) Synthesis of bis (4-hydroxycarbonylphenyl) disulfide
【化10】 4−メルカプト安息香酸35gをエタノール800ml
に溶解し、35%過酸化水素水100mlを加え、室温
にて8時間撹拌を続けた後、析出した結晶を濾取し、含
水エタノール、水にて順次洗浄し、乾燥してビス(4−
ヒドロキシカルボニルフェニル)ジスルフィド28.7
gを得た。[Chemical 10] 4-mercaptobenzoic acid 35g ethanol 800ml
Was dissolved in 100 ml of 35% hydrogen peroxide, and the mixture was stirred at room temperature for 8 hours, and the precipitated crystals were collected by filtration, washed with hydrous ethanol and water in that order, and dried to give bis (4-
Hydroxycarbonylphenyl) disulfide 28.7
g was obtained.
【0044】2)ビス〔4−(2−オクチルオキシカル
ボニル)フェニル〕ジスルフィドの合成2) Synthesis of bis [4- (2-octyloxycarbonyl) phenyl] disulfide
【化11】 1)で得られた化合物10gを塩化メチレン200ml
および塩化チオニル100ml中に溶解し、さらに数滴
のジメチルホルムアミドを加えて2時間加熱還流を行っ
た。未反応の塩化チオニルおよび塩化メチレン溶媒を減
圧留去して酸塩化物を得た。[Chemical 11] 10 g of the compound obtained in 1) was added to 200 ml of methylene chloride.
And dissolved in 100 ml of thionyl chloride, a few drops of dimethylformamide were added, and the mixture was heated under reflux for 2 hours. Unreacted thionyl chloride and methylene chloride solvent were distilled off under reduced pressure to obtain an acid chloride.
【0045】光学活性な2−オクタノール8.9g、ト
リエチルアミン6.9g及び触媒量のジメチルアミノピ
リジンを塩化メチレン100mlに溶解させたものに、
前記の酸塩化物を塩化メチレン100mlに溶解した溶
液を0℃にて撹拌しながら徐々に滴下した。滴下終了
後、室温にて12時間反応させた。次いで反応液を1N
塩酸、飽和食塩水で順に洗浄したのち溶媒を減圧留去
し、得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフ法により
精製してビス〔4−(2−オクチルオキシカルボニル)
フェニル〕ジスルフィド14.9gを合成した。Optically active 2-octanol (8.9 g), triethylamine (6.9 g) and a catalytic amount of dimethylaminopyridine were dissolved in 100 ml of methylene chloride.
A solution prepared by dissolving the above acid chloride in 100 ml of methylene chloride was gradually added dropwise at 0 ° C. with stirring. After the dropping was completed, the reaction was carried out at room temperature for 12 hours. Then the reaction solution is 1N
After washing with hydrochloric acid and saturated saline in this order, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the obtained residue was purified by silica gel chromatography to obtain bis [4- (2-octyloxycarbonyl)].
14.9 g of phenyl] disulfide was synthesized.
【0046】3)3−フルオロ−4−n−デシルオキシ
ビフェニル−4′−カルボン酸 4−(2−オクチルオ
キシカルボニル)フェニルチオエステルの合成3) Synthesis of 3-fluoro-4-n-decyloxybiphenyl-4'-carboxylic acid 4- (2-octyloxycarbonyl) phenylthioester
【化12】 2)で得られた化合物7.4g、3−フルオロ−4−n
−デシルオキシビフェニル−4′−カルボン酸10.5
gおよびトリフェニルホスフィン1.3gをアセトニト
リル390ml中にて加熱撹拌した。冷却して析出した
結晶を濾取して、さらにシリカゲルクロマトグラフ法に
より精製して3−フルオロ−4−n−デシルオキシビフ
ェニル−4′−カルボン酸 4−(2−オクチルオキシ
カルボニル)フェニルチオエステル1.8gを得た。[Chemical 12] 7.4 g of the compound obtained in 2), 3-fluoro-4-n
-Decyloxybiphenyl-4'-carboxylic acid 10.5
g and 1.3 g of triphenylphosphine were heated and stirred in 390 ml of acetonitrile. The crystals precipitated by cooling were collected by filtration and further purified by silica gel chromatography to give 3-fluoro-4-n-decyloxybiphenyl-4'-carboxylic acid 4- (2-octyloxycarbonyl) phenylthioester 1 0.8 g was obtained.
