JPH0459746A - 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 及見立五五至！ 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）と電界強度（Ｅ）との
積（ｐｓＸ　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ツチング素子な
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・デーフイジーク（Ｊ、　ｄｅ　
Ｐｈｙｓ、　）３６巻Ｌ−６９頁、１９７５年コ、田口
雅明、原田隆正の論文［第１１回液晶討論会予稿集１６
８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で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％式％ ［］ 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３〜２ｏのアルコキシ基およ
び炭素原子数３〜・２ｏ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、 発明の詳細な説明 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％式％ 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す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、シかも安定し
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。

・・・［Ｉコ ただし、式［！］において、Ｒは、炭素原子数３〜２０
のアルキル基、炭素原子数３〜２ｏ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［工］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厳エステル
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
、このような直鎖状のアルキル基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、ハロゲン化アルキル基の例としては、
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、ＣＭ、Ｂｒおよび工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、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、ヘ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［Ｉｌ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、 よりなる群から選ばれる一種類の基を表す。

これらの基の内でも、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、液晶特性を考
慮すると、この で表される基の内のいずれかの基であることが好ましい
。従って、上記式［Ｊ］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コ
〜［４８〕で表される化合物を挙げることができる。

（以下余白） ・・・［３０］ ＣＦ。

・・・［３６１ ・・・［４２］ 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、Ｒ１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°−ベンジル
オキシフェニル）シクロヘキサンカルボン酸（ｉ）と１
−トリフルオロメチルヘプチルアルコール（１１）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’−ジシクロへキシル
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”−トリフ
ルオロメチルヘプチルエステル（ｉｉｉ）を得る。

上記のようにして得られたトランス−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”−
）リフルオロメチルヘプチルエステル（ｉｉｉ）をテト
ラヒドロフランなど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、　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−１”−）リフルオロメチ
ルヘプチルエステル（ｉｖ）を得る。

次いで、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
サンカルボジイミドを滴下しながら、６−アルコキシナ
フタレン−２−カルボン酸（Ｖ）と、上記工程で得られ
たトランス−４−（４°−ヒドロキシフェニル）シクロ
ヘキサンカルボン酸−１“°−トリフルオロメチルヘフ
チルエステル（１ｖ）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
テル化合物の内、次式で表されるトランス−４−［４°
−（６”−ｎ−デシルオキシ−２′−ナフトイルオキシ
）フェニルコシクロヘキサンカルボン酸−１”’−）リ
フルオロメチルヘプチルエステルのＩＨ−ＮＭＲのチャ
ートを第１図に示す。

なお、上記式中に於いて１〜１１の番号は、水素厚子を
示し、この番号は第１図におけるピークに賦した番号と
対応している。

また、次式で表される１、　２．３．４−テトラヒドロ
−６−（６°−ｎ−へブチルオキシ−２′−ナフトイル
オキシ）ナフタレン−２−カルボン酸Ｒ−１”−）リフ
ルオロメチルヘプチルのＩＨ−ＮＭＲのチャートを第２
図に示す。

なお、上記式中に於いて１−１０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と
対応している 上記のようにして得られた式［１］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、このような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［１０］、　［３０］および
［３９］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［１０］、　［３０］および［３９］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、Ｃｒｙ、は結晶相、ＳｍＣ率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。

表１ ［１０］ ［３０］ ［３９］ ７２’Ｃ ２７℃ ２５℃ ９０℃ ５０℃ １１０℃ １２２℃ 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
製造された光スイツチング素子は、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Ａ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、光スイツ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Ｃ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に
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（Ｓｍ　Ｃ’ｓ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６２−１
５７８０８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もできる。

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。

このような液晶組成物において、上記式［ｌ］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［工］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、 ＣＨ３０◎ＣＨ＝Ｎ＠ｃａＨＱ （Ｃ６Ｈ］３）Ｏ（羽ＣＨ＝Ｎ＠ＣＮ 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、 （Ｃ４Ｈ９）０吾Ｃ００ＧＣｅｌｌ　１３（Ｃ７１ｆ　
ｔｓ　）０−◎ｃｏｏ◎Ｃｌｌのような安息香酸エステ
ル系液晶化合物、（Ｃ５Ｈ１１）＜Ｅ）ＣＯＯ◎ＣＮ （ｃ５＋＋１．）（Ｅ）ｃｏｏ（（双０−Ｃ５１１１１
１のようなシクロへキシルカルボン酸エステル系液晶化
合物、 （Ｃ５Ｈ，、）−＠−べぐＣＮ のようなジフェニル系液晶化合物、 のようなターフエ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、電導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、　ｌｂによって構成される
間隙３とからなるセル＆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、　ｌｂ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、　ｌｂ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接する少なく
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１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、ユリャ樹脂、ア
クリル樹脂あるいは導電性ポリマーなとの高分子化合物
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−ポリブタジェンのよ
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、Ｓｉｎ、Ｓｉｎ、、Ｇｅ０１Ａ　Ｑ２０．、Ｙ
２Ｏ１、ＺｒＯ２、ＭｇＦ２およびＣｅＦ、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ＳｉＯ３
あるいはＧｅＯ膜のような無機化合物の蒸着膜が好まし
い。このような配向制御１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。

