(57)【要約】【課題】光学活性シクロヘキサン化合物の捻じれを調整した光学活性化合物を液晶組成物に添加してなる応答速度を改良したネマチック液晶組成物を提供することにある。【解決手段】下記の一般式(1)で表される光学活性化合物又はこの混合光学活性化合物にこれとは異なる光学活性化合物を液晶組成物に混合させ、該液晶組成物に惹起される捻じれのピッチ長を調整して液晶組成物とする。【化１２】2016060737.tif 000017【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の一般式(1)で表される光学活性化合物のＲ体とＳ体を任意の割合で混合して成る混合光学活性化合物である。
2016060737.tif 000016
（式中Ｒ１,Ｒ２は同一または異なる Ｒ、ＲＯＣＯ,ＲＣＯＯを表し、Ｒはアルキル基を示す。該アルキル基は不飽和結合を有していてもよく、該基中の−ＣＨ２−が、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−で置換されていてもよく、また、１部あるいは全ての水素原子がハロゲン原子により置換されていてもよい。）
【請求項２】
請求項１に記載の一般式(1)で表される光学活性化合物、及びこれとは異なる光学活性化合物を液晶組成物に混合させ、該液晶組成物に惹起される捻じれのピッチ長を調整してなる液晶組成物。
【請求項３】
請求項1で示される混合光学活性化合物、及びこれとは異なる光学活性化合物を液晶組成物に混合させ、該液晶組成物に惹起される捻じれのピッチ長を調整してなる液晶組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光学活性化合物は固有の捻じれを有するため、液晶組成物に混合すると応答速度を低下させる等の不都合な捻じれを惹起する。本発明は、この捻じれを調整する方法及びその方法で得られる液晶組成物に関する。  
【背景技術】
【０００２】
本願発明者らは、長年にわたり、液晶材料、有機電子材料等について研究し、多くの特許出願等をしてきた。本願に係わる光学活性化合物については、我国だけではなく、ＰＣＴによる特許出願をし、海外において特許査定あるいは特許されている国もあるし、審査中の国もある。この本願に係わる光学活性化合物について、更に研究を進めると、Ｒ体とＳ体の混合割合が１：１であるラセミ体だけではなく、Ｒ体とＳ体が等比でない場合も生ずることが明らかになった。そこで、Ｒ体とＳ体の混合割合を決定し、本光学活性化合物の固有の捻じれを調整し、応答速度を改善することを思い付いた。
【０００３】
液晶化合物の特徴である光学異方性（Δｎ）（以下に「Δｎ」ということがある。）や誘電率異方性（Δε）（以下に「Δε」ということがある。）を利用した液晶表示素子は、これまでに多数作られており、時計を始め、電卓、測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、携帯電話、プリンター、コンピューター、ＴＶ等に利用されて来ている。この液晶表示素子に使用される液晶化合物には固有の液晶相が存在し、その相形態はネマチック相、スメクチック相及びコレステリック相に大別される。そのなかでも、ネマチック相が最も広く利用されている。また、表示装置に利用されている表示方式及び駆動方式のうち、表示方式としては、これまでに、動的散乱型（ＤＳモード）、ゲスト・ホスト型（ＧＨモード）、捻じれネマチック型（ＴＮモード）、超捻じれネマチック型（ＳＴＮモード）、薄膜トランジスター型（ＴＦＴモード）及び強誘電性液晶型（ＦＬＣ）が開発されて来ている。駆動方式としては、スタティック駆動方式、マルチプレックス駆動方式、アクティブマトリックス駆動方式、及び２周波駆動方式等が採用されて来ている。
特に、パソコンのモニター、携帯電話用のディスプレイあるいは液晶ＴＶ用の表示素子として、アクティブマトリックス駆動方式の液晶ディスプレイが広く用いられている。ただ、近年の高精細ＴＶ，３Ｄ対応の表示等、さらなる応答速度の改良が求められている。
【０００４】
シクロヘキサン化合物を使用した応答性に優れたネマチック液晶組成物についても、多くの提案がなされている。例えば、形成できるプレチルト角が大きく、ストライプ・ドメインの発生率が顕著に低く、更に、化学的に安定で、低電圧駆動が可能であり、高時分割駆動に応えられる高速応答性に優れたネマチック液晶組成物（特許文献１）、所望の複屈折率の大きさに対し、駆動可能な温度範囲が広く、応答性に優れ、コントラストが良いネマチック液晶組成物を提供し、これを用いた、電気光学特性の改善されたTN-LCD、STN-LCD、TFT-LCD等の液晶表示装置を提供するもの（特許文献２）、新規なシクロヘキサン化合物であって、反強誘電状態から強誘電状態への応答速度が改善された反強誘電性液晶組成物（特許文献３）他がある。
【０００５】
