JP4193075B2 - アルケニルテルフェニル誘導体 - Google Patents

アルケニルテルフェニル誘導体 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規液晶性化合物である、アルケニルテルフェニル誘導体とそれを含有する液晶組成物に関する。
【0002】
これらは電気光学的液晶表示用、特に低電圧駆動と高速応答が可能なネマチック液晶材料として有用である。
【0003】
【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、ワードプロセッサー、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)等があり、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、さら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。
【0004】
これらの表示方式や駆動方式に応じて、液晶材料としても種々の特性が要求されているが、中でも応答の高速化と駆動電圧の低下は最近特に重要視されている。
【0005】
応答を高速化するために液晶材料に求められる物性は直接的には(i)粘性を小さくするか、あるいは(ii)弾性定数を大きくすることである。また、間接的には(iii)セル厚を薄くすることも非常に有効である。しかしながら、液晶素子においては干渉縞の発生による着色やむらを防止するために、セル厚(d)と屈折率異方性(Δn)の積(Δn・d)をある一定の値(0.5、1.0、1.6、2.2、通常前二者が用いられる。)に設定する必要がある。従って、セル厚を薄くするためには液晶材料として屈折率異方性(Δn)が大きいことが重要である。また、光反射型や光散乱型の液晶表示素子においては屈折率異方性(Δn)が大きいことはコントラストを大きくするために特に重要である。
【0006】
一方、閾値電圧を低下させて低電圧駆動を可能とするためには(i)誘電率異方性(Δε)を大きくすること、あるいは(ii)弾性定数を小さくすることが必要である。
【0007】
従って、高速応答と低電圧駆動を両立させるためには、誘電率異方性(Δε)が大きいいわゆるP型の液晶であって、かつ低粘性であり、屈折率異方性(Δn)が大きい液晶化合物が重要である。
【0008】
また、液晶材料にとって、広い温度範囲を示すことも常に重要な特性である。しかしながら、こうした低粘性高ΔnのP型化合物は一般に2環性で液晶性が低い。そのため組成物中に充分量添加できない、あるいはその温度補償のため粘性の大きい高温液晶を同時に用いる必要があるなど、その効果が十分発揮できない場合が多かった。
【0009】
従って、ネマチック相上限温度(TN-I)の比較的高い3環性の化合物であって、粘性が3環化合物としては小さく、屈折率異方性(Δn)が大きく、かつ誘電率異方性(Δε)が大きいP型の液晶化合物が望まれている。
【0010】
現在、こうした条件を比較的よく満足させている3環性液晶化合物としては例えば、一般式(II)
【0011】
【化2】
Figure 0004193075
【0012】
(式中、Raはアルキル基を表す。)で表されるフッ素系シクロヘキシルトラン誘導体をあげることができる。しかし、この(II)の化合物も特に屈折率異方性(Δn)に関しては充分大きいとは言えず、そのため他の特性を損なうことなく、さらに屈折率異方性(Δn)が大きい液晶性化合物が望まれている。
【0013】
【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、以上の目的に応じるため、比較的粘性が小さく、屈折率異方性(Δn)が大きいテルフェニル誘導体であって、かつ誘電率異方性(Δε)が大きく、液晶性に優れた化合物を提供し、さらにこれを用いて低粘性で液晶温度範囲が広く、かつ高速応答と低電圧駆動の可能な液晶組成物を提供することにある。
【0014】
【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)
【0015】
【化3】
Figure 0004193075
【0016】
(式中、Rは水素原子または炭素原子数1〜10のアルキル基を表し、mは2〜6の整数を表し、Zはフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基または2,2,2−トリフルオロエトキシ基を表し、X1〜X4はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表す。)で表されるアルケニルテルフェニル誘導体。
2.一般式(I)においてm=2であるところの上記1記載のアルケニルビフェニル誘導体。
3.一般式(I)においてRが水素原子であるところの上記1または2記載のアルケニルビフェニル誘導体。
4.一般式(I)においてZがフッ素原子あるいはトリフルオロメトキシ基であるところの上記1、2または3記載のアルケニルビフェニル誘導体。
5.上記1記載の一般式(I)で表される化合物を含有する液晶組成物。
