(57)【要約】【課題】ネマチック液晶媒体を使用したスイッチング素子は、応答時間が長いため、一定時間あたりの制御回数に制限があった。【解決手段】アキラル成分Ｔとキラル剤とを含有し、光学的に等方性の液晶相を示す液晶媒体を使用した素子を使用することで、偏光制御を高速に行うことができる素子を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アキラル成分Ｔを含有し、光学的に等方性を示す液晶相を有する液晶組成物であって、電場誘起された複屈折によりリタデーションを制御する、光スイッチングに使用される、液晶組成物。
【請求項２】
電圧印加により、リタデーションを０からλ／２まで制御する光スイッチングに使用される、請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項３】
右円偏光と左円偏光を切替えるために使用される、請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項４】
アキラル成分Ｔが式（１）で表される化合物１を少なくとも１つ含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
2020114910.tif 000063
式中、Ｒ１１は、水素、または炭素数１〜２０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく；Ｒ１２は、水素、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３、または炭素数１〜３のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ３は−Ｃ≡Ｎで置き換えられてもよく；環Ａ１１〜Ａ１５はそれぞれ独立して、５〜８員環または炭素数９以上の縮合環であり、当該環中の少なくとも１つの水素がハロゲン、炭素数１〜５のアルキル、またはハロゲン化アルキルで置き換えられてもよい。当該アルキルまたは当該ハロゲン化アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ＝は、−Ｎ＝で置き換えられてもよく；Ｚ１１〜Ｚ１４はそれぞれ独立して、単結合または炭素数１〜８のアルキレンであり、当該アルキレン中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−Ｎ（Ｏ）＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ（Ｏ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキレン中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく；ｎ１１〜ｎ１３はそれぞれ独立して、０または１である。
【請求項５】
式（１）において、ｎ１１＋ｎ１２＋ｎ１３が２または３であり、Ａ１１〜Ａ１４が、下記（Ａ−１）〜（Ａ−１０）で表される基からなる群から選択され、Ａ１５が、（Ａ−１）〜（Ａ−３）で表される基からなる群から選択され、さらに、Ａ１１〜Ａ１５中のハロゲン数の合計が６以上である、請求項４に記載の液晶組成物。
2020114910.tif 000064
【請求項６】
アキラル成分Ｔが、式（２）で表される化合物２を少なくとも１つ含有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
2020114910.tif 000065
式（２）において、Ｒ２は、水素、炭素数１から２０のアルキル、炭素数２から２０のアルケニル、炭素数２から２０のアルキニル、炭素数１から１９のアルコキシ、または炭素数の合計が１から２０のアルコキシアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｒ２において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
Ｚ１〜Ｚ３はそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、少なくとも一つは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり；
Ｌ１〜Ｌ８はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
ｎ１およびｎ２はそれぞれ独立して、０または１であり；
Ｘ２は、水素、ハロゲン、−ＳＦ５または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ２において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはない。
【請求項７】
アキラル成分Ｔが、式（３）で表される化合物３を少なくとも１つ含有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
2020114910.tif 000066
式（３）において、Ｒ３は、水素、炭素数１から２０のアルキル、炭素数２から２０のアルケニル、炭素数２から２０のアルキニル、炭素数１から１９のアルコキシ、または炭素数の合計が１から２０のアルコキシアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｒ３において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
Ｚ３１〜Ｚ３４はそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、少なくとも一つは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり；
Ｌ３１〜Ｌ３６はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
Ｘ３は、水素、ハロゲン、−ＳＦ５または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ３において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
ｎ３１およびｎ３２はそれぞれ独立して、０または１である。
【請求項８】
アキラル成分Ｔの全重量に対して、化合物２を合計で２５重量％〜９０重量％含有し、化合物３を合計で５重量％〜６５重量％含有する、請求項７に記載の液晶組成物。
【請求項９】
キラル剤を含有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶組成物
【請求項１０】
酸化防止剤および紫外線吸収剤からなる群から選ばれる化合物を１つ以上含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに１項に記載の液晶組成物と、重合性モノマーとを含む、混合物。
【請求項１２】
光学的に等方性を示す液晶相で駆動される素子に用いられる、請求項１１に記載の混合物を重合して得られる、高分子／液晶複合材料。
【請求項１３】
前記の混合物を非液晶等方相または光学的に等方性を示す液晶相の温度範囲で重合させて得られる、請求項１２に記載の高分子／液晶複合材料。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶組成物、請求項１１に記載の混合物、
または請求項１２または１３に記載の高分子／液晶複合材料を含む、素子。  
【請求項１５】
近赤外線範囲の０．７２〜２．５μｍの光に対して使用できる、請求項１４に記載の素子。
【請求項１６】
ミリ波範囲の１〜１０ｍｍの光に対して使用できる、請求項１４に記載の素子。
【請求項１７】
請求項１４に記載の素子を少なくとも１つ含む、ライダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチング素子、例えば、ライダー（ＬＩＤＡＲ；Laser Imaging Detection and Ranging）に使用される光学的に等方性の液晶相を示す液晶媒体（液晶組成物、高分子／液晶複合材料等）、重合性モノマー等と液晶組成物との混合物、それらを使用した素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光スイッチング素子は、光路の切り替えやオン・オフを行う素子であり、方式には、機械型、電子型、全光型などがある。機械式はプリズム、ミラーや光ファイバーを機械的に移動させる方式であり、電子型は電気光学効果、磁気光学効果、熱光学効果または半導体ゲート利用するものがある。全光型は非線形の屈折率変化を使用したものであり、等方性の液晶相を示す液晶媒体を利用する方式は全光型に該当する。光スイッチング素子は、広範囲の波長の光を制御できることが好ましく、可視光線（０．３８〜０．７８μｍ）、近赤外線（０．７２〜２．５μｍ）またはミリ波（１〜１０ｍｍ）の光を制御できることがさらに好ましい。
【０００３】
ライダー（ＬＩＤＡＲ）は、反射光から対象の距離や方向等を測定するリモートセンシング技術の１つであり、近赤外線範囲（０．７２〜２．５μｍ）の波長の短いレーザー光が用いられる。偏光制御には、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などの機械式の素子が検討されているが、ステアリング角度の制御が難しい、可動部が機械式のため耐久性が劣るなど課題は多い。
【０００４】
液晶媒体を使用した素子による偏光制御は、液晶媒体の電気光学応答により行われる。入射光は楕円偏光、直線偏光、円偏光等に変換される。液晶媒体を使用した素子を使用することで、機械式の駆動を廃した電気的操作のみの光スイッチング素子として使用できる。
【０００５】
偏光制御用途の液晶媒体を使用した素子には、ネマチック液晶媒体が使用されているが、応答時間が長いため、一定時間あたりの制御回数に制限があるという課題がある。ネマチック液晶媒体と同様に電気光学応答による偏光制御ができる液晶媒体として、光学的に等方性の液晶相の一つであるブルー相液晶媒体が知られている。これまで、電場誘起複屈折を利用した波長可変フィルター、波面制御素子、液晶レンズ、収差補正素子、開口制御素子、光ヘッド装置などが提案されている（特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５７１０９号
【特許文献２】国際公開２００５／８０５２９号
【特許文献３】特開２００６−１２７７０７号
【特許文献４】国際公開２０１８−００３６５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、偏光制御用途に検討されている機械式の素子には、ステアリング角度の制御が難しい、耐久性が劣るなどの課題があった。また、ネマチック液晶媒体を使用した素子は、応答時間が長いことにより、一定時間あたりの制御回数に制限があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは鋭意検討した結果、偏光制御用途に、光学的に等方性の液晶相を示す液晶媒体、特にブルー相液晶媒体を使用した素子が好適に使用できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
ブルー相液晶媒体を使用した素子は、応答時間が短い（高速応答する）ことが知られている。これは電場無印加時にブルー相液晶媒体が、電場印加時、印加電界の２乗に比例する電気光学カー効果により複屈折が誘起され、光学的に異方性を発現するためである。
【００１０】
本発明では、前記課題を解決するために、光スイッチング素子用途の液晶媒体として、ブルー相液晶媒体を採用した。ブルー相液晶媒体は光学的に等方性な状態から異方性な状態へ高速スイッチングできる。すなわち、電気的操作で偏光制御を高速で行うことができる。一例として、ブルー相液晶媒体は、電気的操作により、入射光源の波長に対して半波長（λ／２）となる複屈折を誘起させる特性を有し、入射光の右または左向きの円偏向の偏光方向を逆向き、左または右向きにスイッチすることができる。そのスイッチングにかかる時間は、電気光学カー効果を示す領域であれば、サブミリ秒オーダーで、電場印加時と電場除去時の応答時間差も原理的に生じないことを特長とする。
【００１１】
本発明は、たとえば、以下のような液晶媒体（液晶組成物、高分子／液晶複合材料等）、重合性モノマー等と液晶組成物との混合物、液晶媒体等を含有する光スイッチング素子を提供する。
【００１２】
本件発明は以下の項を含む。
１．アキラル成分Ｔを含有し、光学的に等方性を示す液晶相を有する液晶組成物であって、電場誘起された複屈折によりリタデーションを制御する、光スイッチングに使用される、液晶組成物。
【００１３】
２．電圧印加により、リタデーションを０からλ／２まで制御する光スイッチングに使用される、項１に記載の液晶組成物。
【００１４】
３．右円偏光と左円偏光を切替えるために使用される、項１に記載の液晶組成物。
【００１５】
４．アキラル成分Ｔが式（１）で表される化合物１を少なくとも１つ含有する、項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
2020114910.tif 000002
式中、Ｒ１１は、水素、または炭素数１〜２０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく；Ｒ１２は、水素、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３、または炭素数１〜３のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ３は−Ｃ≡Ｎで置き換えられてもよく；環Ａ１１〜Ａ１５はそれぞれ独立して、５〜８員環または炭素数９以上の縮合環であり、当該環中の少なくとも１つの水素がハロゲン、炭素数１〜５のアルキル、またはハロゲン化アルキルで置き換えられてもよい。当該アルキルまたは当該ハロゲン化アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ＝は、−Ｎ＝で置き換えられてもよく；Ｚ１１〜Ｚ１４はそれぞれ独立して、単結合または炭素数１〜８のアルキレンであり、当該アルキレン中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−Ｎ（Ｏ）＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ（Ｏ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキレン中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく；ｎ１１〜ｎ１３はそれぞれ独立して、０または１である。
【００１６】
５．式（１）において、ｎ１１＋ｎ１２＋ｎ１３が２または３であり、Ａ１１〜Ａ１４が、下記（Ａ−１）〜（Ａ−１０）で表される基からなる群から選択され、Ａ１５が、（Ａ−１）〜（Ａ−３）で表される基からなる群から選択され、さらに、Ａ１１〜Ａ１５中のハロゲン数の合計が６以上である、項４に記載の液晶組成物。
2020114910.tif 000003
【００１７】
６．アキラル成分Ｔが、式（２）で表される化合物２を少なくとも１つ含有する、項１〜５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
2020114910.tif 000004
式（２）において、Ｒ２は、水素、炭素数１から２０のアルキル、炭素数２から２０のアルケニル、炭素数２から２０のアルキニル、炭素数１から１９のアルコキシ、または炭素数の合計が１から２０のアルコキシアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｒ２において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
Ｚ１〜Ｚ３はそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、少なくとも一つは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり；
Ｌ１〜Ｌ８はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
ｎ１およびｎ２はそれぞれ独立して、０または１であり；
Ｘ２は、水素、ハロゲン、−ＳＦ５または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ２において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはない。
【００１８】
７．アキラル成分Ｔが、式（３）で表される化合物３を少なくとも１つ含有する、項１〜６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
2020114910.tif 000005
式（３）において、Ｒ３は、水素、炭素数１から２０のアルキル、炭素数２から２０のアルケニル、炭素数２から２０のアルキニル、炭素数１から１９のアルコキシ、または炭素数の合計が１から２０のアルコキシアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｒ３において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
Ｚ３１〜Ｚ３４はそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、少なくとも一つは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり；
Ｌ３１〜Ｌ３６はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
Ｘ３は、水素、ハロゲン、−ＳＦ５または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ３において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
ｎ３１およびｎ３２はそれぞれ独立して、０または１である。
【００１９】
８．アキラル成分Ｔの全重量に対して、化合物２を合計で２５重量％〜９０重量％含有し、化合物３を合計で５重量％〜６５重量％含有する、項７に記載の液晶組成物。
【００２０】
９．キラル剤を含有する、項１〜８のいずれか１項に記載の液晶組成物
【００２１】
１０．酸化防止剤および紫外線吸収剤からなる群から選ばれる化合物を１つ以上含む、項１〜９のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００２２】
１１．項１〜１０のいずれかに１項に記載の液晶組成物と、重合性モノマーとを含む、混合物。
【００２３】
１２．光学的に等方性を示す液晶相で駆動される素子に用いられる、項１１に記載の混合物を重合して得られる、高分子／液晶複合材料。
【００２４】
１３．項１１に記載の混合物を非液晶等方相または光学的に等方性を示す液晶相の温度範囲で重合させて得られる、項１２に記載の高分子／液晶複合材料。
【００２５】
