特許 5679972 キラル化合物、これらのキラル化合物を含むコレステリック液晶組成物及び強誘電性液晶組成物、並びにこれらの液晶組成物を含む液晶ディスプレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5679972

(24)【登録日】2015年1月16日

(45)【発行日】2015年3月4日

(54)【発明の名称】キラル化合物、これらのキラル化合物を含むコレステリック液晶組成物及び強誘電性液晶組成物、並びにこれらの液晶組成物を含む液晶ディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   C07C 43/225 20060101AFI20150212BHJP

   C09K 19/30 20060101ALI20150212BHJP

   C09K 19/12 20060101ALI20150212BHJP

   C09K 19/34 20060101ALI20150212BHJP

   C07C 43/205 20060101ALI20150212BHJP

   C09K 19/42 20060101ALI20150212BHJP

   C07D 213/30 20060101ALI20150212BHJP

   C07D 239/26 20060101ALI20150212BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20150212BHJP

【ＦＩ】

   C07C43/225 CCSP

   C09K19/30

   C09K19/12

   C09K19/34

   C07C43/205 C

   C09K19/42

   C07D213/30

   C07D239/26

   G02F1/13 500

【請求項の数】26

【全頁数】43

(21)【出願番号】特願2011-527212(P2011-527212)

(86)(22)【出願日】2008年9月17日

(65)【公表番号】特表2012-502936(P2012-502936A)

(43)【公表日】2012年2月2日

(86)【国際出願番号】EP2008062397

(87)【国際公開番号】WO2010031431

(87)【国際公開日】20100325

【審査請求日】2011年6月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】511069895

【氏名又は名称】テトラゴン エルシー ケミエ アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100096943

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100102808

【弁理士】

【氏名又は名称】高梨 憲通

(74)【代理人】

【識別番号】100128646

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 恒夫

(72)【発明者】

【氏名】ハアセ，ヴォルフガング

(72)【発明者】

【氏名】ラパニク，アルトシオム

【審査官】 目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】 Molecular Crystals and Liquid Crystals，１９９５年，264，201-205

【文献】 Journal of Physical Chemistry，１９８０年，84(5)，517-520

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０７Ｃ

Ｃ０７Ｄ

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一般式（１）：

【化1】

（式中、
Ｒ_１＝Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−（ＣＨ_２）_ｐ−、又は
Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ_２）_ｐ−（Ｏ）_ｍ，−、又は
Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨＹ_１−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−ＣＨＹ_２−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙ_３、又は
Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨＹ_１−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙ_３、又は
フッ素化アルキル基若しくはフッ素化アルコキシ基（該フッ素化アルキル基若しくは該フッ素化アルコキシ基は１個〜２０個の炭素原子を有する）であり、
Ｒ_２＝Ｙ_３−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨＹ_４−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−ＣＨＹ_５−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙ、又は
Ｙ_３−（ＣＨ_２）_ｎ−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−ＣＨＹ_５−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙであり、
Ｒ_２はキラル置換基であり、Ｒ_１は６個〜２５個の炭素原子を有する非キラルな直鎖又は分岐鎖のアルキル残基であり、
Ｙは、各記載において及び互いに独立して、Ｈ原子、Ｆ原子及びＣｌ原子のうちの１つ、又は−ＣＮ基、−Ｓ−ＣＮ基、−Ｏ−ＣＦ_３基、−ＣＦ_３基、−ＣＯ−ＣＨ_３基、−Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１基、−Ｏ−Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１基、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１基若しくは−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１基のうちの１つを表し、
Ｙ_１、Ｙ_２は、各記載において及び互いに独立して、Ｆ原子及びＣｌ原子のうちの１つ、又は−ＣＮ基、−ＣＦ_３基、−Ｃ_ｊＨ_２ｊ＋１基、−Ｏ−Ｃ_ｊＨ_２ｊ＋１基、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｊＨ_２ｊ＋１基、−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_ｊＨ_２ｊ＋１基のうちの１つ、又は非同時にＨ原子、又は同時にＨ原子を表し、
Ｙ_３は、各記載において及び互いに独立して、単結合又は−Ｏ−原子のうちの１つを表し、
Ｙ_４、Ｙ_５は、各記載において及び互いに独立して、Ｆ原子、Ｃｌ原子のうちの１つ、又は−ＣＮ基、−ＣＦ_３基、−Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１基、−Ｏ−Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１基、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１基、−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１基のうちの１つ、又は非同時にＨ原子を表し、
ｎ、ｐ、ｋ、ｊ、ｉ、ｈは各々、ｎ、ｐ、ｋ、ｊ、ｉ及びｈの各々に関して独立して０〜７の値をとり、
ｍ、ｌは独立して０又は１を表し、ｌ＝ｍ＝０である場合ｉ＋ｋ＋ｎ＋ｐは少なくとも６であり、
ただし、Ｙ、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４、Ｙ_５、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ及びｐは、Ｒ_２が少なくとも１つのキラル中心を有するキラル置換基であるように選択され、
Ｋは、単結合、又は
シクロヘキサン、シクロヘキセン、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、テトラジン、１，３，２−ジオキサボリナン、ヘキサヒドロピリジン、ヘキサヒドロピリミジン、ヘキサヒドロピリダジン、ヘキサヒドロピラジン、並びにヘキサヒドロトリアジン及びテトラヒドロオキサジンの異性体からなる群より選択される六員環系、又は
シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘプタン環及びシクロオクタン環、又は
これらの環化合物のいずれかから誘導される少なくとも部分的に不飽和の環化合物を表し、次の環との又は置換基Ｒ_１との化学結合の一部分を形成する２つの原子の間のこれらの環又は環系における原子の数は、各々の場合において同じ原子から出発して時計回りの方向に計測した場合及び反時計回りの方向に計測した場合に２つ以上は異ならず、
Ａ、Ａ_１は０又は１の値をとり、Ｋが単結合である場合Ａ及びＡ_１のうちの１つだけが０であり、
Ｋ_１〜５は各々、互いに独立して、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、テトラジン、１，３，２−ジオキサボリナン、ヘキサヒドロピリジン、ヘキサヒドロピリミジン、ヘキサヒドロピリダジン、ヘキサヒドロピラジン、ヘキサヒドロトリアジン、テトラヒドロオキサジンの異性体から、及びこれらの環化合物のいずれかから誘導される少なくとも部分的に不飽和の環化合物からなる群より選択される六員環系を表し、
Ｘ_１〜２０は、互いに独立して、アルキル基、又はアルコキシ基、又はフッ素化アルキル基、又はフッ素化アルコキシ基、又はＨ原子、又はハロゲン原子のうちの１つ、又は各々の場合において互いに独立して１個〜２０個の炭素原子を有するアルキル基、アルコキシ基、フッ素化アルキル基及びフッ素化アルコキシ基のうちの１つを表し、
連続する環の外側の環、すなわちそれぞれ置換基Ｒ_１及びＲ_２を保有する環は、２位、３位、５位及び６位に置換基を保有せず、
Ｋ_１、Ｋ_２、Ｋ_３、Ｋ_４及びＫ_５からの環のうちの少なくとも３つの連続する環は、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン及びテトラジンからなる環の群から互いに独立して選択される芳香環又はヘテロ芳香環であり、連続する環とは、１つの環の成員である１つの原子が次の環の成員である１つの原子と直接結合することにより互いと直接結合した環を意味する）のキラル液晶化合物。

【請求項2】

Ｒ_１＝Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−（ＣＨ_２）_ｐ−であり、
ｎが３〜７の値をとり、
Ｋが単結合を表し、
Ａ＝１であり、
Ｋ_１〜５が、互いに独立して、ベンゼン環又はピリジン環又はピリミジン環を表し、
Ｘ_１〜２０が、互いに独立して、−ＣＨ_３基、−Ｃ_２Ｈ_５基、−Ｏ−ＣＨ_３基、−ＣＦ_３基及び−Ｏ−ＣＦ_３基のうちの１つ、又はＨ原子、Ｆ原子及びＣｌ原子のうちの１つを表す請求項１に記載のキラル液晶化合物。

【請求項3】

Ｒ_１＝Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨＹ_１−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−ＣＨＹ_２−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙ_３であり、
Ｋが単結合を表し、
Ａ＝１であり、Ａ_１が０又は１の値をとり、
Ｋ_１〜５が、互いに独立して、ベンゼン環又はピリジン環又はピリミジン環を表し、
Ｘ_１〜２０が、−ＣＨ_３基若しくは−Ｃ_２Ｈ_５基若しくは−Ｏ−ＣＨ_３基若しくは−ＣＦ_３基若しくは−Ｏ−ＣＦ_３基又はＨ原子若しくはＦ原子若しくはＣｌ原子を表す請求項１に記載のキラル液晶化合物。

【請求項4】

Ｒ_１＝Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−（ＣＨ_２）_ｐ−、又は
Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨＹ_１−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−ＣＨＹ_２−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙ_３であり、
Ｋが、ベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘプタン環及びシクロオクタン環のうちの１つを表し、
Ａ＝１、Ａ_１＝０であり、
Ｋ_１〜４が、ベンゼン環又はピリジン環又はピリミジン環を表し（Ｋ_１及びＫ_３がベンゼン環である場合を除く）、
Ｘ_１〜１６が、互いに独立して、−ＣＨ_３基、−Ｃ_２Ｈ_５基、−Ｏ−ＣＨ_３基、−ＣＦ_３基及び−Ｏ−ＣＦ_３基のうちの１つ、又はＨ原子、Ｆ原子及びＣｌ原子のうちの１つを表す請求項１に記載のキラル液晶化合物。