を前記課題の解決手段として見出した。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一般式(I)で表される化合物及びこれを含有する液晶組成物における好ましい一例を示す。
【0018】
一般式(I)において、Rは水素原子または炭素原子数1〜10のアルキル基を表すが、水素または炭素原子数1〜3の直鎖状アルキル基が好ましく、低粘性を得るためには特に水素が好ましい。また、Rがアルキル基を表す場合には、二重結合はトランス配置であることが好ましい。mは2〜6の整数を表すが、2〜4が好ましく、特に2がさらに好ましい。従って、側鎖全体としては3−アルケニル基または末端アルケニル基が好ましく、特に3−ブテニル基が最も好ましい。X1〜X4はそれぞれ独立的に水素またはフッ素原子を表すが、しきい値電圧の低減効果を高めるためにはその少なくとも1個はフッ素であることが好ましく、少なくとも2個がフッ素であることがさらに好ましい。
【0019】
Zはフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基またはトリフルオロエトキシ基を表すが、フッ素及びトリフルオロメトキシ基が好ましく、特にフッ素原子が好ましい。
【0020】
一般式(I)の化合物は以下の工程に基づいて製造することができる。
即ち、一般式(III)
【0021】
【化4】
Figure 0004193075
【0022】
(式中、R及びmは一般式(I)におけると同じ意味を表し、MtはMgBr、MgCl、MgI、Li及びB(OH)2を表すが、 MgBrまたはMgIが好ましい。)で表される有機金属化合物と一般式(IV)
【0023】
【化5】
Figure 0004193075
【0024】
(式中、X1〜X4及びZは一般式(I)におけると同じ意味を表し、Wは臭素原子、ヨウ素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基またはp−トルエンスルホニルオキシ基等の脱離基を表すが、臭素原子が好ましい。)で表されるビフェニル誘導体とを遷移金属触媒存在下に反応させることにより容易に製造することができる。
【0025】
ここで一般式(IV)の化合物はWがヨウ素原子の場合には一般式(V)
【0026】
【化6】
Figure 0004193075
【0027】
(式中、X1〜X4及びZは一般式(I)におけると同じ意味を表す。)で表される化合物をヨウ素/過ヨウ素酸等により直接ヨウ素化することにより得ることができる。
【0028】
Wが臭素原子の場合には一般式(V)の化合物の直接臭素化の他、一般式(VI)
【0029】
【化7】
Figure 0004193075
【0030】
(式中、X1、X2及びZは一般式(I)におけると同じ意味を表し、Mt’は一般式(III)におけるMtと同じ意味を表す。)で表される有機金属反応剤を一般式(VII)
【0031】
【化8】
Figure 0004193075
【0032】
(式中、X3、X4は一般式(I)におけると同じ意味を表す。)で表される化合物と前述と同様に遷移金属触媒存在下に反応させることにより得ることができる。
【0033】
Wがスルホニルオキシ基の場合には対応するフェノール誘導体をスルホニルクロリドまたはスルホン酸無水物と反応させることにより得ることができる。
遷移金属触媒としてはパラジウム系またはニッケル系触媒が好ましく、特に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、及び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)錯体が好ましい。
【0034】
斯くして製造された本発明の代表的な化合物をその相転移温度とともに第1表にまとめて示す。
【0035】
【表1】
Figure 0004193075
【0036】
(表中、Crは結晶相を、Nはネマチック相を、Iは等方性液体相を示し、相転移温度は「℃」である。)
一般式(I)の化合物を液晶組成物中に添加することにより得られる優れた効果は以下の通りである。
【0037】
一般式(I)で表される化合物の中でm=2である代表的な化合物であり、第1表中に示された式(I−1)
【0038】
【化9】
Figure 0004193075
【0039】
の化合物20重量%及びSTN表示用として好適な汎用のホスト液晶(M)
【0040】
【化10】
Figure 0004193075
【0041】
80重量%からなる液晶組成物(M−1)を調製した。
ここでホスト液晶(M)の特性値は以下の通りである。
N-I: 54.5℃
閾値電圧(Vth): 1.60V
粘度(20℃): 21.0cp
誘電率異方性(Δε): 6.70
屈折率異方性(Δn): 0.092
ここで、閾値電圧(Vth)は厚さ8.0μmのTNセルに封入して20℃で測定した値であり、粘度、誘電率異方性及び屈折率異方性はすべて20℃における測定値である。
【0042】
これに対して(M−1)の特性値は以下の通りとなった。
N-I: 62.0℃
閾値電圧(Vth): 1.53V
粘度(20℃): 30.3cp
誘電率異方性(Δε): 8.44