１４．項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶組成物、項１１に記載の混合物、または項１２または１３に記載の高分子／液晶複合材料を含む、素子。
【００２６】
１５．近赤外線範囲（０．７２〜２．５μｍ）の光に対して使用できる、項１４に記載の素子。
【００２７】
１６．ミリ波範囲（１〜１０ｍｍ）の光に対して使用できる、項１４に記載の素子。
【００２８】
１７．項１４に記載の素子を少なくとも１つ含む、ライダー。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の好ましい液晶組成物および高分子／液晶複合材料は、式（１）の化合物を含有することによって、熱、光などに対する安定性、光学的に等方性の液晶相の高い上限温度と低い下限温度を示し、大きな誘電率異方性、屈折率異方性を有する。
本発明の好ましい態様の高分子／液晶複合材料は、光学的に等方性の液晶相の高い上限温度、低い下限温度を示し、光学的に等方性の液晶相を使用した素子は、偏光制御用途に好適に使用できる。また、本発明の好ましい態様の光学的に等方性の液晶相を使用した素子は、幅広い温度範囲で使用可能であり、高速な電気光学応答が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例で用いた光学系を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本明細書において、「液晶化合物」とはメソゲンを有する化合物を表し、液晶相を有する化合物に限定されない。具体的には、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。
「液晶媒体」とは、液晶組成物および高分子／液晶複合体の総称である。
「アキラル成分」とはアキラルなメソゲン化合物であって、光学活性化合物および重合性官能基を有する化合物を含まない成分である。したがって、「アキラル成分」には、キラル剤、重合性モノマー等、重合開始剤、硬化剤、安定剤は含まれない。
「キラル剤」は、光学活性化合物であり、液晶組成物に所望のねじれた分子配列を与える為に添加されるために用いられる成分である。
「素子」とは、要求する機能を発揮する物体を抽象的に表し、光の性質に関するものは光素子あるいは光学素子と呼ばれる。また、使用した材料に基づき液晶媒体を使用した素子を液晶素子と呼ぶこともある。
「光素子」とは、電気光学効果を利用して、光変調や光スイッチなどの機能を奏する各種の素子を指し、たとえば、表示素子（液晶表示素子）、光通信システム、光情報処理や種々のセンサーシステムに用いられる光変調素子及び光スイッチング素子が挙げられる。
また、「光スイッチング素子」とは、光信号をオン・オフしたり、振り分けたりする素子であり、光信号を電気信号に変換することなく、光のまま経路を切り替える。
光学的に等方性の液晶媒体への電圧印加による屈折率の変化は、カー効果としてが知られている。カー効果とは電気複屈折値Δｎ（Ｅ）が電場Ｅの二乗に比例する現象であり、カー効果を示す材料ではΔｎ（Ｅ）＝ＫλＥ２が成立する（Ｋ：カー係数（カー定数）、λ：波長））。ここで、電気複屈折値とは、等方性媒体に電界を印加した時に誘起される屈折率異方性値である。
「選択反射」とは、キラルネマチック液晶またはコレステリック液晶の螺旋軸に平行に入射された光の左右円偏光成分のうち、一方が特異的に反射されることをいう。
【００３２】
「液晶化合物」、「液晶組成物」をそれぞれ「化合物」、「組成物」と略すことがある。
また、例えば液晶相の上限温度は液晶相−等方相の相転移温度であり、そして単に透明点または上限温度と略すことがある。液晶相の下限温度を単に下限温度と略すことがある。また、光学的に等方性の液晶相、例えばブルー相の上限温度は、ブルー相−等方相の相転移温度であり、ブルー相の下限温度は、ブルー相−結晶の相転移温度である。
式（１）で表わされる化合物を化合物１と略すことがある。この略記は式（２）などで表される化合物にも適用することがある。式（２）〜（１３）において、六角形で囲んだＡ４１、Ａ５、Ａ７１、Ａ８１、Ａ１１１、Ａ１３１などの記号はそれぞれ環Ａ４１、環Ａ５、環Ａ７１、環Ａ８１、環Ａ１１１、環Ａ１３１などに対応する。百分率で表した化合物の量は組成物の全重量に基づいた重量百分率（重量％）である。環Ａ５、Ｚ５など複数の同じ記号を同一の式または異なった式に記載したが、これらはそれぞれが同一であってもよいし、または異なってもよい。
【００３３】
本明細書中、「アルキル」の具体例は、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１、−Ｃ１１Ｈ２３、−Ｃ１２Ｈ２５、−Ｃ１３Ｈ２７、−Ｃ１４Ｈ２９、および−Ｃ１５Ｈ３１が挙げられ、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルであり、さらに好ましくは、粘度を下げるために、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、またはヘプチルである。
【００３４】
本明細書中、「少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられたアルキル」の具体例は、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＨＦ２、−ＣＦ３、−（ＣＨ２）２−Ｆ、−ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ２ＣＨＦ２、−ＣＨ２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−（ＣＨ２）３−Ｆ、−（ＣＦ２）３−Ｆ、−ＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、−ＣＨＦＣＦ２ＣＦ３、−（ＣＨ２）４−Ｆ、−（ＣＦ２）４−Ｆ、−（ＣＨ２）５−Ｆ、および−（ＣＦ２）５−Ｆが挙げられる。
【００３５】
本明細書中、「アルコキシ」の具体例は、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３および−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９、−ＯＣ１０Ｈ２１、−ＯＣ１１Ｈ２３、−ＯＣ１２Ｈ２５、−ＯＣ１３Ｈ２７、および−ＯＣ１４Ｈ２９が挙げられ、好ましくは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、またはヘプチルオキシであり、さらに好ましくは、粘度を下げるために、メトキシまたはエトキシである。
【００３６】
本明細書中、「少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられたアルコキシ」の具体例は、−ＯＣＨ２Ｆ、−ＯＣＨＦ２、−ＯＣＦ３、−Ｏ−（ＣＨ２）２−Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＨＦ２、−ＯＣＨ２ＣＦ３、−Ｏ−（ＣＨ２）３−Ｆ、−Ｏ−（ＣＦ２）３−Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、−ＯＣＨＦＣＦ２ＣＦ３、−Ｏ（ＣＨ２）４−Ｆ、−Ｏ−（ＣＦ２）４−Ｆ、−Ｏ−（ＣＨ２）５−Ｆ、および−Ｏ−（ＣＦ２）５−Ｆが挙げられる。
【００３７】
本明細書中、「アルケニル」の具体例は、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、および−（ＣＨ２）３−ＣＨ＝ＣＨ２が挙げられ、好ましくはビニル、１−プロペニル、２−プロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、４−ペンテニル、１−ヘキセニル、２−ヘキセニル、３−ヘキセニル、４−ヘキセニル、または５−ヘキセニルであり、さらに好ましくは、粘度を下げるために、ビニル、１−プロペニル、３−ブテニル、または３−ペンテニルである。
【００３８】
本明細書中、「少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられたアルケニル」の具体例は、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＦ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、および−ＣＨ＝ＣＨＣＦ２ＣＦ３が挙げられ、好ましくは、組成物の粘度を下げるために、−ＣＨ＝ＣＦ２、および−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＦ２である。
【００３９】
本明細書中、アルケニルにおける−ＣＨ＝ＣＨ−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ＝ＣＨＣ４Ｈ９、−Ｃ２Ｈ４ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、および−Ｃ２Ｈ４ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５のような奇数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはトランス配置が好ましい。−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、および−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７のような偶数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはシス配置が好ましい。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、高い上限温度または液晶相の広い温度範囲を有する。Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109およびMol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327に詳細な説明がある。
【００４０】
本明細書中、「アルコキシアルキル」の具体例は、−ＣＨ２ＯＣＨ３、−ＣＨ２ＯＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＯＣ３Ｈ７、−（ＣＨ２）２−ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）２−ＯＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２−ＯＣ３Ｈ７、−（ＣＨ２）３−ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）４−ＯＣＨ３、および−（ＣＨ２）５−ＯＣＨ３が挙げられる。
【００４１】
本明細書中、「アルケニルオキシ」の具体例は、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、および−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５である。
【００４２】
本明細書中、「アルキニル」の具体例は、−Ｃ≡ＣＨ、−Ｃ≡ＣＣＨ３、−ＣＨ２Ｃ≡ＣＨ、−Ｃ≡ＣＣ２Ｈ５、−ＣＨ２Ｃ≡ＣＣＨ３、−（ＣＨ２）２−Ｃ≡ＣＨ、−Ｃ≡ＣＣ３Ｈ７、−ＣＨ２Ｃ≡ＣＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２−Ｃ≡ＣＣＨ３、および−Ｃ≡Ｃ（ＣＨ２）５である。
【００４３】
本明細書中、「ハロゲン」の具体例としては、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素が挙げられる。
【００４４】
本発明の液晶組成物は、アキラル成分Ｔとキラル剤とを含み、光学的に等方性の液晶相を発現する組成物である。本発明の液晶組成物はアキラル成分Ｔとキラル剤の他に、溶媒、および後述する重合性モノマー等（５−２−１項および５−２−２項）、重合開始剤（５−２−３項）、硬化剤（５−２−４項）、安定剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤等；５−２−４項）等をさらに含有してもよい。
【００４５】
１．  アキラル成分Ｔ
アキラル成分Ｔは、少なくとも１つの化合物１を含有する。好ましいアキラル成分Ｔは、少なくとも１つの化合物１に包含される化合物２および少なくとも１つの化合物１に包含される化合物３を含有する。
本発明の液晶組成物の態様は、化合物２および化合物３と明細書中で特に成分名を示していないその他の成分を含有する組成物である。より好ましい態様は、化合物２、化合物３および後述する化合物４〜１３と本明細書中で特に成分名を示していないその他の成分を含有する組成物である。
【００４６】
本発明のアキラル成分Ｔは、化合物１〜１３のうち、１種の化合物を含む場合も、２種以上の化合物を含む場合もある。すなわち、本発明の液晶組成物は、化合物１として、式（１）で表される互いに構造の異なる複数種の化合物１を含んでもよい。このことは、化合物２〜１３についても同様である。
【００４７】
１−１．液晶媒体
１―１−１．化合物１
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、光学的に等方性の液晶相、例えばブルー相を発現する液晶媒体である。本発明の素子に用いられる液晶媒体は、式（１）の化合物を少なくとも１種または２種以上含む。
2020114910.tif 000006
【００４８】
式（１）において、Ｒ１１は、水素、または炭素数１〜２０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく；
Ｒ１２は、水素、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３、または炭素数１〜３のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ３は−Ｃ≡Ｎで置き換えられてもよく；
環Ａ１１〜Ａ１５はそれぞれ独立して、５〜８員環または炭素数９以上の縮合環であり、当該環中の少なくとも１つの水素がハロゲン、炭素数１〜５のアルキル、またはハロゲン化アルキルで置き換えられてもよい。当該アルキルまたは当該ハロゲン化アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ＝は、−Ｎ＝で置き換えられてもよく；
Ｚ１１〜Ｚ１４はそれぞれ独立して、単結合または炭素数１〜８のアルキレンであり、当該アルキレン中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−Ｎ（Ｏ）＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ（Ｏ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキレン中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく；
ｎ１１〜ｎ１３はそれぞれ独立して、０または１である。
【００４９】
式（１）において、好ましいＲ１１は、炭素数１〜７のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素がハロゲンに置き換えられてもよい。
【００５０】
好ましい環Ａ１１〜Ａ１４はそれぞれ、下記（Ａ−１）〜（Ａ−１０）からなる群から選択される環であり、好ましい環Ａ１５は、下記（Ａ−１）〜（Ａ−３）からなる群から選択される環である。
2020114910.tif 000007
【００５１】
好ましいＺ１１〜Ｚ１４はそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−、または−ＣＦ２Ｏ−である。さらに好ましくは、Ｚ１１〜Ｚ１４のうちの少なくとも一つは、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−である。
好ましいｎ１１〜ｎ１３の合計（ｎ１１＋ｎ１２＋ｎ１３）は２または３である。
好ましいＸ１は、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３、または炭素数１〜３のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられていてもよい。
【００５２】
また、本発明の素子に用いられる液晶媒体は、下記式（１−２）および（１−３）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１種または２種以上の化合物を、アキラル成分Ｔの全重量に対して、６０重量％以上、好ましくは８０重量％以上含んでいてもよい。
2020114910.tif 000008
【００５３】
式（１−２）において、Ｒ１Ａは、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数２〜１２のアルケニル、または炭素数１〜１１のアルコキシであり、Ｚ１２ＡおよびＺ１３Ａはそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−、または−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｌ１１Ａ、Ｌ１２ＡおよびＬ１３Ａはそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、Ｘ１Ａは、フッ素、塩素、−ＣＦ３、または−ＯＣＦ３である。
また、式（１−３）において、Ｒ１Ｂは、炭素数１〜１２のアルキルまたは炭素数１〜１１のアルコキシアルキルであり、Ｚ１２ＢおよびＺ１３Ｂはそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−、または−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｌ１１Ｂ、Ｌ１２Ｂ、Ｌ１３ＢおよびＬ１４Ｂはそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、Ｘ１Ｂは、フッ素、塩素、−ＣＦ３、または−ＯＣＦ３である。
【００５４】
１―１−２．化合物２
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、下記式（２）で表される化合物２を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000009
式（２）において、Ｒ２は、水素、炭素数１から２０のアルキル、炭素数２から２０のアルケニル、炭素数２から２０のアルキニル、炭素数１から１９のアルコキシ、または炭素数の合計が１から２０のアルコキシアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｒ２において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
Ｚ１〜Ｚ３はそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、少なくとも一つは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり；
