JP2992335B2 - カルボン酸エステル化合物、液晶化合物および液晶組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は新規なカルボン酸エステル化合物、液晶化合
物および液晶組成物に関する。さらに詳しくは、本発明
は、表示素子などに用いられる新規なカルボン酸エステ
ル化合物、液晶化合物および液晶組成物に関する。

発明の技術的背景 従来から使用されているOA機器などの表示デバイス
は、TN（ツイストネマチック）モードで駆動するものが
多い。

ところが、この方式を採用した場合、表示されている
画像を変えるためには、液晶化合物の分子位置を変える
必要があるため、駆動時間が長くなり、また液晶化合物
の分子位置を変えるために必要とされる電圧、即ち、消
費電力も大きくなるとの問題がある。

これに対して強誘電性液晶化合物を用いたスイッチン
グ素子は、液晶化合物の分子の配向方向を変えるだけで
スイッチング素子として機能させることができるので、
スイッチング時間が非常に短縮される。さらに、強誘電
性液晶化合物のもつ自発分極（Ps）と電解強度（Ｅ）と
の積（Ps×Ｅ）が分子の配向方向を変えるための実効エ
ネルギー強度であるので、消費電力も非常に少なくな
る。そして、このような強誘電性液晶化合物は、印加電
界の方向によって二つの安定状態、すなわち双安定性を
持つので、スイッチングのしきい値特性も非常に良好で
あり、動画用の表示デバイスなどとして用いるのに特に
適している。

このような強誘電性液晶化合物を光スイッチング素子
などに使用する場合、強誘電性液晶化合物には、動作温
度範囲が常温付近あるいはそれ以下であること、動作温
度幅が広いこと、スイッチング速度が大きい（速い）こ
とおよびスイッチングしきい値電圧が適正な範囲内にあ
ることなど多くの特性が要求される。

しかしながら、従来公知の強誘電性液晶化合物に関し
ては、例えばR.B.Meyer,et.al.,の論文「ジャーナル・
デ・フイジーク（J.de Phys.）36巻Ｌ−69頁、1975
年］、田口雅明、原田隆正の論文［第11回液晶討論会予
稿集168頁、1985年］に記載されているように、一般に
動作温度が狭く、また動作温度範囲が広い強誘電性液晶
化合物であっても、その他の特性が充分でない等、強誘
電性液晶物質として実用上満足できるものは得られてい
ない。

発明の目的 本発明は、新規なカルボン酸エステル化合物を提供す
ることを目的としている。

さらに本発明は、特に動作温度が広く、スイッチング
速度が大きく、スイッチングしきい値電圧が適正な範囲
にあり、極めて少ない消費電力が作動する等の優れた特
性を有する表示デバイス等を形成し得る液晶化合物およ
び液晶組成物を提供することを目的としている。

発明の概要 本発明のカルボン酸エステル化合物は、下記式［Ｉ］
で表される。

ただし、式［Ｉ］において、Ｒは、炭素原子数３〜20
のアルキル基、炭素原子数３〜20のアルコキシ基および
炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基よりなる群か
ら選ばれる一種の基であり、 で表されるいずれかの基を表し、 は、 よりなる群から選ばれる基を表す。

また、本発明の液晶化合物は上記式［Ｉ］で表される
ことを特徴としている。

さらに、本発明の液晶組成物は上記式［Ｉ］で表され
るカルボン酸エステル化合物を含有していることを特徴
としている。

本発明により新規なカルボン酸エステル化合物が提供
される。このカルボン酸エステル化合物を液晶化合物と
して用いることにより、動作温度範囲が広くスイッチン
グ速度が大きく、消費電力が極めて少なく、しかも安定
したコントラストが得られるなどの優れた特性を有する
各種デバイスを製造することができる。

発明の具体的説明 次に本発明のカルボン酸エステル化合物について具体
的に説明する。

本発明のカルボン酸エステル化合物は、次式［Ｉ］で
表される。

ただし、式［Ｉ］において、Ｒは、炭素原子数３〜20
のアルキル基、炭素原子数３〜20のアルコキシ基および
炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基よりなる群か
ら選ばれる一種の基である。

上記式［Ｉ］において、Ｒが炭素原子数３〜20のアル
キル基である場合には、このようなアルキル基は、直鎖
状、分枝状および脂環状のいずれの形態であってもよい
が、Ｒが直鎖状のアルキル基であるカルボン酸エステル
の分子は、分子がまっ直ぐに伸びた剛直構造をとるた
め、優れた液晶性を示す。このような直鎖状のアルキル
基としては、炭素原子数６〜20のアルキル基が好まし
く、その具体的な例としては、ヘキシル基、ヘプチル
基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル
基、ヘキサデシル基およびオクタデシル基などを挙げる
ことができる。

また、Ｒが炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基
である場合には、その例としては、上記のようなアルキ
ル基の水素原子の少なくとも一部が、Ｆ、Cl、Brおよび
Ｉなどのハロゲン原子で置換された基を挙げることがで
きる。