【請求項5】

Ｒ_１＝Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−（ＣＨ_２）_ｐ−であり、
ｎが３〜７の値をとり、
Ｋが単結合を表し、
Ａ＝１、Ａ_１＝０であり、
Ｋ_１〜５が、互いに独立して、ベンゼン環又はピリジン環又はピリミジン環を表し、
Ｘ_１〜１６が、互いに独立して、Ｈ原子を表し、Ｘ_１〜１６の７つ以下がハロゲン原子又は−ＣＨ_３基又は−ＣＦ_３基であることができる請求項１に記載のキラル液晶化合物。

【請求項6】

式１における少なくとも３つの連続する環が、隣接する環又は結合と１位及び４位において連結したフェニレン環である請求項１に記載のキラル液晶化合物。

【請求項7】

各々が１位及び４位において連結した４つ又は５つのフェニレン環を有する請求項６に記載のキラル液晶化合物。

【請求項8】

アルキル残基Ｒ_１が、その炭素原子のうちの１つにより前記外側のフェニレン環とパラ位において直接連結した請求項６に記載のキラル液晶化合物。

【請求項9】

ｇ個の連続する環（該環をＫ、Ｋ_１、Ｋ_２、Ｋ_３、…、Ｋ_ｇ−１と称する）において、任意の環Ｋ_ｆ（ｆは０（この場合Ｋ_ｆ＝Ｋ）、１（この場合Ｋ_ｆ＝Ｋ_１）、２（この場合Ｋ_ｆ＝Ｋ_２）等からｇ−１（この場合Ｋ_ｆ＝Ｋ_ｇ−１）までの値をとり得る）に関して、２位、３位、５位又は６位において置換基を有する２つの環Ｋ_ｆ１及びＫ_ｆ２（ｆ２＞ｆ１）について、全ての環Ｋ_ｆ（ｆ２＞ｆ＞ｆ１）が２位、３位、５位又は６位において少なくとも１つの置換基を有する請求項６に記載のキラル液晶化合物。

【請求項10】

Ｒ_２基における前記少なくとも１つのキラル中心が、１つのエーテル結合−Ｏ−、又は非キラルなアルキレン基−ＣＹ_６Ｙ_６−、又は非キラルな式−Ｏ−ＣＹ_６Ｙ_６−の基、又は式−ＣＨ_２−ＣＹ_６Ｙ_６−の基、又は非キラルな式−ＣＹ_６Ｙ_６−ＣＨ_２−の基、又は非キラルな式−Ｏ−ＣＹ_６Ｙ_６−ＣＨ_２−の基により環Ｋ_４又は環Ｋ_５から離れており、Ｙ_６がＨ、Ｆ、Ｃｌ、−ＣＮ、ＣＦ_３、−Ｃ_ｑＨ_２ｑ＋１、−Ｏ−Ｃ_ｑＨ_２ｑ＋１、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｑＨ_２ｑ＋１であり、ｑが１〜１１である請求項６に記載のキラル液晶化合物。

【請求項11】

少なくとも２つの化合物を含有する液晶混合物であって、０．５％〜９９．５％の質量分率の少なくとも１種以上の誘電性有機化合物、及び９９．５％〜０．５％の質量分率の請求項１〜１０のいずれか一項に記載された、少なくとも１種以上の化合物を含む液晶混合物。

【請求項12】

強誘電特性を有し、誘電性有機化合物として５％〜９０％の質量分率の少なくとも１種以上の非キラル又はキラルスメクティック化合物、及び１０％〜９５％の質量分率の少なくとも１種以上の、請求項１〜１０のいずれか一項に記載された化合物を含む請求項１１に記載の液晶混合物。

【請求項13】

前記少なくとも１種以上の非キラル又はキラルスメクティック化合物の質量分率が３０％〜７０％であり、前記少なくとも１種以上の、請求項１〜１０のいずれか一項に記載された化合物の質量分率が７０％〜３０％である請求項１２に記載の強誘電性液晶混合物。

【請求項14】

キラルネマティック特性を有し、誘電性有機化合物として５０％〜９９．５％の質量分率の少なくとも１種以上のキラルでもなくキラルネマティックでもない化合物、及び０．５％〜５０％の質量分率の少なくとも１種以上の、請求項１〜１０のいずれか一項に記載された化合物を含む請求項１１に記載の液晶混合物。

【請求項15】

前記少なくとも１種以上のキラルでもなくキラルネマティックでもない化合物の質量分率が７０％〜９９．５％であり、前記少なくとも１種以上のキラルでもなくキラルネマティックでもない化合物が正の誘電異方性を有し、前記少なくとも１種以上の、請求項１〜１０のいずれか一項に記載された化合物の質量分率が３０％〜０．５％である請求項１４に記載のキラルネマティック液晶混合物。

【請求項16】

前記少なくとも１種以上のキラルでもなくキラルネマティックでもない化合物の質量分率が７０％〜９９．５％であり、前記少なくとも１種以上のキラルでもなくキラルネマティックでもない化合物が負の誘電異方性を有し、前記少なくとも１種以上の、請求項１〜１０のいずれか一項に記載された化合物の質量分率が３０％〜０．５％である請求項１５に記載のキラルネマティック液晶混合物。

【請求項17】

少なくとも３種の化合物を含有し、前記少なくとも１種以上の、請求項１〜１０のいずれか一項に記載された化合物の質量分率が０．５％〜５０％であり、少なくとも２種以上の誘電性有機化合物が存在し、このような誘電性有機化合物の質量分率の合計が５０％〜９９．５％であり、このような誘電性有機化合物の少なくとも１つがキラルでもなくキラルネマティックでもなく、このような誘電性有機化合物の少なくとも１種がスメクティック化合物である請求項１１に記載の液晶混合物。

【請求項18】

請求項１１〜１７のいずれか一項に記載された、少なくとも１種以上の液晶混合物を含有するパッシブマトリクス（静的又は多重化）アドレス指定による液晶ディスプレイ。

【請求項19】

請求項１１〜１７のいずれか一項に記載された、少なくとも１種以上の液晶混合物を含有するアクティブマトリクス（ＴＦＴ）アドレス指定による液晶ディスプレイ。

【請求項20】

請求項１２又は１３に記載の液晶混合物を含有するパッシブマトリクス（静的又は多重化）アドレス指定による強誘電性液晶ディスプレイ。

【請求項21】

請求項１２又は１３に記載の液晶混合物を含有するアクティブマトリクス（ＴＦＴ）アドレス指定による強誘電性液晶ディスプレイ。

【請求項22】

請求項１２又は１３に記載の液晶混合物を含有する双安定の強誘電性液晶ディスプレイ。

【請求項23】

請求項１４〜１６のいずれか一項に記載された、少なくとも１種以上の液晶混合物を含有するパッシブマトリクス（静的又は多重化）アドレス指定によるコレステリック液晶ディスプレイ。

【請求項24】

請求項１４〜１６のいずれか一項に記載された、少なくとも１種以上の液晶混合物を含有するアクティブマトリクス（ＴＦＴ）アドレス指定によるコレステリック液晶ディスプレイ。

【請求項25】

請求項１４〜１６のいずれか一項に記載された、少なくとも１種以上の液晶混合物を含有する双安定のコレステリック液晶ディスプレイ。

【請求項26】

請求項１４に記載の液晶混合物を含有する選択反射コレステリック液晶ディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、キラル化合物、強誘電性液晶組成物、及びこのような強誘電性液晶組成物を含む機械的にかつ衝撃に安定な強誘電性液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、並びにコレステリック液晶組成物、及びこのようなコレステリック液晶組成物を含む、パッシブマトリクス（静的若しくは多重化）又はアクティブマトリクス（ＴＦＴ）アドレス指定による高速スイッチング、低作動電圧及び単安定(monostable)又は双安定(bistable)のコレステリックＬＣＤに関する。

【背景技術】

【0002】

強誘電性及び他のキラル液晶化合物は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４及び特許文献１５に開示されている。

【0003】

しかしながら、従来技術の化合物は、上で言及されるような強誘電性及びコレステリック液晶ディスプレイにおける用途に関して、まだ十分に満足のいくものではなく、全ての要求を満たしている訳ではない。特に、衝撃に安定な強誘電性液晶ディスプレイ、及び同時に高速スイッチング、低作動電圧、単安定又は双安定のキラルネマティックＬＣＤの製造を可能とする化合物が必要とされている。本発明との関連では、「コレステリック」及び「キラルネマティック」という記載は同意義とみなされると理解される。