Ｌ１〜Ｌ８はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
ｎ１およびｎ２はそれぞれ独立して、０または１であり；
Ｘ２は、水素、ハロゲン、−ＳＦ５または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ２において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはない。
【００５５】
式（２）のＲ２が水素またはメチル、エチルのとき、Ｒ２が炭素数３以上のアルキルである化合物と比べて、駆動電圧低減に大きく寄与する。また、Ｒ２がメチルである化合物は、Ｒ２が水素である化合物と比べて透明点が高い。
【００５６】
式（２）中のＸ２は、フッ素、塩素、−ＳＦ５、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３、または−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＦ３であるときは誘電率異方性が大きい。Ｘ２がフッ素、−ＣＦ３、または−ＯＣＦ３であるときは、化学的に安定である。好ましいＸ２の具体的な例は、フッ素、塩素、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＯＣＦ３および−ＯＣＨＦ２である。より好ましいＸ２の例は、フッ素、塩素、−ＣＦ３および−ＯＣＦ３である。Ｘ２が塩素、フッ素である場合は融点が低く、他の液晶化合物との相溶性が特に優れている。Ｘ２が−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＯＣＦ３および−ＯＣＨＦ２である場合は、特に大きな誘電率異方性を示す。
【００５７】
化合物２として、式（２−１）〜（２−９）で表される化合物が好ましい。
2020114910.tif 000010
2020114910.tif 000011
【００５８】
式（２−１）〜（２−９）において、Ｒ２Ａは、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数２〜１２のアルケニルまたは少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい炭素数２〜１２のアルケニルであり；
Ｒ２Ｂは、炭素１から５のアルキレン、炭素数２から５のアルケニレン、または炭素数２から５のアルキニレンである。
【００５９】
式（２−１）〜（２−９）のＲ２Ａが水素またはメチル、エチル、Ｒ２Ｂが炭素数１または２のメチレンまたはエチレンである化合物は、駆動電圧低減に大きく寄与する。
また、Ｒ２Ａがエチルであり、Ｒ２Ｂがメチレンである化合物は駆動電圧低減効果が高い化合物である。
【００６０】
Ｚ２１ＡおよびＺ２２Ａはそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、少なくとも１つは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、式（２−４）および（２−５）においては、Ｚ２１Ａは、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり；
Ｌ２２、Ｌ２４〜Ｌ２８はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
Ｘ２Ａは、フッ素、塩素，−ＣＦ３または−ＯＣＦ３である。
【００６１】
化合物２として、式（２−１−１）、（２−１−２）、（２−２−１）〜（２−２−５)、(２−３−１)、（２−３−２）、（２−４−１）、（２−５−１）、（２−５−２）（２−９−１）〜（２−９−６）で表される化合物が好ましく、式（２−２−１）〜（２−２−５）、（２−９−２）〜（２−９−５）で表される化合物がさらに好ましい。
2020114910.tif 000012
2020114910.tif 000013
2020114910.tif 000014
【００６２】
式（２−１−１）、（２−１−２）、（２−２−１）〜（２−２−５)、(２−３−１)、（２−３−２）、（２−４−１）、（２−５−１）、（２−５−２）（２−９−１）〜（２−９−６）において、Ｒ２Ａは、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数２〜１２のアルケニルまたは少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい炭素数２〜１２のアルケニルであり；
Ｒ２Ｂは、炭素１から５のアルキレン、炭素数２から５のアルケニレン、または炭素数２から５のアルキニレンであり、
Ｚ２１ＡおよびＺ２２Ａはそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、少なくとも１つは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、式（２−４−１）、（２−５−１）および（２−５−２）において、Ｚ２１Ａは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり；
Ｌ２２、Ｌ２４、Ｌ２７、Ｌ２８はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
Ｘ２Ａは、フッ素、塩素，−ＣＦ３または−ＯＣＦ３である。
【００６３】
本発明は、アキラル成分Ｔにおいて、化合物２として１種の化合物を含有する場合も、２種以上の化合物を含有する場合も含む。化合物２として式（２−１）〜（２−９）で表される２種以上の化合物を含有する場合としては、式（２−２−５）で表される化合物において、Ｚ２１Ａが単結合であり、Ｚ２２Ａが−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｌ２２、Ｌ２４、Ｌ２７およびＬ２８はフッ素である化合物、およびＺ２１Ａが−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｚ２２Ａが単結合であり、Ｌ２２、Ｌ２７およびＬ２８はフッ素であり、Ｌ２４は水素である化合物の組合せが好ましい。
【００６４】
アキラル成分Ｔの全重量に対して、化合物２を合計で２５重量％〜９０重量％含有することが好ましく、３５重量％〜８５重量％含有することがさらに好ましく、４５重量％〜８０重量％含有することが特に好ましい。
化合物２は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、他の化合物との相溶性が比較的よい。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。したがって、液晶組成物において化合物２を用いると、光学的に等方性の液晶相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度範囲で素子として使用することができる。
また、化合物２は、大きな誘電率異方性と比較的大きな屈折率異方性を有するため、光学的に等方性の液晶相で駆動される液晶組成物の駆動電圧を下げるための成分として有用である。
【００６５】
１−１−３．化合物３
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、下記式（３）で表される化合物３を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000015
式（３）において、Ｒ３は、水素、炭素数１から２０のアルキル、炭素数２から２０のアルケニル、炭素数２から２０のアルキニル、炭素数１から１９のアルコキシ、または炭素数の合計が１から２０のアルコキシアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｒ３において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
Ｚ３１〜Ｚ３４はそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、少なくとも一つは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり；
Ｌ３１〜Ｌ３６はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
Ｘ３は、水素、ハロゲン、−ＳＦ５または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ３において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
ｎ３１およびｎ３２はそれぞれ独立して、０または１である。
【００６６】
化合物３は、４または５個のベンゼン環を有し、少なくとも１個の−ＣＦ２Ｏ−連結基を有する。化合物３は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして他の液晶化合物との相溶性がよい。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。したがって組成物においてネマチック相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度範囲で表示素子として使用することができる。さらにこの化合物は誘電率異方性と屈折率異方性が大きい為、光学的に等方性の液晶相で駆動される組成物の駆動電圧を下げるための成分として有用である。
【００６７】
式（３）におけるＲ３、ベンゼン環上の基（Ｌ３１〜Ｌ３６およびＸ３）、あるいは結合基Ｚ３１〜Ｚ３４を適切に選択することによって、透明点、屈折率異方性、誘電率異方性などの物性を任意に調整することが可能である。
【００６８】
式（３）中、Ｚ３１〜Ｚ３４はそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であるが、少なくとも１つは−ＣＦ２Ｏ−であることが好ましい。Ｚ３１〜Ｚ３４が単結合、または−ＣＦ２Ｏ−であるときは粘度が小さく、Ｚ３１〜Ｚ３４が−ＣＦ２Ｏ−であるときは誘電率異方性が大きい。式（３）におけるＺ３１〜Ｚ３４が単結合、−ＣＦ２Ｏ−であるときは化学的に比較的安定であって、比較的劣化をおこしにくい。
【００６９】
式（３）中、Ｌ３１〜Ｌ３６はそれぞれ独立して、水素またはフッ素である。Ｌ３１〜Ｌ３６におけるフッ素の数が多いときは誘電率異方性が大きい。Ｌ３５およびＬ３６がともにフッ素である場合は、誘電率異方性が特に大きい。
【００７０】
式（３）中、Ｘ３は水素、ハロゲン、−ＳＦ５、または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよい。
【００７１】
式（３）中、Ｘ３は、フッ素、塩素、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＯＣＦ３、および−ＯＣＨＦ２が好ましく、フッ素、塩素、−ＣＦ３および−ＯＣＦ３がさらに好ましい。
【００７２】
式（３）におけるＸ３がフッ素、塩素、−ＳＦ５、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２または−ＯＣＨ２Ｆであるときは誘電率異方性が大きい。Ｘ３がフッ素、−ＯＣＦ３、または−ＣＦ３であるときは、化学的に安定である。
【００７３】
化合物３として、式（３−１）〜（３−５）で表される化合物が好ましい。
2020114910.tif 000016
【００７４】
式（３−１）〜（３−５）において、Ｒ３Ａは、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数２〜１２のアルケニルまたは少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい炭素数２〜１２のアルケニルであり； 
Ｚ３２Ａ〜Ｚ３４Ａはそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、少なくとも１つは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり；
Ｌ３１〜Ｌ３６はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
Ｘ３Ａは、フッ素、塩素，−ＣＦ３または−ＯＣＦ３である。
【００７５】
本発明は、アキラル成分Ｔにおいて、化合物３として１種の化合物を含有する場合も、２種以上の化合物を含有する場合も含む。
化合物３として式（３）で表される２種以上の化合物を含有する場合としては、式（３−１）で表される化合物において、Ｚ３３Ａが−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｌ３５およびＬ３６はフッ素である化合物、および式（３−２）で表される化合物において、Ｚ３２Ａが−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｌ３５およびＬ３６はフッ素である化合物の組合せが好ましい。
【００７６】
アキラル成分Ｔの全重量に対して、化合物３を合計で５重量％〜６５重量％含有することが好ましく、１０重量％〜６０重量％含有することがさらに好ましく、１５重量％〜５５重量％含有することが特に好ましい。
化合物３は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、他の化合物との相溶性が比較的よい。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。したがって、液晶組成物において化合物３を用いると、光学的に等方性の液晶相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度範囲で素子として使用することができる。
また、化合物３は、比較的大きな誘電率異方性と大きな屈折率異方性を有するため、光学的に等方性の液晶相で駆動される液晶組成物の駆動電圧を下げるための成分として有用である。
【００７７】
１―１−４．化合物４
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、さらに式（４）で表される化合物４を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
【００７８】
2020114910.tif 000017
式（４）において、Ｒ４は、水素または炭素数１〜２０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｒ４において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
環Ａ４１〜環Ａ４５はそれぞれ独立して、１，４−シクロへキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、１つまたは２つの水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレン、２つの水素がそれぞれフッ素と塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ４１〜Ｚ４６はそれぞれ独立して、単結合または炭素数１〜４のアルキレンであり、当該アルキレン中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｌ４１〜Ｌ４３はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
ｎ４１、〜ｎ４５はそれぞれ独立して、０または１であり、２≦ｎ４１＋ｎ４２＋ｎ４３＋ｎ４４＋ｎ４５≦３であり；
Ｘ４は、フッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３である。
【００７９】
化合物４はクロロベンゼン環を有する。化合物４は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして他の液晶化合物との相溶性がよい。さらにスメクチック相を発現しにくい。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。したがって組成物においてネマチック相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度範囲で素子として使用することができる。さらにこの化合物は誘電率異方性と屈折率異方性が大きい為、光学的に等方性の液晶相で駆動される組成物の駆動電圧を下げるための成分として有用である。
【００８０】
式（４）におけるｎ４２〜ｎ４５の組み合わせと、Ｒ４、一番右側のベンゼン環上の基（Ｌ４２、Ｌ４３およびＸ４）、あるいは結合基Ｚ４２〜Ｚ４６を適切に選択することによって、透明点、屈折率異方性、誘電率異方性などの物性を任意に調整することが可能である。
【００８１】
式（４）中のＲ４は、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数２〜１２のアルケニル、または少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数２〜１２のアルケニルが好ましい。
【００８２】
化合物の安定性や誘電率異方性の点から、式（４）中の環Ａ４１〜環Ａ４５はそれぞれ、１，４−フェニレン、１つまたは２つの水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレンが好ましい。環Ａ４１〜Ａ４５の置換基、Ｌ４２およびＬ４３が水素であるときは、融点が低く、フッ素であるときは誘電率異方性が大きい。
【００８３】
式（４）中のＺ４１〜Ｚ４６はそれぞれ、単結合または炭素数１〜４のアルキレンであり、当該アルキレン中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−で置き換えられてもよい。式（４）中のＺ４１〜Ｚ４６は、すべて単結合であるか少なくとも１つが−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であることが好ましく、他の液晶化合物との相溶性が重視される場合は、少なくとも１つが−ＣＦ２Ｏ−であることが好ましい。
【００８４】
式（４）中のＸ４は、フッ素、塩素、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＯＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＦＨＣＦ３または−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３であり、好ましくはフッ素、塩素、−ＣＦ３および−ＯＣＦ３である。Ｘ４がフッ素、塩素、−ＯＣＦ３であるときは、他の液晶化合物との低温での相溶性に優れ、−ＣＦ３であるときは、駆動電圧低下効果が大きい。
【００８５】
式（４）中、ｎ４２＋ｎ４３＋ｎ４４＋ｎ４５＝２の化合物は透明点が高く、ｎ４２＋ｎ４３＋ｎ４４＋ｎ４５＝１の化合物は融点が低い。
式（４）中の結合基Ｚ４１〜Ｚ４６は単結合、または−ＣＦ２Ｏ−であるため、化学的に比較的安定であって、比較的劣化を起こしにくい。さらに結合基が単結合であるときは、粘度が小さい。また、結合基が−ＣＦ２Ｏ−であるときは、誘電率異方性が大きい。