屈折率異方性(Δn): 0.120
ホスト液晶(M)は2環化合物からなる組成物であるため、3環性化合物(I−1)を添加することにより粘度が増大している。しかしながら、ネマチック相上限温度は大きく上昇し、閾値電圧もかなり低減することができた。しかも屈折率異方性が大きく増大し、セル厚をより薄くすることが可能となった。
【0043】
また、この組成物は−20℃で1ヶ月放置しても結晶の析出や相分離は生じなかった。一般にテルフェニル誘導体は他の液晶化合物との相溶性が悪い場合が多いが、(I−1)の化合物ではその側鎖のアルケニル基の効果により相溶性が改善されたものと考えられる。
【0044】
次に、従来使用されている3環性P型の液晶化合物である一般式(II)で表される代表的な化合物(A)
【0045】
【化11】
Figure 0004193075
【0046】
20重量%及びホスト液晶(M)80重量%からなる比較組成物(M−A)の特性値は以下の通りであった。
N-I: 64.2℃
閾値電圧(Vth): 1.61V
粘度(20℃): 26.7cp
誘電率異方性(Δε): 8.53
屈折率異方性(Δn): 0.117
従って、ネマチック相上限温度は(M−1)と比較しても高くなり、その粘度の上昇も押さえることができた。しかしながら、屈折率異方性の増大効果は(M−1)には及ばなかった。
【0047】
次に、3環性化合物からなり温度範囲が広くかつ低粘性のホスト液晶組成物(N)
【0048】
【化12】
Figure 0004193075
【0049】
80重量%及び前述した本発明の式(I−1)の化合物20重量%からなる液晶組成物(N−1)を調製した。
ここでホスト液晶組成物(N)の物性値は以下の通りである。
【0050】
N-I: 116.7℃
閾値電圧(Vth): 2.14V
粘度(20℃): 19.8cp
誘電率異方性(Δε): 4.8
屈折率異方性(Δn): 0.090
応答時間(τ): 25.3m秒
ここで、閾値電圧(Vth)は厚さ6.0μmのTNセルに封入して20℃で測定した値であり、誘電率異方性及び屈折率異方性はすべて20℃における測定値である。また、応答時間は立ち上がり時間(τr)と立ち下がり時間(τd)が等しくなる電圧印加時の測定値である。
【0051】
これに対して(N−1)の物性値は以下のようになった。
N-I: 107.1℃
閾値電圧(Vth): 2.09V
誘電率異方性(Δε): 6.7
屈折率異方性(Δn): 0.119
応答時間(τr=τd): 29.0m秒
従って、(I−1)は大きい誘電率異方性(外挿値約14.3)を有し、その添加により組成物の閾値電圧を低減させているにもかかわらず、ネマチック相上限温度もほとんど低下させておらず、その粘度の上昇と応答時間の増大も比較的わずかであることがわかる。さらにその添加によりホスト液晶の屈折率異方性を大きく増大させることが可能となった。
【0052】
次に、前述の化合物(A)20重量%及びホスト液晶組成物(N)80重量%からなる比較組成物(N−A)を調製した。この(N−A)の特性値は以下の通りであった。
【0053】
N-I: 110.7℃
閾値電圧(Vth): 2.07V
誘電率異方性(Δε): 6.53
屈折率異方性(Δn): 0.114
応答時間(τr=τd): 25.8m秒
従って(M−1)と比較すると、ネマチック相上限温度や応答時間ではよりやや優れ、閾値電圧はほとんど変化がないが、その屈折率異方性はやはり(M−1)ほど増大できないことがわかる。
【0054】
このように、本発明の一般式(I)の化合物は、3環性化合物としては低粘性で、屈折率異方性が大きく応答性に優れ、かつネマチック相温度範囲が広く、加えて閾値電圧の低い液晶組成物を得る上において、従来の化合物より優れた効果を示すことが明らかである。
【0055】
従って、一般式(I)の化合物は、他のネマチック液晶化合物との混合物の状態で、TN型あるいはSTN型等の電界効果型表示セル用として、特に高速応答と低電圧駆動が可能な液晶材料として好適に使用することができる。またその大きい屈折率異方性を利用して、光反射型や光散乱型等の各種表示素子にも好適である。また一般式(I)の化合物は一般式中のZの選択によっては分子内に強い極性基を含有することなく、大きい比抵抗と高い電圧保持率を得ることが容易であり、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使用することも可能である。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。
【0056】