【0004】

特許文献１０において、ネマティック液晶混合物の成分として使用することができる数種類の非キラルなフッ素含有４，４−ビス−（シクロヘキシル）−ビフェニル誘導体が開示されている（実施例３〜実施例５）。Ｒ_１又はＲ２_１が分岐している（それ故にキラルの）場合があることが言及されているが、このようなキラル化合物、これらの特性、及びこれらに基づく液晶混合物の特性についての情報は存在しない。これらの化合物を、
−コレステリック相の広い温度範囲（−３０℃から１００℃まで）、良好な動的パラメータ（５ｍｓ又は１０ｍｓ未満のレスポンス時間を含む）、低いしきい値電圧及び飽和電圧（２０Ｖ未満）、電気光学曲線の良好なシャープネス、並びに双安定テクスチャの良好な機械的、熱的及び長期的安定性を有するコレステリック液晶混合物、並びに
−種々の値の光学異方性（Δｎ）及び自発分極、並びに強誘電性相の広い温度範囲を有する強誘電性液晶混合物、又は種々の値の螺旋ピッチ及び光学異方性（Δｎ）、正の若しくは負の誘電異方性（Δε）、所要の値の弾性定数（特にＫ_２２）、並びにコレステリック相の広い温度範囲を有するキラルネマティック混合物
の調製に使用することができないことは、特許文献１０の記載から明らかである。

【0005】

特許文献１０の化合物及び液晶混合物では、配向材料と組み合わせて、低作動電圧及び高コントラスト比を有する衝撃に安定な強誘電性液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又は高速スイッチング、低作動電圧、単安定若しくは双安定のキラルネマティックＬＣＤを作り出すことは可能とならない。

【0006】

最後に、特許文献１０のキラル化合物は、現実的には実際の用途に使用することができない。このような化合物に至るまでの合成経路は、本発明の化合物及び特許文献１０の非キラル化合物と対照的に多段式であり、これらの化合物の最終的な収率は非常に低い。さらに、出発材料：キラルな４−アルキルシクロヘキサノン、グリニャール試薬等は調製するのが非常に困難であることに留意すべきである。

【0007】

特許文献１１では、数種類のキラルなフッ素含有テルフェニル、及び非キラルなクアテルフェニルのみが開示されており、これらの化合物は強誘電性液晶混合物の成分として使用することができる（実施例１２及び実施例１３、並びに実施例１４〜実施例２４を参照されたい）。キラルなクアテルフェニル、これらの特性、及びこれらに基づく液晶混合物の特性についての情報は存在しない。

【0008】

特許文献１２及び特許文献１では、乳酸誘導体及びキラルなシクロヘキシル誘導体が開示されており、これらは式（１）の化合物と異なっており、狭い温度範囲においてしか液晶相を形成せず、
−コレステリック相の広い有効な温度範囲（−３０℃から１００℃まで）、良好な動的パラメータ（５ｍｓ又は１０ｍｓ未満のレスポンス時間を含む）、低いしきい値電圧及び飽和電圧（２０Ｖ未満）、電気光学曲線の良好なシャープネス、並びに双安定テクスチャの良好な機械的、熱的及び長期的安定性を有するコレステリック液晶混合物、並びに
−種々の値の光学異方性（Δｎ）及び自発分極、並びに強誘電性相の広い温度範囲を有する強誘電性液晶混合物、又は種々の値の螺旋ピッチ及び光学異方性（Δｎ）、正の若しくは負の誘電異方性（Δε）、所要の値の弾性定数（特にＫ_２２）、並びにコレステリック相の広い温度範囲を有するキラルネマティック混合物
の調製のためにこれらを使用することを可能とする特性を有しない。

【0009】

特許文献１２及び特許文献１の化合物及び液晶混合物では、配向材料と組み合わせて、低作動電圧及び高コントラスト比を有する衝撃に安定な本発明の強誘電性液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又は高速スイッチング、低作動電圧、単安定若しくは双安定のキラルネマティックＬＣＤを作り出すことは可能とならない。

【0010】

同様に、特許文献７、特許文献８、特許文献３、特許文献５、特許文献４、特許文献１３及び特許文献１４では、キラルなテルフェニル、２，５−ジフェニル−ピリジン、及び他の化合物が開示されており、これらは一般式（１）に該当しない。

【0011】

先に記載された４−ペンチル−３’’−クロロ−４’’’−（２−メチルブチルオキシ）クアテルフェニルは、高温及び狭い温度範囲においてＳｍ Ｃ^＊相を形成し、低い自発分極を有し、このことにより、低作動電圧、高コントラスト比、及びＳｍ Ｃ^＊相の広い温度範囲を有する衝撃に安定な強誘電性液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の調製のためにこの化合物を使用することが可能とならない。

【0012】

上述した理由のために、そこで記載された４−デシルオキシ−３’’−メチル−４’’’−クアテルフェニルカルボン酸のキラルエステルを、低作動電圧、高コントラスト比、及びＳｍ Ｃ^＊相の広い温度範囲を有する衝撃に安定な強誘電性液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の調製のために使用することができない。これらの化合物はＳｍ Ｃ^＊相を形成しない。さらに、これらの化合物までの合成経路は、本発明の化合物をもたらす合成経路と対照的に多段式であり、中間体４−デシルオキシ−３’’−メチル−４’’’−クアテルフェニルカルボン酸及び最終生成物の調製及び精製は、実行するのが難しい。

【0013】

特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献７、特許文献１３、特許文献１４及び特許文献１５のキラル化合物は、式（Ｉ）の化合物とは反対に、分子のこのような堅固なロッド形状の中心コアを有さず、１０℃から１５４℃までの温度範囲全体においてスメクティックＣ相を形成する訳ではないことに留意すべきである。これらの化合物は、分子の断片の立体配座（conformation）変化、及びこれらの変化の温度、圧力等に対する強い依存性を特徴としており、このことにより、低作動電圧及び高コントラスト比を有する、衝撃に安定な強誘電性ＬＣＤ、又は単安定若しくは双安定のキラルネマティックＬＣＤの調製のためにこれらを使用することが可能とならない。

【0014】

低い電力消費、高速のレスポンス時間、及び画素の双安定性は、デバイスが電界の非存在下で２つ以上の安定状態を有する場合、ＬＣＤにとってさらに望ましい特質である。双安定のキラルネマティックデバイス、例えば特許文献１６及び特許文献１７に記載されるものは、ライン毎に駆動することができ、一度表示されると、スクリーンの残りを更新しながら情報が格納され、単純マトリクスアドレス指定が利用され得る。

【0015】

しかしながら、既知のキラル化合物では、コレステリック相の広い有効な温度範囲（−３０℃から１００℃まで）、良好な動的パラメータ（５ｍｓ又は１０ｍｓ未満のレスポンス時間を含む）、低いしきい値電圧及び飽和電圧（２０Ｖ未満）、電気光学曲線の良好なシャープネス、並びに双安定テクスチャの良好な機械的、熱的及び長期的安定性を有する液晶混合物を得ることは可能とならない。

【0016】

強誘電性液晶（ＦＬＣ）も、将来のディスプレイデバイスにおける有効な材料に関して興味深い候補である。ＦＬＣは高速レスポンス、広い視野角、及び双安定の記憶機能を示し、光シャッター及びディスプレイの用途のために検討されている。強誘電性液晶ディスプレイ（ＦＬＣＤ）は、高速作動、面内（in-plane）スイッチング及び超高解像度を特徴とする。

【0017】

しかしながら、ジグザグ欠陥、機械的安定性及びＤＣ電圧平衡に関する技術的な問題が、依然としてＦＬＣＤが広範に適用されることを妨げている。ジグザグ欠陥はデバイスの電気光学（ＥＯ）特性を損なう傾向があり、機械的にかつ衝撃に敏感なＦＬＣ配向及び残留電圧が、長期的安定性に関する懸念を引き起こす。ディスプレイの記憶機能及びコントラスト比を悪化させるジグザグ欠陥の出現のために、欠陥のないＦＬＣＤを作製することは困難である（非特許文献１）。

【0018】

高い駆動電圧（２０Ｖから４０Ｖまで）、低いセルギャップ（２μｍ未満）、グレースケールがないこと、安定な室温材料及び温度範囲が広い材料の不足、並びに最適化されていないＦＬＣ材料及び配向状態により熱的ストレス及び機械的ストレスから生じるディスプレイセルにおける構造的欠陥を含む、ＦＬＣＤによる他の問題が存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0019】

【特許文献1】国際公開第９６／００７１０号

【特許文献2】欧州特許出願公開第０ ３３９ ４１４号

【特許文献3】欧州特許出願公開第０ ３６０ ０４２号

【特許文献4】欧州特許出願公開第０ ３０６ １９５号

【特許文献5】英国特許出願公開第２ ２００ ９１２号

【特許文献6】米国特許第７，０２２，２５９号

【特許文献7】米国特許第５，４９４，６０５号

【特許文献8】米国特許第５，３８２，３８０号

【特許文献9】米国特許第５，２５０，２２２号

【特許文献10】米国特許第４，４１９，２６４号

【特許文献11】国際公開第８９／０２４２５号

【特許文献12】欧州特許出願公開第０ ３２９ １５３号

【特許文献13】米国特許第５，４８６，３０９号

【特許文献14】米国特許第５，３５８，６６３号

【特許文献15】米国特許第４，７８０，２４１号

【特許文献16】米国特許第６，９２８，２７１号

【特許文献17】国際公開第２００４／１０４９８０号

【非特許文献】

【0020】

【非特許文献1】S. T. Lagerwall, Ferroelectric and Antiferroelectric Liquid Crystals, Wiley-VCH, Weinheim and New York, 1999