このような配自制＠膜は、基板の液晶と封筒する面に、
上記のような樹脂を例えばスピンコード法等により塗布
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、この配向制御膜は、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列
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。

このような配向制御膜の厚さは通常ｏ、ｏｏｓ〜０．２
５μｍ、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ｌｌ膜を配置する場合、上記
のような配向制御膜は、この配向制御膜によって規制さ
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
、かつこ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、　ｌｂ
によって液晶物質を充填する間隙３が形成されている。

このような間隙３は、例えば基板１ａ、　ｌｂ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＃、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。

このようにして形成される間隙の幅は、通常１．５〜７
μｍ１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３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王者の位置関係
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枚の偏光板の間に介在させ、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、
−変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、数十マイク
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イスプレ
ィを製造することができる。

また、この化合物を含む反強誘電性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）４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、ホワイトティラー型カラー表示
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
、レーザー齋き込み製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、光シヤツターあるいは液晶プリ
ンターなどの光スイツチング素子、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、しかもナフタレン環構造を含む環構造が組み合
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この液晶化合物を含む
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。

また、この液晶化合物あるいはこの液晶化合物を含む液
晶組成物は、室温付近の広い温度範囲で反強誘電性液晶
化合物として好ましく使用することがことができる。

さらに、このような素子を用いて製造した液晶デイスプ
レィの走査時間は、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。

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れる光スイツチング素子
に好ましく用いられる。

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の記号は、Ｒ体および８体を意味する。

実施例１ トランス−４−［４°−（６°’−ｎ−デシルオキシ−
２°°−ナフトイルオキシ）フェニルコシクロヘキサン
カルボン酸−１”’−）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ｌ
＼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
５０ｍ１の混合物を１２０℃で４時間攪拌した。

さらに室温で４時間攪拌した。

反応混合物を水４５０ｍ１中に添加し、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２．５４
ｇ（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２．５４　ｇ　（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３０ｍ１．水３０ｍ１の混合物を１２０℃で９時
間攪拌した。

反応混合物を水２００ｍ１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−）リフルオロメチルヘプチ
ルアルコール０．９９４　ｇ　（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２０ｍ１の混合物に、Ｎ、Ｎ
’−ジシクロへ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時間をかけて滴下した。

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Ｘ　−４−（４’　−／
（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２．２７
ｇ（４，フロミリモル）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”−）
リフルオロメチルヘプチルエステル２．２７ｇ（４゜フ
ロミリモル）、５％パラジウム−炭素触媒１．６ｇ。

テトラハイドロフラン５７ｍ１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”
−）リフルオロメチルヘプチルエステル１゜９０　ｇ　
（４，フロミリモル）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）シクロへキシルカルボン酸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
）６−〇−デシルオキシナフタレンー２−カルボン酸０
．３２８ｇ（１ミリモル）、４−Ｎ、　Ｎ−ジメチルア
ミノピリジン０．０１２　ｇ　（０，１ミリモル）およ
び塩化メチレン１０ｍ１の混合物に、Ｎ、Ｎ’−ジシク
ロへキシルカルボジイミド０．２１　ｇ　（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０．５８ｇ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ＩＨ−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°−（６”−ｎ−デシルオキシ２′°−
ナフトイルオキシ）フェニルコシクロへキシルカルボン
酸Ｒ−１′°−トリフルオロメチルヘプチルエステル（
例示化合物［１８］　）であると同定した。

実施例２ １、２．３．４−テトラヒドロ−６−（６°−〇−へブ
チルオキシ２°−ナフトイルオキシ）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−２−ナフトエ酸３．７６ｇ（２０ミリ
モル）、１−ブロモへブタン５．３８ｇ（３０ミリモル
）、純度８５％水酸化カリウム２．６４ｇ（４０ミリモ
ル）、沃化ナトリウム０．１１　ｇ　（０，７ミリモル
）、エタノール４０ｍ１および水５ｍｌの混合物を窒素
雰囲気下、還流温度で１０時間反応させた。反応混合物
に１０％水酸化カリウム水溶液２０ｍ１を加え、さらに
同温度で２時間反応させた。反応混合物を室温に冷却後
、水８０ｍ１を加え、２０％塩酸で酸性にした後、析出
した固体を濾過により単離した。

