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JPH1067715A - Ferridielectric liquid crystal compound - Google Patents

Ferridielectric liquid crystal compound

Info

Publication number
JPH1067715A
JPH1067715A JP8225295A JP22529596A JPH1067715A JP H1067715 A JPH1067715 A JP H1067715A JP 8225295 A JP8225295 A JP 8225295A JP 22529596 A JP22529596 A JP 22529596A JP H1067715 A JPH1067715 A JP H1067715A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
ferrielectric
crystal compound
state
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8225295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Mineta
浩 嶺田
Tomoyuki Yui
知之 油井
Masahiro Kino
正博 城野
Takahiro Matsumoto
隆宏 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Gas Chemical Co Inc filed Critical Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority to JP8225295A priority Critical patent/JPH1067715A/en
Publication of JPH1067715A publication Critical patent/JPH1067715A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject new compound suitably usable for an active matrix-type liquid crystal display element in which each pixel is driven. SOLUTION: This ferridielectric liquid crystal compound is shown by the formula (R is a 8-10C chain alkyl; (m) is an integer of 2-4; (n) is an integer of >=2; C* is an asymmetric carbon atom), e.g. R-(+)-3-trifluoromethyl-4-(1- trifluoromethyl-3-ethoxy-propyloxycarbonyl)phenyl-4'-n-nonyloxybipheny l-4- carboxylate. This liquid crystal compound of the formula is obtained by the following process: p-acetoxybenzoic acid is chlorinated by thionyl chloride followed by reaction with an optically active alcohol, and the reaction product is deacetylated and then reacted with a 4-alkyloxybiphenyl-4-carboxylic acid chloride. This ferridielectric liquid crystal compound is extremely low in threshold voltage and high in display grade.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、各画素毎に駆動するア
クティブマトリックス型の液晶表示素子に好適に使用で
きるフェリ誘電性液晶化合物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferrielectric liquid crystal compound which can be suitably used for an active matrix type liquid crystal display device driven for each pixel.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子 (LCD) は、従来のブラ
ウン管ディスプレイに代わるフラットパネルディスプレ
イとして、既にポータブル機器を中心に普及しつつあ
る。最近のパーソナルコンピュータやワードプロセッサ
の機能拡大、および処理情報の大量化にともない、LC
Dにもより高い機能、即ち大表示容量化、フルカラー表
示、広視野角、高速応答、高コントラスト化等が要求さ
れている。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices (LCDs) are already becoming popular mainly in portable devices as flat panel displays replacing conventional CRT displays. With the recent expansion of the functions of personal computers and word processors and the increase in the amount of processing information, LC
D is also required to have higher functions, that is, higher display capacity, full color display, wide viewing angle, high-speed response, high contrast, and the like.

【0003】この様な要求に応える液晶表示方式(液晶
駆動方式)として、画面の各画素毎に薄膜トランジスタ
(TFT)あるいはダイオード(MIM)を形成し、各
画素毎に独立して液晶を駆動する方式であるアクディブ
マトリクス(AM)表示素子が提案実施されている。こ
の表示方式は、製造歩留まりが低いため低コスト化が困
難である、大画面化が困難であるなどの問題はあるもの
の表示品位の高さにより従来主流であったSTN表示方
式を凌駕し、CRTに迫る勢いとなっている。
As a liquid crystal display system (liquid crystal driving system) that meets such a demand, a thin film transistor (TFT) or a diode (MIM) is formed for each pixel of a screen, and a liquid crystal is independently driven for each pixel. An active matrix (AM) display element is proposed and implemented. Although this display method has problems such as low cost and difficulty in increasing the screen size due to low production yield, the display quality surpasses the conventional mainstream STN display method due to its high display quality. The momentum is approaching.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなAM表示素子においては、液晶材料としてTN(ツ
イステッドネマチック)液晶を用いているため、次のよ
うな問題が生じている。 (1) TN液晶はネマチック液晶であり、応答速度が一般
的に遅く(数十ms)、動画表示を行うとき良好な画質
が得られない。 (2) 液晶分子のねじれ状態(ツイスト配向)を利用して
表示するため、視野角が狭い。特に階調表示を行うと、
視野角が急激に狭くなる。すなわち、ディスプレイを見
る角度によって、コントラスト比、色などが変わってし
まう。
However, in such an AM display element, the following problem occurs because a TN (twisted nematic) liquid crystal is used as a liquid crystal material. (1) The TN liquid crystal is a nematic liquid crystal, and its response speed is generally slow (several tens of ms), and good image quality cannot be obtained when displaying a moving image. (2) The display angle is narrow because display is performed by using the twisted state (twist alignment) of liquid crystal molecules. Especially when performing gradation display,
The viewing angle sharply narrows. That is, the contrast ratio, color, and the like change depending on the viewing angle of the display.

【0005】これらの問題を解決するため、TN液晶に
代えて、強誘電性液晶や反強誘電性液晶を採用したAM
パネルの提案も近年行われているが(特開平5-249502、
同5-150257、同6-95080 等) 、これらの液晶にも次のよ
うな問題点があり実用化の壁は厚いのが現状である。 (1) 強誘電性液晶は自発分極を有しているが、自発分極
が常に存在するため画面の焼き付きが起こりやすく駆動
が困難となる。また、強誘電性液晶は原理的に黒、白の
2値表示しかできないため、階調表示は極めて困難であ
る。階調表示を行うとするときには特別な工夫が必要で
あり(例えば、単安定を使用した強誘電性液晶素子;Ke
iichi NITO et.al, SID'94、Preprint, p48)、高度な実
用化技術の開発が必要とされる。
In order to solve these problems, an AM using a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal instead of a TN liquid crystal has been proposed.
Panel proposals have also been made in recent years (Japanese Unexamined Patent Publication No.
5-150257, 6-95080, etc.) These liquid crystals also have the following problems, and the wall for practical use is currently thick. (1) The ferroelectric liquid crystal has spontaneous polarization, but since spontaneous polarization always exists, image burn-in easily occurs and driving is difficult. Further, since a ferroelectric liquid crystal can display only black and white in principle, gradation display is extremely difficult. A special device is required for gradation display (for example, a ferroelectric liquid crystal element using monostable; Ke
iichi NITO et.al, SID'94, Preprint, p48), requires the development of advanced practical technology.