【発明の概要】

【0021】

本発明は、結晶相からスメクティックＢ相若しくはＣ^＊相若しくはＡ相又はコレステリック相までの低い温度での転移を示し、広い温度範囲にわたり液晶スメクティック相及びキラルネマティック（＝コレステリック）相を示すキラル化合物を提供することにより、従来技術の問題を克服する。これらの化合物は分子の堅固なロッド形状の中心コアを有し、分子の断片の立体配座変化の温度、圧力等に対する依存性の弱さを特徴とし、このことにより、低作動電圧及び高コントラスト比を有する、衝撃に安定な強誘電性ＬＣＤ、又は単安定若しくは双安定のキラルネマティックＬＣＤの調製のためにこれらを使用することが可能となる。

【0022】

広い温度範囲にわたり及び低い温度でコレステリック相又はスメクティックＣ^＊相を形成する、コレステリック及び強誘電性液晶混合物を提供することが本発明の別の目的である。

【0023】

本発明のさらなる目的は、広範な温度にわたり及び既に非常に低い温度で作動させることができる、高速スイッチング、低作動電圧、単安定又は双安定のコレステリック液晶ディスプレイ、及び衝撃に安定な強誘電性液晶ディスプレイを提供することである。

【0024】

これらの目的は、一般式（１）：

【0025】

【化1】

【0026】

（式中、
Ｒ_１＝Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−（ＣＨ_２）_ｐ−、又は
Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ_２）_ｐ−（Ｏ）_ｍ，−、又は
Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨＹ_１−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−ＣＨＹ_２−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙ_３、又は
Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨＹ_１−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙ_３、又は
フッ素化アルキル基若しくはフッ素化アルコキシ基（該フッ素化アルキル基若しくは該フッ素化アルコキシ基は１個〜２０個の炭素原子を有する）であり、
Ｒ_２＝Ｙ_３−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨＹ_４−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−ＣＨＹ_５−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙ、又は
Ｙ_３−（ＣＨ_２）_ｎ−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−ＣＨＹ_５−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙであり、
Ｙは、各記載において（in each occurrence）及び互いに独立して、Ｈ原子、Ｆ原子及びＣｌ原子のうちの１つ、又は−ＣＮ基、−Ｓ−ＣＮ基、−Ｏ−ＣＦ_３基、−ＣＦ_３基、−ＣＯ−ＣＨ_３基、−Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１基、−Ｏ−Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１基、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１基若しくは−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１基のうちの１つを表し、
Ｙ_１、Ｙ_２は、各記載において及び互いに独立して、Ｆ原子及びＣｌ原子のうちの１つ、又は−ＣＮ基、−ＣＦ_３基、−Ｃ_ｊＨ_２ｊ＋１基、−Ｏ−Ｃ_ｊＨ_２ｊ＋１基、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｊＨ_２ｊ＋１基、−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_ｊＨ_２ｊ＋１基のうちの１つ、又は非同時にＨ原子、又はＲ_２がキラル置換基である場合同時にＨ原子を表し、
Ｙ_３は、各記載において及び互いに独立して、単結合又は−Ｏ−原子のうちの１つを表し、
Ｙ_４、Ｙ_５は、各記載において及び互いに独立して、Ｆ原子、Ｃｌ原子のうちの１つ、又は−ＣＮ基、−ＣＦ_３基、−Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１基、−Ｏ−Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１基、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１基、−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１基のうちの１つ、又は非同時にＨ原子、又はＲ_１がキラル置換基である場合同時にＨ原子を表し、
ｎ、ｐ、ｋ、ｊ、ｉ、ｈは各々、ｎ、ｐ、ｋ、ｊ、ｉ及びｈの各々に関して独立して０〜７の値をとり、
ｍ、ｌは独立して０又は１を表し、ｌ＝ｍ＝０である場合ｉ＋ｋ＋ｎ＋ｐは少なくとも６であり、
ただし、Ｙ、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４、Ｙ_５、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ及びｐは、Ｒ_１及びＲ_２の少なくとも１つが少なくとも１つのキラル中心を有するキラル置換基であるように選択され、
Ｋは、単結合、又はシクロヘキサン、シクロヘキセン、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、テトラジン、１，３，２−ジオキサボリナン、ヘキサヒドロピリジン、ヘキサヒドロピリミジン、ヘキサヒドロピリダジン、ヘキサヒドロピラジン、ヘキサヒドロトリアジン、テトラヒドロオキサジン、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘプタン環及びシクロオクタン環の異性体からなる群から、並びにこれらの環化合物のいずれかから誘導される少なくとも部分的に不飽和の環化合物から選択される六員環系を表し、次の環との又は置換基Ｒ_１との化学結合の一部分を形成する２つの原子の間のこれらの環又は環系における原子の数は、各々の場合において同じ原子から出発して時計回りの方向に計測した場合及び反時計回りの方向に計測した場合に２つ以上異ならず、
Ａ、Ａ_１は０又は１の値をとり、Ｋが単結合である場合Ａ及びＡ_１のうちの１つだけが０であり、
Ｋ_１〜５は各々、互いに独立して、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、テトラジン、１，３，２−ジオキサボリナン、ヘキサヒドロピリジン、ヘキサヒドロピリミジン、ヘキサヒドロピリダジン、ヘキサヒドロピラジン、ヘキサヒドロトリアジン、テトラヒドロオキサジンの異性体から、及びこれらの環化合物のいずれかから誘導される少なくとも部分的に不飽和の環化合物からなる群から選択される六員環系を表し、
Ｘ_１〜２０は、互いに独立して、アルキル基、又はアルコキシ基、又はフッ素化アルキル基、又はフッ素化アルコキシ基、又はＨ原子、又はハロゲン原子のうちの１つ、又は各々の場合において互いに独立して１個〜２０個の炭素原子を有するアルキル基、アルコキシ基、フッ素化アルキル基及びフッ素化アルコキシ基のうちの１つを表し、
Ｋ_１、Ｋ_２、Ｋ_３、Ｋ_４及びＫ_５からの環のうちの少なくとも３つの連続する環は、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン及びテトラジンからなる環の群から互いに独立して選択される芳香環又はヘテロ芳香環であり、連続する環とは、１つの環Ｋ_ｑの成員である１つの原子が隣接する環Ｋ_ｑ−１又はＫ_ｑ＋１（ｑは２〜４の整数である）の成員である１つの原子と直接結合することにより互いと直接結合した環を意味する）
の堅固な中心コア多環（polyring）キラル液晶化合物を提供することにより達成された。

【発明を実施するための形態】

【0027】

式１から除かれる（except）化合物は、無衝撃（shock-free）特性に関して性能がより低い（除かれる分子を含むＬＣＤセルのコントラスト比が、幾何学的偏差に対するコントラスト比の著しい減少を示す）ことが見出された。

【0028】

本発明の別の好ましい実施形態では、六員環Ｋ及びＫ_１〜５の１つ又は複数が、シクロブタン、オキセタンからなる群から選択される四員環からなる群から、シクロペンタン、シクロペンテン、ピロリドン、イミダゾリジン、テトラヒドロフランからなる群から、ジシクロペンタンから、ペルヒドロアズレンから選択される五員環から、シクロヘプタン、シクロヘプテン、オキセパン、ジオキセパン、アゼパン、ジアゼパンからなる群から選択される七員環から、並びにシクロオクタン、シクロオクテンからなる群から選択される八員環、及び少なくとも１つの炭素原子が窒素原子又は酸素原子により置換された複素八員環から、並びに以上で言及されたこれらの環化合物のいずれかから誘導される少なくとも部分的に不飽和の環化合物から選択される環系により置き換えられていてもよく、次の環との又は置換基Ｒ_１及びＲ_２のうちの１つとの連結の一部分を形成する２つの原子の間のこれらの環又は環系における原子の数は、各々の場合において同じ原子から出発して時計回りの方向に及び反時計回りの方向に計測した場合に２つ以上異ならない。この好ましい実施形態では、置換基Ｘは、４個〜８個の環原子を有する各々の環における置換基の数が、少なくとも１つの置換基を保有することができ、隣接する環と直接又は連結基を介して結合していない上記環における原子の数に対して調整されるように選択される。

【0029】

環Ｋ及びＫ_１〜Ｋ_５の少なくとも１つにおける少なくとも１つの環原子が置換基（水素原子以外の任意の原子又は原子の群）を保有することがさらに好ましい。

【0030】

好ましくは、六員環は１位、４位において連結しており、式（１）の化合物は以下に示される式１．１〜式１．７及び式１．１４〜式１．１７のうちの１つにより表される：

【0031】

【化2】

【0032】

【化3】

【0033】

式中、置換基Ｘ_１〜Ｘ_２０は上記式１の説明において規定される通りである。

【0034】

本発明によるコレステリック（すなわちキラルネマティック）液晶混合物は少なくとも２つの液晶化合物を含有し、それらのうち少なくとも１つが上記一般式（１）の化合物であり、必要に応じて、それらのうちの１つ又はそれらのうちの２つ以上が非キラル又は非コレステリック液晶化合物である。

【0035】

上記で説明されたように、本発明の基礎となる実験において、式（１）により表されない分子は、無衝撃特性に関して、上記少なくとも１つの非キラル又は非コレステリック液晶化合物と組み合わせると、性能がより低いことが判明した。

【0036】

本発明による強誘電性液晶混合物は少なくとも２つの液晶化合物を含有し、それらのうちの少なくとも１つが上記一般式（１）の化合物であり、必要に応じて、それらのうちの１つ又はそれらのうちの２つ以上がキラル又は非キラルスメクティック液晶化合物である。