【００８６】
化合物４は、良好な相溶性と大きな誘電率異方性と大きな屈折率異方性を有する。
アキラル成分Ｔの全重量に対して、化合物４を合計で０重量％〜８０重量％含有することが好ましく、０重量％〜５０重量％含有することがさらに好ましく、０重量％〜２０重量％含有することが特に好ましい。
【００８７】
１―１−５．化合物５
本発明の素子に用いられる液晶媒体等は、さらに式（５）で表される化合物５を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000018
式（５）において、Ｒ５は、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数２〜１２のアルケニル、または少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数２〜１２のアルケニルであり；
環Ａ５はそれぞれ独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、３，５−ジクロロ−１，４−フェニレンまたはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ５はそれぞれ独立して、単結合、エチレン、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＣＦ２−であり；
Ｌ５１およびＬ５２はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
ｎ５は、１、２、３または４であり、ｎ５が２、３または４を表す場合、複数存在する環Ａ５およびＺ５は、それぞれ同じであっても、異なっていてもよく；
Ｘ５は、フッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３である。
【００８８】
化合物５は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして他の液晶化合物との相溶性がよい。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。したがって組成物においてネマチック相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度範囲で素子として使用することができる。さらにこの化合物は誘電率異方性と屈折率異方性が大きい為、光学的に等方性の液晶相で駆動される組成物の駆動電圧を下げるための成分として有用である。
【００８９】
式（５）中のＲ５は、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数２〜１２のアルケニル、または少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数２〜１２のアルケニルである。式（５）中の好ましいＲ５は、紫外線に対する安定性を上げるため、または熱に対する安定性のために、炭素数１〜１２のアルキルである。式（５）中のＲ５は、粘度を下げる点から、炭素数２〜１２のアルケニルが好ましく、紫外線に対する安定性を上げる点または熱に対する安定性を上げる点から、炭素数１〜１２のアルキルが好ましい。
【００９０】
式（５）中のＲ５におけるアルキルは環状アルキルを含まない。アルコキシは環状アルコキシを含まない。アルケニルは環状アルケニルを含まない。少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられたアルケニルは、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた環状アルケニルを含まない。
【００９１】
式（５）中の環Ａ５は独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、３，５−ジクロロ−１，４−フェニレン、またはピリミジン−２，５−ジイルであり、ｎ５が２以上である時、そのうちの少なくとも２つの環Ａ５は同じであっても、異なってもよい。式（５）中の環Ａ５は光学異方性を上げるために１，４−フェニレンまたは３−フルオロ−１，４−フェニレンであり、粘度を下げるために１，４−シクロへキシレンであることが好ましい。
【００９２】
式（５）中のＺ５は独立して、単結合、エチレン、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＣＦ２−であり、ただしｎ５が３または４である場合、一つのＺ５は−ＣＦ２Ｏ−である。ｎ５が２以上である時、そのうちの少なくとも２つのＺ５は同じであっても、異なってもよい。式（５）中のＺ５は、粘度を下げるために単結合が好ましい。式（５）中のＺ５は、誘電率異方性を上げるためおよび相溶性を良好にするために−ＣＦ２Ｏ−が好ましい。
【００９３】
式（５）中のＬ５１およびＬ５２は独立して、水素、またはフッ素であり、誘電率異方性を上げるため、Ｌ５１およびＬ５２ともにフッ素が好ましく、透明点を上げるため、Ｌ５１およびＬ５２ともに水素が好ましい。
【００９４】
式（５）中のＸ５は、フッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３である。誘電率異方性を上げるために、−ＣＦ３であることが好ましく、相溶性が良好にするためにフッ素、−ＯＣＦ３が好ましく、屈折率異方性を上げるために塩素が好ましい。
【００９５】
化合物５は、大きな誘電率異方性あるいは低温での相溶性を有する組成物の調製に適している。アキラル成分Ｔの全重量に対して、化合物５を合計で０重量％〜８０重量％含有することが好ましく、０重量％〜５０重量％含有することがさらに好ましく、０重量％〜２０重量％含有することが特に好ましい。
【００９６】
１―１−６．化合物６
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、さらに式（６）で表される化合物６を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000019
式（６）において、Ｒ６は、水素または炭素数１〜２０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｒ６において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
Ｌ６１〜Ｌ６６はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
Ｘ６は、水素、ハロゲン、−ＳＦ５または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ６において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはない。
【００９７】
化合物６はジオキサン環と３個のベンゼン環を有する。化合物６は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして透明点が高いにも関らず、他の液晶化合物との相溶性が比較的よい。化合物６を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。したがって、化合物６を含む組成物では、光学的に等方性の液晶相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度範囲で素子として使用することができる。また、化合物６は光学的に等方性の液晶相で駆動される組成物の駆動電圧を下げるための成分として有用である。キラル剤および化合物６を含む好ましい態様の組成物でブルー相を発現させると、Ｎ＊相や等方相との共存がない均一なブルー相となる。このように、化合物６を含む好ましい態様の組成物は均一なブルー相を発現しやすい。
【００９８】
式（６）中のＸ６は水素、ハロゲン、−ＳＦ５または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ６において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはない。
【００９９】
式（６）中のＸ６の具体的な例として、フッ素、塩素、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＯＣＦ３および−ＯＣＨＦ２が挙げられ、フッ素、塩素、−ＣＦ３および−ＯＣＦ３が好ましい。式（６）中のＸ６が塩素、フッ素である場合、融点が比較的低く、他の液晶化合物との相溶性が特に優れている。式（６）中のＸ６が−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＯＣＦ３および−ＯＣＨＦ２である場合は、比較的大きな誘電率異方性を示す。式（６）中のＸ６がフッ素、塩素、−ＳＦ５、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３、または−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＦ３であるとき、誘電率異方性が比較的大きく、Ｘ６がフッ素、−ＣＦ３、または−ＯＣＦ３であるときは、比較的、化学的に安定する。
【０１００】
化合物６は、大きな誘電率異方性を有する組成物の調製に適している。化合物６は、ブルー相を発現しやすく、かつ透明点を高くする効果がある。
透明点を上げるために、アキラル成分Ｔの全重量に対して、化合物６を合計で約１.０重量％以上含有することが好ましい。また、液晶相の下限温度を下げるために、アキラル成分Ｔの全重量に対して、化合物６を合計で０重量％〜８０重量％含有することが好ましく、０重量％〜５０重量％含有することがさらに好ましく、０重量％〜２０重量％含有することが特に好ましい。
【０１０１】
１―１−７．化合物７
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、さらに式（７）で表される化合物７を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000020
式（７）において、Ｒ７１およびＲ７２はそれぞれ独立して、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数２〜１２のアルケニル、または少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数２〜１２のアルケニルであり；
環Ａ７１および環Ａ７２はそれぞれ独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレンまたは２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；
Ｚ７はそれぞれ独立して、単結合、エチレン、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−であり；
ｎ７は、１、２または３であり、ｎ７が２または３を表す場合、複数存在する環Ａ７１およびＺ７は、それぞれ同じであっても、異なっていてもよい。
【０１０２】
化合物７は、誘電率異方性値の絶対値が小さく、中性に近い化合物である。式（７）においてｎ７が１の化合物は主として粘度調整または屈折率異方性値の調整の効果があり、また式（７）においてｎ７が２または３である化合物は透明点を高くするなどの光学的に等方性の液晶相の温度範囲を広げる効果、または屈折率異方性値を調整する効果がある。
【０１０３】
式（７）中のＲ７１およびＲ７２はそれぞれ独立して、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数２〜１２のアルケニル、または少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数２〜１２のアルケニルである。化合物７の、粘度を下げるためには、式（７）中のＲ７１およびＲ７２は炭素数２〜１２のアルケニルが好ましい。紫外線に対する安定性を上げるため、または熱に対する安定性を上げるためには、式（７）中のＲ７１およびＲ７２は、炭素数１〜１２のアルキルであることが好ましい。
【０１０４】
式（７）中の環Ａ７１および環Ａ７２は独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレンまたは２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり、ｎ７が２以上である時、そのうちの少なくとも２つの環Ａ７１は同じであっても、異なってもよい。化合物７の光学異方性を上げるためには、環Ａ７１および環Ａ７２は１，４−フェニレンまたは３−フルオロ−１，４−フェニレンであることが好ましい。化合物７の粘度を下げるためには、環Ａ７１および環Ａ７２は１，４−シクロへキシレンである。
【０１０５】
式（７）中のＺ７はそれぞれ独立して、単結合、エチレン、または−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−であり、ｎ７が２以上である時、そのうちの少なくとも２つのＺ７は同じであっても、異なってもよい。好ましいＺ７は、粘度を下げるために単結合である。
【０１０６】
式（７）で表される化合物の含有量を増加させると液晶組成物の駆動電圧が高くなり、粘度が低くなるので、液晶組成物の粘度の要求値を満たす限り、駆動電圧の観点から含有量は少ないほうが望ましい。アキラル成分Ｔの全重量に対して、化合物７を合計で０重量％〜８０重量％含有することが好ましく、０重量％〜５０重量％含有することがさらに好ましく、０重量％〜２０重量％含有することが特に好ましい。
【０１０７】
１―１−８．化合物８
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、さらに式（８）で表される化合物８を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000021
式（８）において、Ｒ８は炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく；
環Ａ８１〜環Ａ８６はそれぞれ独立して、１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり、当該１，４−シクロヘキシレン中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、当該１，４−シクロヘキシレン中の少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、当該１，４−フェニレン中の少なくとも１つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく、当該１，４−フェニレン中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく；
Ｚ８１〜Ｚ８７はそれぞれ独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、または−ＣＨ＝ＣＨ−であり；
Ｌ８１およびＬ８２はそれぞれ独立して水素またはフッ素であり；
ｎ８１〜ｎ８７はそれぞれ独立して、０または１であり；ｎ８１〜ｎ８７の和は、１、２、３、または４であり；
Ｘ８は、フッ素、−ＣＦ３、または−ＯＣＦ３である。 
【０１０８】
１―１−９．化合物９
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、さらに式（９）で表される化合物９を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000022
式（９）において、Ｒ９は、水素、炭素数１から２０のアルキル、炭素数２から２０のアルケニル、炭素数２から２０のアルキニル、炭素数１から１９のアルコキシ、または炭素数の合計が１から２０のアルコキシアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｒ９において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはなく；
Ｚ９１〜Ｚ９３はそれぞれ独立して、単結合、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり、少なくとも一つは−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−であり；
Ｌ９１〜Ｌ９８はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
ｎ９１およびｎ９２はそれぞれ独立して、０または１であり；
Ｘ９は、水素、ハロゲン、−ＳＦ５または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ９１において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはない。
【０１０９】
１―１−１０．化合物１０
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、さらに式（１０）で表される化合物１０を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000023
式（１０）において、Ｒ１０は、水素または炭素数１〜２０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中およびアルキル中の任意の−ＣＨ２−が、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の任意少なくとも１つの水素はハロゲンまたは炭素数１〜３のアルキルで置き換えられてもよく；
Ｙ１０１およびＹ１０２は、それぞれ独立して−Ｏ−または−ＣＨ２−であり；
Ｚ１０１は−ＣＦ２Ｏ−または−ＣＯＯ−であり、Ｚ１０２は、単結合または−ＣＨ２ＣＨ２−であるが、１つのＣＨ２は酸素原子で置き換えられていてもよく、Ｚ１０３は、単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−または−ＣＯＯ−であり；
Ｌ１０１〜Ｌ１０６はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり；
Ｘ１０は水素、ハロゲン、−ＳＦ５または炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ１０において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−および−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−が隣接することはない。
【０１１０】
１―１−１１．化合物１１
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、さらに式（１１）で表される化合物１１を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000024