【0006】(2) 反強誘電性液晶は、永久自発分極が存
在しないため上記(1) で述べられている焼き付の問題は
回避されている。AM駆動においては、少なくとも10
V以下で駆動する液晶材料が必要であるが、反強誘電性
液晶は一般にしきい値電圧が大きく、低電圧駆動は困難
である。また、光学応答に履歴(ヒステリシス)がある
ため階調表示が困難であるなどの問題を有している。本
発明の目的は、以上のような問題点を解決できるAM駆
動に適した新しい材料を提供することにあるが、この新
しい材料としてフェリ誘電性液晶が考えられる。
(2) Since the antiferroelectric liquid crystal does not have permanent spontaneous polarization, the burning problem described in the above (1) is avoided. In AM drive, at least 10
Although a liquid crystal material that is driven at a voltage of V or less is required, antiferroelectric liquid crystals generally have a large threshold voltage, and it is difficult to drive at a low voltage. In addition, there is a problem that gradation display is difficult due to a history (hysteresis) in optical response. An object of the present invention is to provide a new material suitable for AM driving which can solve the above-mentioned problems, and a ferrielectric liquid crystal can be considered as this new material.

【0007】フェリ誘電相 (SCγ* 相)を有するフェリ
誘電性液晶は、1989年、 4-(1-メチルヘプチロキシカル
ボニル)フェニル=4-(4'-オクチルオキシビフェニル)
カルボキシレート (略称 MHPOBC)において初めて発見さ
れた(Japanese Journal ofApplied Physics, Vol.29,
No.1, 1990, pp.L131-137)。
A ferrielectric liquid crystal having a ferrielectric phase (SCγ * phase) was obtained in 1989 by 4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4- (4′-octyloxybiphenyl).
First discovered in carboxylate (abbreviated MHPOBC) (Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 29,
No. 1, 1990, pp. L131-137).

【0008】MHPOBCの構造式ならびに相転移温度(℃)
を次に示した。 構造式 : C8H17-O-Ph-Ph-COO-Ph-COO-C*H(CH3)-C6H13 但し、Phは1,4-フェニレン基、C*は不斉炭素を表す。 相系列 : I(147)SA(122)SCα*(121)SC*(119)SCγ*(11
8)SCA*(65)SIA*(30)Cr 但し、I は等方相、SAはスメクチックA相、SCα* はカ
イラルスメクチックCα相、SC* はカイラルスメクチッ
クC相(強誘電相)、SCγ* はカイラルスメクチックC
γ相(フェリ誘電相)、SCA*はカイラルスメクチックC
A相(反強誘電相)、SIA*はカイラルスメクチックIA
相、Crは結晶相を示す。
Structural formula of MHPOBC and phase transition temperature (° C.)
Is shown below. Structural formula: C 8 H 17 -O-Ph-Ph-COO-Ph-COO-C * H (CH 3 ) -C 6 H 13 where Ph is 1,4-phenylene group and C * is asymmetric carbon Represent. Phase series: I (147) SA (122) SCα * (121) SC * (119) SCγ * (11
8) SCA * (65) SIA * (30) Cr where I is isotropic, SA is smectic A phase, SCα * is chiral smectic Cα phase, SC * is chiral smectic C phase (ferroelectric phase), SCγ * Is chiral smectic C
γ phase (ferrielectric phase), SCA * is chiral smectic C
A phase (antiferroelectric phase), SIA * is chiral smectic IA
The phase, Cr, indicates a crystalline phase.

【0009】フェリ誘電性液晶を説明するために、図1
にフェリ誘電相における分子配列状態を、図2にフェリ
誘電相の三角波に対する光学応答を示した。フェリ誘電
相では図1の FI(+)(印加電圧が正の場合)あるいはFI
(-)(印加電圧が負の場合)の分子配列をしている。電場
のない状態では、 FI(+)とFI(-) とは等価であるので共
存している。従って、平均的な光軸は層法線方向とな
り、図1に示した偏光板の条件下では暗状態となる。こ
の状態は、図2において電圧0で透過光強度が0のとこ
ろに相当する。
In order to explain a ferrielectric liquid crystal, FIG.
2 shows the molecular arrangement state in the ferrielectric phase, and FIG. 2 shows the optical response of the ferrielectric phase to a triangular wave. In the ferrielectric phase, FI (+) (when the applied voltage is positive) or FI
The molecular arrangement is (-) (when the applied voltage is negative). In the absence of an electric field, FI (+) and FI (-) coexist because they are equivalent. Therefore, the average optical axis is in the direction of the normal to the layer, and is in a dark state under the conditions of the polarizing plate shown in FIG. This state corresponds to a state where the transmitted light intensity is 0 at a voltage of 0 in FIG.

