JPS6123785B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、ネマチツク層を呈する新規な液晶性
化合物に関する。 従来、液晶表示体は時計や電卓用の表示パネル
として使用されてきたが、最近では液晶表示体素
子の技術が更に向上してきたために、液晶表示体
の低消費電力と小型軽量という特徴を生かした、
表示情報量の大きい関数電卓、電訳機などの表示
パネルに使用されるようになつた。更に、近いう
ちに、携帯用端末、電子タイプライター、パーソ
ナルコンピユータや、受光素子であるため、オペ
レーターの目が疲れないという特徴と生かしたワ
ードプロセサ、電話交換機などの表示情報量の非
常に大きい大容量表示パネルに液晶表示体素子が
応用され、使用されるようになると思われる。 この大容量表示パネルの駆動方式として、現在
では、電圧平均化法、２周波駆動法、スイツチ・
マトリツクス法などが考えられているが、２周波
駆動法は消費電力が大きい欠点があり、スイツ
チ・マトリツクス法は高価になる。従つて、実用
化されうる駆動方式は、消費電力が小さく、IC
化が容易で安価な電圧平均化法である。しかし、
電圧平均化法には閾値の急峻度と視角依存性で決
まる動作マージンの限界がある。というのは、電
圧平均化法で駆動する液晶パネルはTN（ツイス
テツド・ネマチツク）マトリツクスパネルである
が、こういう方法においては、駆動回路上から次
の関係式が成り立つ。 （ここで、αはオン電圧Ｖ_ONとオフ電圧Ｖ_OFF
の比であり、Ｎは時分割走査線数である。） αはこのようにＮによつて決まる。ところで、
TN液晶に電圧を加えていくと、あるところで光
を遮り始め（10％の点をしきい値電圧Vthとい
う）、更に電圧を上げると完全に光を遮断して黒
くなる（90％の点を飽和電圧Vsatという）。 このVsatとVthの比を急峻度γというが、αよ
りγが小さくなれば十分な表示コントラストが得
られ、そういう液晶材料と配向制御が実現できれ
ば良い。 現在、最も立ち上がりの急峻な液晶はγ＝1.3
程度であり、上式から、走査線数は14が限界であ
る。大容量表示パネルにするには、走査線数を更
に増さす必要があり、そのためにはγの値をもつ
と小さくしなければならない。 一般に、液晶表示パネルに使用する液晶は、
種々の特徴を有する液晶の混合物（液晶組成物）
になつており、例えば、液晶温度範囲を広げる効
果を有する液晶や、応答速度の速い液晶、駆動電
圧を下げる液晶、視角依存性を小さくする液晶、
温度依存性の小さい液晶などの混合物になつてい
る。従つて、γの値を下げるには、γの値を下げ
る効果を有する液晶を液晶組成物中に混入すれば
良い。ただし、これらの液晶はすべて安定でなく
てはいけなく、できれば、一つ以上の効果を同時
に所有する液晶が望ましい。 本発明の目的は、上記したように、γ値を小さ
くする効果を有し、更に液晶温度範囲を広げる効
果を有する液晶材料を供給することである。 本発明によつて提供される化合物は下記の構造
を有する液晶性エステル化合物Ｐ−（P′−アルキ
ルフエニル）−０−シアノフエニル トランス−
４−アルキルシクロヘキシルカルボネートであ
る。 （但し、Ｒ及びR′は炭素数６又は８の直鎖ア
ルキル基を示す。） 該液晶性エステル化合物は下記の合成ルートで
合成することができる。 （但し、Ｒ及びR′は炭素数６又は８の直鎖ア
ルキル基を示し、R″はR′より炭素数が１つ少な
い直鎖アルキル基を示す。） 上記の反応式に従い合成された化合物は、透明
点が高く比較的広い液晶温度範囲を示す液晶性化
合物であり、このような化合物を混合すると液晶