また、Ｒが炭素原子数３〜20のアルコキシ基である場
合には、このようなアルコキシ基の例としては、上記の
ようなアルキル基を有するアルコキシ基を挙げることが
できる。このようなアルコキシ基の具体的な例として
は、ヘキソキシ基、ヘプトキシ基、オクチルオキシ基、
ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ
基、ドデシルオキシ基、テトラデシルオキシ基、へプタ
デシルオキシ基、ヘキサデシルオキシ基およびオクタデ
シルオキシ基を挙げることができる。

本発明のカルボン酸エステル化合物を液晶化合物とし
て使用する場合には、式［Ｉ］において、Ｒがアルコキ
シ基である化合物の有用性が高い。

さらに、上記式［Ｉ］において、 は、 よりなる群から選ばれる一種類の基を表す。

従って、上記式［Ｉ］で表される本発明のカルボン酸
エステル化合物としては具体的には、例えば次式［１］
〜［32］で表される化合物を挙げることができる。

本発明のカルボン酸エステル化合物は、公知の合成技
術を組み合わせて利用することにより製造することがで
きる。

例えば、上記のカルボン酸エステル化合物は、以下に
示す合成経路に従って合成することができる。なお、以
下に示す反応経路の例においては、Ｒがアルコキシ基で
ある場合を例にして、本発明のカルボン酸エステル化合
物の合成例について説明している。

すなわち、例えば、トランス−４−（４′−アルコキ
シフェニル）シクロヘキサンカルボン酸と、６ヒドロキ
シナフタレン−２−カルボン酸ベンジルエステルのよう
な芳香族エステル化合物とを、４−N,N′−ジメチルア
ミノピリジンおよび塩化メチレンを溶媒として用い、N,
N′−ジシクロヘキシルカルボジイミドなどのエステル
化剤を滴下しながら反応させることにより、４−（４′
−ｎ−アルコキシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸
４″−ベンジルオキシカルボニルナフタレンカルボン酸
エステルを得る。

上記のようにして得られた４−（４′−ｎ−アルコキ
シフェニル）シクロヘキサンカルボン酸−４″−ベンジ
ルオキシカルボニルナフタレンカルボン酸エステルをテ
トラヒドロフラン等の溶媒に投入してパラジウム−炭素
等の還元触媒の存在下に水素ガスを用いて還元すること
により、４−（４′−ｎ−アルコキシフェニル）シクロ
ヘキサンカルボン酸−４″−ベンジルオキシカルボニル
ナフタレンカルボン酸を得る。

次いで、４−Ｎ′ジメチルアミノピリジン及び塩化メ
チレンを溶媒として用いて、N,N−ジシクロヘキシルカ
ルボジイミド溶液を滴下しながら、１−トリフルオロメ
チルヘプチルアルコールと、上記工程で得られた４−
（４′−ｎ−アルコキシフェニル）シクロヘキサンカル
ボン酸−４″−ベンジルオキシカルボニルナフタレンカ
ルボン酸を反応させることにより、本発明のカルボン酸
エステル化合物を得ることができる。

なお、上記方法は、本発明のカルボン酸エステル化合
物の製造方法の一例であり、本発明のカルボン酸エステ
ル化合物は、このような製造方法により限定的に解釈さ
れるべきではない。

上記のようにして得られる本発明に係るカルボン酸エ
ステルの内、次式で表される６−［トランス−４′−
（４″−ｎ−デシルオキシフェニル）シクロヘキサンカ
ルボニルオキシ］ナフタレン−２−カルボン酸Ｒ−１″
−トリフルオロメチルヘプチルエステルの¹H−NMRスペ
クトルのチャートを第１図に示す。

なお、上記式中において、１〜13の番号は水素原子を
示し、この番号は、第１図におけるピークに賦した番号
に対応している。

また、次式で表されるトランス−４−｛４′−［トラ
ンス−４″−（４−ｎ−デシルオキシフェニル）シク
ロヘキサンカルボニルオキシ］フェニル｝シクロヘキサ
ンカルボン酸Ｒ−１′−トリフルオロメチルヘプチル
エステルの¹H−NMRスペクトルのチャートを第２図に示
す。

なお、上記式中において、１〜12の番号は水素原子を
示し、この番号は、第２図におけるピークに賦した番号
に対応している。

上記のようにして得られた式［Ｉ］で表されるカルボ
ン酸エステル化合物は、有機化合物の合成原料等として
使用することができる他、例えば液晶化合物として好適
に使用することができる。

そして、このカルボン酸エステル化合物のうち、液晶
化合物としては、次式［２］、［10］および［26］で表
される化合物が優れた液晶特性を示す。

この液晶化合物［２］、［10］および［26］の相転移
温度を表１に示す。なお以下に示す表などにおいて、Cr
y.は液晶相、SmC^＊はカイラルスメクチックＣ相、SmAは
スメクチックＡ相、Isoは等方性液体を表わす。

本発明の液晶化合物には、表１に例示したように、広
い温度範囲でスメクチック相を呈する化合物が多い。

従来液晶化合物を単独で使用した場合に、この化合物
のように広範囲の温度でスメクチック相を示す液晶化合
物はほとんど知られていない。

そして、本発明の液晶化合物は、スメクチック相を示
す温度が広いだけでなく、このような液晶化合物を用い
て製造された光スイッチング素子は、高速応答性にも優
れている。