この濾過物を水洗し、乾燥後、１０重量倍のエタノール
で再結晶することにより、白色固体である６−ｎ−ヘプ
チルオキシ−２−ナフトエ酸４．２６　ｇ　（１４゜９
ミリモル）を得た。

第２段階 第１段階で得られた６−ｎ−へブチルオキシ−２−ナフ
トエ酸２．８６ｇ（１０ミリモル）および１，２−ジェ
トキシエタン７５ｍ１の混合物を１２０℃に加熱し、窒
素雰囲気下、攪拌下に金属ナトリウム３ｇ（１３０ミリ
プラム原子）を加え、さらに還流温度にまで加熱した。

この反応混合物に１ｓｏ−アミルアルコール１３．５５
　ｇ　（１５４ミリモル）を１時間かけて滴下し、さら
に９時間還流下に反応させた。室温に冷却後、残存する
金属ナトリウムをエタノールを加えて分解した後、反応
混合物を２０％塩酸を用いて酸性にした。この反応混合
物に水１００ｍ１を加えた後、有機相を分離し、さらに
この有機相を水洗した。

有機相を減圧下に濃縮して固体３．５４ｇを得た。

この固体に対して４重量倍のヘキサンを用いて再結晶す
ることにより、白色固体である１、　２．３．４−テト
ラヒドロ−６−ｎ−ヘプチルオキシ−２−ナフトエ酸２
゜２ｇ（７，６ミリモル）を得た。

第３段階 第２段階で得られた１、　２．３．４−テトラヒドロ−
６−ｎ−へブチルオキシ−２−ナフトエ酸２．２ｇ（７
，６ミリモル）、酢酸５０ｍ１および４７％臭化水素酸
１５゜５ｇの混合物を還流温度で１０時間反応させた。

減圧下に濃縮することにより、固体である１、　２．３
゜４−テトラヒドロ−６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸
１．４６ｇを得た。特に精製することなく、次段階の反
応に供した。

第４段階 第３段階で得られた１、　２．３．４−テトラヒドロ−
６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸（粗生成物）１．４６
ｇ、ベンジルブロマイド５．４７ｇ（３２ミリモル）、
炭酸カリウム４．４２ｇ（３２ミリモル）およびＮ、Ｎ
−ジメチルホルムアミド４０ｍ１の混合物を１２０℃で
１０時間反応させた。室温に冷却後、水２００ｍ１を加
え、２０％塩酸で酸性にした後、　トルエンで１、２．
３．４−テトラヒドロ−６−ベンジルオキシ−２−ナフ
トエ酸ベンジルエステルおよび１．２．３．４−テトラ
ヒドロ−６−ベンジルオキシ−２−ナフトエ酸を抽出し
た。

抽出液を減圧下に濃縮し、濃縮物２．７１ｇを得た。

この濃縮物にヘキサン３０ｇを加え、振どう後、静置し
ヘキサン相を除去した。残りの有機相を減圧下で濃縮し
て、濃縮物２．４０ｇを得た。これをさらに精製するこ
となく、次段階の反応に供した。

第５段階 第４段階で得られた粗生成物２．４０ｇ、　　純度８５
％の水酸化カリウム１．３２ｇ（２０ミリモル）、エタ
ノール５０ｇおよび水５ｇの混合物を還流温度で１３時
間反応させた。反応混合物を室温に冷却後、水２００ｍ
１に−加え、２０％塩酸で酸性にした後、析出した淡黄
色固体を濾別し、水洗、ヘキサン洗浄を行った。乾燥後
、１．２．３．４−テトラヒドロ−６−ベンジルオキシ
−２−ナフトエ酸１．２０ｇ（４゜３ミリモル）を得た
。

第６段階 第５段階で得られた１、　Ｚ、　３．４−テトラヒドロ
−６−ベンジルオキシ−２−ナフトエ酸０．２３９　ｇ
　（０，８５ミリモル）、Ｒ−１−）リフルオロメチル
ヘプタツール０、１−５６　ｇ　（０，８５ミリモル）
、４−Ｎ、　Ｎ−ジメチルアミノピリジン０．０１２　
ｇ　（０，１ミリモル）および塩化メチレン２０ｍ１の
混合物に、Ｎ、Ｎ’−ジシクロへ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２ｍ
ｌを室温、攪拌下に１時間かけて滴下した。さらに室温
下で６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、淡黄色液体である１、　２．３．４−テトラ
ヒドロ−６−ベンジルオキシ−ナフタレン−２−カルボ
ン酸Ｒ−１’−）リフルオロメチルヘプチルエステル０
、３４　ｇ　　（０，フロミリモル）を得た。