組成物の透明点を上げることができ、液晶温度範
囲を広げることができる。また、急峻度γは、誘
電異方性が正のネマチツク液晶に誘電異方性が負
のネマチツク液晶を混合すると小さくなることが
知られており、該液晶性エステル化合物は誘電異
方性が負であるので、正の誘電異方性を示す液晶
組成物に混入するとγ値を下げることができる。
更に、この化合物はビフエニル環とシクロヘキサ
ン環を含み、分子長は長いが、分子長の割には粘
性が低い特徴を有する。このような特徴を有する
液晶性化合物は二周波駆動（Applied Physics
Letlers Vd，25，No.４，15 August 1974）用液
晶材料として好適である。 次に本発明の液晶性化合物の製造法を簡単に説
明する。 市販のＰ−フエニルフエノールと臭素を氷酢酸
中で反応させ、３−ブロモ−４−ヒドロキシビフ
エニルを得る。（step1） ３−ブロモ−４−ヒドロキシビフエニルを水酸
化ナトリウム水溶液に溶かし、硫酸ジメチルと反
応させ３−ブロモ−４−メトキシビフエニルを得
る。（step2） ３−ブロモ−４−メトキシビフエニルとアルキ
ルクロリドとで、常法によるアシル化で３−ブロ
モ−４−メトキシ−4′−アルキルカルボニルビフ
エニルを得る。（step3） ３−ブロモ−４−メトキシ−4′−アルキルカル
ボニルビフエニルとヒドラジンヒドレートと、水
酸化カリウムをジエチレングリコール中で反応さ
せ還元し０−ブロモ−Ｐ−（P′−アルキルフエニ
ル）フエノールが得られる。（step ４） ０−ブロモ−Ｐ−（P′−アルキルフエニル）フ
エノールと、トランス−４−アルキルシクロヘキ
シルカルボニルクロリドをエチルエーテル中でト
リエチルアミンの存在下で反応させ、０−ブロモ
−Ｐ−（P′−アルキルフエニル）フエニルトラン
ス−４−アルキル基シクロヘキシルカルボネート
を得る。（step5） ０−ブロモ−Ｐ−（P′−アルキルフエニル）フ
エニル トランス−４−アルキルシクロヘキシル
カルボネートとシアン化第一銅を、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン中で反応させ、本発明の液晶性化
合物Ｐ−（P′−アルキルフエニル）−０−シアノフ
エニル トランス−４−アルキルシクロヘキシル
カルボネートを得る。 以下、実施例に従い本発明の態様を説明する。 実施例 １ 〔Ｐ−（P′−ヘキシルフエニル）−０−シアノフ
エニル トランス−４−ヘキシルシクロヘキシ
ルカルボネートの合成〕 step １ 市販のＰ−フエニルフエノール17ｇ（0.1mol）
を120mlの氷酢酸に溶かし、室温で撹拌した。こ
れに、臭素16ｇ（0.1mol）を氷酢酸120mlに溶か
した溶液を室温撹拌下滴下した。８時間撹拌した
後反応混合物から酢酸を留去し、冷却すると白い
結晶が析出した。この結晶を過し、エタノール
で再結晶すると、３−ブロモ−４−ヒドロキシビ
フエニルが20.3ｇ得られた。 step ２ ３−ブロモ−４−ヒドロキシビフエニル
20.3step1を1.5規定水酸化ナトリウム水溶液170
mlに溶解させ、０〜10℃で撹拌下硫酸ジメチル
20.9ｇを滴下し、氷冷下で１時間撹拌した。更
に、反応を完結させるために、３時間70〜90℃に
加熱し撹拌した。続いて室温まで冷却し、析出し
た固体を過した。得られた結晶をエチルアルコ
ールで再結晶し、３−ブロモ−４−メトキシビフ
エニル17.1ｇが得られた。 step ３ ３−ブロモ−４−メトキシビフエニル17.1ｇを
二硫化炭素150mlに溶解し、０℃以下まで冷却
し、１時間撹拌した。続いて塩化アルミニウムを
10.9ｇすばやく加え、１時間撹拌した後ペンチル