本発明の液晶化合物は、単独で使用することもできる
が、他の液晶化合物と混合して液晶組成物として使用す
ることが好ましい。例えば、本発明の液晶化合物は、カ
イラルスメクチック液晶組成物の主剤あるいは、他のス
メクチック相を示す化合物を主剤とする液晶組成物の助
剤として使用することができる。

すなわち、強誘電性を示す液晶化合物は、電圧を印加
することにより、光スイッチング現象を誘発し、この現
象を利用することにより、応答性のよい表示装置を作製
することができる（例えば特開昭56−107216号公報、特
開昭59−118744号公開公報参照、特願平２−1166392号
明細書参照）。

そして、このような表示装置に使用できる強誘電性液
晶化合物は、カイラルスメクチックＣ相、カイラルスメ
クチックＦ相、カイラルスメクチックＧ相、またはカイ
ラルスメクチックＨ相、カイラルスメクチックＩ相、カ
イラルスメクチックＪ相あるいはカイラルスメクチック
Ｋ相のいずれかの相を示す化合物である。しかし、カイ
ラルスメクチックＣ相（SmC_＊相）以外ではこのような
液晶化合物を用いた表示素子は一般に応答速度が大きい
（遅い）ため、従来では応答速度の小さい（速い）カイ
ラルスメクチックＣ相で駆動させることが実用上有利で
あるとされていた。

しかしながら、本発明者らが既に提案したようなスメ
クチックＡ相における表示素子の駆動法（特願昭62−15
7808号明細書）を利用することにより、本発明の強誘電
性液晶化合物は、カイラルスメクチックＣ相だけでなく
スメクチックＡ相で使用することができる。従って、本
発明の液晶化合物を他の液晶化合物に配合することによ
り、液晶温度幅または範囲が広く、さらに電気光学対応
が高速化した液晶組成物を得ることができる。

本発明の液晶化合物を用いて液晶組成物を製造する場
合、上述のように、この液晶化合物は、主剤として使用
することもでき、また助剤として使用することができ
る。

このような本発明の液晶化合物を含む液晶組成物にお
いて、上記式［Ｉ］で表わされる液晶化合物の含有率
は、用いられる液晶化合物の特性、組成物の粘度、動作
温度、用途などを考慮して適宜設定することができる。
特に液晶組成物中における液晶物質の合計重量に対し
て、この液晶化合物を通常は１〜99重量％の範囲、好ま
しくは５〜75重量％の範囲の量で用いる。

また、本発明の液晶化合物は、液晶組成物中に１種ま
たは２種以上配合されていてもよい。

この液晶組成物において、上記式［Ｉ］で表わされる
液晶化合物と共に配合することができるカイラルスメク
チックＣ相を呈する化合物の例としては、（＋）−４′
−（２″−メチルブチルオキシ）フェニル−６−オクチ
ルオキシナフタレン−２−カルボン酸エステル、 ４′−デシルオキシフェニル−６−（（＋）−２″−
メチルブチルオキシ）ナフタレン−２−カルボン酸エス
テル、 を挙げることができる。

さらに、上記のカイラルスメクチックＣ相を呈する化
合物以外の化合物で、上記の式［Ｉ］で表されるカルボ
ン酸エステル化合物を配合することにより、液晶組成物
を構成することができる液晶化合物の例としては、 のようなシッフ塩基系液晶化合物、 のようなアゾキシ系液晶化合物、 のような安息香酸エステル系液晶化合物、 のようなシクロヘキシルカルボン酸エステル系液晶化合
物、 のようなジフェニル系液晶化合物、 のようなターフェノール系液晶化合物、 のようなシクロヘキシル系液晶化合物、 および のようなピリミジン系液晶化合物に代表されるネマチッ
ク系の液晶化合物をはじめとして、さらに塩酸コレステ
リン、ノナン酸コレステリンおよびオレイン酸コレステ
リンなどのコレステリック系の液晶化合物並びに公知の
スメクチック系の液晶化合物を挙げることができる。

なお、本発明に係る液晶化合物を用いて例えば表示素
子などを形成する際には、上記の液晶化合物に加えてさ
らに、例えば、電動性賦与剤および寿命向上剤など、通
常の液晶化合物と共に用いられる添加剤を配合してもよ
い。

本発明の液晶化合物と上記のような液晶化合物および
他の添加剤を通常の方法により混合することにより液晶
組成物とすることができる。

このような液晶組成物を使用して液晶素子を調製する
ことができる。

上記のような液晶組成物を用いた液晶素子の断面の一
例を第３図に示す。

この液晶素子は、第３図に示すように、基本的には、
２枚の透明基板（以下基板ともいう）1a,1bとこの２枚
の基板1a,1bによって構成される間隙３とからなるセル
２、およびこのセルの間隙３に充填された液晶組成物４
より構成されている。