【0037】

式（１）であって、
Ｒ_１＝Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−（ＣＨ_２）_ｐ−であり、
ｎが３〜７の値をとり、
Ｋが単結合を表し、
Ａ＝１であり、
Ｋ_１〜５が、互いに独立して、ベンゼン環又はピリジン環又はピリミジン環を表し、
Ｘ_１〜２０が、互いに独立して、−ＣＨ_３基、−Ｃ_２Ｈ_５基、−Ｏ−ＣＨ_３基、−ＣＦ_３基及び−Ｏ−ＣＦ_３基のうちの１つ、又はＨ原子、Ｆ原子及びＣｌ原子のうちの１つを表す、或いは
Ｒ_１＝Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨＹ_１−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−ＣＨＹ_２−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙ_３であり、
Ｋが単結合を表し、
Ａ＝１であり、Ａ_１が０又は１の値をとり、
Ｋ_１〜５が、互いに独立して、ベンゼン環又はピリジン環又はピリミジン環を表し、
Ｘ_１〜２０が、−ＣＨ_３基若しくは−Ｃ_２Ｈ_５基若しくは−Ｏ−ＣＨ_３基若しくは−ＣＦ_３基若しくは−Ｏ−ＣＦ_３基又はＨ原子若しくはＦ原子若しくはＣｌ原子を表す、或いは
Ｒ_１＝Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−（ＣＨ_２）_ｐ−、又は
Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨＹ_１−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−ＣＨＹ_２−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｙ_３であり、
Ｋが、ベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘプタン環及びシクロオクタン環のうちの１つを表し、
Ａ＝１、Ａ_１＝０であり、
Ｋ_１〜４が、ベンゼン環又はピリジン環又はピリミジン環を表し（Ｋ_１及びＫ_３がベンゼン環である場合を除く）、
Ｘ_１〜１６が、互いに独立して、−ＣＨ_３基、−Ｃ_２Ｈ_５基、−Ｏ−ＣＨ_３基、−ＣＦ_３基及び−Ｏ−ＣＦ_３基のうちの１つ、又はＨ原子、Ｆ原子及びＣｌ原子のうちの１つを表す、或いは
Ｒ_１＝Ｙ−（ＣＨ_２）_ｎ−（Ｏ）_ｍ−（ＣＨ_２）_ｋ−（Ｏ）_ｌ−（ＣＨ_２）_ｐ−であり、
ｎが３〜７の値をとり、
Ｋが単結合を表し、
Ａ＝１、Ａ_１＝０であり、
Ｋ_１〜５が、互いに独立して、ベンゼン環又はピリジン環又はピリミジン環を表し、
Ｘ_１〜１６が、互いに独立して、Ｈ原子を表し、Ｘ_１〜１６の７つ以下がハロゲン原子又は−ＣＨ_３基又は−ＣＦ_３基である場合がある、或いは
式（１）における少なくとも３つの、より好ましくは少なくとも４つの連続する環が、隣接する環又は結合と１位及び４位において連結したフェニレン環である、或いは
Ｒ_２がキラル置換基であり、Ｒ_１が、６個〜２５個の炭素原子、好ましくは７個〜２４個の炭素原子、より好ましくは（preferred）８個〜２３個の炭素原子、さらにより好ましくは９個〜２２個の炭素原子、特に好ましくは１０個〜２１個の炭素原子を有する非キラルな直鎖又は分岐鎖のアルキル残基である、或いは
各々が１位及び４位において連結した４つ又は５つのフェニレン環が存在する、或いは
アルキル残基Ｒ_１が、その炭素原子のうちの１つにより前記外側のフェニレン環とパラ位において直接連結した、或いは
連続する環の外側の環、すなわちそれぞれ置換基Ｒ_１−又はＲ_１−Ｋ−及びＲ_２−を保有する環が、２位、３位、５位及び６位に置換基を保有しない、或いは
ｇ個の連続する環（該環をＫ、Ｋ_１、Ｋ_２、Ｋ_３、…、Ｋ_ｇ−１と称する）において、任意の環Ｋ_ｆ（ｆは０（この場合Ｋ_ｆ＝Ｋ）、１（この場合Ｋ_ｆ＝Ｋ_１）、２（この場合Ｋ_ｆ＝Ｋ_２）等からｇ−１（この場合Ｋ_ｆ＝Ｋ_ｇ−１）までの値をとり得る）に関して、２つの環Ｋ_ｆ１及びＫ_ｆ２（ｆ２＞ｆ１）が２位、３位、５位又は６位において置換基を有する場合、２位、３位、５位又は６位において少なくとも１つの置換基も有しない環Ｋ_ｆ（ｆ２＞ｆ＞ｆ１）が存在しない、換言すれば、任意の２つの置換された環の間に非置換の環が存在しない、或いは
Ｒ_２基における前記少なくとも１つのキラル中心が、１つのエーテル結合−Ｏ−、又は非キラルなアルキレン基−ＣＹ_６Ｙ_６−、又は非キラルな式−Ｏ−ＣＹ_６Ｙ_６−の基、又は式−ＣＨ_２−ＣＹ_６Ｙ_６−の基、又は非キラルな式−ＣＹ_６Ｙ_６−ＣＨ_２−の基、又は非キラルな式−Ｏ−ＣＹ_６Ｙ_６−ＣＨ_２−の基により環Ｋ_４又は環Ｋ_５から離れており、Ｙ_６がＨ、Ｆ、Ｃｌ、−ＣＮ、ＣＦ_３、−Ｃ_ｑＨ_２ｑ＋１、−Ｏ−Ｃ_ｑＨ_２ｑ＋１、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｑＨ_２ｑ＋１である場合があり、ｑが１〜１１である場合がある、
式（１）の分子に関して、特に良好な結果が得られた。

【0038】

分子の選択においてこれらの好ましい条件の２つ以上を適用した場合に、特に改善された結果が得られた。

【0039】

本発明による液晶化合物は、合成スキーム１及び合成スキーム２により（accordingly to）、３，６−二置換シクロヘキサ−２−エノン若しくは２，５−二置換シクロヘキサノン（V.S.Bezborodov et al., Liquid Crystals, 23, 69-75 (1997); V.S.Bezborodov et al., Liquid Crystals, 28, 1755-1760 (2001)）の五塩化リン、水素化ホウ素ナトリウム、（ジエチルアミノ）硫黄トリフルオリド（ＤＡＳＴ）、他の化学的試薬との反応により、若しくはヨウ化メチルマグネシウムとのグリニャール反応及びその後の標準的な方法（V.S. Bezborodov et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst., 299, 1 (1997)）における調製した中間体の変換により、又は対応する置換ブロモ置換ビフェニル若しくはテルフェニル、若しくは置換ピリジン、若しくはピリミジンの対応するアリールボロン酸とのクロスカップリング（鈴木）反応（A. Suzuki, J. Organometallic Chem., 576, 147 (1999)）により、合成された。

【0040】

【化4】

スキーム１

【0041】

【化5】

スキーム２

【0042】

本発明による多くの化合物が、従来技術において既知の化合物よりも、幾つかの用途に関してより良好なパラメータを示す。

【0043】

本発明による式（１）の液晶化合物により、種々の値の光学異方性（Δｎ）及び自発分極、並びに強誘電性相の広い温度範囲を有する新たな強誘電性ＬＣ混合物、又は種々の値の螺旋ピッチ及び光学異方性（Δｎ）、正の若しくは負の誘電異方性（Δε）、所要の値の弾性定数（特にＫ_２２）、並びにコレステリック相の広い温度範囲を有するキラルネマティック混合物を作り出すことが可能となる。これらの混合物により、配向材料と組み合わせて、低作動電圧及び高コントラスト比を有する衝撃に安定な新たな強誘電性液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又はパッシブマトリクス（静的若しくは多重化）若しくはアクティブマトリクス（ＴＦＴ）アドレス指定による新たな様式（効果）の高速スイッチング、低作動電圧、単安定若しくは双安定のキラルネマティックＬＣＤを作り出すことが可能となる。

【0044】

式１における少なくとも３つの、より好ましくは少なくとも４つの連続する環が、隣接する環又は結合と１位及び４位において連結したフェニレン環である場合に、特に良好な結果が得られた。１位及び４位において連結した厳密に４つのフェニレン環を有するこのような化合物（クアテルフェニル誘導体）が、特に好ましい。直接連続する、すなわち互いと隣接する４つのパラ−フェニレン環により、粘性と、スイッチング時間と、有用な温度範囲の幅との間に最良の折衷案（compromise）が得られることが見出された。残基のうちの１つＲ_１がキラル置換基であり、同時に他の残基Ｒ_２が、６個〜２５個の炭素原子、好ましくは８個〜２３個の炭素原子、特に好ましくは９個〜２２個の炭素原子を有する非キラルな直鎖又は分岐鎖（好ましくは直鎖）のアルキル置換基であることがさらに好ましい。特に、最良の結果を得るために、アルキル残基が、外側のフェニレン環とパラ位において直接連結していなければならない。この非対称的な置換は、ＬＣＤセルにおけるコントラスト比、及びまたスイッチング時間に及ぼす機械的圧力の影響の低さに関して非常に有望であることが判明した。