【0010】また、 FI(+)およびFI(-) は、分子配列状
態から明らかなようにそれぞれ自発分極を有するが、こ
れらの共存状態では自発分極を打ち消し合うため、平均
的な自発分極は零となる。このことから、フェリ誘電性
液晶は、反強誘電性液晶と同様に強誘電性液晶に見られ
る焼き付き現象から逃れられる。
Further, FI (+) and FI (-) have spontaneous polarizations, respectively, as apparent from the molecular arrangement state. However, in the coexistence state, the spontaneous polarizations cancel each other out, and the average spontaneous polarization is zero. Becomes For this reason, the ferrielectric liquid crystal escapes the image sticking phenomenon observed in the ferroelectric liquid crystal, like the antiferroelectric liquid crystal.

【0011】フェリ誘電性液晶に電圧を印加していく
と、強誘電状態に達するよりも低い電圧で、消光位を持
つ領域(ドメイン)が現れる。この領域は、強誘電状態
ほどではないが、法線方向より傾いた方向に光軸を有し
ていることを示している。この中間的な状態が FI(+)ま
たはFI(-) と考えられる。なお、この場合、図2におい
て、電圧 0Vと 4Vの間で連続的な透過光強度の変化で
はなく、階段上の透過光強度が観測されるはずである。
しかし、図2では連続的な透過光強度が観測された。こ
れは FI(+)→FO(+) 、または FI(-)→FO(-) へのしきい
値電圧が明確でないことによると考えられる。本発明で
は、以上説明した中間状態が必ず観測される液晶相をフ
ェリ誘電相と、該フェリ誘電相がその相系列中で最も広
い液晶化合物をフェリ誘電性液晶物質と呼ぶ。
When a voltage is applied to the ferrielectric liquid crystal, a region (domain) having an extinction position appears at a lower voltage than when the ferroelectric state is reached. This region has an optical axis in a direction inclined from the normal direction, though not so much as in the ferroelectric state. This intermediate state is considered FI (+) or FI (-). In this case, in FIG. 2, the transmitted light intensity on the stairs should be observed instead of a continuous change in the transmitted light intensity between the voltages 0 V and 4 V.
However, continuous transmitted light intensity was observed in FIG. This is probably because the threshold voltage of FI (+) → FO (+) or FI (-) → FO (-) is not clear. In the present invention, a liquid crystal phase in which the above-described intermediate state is always observed is referred to as a ferrielectric phase, and a liquid crystal compound in which the ferrielectric phase is the broadest in the phase series is referred to as a ferrielectric liquid crystal substance.

【0012】さらに、印加電圧を高くすると、電場の向
きに応じ安定な状態である強誘電相FO(+) またはFO(-)
に相転移する。すなわち、図2において透過光強度が飽
和状態(左右の平坦部)となったものが FO(+)またはFO
(-) である。この強誘電状態 FO(+)あるいはFO(-) で
は、フェリ誘電状態 FI(+)あるいはFI(-) より更に大き
な自発分極が発現することが図1より分かる。以上のよ
うに、フェリ誘電相では、 FI(+)とFI(-) の共存状態を
暗、強誘電状態 FO(+)およびFO(-) を明として使用でき
る。
Furthermore, when the applied voltage is increased, the ferroelectric phase FO (+) or FO (-) which is in a stable state according to the direction of the electric field is increased.
Phase transition. That is, in FIG. 2, the transmitted light intensity is in a saturated state (a flat portion on the left and right), and the intensity is FO (+) or FO
(-). FIG. 1 shows that in this ferroelectric state FO (+) or FO (-), a spontaneous polarization larger than that in the ferrielectric state FI (+) or FI (-) appears. As described above, in the ferrielectric phase, the coexistence state of FI (+) and FI (-) can be used as dark, and the ferroelectric states FO (+) and FO (-) can be used as light.

【0013】従来の強誘電性液晶は、FO(+) 、FO(-) 間
のスイッチングであったのに対し、フェリ誘電性液晶で
は FO(+)、 FI(+)、FI(-) および FO(-)の4状態間でス
イッチングをするという大きな特徴を有している。ま
た、その表示原理はいずれも液晶の複屈折性を利用した
ものであり、視角依存性の小さな表示素子の作製が可能
である。
The conventional ferroelectric liquid crystal switches between FO (+) and FO (-), whereas the ferrielectric liquid crystal displays FO (+), FI (+), FI (-) and It has the great feature of switching between the four states of FO (-). In addition, all of the display principles use birefringence of liquid crystal, and a display element with small viewing angle dependence can be manufactured.

【0014】フェリ誘電性液晶は図2に示されているよ
うに、一般的にフェリ誘電状態から強誘電状態へ変化す
る電圧と、強誘電状態からフェリ誘電状態へ変化する電
圧の差が小さい、即ちヒステリシスの幅が非常にせまい
傾向が強く、V字形の光学応答性を示すのが特徴で、A
M駆動及びAM駆動における階調表示に適した性質を持
っている。また、フェリ誘電性液晶の電圧による変化に
於て、フェリ誘電状態から強誘電状態へ変化する電圧で
あるしきい値電圧は、反強誘電性液晶に比べてはるかに
小さい傾向を有し、フェリ誘電性液晶はAM駆動に適し
ているといえる。
As shown in FIG. 2, a ferrielectric liquid crystal generally has a small difference between a voltage changing from a ferrielectric state to a ferroelectric state and a voltage changing from a ferroelectric state to a ferrielectric state. That is, the width of the hysteresis tends to be very narrow, and is characterized by a V-shaped optical response.
It has properties suitable for gradation display in M drive and AM drive. In addition, the threshold voltage, which is the voltage at which the ferrielectric liquid crystal changes from a ferrielectric state to a ferroelectric state, tends to be much smaller than that of an antiferroelectric liquid crystal. It can be said that the dielectric liquid crystal is suitable for AM driving.