この基板1a,1bは、少なくとも一方が透明であること
が必要であり、通常は、基板として、ガラスあるいはポ
リカーボネート等の透明プラスチック等が使用される。

このような基板1a,1bの内の少なくともいずれか一方
の基板の、少なくともこの基板が液晶組成物と対面する
面（基板の内面）には、通常は、酸化インジウム−スズ
等からなる電極5a,5bが設けられている。また、基板と
して、上記のような基板上に透明電極が一体的に形成さ
れた透明電極基板を使用することもできる。

さらに、上記のような基板の液晶組成物に対面する少
なくとも一方の面には配向制御膜6a,6bが設けられてい
る。配向制御膜は、一方の基板に設けられていればよい
が、両者に配向制御膜が設けられていることが好まし
い。第３図には、配向制御膜がそれぞれの基板に一枚づ
つ、合計二枚設けられた態様が示されており、この配向
制御膜は6a,6bで示されている。このような配向制御膜
は、例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリ
アミドイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ
ビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、
ポリアミド、ポリスチレン、シロキサンポリイミド、セ
ルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹脂、アクリル樹
脂あるいは導電性ポリマーなどの高分子化合物から形成
される高分子膜；環化ゴム系フォトレジスト、フェノー
ルノボラック系フォトレジスト、ポリメチルメタクリレ
ート、エポキシ化1,4−ポリブタジエンのような電子線
フォトレジストの硬化体から形成される膜；および、Si
O、SiO₂、GeO、Al₂O₃、Y₂O₅、ZrO₂、MgF₂およびCeF₃な
どの無機化合物から形成される蒸着膜である。配向制御
膜としては、特にポリアミド膜、あるいは斜方蒸着され
たSiO膜あるいはGeO膜のような無機化合物の蒸着膜が好
ましい。この配向制御膜はいずれか一方の基板の液晶と
対面する面に設けられていればよいが、それぞれの基板
の液晶組成物と対面する面に一枚づつ、合計二枚設けら
れていることが好ましい。

この配向制御膜は、基板の液晶と接する面に、上記の
ような樹脂を例えばスピンコート法等により塗布する方
法、このように塗布した後に加熱処理する方法、樹脂フ
ィルムを貼着する方法、感光性樹脂を塗布した後、エネ
ルギー線を照射して硬化させる方法、無機材料を蒸着す
る方法等のように、使用する材料に対応させて種々の方
法を採用して形成することができる。

さらに、配向制御膜は、通常は配向処理されている。
ここで、配向処理とは、液晶分子を所定の方向に配向さ
せるための処理のことをいい、例えばポリイミドを用い
た場合には、ポリイミドを、例えば布などで一方向にこ
する等して行うラビング法により、このポリイミドに配
向処理を施すことができる。

配向制御膜の厚さは通常0.005〜0.25μｍ、好ましく
は0.01〜0.15μｍの範囲内にある。

それぞれの基板に配向制御膜を配置する場合、上記の
ような配向制御膜は、それによって規制される液晶化合
物の方向が一定になるように配置すればよい。殊に、一
方の配向制御膜の規制力によって配向される液晶化合物
の配向方向と、他方の配向制御膜の規制力によって配向
される液晶化合物の配向方向とが、略平行で、かつその
配向方向が実質的に逆になるように二枚の配向制御膜を
配置することが好ましい。このように配向制御膜を配置
することにより、セル内に注入された液晶組成物の初期
配向性が向上して、コントラスト等に優れた液晶素子が
得られる。

液晶組成物が充填されるセルには、上記のように配向
制御膜6a,6bが形成された二枚の基板1a,1bによって液晶
物質を充填する間隙３が形成されている。間隙３は、例
えば基板1a,1bを、その周囲にスペーサ７を介して配置
することにより形成することができる。このようにスペ
ーサ７を配置することにより、液晶組成物を充填するた
めの間隙３を確保することができると共に、液晶組成物
の漏洩を防止することもできる。なお、間隙３は、上記
のような側壁を形成するスペーサを用いて形成すること
ができると共に、液晶組成物中に所定の粒子径を有する
粒子（内部スペーサ）を配合することにより形成するこ
ともできる。

形成される間隙の幅は、通常1.5〜７μｍ、好ましく
は1.8〜５μｍの範囲内にある。

このような液晶素子においては、さらに、例えば光導
電膜、光遮断膜、光反射膜などの各種薄膜が設けられて
いてもよい。

このような液晶素子においては、上記のようなセルの
間隙３に本発明のカルボン酸エステル化合物を含む液晶
組成物が配向された状態で充填されている。

そして、このようにして形成されたセルの外側には、
少なくとも一枚の偏向板が配置される。第１図におい
て、偏向板は8a,8bで示されている。この偏向板8a,8b
は、偏向面が通常は70〜110度の角度、好ましくは90度
の角度を形成するように両者の配置関係が設定される。
さらに、このような二枚の偏向板の間に、液晶化合物が
充填され初期配向された液晶素子10（セルとセルの間隙
に充填された液晶組成物）を、偏向板8a、液晶素子10お
よび偏向板8bを透過した光線が最明状態もしくは最暗状
態になるように三者の位置関係を決定することが好まし
い。