また、シクロヘキサン環を有し、現在汎用されている液晶組成物に混合した際、粘度を上昇させず、しきい値電圧を効果的に低下させることができる液晶表示セルの材料がある。（特許文献４）しかし、これまでの各提案では、応答速度について満足できるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８０２８４号公報
【特許文献２】特開２０１２−６７２３６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１５８５２６号公報
【特許文献４】ＵＳ  Ａｐｐｌ．Ｎｏ：０９/５４０，８８２Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ：ＵＳ  ６，４７５，５９５ Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、光学活性シクロヘキサン化合物の捻じれを調整した光学活性化合物を液晶組成物に添加してなる応答速度を改良したネマチック液晶組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、第１発明は、下記の一般式(1)で表される光学活性化合物のＲ体とＳ体を任意の割合で混合して成る混合光学活性化合物である。
【化１】
2016060737.tif 000002
（式中Ｒ１,Ｒ２は同一または異なる Ｒ、ＲＯＣＯ,ＲＣＯＯを表し、Ｒはアルキル基を示す。該アルキル基は不飽和結合を有していてもよく、該基中の−ＣＨ２− が、一Ｏ−、−ＣＯ-、−ＣＯＯ−で置換されていてもよく、また、１部あるいは全ての水素原子がハロゲン原子により置換されていてもよい。）
【０００９】
光学活性化合物とは、分子内に不斉炭素を有し、互いに鏡像の関係にある一対の立体の化合物 (対掌体としてＲ体、Ｓ体と呼ばれる。) のことをさし, 物理的には偏光面を回転させる性質を有している。一般式(1)の化合物は、下図に示す４位の位置に不斉炭素を有する光学活性化合物である。この化合物は絶対配置のＲ体、Ｓ体の鏡像体として存在する。このＲ体またはＳ体あるいはＲ体とＳ体の混合物を液晶組成物に添加すると、組成物に捻じれを引き起こす場合がある。本願は、この捻じれを調整する方法を提供するとともに、捻じれが調整された該光学活性化合物を含有して成る液晶組成物を提供するものである。なお、一般式(1)で表される光学活性化合物のＲ体とＳ体を任意の割合で混合したものを混合光学活性化合物とした。ここで、任意の割合とは、実施者の意思に基づくＲ体とＳ体の混合割合をいうものであり、一般式(1)で表される光学活性化合物を合成したときに自然に生ずるＲ体とＳ体の混合割合をいうものではない。
【化２】
2016060737.tif 000003
【００１０】
続いて、第２発明は、第１発明に記載の一般式(1)で表される光学活性化合物、及びこれとは異なる光学活性化合物を液晶組成物に混合させ、該液晶組成物に惹起される捻じれのピッチ長を調整してなる液晶組成物である。
【００１１】
一般式(１)で表される光学活性化合物とは、この光学活性化合物を合成したときに自然に生ずるＲ体とＳ体の混合割合を有するものをいい、一般的にはラセミ体である。
一般式(1)と異なる光学活性化合物は単独または２種以上を混合して使用することができる。それらは、例えば、コレステロールのエステル、ＢＤＨ社(British Drug Houses：16-30 Graham Street, City Road, London)の Ｃ−１５、ＣＢ−１５、メルク社のＳ−８１１、株式会社ＡＤＥＫＡのＣＮＬ−６１１Ｌ、ＣＮＬ−６１１Ｒがあるが、これらに限定されるものではない。
【００１２】
該液晶混合物としては、例えば、下記一般式（２）、(３)又は(４)で表わされる化合物又はこれらの混合物が挙げられる。
【化３】
2016060737.tif 000004
（ 式中、Ｒは水素原子、炭素原子数１〜８のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルキニル基、アルキニルオキシ基、アルコキシアルキル基、アルカノイルオキシ基又はアルコキシカルボニル基を示し、あるいはこれらはハロゲン原子、シアノ基等で置換されていてもよく、Ｙ２ はシアノ基、ハロゲン原子、又はＲ で表される基を示し、Ｙ１ 、Ｙ３ 及びＹ４ は、水素原子、ハロゲン原子又はシアノ基を示し、Ｚ１ 及びＺ２ は各々独立に直接結合手、− ＣＯ−Ｏ− 、−Ｏ−ＣＯ − 、−Ｃ Ｈ２Ｏ − 、− ＯＣＨ２− 、−ＣＨ２ＣＨ２− 、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ− 、−ＣＦ２Ｏ− 、− ＯＣＦ２−  又は、−Ｃ≡Ｃ− を示し、ｐは、０、１ 、２のいずれかであり、環Ａ 、環Ｂ 及び環Ｃは、各々独立にベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、ピリミジン環又はジオキサン環を示す。）