クロリド9.1ｇを、反応混合物の温度が５℃を越
えないようにして撹拌下滴下し氷冷下で１時間撹
拌した。更に室温で１時間撹拌し、一夜放置し
た。１時間還流した後反応混合物を氷冷し濃塩酸
60mlを加えた。水蒸気蒸留で二硫化炭素を留去
し、残留物を氷冷した。析出した結晶を過し、
水洗して得た結晶をエチルアルコールで再結晶
し、３−ブロモ−４−メトキシ−4′−ヘキシロイ
ルビフエニルが17.4ｇ得られた。 step ４ ３−ブロモ−４−メトキシ−4′−ヘキシロイル
ビフエニル17.4ｇをジエチレングリコール130ml
に100℃に熱して溶解させ、ヒドラジンヒドレー
ト5.2ｇのジエチレングリコール25ml溶液を加
え、更に水酸化ナトリウム6.5ｇを加えた。続い
て反応混合物を100〜120℃に加熱し、２時間撹拌
した。続いて反応装置に蒸留装置を付け、反応混
合物の温度が180℃になるまで蒸留し、続いて180
〜200℃において３時間還流して室温で一夜放置
した。反応混合物を氷冷し、35％塩酸12ml及び水
100mlを加え、エーテル抽出を３回行なつた。エ
ーテル層を５回水洗し、無水硫酸ナトリウムを加
え乾燥した。エーテルを留去し残留物を減圧蒸留
した。 前留bp 43〜184℃／３mmＨｇ 主留bp180〜187℃／３mmＨｇ 主留について液体クロマトグラフを測定する
と、純度は92.1％であつた。 この主留を再び減圧蒸留（５cmのビグローカラ
ムを使用）して精製した。bp180〜182℃／３mm
Ｈｇで得られた主留について液体クロマトグラフ
を測定すると純度は98.1％であつた。これで、０
−ブロモ−Ｐ−（P′−ヘキシルフエニル）フエノ
ールが6.4ｇ得られた。 step ５ ０−ブロモ−Ｐ−（P′−ヘキシルフエニル）フ
エノール２ｇをトリエチルアミン２mlをエチルエ
ーテル18mlに溶かし、トランス−４−ヘキシルシ
クロヘキシルカルボニルクロリド1.3ｇのエチル
エーテル溶液を氷冷撹拌下滴下した。続いて２時
間氷冷下撹拌し、更に４時間還流した。一夜放置
後、反応混合物に水を加えエーテル抽出をし、エ
ーテル層を３規定の塩酸、水、10％の水酸化ナト
リウム、水の順に洗浄し無水硫酸ナトリウムで乾
燥した。エーテルを留去した後残留物をエタノー
ルで再結晶した。これで、０−ブロモ−Ｐ−
（P′−ヘキシルフエニル）フエニル トランス−
４−ヘキシルシクロヘキシルカルボネートが0.72
ｇ得られた。純度は99.2％であり、融点（mp）
42℃で、透明点（cp）124.5℃であつた。 step ６ 上記０−ブロモ−Ｐ−（P′−ヘキシルフエニ
ル）フエニル トランス−４−ヘキシルシクロヘ
キシルカルボネート0.5ｇにシアン化第一銅0.12
ｇ及びＮ−メチル−２−ピロリドン1.2mlを加
え、230℃で３時間還流した。室温まで放冷した
後、塩化第二鉄0.46ｇに濃塩酸0.12ml及び水0.69
mlを加えた水溶液を60〜70℃に加熱し、この温度
で上記反応混合物を滴下した。これに水を更に10
ml加え室温まで放冷し、析出した黒い固体を別
した。母液をエーテル抽出し、このエーテル層に
過物の黒い結晶を溶かしこみ過した。母液の
エーテル層を水、10％炭酸ナトリウム水、水の順
で洗浄した後無水硫酸ナトリウムで乾燥した。エ
ーテルを留去した後、残留物をエタノールで再結
晶し、純度95.6％のＰ−（P′−ヘキシルフエニ
ル）−０−シアノフエニル トランス−４−ヘキ
シルシクロヘキシルカルボネートが0.3ｇ得られ
た。この赤外線吸収スペクトルを第１図に示す。
また、融点及び透明点は下記の通りであつた。 mp：71.5℃、cp：110.5℃ 実施例 ２ 〔Ｐ−（P′−ヘキシルフエニル）−０−シアノフ