上記のような液晶素子は、例えば次の方法で駆動させ
ることができる。

第１の方法は、配向された液晶化合物が充填されてい
る薄膜セルを２枚の偏向板の間に介在させ、この薄膜セ
ルに外部電界を印加し、強誘電性液晶化合物の配向ベク
トルを変えることにより、２枚の偏光板の偏光性と強誘
電性液晶化合物の複屈折とを利用して表示を行う方法で
ある。

このような薄膜セル内で、カイラルスメクチック相を
形成させると、液晶化合物は双安定性を示す。この特性
を利用すると、電界を反転させて一方の安定状態から他
の安定状態に液晶化合物を移行させることができる。そ
して、この２つの安定状態を利用して光スイッチングを
行うことができる。

本発明の液晶化合物のうちで、カイラルスメクチック
相を呈する強誘電性液晶化合物は自発分極を有するか
ら、一度電圧を印加すると電界消去後もメモリー効果を
有する。そこでこのメモリー効果を利用すれば薄膜セル
に電圧を印加し続ける一定の状態を維持することができ
る。従って、このような薄膜セルを有する表示デバイス
では消費電力の低減を図ることができる。さらに、この
場合、表示デバイスのコントラストは安定であり、しか
も非常に鮮明になる。

また、カイラルスメクチック液晶化合物を用いたスイ
ッチング素子では、分子の配向方向を変えるだけでスイ
ッチングが可能であり、電界強度の一次項が駆動に作用
するため、低電圧駆動が可能になる。

さらに、このスイッチング素子を用いれば、数＋マイ
クロ秒以下の高速応答を実現できるので、各素子の走査
時間は大幅に短縮され、走査線の多い大画面のディスプ
レイを製造することができる。

また、該化合物を含む反強誘電性の液晶組成物を用い
て光スイッチングを行うことができる。

また、本発明の液晶化合物は、双安定性を有しないス
メクチックＡ相においても、電界が加わると、誘起的に
分子が傾くので、この性質を利用して光スイッチングを
行うことができる。さらに、本発明の液晶化合物は、対
称性の低い液晶相においても、２つの以上の安定状態を
示すのでスメクチックＡ相の場合と同様にして光スイッ
チングを行うことができる。

本発明の液晶化合物を用いた第２の表示方法は、本発
明の液晶化合物と二色性色素とを混合し、色素の二色性
を利用する方法であり、この方法は、強誘電性液晶化合
物の配向方向を変えることにより色素による光の吸収波
長を変えて表示を行う方法である。この場合に使用する
色素は通常二色性色素であり、このような二色性色素の
例としては、アゾ色素、ナフトキノン系色素、シアニン
系色素およびアントラキノン系色素などを挙げることが
できる。

なお、本発明の液晶化合物を含む液晶組成物を用いた
液晶素子では、上記の表示方法の他に、通常利用されて
いる各種表示方法で採用することもできる。すなわち、
本発明の液晶化合物を含有する液晶組成物を用いた液晶
素子は、スタティック駆動、単純マトリックス駆動およ
び複合マトリックス駆動などの電気アドレス表示、光ア
ドレス表示、熱アドレス表示ならびに電子ビームアドレ
ス表示等の駆動方式により駆動させることができる。

このような液晶素子は、ホワイトテイラー型カラー表
示用デバイス、コレステリックネマチック相転移型表示
用デバイス、TN型セルにおけるリバースドメイン発生防
止用デバイスなどの各種デバイスとして使用することが
できる。

また、上記のような液晶素子は、熱書き込み型表示素
子、レーザー書き込み型表示素子などの記憶型液晶表示
素子に使用することができる。

さらに、強誘電性を有する液晶化合物を用いた素子
は、上記のような用途の他、光シャッターや液晶プリン
ターなどの光スイッチング素子、圧電素子および焦電素
子などの液晶素子に好ましく使用することができる。

発明の効果 本発明により新規なカルボン酸エステル化合物が提供
される。

この新規なカルボン酸エステル化合物は、光学的に活
性であり、しかも環構造が組み合わされた特定の構造を
有しており、この構造が剛直な構造体を形成しているの
で、室温近傍の広い温度範囲でスメクチック相を示し、
強誘電性液晶化合物として好ましく使用することができ
る。

この液晶化合物に、同種および／または他種の液晶化
合物を配合することによって、この液晶化合物が有して
いる強誘電性を損なうことなく、液晶相の作動温度の低
下を図ることができ、また温度範囲を広域化させること
ができる。

従って、この液晶化合物あるいは該化合物を含む液晶
組成物を用いることにより、広い温度範囲で高速応答性
を有する表示素子等を得ることができる。

さらに、このような素子を用いて製造した液晶ディス
プレイの走査時間は、大幅に短縮される。

また、本発明の液晶化合物は自発分極性を有している
ので、これを薄膜セルに充填して用いることにより、電
界消去後もメモリー効果を有するデバイスを得ることが
できる。

また、この液晶化合物あるいは該化合物を含む液晶組
成物は、室温付近の広い温度範囲でスメクチック相を示
し、反強誘電性液晶化合物として好ましく使用すること
ができる。