【実施例】

【0045】

本発明を、実施例１〜実施例４８、及び表１〜表９に提示したデータにより、より詳細に説明する。

【0046】

しかしながら、これらの実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。これらの実施例において、「％」で測定される全ての量は、問題の物質の質量分率、すなわち混合物の質量に対するその物質の質量の比率である。「％」で記載される濃度は、溶液又は混合物中に存在する問題の溶質又は物質の質量（単位：ｇ）と溶液又は混合物の１００ｇの量との比率である。

【0047】

中間体１
６−（４−メトキシフェニル）−３−（ｔｒａｎｓ−４−ヘプチル（hepty）シクロヘキシルフェニル）−シクロヘキサ−２−エン−１−オン

【0048】

【化6】

【0049】

１−（３−ジメチルアミノプロパノイル）−４−（ｔｒａｎｓ−４−ヘプチルシクロヘキシルベンゼン）塩酸塩（０．１６７ｍｏｌ）、４−メトキシフェニルアセトン（０．１７ｍｏｌ）、水酸化カリウム（０．５１ｍｏｌ）及びジオキサン（２５０ｍｌ）の混合物を、撹拌しながら約５時間〜６時間還流し、室温まで冷却した後、硫酸の１０％水溶液で処理した。生成物を酢酸エチルで２回抽出し、通常の手順の後で溶液をシリカゲルにより濾過し、溶媒を真空中で除去した。残留物をイソプロパノールから再結晶化した。

【0050】

中間体２
４−（ｔｒａｎｓ−４−ヘプチルシクロヘキシル）−３’−クロロ−４’’−メトキシテルフェニル

【0051】

【化7】

【0052】

１５０ｍｌのトルエン中における６−（４−メトキシフェニル）−３−（ｔｒａｎｓ−４−ヘプチルシクロヘキシルフェニル）シクロヘキサ−２−エノン（中間体１、２６．２ｍｍｏｌ）の撹拌した溶液に、五塩化リン（３９．３ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を撹拌しながら約５時間還流し、室温まで冷却した後、１００ｍｌの水を添加し、混合物をさらに１時間撹拌した。反応混合物を、水（約３００ｍｌ）中に注ぎ、塩化メチレンで２回抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、シリカゲルにより濾過した。溶媒を除去した。得られた生成物を、さらなる精製を全く行わずに、さらなる変換のために使用した。

【0053】

中間体３
４−（ｔｒａｎｓ−４−ヘプチルシクロヘキシル）−３’−クロロ−４’’−ヒドロキシテルフェニル

【0054】

【化8】

【0055】

４−（ｔｒａｎｓ−４−ヘプチルシクロヘキシル）−３’−クロロ−４’’−メトキシテルフェニル（中間体２）を、１００ｍｌの酢酸及び５ｍｌの５９％ヨウ化水素酸水溶液と混合した。混合物を約１２時間還流し、室温まで冷却し、水中に注いだ。生成物を塩化メチレンで２回抽出した。結合した有機層を、チオ硫酸ナトリウムの希釈溶液、水により洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を除去した後、生成物をトルエン−ヘプタン混合物から再結晶化した。

【0056】

中間体４
４−デシル−３’’−メチル−４’’’−メトキシクアテルフェニル

【0057】

【化9】

【0058】

８０ｍｌのＴＨＦ中における６−（４−メトキシフェニル）−３−（４−デシルビフェニル）シクロヘキサ−２−エノン（３３ｍｍｏｌ）の溶液を、撹拌しながら、１．６ｇ（６６ｍｍｏｌ）のマグネシウムから調製したヨウ化メチルマグネシウムのエーテル溶液で処理した。反応混合物を、３５℃で３時間撹拌し、その後終夜維持した。通常の酸処理の後、対応するジエンのエーテル溶液を得た。エーテルをその後蒸留により除去し、トルエンで置き換えた。対応する芳香族化合物への酸化のために、空気を還流下で５時間ジエン溶液に通過させた。室温まで冷却した後、溶液をシリカゲルにより濾過し、トルエンを真空中で蒸留により除去した。得られた生成物を、さらなる精製を全く行わずに、さらなる変換のために使用した。

【0059】

中間体５
４−デシル−３’’−メチル−４’’’−ヒドロキシクアテルフェニル

【0060】

【化10】

【0061】

４−デシル−３’’−メチル−４’’’−メトキシクアテルフェニル（中間体４）を、１００ｍｌの酢酸及び５ｍｌの５９％ヨウ化水素酸水溶液と混合した。混合物を１２時間還流し、室温まで冷却し、水中に注いだ。生成物を塩化メチレンで２回抽出した。結合した有機層を、チオ硫酸ナトリウムの希釈溶液、水により洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を除去した後、生成物をトルエン−ヘプタン混合物から再結晶化した。

【0062】

実施例１． Ｓ−４−（ｔｒａｎｓ−４−ヘプチルシクロヘキシル）−３’−クロロ−４’’−（１−メチルヘプチルオキシ）テルフェニル

【0063】

【化11】

【0064】

５℃〜１０℃の温度で、２０ｍｌのＴＨＦ中における３’−クロロ−４’’−ヒドロキシ−４−（ｔｒａｎｓ−４−ヘプチルシクロヘキシル）テルフェニル（中間体３）（３．２６ｍｍｏｌ）、Ｒ−２−オクタノール（３．７６ｍｍｏｌ）及びトリフェニルホスフィン（３．７６ｍｍｏｌ）の撹拌した混合物に、ジイソプロピルアゾジカルボキシレート（３．７６ｍｍｏｌ）を１０分間〜１５分間添加した。混合物を室温で終夜撹拌した。ＴＨＦをその後真空中で蒸留により除去し、残留物をヘキサンで複数回洗浄して、所望の生成物を抽出した。生成物を酸化アルミニウムにおけるフラッシュクロマトグラフィ（ヘキサン−酢酸エチル、５０：１）により精製し、その後２−プロパノールから結晶化した。収率は５７％であった。

【0065】

実施例２． Ｓ−４−デシル−３’’−メチル−４’’’−（１−メチルペンチルオキシ）クアテルフェニル

【0066】

【化12】

【0067】

５℃〜１０℃の温度で、２５ｍｌのＴＨＦ中における４−デシル−３’’−メチル−４’’’−ヒドロキシクアテルフェニル（中間体５）（４．４１ｍｍｏｌ）、Ｒ−２−ヘキサノール（５．０１ｍｍｏｌ）及びトリフェニルホスフィン（５．０ｍｍｏｌ）の撹拌した混合物に、ジイソプロピルアゾジカルボキシレート（５．０１ｍｍｏｌ）を１０分間〜１５分間添加した。混合物を室温で終夜撹拌した。ＴＨＦをその後真空中で蒸留により除去し、残留物をヘキサン−酢酸エチル（５０：１）混合物で複数回洗浄して、所望の生成物を抽出した。生成物を酸化アルミニウムにおけるフラッシュクロマトグラフィ（ヘキサン−酢酸エチル５０：１）により精製し、その後アセトンから結晶化した。収率は６３％であった。

【0068】

実施例３． Ｓ−４−ノニル−３’−フルオロ−４’’’−（２−クロロプロピルオキシ）クアテルフェニル

【0069】

【化13】

【0070】

この化合物を、対応するヒドロキシクアテルフェニルのＲ−（−）−２−クロロプロパノールとの反応により合成した。収率は５５％であった。

【0071】

同様の変換、並びにスキーム１及びスキーム２に提示される変換を使用して、以下の化合物を合成した。

【0072】

実施例４． ブチルＳ−２−［４−オクチル−２’−フルオロ−３’’−トリフルオロメチル−４’’’−クアテルフェニルオキシ］−プロピオネート

【0073】

【化14】

【0074】

実施例５． Ｒ−４−オクチル−３’’−クロロ−４’’’−（１−メチルヘキシルオキシ）クアテルフェニル

【0075】

【化15】

【0076】

実施例６．（比較（comparative）） Ｒ−４−（ｔｒａｎｓ−４−ヘプチルシクロヘキシル）−３’−メトキシ−４’’−（１−トリフルオロメチルヘプチル−オキシカルボニル）テルフェニル

【0077】

【化16】

【0078】

実施例７．（比較） Ｒ−４−（４−ノニル−２−トリフルオロメチル）シクロヘキサ−１−エニル）−３’−クロロ−４’’−（１−メチルヘプチルオキシ）テルフェニル

【0079】

【化17】

【0080】

実施例８．（比較） Ｓ−２−［４−（２−フルオロヘキシルオキシ）ビフェニル−４’］−５−（ｔｒａｎｓ−４−ヘキシルシクロヘキシル）−１−フルオロシクロヘキサ−１−エン

【0081】

【化18】

【0082】

実施例９． Ｓ−２−［２’−メチル−４’’−（１−メチルヘプチルオキシ）テルフェニル−４］−５−ヘプチルピリジン

【0083】

【化19】

【0084】

実施例１０． Ｓ−２−［２−フルオロ−４’’−（１−メチルヘプチルオキシ）テルフェニル−４］−５−オクチルピリミジン

【0085】

【化20】

【0086】

これらの化合物並びに他のピリジン及びピリミジン誘導体を、置換ブロモ（ヨード）ピリジン又はピリミジンの対応するアリールボロン酸とのクロスカップリング反応により調製した。