【0015】しかしながら、現在まで合成されたフェリ
誘電性液晶の数はきわめて少なく、更に従来知られてい
たフェリ誘電性液晶はAM駆動素子への応用を考えたと
き、ヒステリシス、しきい値電圧の面で満足すべきもの
は見いだされていない。本発明はAM駆動に好適に使用
しうる新しいフェリ誘電性液晶に関する。
However, the number of ferrielectric liquid crystals synthesized so far is extremely small, and the conventionally known ferrielectric liquid crystal has a problem in terms of hysteresis and threshold voltage when applied to an AM driving element. Nothing has been found satisfactory. The present invention relates to a new ferrielectric liquid crystal that can be suitably used for AM driving.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、下
記一般式(1) で表される液晶化合物である。
That is, the present invention provides a liquid crystal compound represented by the following general formula (1).

【化2】 (式中、Rは炭素数 8〜10の直鎖アルキル基、m は 2〜
4 の整数 nは2以上の整数、C*は不斉炭素である)
Embedded image (Wherein, R represents a straight-chain alkyl group having 8 to 10 carbon atoms, and m represents 2 to
An integer of 4 n is an integer of 2 or more, and C * is an asymmetric carbon)

【0017】本発明においては、Rの炭素数が9で、n
が2であることがしきい値電圧、フェリ誘電相の温度範
囲から好ましい。実用上からフェリ誘電相の高温側の転
移温度が、30℃以上であることが好ましく、フェリ誘電
相の温度範囲は10℃以上であることが好ましい。
In the present invention, R has 9 carbon atoms and n
Is preferably 2 from the threshold voltage and the temperature range of the ferrielectric phase. For practical use, the transition temperature on the high-temperature side of the ferrielectric phase is preferably 30 ° C. or higher, and the temperature range of the ferrielectric phase is preferably 10 ° C. or higher.

【0018】フェリ誘電状態から強誘電状態へ転移する
ときのしきい値電圧が 5V/μm以下であることが必要
で、好ましくは 2V/μm以下であることが好ましい。本
発明で得られたフェリ誘電性液晶は、電圧によって、2
つのフェリ誘電状態と2つの強誘電状態での間でスイッ
チングし、フェリ誘電状態から強誘電状態へ変化する電
圧と、強誘電状態からフェリ誘電状態へ変化する電圧の
差がないことが望ましい。又、本発明で得られたフェリ
誘電性液晶は、各画素毎に薄膜トランジスタあるいはダ
イオード等の非線形能動素子を設置した基板間に狭持す
ることによって、アクティブマトリクス液晶表示素子を
形成することができる。
The threshold voltage at the time of transition from the ferrielectric state to the ferroelectric state needs to be 5 V / μm or less, preferably 2 V / μm or less. The ferrielectric liquid crystal obtained according to the present invention has 2
Switching between one ferrielectric state and two ferroelectric states, and desirably there is no difference between the voltage changing from the ferrielectric state to the ferroelectric state and the voltage changing from the ferroelectric state to the ferrielectric state. Further, the ferrielectric liquid crystal obtained by the present invention can form an active matrix liquid crystal display element by being sandwiched between substrates on which a non-linear active element such as a thin film transistor or a diode is provided for each pixel.

【0019】本発明で使用される光学活性アルコール
は、本発明者らが既に明らかにした方法(特開平4-983
号など)を用いることによって容易に製造される。その
製造法の概略は次の通りである。 (イ) Br(CH2)mOCnH2n+1 + Mg → MgBr(CH2)mOCnH2n+1 (ロ) (イ) + CF3COOH → CF3CO(CH2)mOCnH2n+1 (ハ) (ロ) + (LiAlH4) → CF3CH(OH)(CH2)mOCnH2n+1 (ニ) (ハ) + CH3COCl → CF3CH(OCOCH3)(CH2)mOCnH2n+1 (ホ) (ニ) + (リパーゼ) → R-(+) CF3CH(OH)(CH2)mOCnH2n+1 + S-(-) CF3CH(OCOCH3)(CH2)mOCnH2n+1
The optically active alcohol used in the present invention can be prepared by the method disclosed by the present inventors (JP-A-4-983).
No. etc.). The outline of the manufacturing method is as follows. (B) Br (CH 2 ) m OC n H 2n + 1 + Mg → MgBr (CH 2 ) m OC n H 2n + 1 (b) (b) + CF 3 COOH → CF 3 CO (CH 2 ) m OC n H 2n + 1 (c) (b) + (LiAlH 4 ) → CF 3 CH (OH) (CH 2 ) m OC n H 2n + 1 (d) (c) + CH 3 COCl → CF 3 CH (OCOCH 3 ) (CH 2 ) m OC n H 2n + 1 (e) (d) + (lipase) → R-(+) CF 3 CH (OH) (CH 2 ) m OC n H 2n + 1 + S- ( -) CF 3 CH (OCOCH 3 ) (CH 2 ) m OC n H 2n + 1

【0020】上記光学活性アルコールの製造法を簡単に
説明すると次の通りである。(イ) はアルキルオキシ臭化
物のグリニヤー試薬調製である。(ロ) はグリニヤー試薬
とトリフルオロ酢酸の反応によるケトンの製造である。
(ハ) はケトンの還元によるラセミアルコールの製造であ
る。(ニ) はラセミアルコールのアセチル化である。(ホ)
はアセテートのリパーゼによる不斉加水分解反応であ
る。この反応により、R−体の目的光学活性アルコール
とS−体のアセテートが得られる。
The method for producing the optically active alcohol will be briefly described as follows. (A) is a Grignard reagent preparation of an alkyloxybromide. (B) shows the production of a ketone by the reaction of a Grignard reagent and trifluoroacetic acid.
(C) Production of racemic alcohol by reduction of ketone. (D) Acetylation of racemic alcohol. (E)
Is an asymmetric hydrolysis reaction of acetate by lipase. By this reaction, the target optically active alcohol in R-form and the acetate in S-form are obtained.