このようなデバイスでは、消費電力の低減化を図るこ
とができると共に、安定したコントラストが得られる。
また低電圧駆動も可能である。このようなデバイスは、
カルボン酸エステル化合物のスメクチック相を利用して
いるので、広い温度範囲で使用させる光スイッチング素
子に好ましく用いられる。

４ 次に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。また下記に使用したＲ
およびＳは、光学異性体のＲ体およびＳ体を意味する。

実施例１ ６−［トランス−４′−（４″−ｎ−デシルオキシフ
ェニル）シクロヘキサンカルボニルオキシ］ナフタレン
−２−カルボン酸Ｒ−１−トリフルオロメチルヘプチ
ルエステルの合成 第１段階 ６−ヒドロキシナフタレン−２−カルボン酸3.76g（2
0ミリモル）、ベンジルアルコール7.56g（70ミリモ
ル）、ジブチル酸化スズ0.07g（0.3ミリモル）の混合物
を200℃で窒素雰囲気下４時間反応させた。

反応混合物を減圧することにより、ベンジルアルコー
ルを除去した。残渣をカラムクロマトグラフィーを用い
て分離することにより、白色固体である６−ヒドロキシ
ナフタレン−２−カルボン酸ベンジルエステル5.17g（1
8.6ミリモル）を得た。

第２段階 第１段階で得られた６−ヒドロキシナフタレン−２−
カルボン酸ベンジルエステル1.39g（５ミリモル）、ト
ランス−４−（４′−ｎ−デシルオキシフェニル）シク
ロヘキサンカルボン酸1.80g（５ミリモル）、４−N,N−
ジメチルアミノピリジン0.12g（１ミリモル）および塩
化メチレン20mlの混合物に、N,N′−ジシクロヘキシル
カルボジイミド1.03g（５ミリモル）を含む塩化メチレ
ン溶液10mlを攪拌下に2.5時間かけて滴下した。

さらに常温で10時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物をカラムクロマトグラフを用いて分離することによ
り、白色固体である６−［トランス−４′−（４″−ｎ
−デシルオキシフェニル）シクロヘキサンカルボニルオ
キシ］ナフタレン−２−カルボン酸ベンジルエステル2.
67g（4.3ミリモル）を得た。

第３段階 第２段階で得られた６−［トランス−４′−（４″−
ｎ−デシルオキシフェニル）シクロヘキサンカルボニル
オキシ］ナフタレン−２−カルボン酸ベンジルエステル
2.60g（4.19ミリモル）、５％パラジウム−炭素触媒2.0
g、テトラヒドロフラン30mlからなる混合物中に室温で
攪拌下に水素ガスを２時間吹き込んだ。

次いで、反応混合物を濾過助剤であるセライトを用い
て濾過し、さらに得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカ
ラムクロマトグラフィーを用いて分離することにより、
白色固体である６−［トランス−４′−（４″−ｎ−デ
シルオキシフエニルシクロヘキサンカルボニルオキ
シ）］ナフタレン−２−カルボン酸1.96g（3.70ミリモ
ル）を得た。

第４段階 第３段階で得られた６−［トランス−４′−（４″−
ｎ−デシルオキシフエニル）シクロヘキサンカルボニル
オキシ］ナフタレン−２−カルボン酸0.975g（1.5ミリ
モル）、Ｒ−１−トリフルオロメチルヘプチルアルコー
ル0.795g（1.5ミリモル）、４−N,N−ジメチルアミノピ
リジン0.012g（0.1ミリモル）および塩化メチレン30ml
の混合物に、N,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミド
0.32g（1.5ミリモル）を含む塩化メチレン溶液3mlを室
温で攪拌下１時間をかけて滴下した。

さらに室温で５時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物をカラムクロマトグラフィーを用いて分離することに
より、白色固体0.64gを得た。

この白色固体についてFD−マススペクトルを測定した
ところ、M/eの値は696であった。

第１図にこの化合物の¹H−NMRスペクトルのチャート
を示す。

これらの分析結果より得られた化合物が目的とする６
−［トランス−４′−（４″−ｎ−デシルオキシフェニ
ル）シクロヘキサンカルボニルオキシ］ナフタレン−２
−カルボン酸Ｒ−１−トリフルオロメチルヘプチルエ
ステル（例示化合物［２］）であると同定した。

実施例２ トランス−４−｛４′−［トランス−４″−（４−
ｎ−デシルオキシフェニル）シクロヘキサンカルボニル
オキシ］フェニル｝シクロヘキサンカルボン酸Ｒ−１
′−トリフルオロメチルヘプチルエステルの合成 第１段階 トランス−４−（４′−ヒドロキシフェニル）シクロ
ヘキサンカルボン酸2.20g（10ミリモル）、臭化ベンジ
ル6.84g（40ミリモル）、炭酸カリウム5.53g（40ミリモ
ル）およびジメチルホルムアミド50mlの混合物を120℃
で４時間攪拌した。