この組成物中において、一般式(I)の化合物と混合して使用することのできるネマチック液晶化合物の好ましい代表例としては、例えば、4−置換安息香酸4−置換フェニル、4−置換シクロヘキサンカルボン酸4−置換フェニル、4−置換シクロヘキサンカルボン酸4’−置換ビフェニリル、4−(4−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ)安息香酸4−置換フェニル、4−(4−置換シクロヘキシル)安息香酸4−置換フェニル、4−(4−置換シクロヘキシル)安息香酸4−置換シクロヘキシル、4,4’−置換ビフェニル、1−(4−置換シクロヘキシル)−4−置換ベンゼン、4,4’−置換ビシクロヘキサン、1−[2−(4−置換シクロヘキシル)エチル]−4−置換ベンゼン、1−(4−置換シクロヘキシル)−2−(4−置換シクロヘキシル)エタン、4,4”−置換ターフェニル、4−(4−置換シクロヘキシル)−4’−置換ビフェニル、4−[2−(4−置換シクロヘキシル)エチル]−4’−置換ビフェニル、4−(4−置換フェニル)−4’−置換ビシクロヘキサン、4−[2−(4−置換シクロヘキシル)エチル]−4’−置換ビフェニル、4−[2−(4−置換シクロヘキシル)エチル]シクロヘキシル−4’−置換ベンゼン、4−[2−(4−置換フェニル)エチル]−4’−置換ビシクロヘキサン、1−(4−置換フェニルエチニル)−4−置換ベンゼン、1−(4−置換フェニルエチニル)−4−(4−置換シクロヘキシル)ベンゼン、2−(4−置換フェニル)−5−置換ピリミジン、2−(4’−置換ビフェニリル)−5−置換ピリミジン及び上記各化合物においてベンゼン環が側方置換基を有する化合物等を挙げることができる。
【0057】
このうちアクティブマトリックス駆動用としては4,4’−置換ビフェニル、1−(4−置換シクロヘキシル)−4−置換ベンゼン、4,4’−置換ビシクロヘキサン、1−[2−(4−置換シクロヘキシル)エチル]−4−置換ベンゼン、1−(4−置換シクロヘキシル)−2−(4−置換シクロヘキシル)エタン、4,4”−置換ターフェニル、4−(4−置換シクロヘキシル)−4’−置換ビフェニル、4−[2−(4−置換シクロヘキシル)エチル]−4’−置換ビフェニル、4−(4−置換フェニル)−4’−置換ビシクロヘキサン、4−[2−(4−置換シクロヘキシル)エチル]−4’−置換ビフェニル、4−[2−(4−置換シクロヘキシル)エチル]シクロヘキシル−4’−置換ベンゼン、4−[2−(4−置換フェニル)エチル]−4’−置換ビシクロヘキサン、1−(4−置換フェニルエチニル)−4−置換ベンゼン、1−(4−置換フェニルエチニル)−4−(4−置換シクロヘキシル)ベンゼン及び上記においてベンゼン環がフッ素置換されている化合物が適している。
【0058】
【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、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0059】
化合物の構造は、核磁気共鳴スペクトル(NMR)、質量スペクトル(MS)及び赤外吸収スペクトル(IR)により確認した。組成物の%は重量%を表す。(参考例1) 4’−ブロモ−3,4,5−トリフルオロビフェニルの合成
【0060】
【化13】
Figure 0004193075
【0061】
マグネシウム4.3gを乾燥したTHF10mL中に懸濁させた。これに3,4,5−トリフルオロ−1−ブロモベンゼン41gのTHF160mL溶液を溶媒が穏やかに還流を続ける速度で滴下した。滴下後さらに1時間攪拌した後、室温まで放冷してグリニヤール反応剤を調製した。次に4−ブロモ−1−ヨードベンゼン50gをTHF150mLに溶解し、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)1.0gを加えた。これに上記で調製したグリニヤール反応剤を50℃以下で1時間かけて滴下した。さらに2時間攪拌した後、水及び少量の稀塩酸を加え、酢酸エチルで抽出した。水、次いで飽和食塩水で洗滌した後、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥させた。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/トルエン=95/5)で精製して4’−ブロモ−3,4,5−トリフルオロビフェニル無色油状物47.6gを得た。(実施例1) 3,4,5−トリフルオロ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル(第1表(I−1)の化合物)の合成
【0062】
【化14】
Figure 0004193075
【0063】
マグネシウム1.2gを乾燥したTHF2mL中に懸濁させた。これに4−(3−ブテニル)−1−ブロモベンゼン10gのTHF40mL溶液を溶媒が穏やかに還流を続ける速度で滴下した。滴下後さらに1時間攪拌した後、室温まで放冷してグリニヤール反応剤を調製した。次に、参考例1で得た4’−ブロモ−3,4,5−トリフルオロビフェニル12.4gをTHF40mLに溶解し、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)1.1gを加えた。これに上記で調製したグリニヤール反応剤を40℃で1時間かけて滴下した。室温でさらに72時間攪拌した後、水及び少量の稀塩酸を加え、トルエンで抽出した。水、次いで飽和食塩水で洗滌した後、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥させた。溶媒を溜去して得られた粗生成物18.5gをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製して3,4,5−トリフルオロ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニルの白色結晶12.0gを得た。これをエタノールから再結晶させてその相転移温度を測定したところ、融点(Cr→N)は81℃、透明点(N−I)は89.5℃であった。