【0021】また、本発明におけるフェリ誘電性液晶
は、実施例で具体的に説明するが、本発明者らが既に明
らかにした方法(特開平3-292388号)によって容易に製
造できる。その製造法の概略は次の通りである。 (1) AcO-Ph(CF3)-COOH + SOCl2 → AcO-Ph(CF3)-COCl (2) (1) + CF3C*H(OH)(CH2)mOCnH2n+1 → AcO-Ph(CF3)-COO-C*H(CF3)(CH2)mOCnH2n+1 (3) (2) + (Ph-CH2NH2) → HO-Ph(CF3)-COO-C*H(CF3)(CH2)mOCnH2n+1 (4) R-O-Ph-Ph-COOH + SOCl2 → R-O-Ph-Ph-COCl (5) (3) + (4) → 目的液晶化合物 式中、AcO はアセチル基、Phは1,4-フェニレン基、Ph(C
F3) は、1,4-フェニレン基の3位置への-CF3置換基を示
す。
The ferrielectric liquid crystal of the present invention will be described in detail in Examples, but can be easily produced by the method already disclosed by the present inventors (JP-A-3-292388). The outline of the manufacturing method is as follows. (1) AcO-Ph (CF 3 ) -COOH + SOCl 2 → AcO-Ph (CF 3 ) -COCl (2) (1) + CF 3 C * H (OH) (CH 2 ) m OC n H 2n + 1 → AcO-Ph (CF 3 ) -COO-C * H (CF 3 ) (CH 2 ) m OC n H 2n + 1 (3) (2) + (Ph-CH 2 NH 2 ) → HO-Ph ( CF 3 ) -COO-C * H (CF 3 ) (CH 2 ) m OC n H 2n + 1 (4) RO-Ph-Ph-COOH + SOCl 2 → RO-Ph-Ph-COCl (5) (3 ) + (4) → target liquid crystal compound where AcO is an acetyl group, Ph is a 1,4-phenylene group, and Ph (C
F 3 ) represents a —CF 3 substituent at the 3-position of the 1,4-phenylene group.

【0022】上記製造法を簡単に説明すると次の通りで
ある。(1) はp-アセトキシ安息香酸の塩化チオニルによ
る塩素化反応である。(2) は塩化物(1) と光学活性アル
コールとの反応によるエステルの生成である。(3) はエ
ステル(2) の脱アセチル化である。(4) は 4'-アルキル
オキシビフェニル−4-カルボン酸の塩素化である。(5)
はフェノール(3) と塩化物(4) との反応による液晶の製
造である。
The above-mentioned manufacturing method is briefly described as follows. (1) is a chlorination reaction of p-acetoxybenzoic acid with thionyl chloride. (2) is the formation of an ester by the reaction of chloride (1) with an optically active alcohol. (3) is the deacetylation of ester (2). (4) is the chlorination of 4'-alkyloxybiphenyl-4-carboxylic acid. (Five)
Is the production of liquid crystals by the reaction of phenol (3) with chloride (4).

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明は、新規なフェリ誘電性液晶を提
供する事ができる。そして、本発明のフェリ誘電性液晶
は、しきい値電圧が極めて低いためアクティブマトリッ
クス駆動液晶表示素子において表示品位の高い素子を実
現することができる。
According to the present invention, a novel ferrielectric liquid crystal can be provided. Since the ferrielectric liquid crystal of the present invention has an extremely low threshold voltage, an active matrix driven liquid crystal display device having a high display quality can be realized.

【0024】[0024]

【実施例】次に、実施例及び比較例を掲げて本発明を更
に具体的に説明するが、本発明はもちろんこれに限定さ
れるものではない。 実施例1 (一般式(1) : R=C9H19, m=2, n=2 (E1)) R-(+)-3-トリフルオロメチル-4-(1-トリフルオロメチル
−3-エトキシ−プロピルオキシカルボニル)フェニル=
4'-n-ノニルオキシビフェニル−4-カルボキシレートの
製造。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is of course not limited thereto. Example 1 (General formula (1): R = C 9 H 19 , m = 2, n = 2 (E1)) R-(+)-3-trifluoromethyl-4- (1-trifluoromethyl-3 -Ethoxy-propyloxycarbonyl) phenyl =
Production of 4'-n-nonyloxybiphenyl-4-carboxylate.