【0047】ホットステージ付き偏光顕微鏡観察により
測定した相転移温度は次の通りであった。S*(3)相は
第5頁で述べた通りであり、S*(2)相は2状態スイッ
チングを示す強誘電相であり、SA相はスメクチックA
相である。The phase transition temperatures measured by observation with a polarizing microscope equipped with a hot stage were as follows. The S * (3) phase is as described on page 5, the S * (2) phase is a ferroelectric phase exhibiting two-state switching, and the SA phase is a smectic A phase.
It is a phase.
【表2】 [Table 2]
【0048】実施例2 3−フルオロ−4−n−ノニルオキシビフェニル−4′
−カルボン酸 4−(2−オクチルオキシカルボニル)
フェニルチオエステルExample 2 3-Fluoro-4-n-nonyloxybiphenyl-4 '
-Carboxylic acid 4- (2-octyloxycarbonyl)
Phenylthioester
【化13】 実施例1、3)の3−フルオロ−4−n−デシルオキシ
ビフェニル−4′−カルボン酸に変えて3−フルオロ−
4−n−ノニルオキシビフェニル−4′−カルボン酸を
用いて同様な方法により合成した。[Chemical 13] 3-Fluoro-4-n-decyloxybiphenyl-4′-carboxylic acid in Example 1, 3) was replaced with 3-fluoro-
It was synthesized by a similar method using 4-n-nonyloxybiphenyl-4'-carboxylic acid.
【0049】ホットステージ付き偏光顕微鏡観察により
測定した相転移温度(℃)は次の通りである。The phase transition temperatures (° C.) measured by observation with a polarizing microscope equipped with a hot stage are as follows.
【表3】 [Table 3]
【0050】実施例3 下記に示す化合物を各々下記に示す割合にて配合して基
本反強誘電性液晶組成物を作成した。Example 3 A basic antiferroelectric liquid crystal composition was prepared by mixing the compounds shown below in the proportions shown below.
【化14】 Embedded image
【0051】前記基本反強誘電性液晶組成物に実施例
1、2の化合物を各々下記に示す割合にて配合して反強
誘電性液晶組成物A、Bを作成した。The basic antiferroelectric liquid crystal compositions were blended with the compounds of Examples 1 and 2 in the proportions shown below to prepare antiferroelectric liquid crystal compositions A and B, respectively.
【数1】 前述の測定方法によって測定した鍋底率を図6に示す。[Equation 1] The pot bottom rate measured by the above-mentioned measuring method is shown in FIG.
【0052】以下に本発明の実施態様項を列記する。 1. 一般式〔1〕The embodiments of the present invention will be listed below. 1. General formula [1]
【化15】 (式中、mは4〜14の整数、nは4〜14の整数であ
り、X1とX2はHおよびFよりなる群からそれぞれ独立
して選ばれた基であり、Yは単結合、OおよびCOOよ
りなる群から独立して選ばれた基であり、CfはCH3
またはCF3を示し、*は光学活性中心を示す。)で表
される化合物よりなることを特徴とする液晶化合物。 2. 前記一般式〔1〕で表される化合物よりなること
を特徴とする光学的三安定状態を示す反強誘電性液晶化
合物。 3. 下記一般式〔2〕[Chemical 15] (In the formula, m is an integer of 4 to 14, n is an integer of 4 to 14, X 1 and X 2 are groups independently selected from the group consisting of H and F, and Y is a single bond. , independently from the group consisting of O and COO are selected groups, Cf is CH 3
Alternatively, it represents CF 3 , and * represents an optically active center. ) A liquid crystal compound comprising a compound represented by: 2. An antiferroelectric liquid crystal compound exhibiting an optical tristable state, characterized by comprising a compound represented by the above general formula [1]. 3. The following general formula [2]
【化16】 (式中、mは4〜14の整数、nは4〜14の整数であ
り、CfはCH3またはCF3を示し、*は光学活性中心
を示す。)で表される化合物よりなることを特徴とする
液晶化合物。 4.Embedded image (In the formula, m is an integer of 4 to 14, n is an integer of 4 to 14, Cf is CH 3 or CF 3 , and * is an optically active center.). Characteristic liquid crystal compound. 4.
【化17】 (式中、mは4〜14の整数、nは4〜14の整数であ
り、CfはCH3またはCF3を示し、*は光学活性中心
を示す。)で表される化合物よりなることを特徴とする
光学的三安定状態を示す反強誘電性液晶化合物。 5.[Chemical 17] (In the formula, m is an integer of 4 to 14, n is an integer of 4 to 14, Cf is CH 3 or CF 3 , and * is an optically active center.). An antiferroelectric liquid crystal compound exhibiting a characteristic optical tristable state. 5.