【0087】

スキーム１及びスキーム２に提示される変換、並びにクロスカップリング反応を、以下の５つの環化合物の合成にも使用した。

【0088】

実施例１１． Ｓ−４−ノニル−３’，２’’−ジフルオロ−３’’’−クロロ−４’’’’−（１−メチルヘプチルオキシ）ペンタフェニル

【0089】

【化21】

【0090】

実施例１２．（比較） Ｓ−４−（ｔｒａｎｓ−４−オクチルシクロヘキシル）−３，３’’−ジクロロ−４’’’−（１−メチルペンチルオキシ）−クアテルフェニル

【0091】

【化22】

【0092】

実施例１３．（比較） Ｓ−２−［４−（１−メチルヘプチルオキシ）−３’−クロロテルフェニル−４’’］−５−（ｔｒａｎｓ−４−ヘプチルシクロヘキシル）−１−トリフルオロメチルシクロヘキサ−１−エン

【0093】

【化23】

【0094】

実施例１４． Ｒ−２−［２−フルオロ−４’’−（１−メチルヘプチルオキシ）テルフェニル−４］−５−オクチルピリミジン

【0095】

【化24】

【0096】

対応する３，６−二置換シクロヘキサ−２−エノンの同様の変換を使用して、化合物１．１〜化合物１．１９、並びに表１及び表２に提示される化合物を、合成した。

【0097】

【表1】

【0098】

【表2】

【0099】

実施例１５（比較）
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ａ−１を調製した：

【0100】

【化25】

転移温度：Ｃｒ−６．３℃ＳｍＣ^＊５２．４℃ＳｍＡ６８．１℃Ｉ

【0101】

実施例１６（比較）
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ａ−２を調製した：

【0102】

【化26】

転移温度：Ｃｒ７．３℃ＳｍＣ^＊６７．７℃ＳｍＡ７４．２℃Ｉ

【0103】

実施例１７（比較）
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ｂ−１を調製した：

【0104】

【化27】

転移温度：Ｃｒ５．６℃ＳｍＣ^＊５４．２℃ＳｍＡ７１．１℃Ｉ

【0105】

実施例１８（比較）
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ｂ−２を調製した：

【0106】

【化28】

転移温度Ｃｒ-７．３℃ＳｍＣ^＊８５．０℃ＳｍＡ１０９．３℃Ｎ１１４．０℃Ｉ

【0107】

実施例１９（比較）
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ａ−３を調製した：

【0108】

【化29】

転移温度：Ｃｒ９．５℃ＳｍＣ^＊５０．４℃ＳｍＡ６１．３℃Ｉ

【0109】

実施例２０（比較）
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ａ−４を調製した：

【0110】

【化30】

転移温度：Ｃｒ１１．２℃ＳｍＣ^＊６１．４℃ＳｍＡ７９．１℃Ｉ

【0111】

実施例２１（比較）
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ｂ−３を調製した：

【0112】

【化31】

転移温度：Ｃｒ８．３℃ＳｍＣ^＊５６．１℃ＳｍＡ７１．１℃Ｉ

【0113】

実施例２２（比較）
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ｂ−４を調製した：

【0114】

【化32】

転移温度：Ｃｒ１５．５℃ＳｍＣ^＊６３．１℃ＳｍＡ９４．７℃Ｉ

【0115】

実施例２３
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ｃ−１を調製した：

【0116】

【化33】

転移温度：Ｃｒ-２３．４℃ＳｍＣ^＊６５．７℃ＳｍＡ８１．２℃

【0117】

実施例２４
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ｃ−２を調製した：

【0118】

【化34】

転移温度：Ｃｒ-１５．７℃ＳｍＣ^＊８９．５℃ＳｍＡ１０９．５℃１１３．０℃Ｉ

【0119】

実施例２５
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ｄ−１を調製した：

【0120】

【化35】

転移温度：Ｃｒ-１７．１℃ＳｍＣ^＊５９．３℃ＳｍＡ７１．５℃Ｉ

【0121】

実施例２６
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ｄ−２を調製した：

【0122】

【化36】

転移温度：Ｃｒ-９．７℃ＳｍＣ^＊７９．４℃ＳｍＡ８９．０℃１００．０℃Ｉ

【0123】

既知のキラル化合物を含有する強誘電性混合物（混合物Ａ−１、Ａ−２；Ｂ−１、Ｂ−２）、及び本発明によるキラル化合物を含有する強誘電性混合物（混合物Ｃ−１、Ｃ−２；Ｄ−１、Ｄ−２）の調査により、本発明によるキラル材料及びこれらを含む混合物、並びにこのような混合物を含むディスプレイセルが、ＳｍＣ^＊相の広い温度範囲、並びに非常に良好な熱的及び機械的安定性を有することが示された（表３を参照されたい）。得られた結果により、機械的衝撃（本発明者らの実験においては、機械的圧力下で、セルの厚みを３．５μｍから１．３μｍまで（その元の幅の最大６０％）減少させた）が、既知のキラル化合物に基づくＦＬＣ混合物（混合物Ａ−１、Ａ−２；Ｂ−１、Ｂ−２）を含有するセルとの比較において、本発明によるＦＬＣセルの不可逆的な配向破壊を引き起こさないことが示された。本発明者らは、多数の非常に厳しい試験の後にも、配向状態の変化を見出さなかった。全てのセルが同じ配向の質、コントラストを有しており、３０ｃｍの高さから平坦な表面上にセルを落下させた場合の機械的圧力及び機械的衝撃の後でも欠陥を有しなかった。

【0124】

表３．機械的圧力に対するＦＬＣセルのコントラスト比の依存性^＊

【表3】

^＊混合物の電気光学パラメータの測定は、室温（２２．５℃）で行った。

【0125】

実施例２７
以下の組成の強誘電性ＬＣ混合物Ｃ−２．２を調製した：

【0126】

【化37】

転移温度：Ｃｒ-１５．３℃ＳｍＣ^＊６９．２℃ＳｍＡ９０．１℃Ｉ

【0127】

本発明の化合物に基づくＦＬＣ混合物（Ｃ−２．２）、及び既知の化合物に基づくＦＬＣ混合物（Ａ−２）の電気光学パラメータ及び動的パラメータの調査により、新たな強誘電性ＬＣＤが、より低い作動電圧、高速のレスポンス時間（ｔ_ｏｎ＋ｔ_ｏｆｆ）、高コントラスト比（３００：１を超える）を特徴とし、強誘電性ＬＣ相の広い温度範囲を有することが示された（表４）。

【0128】

表４．ＦＬＣ混合物の物理学的パラメータ^＊

【表4】

^＊混合物の電気光学パラメータの測定は、室温（２２．５℃）で行った。

【0129】

これらのディスプレイのタイプは、他のディスプレイ技術に対して多くの利点を有し、将来的に広く使用することができる。

【0130】

ＩＴＯ電極（抵抗率１５０Ω／ｃｍ^２を有する）及びＳｉＯ_２絶縁層（１７０ｎｍ厚）を備えたガラスセルにおいて、電気光学的研究を行った。市販の配向層（ナイロン６又はＡＬ−１２５４又はＰＬ−３００１）をスピンコートし（spinned）、平行に又は一方向にラビングした（rubbed）。セルの厚み（１．５μｍ〜３０μｍ）を、各々の場合において干渉法により測定した。電気光学的測定中、セルの温度は±０．３℃の精度で制御され、試料を横切る勾配は１℃を超えなかった。透過率（transmission）が１０％から９０％まで対応して変化した時に、レスポンス時間（ｔ_ｏｎ及びｔ_ｏｆｆ）を測定した。

【0131】

式（１）の化合物を種々のネマティック液晶化合物と混合することにより、本発明による新たなコレステリック（すなわちキラルネマティック）混合物を調製した。

【0132】

新たなコレステリック材料は、−３０℃から＋１００℃までのキラルネマティック相の温度範囲を有しており、螺旋ピッチは１０ｎｍ〜３００μｍである。

【0133】

本発明による新たな様式（効果）の単安定又は双安定のキラルネマティックＬＣＤを、セルの２つの配向層において平行、逆平行又はねじれラビング方向で作製した。市販のポリアミド、ナイロン、及び他のポリマー材料を配向層として使用した。種々のギャップ（１．５μｍ〜２０μｍ）を有するセルに、本発明のキラルネマティック材料を充填した。対応する駆動波形を使用して、スイッチングを行い、単安定又は双安定の状態を得た。キラルネマティックセルの詳細なパラメータを、次の実施例及び表５〜表９に列挙する。