【0025】(1) 4-(4'-n-ノニルオキシ) ビフェニルカ
ルボン酸の製造。 4-(4'-ヒドロキシ) ビフェニルカルボン酸 10g、n-ノニ
ルブロマイド 14.0gを、エタノール 1,500ml(ミリリットル)、
水 200mlの混合液に加え、還流下で10時間反応させた。
更に、水 500mlを加え3時間攪拌した。反応終了後、濃
塩酸を加えて酸性としてから、溶媒を 500ml留去して室
温まで冷却し白色固体を得た。これを充分水洗してか
ら、クロロホルムより再結晶し、目的物(1) 11.0g を白
色結晶として得た。
(1) Production of 4- (4'-n-nonyloxy) biphenylcarboxylic acid. 4- (4'-hydroxy) biphenylcarboxylic acid 10 g, n-nonyl bromide 14.0 g, ethanol 1,500 ml (milliliter),
The mixture was added to a mixture of 200 ml of water and reacted under reflux for 10 hours.
Further, 500 ml of water was added and the mixture was stirred for 3 hours. After completion of the reaction, the mixture was acidified by adding concentrated hydrochloric acid, and then 500 ml of the solvent was distilled off. This was sufficiently washed with water and recrystallized from chloroform to obtain 11.0 g of the desired product (1) as white crystals.

【0026】(2) 4-アセトキシ−2-トリフルオロメチル
安息香酸の製造。 4-ヒドロキシ−2-トリフルオロメチル安息香酸 4.3g と
無水酢酸 8.4g とを2口フラスコに取り混合した。水冷
下、硫酸を5滴添加した。発熱がおさまってから、80℃
で30分間加熱した。その後反応混合物を冷水中にあけ、
析出した結晶をろ過した。結晶は真空乾燥した後、次の
工程で使用した。収量は 4.7g であった。
(2) Production of 4-acetoxy-2-trifluoromethylbenzoic acid. 4.3 g of 4-hydroxy-2-trifluoromethylbenzoic acid and 8.4 g of acetic anhydride were placed in a two-neck flask and mixed. Under water cooling, 5 drops of sulfuric acid were added. 80 ℃ after fever subsides
For 30 minutes. Then the reaction mixture is poured into cold water,
The precipitated crystals were filtered. The crystals were dried in a vacuum and then used in the next step. The yield was 4.7 g.

【0027】(3) R-(+)-4-アセトキシ−2-トリフルオロ
メチル-1-(1-トリフルオロメチル−3-エトキシ−プロピ
ルオキシカルボニル)ベンゼンの製造。 4-アセトキシ−2-トリフルオロメチル安息香酸 1gを塩
化チオニル 7mlに加え還流下で5時間反応させた。次に
過剰の塩化チオニルを留去してから、ピリジン1ml、乾
燥エーテル 4ml、R-(+)-1,1,1-トリフルオロ−4-エトキ
シ−2-ブタノール 1.0g の混合物を滴下した。滴下後、
1昼夜室温で攪拌し、エーテル 200mlで希釈して、有機
層を希塩酸、1N水酸化ナトリウム水溶液、水の順で洗浄
し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去して粗製
の目的物をヘキサン/酢酸エチルを溶媒とするシリカゲ
ルカラムクロマトで精製して目的物 1.2gを得た。
(3) Production of R-(+)-4-acetoxy-2-trifluoromethyl-1- (1-trifluoromethyl-3-ethoxy-propyloxycarbonyl) benzene. 1 g of 4-acetoxy-2-trifluoromethylbenzoic acid was added to 7 ml of thionyl chloride and reacted under reflux for 5 hours. Next, excess thionyl chloride was distilled off, and a mixture of 1 ml of pyridine, 4 ml of dry ether, and 1.0 g of R-(+)-1,1,1-trifluoro-4-ethoxy-2-butanol was added dropwise. After dripping,
The mixture was stirred overnight at room temperature, diluted with 200 ml of ether, and the organic layer was washed with diluted hydrochloric acid, a 1N aqueous solution of sodium hydroxide and water in that order, and dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off, and the crude target product was purified by silica gel column chromatography using hexane / ethyl acetate as a solvent to obtain 1.2 g of the target product.

【0028】(4) R-(+)-4-ヒドロキシ−2-トリフルオロ
メチル-1-(1-トリフルオロメチル−3-エトキシ−プロピ
ルオキシカルボニル)ベンゼンの製造。 上記化合物(3) 1.2gを、エタノール 30ml に溶解させ
て、ベンジルアミン 3gを滴下した。更に室温で、1昼
夜攪拌した後、エーテル 300mlで希釈して、希塩酸、水
の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留
去してから、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで単
離精製し、目的物 0.96gを得た。
(4) Production of R-(+)-4-hydroxy-2-trifluoromethyl-1- (1-trifluoromethyl-3-ethoxy-propyloxycarbonyl) benzene 1.2 g of the above compound (3) was dissolved in 30 ml of ethanol, and 3 g of benzylamine was added dropwise. After stirring at room temperature for one day, the mixture was diluted with 300 ml of ether, washed with diluted hydrochloric acid and water in that order, and dried over magnesium sulfate. After evaporating the solvent, the residue was isolated and purified by silica gel column chromatography to obtain 0.96 g of the desired product.