第７段階 第６段階で得られた１、　２．３．４−テトラヒドロ−
６−ベンジルオキシ−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０．３１　
ｇ　（０，６９ミリモル）、５％パラジウム／炭素０．
３ｇおよびテトラヒドロフラン３０ｍ１の混合物に、室
温、常圧攪拌下に水素を８時間吹き込んだ。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、淡黄色の液体である１、　２．３．
４−テトラヒドロ−６−ヒドロキシ−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０．２５　ｇ　（０，６９ミリモル）を得た。

第８段階 第７段階で得られた１、　２．３．４−テトラヒドロ−
６−ヒドロキシ−ナフタレン−２−カルボン酸Ｒ−１’
−１−リフルオロメチル−ヘプチルエステル０．２５ｇ
（０゜６９ミリモル）、第１段階で得られた６−ｎ〜へ
ブチルオキシ−２−ナフトエ酸０．２０　ｇ　（０，６
９ミリモル）、４Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノピリジン０．
０１２　ｇ　（０，１ミリモル）および塩化メチレン２
０ｍ１の混合物に、Ｎ、Ｎ’−ジシクロへキシルカルボ
ジイミド０．１４ｇ（０，６９ミリモル）を含む塩化メ
チレン溶液１．４ｍｌを室温、攪拌下に３０分かけて滴
下した。さらに室温下で３時間反応させた。

反応混合物を濾過し、得られた濾液をａ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、無色の半固体０．３２ｇを得た。

この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ　／　ｅ＝
６２６であった。

第２図にこの化合物のＬＨ−ＮＭＲスペクトルのチャー
トを示す。

これらの分析結果より、この化合物は目的とする１、　
２．３．４−テトラヒドロ−６−（６°−ｎ−へブチル
オキシ−２゛−ナフトイルオキシ）−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［３０］　）であると同定した。

実施例３ ４°−（６°゛−デトルオキシー２パ−ナフトイルオキ
シ）ビフェニル−４−カルボン酸−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６．４２
ｇ（３０ミリモル）、臭化ベンジル２０．５２ｇ（１２
０ミリモル）、炭酸カリウム１６．５８　ｇ　（１２０
ミリモル）およびジメチルホルムアミド４０ｍ１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５００ｍ１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−カルボン酸ベンジルエステルを得た。

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３０ｍ１、水３０ｍ１の混合物
を４時間、加熱還流した。

反応混合物を水４００ｍ１に注ぎ込み、ここに塩酸を添
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７．９５　ｇ　（
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−）リ
フルオロメチルヘプチルアルコール０．９２　ｇ（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３０ｍ１の
混合物にＮ、Ｎ’−ジシクロへ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１０ｍ
１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”−）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”−）リフルオロメチルヘプチル
エステル１．１５　ｇ　（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
５０ｍ１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化ライトを用いて
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”−）リフルオロメチルヘプチルエステル０゜９２　
ｇ　（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）、６−デシルオキシナフ
タレン−２−カルボン酸０．３２８ｇ（１ミリモル）、
４−Ｎ、　Ｎ−ジメチルアミノピリジン０．０１２　ｇ
　（０，１ミリモル）および塩化メチレン２０ｍ１の混
合物に、Ｎ、Ｎ’−ジシクロへキシルカルボジイミド０
．２１　ｇ（１ミリモル）を含む塩化メチレン溶液２ｍ
ｌ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０．０３ｇ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６９０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°−（６”−ｎ−デシルオキシ−２”
−ナフトイルオキシ）ビフェニル−４−カルボン酸Ｒ−
１”’−）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、トランス−４−［４°−６”−ｎ−デシルオ
キシ−２″−ナフトイルオキシ）フェニルコシクロヘキ
サンカルボン酸−１°゛−トリフルオロメチルヘプチル
エステルのＩＨ−ＮＭＲスペクトルのチャートである。 第２図は、１．２．３．４−テトラヒドロ−６−（６°
−ｎ−へブチルオキシ−２°−ナフトイルオキシ）ナフ
タレンニ２−カルボン酸Ｒ−１”−）リフルオロメチル
ヘプチルのＩＨ−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。 ｌａ、　ｌｂ・・・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 補正の内容

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）次式［ I ］で麦されることを特徴とするカルボ
   ン酸エステル化合物； ▲数式、化学式、表等があります▼ ・・・［ I ］ ［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、 ▲数式、化学式、表等があります▼は、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼および▲数式、化学
   式、表等があります▼ よりなる群から選ばれる基を表す］。
2. （２）次式［ I ］で表されることを特徴とする液晶化
   合物； ▲数式、化学式、表等があります▼ ・・・［ I ］ ［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、 ▲数式、化学式、表等があります▼は、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼および▲数式、化学
   式、表等があります▼ よりなる群から選ばれる基を表す］。
3. （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；▲数式、化
   学式、表等があります▼ ・・・［ I ］ ［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、 ▲数式、化学式、表等があります▼は、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼および▲数式、化学
   式、表等があります▼ よりなる群から選ばれる基を表す］。