【0064】
同様にして以下の化合物を得た。
3,4,5−トリフルオロ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4,5−トリフルオロ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4,5−トリフルオロ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4,5−トリフルオロ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4−ジフルオロ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
3,4−ジフルオロ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4−ジフルオロ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4−ジフルオロ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4−ジフルオロ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4,2’−トリフルオロ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
3,4,2’−トリフルオロ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4,2’−トリフルオロ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4,2’−トリフルオロ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4,2’−トリフルオロ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4,5,2’−テトラフルオロ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
3,4,5,2’−テトラフルオロ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4,5,2’−テトラフルオロ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4,5,2’−テトラフルオロ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4,5,2’−テトラフルオロ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4,2’,6’−テトラフルオロ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
3,4,2’,6’−テトラフルオロ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4,2’,6’−テトラフルオロ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4,2’,6’−テトラフルオロ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4,2’,6’−テトラフルオロ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,5−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
3,5−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,5−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,5−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,5−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,5−ジフルオロ−4−ジフルオロメトキシ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
3,5−ジフルオロ−4−ジフルオロメトキシ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,5−ジフルオロ−4−ジフルオロメトキシ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,5−ジフルオロ−4−ジフルオロメトキシ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,5−ジフルオロ−4−ジフルオロメトキシ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3−フルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
3−フルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
3−フルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
3−フルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3−フルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3−フルオロ−4−ジフルオロメトキシ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
3−フルオロ−4−ジフルオロメトキシ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
3−フルオロ−4−ジフルオロメトキシ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
3−フルオロ−4−ジフルオロメトキシ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3−フルオロ−4−ジフルオロメトキシ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
4,2’,6’−トリフルオロ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
4,2’,6’−トリフルオロ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
4,2’,6’−トリフルオロ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
4,2’,6’−トリフルオロ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
4,2’,6’−トリフルオロ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
2’,6’−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
2’,6’−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
2’,6’−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
2’,6’−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
2’,6’−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4,5,2’,6−ペンタフルオロ−4”−(3−ブテニル)−p−テルフェニル
3,4,5,2’,6−ペンタフルオロ−4”−(4−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4,5,2’,6−ペンタフルオロ−4”−(トランス−3−ペンテニル)−p−テルフェニル
3,4,5,2’,6−ペンタフルオロ−4”−(5−ヘキセニル)−p−テルフェニル
3,4,5,2’,6−ペンタフルオロ−4”−(トランス−3−ヘキセニル)−p−テルフェニル
(実施例2) 液晶組成物の調製(1)
特にSTN表示用として好適な汎用のホスト液晶(M)
【0065】
【化15】
Figure 0004193075
【0066】
を調製した。このホスト液晶(H)は54.5℃以下でネマチック相を示した。この組成物の20℃における粘度、誘電率異方性(Δε)、これを用いて作成したセル厚8.0μmのTNセルの閾値電圧(Vth)、そのときの屈折率異方性(Δn)は以下の通りであった。
【0067】
N-I: 54.5℃
閾値電圧(Vth): 1.60V
粘度(20℃): 21.0cp
誘電率異方性(Δε): 6.70
屈折率異方性(Δn): 0.092
ここで閾値電圧、粘度、誘電率異方性及び屈折率異方性はすべて20℃における測定値である。
【0068】
次にこのホスト液晶(M)80重量%及び本発明の化合物である式(I−1)
【0069】
【化16】
Figure 0004193075
【0070】
20重量%からなる液晶組成物(M−1)を調製した。
この組成物の物性値及び電気光学的特性は以下の通りであった。
N-I: 62.0℃
閾値電圧(Vth): 1.53V
粘度(20℃): 30.3cp
誘電率異方性(Δε): 8.44
屈折率異方性(Δn): 0.120
