(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）で表されるトラン化合物。
【化１】
0003958817.tif 000009
（ただし、式中ＸはＲ−Ａ−ＣＯＯ−基を示し、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示し、Ａは１，４−シクロヘキシル基を示す。）
【請求項２】
請求項１に記載のトラン化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物。
【請求項３】
請求項１に記載のトラン化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物を搭載してなる液晶表示装置。
【請求項４】
一般式（Ｉ）で表されるトラン化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物。
【化２】
0003958817.tif 000010
（ただし、式中ＸはＲを示し、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示す。）
【請求項５】
請求項４に記載の液晶組成物を搭載してなる液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶材料として有用なトラン化合物に関し、また、このトラン化合物を含有する液晶組成物、さらにはこのトラン化合物を含有する液晶組成物を搭載する液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、時計、電卓をはじめワープロ、テレビ等に広く利用されている。これらの液晶表示装置の中で特に多く使用されているのは、液晶材料の光学的異方性および誘電率異方性を利用した液晶表示装置である。
【０００３】
液晶表示装置に用いられる液晶材料に要求される特性としては、液晶温度範囲が広いこと、電気光学的に速い応答速度を得るために粘度が小さいこと、広い視野角範囲、高いコントラストを得るために適切な複屈折（△ｎ）をもつこと、低い駆動電圧を得るために誘電率異方性（△ε）が大きいこと、化学的および光学的に安定であることなどが挙げられる。
【０００４】
実用されている液晶組成物は通常、室温付近に液晶相を有する化合物と、室温より高い温度領域に液晶相を有する化合物とを混合して調整される。液晶表示装置が屋外で使用し得る為には、−４０℃〜９０℃の温度範囲で安定に存在しなければならず、また誘電率異方性、屈折率異方性の温度依存性を考慮すると、Ｎ−Ｉ点（ネマティック−等方相転移温度）付近では急激な変化が起こるので、Ｎ−Ｉ点の高い液晶材料が必要となる。
【０００５】
また、広視野角、高コントラストを得るためには、液晶層のリターデーション△ｎ・ｄ（△ｎは液晶材料の複屈折、ｄは液晶層の厚み）を最適化する必要がある。しかし、実用に使用される液晶表示装置では液晶層の厚みｄが、ある限定された範囲で設定されており、かつ応答速度を速くすることが要求されているために、液晶層の厚みｄは薄くなる傾向が強まっている。よって、複屈折△ｎが大きな液晶材料が必要とされている。
【０００６】
また、高速化のためには液晶材料に低粘性が望まれる。電圧印加時の立ち上がり時間τonと電圧遮断時の立ち下がり時間τoff は
τon＝ηiiｄ2 （ε0 ΔεＶ2 −Ｋπ2 ）-1
τoff ＝ηiiｄ2 ／π2 Ｋ
で与えられる。ここで、ηiiは粘性のパラメータ、ｄは液晶層の厚み、ε0 は真空中の誘電率、Δεは誘電率の異方性、Ｖは印加電圧、Ｋは弾性率によるパラメータで、Ｋ＝ｋ11＋（ｋ33−２ｋ22）／４である（ｋ11、ｋ22、ｋ33は、それぞれスプレイ、ツイスト、ベンド弾性率である）。よって、応答速度をより速くするためには液晶材料が低粘性であること、つまり低粘性の液晶化合物が不可欠となっていた。
【０００７】
これまで、種々の液晶化合物が開発され、使用されているが、以上のような特性を全て満足する単一の液晶化合物は未だに見い出されていない。そのためにいろいろな特性をもった数種の液晶化合物を混合したり、あるいは非液晶化合物を混合したりして実用に供しているのが現状であるが、やはり、充分満足できるものではない。
【０００８】
この様に混合して用いられるトラン系の化合物では、４−アルキル−４’−アルコキシトラン（独国特許第２２２６３７６号）、４−アルキル−４’−フルオロトラン（特開昭６１−２６００３１号）等が知られているが、充分特性を満足できるとはいえなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上示したように、これまで、液晶組成物については種々検討されているが、未だ完全と言われるものは見いだされていない。また、液晶組成物に用いられる化合物は、いずれもその特性に一長一短があり、さらに液晶表示装置によって、前記要求される特性の度合いも異なるため、目的に応じた特性を与える新たな液晶化合物および、液晶添加物の出現が待ち望まれている。そこで本発明の目的は、液晶組成物に混合することによって、液晶組成物の△ｎを大きくし、また３環化合物はＮ−Ｉ点を高く、２環化合物は粘性を小さくすることのできる新規なトラン化合物を提供することであり、さらにその液晶液晶組成物を搭載してなる液晶表示装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のトラン化合物は下記一般式（Ｉ）で表されるものである。