式（１１）において、Ｒ１１は、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数２〜１２のアルケニル、炭素数１〜１１のアルコキシであり；
環Ａ１１１および環Ａ１１２はそれぞれ独立して、下記式で表され；
2020114910.tif 000025
Ｚ１１１〜Ｚ１１３はぞれぞれ独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−であり；
Ｌ１１１〜Ｌ１１４はそれぞれ独立して、水素またはハロゲンであり；
ｎ１１１は０、１または２であり、ｎ１１１が２を表す場合、複数存在するＺ１１１および環Ａ１１１は、それぞれ同じであっても、異なっていてもよく；。
Ｘ１１は水素、ハロゲン、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３、−Ｃ≡Ｎである。
【０１１１】
１―１−１２．化合物１２
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、さらに式（１２）で表される化合物１２を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000026
式（１２）において、Ｒ１２は、炭素数３〜２０の分岐アルキルまたは分岐アルケニルであり、当該分岐アルキルまたは分岐アルケニル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、当該分岐アルキルまたは分岐アルケニル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該分岐アルキルまたは分岐アルケニル中の少なくとも１つ水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ａ１２１〜Ａ１２５はそれぞれ独立して、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、テトラヒドロピラン−３，６−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、またはナフタレン−２，６−ジイルであり、当該環中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく；
Ｚ１２１〜Ｚ１２４はそれぞれ独立して、単結合または炭素数１〜４のアルキレンであり、当該アルキレン中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＣＦ２Ｏ−で置き換えられてもよく、当該アルキレン中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキレン中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく；
ｎ１２１〜ｎ１２３それぞれ独立して、０または１であり、１≦ｎ１２１＋ｎ１２２＋ｎ１２３≦３であり；
Ｘ１２はフッ素、塩素、−ＳＦ５、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１〜３のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよい。
【０１１２】
１―１−１３．化合物１３
本発明の素子に用いられる液晶媒体は、さらに式（１３）で表される化合物１３を少なくとも１種または２種以上含んでもよい。
2020114910.tif 000027
式（１３）において、Ｒ１３は、水素または炭素数１〜２０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中および当該アルキル中の−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はハロゲンまたは炭素数１〜３のアルキルで置き換えられてもよく；
環Ａ１３１〜Ａ１３４はそれぞれ独立して、ベンゼン環、ナフタレン環、チオフェン環、ピペリジン環、シクロヘキセン環、ビシクロオクタン環、テトラヒドロナフタレン環またはシクロヘキサン環であり、当該環の中の少なくとも１つの水素がハロゲン、炭素数１〜３のアルキルまたは炭素数１〜３のハロゲン化アルキルで置き換えられてもよく、当該環の中の少なくとも１つあるいは２つの−ＣＨ２−は−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよいが、酸素原子は隣接せず、−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく；
Ｗは、ＣＨあるいはＮであり；
Ｚ１３１〜Ｚ１３５はそれぞれ独立して、単結合または炭素数１〜４のアルキレンであり、当該アルキレン中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＣＦ２Ｏ−で置き換えられてもよく；、
Ｌ１３１〜Ｌ１３４はそれぞれ独立して、水素またはハロゲンであり；
ｎ１３１〜ｎ１３４はそれぞれ独立して０または１であり、０≦ｎ１３１＋ｎ１３２＋ｎ１３３＋ｎ１３４≦２であり；
Ｘ１３は水素、ハロゲン、−ＳＦ５、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓまたは炭素数１〜１０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中および当該アルキル中の−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中および当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、ただし、Ｘ１３において−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−とが隣接することはなく、−ＣＯ−と−ＣＨ＝ＣＨ−とが隣接することはない。
【０１１３】
１―１−１４．化合物８〜１３の性質
化合物８〜１３は、通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして透明点が高いにも関らず、他の液晶化合物との相溶性が比較的よい。化合物８〜１３を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で比較的安定している。したがって、化合物８〜１３を含む組成物において光学的に等方性の液晶相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度範囲で素子として使用することができる。さらに化合物８〜１３は、光学的に等方性の液晶相で駆動される組成物の駆動電圧を下げるための成分として有用である。また、化合物８〜１３とキラル剤とを含む組成物において、ブルー相を発現させると、Ｎ＊相や等方相との共存がない均一なブルー相となりやすい。すなわち、化合物８〜１３は、均一なブルー相を発現させやすい化合物である。また、極めて大きな誘電率異方性を発現する。
【０１１４】
式（８）〜（１３）中のＸ８、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３はそれぞれ、フッ素、塩素、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＯＣＦ３および−ＯＣＨＦ２であることが好ましく、フッ素、塩素、−ＣＦ３および−ＯＣＦ３がさらに好ましい。
式（８）〜（１３）中のＸ８、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３が塩素、フッ素である場合は化合物（８）〜（１３）の融点が比較的低く、他の液晶化合物との相溶性が特に優れている。式（８）〜（１３）のＸ８、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３が−ＣＦ３、−ＳＦ５、−ＣＨＦ２、−ＯＣＦ３および−ＯＣＨＦ２である場合は、化合物８〜１３は比較的大きな誘電率異方性を示す。
Ｘ８、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３がフッ素、−ＣＦ３、または−ＯＣＦ３であるときは、化学的に安定である。
【０１１５】
化合物８〜１３は、大きな誘電率異方性を有する組成物の調製に適しており、本発明の素子における駆動電圧を低下させることができる。アキラル成分Ｔの全重量に対して、化合物８〜１３のいずれか１種または２種以上を合計で０重量％〜８０重量％含有することが好ましく、０重量％〜５０重量％含有することがさらに好ましく、０重量％〜２０重量％含有することが特に好ましい。
【０１１６】
１―１−１５．化合物１〜１３の合成
化合物１および化合物２〜１３は有機合成化学における手法を適切に組み合わせることにより合成できる。出発物に目的の末端基、環および結合基を導入する方法は、オーガニック・シンセシス（Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc）、オーガニック・リアクションズ（Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス（Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press）、新実験化学講座（丸善）などに記載されている。
【０１１７】
たとえば、日本特許２９５９５２６号公報の方法を準用しても、化合物１および２〜１３を合成することが可能である。
【０１１８】
２．キラル剤
光学的に等方性の液晶組成物が含有するキラル剤は光学活性化合物であり、ラジカル重合性基を有さない化合物から選ばれた化合物からなることが好ましい。
本発明の組成物に用いられるキラル剤としては、ねじり力（Helical Twisting Power）が大きい化合物が好ましい。ねじり力が大きい化合物は所望のピッチを得るために必要な添加量が少なくできるので、駆動電圧の上昇を抑えられ、実用上有利である。具体的には、式（Ｋ１）〜（Ｋ７）で表される化合物が好ましい。これらの化合物の中でも、液晶組成物に添加されるキラル剤としては、式（Ｋ２）に含まれる式（Ｋ２−１）〜式（Ｋ２−８）、式（Ｋ４）に含まれる式（Ｋ４−１）〜式（Ｋ４−６）、式（Ｋ５）に含まれる式（Ｋ５−１）〜式（Ｋ５−３）および式（Ｋ６）が好ましく、式（Ｋ４−１）〜式（Ｋ４−６）、式（Ｋ５−１）〜式（Ｋ５−３）および式（Ｋ６）がさらに好ましい。なお、化合物（Ｋ４）〜（Ｋ７）は、ビナフチル基、オクタヒドロナフチル基が光学活性部位であり、かつ、キラル剤の掌性は問わない。
2020114910.tif 000028
式（Ｋ１）〜（Ｋ７）において、ＲＫは独立して、水素、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓまたは炭素数１〜１２のアルキルであり、当該ＲＫ中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、当該ＲＫ中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられもよく、当該ＲＫ中の少なくとも１つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく；
ＡＫはそれぞれ独立して、芳香族性の６〜８員環、非芳香族性の３〜８員環、または、炭素数９以上の縮合環であり、当該環中の少なくとも１つの水素はハロゲン、炭素数１〜３のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく；
ＹＫは独立して、水素、ハロゲン、炭素数１〜３のアルキル、炭素数１〜３のハロアルキル、芳香族性の６〜８員環、非芳香族性の３〜８員環、または、炭素数９以上の縮合環であり、当該環中の少なくとも１つの水素がハロゲン、炭素数１〜３のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく；
ＺＫは独立して、単結合、炭素数１〜８のアルキレンであり、当該ＺＫ中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−または−Ｎ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、当該ＺＫ中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該ＺＫ中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく；
ＸＫは独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、または−ＣＨ２ＣＨ２−であり；
ｍＫは独立して、１〜３の整数である。
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2020114910.tif 000031
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式（Ｋ２−１）〜（Ｋ２−８）、式（Ｋ４−１）〜（Ｋ４−６）および式（Ｋ５−１）〜（Ｋ５−３）において、ＲＫは独立して、炭素数３〜１０のアルキルまたは炭素数３〜１０のアルコキシであり、当該アルキル中またはアルコキシ中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよい。
【０１１９】
液晶組成物に求められる性質によっては、ねじり力が比較的大きくないキラル剤を用いることができる。ねじり力が比較的大きくないキラル剤には、液晶組成物に対する高い溶解性が求められ、これらの例として、以下の式（Ｏｐ−１）〜（Ｏｐ−１３）で表される化合物を挙げることができる。
2020114910.tif 000033
【０１２０】
液晶組成物に含有されるキラル剤として１つの化合物を用いても、２種以上の化合物を用いてもよい。
【０１２１】
光学的に等方性の液晶相の発現を容易にするために、本発明の液晶組成物の全重量に対して、キラル剤を０．５重量％〜４０重量％含有することが好ましく、１重量％〜２５重量％含有することがさらに好ましく、２重量％〜１５重量％含有することが特に好ましい。
【０１２２】
所望のピッチ長を設定するために重合性基を有するキラル剤または、光異性化するキラル剤を用いてもよい。
【０１２３】
３．光学的に等方性の液晶相
液晶組成物が光学的に等方性を有するとは、巨視的には液晶分子配列は等方的であるため光学的に等方性を示すが、微視的には液晶秩序が存在することをいう。「液晶組成物が微視的に有する液晶秩序に基づくピッチ（以下では、ピッチと呼ぶことがある）」は７００ｎｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、３５０ｎｍ以下であることが最も好ましい。
【０１２４】
ここで、「非液晶等方相」とは一般的に定義される等方相、すなわち、無秩序相であり、局所的な秩序パラメーターがゼロでない領域が生成したとしても、その原因がゆらぎによるものである等方相である。たとえばネマチック相の高温側に発現する等方相は、本明細書では非液晶等方相に該当する。本明細書におけるキラルな液晶についても、同様の定義があてはまるものとする。
本明細書において「光学的に等方性の液晶相」とは、ゆらぎではなく光学的に等方性の液晶相を発現する相を表し、たとえばプレートレット組織を発現する相（狭義のブルー相）はその一例である。
【０１２５】
本発明の光学的に等方性の液晶組成物において、光学的に等方性の液晶相ではあるが、偏光顕微鏡観察下、ブルー相に典型的なプレートレット組織が観測されないことがある。そこで本明細書において、プレートレット組織を発現する相をブルー相と称し、ブルー相を含む光学的に等方性の液晶相を光学的に等方性の液晶相と称する。すなわちブルー相は光学的に等方性の液晶相に包含される。
【０１２６】
一般的に、ブルー相は、ブルー相Ｉ、ブルー相ＩＩ、ブルー相ＩＩＩの３種類に分類され、これら３種類のブルー相はすべて光学活性であり、かつ、等方性である。ブルー相Ｉやブルー相ＩＩのブルー相では異なる格子面からのブラッグ反射に起因する２種以上の回折光が観測される。ブルー相は一般的に非液晶等方相とキラルネマチック相の間の温度域で観測される。
【０１２７】
光学的に等方性の液晶相が二色以上の回折光を示さない状態とは、ブルー相Ｉ、ブルー相ＩＩに観測されるプレートレット組織が観測されず、概ね一面単色であることを意味する。二色以上の回折光を示さない光学的に等方性の液晶相では、色の明暗が面内で均一であることまでは不要である。
【０１２８】
二色以上の回折光を示さない光学的に等方性の液晶相は、ブラッグ反射による反射光強度が抑えられる、あるいは低波長側にシフトするという利点がある。
また、可視光の光を反射する液晶媒体では、表示素子として利用する場合に色味が問題となることがあるが、二色以上の回折光を示さない液晶では、反射波長が低波長シフトするため、狭義のブルー相（プレートレット組織を発現する相）より長いピッチで可視光の反射を消失させることができる。
【０１２９】
本発明の光学的に等方性の液晶組成物は、キラルネマチック相を有し、光学的に等方性の液晶相を有さない組成物にキラル剤を添加して得ることもできる。なお、キラルネマチック相を有し光学的に等方性の液晶を有さない組成物は、化合物１、光学活性化合物および必要に応じてその他の成分を含む。この際、光学的に等方性の液晶相を発現させないために、好ましくはピッチが７００ｎｍ以上になるような濃度でキラル剤が添加される。
【０１３０】
本発明の好ましい態様の液晶組成物が光学的に等方性の液晶相を発現する温度範囲は、ネマチック相またはキラルネマチック相と等方相の共存温度範囲が広い液晶組成物に、キラル剤を添加し、光学的に等方性の液晶相を発現させることにより、広くすることができる。たとえば、透明点の高い液晶化合物と透明点の低い液晶化合物とを混合し、広い温度範囲でネマチック相と等方相の共存温度範囲が広い液晶組成物を調製し、これにキラル剤を添加することで、広い温度範囲で光学的に等方性の液晶相を発現する組成物を調製することができる。
【０１３１】
ネマチック相またはキラルネマチック相と等方相の共存温度範囲が広い液晶組成物としては、キラルネマチック相と非液晶等方相とが共存する上限温度と下限温度との差が３〜１５０℃である液晶組成物が好ましく、差が５〜１５０℃である液晶組成物が更に好ましい。また、ネマチック相と非液晶等方相とが共存する上限温度と下限温度との差が３〜１５０℃である液晶組成物が好ましい。
【０１３２】
光学的に等方性の液晶相において本発明の液晶媒体に電界を印加すると、電気複屈折が生じるが、必ずしもカー効果である必要はない。
光学的に等方性の液晶相における電気複屈折はピッチが長くなるほど大きくなるので、その他の光学特性（透過率、回折波長など）の要求を満たす限り、キラル剤の種類と含有量を調整して、ピッチを長く設定することにより、電気複屈折を大きくすることができる。
【０１３３】
４．その他の成分
本発明の光学的に等方性の液晶組成物は、その組成物の特性に大きな影響を与えない範囲で、さらに、溶媒、高分子物質、二色性色素、フォトクロミック化合物等を含んでもよい。
また、本発明の液晶組成物に用いられる二色性色素の例としては、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系、テトラジン系などが挙げられる。
【０１３４】
５．光学的に等方性の高分子／液晶複合材料