【００１３】
従って、上記一般式（２）で表される化合物の具体例としては、下記化合物等が挙げられる。尚、下記の各化合物におけるＲ、Ｙ１ 、Ｙ２ 、Ｙ３ 及びＹ４ は、上記一般式（２）におけるものと同じ意味である。
【化４】
2016060737.tif 000005
【００１４】
【化５】
2016060737.tif 000006
式(３)において、Ｒ３、Ｒ４は、独立して炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、炭素数２から１１のアルケニルオキシ、又は任意の水素がフッ素で置換された炭素数２から１２のアルキル又はアルケニルである。また、Ｚ２は、単結合又はエチレンである。
【００１５】
【化６】
2016060737.tif 000007
式(４)において、環Ｃ及び環Ｄは、独立して、１，４ーシクロヘキシレン、 １，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、又は、３-フルオロ−１,４−フェニレンであり、ｐが1のとき、環Ｄは１,４−フェニレンであり、Ｚ１は、式(２)と同じであり、独立して単結合、エチレン、メチレンオキシ、又はカルボニルオキシである。ｐは１、２、３のいずれかである。Ｒ３、Ｒ４は、式(３)と同じである。
【００１６】
具体的化合物としては、以下のようなものが挙げられる。
【化７】
2016060737.tif 000008
等があるが、これに限るものではない。
【００１７】
続いて、第３発明は、第１発明で示される混合光学活性化合物、及びこれとは異なる光学活性化合物を液晶組成物に混合させ、該液晶組成物に惹起される捻じれのピッチ長を調整してなる液晶組成物である。
【００１８】
第２発明との相違点は、第２発明では、一般式(１)で表される光学活性化合物を合成したときに自然に生ずるＲ体とＳ体の混合割合を有するものをいい、一般的にはラセミ体である点において、第３発明では、一般式(1)で表される光学活性化合物を、実施者の意思に基づき、Ｒ体とＳ体を所定の混合割合とした混合光学活性化合物を使用する点において異なる。その他は、第２発明と同じである。
【発明の効果】
【００１９】
一般式(１)で示される光学活性化合物は固有の捻じれを有するため、液晶組成物に混合すると応答速度を低下させる等の不都合な捻じれを惹起する。本願に係わる発明では、この捻じれを調整し、ＴＮモード、ＳＮＴモード、相移転モードを向上し、応答速度を改善するという効果がある。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本願の代表的な実施例を示す。
【実施例１】
【００２１】
光学活性化合物として下記の化合物を使用した。
【化８】
2016060737.tif 000009
Ｌ：左捻じれ  Ｒ：右捻じれ    
表１  実施例―１
2016060737.tif 000010
(a)  実施例１は、ＣＢ−１５をＷに対し１４重量％を添加。
ＣＢ−１５の化学式を以下に示す。
ＣＢ−１５
【化９】
2016060737.tif 000011
(b)  L/Ｒ比は、ダイセル製キラルパックにて測定した。
(c) ピッチ長は、液晶混合物にピッチ長調整混合物を３５％添加し、株式会社ＥＨＣ製の楔(くさび)セルで測定した。
【実施例２】
【００２２】
以下の組成物Ａ，Ｂ，Ｃを調整しその応答速度を調べた。その結果を表２に示す。
組成物Ａ：
【化１０】
2016060737.tif 000012
組成物Ｂ：組成物Ａに表1のＷを１０％重量添加したもの。
組成物Ｃ：組成物Ａに表１のＷを１０％重量添加し、更にＣＢ−１５を１．５％重量添加したもの。
表２  実施例−２  
2016060737.tif 000013
【実施例３】
【００２３】
以下の組成物Ｄ，Ｅ，Ｆを調整しその応答速度を調べた。その結果を表３に示す。
組成物Ｄ：
【化１１】
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組成物Ｅ：組成物Ｄに表1のＷを１０％重量添加したもの
組成物Ｆ：組成物Ｄに表１のＷを１０％重量添加し、更にＣＢ−１５を１．５％重量添加したもの。
表３  実施例−３
2016060737.tif 000015
【００２４】
表１、表２、表３の各実施例は以下の条件により測定した。
(a)測定条件  ±１０Ｖｏｌ．  ６０Ｈｚ  セル厚さ  ３μｍ
(b)応答速度は、透過光量が５０％変化する時間(ｍsec)であり、立ち上がりと立ち下がり時間の和である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
光学活性化合物のＲ体とＳ体を任意の割合で混合して成る混合光学活性化合物であり、第１発明の一般式(１)で表されたシクロヘキサン化合物の応答速度がより改善され、今後の需要が期待される。