【００１１】
【化３】
0003958817.tif 000002
【００１２】
（ただし、式中ＸはＲ−Ａ−ＣＯＯ−基を示し、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示し、Ａは１，４−シクロヘキシル基を示す。）
【００１３】
また、本発明の液晶組成物は、前記一般式（Ｉ）で表されるトラン化合物を少なくとも一種含有するもの、あるいは一般式（Ｉ）で表され、式中ＸはＲを示し、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示すトラン化合物を少なくとも一種含有するものである。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載の液晶表示装置は、前記一般式（Ｉ）で表されるトラン化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物を搭載してなる液晶表示装置である。
【００１５】
本発明の液晶組成物における、本発明のトラン化合物の配合量は、他の液晶化合物の種類、配合比等により、一概に決められるものではないが、一般的には、好ましくは１ないし５０重量％、更に好ましくは３ないし２０重量％である。
【００１６】
本発明のトラン化合物は、液晶組成物に混合することによって、液晶組成物のしきい値電圧Ｖｔｈをそれほど変えずに、複屈折△ｎを大きくすることができ、さらに３環化合物はＮ−Ｉ点を高くし、２環化合物は粘性を小さくすることのできる優れた化合物である。
【００１７】
また、本発明のトラン化合物は多くの液晶化合物と混合し、液晶組成物を製造することができる。本発明のトラン化合物と混合可能な液晶化合物としてはエステル系、シクロヘキシルフェニル系、ビフェニル系、ピリミジン系、ジオキサン系、トラン系などが挙げられる。更に、これらの液晶化合物を複数混合したものに本発明のトラン化合物を混合して用いることもできる。
【００１８】
本発明のトラン化合物を含有する液晶組成物は、上述のように、液晶材料として優れた特性を有し、またこの液晶組成物を搭載した液晶表示装置は、温度範囲が広く、広い視野角を持つことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のトラン化合物は、前述したように、化３における一般式（Ｉ）で表されるものである。
【００２０】
一般式（Ｉ）においては、ＸはＲ−Ａ−ＣＯＯ−基を示し、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示し、Ａは１，４−シクロヘキシル基を示すものである。
【００２１】
また、本発明の液晶組成物は、前記一般式（Ｉ）で表されるトラン化合物を少なくとも一種含有する、あるいは一般式（Ｉ）で表され、式中ＸはＲを示し、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示すトラン化合物を少なくとも一種含有するものである。
【００２２】
また、本発明の液晶表示装置は、前記一般式（Ｉ）で表されるトラン化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物を搭載してなる液晶表示装置である。
【００２３】
本発明のトラン化合物の製造方法について、下記化４および化５に例をあげて説明する。なお式中Ｘ，Ｒ，Ａは前記した意味を示す。
【００２４】
まず、一般式（Ｉ）で示される化合物のうち、ＸがＲ−Ａ−ＣＯＯ−の場合は、下記化４に示したように、酸クロライド（ａ）と置換フェノール（ｂ）とをピリジン等の不活性有機溶媒中で反応させた後、反応混合物を再結晶、水洗、乾燥させ、エステル化合物（ｃ）を作製する。次にこのエステル化合物（ｃ）とフェニルアセチレン（ｄ）を、トリエチルアミン等の存在下にて反応させ、水洗、乾燥、再結晶することにより一般式（Ｉａ）で表されるトラン化合物を得ることができる。
【００２５】
【化４】
0003958817.tif 000003
【００２６】
次に、一般式（Ｉ）で示される化合物のうち、Ｘがアルキル基、アルコキシ基の場合は、下記化５に示したように、置換ブロモベンゼン（ｅ）とフェニルアセチレン（ｆ）を、トリエチルアミン等の存在下にて反応させ、水洗、乾燥、再結晶することにより一般式（Ｉｂ）で表されるトラン化合物を得ることができる。
【００２７】
【化５】
0003958817.tif 000004
【００２８】
【実施例】