本発明の光学的に等方性の高分子／液晶複合材料は、光学的に等方性の液晶組成物と、予め重合されて得られた高分子とを混合しても製造できるが、高分子の材料となる低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマー等（以下、まとめて「重合性モノマー等」という）と液晶組成物との混合物を製造してから、当該混合物において重合反応を行うことによって、製造されることが好ましい。
５−１．高分子／液晶複合材料
本発明の高分子／液晶複合材料は、液晶組成物と高分子とを含む複合材料であり、光学的に等方性を示すものであり、光学的に等方性の液晶相で駆動される光スイッチング素子に用いることができる。本発明の高分子／液晶複合材料に含まれる液晶組成物は本発明の液晶組成物である。
【０１３５】
本明細書中、「高分子／液晶複合材料」とは、液晶組成物と高分子の化合物の両者を含む複合材料であれば特に限定されないが、高分子の一部または全部が液晶組成物に溶解していない状態で高分子が液晶組成物と相分離している状態でもよい。なお、本明細書において、特に言及がなければ、ネマチック相はキラルネマチック相を含まない、狭義のネマチック相を意味する。
【０１３６】
本発明の好ましい態様に係る光学的に等方性の高分子／液晶複合材料は、光学的に等方性の液晶相を広い温度範囲で発現させることが可能である。また、本発明の好ましい態様に係る高分子／液晶複合材料は、応答速度が極めて速い。また、本発明の好ましい態様に係る高分子／液晶複合材料は、これらの効果に基づいて光スイッチング素子に好適に用いることができる。
【０１３７】
５−２．重合性モノマー等
重合性モノマー等と液晶組成物とを含む混合物を本件明細書では、「重合性モノマー／液晶混合物」と呼ぶ。「重合性モノマー／液晶混合物」には必要に応じて、後述する重合開始剤（５−２−３項）、硬化剤（５−２−４項）、硬化促進剤（５−２−４項）、安定剤（５−２−４項）、二色性色素、またはフォトクロミック化合物等を、本発明の効果を損なわない範囲で含んでもよい。たとえば、本件発明の重合性モノマー／液晶混合物には必要に応じて、重合開始剤を重合性モノマー１００重量部に対して０．１〜２０重量部含有してもよい。「重合性モノマー／液晶混合物」は、ブルー相を発現する温度で重合する場合は液晶媒体であることが必須となるが、等方相となる温度で重合する場合は、必ずしも液晶媒体である必要はない。
【０１３８】
重合温度は、高分子／液晶複合材料が高透明性と等方性を示す温度であることが好ましい。より好ましくは重合性モノマー等と液晶組成物の混合物が等方相またはブルー相を発現する温度で、かつ、等方相ないしは光学的に等方性の液晶相となる温度で重合を終了する。すなわち、重合後は高分子／液晶複合材料が可視光線より長波長側の光を実質的に散乱せずかつ光学的に等方性の状態を発現する温度とするのが好ましい。
【０１３９】
本発明の複合材料を構成する高分子の原料としては、例えば低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマーを使用することができ、本明細書において高分子の原料モノマーとは低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマー等を包含する意味で用いる。また、得られる高分子が三次元架橋構造を有するものが好ましく、そのために、高分子の原料モノマーとして２つ以上の重合性官能基を有する多官能性モノマーを用いることが好ましい。重合性の官能基は特に限定されないが、アクリル基、メタクリル基、グリシジル基、エポキシ基、オキセタニル基、ビニル基などを挙げることができるが、重合速度の観点からアクリル基およびメタクリル基が好ましい。高分子の原料モノマー中、二つ以上の重合性のある官能基を持つモノマーをモノマー中に１０重量％以上含有させると、本発明の複合材料において高度な透明性と等方性を発現しやすくなるので好ましい。
また、好適な複合材料を得るためには、高分子はメソゲン部位を有するものが好ましく、高分子の原料モノマーとしてメソゲン部位を有する原料モノマーをその一部に、あるいは全部に用いることができる。
さらに好適な複合材料を得るために、メソゲン部位を有する単官能性、または多官能性モノマー、およびメソゲン部位を有さない重合性のある官能基を持つモノマーを併せて用いることができる。また、メソゲン部位を有する単官能性、または多官能性モノマー、およびメソゲン部位を有さない重合性のある官能基を持つモノマー以外の重合性化合物を必要に応じて使用することができる。
【０１４０】
５−２−１．メソゲン部位を有する単官能性、または多官能性モノマー
メソゲン部位を有する単官能性、または二官能性モノマーは構造上特に限定されないが、例えば下記の式（Ｍ１）または式（Ｍ２）で表される化合物を挙げることができる。
【０１４１】
Ｒａ−Ｙ−（ＡＭ−ＺＭ）ｍ１−ＡＭ−Ｙ−Ｒｂ（Ｍ１）
Ｒｂ−Ｙ−（ＡＭ−ＺＭ）ｍ１−ＡＭ−Ｙ−Ｒｂ （Ｍ２）
2020114910.tif 000034
【０１４２】
式（Ｍ１）において、Ｒａは、水素、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、または炭素数１〜２０のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ2−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−、で置き換えられてもよく、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、当該アルキル中、当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられた基中、または当該アルキル中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−が−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の少なくとも１つの水素はハロゲンまたは−Ｃ≡Ｎで置き換えられてもよい。Ｒｂは独立して、式（Ｍ３−１）〜式（Ｍ３−７）の重合性基である。
【０１４３】
好ましいＲａは、水素、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＦ２Ｈ、−ＣＦＨ２、−ＯＣＦ３、−ＯＣＦ２Ｈ、炭素数１〜２０のアルキル、炭素数１〜１９のアルコキシ、炭素数２〜２１のアルケニル、および炭素数２〜２１のアルキニルである。特に好ましいＲａは、−Ｃ≡Ｎ、炭素数１〜２０のアルキルおよび炭素数１〜１９のアルコキシである。
【０１４４】
式（Ｍ２）において、Ｒｂは独立して、式（Ｍ３−１）〜（Ｍ３−７）の重合性基である。
【０１４５】
ここで、式（Ｍ３−１）〜（Ｍ３−７）において、Ｒｄは独立して、水素、ハロゲンまたは炭素数１〜５のアルキルであり、当該アルキル中の少なくとも１つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。好ましいＲｄは、水素、ハロゲンおよびメチルである。特に好ましいＲｄは、水素、フッ素およびメチルである。
また、式（Ｍ３−２）、式（Ｍ３−３）、式（Ｍ３−４）、式（Ｍ３−７）はラジカル重合で重合するのが好適である。式（Ｍ３−１）、式（Ｍ３−５）、式（Ｍ３−６）はカチオン重合で重合するのが好適である。いずれもリビング重合なので、少量のラジカルあるいはカチオン活性種が反応系内に発生すれば重合は開始する。活性種の発生を加速する目的で重合開始剤を使用できる。活性種の発生には例えば光または熱を使用できる。
【０１４６】
式（Ｍ１）および（Ｍ２）において、ＡＭは独立して、芳香族性または非芳香族性の５員環、６員環または炭素数９以上の縮合環であるが、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、または−ＮＣＨ３−で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの水素原子はハロゲン、および炭素数１〜５のアルキル、またはハロゲン化アルキルで置き換えられてもよい。好ましいＡＭの具体例は、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、またはビシクロ［２．２．２］オクタン−１，４−ジイルであり、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく、当該環中の少なくとも１つの水素はハロゲン、炭素数１〜５のアルキルまたは炭素数１〜５のハロゲン化アルキルで置き換えられてもよい。
化合物の安定性を考慮して、酸素と酸素とが隣接した−ＣＨ２−Ｏ−Ｏ−ＣＨ２−よりも、酸素と酸素とが隣接しない−ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ２−Ｏ−の方が好ましい。硫黄においても同様である。
【０１４７】
これらの中でも、特に好ましいＡＭは、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−メチル−１，４−フェニレン、２−トリフルオロメチル−１，４−フェニレン、２，３−ビス（トリフルオロメチル）−１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、９−メチルフルオレン−２，７−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、およびピリミジン−２，５−ジイルである。なお、前記１，４−シクロヘキシレンおよび１，３−ジオキサン−２，５−ジイルの立体配置はシスよりもトランスの方が好ましい。
２−フルオロ−１，４−フェニレンは、３−フルオロ−１，４−フェニレンと構造的に同一であるので、後者は例示しなかった。この規則は、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンと３，６−ジフルオロ−１，４−フェニレンの関係などにも適用される。
【０１４８】
式（Ｍ１）および（Ｍ２）において、Ｙは独立して単結合または炭素数１〜２０のアルキレンであり、当該アルキレン中の少なくとも１つの−ＣＨ2−は−Ｏ−、−Ｓ−で置き換えられてもよく、当該アルキレン中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよい。好ましいＹは、単結合、−（ＣＨ2）ｍ２−、−Ｏ（ＣＨ2）ｍ２−、および−（ＣＨ2）ｍ２Ｏ−（前記式において、ｍ２は１〜２０の整数である）である。特に好ましいＹは、単結合、−（ＣＨ2）ｍ２−、−Ｏ（ＣＨ2）ｍ２−、および−（ＣＨ2）ｍ２Ｏ−（前記式において、ｍ２は１〜１０の整数である）である。化合物の安定性を考慮して、−Ｙ−Ｒａおよび−Ｙ−Ｒｂは、当該基中に−Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−Ｓ−、−Ｓ−Ｏ−、または−Ｓ−Ｓ−を有しない方が好ましい。
【０１４９】
式（Ｍ１）および（Ｍ２）において、ＺＭは独立して、単結合、−（ＣＨ2）ｍ３−、−Ｏ（ＣＨ2）ｍ３−、−（ＣＨ2）ｍ３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ2）ｍ３Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−（ＣＦ2）2−、−（ＣＨ2）２−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−（ＣＨ2）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）2−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ≡Ｃ−、−ＯＣＦ２−（ＣＨ2）２−、−（ＣＨ2）２−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−または−ＣＦ２Ｏ−（前記式において、ｍ３は１〜２０の整数である）である。
【０１５０】
好ましいＺＭは単結合、−（ＣＨ2）ｍ３−、−Ｏ（ＣＨ2）ｍ３−、−（ＣＨ2）ｍ３Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−（ＣＨ2）２−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−（ＣＨ2）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＯＣＦ２−、および−ＣＦ２Ｏ−である。
【０１５１】
式（Ｍ１）および（Ｍ２）において、ｍ１は１〜６の整数である。好ましいｍ１は、１〜３の整数である。ｍ１が１のときは、６員環などの環を２つ有する二環の化合物である。ｍ１が２と３のときは、それぞれ三環と四環の化合物である。例えばｍ１が１であるとき、２つのＡＭは同一であってもよいし、または異なってもよい。また、例えばｍ１が２であるとき、３つのＡＭ（または２つのＺＭ）は同一であってもよいし、または異なってもよい。ｍ１が３〜６であるときについても同様である。Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｄ、ＺＭ、ＡＭおよびＹについても同様である。
【０１５２】
式（Ｍ１）で表される化合物（Ｍ１）および式（Ｍ２）で表される化合物（Ｍ２）は２Ｈ（重水素）、１３Ｃなどの同位体を天然存在比の量よりも多く含んでいても同様の特性を有するので好ましく用いることができる。
【０１５３】
化合物（Ｍ１）および化合物（Ｍ２）の更に好ましい例は、式（Ｍ１−１）〜（Ｍ１−４１）および（Ｍ２−１）〜（Ｍ２−２７）で表される化合物（Ｍ１−１）〜（Ｍ１−４１）および化合物（Ｍ２−１）〜（Ｍ２−２７）である。これらの化合物において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｄ、ＺＭ、ＡＭ、Ｙおよびｐの定義は、本発明の態様に記載した式（Ｍ１）および式（Ｍ２）のそれらと同一である。
【０１５４】
化合物（Ｍ１−１）〜（Ｍ１−４１）および（Ｍ２−１）〜（Ｍ２−２７）における下記の部分構造について説明する。部分構造（ａ１）は、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレンを表す。部分構造（ａ２）は、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンを表す。部分構造（ａ３）は、少なくとも１つの水素がフッ素またはメチルのいずれかで置き換えられてもよい１，４−フェニレンを表す。部分構造（ａ４）は、９位の水素がメチルで置き換えられてもよいフルオレンを表す。
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【０１５５】
本発明の高分子／液晶複合材料の光学的に等方性を最適化する目的で、メソゲン部位を持ち３つ以上の重合性官能基を持つモノマーを使用することができる。メソゲン部位を持ち３つ以上の重合性官能基を持つモノマーとしては公知の化合物を好適に使用できるが、例えば、（Ｍ４−１）〜（Ｍ４−３）であり、より具体的な例として、特開２０００−３２７６３２号、特開２００４−１８２９４９号、特開２００４−５９７７２号に記載された化合物をあげることができる。ただし、（Ｍ４−１）〜（Ｍ４−３）において、Ｒｂ、Ｙ、および（Ｆ）は前述と同一の定義である。Ｚaは前述のＺＭと同一の定義である。
2020114910.tif 000046
５−２−２．メソゲン部位を有さない重合性のある官能基を持つモノマー
メソゲン部位を有さない重合性のある官能基を持つモノマーとして、例えば、炭素数１〜３０の直鎖あるいは分岐アクリレート、炭素数１〜３０の直鎖あるいは分岐ジアクリレート、三つ以上の重合性官能基を有するモノマーとしては、グリセロール・プロポキシレート（１ＰＯ／ＯＨ）トリアクリレート、ペンタエリスリトール・プロポキシレート・トリアクリレート、ペンタエリスリトール・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・エトキシレート・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・プロポキシレート・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・トリアクリレート、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、ペンタエリスリトール・テトラアクリレート、ジ（ペンタエリスリトール）ペンタアクリレート、ジ（ペンタエリスリトール）ヘキサアクリレート、トリメチロールプロパン・トリアクリレートなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【０１５６】
５−２−３．重合開始剤
本発明の複合材料を構成する高分子の製造における重合反応は特に限定されず、例えば、光ラジカル重合、熱ラジカル重合、光カチオン重合等が行われる。
【０１５７】
光ラジカル重合において用いることができる光ラジカル重合開始剤の例は、ダロキュア（ＤＡＲＯＣＵＲ）１１７３および４２６５（いずれも商品名、ＢＡＳＦジャパン（株））、イルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）１８４、３６９、５００、６５１、７８４、８１９、９０７、１３００、１７００、１８００、１８５０、および２９５９（いずれも商品名、ＢＡＳＦジャパン（株））、などである。
【０１５８】
熱ラジカル重合において用いることができる熱によるラジカル重合の好ましい重合開始剤の例は、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシジイソブチレート、過酸化ラウロイル、２，２’−アゾビスイソ酪酸ジメチル（ＭＡＩＢ）、ジｔ−ブチルパーオキシド（ＤＴＢＰＯ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル（ＡＣＮ）などである。
【０１５９】
光カチオン重合において用いることができる光カチオン重合開始剤として、ジアリールヨードニウム塩（以下、「ＤＡＳ」という。）、トリアリールスルホニウム塩（以下、「ＴＡＳ」という。）などがあげられる。
【０１６０】
ＤＡＳとしては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−ｐ−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムテトラ（ペンタフルオロフェニル）ボレート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウム−ｐ−トルエンスルホナートなどが挙げられる。
【０１６１】
ＤＡＳには、チオキサントン、フェノチアジン、クロロチオキサントン、キサントン、アントラセン、ジフェニルアントラセン、ルブレンなどの光増感剤を添加することで高感度化することもできる。
【０１６２】
ＴＡＳとしては、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−ｐ−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムテトラ（ペンタフルオロフェニル）ボレート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム−ｐ−トルエンスルホネートなどが挙げられる。