ホスト液晶(M)は2環化合物からなる組成物であるため、3環性化合物(I−1)を添加することにより粘度は増大している。しかしながら、ネマチック相上限温度は大きく上昇し、閾値電圧もかなり低減することができた。しかも屈折率異方性が大きく増大し、セル厚をより薄くすることが可能となった。
【0071】
また、この組成物は−20℃で1ヶ月放置しても結晶の析出や相分離は生じなかった。一般にテルフェニル誘導体は他の液晶化合物との相溶性が悪い場合が多いが、(I−1)の化合物ではその側鎖のアルケニル基の効果により相溶性が改善されたものと考えられる。
(比較例1)
実施例2において、(I−1)の化合物に換えて、一般式(II)で表される代表的な化合物である(A)
【0072】
【化17】
Figure 0004193075
【0073】
20重量%及びホスト液晶(M)80重量%からなる比較組成物(M−A)を調製した。
この組成物の特性値は以下の通りであった。
【0074】
N-I: 64.2℃
閾値電圧(Vth): 1.61V
粘度(20℃): 26.7cp
誘電率異方性(Δε): 8.53
屈折率異方性(Δn): 0.117
従って、ネマチック相上限温度は(M−1)と比較しても高くなり、その粘度の上昇も押さえることができた。しかしながら、屈折率異方性の増大効果は(M−1)には及ばなかった。
(実施例3) 液晶組成物の調製(2)
3環性化合物からなり、温度範囲が広くかつ低粘性のホスト液晶組成物(N)
【0075】
【化18】
Figure 0004193075
【0076】
を調製した。このホスト液晶(N)は116.7℃以下でネマチック相を示し、その融点は11℃である。
このホスト組成(N)の物性値は以下の通りである。
【0077】
閾値電圧(Vth): 2.14V
粘度(20℃): 19.8cp
誘電率異方性(Δε): 4.8
屈折率異方性(Δn): 0.090
応答時間(τ): 25.3m秒
ここで、閾値電圧(Vth)は厚さ6.0μmのTNセルに封入して20℃で測定した値であり、誘電率異方性及び屈折率異方性はすべて20℃における測定値である。また、応答時間は立ち上がり時間(τr)と立ち下がり時間(τd)が等しくなる電圧印加時の測定値である。
【0078】
次にこのホスト液晶(N)80重量%及び本発明の化合物である式(I−1)の化合物20重量%からなる液晶組成物(N−1)を調製した。
この組成物の物性値及び電気光学的特性は以下の通りであった。
【0079】
N-I: 107.1℃
閾値電圧(Vth): 2.09V
誘電率異方性(Δε): 6.7
屈折率異方性(Δn): 0.119
応答時間(τr=τd): 29.0m秒
従って、(I−1)は大きい誘電率異方性(外挿値約14.3)を有し、その添加により組成物の閾値電圧を低減させているにもかかわらず、ネマチック相上限温度もほとんど低下させておらず、その粘度の上昇と応答時間の増大も比較的わずかであることがわかる。さらにその添加によりホスト液晶の屈折率異方性を著しく増大させている。
(比較例2)
実施例3において、式(I−1)の化合物に換えて、式(A)の化合物20重量%及びホスト液晶(N)80重量%からなる比較組成物(N−A)を調製した。
【0080】
この組成物の特性値は以下の通りであった。
N-I: 110.7℃
閾値電圧(Vth): 2.07V
誘電率異方性(Δε): 6.53
屈折率異方性(Δn): 0.114
応答時間(τr=τd): 25.8m秒
従って(M−1)と比較すると、ネマチック相上限温度や応答時間では(M−1)よりやや優れ、閾値電圧はほとんど変化がないが、その屈折率異方性はやはり(M−1)ほど増大できないことがわかる。
【0081】
【発明の効果】
本発明により提供される、一般式(I)のアルケニルテルフェニル誘導体は、実施例にも示したように工業的にも容易に製造することができ、無色で光、熱、水等に対し化学的にも極めて安定である。また液晶性に優れ、3環性化合物としては低粘性であり、従来の液晶組成物に対する相溶性にも優れる。しかも屈折率異方性が極めて大きく、誘電率異方性も大きい。
【0082】
従って、温度範囲が広く、高速応答性に優れ、かつ低電圧駆動が必要な液晶表示用組成物の構成材料として有用である。

Claims (4)

  1. 一般式(I)
    Figure 0004193075
    (式中、Rは水素原子を表し、mは2〜6の整数を表し、Zはフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基または2,2,2−トリフルオロエトキシ基を表し、X1〜X4はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表すが、X1〜X4の少なくとも2個はフッ素原子を表す。)で表されるアルケニルテルフェニル誘導体。
  2. 一般式(I)においてm=2であるところの請求項1記載のアルケニルテルフェニル誘導体。
  3. 一般式(I)においてZがフッ素原子あるいはトリフルオロメトキシ基であるところの請求項1または2記載のアルケニルテルフェニル誘導体。
  4. 請求項1記載の一般式(I)で表される化合物を含有する液晶組成物。
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