さらに室温で４時間攪拌を続けた。

反応混合物を水450ml中に添加して得られた粘稠物を
濾過し、ヘキサンで洗浄することにより、白色固体であ
るトランス−４−（４′−ベンゾイルオキシフェニル）
シクロヘキサンカルボン酸ベンジルエステル2.54g（6.4
ミリモル）を得た。

第２段階 第１段階で得られたトランス−４−（４′−ベンジル
オキシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸ベンジルエ
ステル2.54g（6.4ミリモル）、85％水酸化カリウム水溶
液0.86g（13ミリモル）およびエタノール30ml、水30ml
の混合物を120℃で９時間攪拌した。

反応混合物を水200mlに添加し、塩酸を滴下すること
により系を酸性にしたところ、白色固体が得られた。こ
れを濾過することにより、白色固体であるトランス−４
−（４′−ベンジルオキシフェニル）シクロヘキサンカ
ルボン酸1.68g（5.4ミリモル）を得た。

第３段階 第２段階で得られたトランス−４−（４′−ベンジル
オキシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸1.68g（5.4
ミリモル）、Ｒ−１−トリフルオロメチルヘプチルアル
コール0.994g（5.4ミリモル）、４−N,N−ジメチルアミ
ノピリジン0.12g（１ミリモル）および塩化メチレン20m
lの混合物に、N,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミド
1.11g（5.4ミリモル）を含む塩化メチレン溶液10.8mlを
攪拌下に１時間かけて滴下した。

さらに常温で10時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物をカラムクロマトグラフィーを用いて分離することに
より白色固体であるトランス−４−（４′−ベンジルオ
キシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸Ｒ−１″−ト
リフルオロメチルヘプチルエステル2.27g（4.76ミリモ
ル）を得た。

第４段階 第３段階で得られたトランス−４−（４′−ベンジル
オキシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸Ｒ−１″−
トリフルオロメチルヘプチルエステル2.27g（4.76ミリ
モル）、５％パラジウム−炭素触媒1.6g、テトラハイド
ロフラン57mlからなる混合物中に、室温で攪拌下に水素
ガスを6.5時間吹き込んだ。

次いで、反応混合物を濾過助剤であるセライトを用い
て濾過し、さらに得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカ
ラムクロマトグラフィーを用いて分離することにより、
無色粘稠物であるトランス−４−（４′−ヒドロキシフ
ェニル）シクロヘキサンカルボン酸Ｒ−１″−トリフル
オロメチルヘプチルエステル1.90g（4.76ミリモル）を
得た。

第５段階 第４段階で得られたトランス−４−（４′−ヒドロキ
シフェニル）シクロヘキシルカルボン酸Ｒ−１″−トリ
フルオロメチルヘプチルエステル0.386g（１ミリモ
ル）、トランス−４−（４′−ｎ−デシルオキシフェニ
ル）シクロヘキサンカルボン酸0.360g（１ミリモル）、
４−N,N−ジメチルアミノピリジン0.012g（0.1ミリモ
ル）および塩化メチレン20mlの混合物にN,N'ジシクロヘ
キシルカルボジイミド0.21g（１ミリモル）を含む塩化
メチレン溶液2mlを室温で攪拌下、１時間かけて滴下し
た。

さらに室温で８時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物をカラムクロマトグラフィーを用いて分離することに
より白色固体0.50gを得た。

この白色固体について、FD−マススペクトルを測定し
たところM/eの値は728であった。

第２図にこの化合物の¹H−NMRスペクトルのチャート
を示す。

これらの分析結果より得られた化合物が目的とするト
ランス−４−｛４′−［トランス−４″−（４−ｎ−
デシルオキシフエニル）シクロヘキサンカルボルオキ
シ］フェニル｝シクロヘキサンカルボン酸Ｒ−１′−
トリフルオロメチルヘプチルエステル（例示化合物［1
0］）であると同定した。

実施例３ ４′−［トランス−４″−（４−ｎ−デシルオキシ
フエニル）シクロヘキサンカルボニルオキシ］ビフエニ
ル−４−カルボン酸Ｒ−１′−トリフルオロメチルヘ
プチルエステルの合成 第１段階 ４′−ヒドロキシビフェニル−４−カルボン酸6.42g
（30ミリモル）、臭化ベンジル20.52g（120ミリモ
ル）、炭酸カリウム16.58g（120ミリモル）およびジメ
チルホルムアミド40mlの混合物を120℃で2.5時間攪拌し
た。

さらに室温で4.5時間攪拌した。

反応混合物を水500mlに添加し、濾別することによ
り、白色固体である４′−ベンジルオキシビフェニル−
４−カルボン酸ベンシルエステルを得た。

第２段階 第１段階で得られた４′−ベンジルオキシビフェニル
−４−カルボン酸ベンジルエステル11.82g（30ミリモ
ル）、85％水酸化カリウム水溶液3.96g（60ミリモ
ル）、エタノール30mlおよび水30mlの混合物を４時間、
加熱還流した。

反応混合物を水400mlに注ぎ、塩酸を添加して系を酸
性にしたところ、白色固体が得られた。これを濾過する
ことにより、白色固体である４′−ベンジルオキシビフ
ェニル−４−カルボン酸7.95g（26.2ミリモル）を得
た。