エニル トランス−４−オクチルシクロヘキシ
ルカルボネートの合成〕 実施例１と同様の方法で、Ｐ−（P′−ヘキシル
フエニル）−０−シアノフエニル トランス−４
−オクチルシクロヘキシルカルボネートが0.3ｇ
得られた。この赤外線吸収スペクトルを第２図に
示した。また、融点及び透明点及び純度は下記の
通りであつた。 純度：98.2％、mp：77.0℃ cp：112.0℃ 以上実施例１，２で得られる液晶性化合物の液
晶温度範囲を表１にまとめる。

【表】 実施例 ３ 本発明の液晶性化合物Ｐ−（P′−ヘキシルフエ
ニル）−０−シアノフエニル トランス−４−ア
ルキルシクロヘキシルカルボネートを、ビフエニ
ル液晶の混合物に添加して透明点の変化を調べる
と表２のようになつた。 本発明の液晶性化合物を8.1％添加するだけ
で、透明点を53.0℃から54.5℃まで上げるので、
液晶温度範囲の上限を上げる効果がある。 また、表２の液晶組成物及び、表２の本発明の
液晶性化合物以外のビフエニル液晶だけの液晶組
成物をそれぞれ形成し、厚さ８μｍのTN用セル
に封入して20℃における電圧−コントラスト特性
を調べた。その図を第３図に示した。

【表】

【表】 実線は表２の液晶組成物のものであり、波線は
表２の本発明の液晶性化合物以外のビフエニル液
晶だけのものである。ビフエニル液晶だけの場
合、Vth（透過率90％の時の電圧）は1.53Vで、
Vsat（透過率10％の時の電圧）は2.23Vで、急峻
度γ（＝Vsat／Vth）は1.46であつた。 一方、本発明の液晶性化合物を添加した液晶組
成物の場合、Vthは1.48Vであり、Vsatは2.08Vで
あり、急峻度γは1.41であつた。これらの値を比
較すると、いづれの場合も、Vthはほぼ同程度の
値であるが、Vsatは0.15V下がり、従つて急峻度
も小さな値になつている。 従つて、本発明の液晶性化合物は、Vthを一定
のままにVsatを下げ急峻度γ値を小さくする効
果がある。また安定性に問題はなかつた。 以上実施例で述べてきたように、本発明の液晶
性化合物は、液晶組成物に添加した時、その透明
点を上げ液晶温度範囲を広げると共に、それと同
時に、急峻度γ値を小さくする効果を有する。 従つて、本発明の液晶性化合物は、大容量表示
パネル時に電圧平均化法での場合に使用する液晶
材料として有効なものであり、また、誘電異方性
が負であるので、ポジタイプのゲストホスト型の
表示方式の液晶にも有効なものである。更に、分
子長の割には粘性が低いので二周波駆動用液晶材
料としても使用できる。本発明の液晶性化合物の
応用例はここに記したものに限るものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図はＰ−（P′−ヘキシルフエニル）−０−シ
アノフエニル トランス−４−ヘキシルシクロヘ
キシルカルボネートの赤外線吸収スペクトルであ
り、第２図はＰ−（P′−ヘキシルフエニル）−０−
シアノフエニル トランス−４−オクチルシクロ
ヘキシルカルボネートの赤外線吸収スペクトルで
ある。第３図は、本発明によつて提供される液晶
性エステル化合物Ｐ−（P′−ヘキシルフエニル）−
０−シアノフエニル トランス−４−アルキルシ
クロヘキシルカルボネートとビフエニル液晶との
液晶組成物と、ビフエニル液晶だけの液晶組成物
の電圧−コントラスト特性を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式が下記のように表わされることを特徴
   とする液晶性化合物 （但し、Ｒ及びR′は炭素数６又は８の直鎖ア
   ルキル基を示す。）