【化18】 (式中、mは4〜14の整数、nは4〜14の整数であ
り、*は光学活性中心を示す。)で表される化合物より
なることを特徴とする液晶化合物。 6.Embedded image (In the formula, m is an integer of 4 to 14, n is an integer of 4 to 14, and * represents an optically active center.) A liquid crystal compound. 6.
【化19】 (式中、mは4〜14の整数、nは4〜14の整数であ
り、*は光学活性中心を示す。)で表される化合物より
なることを特徴とする光学的三安定状態を示す反強誘電
性液晶化合物。 7. 前項1、3または5記載の液晶化合物を1種以上
含有することを特徴とする液晶組成物。 8. 前項2、4または6記載の光学的三安定状態を示
す反強誘電性液晶化合物を1種以上含有することを特徴
とする液晶組成物。[Chemical 19] (In the formula, m is an integer of 4 to 14, n is an integer of 4 to 14, and * represents an optically active center.) The compound has the optical tristable state. Antiferroelectric liquid crystal compound. 7. A liquid crystal composition comprising one or more liquid crystal compounds according to the above 1, 3 or 5. 8. A liquid crystal composition comprising one or more antiferroelectric liquid crystal compounds exhibiting the optical tristable state according to the above item 2, 4 or 6.
【0053】[0053]
【効果】本発明は、鍋底率が改善されたことによりディ
スプレーにおけるコントラストが向上した。[Effect] The present invention improves the contrast in the display by improving the pan bottom rate.
【図1】Aは印加される三角波を、Bは市販のネマチッ
ク液晶の、Cは二状態液晶の、Dは三安定状態液晶の、
それぞれの光学応答特性を示す。FIG. 1A is an applied triangular wave, B is a commercially available nematic liquid crystal, C is a two-state liquid crystal, and D is a three-stable state liquid crystal.
The respective optical response characteristics are shown.
【図2】クラーク/ラガウェルにより提案された強誘電
性液晶分子の二つの安定した配向状態を示す。FIG. 2 shows two stable alignment states of a ferroelectric liquid crystal molecule proposed by Clark / Ragawell.
【図3】Aは、本発明の“反”強誘電性液晶分子の三つ
の安定した配向状態を示す。Bは、Aの各(a)、
(b)、(c)に対応した三状態スイッチングと液晶分
子配列の変化を示す。FIG. 3A shows three stable alignment states of the “anti” ferroelectric liquid crystal molecule of the present invention. B is each (a) of A,
The three-state switching corresponding to (b) and (c) and the change of the liquid crystal molecular alignment are shown.
【図4】“反”強誘電性液晶分子が印加電圧に対してダ
ブルヒステリシスを描いて光透過率が変化することを示
す印加電圧−光透過率特性図である。FIG. 4 is an applied voltage-light transmittance characteristic diagram showing that the “anti” ferroelectric liquid crystal molecule draws double hysteresis with respect to the applied voltage and the light transmittance changes.
【図5】三角波印加電圧に対する相対透過率のヒステリ
シス曲線のモデルを示す。FIG. 5 shows a model of a hysteresis curve of relative transmittance with respect to a triangular wave applied voltage.
【図6】実施例3の基本組成物と組成物A〜Bの温度と
鍋底率の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperatures of the basic composition of Examples 3 and Compositions A to B and the pan bottom rate.
Claims (2)
り、X1とX2はHおよびFよりなる群からそれぞれ独立
して選ばれた基であり、Yは単結合、OおよびCOOよ
りなる群から独立して選ばれた基であり、CfはCH3
またはCF3を示し、*は光学活性中心を示す。)で表
される化合物よりなることを特徴とする液晶化合物。1. A general formula [1]: (In the formula, m is an integer of 4 to 14, n is an integer of 4 to 14, X 1 and X 2 are groups independently selected from the group consisting of H and F, and Y is a single bond. , independently from the group consisting of O and COO are selected groups, Cf is CH 3
Alternatively, it represents CF 3 , and * represents an optically active center. ) A liquid crystal compound comprising a compound represented by:
上含有することを特徴とする液晶組成物。2. A liquid crystal composition comprising at least one liquid crystal compound according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7146867A JPH08311017A (en) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | Liquid crystal compound and liquid crystal composition containing the same |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH08311017A true JPH08311017A (en) | 1996-11-26 |
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|---|---|
| JP (1) | JPH08311017A (en) |
-
1995
- 1995-05-22 JP JP7146867A patent/JPH08311017A/en active Pending
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