第３段階 第２段階で得られた４′−ベンジルオキシビフェニル
−４−カルボン酸1.50g（５ミリモル）、Ｒ−１−トリ
フルオロメチルヘプチルアルコール0.92g（５ミリモ
ル）、４−N,N−ジメチルアミノピリジン0.122g（１ミ
リモル）および塩化メチレン30mlの混合物に、N,N′−
ジシクロヘキシルカルボジイミド1.03g（５ミリモル）
を含む塩化メチレン溶液10mlを攪拌下に３時間をかけて
滴下した。

さらに常温で４時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物をカラムクロマトグラフィーを用いて分離することに
より、無色液体である４′−ベンジルオキシビフェニル
−４−カルボン酸Ｒ−１″−トリフルオロメチルヘプチ
ルエステル1.17g（2.5ミリモル）を得た。

第４段階 第３段階で得られた４′−ベンジルオキシビフェニル
−４−カルボン酸Ｒ−１″−トリフルオロメチルヘプチ
ルエステル1.15g（2.44ミリモル）、５％パラジウム−
炭素触媒0.9g、テトラヒドロフラン50mlからなる混合物
中に室温で攪拌下に水素ガスを６時間吹き込んだ。

次いで、反応混合物を濾過助剤であるセライトを用い
て濾過し、さらに得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカ
ラムクロマトグラフィーを用いて無色液体である４′−
ヒドロキシビフェニル−４−カルボン酸Ｒ−１″−トリ
フルオロメチルヘプチルエステル0.92g（2.44ミリモ
ル）を得た。

第５段階 第４段階で得られた４′−ヒドロキシビフェニル−４
−カルボン酸Ｒ−１″−トリフルオロメチルヘプチルエ
ステル0.38g（１ミリモル）、トランス−４−（４′−
ｎ−デシルオキシフエニル）シクロヘキサンカルボン酸
0.360g（１ミリモル）、４−N,N−ジメチルアミノピリ
ジン0.012g（0.1ミリモル）および塩化メチレン20mlの
混合物に、N,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミド0.2
1g（１ミリモル）を含む塩化メチレン溶液2mlを室温で
攪拌下、１時間かけて滴下した。

さらに室温で８時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮
物をカラムクロマトグラフィーを用いて分離することに
より白色固体0.20gを得た。

この白色固体についてFD−マススペクトルを測定した
ところ、M/eの値は722であった。

そしてこの白色固体に関する分析の結果、得られた化
合物が目的とする４′−［トランス−４″−（４−ｎ
−デシルオキシフエニル）シクロヘキサンカルボニルオ
キシ］ビフエニル−４−カルボン酸Ｒ−１′−トリフ
ルオロメチルヘプチルエステルであると同定した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、６−［トランス−４′−（４″−ｎ−デシル
オキシフェニル）シクロヘキサンカルボニルオキシ］ナ
フタレン−２−カルボン酸Ｒ−１−トリフルオロメチ
ルヘプチルエステルの¹H−NMRスペクトルのチャートで
ある。 第２図は、トランス−４−｛４′−［トランス−４″
（４−ｎ−デシルオキシフェニルシクロヘキサンカル
ボニルオキシ］フェニル｝シクロヘキサンカルボン酸Ｒ
−１′−トリフルオロメチルヘプチルエステルの¹H−
NMRスペクトルのチャートである。 第３図は本発明の液晶組成物が使用されている液晶素子
の一例を示す断面図である。 1a,1b……透明基板（基板）、２……セル、３……間
隙、４……液晶組成物、5a,5b……電極、6a,6b……配向
制御膜、７……スペーサ、8a,8b……偏向板、10……液
晶素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮越 照一 千葉県君津郡袖ケ浦町長浦字拓二号580 番32 三井石油化学工業株式会社内 (72)発明者 山中 徹 千葉県君津郡袖ケ浦町長浦字拓二号580 番32 三井石油化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−106850（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−91058（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−91188（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−24037（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C07C 69/94 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】次式［Ｉ］で表されることを特徴とするカ
   ルボン酸エステル化合物； ［ただし、式［Ｉ］において、Ｒは、炭素原子数３〜20
   のアルキル基、炭素原子数３〜20のアルコキシ基および
   炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基よりなる群か
   ら選ばれる一種の基であり、 は、 で表される基である］。
2. 【請求項２】次式［Ｉ］で表されることを特徴とする液
   晶化合物； ［ただし、式［Ｉ］において、Ｒは、炭素原子数３〜20
   のアルキル基、炭素原子数３〜20のアルコキシ基および
   炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基よりなる群か
   ら選ばれる一種の基であり、 は、 で表される基である］。
3. 【請求項３】次式［Ｉ］で表されるカルボン酸エステル
   化合物を含有することを特徴とする液晶組成物； ［ただし、式［Ｉ］において、Ｒは、炭素原子数３〜20
   のアルキル基、炭素原子数３〜20のアルコキシ基および
   炭素原子数３〜20のハロゲン化アルキル基よりなる群か
   ら選ばれる一種の基であり、 は、 で表される基である。