【０１６３】
光カチオン重合開始剤の具体的な商品名の例は、サイラキュア（Ｃｙｒａｃｕｒｅ）ＵＶＩ−６９９０、サイラキュアＵＶＩ−６９７４、サイラキュアＵＶＩ−６９９２（それぞれ商品名、ＵＣＣ（株））、アデカオプトマーＳＰ−１５０、ＳＰ−１５２、ＳＰ−１７０、ＳＰ−１７２（それぞれ商品名、(株)ＡＤＥＫＡ）、Rhodorsil Photoinitiator ２０７４（商品名、ローディアジャパン（株））、イルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）２５０（商品名、ＢＡＳＦジャパン（株））、ＵＶ−９３８０Ｃ（商品名、ＧＥ東芝シリコーン（株））などである。
【０１６４】
５−２−４．硬化剤等
本発明の複合材料を構成する高分子の製造において、前記重合性モノマー等および重合開始剤の他にさらに１つまたは２つ以上の他の好適な成分、例えば、硬化剤、硬化促進剤、安定剤等を加えてもよい。
【０１６５】
硬化剤としては、通常、エポキシ樹脂の硬化剤として使用されている従来公知の潜在性硬化剤が使用できる。潜在性エポキシ樹脂用硬化剤は、アミン系硬化剤、ノボラック樹脂系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が挙げられる。アミン系硬化剤の例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、ｍ−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の脂肪族ポリアミン、イソフォロンジアミン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ノルボルネンジアミン、１，２−ジアミノシクロヘキサン、ラロミン等の脂環式ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエタン、メタフェニレンジアミン等の芳香族ポリアミンなどが挙げられる。
【０１６６】
ノボラック樹脂系硬化剤の例としては、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂などが挙げられる。イミダゾール系硬化剤としては、２−メチルイミダゾール、２−エチルへキシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウム・トリメリテートなどが挙げられる。
【０１６７】
酸無水物系硬化剤の例としては、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルへキサヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。
【０１６８】
また、グリシジル基、エポキシ基、オキセタニル基を有する重合性化合物と硬化剤との硬化反応を促進するための硬化促進剤をさらに用いてもよい。硬化促進剤としては、例えば、ベンジルジメチルアミン、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、ジメチルシクロヘキシルアミン等の３級アミン類、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン等の有機リン系化合物、テトラフェニルホスホニウムブロマイド等の４級ホスホニウム塩類、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７等やその有機酸塩等のジアザビシクロアルケン類、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の４級アンモニウム塩類、三フッ化ホウ素、トリフェニルボレート等のホウ素化合物などが挙げられる。これらの硬化促進剤は単独または２種以上を混合して使用することができる。
【０１６９】
また、例えば貯蔵中の不所望な重合を防止するために、安定剤を添加することが好ましい。安定剤として、当業者に知られているすべての化合物を用いることができる。安定剤の代表例としては、４−エトキシフェノール、ハイドロキノン、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）等が挙げられる。
【０１７０】
５−３．高分子／液晶複合材料の組成
本発明の高分子／液晶複合材料中における液晶組成物の含有率は、複合材料が光学的に等方性の液晶相を発現できる範囲であれば、可能な限り高含有率であることが好ましい。液晶組成物の含有率が高い方が、本発明の複合材料の電気複屈折値が大きくなるからである。
【０１７１】
本発明の高分子／液晶複合材料において、液晶組成物の含有率は複合材料に対して６０〜９９重量％であることが好ましく、６０重量％〜９８重量％がさらに好ましく、８０重量％〜９７重量％が特に好ましい。また、本発明の高分子／液晶複合材料において、高分子の含有率は複合材料に対して１重量％〜４０重量％であることが好ましく、２重量％〜４０重量％がさらに好ましく、３重量％〜２０重量％が特に好ましい。
【０１７２】
６．光スイッチング素子
後述する実施例において、詳細に説明するが、電極面に対して垂直方向に電圧印加する素子として、配向処理の施されていない２枚の電極付きガラス基板の間に狭持し、得られたセルをブルー相まで加熱した。この状態で、紫外光を照射して、重合反応を行った。このようにして得られた高分子／液晶複合材料(ＰＳＢＰ-Ａ１)は室温まで冷却しても光学的に等方性の液晶相を維持していた。この高分子／液晶複合材料が狭持されたセルを光スイッチング素子として用いた。
【０１７３】
また、電極面に対して水平方向に電圧印加する素子として、液晶組成物を配向処理の施されていない櫛型電極基板と対向ガラス基板（非電極付与）の間に狭持し、得られたセルをブルー相まで加熱した。この状態で、紫外光を照射して、重合反応を行った。このようにして得られた高分子／液晶複合材料は室温まで冷却しても光学的に等方性の液晶相を維持していた。この高分子／液晶複合材料が狭持されたセルを光スイッチング素子として用いた。
【実施例】
【０１７４】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例によっては制限されない。なお特に断りのない限り、「％」は「重量％」を意味する。
【０１７５】
得られた化合物は、1Ｈ−ＮＭＲ分析で得られる核磁気共鳴スペクトル、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）分析で得られるガスクロマトグラムなどにより同定したので、まず分析方法について説明をする。
【０１７６】
1Ｈ−ＮＭＲ分析：
測定装置は、ＤＲＸ−５００（ブルカーバイオスピン（株）社製）を用いた。測定は、実施例等で製造したサンプルを、ＣＤＣｌ3等のサンプルが可溶な重水素化溶媒に溶解し、室温で、５００ＭＨｚ、積算回数２４回の条件で行った。なお、得られた核磁気共鳴スペクトルの説明において、ｓはシングレット、ｄはダブレット、ｔはトリプレット、ｑはカルテット、ｍはマルチプレットであることを意味する。また、化学シフトδ値のゼロ点の基準物質としてはテトラメチルシラン（ＴＭＳ）を用いた。
【０１７７】
ＧＣ分析：
測定装置は、島津製作所製のＧＣ−１４Ｂ型ガスクロマトグラフを用いた。カラムは、島津製作所製のキャピラリーカラムＣＢＰ１−Ｍ２５−０２５（長さ２５ｍ、内径０．２２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）；固定液相はジメチルポリシロキサン；無極性）を用いた。キャリアーガスとしてはヘリウムを用い、流量は１ｍｌ／分に調整した。試料気化室の温度を３００℃、検出器（ＦＩＤ）部分の温度を３００℃に設定した。
【０１７８】
試料はトルエンに溶解して、１重量％の溶液となるように調製し、得られた溶液１μｌを試料気化室に注入した。記録計としては島津製作所製のＣ−Ｒ６Ａ型Chromatopac、またはその同等品を用いた。得られたガスクロマトグラムには、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積値が示されている。
【０１７９】
なお、試料の希釈溶媒としては、例えば、クロロホルム、ヘキサンを用いてもよい。また、カラムとしては、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリーカラムＤＢ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、Agilent Technologies Inc.製のＨＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、Restek Corporation製のＲｔｘ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、SGE International Pty.Ltd製のＢＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）などを用いてもよい。
【０１８０】
ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は成分化合物の割合に相当する。一般には、分析サンプルの成分化合物の重量％は、分析サンプルの各ピークの面積％と完全に同一ではないが、本発明において上述したカラムを用いる場合には、実質的に補正係数は１であるので、分析サンプル中の成分化合物の重量％は、分析サンプル中の各ピークの面積％とほぼ対応している。成分の液晶化合物における補正係数に大きな差異がないからである。ガスクロマトグラムにより液晶組成物中の液晶化合物の組成比をより正確に求めるには、ガスクロマトグラムによる内部標準法を用いる。一定量正確に秤量された各液晶化合物成分（被検成分）と基準となる液晶化合物（基準物質）を同時にガスクロ測定して、得られた被検成分のピークと基準物質のピークとの面積比の相対強度をあらかじめ算出する。基準物質に対する各成分のピーク面積の相対強度を用いて補正すると、液晶組成物中の液晶化合物の組成比をガスクロ分析からより正確に求めることができる。
【０１８１】
液晶化合物等の物性値の測定試料：
液晶化合物の物性値を測定する試料としては、化合物そのものを試料とする場合、化合物を母液晶と混合して試料とする場合の２種類がある。
【０１８２】
化合物を母液晶と混合した試料を用いる後者の場合には、以下の方法で測定を行う。まず、得られた液晶化合物１５重量％と母液晶８５重量％とを混合して試料を作製する。そして、得られた試料の測定値から、下記の計算式に基づく外挿法にしたがって、外挿値を計算する。この外挿値をこの化合物の物性値とする。
〈外挿値〉＝（１００×〈試料の測定値〉−〈母液晶の重量％〉×〈母液晶の測定値〉）／〈液晶化合物の重量％〉
【０１８３】
液晶化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、スメクチック相、または結晶が２５℃で析出する場合には、液晶化合物と母液晶との割合を１０重量％：９０重量％、５重量％：９５重量％、１重量％：９９重量％の順に変更をしていき、スメクチック相、または結晶が２５℃で析出しなくなった組成で試料の物性値を測定し上記式にしたがって外挿値を求めて、これを液晶化合物の物性値とする。
【０１８４】
測定に用いる母液晶としては様々な種類が存在するが、例えば、母液晶Ａの組成（重量％）は以下のとおりである。
母液晶Ａ：
2020114910.tif 000047
【０１８５】
液晶化合物等の物性値の測定方法：
物性値の測定は後述する方法で行った。これら測定方法の多くは、日本電子機械工業会規格（Standard of Electric Industries Association of Japan）ＥＩＡＪ・ＥＤ−２５２１Ａに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。また、測定に用いたＴＮ素子には、ＴＦＴを取り付けなかった。
【０１８６】
測定値のうち、液晶化合物そのものを試料とした場合は、得られた値を実験データとして記載した。液晶化合物と母液晶との混合物を試料として用いた場合は、外挿法で得られた値を実験データとして記載した。
【０１８７】
相構造および相転移温度（℃）：
以下（１）、および（２）の方法で測定を行った。
（１）偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート（メトラー社ＦＰ−５２型ホットステージ）に化合物を置き、３℃／分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕微鏡で観察し、液晶相の種類を特定した。
（２）パーキンエルマー社製走査熱量計ＤＳＣ−７システム、またはＤｉａｍｏｎｄ ＤＳＣシステムを用いて、３℃／分速度で昇降温し、試料の相変化に伴う吸熱ピーク、または発熱ピークの開始点を外挿により求め（on set）、相転移温度を決定した。
【０１８８】
以下、結晶はＫと表し、さらに結晶の区別がつく場合は、それぞれＫ1またはＫ2と表した。また、スメクチック相はＳｍ、ネマチック相はＮ、キラルネマチック相はＮ＊と表した。液体（アイソトロピック）はＩと表した。スメクチック相の中で、スメクチックＢ相、またはスメクチックＡ相の区別がつく場合は、それぞれＳｍＢ、またはＳｍＡと表した。ＢＰはブルー相または光学的に等方性の液晶相を表す。２相の共存状態は（Ｎ＊＋Ｉ）、（Ｎ＊＋ＢＰ）という形式で表記することがある。具体的には、（Ｎ＊＋Ｉ）は、それぞれ非液晶等方相とキラルネマチック相がと共存する相を表し、（Ｎ＊＋ＢＰ）は、ＢＰ相または光学的に等方性の液晶相とキラルネマチック相が共存した相を表す。Ｕｎは光学的等方性ではない未確認の相を表す。相転移温度の表記として、たとえば、「Ｋ  ５０．０  Ｎ  １００．０  Ｉ」とは、結晶からネマチック相への相転移温度（ＫＮ）が５０．０℃であり、ネマチック相から液体への相転移温度（ＮＩ）が１００．０℃であることを示す。また、「ＢＰ  −  Ｉ」とは、ブルー相または光学的に等方性の液晶相から液体（アイソトロピック）への相転移温度が判断できていないことを示し、「Ｎ  ８３．０−８３．４  Ｉ」とは、ネマチック相から液体（アイソトロピック）への相転移温度が８３．０℃から８３．４℃に幅があることを示す。他の表記も同様である。
【０１８９】
ネマチック相の上限温度（ＴＮＩ；℃）：
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート（メトラー社ＦＰ−５２型ホットステージ）に、試料（液晶化合物と母液晶との混合物）を置き、１℃／分の速度で加熱しながら偏光顕微鏡を観察した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度をネマチック相の上限温度とした。以下、ネマチック相の上限温度を、単に「上限温度」と略すことがある。
【０１９０】
低温相溶性：
母液晶と液晶化合物とを、液晶化合物が、２０重量％、１５重量％、１０重量％、５重量％、３重量％、および１重量％の量となるように混合した試料を作製し、試料をガラス瓶に入れる。このガラス瓶を、−１０℃または−２０℃のフリーザー中に一定期間保管したあと、結晶もしくはスメクチック相が析出しているかどうか観察をした。
【０１９１】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：
液晶化合物と母液晶との混合物を、Ｅ型粘度計を用いて測定した。
【０１９２】
屈折率異方性（Δｎ）：
測定は２５℃の温度下で、波長５８９ｎｍの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料（液晶化合物と母液晶との混合物）を主プリズムに滴下した。屈折率（ｎ‖）は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率（ｎ⊥）は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。屈折率異方性（Δｎ）の値は、Δｎ＝ｎ‖−ｎ⊥の式から計算した。
【０１９３】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：
２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が約９μｍ、ツイスト角が８０度の液晶セルに試料（液晶化合物と母液晶との混合物）を入れた。このセルに２０ボルトを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。０．５ボルトを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。
【０１９４】
ピッチ（Ｐ；２５℃で測定；ｎｍ）：
ピッチ長は選択反射を用いて測定した（液晶便覧196頁  2000年発行、丸善）。選択反射波長λには、関係式<ｎ>ｐ/λ＝１が成立する。ここで<ｎ>は平均屈折率を表し、次式で与えられる。<ｎ>＝{(ｎ‖2＋ｎ⊥2)/２}1/2。選択反射波長は顕微分光光度計（日本電子（株）、商品名MSV-350）で測定した。得られた反射波長を平均屈折率で除すことにより、ピッチを求めた。可視光より長波長領域に反射波長を有するコレステリック液晶のピッチは、光学活性化合物濃度が低い領域では光学活性化合物の濃度の逆数に比例することから、可視光領域に選択反射波長を有する液晶のピッチ長を数点測定し、直線外挿法により求めた。「光学活性化合物」は本発明におけるキラル剤に相当する。
【０１９５】
本発明において、液晶組成物の特性値の測定は下記の方法にしたがって行うことができる。それらの多くは、日本電子機械工業会規格（Standard of Electric Industries Association of Japan）ＥＩＡＪ・ＥＤ−２５２１Ａに記載された方法、またはこれを修飾した方法である。測定に用いたＴＮ素子には、ＴＦＴを取り付けなかった。
【０１９６】
ネマチック相の上限温度（ＮＩ；℃）：
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、１℃／分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。
【０１９７】
ネマチック相の下限温度（ＴC；℃）：
ネマチック相を有する試料を０℃、−１０℃、−２０℃、−３０℃、および−４０℃のフリーザー中に１０日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−２０℃ではネマチック相のままであり、−３０℃では結晶（またはスメクチック相）に変化したとき、ＴCを≦−２０℃と記載する。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
【０１９８】
光学的に等方性の液晶相の転移温度：