【0029】(5) R-(+)-3-トリフルオロメチル-4-(1-ト
リフルオロメチル−3-エトキシ−プロピルオキシカルボ
ニル)フェニル=4'−n-ノニルオキシビフェニル−4-カ
ルボキシレートの製造。 (1) で製造した4-(4'-n-ノニルオキシ) ビフェニルカル
ボン酸 1.0g に、塩化チオニルを大過剰加え、5時間還
流した。過剰の塩化チオニルを留去した後、ピリジン 1
0ml 、トルエン 25ml を加えてから、(4) で得たフェノ
ール誘導体 0.84gのベンゼン溶液 25ml を滴下し、室温
で、10時間反応させた。反応終了後、エーテル 300mlで
希釈し、希塩酸、1N水酸化ナトリウム水溶液、水の順で
洗浄して、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。次
に、溶媒を留去してから、シリカゲルクロマトグラフィ
ーで単離した。ついで、エタノールで再結晶して目的物
1.3g を得た。
(5) R-(+)-3-trifluoromethyl-4- (1-trifluoromethyl-3-ethoxy-propyloxycarbonyl) phenyl = 4'-n-nonyloxybiphenyl-4-carboxylate Manufacturing of. A large excess of thionyl chloride was added to 1.0 g of 4- (4'-n-nonyloxy) biphenylcarboxylic acid prepared in (1), and the mixture was refluxed for 5 hours. After distilling off excess thionyl chloride, pyridine 1
After adding 0 ml and 25 ml of toluene, 25 ml of a benzene solution containing 0.84 g of the phenol derivative obtained in (4) was added dropwise, and reacted at room temperature for 10 hours. After completion of the reaction, the mixture was diluted with 300 ml of ether, washed with diluted hydrochloric acid, a 1N aqueous solution of sodium hydroxide and water in this order, and the organic layer was dried over magnesium sulfate. Next, the solvent was distilled off, and the residue was isolated by silica gel chromatography. Then, recrystallize with ethanol
1.3 g were obtained.

【0030】実施例2、3 (一般式(1) : R=C9H19, m=3, n=2 (E2)) R-(+)-3-トリフルオロメチル-4-(1-トリフルオロメチル
−4-エトキシ−ブチルオキシカルボニル)フェニル=4'
−n-ノニルオキシビフェニル−4-カルボキシレートの製
造、および (一般式(1) : R=C9H19, m=4, n=2 (E3)) R-(+)-3-トリフルオロメチル-4-(1-トリフルオロメチル
−5-エトキシ−ペンチルオキシカルボニル)フェニル=
4'−n-ノニルオキシビフェニル−4-カルボキシレートの
製造。
Examples 2 and 3 (General formula (1): R = C 9 H 19 , m = 3, n = 2 (E2)) R-(+)-3-trifluoromethyl-4- (1- Trifluoromethyl-4-ethoxy-butyloxycarbonyl) phenyl = 4 '
Preparation of -n-nonyloxybiphenyl-4-carboxylate, and (general formula (1): R = C 9 H 19 , m = 4, n = 2 (E3)) R-(+)-3-trifluoro Methyl-4- (1-trifluoromethyl-5-ethoxy-pentyloxycarbonyl) phenyl =
Production of 4'-n-nonyloxybiphenyl-4-carboxylate.

【0031】実施例1におけるR-(+)-1,1,1-トリフルオ
ロ−4-エトキシ−2-ブタノールの代わりにR-(+)-1,1,1-
トリフルオロ−5-エトキシ−2-ペンタノール、R-(+)-1,
1,1-トリフルオロ−6-エトキシ−2-ヘキサノールを用い
た以外は実施例1とまったく同様に操作して目的物を得
た。
Instead of R-(+)-1,1,1-trifluoro-4-ethoxy-2-butanol in Example 1, R-(+)-1,1,1-
Trifluoro-5-ethoxy-2-pentanol, R-(+)-1,
The desired product was obtained in exactly the same manner as in Example 1, except that 1,1-trifluoro-6-ethoxy-2-hexanol was used.

【0032】実施例1〜3で得た目的物の式、1H-NMRス
ペクトルデーターを化3、表1にそれぞれ示した。相の
同定を、テクスチャー観察、コノスコープ像の観察及び
DSC(示差走差熱量計)の測定により行なった。コノスコ
ープ像の観察はフェリ誘電相の同定に有力な手段であ
る。コノスコープ像の観察は文献(J. Appl. Phys. 31,
793, (1992))に従って行った。また、光学応答を調べ
た。セルは以下の手順で作成した。ITO電極付のガラス
基板をポリイミドコーティング後 (膜厚 80nm)、一対の
ガラス基板の片方のみをラビング処理した。粒径 1.6μ
mのスペーサを介し、一対のガラス基板を貼り合わせテ
ストセルとした。
The formula and 1H-NMR spectrum data of the target compound obtained in Examples 1 to 3 are shown in Chemical Formula 3 and Table 1, respectively. Phase identification can be performed by texture observation, conoscopic image observation and
The measurement was performed by DSC (differential scanning calorimetry). Observation of a conoscopic image is a powerful tool for identifying a ferrielectric phase. Observation of conoscopic images is described in the literature (J. Appl. Phys. 31,
793, (1992)). In addition, the optical response was examined. The cell was created by the following procedure. After a glass substrate with an ITO electrode was coated with polyimide (film thickness: 80 nm), only one of the pair of glass substrates was rubbed. Particle size 1.6μ
A pair of glass substrates were bonded to each other via a spacer m to form a test cell.

【0033】テストセルに上記化合物を等方相の状態で
充填した。このセルを、毎分 1.0℃で徐冷して、液晶を
配向させた。次にテストセルに±10V, 5Hzの三角波電圧
を印加して、透過光量の変化をフォトマルチプライヤー
により測定した。しきい値電圧は、透過光強度が90%と
なる値と定義した。これらの結果を表2にまとめて示し
た。
A test cell was filled with the above compound in an isotropic phase. The cell was gradually cooled at 1.0 ° C./min to align the liquid crystal. Next, a triangular wave voltage of ± 10 V, 5 Hz was applied to the test cell, and a change in the amount of transmitted light was measured by a photomultiplier. The threshold voltage was defined as a value at which the transmitted light intensity was 90%. These results are summarized in Table 2.