以下、実施例を用いて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。また、本実施例におけるしきい値電圧Ｖthは、液晶組成物をセル厚９μｍのＴＮ型液晶表示装置に搭載して測定した値である。
【００２９】
（実施例１）
４−ブロモフェノール２６ｇ、ジメチルホルムアミド１００ｍｌ、ピリジン１３ｇを溶解し、市販のトランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキサンカルボン酸クロライド２９ｇを滴下し、加熱、攪拌した。その後、反応物を水中に流入し、結晶を析出させ、濾別した。希塩酸、水で洗浄し、真空乾燥後、酢酸エチル、メタノールの混合溶媒にて再結晶させ、トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキサンカルボン酸−４−ブロモフェニルエステル４４ｇを得た。これにフェニルアセチレン１８ｇ、ビス（トリフェニルフォスフィン）パラジウム（II）クロライド０．０９ｇ、ヨウ化銅０．１ｇ、トリフェニルフォスフィン０．７９ｇ、トリエチルアミン２００ｍｌを加え、加熱、攪拌した。反応物を水に流入して、塩酸で中和し、結晶を析出させる。結晶を濾別後、水洗し、真空乾燥後、酢酸エチルとメタノールの混合溶媒で再結晶を行い、化６記載の化合物３２ｇを得た。この化合物はネマティック液晶相を有し、Ｃ−Ｎ点（結晶−ネマティック相転移温度）が１１０℃、Ｎ−Ｉ点が１４８℃であった。また、この化合物の赤外線吸収スペクトルを図１に示す。
【００３０】
【化６】
0003958817.tif 000005
【００３１】
（実施例２）
４−エチルブロモベンゼン２６ｇにフェニルアセチレン１８ｇ、ビス（トリフェニルフォスフィン）パラジウム（II）クロライド０．０９ｇ、ヨウ化銅０．１ｇ、トリフェニルフォスフィン０．７９ｇ、トリエチルアミン２００ｍｌを加え、加熱、攪拌した。反応物を水に流入して、塩酸で中和し、結晶を析出させる。結晶を濾別後、水洗し、真空乾燥後、酢酸エチルとメタノールの混合溶媒で再結晶を行い、化７記載の化合物２０ｇを得た。この化合物は融点１１℃であった。また、この化合物の赤外線吸収スペクトルを図２に示す。
【００３２】
【化７】
0003958817.tif 000006
【００３３】
（実施例３）
４−エチルブロモベンゼン２６ｇの代わりに４−ペンチルブロモベンゼン３２ｇを用いる以外は、実施例２と同様の方法で、化８記載の化合物２３ｇを得た。この化合物は融点１６℃であった。また、この化合物の赤外線吸収スペクトルを図３に示す。
【００３４】
【化８】
0003958817.tif 000007
【００３５】
（実施例４）
市販のネマティック液晶組成物ＺＬＩ−１１３２（メルク社製）９０重量部に、実施例１で製造した本発明のトラン化合物を１０重量部加え、液晶組成物を作製した。その液晶組成物の特性を下記表１に示す。
【００３６】
ここで、ＺＬＩ−１１３２のみからなる液晶組成物の特性は、Ｎ−Ｉ点７２．０℃、Δｎ０．１３８、粘度２７．９ｃＰ、Ｖth１．８３Ｖであった。
【００３７】
【表１】
0003958817.tif 000008
【００３８】
（実施例５〜６）
実施例４と同様に、液晶組成物ＺＬＩ−１１３２（メルク社製）９０重量部に実施例２〜３で製造したトラン化合物を１０重量部加え、液晶組成物を作成した。その液晶組成物の特性を表１に併せて示す。
【００３９】
表１には、各実施例の番号と同時に、用いた本発明のトラン化合物の化学式を記載した。また、本発明のトラン化合物を加えないＺＬＩ−１１３２のみからなる液晶組成物の特性も記載した。
【００４０】
表１から明らかなように、本発明のトラン化合物は、それを含有する液晶組成物のしきい値電圧Ｖｔｈをあまり損なうことなく、複屈折△ｎを大きくし、３環化合物はさらにＮ−Ｉ点を高くし、２環化合物は粘性を小さくさせることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のトラン化合物は、液晶組成物に混合することによって、液晶組成物のしきい値電圧Ｖｔｈをそれほどかえることなく、複屈折△ｎを大きくし、３環化合物はさらにＮ−Ｉ点を高くし、２環化合物は粘性を小さくさせることができる。そのため、本発明のトラン化合物を含有する液晶組成物は液晶材料として優れた特性を有し、またこの液晶組成物を搭載した液晶表示装置は、温度範囲が広く、広い視野角を持つ。さらに、本発明のトラン化合物は種々の化合物との充分な相互溶解性が得られ、液晶組成物の構成物質として多くの液晶材料と組み合わせて使用することができ、液晶組成物の特性改良に有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトラン化合物の赤外線吸収スペクトルを表す図である。
【図２】本発明のトラン化合物の赤外線吸収スペクトルを表す図である。
【図３】本発明のトラン化合物の赤外線吸収スペクトルを表す図である。
【図１】
0003958817.tif 000011
【図２】
0003958817.tif 000012
【図３】
0003958817.tif 000013