【0134】

実施例２８（比較）
以下の組成のネマティック混合物Ｍ−１を調製した：

【0135】

【化38】

【0136】

実施例２９（比較）
以下の組成のネマティック混合物Ｍ−３を調製した：

【0137】

【化39】

【0138】

実施例３０（比較）
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−１．１を調製した：

【0139】

【化40】

【0140】

実施例３１
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−１．２を調製した：

【0141】

【化41】

【0142】

実施例３２（比較）
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−２．１を調製した：

【0143】

市販の「Merck」混合物ＭＬＣ−６６５７−１００ ９０％

【化42】

【0144】

実施例３３
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−２．２を調製した：

【0145】

ＭＬＣ−６６５７−１００ ９０％

【化43】

【0146】

実施例３４（比較）
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−３．１を調製した：

【0147】

【化44】

【0148】

実施例３５
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−３．２を調製した：

【0149】

【化45】

【0150】

ネマティック混合物（混合物Ｍ−１、Merck社から入手した市販の混合物「ＭＬＣ−６６５７−１００」、Ｍ−３）、並びに既知のキラル化合物を含有するコレステリック混合物（混合物Ｍ−１．１、Ｍ−２．１、Ｍ−３．１）、及び本発明によるキラル化合物を含有するコレステリック混合物（混合物Ｍ−１．２、Ｍ−２．２、Ｍ−３．２）の調査により、本発明による組成物が、既知のキラル化合物に基づくコレステリック材料（混合物Ｍ−１．１、Ｍ−２．１、Ｍ−３．１）と比較して、１．０ｍｓ未満の非常に高速のレスポンス時間ｔ_ｏｎ及びｔ_ｏｆｆを特徴とすることが示された（表５を参照されたい）。これらの材料の最も高速のレスポンス時間ｔ_ｏｎ及びｔ_ｏｆｆは、約２０ｍｓでしかない。

【0151】

表５．ネマティック混合物及びキラルネマティック混合物のレスポンス時間（ｔ_ｏｎ及びｔ_ｏｆｆ）^＊

【表5】

^＊混合物の電気光学パラメータの測定は、室温（２２．５℃）で行った。

【0152】

実施例３６（比較）
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−１．３を調製した：

【0153】

【化46】

【0154】

実施例３７
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−１．４を調製した：

【0155】

【化47】

【0156】

実施例３８（比較）
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−２．３を調製した：

【0157】

【化48】

【0158】

実施例３９
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−２．４を調製した：

【0159】

【化49】

【0160】

実施例４０（比較）
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−３．３を調製した：

【0161】

【化50】

【0162】

実施例４１
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−３．４を調製した：

【0163】

【化51】

【0164】

既知のキラル化合物を含有するコレステリック混合物（混合物Ｍ−１．３、Ｍ−２．３、Ｍ−３．３）、及び本発明によるキラル化合物を含有するコレステリック混合物（混合物Ｍ−１．４、Ｍ−２．４、Ｍ−３．４）の調査により、本発明による組成物が、既知のキラル化合物に基づくコレステリック材料（混合物Ｍ−１．１、Ｍ−２．１、Ｍ−３．１）、及び既知のＳＴＮディスプレイ用のキラルネマティック材料と比較して、電気光学曲線の非常に良好なシャープネス、及び同時に高速のレスポンス時間（ｔ_ｏｎ＋ｔ_ｏｆｆ）を特徴とすることが示された（表６を参照されたい）。

【0165】

これらの材料のタイプは、他の材料に対して利点を有し、例えばデューティ比が１：６４の多重化駆動スキームを有するＬＣＤの製造において広く使用することができる。

【0166】

表６．キラルネマティック混合物のシャープネス及びレスポンス時間（ｔ_ｏｎ及びｔ_ｏｆｆ）^＊

【表6】

^＊混合物の電気光学パラメータの測定は、室温（２２．５℃）で行った。

【0167】

実施例４２（比較）
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−２．５を調製した：

【0168】

【化52】

【0169】

実施例４３
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−２．６を調製した：

【0170】

【化53】

【0171】

実施例４４（比較）
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−３．５を調製した：

【0172】

【化54】

【0173】

実施例４５
以下の組成のキラルネマティック混合物Ｍ−３．６を調製した：

【0174】

【化55】

【0175】

ネマティック混合物（混合物ＭＬＣ−６６５７−１００、Ｍ−３）、並びに既知のキラル化合物を含有するキラルネマティック混合物（混合物Ｍ−２．５、Ｍ−３．５）、及び本発明によるキラル化合物を含有するキラルネマティック混合物（混合物Ｍ−２．６、Ｍ−３．６）の調査により、本発明の組成物が、既知のキラル化合物に基づくコレステリック材料（混合物Ｍ−２．５、Ｍ−３．５）と比較して優れた双安定性（長期間にわたり安定な画像記憶）、及び同時に非常に高速のレスポンス時間ｔ_ｏｎ及びｔ_ｏｆｆを特徴とすることが示された（表７を参照されたい）。

【0176】

これらの材料のタイプは、他の材料に対して利点を有し、将来的に広く使用することができる。一度表示されると、情報は、そのアプリケーションの必要性に応じて数秒から数年の範囲で長時間記憶される。この固有の記憶は、双安定デバイスの主な利点である。それにより、特にアプリケーションが頻繁なアップデートを必要としない場合に、電力消費を低減することが可能となる。幾つかのモバイルアプリケーション、例えば電子書籍に関しては、そのエネルギー節約は、バッテリーの寿命を数オーダー増大させる決定的な改善であり得る。

【0177】

ネマティック混合物（混合物Ｍ−３）、及び本発明によるキラル化合物を含有するコレステリック混合物（混合物Ｍ−３．６）のさらなる調査により、本発明による組成物のレスポンス時間ｔ_ｏｎ及びｔ_ｏｆｆが、ネマティック材料（混合物Ｍ−３）と比較してセルの厚みにそれほど強く依存しないことが示された（表８を参照されたい）。

【0178】

表７．ネマティック混合物及びコレステリック混合物の双安定性及びレスポンス時間（ｔ_ｏｎ及びｔ_ｏｆｆ）^＊

【表7】

^＊混合物の電気光学パラメータの測定は、室温（２２．５℃）で行った。
^＊＊双安定性の評価：
・乏しい：１分間以下の画像記憶
・優れている：長期間（２週間を超える）にわたる安定な画像記憶

【0179】

表８．セルギャップに対するネマティック混合物及びキラルネマティック混合物のレスポンス時間（ｔ_ｏｎ及びｔ_ｏｆｆ）の依存性^＊

【表8】

^＊混合物の電気光学パラメータの測定は、室温（２２．５℃）で行った。

【0180】

実施例４６（比較）
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−１．５を調製した：

【0181】

【化56】

【0182】

実施例４７（比較）
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−１．６を調製した：

【0183】

【化57】

【0184】

実施例４８
以下の組成のコレステリック混合物Ｍ−１．７を調製した：

【0185】

【化58】

【0186】

コレステリック混合物（混合物Ｍ−１．５、Ｍ−１．６、Ｍ−１．７、表９を参照されたい）の調査により、本発明によるキラル組成物（混合物Ｍ−１．７）を含有する選択反射セルが、既知のキラル化合物に基づく材料（混合物Ｍ−１．５、Ｍ−１．６）を含有するセルと比較して、より低い作動電圧を有することが示された。

【0187】

表９．キラルネマティックセルのしきい値電圧^＊

【表9】

^＊混合物の電気光学パラメータの測定は、室温（２２．５℃）で行った。

【0188】

本発明による式（１）の液晶化合物により、種々の値の螺旋ピッチ及び光学異方性（Δｎ）、正の又は負の誘電異方性（Δε）、所要の値の弾性定数（特にＫ_２２）、並びにキラルネマティック相の広い温度範囲を有するキラルネマティック混合物を作り出すことが可能となる。この混合物により、配向材料と組み合わせて、新たな様式（効果）の、パッシブマトリクス（静的若しくは多重化）又はアクティブマトリクス（ＴＦＴ）アドレス指定による高速スイッチング、低作動電圧、単安定又は双安定のコレステリックＬＣＤを作り出すことが可能となる。

【0189】

これらのディスプレイのタイプは、特に高速スイッチング、低作動電圧及び双安定性のために、他のディスプレイ技術に対して多くの利点を有し、将来的に広く使用することができる。この固有の記憶は、双安定デバイスの主な利点である。これにより、特にアプリケーションが頻繁なアップデートを必要としない場合に、電力消費を低減する（the low）ことが可能となる。幾つかのモバイルアプリケーションに関しては、このエネルギー節約は、バッテリーの寿命を数オーダー増大させる決定的な改善であり得る。

【0190】

特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４及び特許文献１５に提示されるキラル化合物のさらなる調査により、これらの化合物が、式（Ｉ）の化合物とは対照的に、分子の堅固なロッド形状の中心コアを有さず、１０℃から１５４℃までの温度範囲全体においてスメクティックＣ相を形成する訳ではないことが示されたことに留意すべきである。調査により、これらの化合物を、
−コレステリック相の広い温度範囲（−３０℃から１００℃まで）、良好な動的パラメータ（５ｍｓ又は１０ｍｓ未満のレスポンス時間を含む）、低いしきい値電圧及び飽和電圧（２０Ｖ未満）、電気光学曲線の良好なシャープネス、並びに双安定テクスチャの良好な機械的、熱的及び長期的安定性を有するコレステリック液晶混合物、並びに
−種々の値の光学異方性（Δｎ）及び自発分極、並びに強誘電性相の広い温度範囲を有する強誘電性液晶混合物、又は種々の値の螺旋ピッチ及び光学異方性（Δｎ）、正の若しくは負の誘電異方性（Δε）、所要の値の弾性定数（特にＫ_２２）、並びにコレステリック相の広い温度範囲を有するキラルネマティック混合物
の調製のために使用することができないことが示された。

【0191】

特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４及び特許文献１５の化合物及び液晶混合物では、配向材料と組み合わせて、低作動電圧及び高コントラスト比を有する衝撃に安定な強誘電性液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又は高速スイッチング、低作動電圧、単安定若しくは双安定のキラルネマティックＬＣＤを作り出すことは可能とならない。