【0034】[0034]

【表1】 実施例1〜3(E1-E3) の1H-NMRスペクトルデーター 水素原子番号 1 2 3 4 5 6 7 8 E1 δ(ppm) 4.0 7.0 7.6 7.8 8.2 7.8 8.0 5.8 E2 4.0 7.0 7.6 7.8 8.2 7.8 8.0 5.6 E3 4.0 7.0 7.6 7.8 8.2 7.8 8.0 5.6 Table 1 1H-NMR spectrum data of Examples 1 to 3 (E1-E3)-hydrogen atom number 1 2 3 4 5 6 7 8 E1 δ (ppm) 4.0 7.0 7.6 7.8 8.2 7.8 8.0 5.8 E2 4.0 7.0 7.6 7.8 8.2 7.8 8.0 5.6 E3 4.0 7.0 7.6 7.8 8.2 7.8 8.0 5.6

【0035】[0035]

【表2】 上記相系列中の () 内の数値は転移温度 (℃) 、Crは結
晶相、SCγ* はカイラルスメクチックCγ相(フェリ誘
電相)、Iは等方相をそれぞれ示す。
[Table 2] Numerical values in parentheses in the above phase series indicate the transition temperature (° C.), Cr indicates a crystal phase, SCγ * indicates a chiral smectic Cγ phase (ferrielectric phase), and I indicates an isotropic phase.

【0036】[0036]

【化3】 Embedded image

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】フェリ誘電相における分子配列状態を示す。FIG. 1 shows a molecular arrangement state in a ferrielectric phase.

【図2】フェリ誘電相の三角波電圧に対する光学応答を
示す。
FIG. 2 shows an optical response of a ferrielectric phase to a triangular wave voltage.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 隆宏 茨城県つくば市和台22番地 三菱瓦斯化学 株式会社総合研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takahiro Matsumoto 22nd Wadai, Tsukuba, Ibaraki Pref. Mitsubishi Gas Chemical Company, Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1) で表されるフェリ誘電性
液晶化合物。 【化1】 (式中、Rは炭素数 8〜10の直鎖アルキル基、m は 2〜
4 の整数 nは2以上の整数、C*は不斉炭素である)
1. A ferrielectric liquid crystal compound represented by the following general formula (1). Embedded image (Wherein, R represents a straight-chain alkyl group having 8 to 10 carbon atoms, and m represents 2 to
An integer of 4 n is an integer of 2 or more, and C * is an asymmetric carbon)
【請求項2】 該一般式(1) において、Rの炭素数が9
である請求項1記載のフェリ誘電性液晶化合物。
2. In the general formula (1), R has 9 carbon atoms.
The ferrielectric liquid crystal compound according to claim 1, which is:
【請求項3】 該一般式(1) において、nが2である請
求項1記載のフェリ誘電性液晶化合物。
3. The ferrielectric liquid crystal compound according to claim 1, wherein n is 2 in the general formula (1).
【請求項4】 フェリ誘電相の高温側の転移温度が、30
℃以上である請求項1記載のフェリ誘電性液晶化合物。
4. The transition temperature on the high-temperature side of the ferrielectric phase is 30.
2. The ferrielectric liquid crystal compound according to claim 1, wherein the temperature is higher than or equal to ° C.
【請求項5】 フェリ誘電相の温度範囲が、10℃以上で
ある請求項1記載のフェリ誘電性液晶化合物。
5. The ferrielectric liquid crystal compound according to claim 1, wherein the temperature range of the ferrielectric phase is 10 ° C. or higher.
【請求項6】 フェリ誘電状態から強誘電状態へ転移す
るときのしきい値電圧が 5V/μm以下である請求項1記
載のフェリ誘電性液晶化合物。
6. The ferrielectric liquid crystal compound according to claim 1, wherein the threshold voltage at the time of transition from the ferrielectric state to the ferroelectric state is 5 V / μm or less.
【請求項7】 フェリ誘電状態から強誘電状態へ転移す
るときのしきい値電圧が 2V/μm以下である請求項1記
載のフェリ誘電性液晶化合物。
7. The ferrielectric liquid crystal compound according to claim 1, wherein a threshold voltage at the time of transition from the ferrielectric state to the ferroelectric state is 2 V / μm or less.
【請求項8】 電圧によって、2つのフェリ誘電状態と
2つの強誘電状態での間でスイッチグすることを特徴と
する請求項1記載のフェリ誘電性液晶。
8. The ferrielectric liquid crystal according to claim 1, wherein switching is performed between two ferrielectric states and two ferroelectric states by a voltage.
【請求項9】 フェリ誘電状態から強誘電状態へ変化す
る電圧と、強誘電状態からフェリ誘電状態へ変化する電
圧の差がない請求項1記載のフェリ誘電性液晶。
9. The ferrielectric liquid crystal according to claim 1, wherein there is no difference between a voltage changing from the ferrielectric state to the ferroelectric state and a voltage changing from the ferroelectric state to the ferrielectric state.
【請求項10】 各画素毎に薄膜トランジスタあるいは
ダイオード等の非線形能動素子を設置した基板間に請求
項1記載のフェリ誘電性液晶を狭持することを特徴とす
るアクティブマトリクス液晶表示素子
10. An active matrix liquid crystal display device comprising the ferrielectric liquid crystal according to claim 1 sandwiched between substrates on which a non-linear active device such as a thin film transistor or a diode is provided for each pixel.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015164915A (en) * 2014-02-05 2015-09-17 Jnc株式会社 Carbonyl derivative, liquid crystal composition comprising the compound, and liquid crystal display device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015164915A (en) * 2014-02-05 2015-09-17 Jnc株式会社 Carbonyl derivative, liquid crystal composition comprising the compound, and liquid crystal display device

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