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、クロスニコルの状態で、まず試料が非液晶等方相になる温度まで昇温した後、１℃／分の速度で降温し、完全にキラルネマチック相または光学的に等方性の液晶相を出現させた。その降温過程での相転移した温度を測定し、次いで１℃／分の速度で昇熱し、その昇温過程における相転移した温度を測定した。本発明において、特に断りの無い限り、昇温過程での相転移した温度を相転移温度とした。光学的に等方性の液晶相においてクロスニコル下では暗視野で相転移温度の判別が困難な場合は、偏光板をクロスニコルの状態から１〜１０°ずらして相転移温度を測定した。
【０１９９】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：
測定にはＥ型粘度計を用いた。
【０２００】
回転粘度（γ１；２５℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：
１）誘電率異方性が正である試料：測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。ツイスト角が０°であり、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が５μｍであるＴＮ素子に試料を入れた。ＴＮ素子に１６ボルト〜１９．５ボルトの範囲で０．５ボルト毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加のあと、ただ１つの矩形波（矩形パルス；０．２秒）と無印加（２秒）の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流（transient current）のピーク電流（peak current）とピーク時間（peak time）を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文の４０頁の計算式（８）とから回転粘度の値を得た。この計算で必要な誘電率異方性の値は、この回転粘度の測定で使用した素子にて、下記の誘電率異方性の測定方法で求めた。
【０２０１】
２）誘電率異方性が負である試料：測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍのＶＡ素子に試料を入れた。この素子に３０ボルト〜５０ボルトの範囲で１ボルト毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加のあと、ただ１つの矩形波（矩形パルス；０．２秒）と無印加（２秒）の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流（transient current）のピーク電流（peak current）とピーク時間（peak time）を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文、４０頁の計算式（８）とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、下記の誘電率異方性で測定した値を用いた。
【０２０２】
屈折率異方性（Δｎ；２５℃で測定）：
測定は、波長５８９ｎｍの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビング（rubbing）したあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率（ｎ‖）は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率（ｎ⊥）は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。屈折率異方性の値は、Δｎ＝ｎ‖−ｎ⊥、の式から計算した。試料が組成物のときはこの方法によって屈折率異方性を測定した。
【０２０３】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）： 
１）誘電率異方性が正である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が約９μｍ、ツイスト角が８０度の液晶セルに試料を入れた。このセルに２０ボルトを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。０．５ボルトを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。
【０２０４】
２）誘電率異方性が負である組成物：ホメオトロピック配向に処理した液晶セルに試料を入れ、０．５ボルトを印加して誘電率（ε‖）を測定した。ホモジニアス配向に処理した液晶セルに試料を入れ、０．５ボルトを印加して誘電率（ε⊥）を測定した。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。
【０２０５】
しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）：
１）誘電率異方性が正である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が（０．５／Δｎ）μｍであり、ツイスト角が８０度である、ノーマリーホワイトモード（normally white mode）の液晶表示素子に試料を入れた。Δｎは上記の方法で測定した屈折率異方性の値である。この素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率が９０％になったときの電圧の値を測定した。
【０２０６】
２）誘電率異方性が負である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が約９μｍであり、ホメオトロピック配向に処理したノーマリーブラックモード（normally black mode）の液晶表示素子に試料を入れた。この素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率１０％になったときの電圧の値を測定した。
【０２０７】
電圧保持率（ＶＨＲ；２５℃で測定；％）：
測定に用いたＴＮ素子はポリイミド配向膜を有し、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）は６μｍである。この素子は試料を入れたあと紫外線によって重合する接着剤で密閉した。このＴＮ素子にパルス電圧（５Ｖで６０マイクロ秒）を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で１６．７ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Ａを求めた。面積Ｂは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Ｂに対する面積Ａの百分率である。
【０２０８】
らせんピッチ（２０℃で測定；μｍ）：
らせんピッチの測定には、カノのくさび型セル法を用いた。カノのくさび型セルに試料を注入し、セルから観察されるディスクリネーションラインの間隔（ａ；単位はμｍ）を測定した。らせんピッチ（Ｐ）は、式Ｐ＝２・ａ・ｔａｎθから算出した。θは、くさび型セルにおける２枚のガラス板の間の角度である。
【０２０９】
選択反射波長（λ；２５℃で測定；ｎｍ）：
選択反射波長は顕微分光光度計（日本電子（株）、商品名MSV-350）で測定した。
可視光の長波長領域あるいは短波長領域に反射波長を有するコレステリック液晶、および、測定が困難であったコレステリック液晶のピッチは、可視光領域に選択反射波長を有するような濃度でキラル化合物を添加（濃度Ｃ’）して、選択反射波長（λ’）を測定し、本来の選択反射波長（λ）を本来のキラル濃度（濃度Ｃ）から、直線外挿法（λ＝λ’×Ｃ’／Ｃ）で算出することにより求めた。
得られた反射波長を平均屈折率で除すことにより、ピッチ長は求められる。（液晶便覧196頁  2000年発行、丸善）。選択反射波長λには、関係式<ｎ>ｐ/λ＝１が成立する。ここで<ｎ>は平均屈折率を表し、次式で与えられる。<ｎ>＝{(ｎ‖2＋ｎ⊥2)/２}1/2。
【０２１０】
ヘリカルツイストパワー（ＨＴＰ；２５℃で測定；μｍ−１）：
上記の方法で求められた平均屈折率＜ｎ＞、およびピッチの値を用いて、ＨＴＰを次式で与えられる。ＨＴＰ＝＜ｎ＞／（λ・Ｃ）。λは選択反射波長（ｎｍ）、Ｃはキラル濃度（ｗｔ％）を示す。
【０２１１】
成分または液晶化合物の割合（百分率）は、液晶化合物の全重量に基づいた重量百分率（重量％）である。組成物は、液晶化合物などの成分の重量を測定してから混合することによって調製される。したがって、成分の重量％を算出するのは容易である。
【０２１２】
キラル剤（８Ｈ）ＢＮ−Ｈ５のＨＴＰの決定
ネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ｚ（９８．００重量％）に、下に示すキラル剤（８H）ＢＮ−Ｈ５（２．００重量％）を１００℃で加熱溶解させて、キラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ｚを得た。液晶組成物ＣＬＣ−Ｚの選択反射波長（λ）は５２５（ｎｍ）であり、これらの値から計算された化合物キラル剤（８H）ＢＮ−Ｈ５のＨＴＰは１４８．３（μｍ−１）であった。
【０２１３】
キラル剤（８H）ＢＮ−Ｈ５の化学構造式は以下の通りである。
2020114910.tif 000048
【０２１４】
ネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ｚ
2020114910.tif 000049
2020114910.tif 000050
2020114910.tif 000051
2020114910.tif 000052
このネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ｚの相転移温度（℃）はＮ  ７７．６  Ｉであった。
【０２１５】
（実施例１）
下図に示す液晶化合物を、下記の割合で混合することによりネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ａを調製した。
ネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ａ
2020114910.tif 000053
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2020114910.tif 000055
このネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ａの相転移温度（℃）はＮ  ８７．８  Ｉであった。
【０２１６】
次に、ネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ａ（９５．２重量％）と、キラル剤（８H）ＢＮ−Ｈ５（４．８重量％）からなるキラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ａ１を得た。
このキラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ａ１の相転移温度（℃）はＮ＊  ７９．０  ＢＰ  −  Ｉであった。  
【０２１７】
重合性モノマーとキラルネマチック液晶組成物の混合物（ＭＬＣ−Ａ１）の調製
キラルネマチック液晶組成物と重合性モノマーとの混合物として、キラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ａ１を８８．８重量％、ｎ−ヘキサデシルアクリレートを６．０重量％、ベンゼン−１，２，４−トリイルトリス（４−（１２−（アクリロイルオキシ）ドデシルオキシ）ベンゾイルオキシ）ベンゾエート（ＬＣＡ−１）を４．８重量％、光重合開始剤として２，２’−ジメトキシフェニルアセトフェノンを０．４重量％混合した混合物ＭＬＣ−Ａ１を調製した。この混合物ＭＬＣ−Ａ１の相転移温度（℃）はＮ＊  ５０．９ ＢＰ  ５４．３  Ｉであった。
ＬＣＡ−１の化学構造式は以下の通りである。
2020114910.tif 000056
【０２１８】
高分子／液晶複合材料（ＰＳＢＰ−Ａ１）の調製
混合物ＭＬＣ−Ａ１を配向処理の施されていない２枚の電極付きガラス基板の間に狭持し（セル厚１５μｍ）、得られたセルを５１．１℃のブルー相まで加熱した。この状態で、紫外光（紫外光強度２．０ｍＷｃｍ−２（３６５ｎｍ））を７分間照射して、重合反応を行った。このようにして得られた高分子／液晶複合材料(ＰＳＢＰ-Ａ１)は室温まで冷却しても光学的に等方性の液晶相を維持していた。
【０２１９】
高分子／液晶複合材料ＰＳＢＰ−Ａ１が狭持されたセルを、図１に示した光学系にセットし、電気光学特性を測定した。光源として偏光顕微鏡（ニコン製  エクリプス  LV100POL）の白色光源を用い、セルへの入射角度がセル面に対して斜め４５度となるようにセットした。室温で電圧印加により光学変化が観察され、偏光制御が可能であることを確認した。
【０２２０】
（実施例２）
ネマチック液晶組成物ＮＬＣ−A（９６．５重量％）と、キラル剤（８H）ＢＮ−Ｈ５（３．５重量％）からなるキラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ａ２を得た。
このキラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ａ２の相転移温度（℃）は、Ｎ＊  ７９．８  ＢＰ  −  Ｉであった。
【０２２１】
重合性モノマーとキラルネマチック液晶組成物の混合物（ＭＬＣ−Ａ２）の調製
キラルネマチック液晶組成物と重合性モノマーとの混合物として、キラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ａ２を８８．８重量％、ｎ−ヘキサデシルアクリレートを６．０重量％、ベンゼン−１，２，４−トリイルトリス（４−（１２−（アクリロイルオキシ）ドデシルオキシ）ベンゾイルオキシ）ベンゾエート（ＬＣＡ−１）を４．８重量％、光重合開始剤として２，２’−ジメトキシフェニルアセトフェノンを０．４重量％混合した混合物ＭＬＣ−Ａ２を調製した。この混合物ＭＬＣ−Ａ２の相転移温度（℃）は、Ｎ＊  ５２．５ ＢＰ  −  Ｉであった。
【０２２２】
高分子／液晶複合材料（ＰＳＢＰ−Ａ３）の調製
混合物ＭＬＣ−Ａ２を配向処理の施されていない２枚の電極付きガラス基板の間に狭持し（セル厚１５μｍ）、得られたセルを５２．７℃のブルー相まで加熱した。この状態で、紫外光（紫外光強度２．０ｍＷｃｍ−２（３６５ｎｍ））を７分間照射して、重合反応を行った。このようにして得られた高分子／液晶複合材料(ＰＳＢＰ-Ａ３)は室温まで冷却しても光学的に等方性の液晶相を維持していた。
【０２２３】
高分子／液晶複合材料ＰＳＢＰ−Ａ３が狭持されたセルを、図１に示した光学系にセットし、電気光学特性を測定した。光源として偏光顕微鏡（ニコン製  エクリプス  LV100POL）の白色光源を用い、セルへの入射角度がセル面に対して斜め４５度となるようにセットした。室温で電圧印加により光学変化が観察され、偏光制御が可能であることを確認した。
【０２２４】
（実施例３）
下図に示す液晶化合物を、下記の割合で混合することによりネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ｂを調製した。
ネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ｂ
2020114910.tif 000057
2020114910.tif 000058
このネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ｂの相転移温度（℃）は、Ｎ  ９7．１  Ｉであった。
【０２２５】
次に、ネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ｂ（９６．５重量％）と、キラル剤（８H）ＢＮ−Ｈ５（３．５重量％）からなるキラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ｂを得た。
このキラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ｂの相転移温度（℃）は、Ｎ＊  ９０．４  ＢＰ  -  Ｉであった。
【０２２６】
重合性モノマーとキラルネマチック液晶組成物の混合物（ＭＬＣ−Ｂ）の調製
キラルネマチック液晶組成物と重合性モノマーとの混合物として、キラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ｂを８８．８重量％、ｎ−ドデシルアクリレートを６．０重量％、ベンゼン−１，２，４−トリイルトリス（４−（１２−（アクリロイルオキシ）ドデシルオキシ）ベンゾイルオキシ）ベンゾエート（ＬＣＡ−１）を４．８重量％、光重合開始剤として２，２’−ジメトキシフェニルアセトフェノンを０．４重量％混合した混合物ＭＬＣ−Ｂを調製した。この混合物ＭＬＣ−Ｂの相転移温度（℃）は、
Ｎ＊  ５６．５ ＢＰ  -  Ｉであった。
【０２２７】
高分子／液晶複合材料（ＰＳＢＰ−Ｂ１）の調製
混合物ＭＬＣ−Ｂを配向処理の施されていない２枚の電極付きガラス基板の間に狭持し（セル厚１５μｍ）、得られたセルを５６．７℃のブルー相まで加熱した。この状態で、紫外光（紫外光強度２．０ｍＷｃｍ−２（３６５ｎｍ））を７分間照射して、重合反応を行った。このようにして得られた高分子／液晶複合材料（ＰＳＢＰ-Ｂ１）は室温まで冷却しても光学的に等方性の液晶相を維持していた。
【０２２８】
高分子／液晶複合材料ＰＳＢＰ−Ｂ１が狭持されたセルを、図１に示した光学系にセットし、電気光学特性を測定した。光源として偏光顕微鏡（ニコン製  エクリプス  LV100POL）の白色光源を用い、セルへの入射角度がセル面に対して斜め４５度となるようにセットした。室温で電圧印加により光学変化が観察され、偏光制御が可能であることを確認した。
【０２２９】
（実施例４）
表１示す液晶化合物を、下記の割合で混合することによりネマチック液晶組成物ＮＬＣ−C〜ＮＬＣ−Ｉを調製した。表１中の数値は、組成比（重量％）であり、Ｎ→Ｉは各ネマチック液晶組成物の相転移温度（℃）である。表１中の「化合物」は、アキラル成分Ｔである化合物１に該当し、より詳細には、「式」の番号で表される化合物に該当している。
表１
2020114910.tif 000059
【０２３０】
次に、各ネマチック液晶組成物と、キラル剤（８H）ＢＮ−Ｈ５を下表の割合で混合することによりキラルネマチック液晶組成物ＣＬＣ−Ｃ〜ＣＬＣ−Ｉを調製した。表２中の数値は、組成比（重量％）であり、Ｎ*→Ｎ＊＋ＢＰ、Ｎ＊＋ＢＰ→ＢＰ、およびＢＰ→Ｉは各キラルネマチック液晶組成物の相転移温度（℃）である。
表２
2020114910.tif 000060
【０２３１】
モノマーと液晶組成物の混合物の調製
液晶組成物と重合性モノマーとの混合物として、キラルネマチック液晶組成物、ｎ−ドデシルアクリレート、ベンゼン−１，２，４−トリイルトリス（４−（１２−（アクリロイルオキシ）ドデシルオキシ）ベンゾイルオキシ）ベンゾエート（ＬＣＡ−１）または１，４−ジ（４−（６−（アクリロイルオキシ）ドデシルオキシ）ベンゾイルオキシ）−２−メチルベンゼン（ＬＣＡ−２）、光重合開始剤２，２’−ジメトキシフェニルアセトフェノンを下記の割合で混合することにより液晶組成物ＭＬＣ−Ｃ〜ＭＬＣ−Ｉを調製した。表３中の数値は、組成比（重量％）であり、Ｎ*→Ｎ＊＋ＢＰ、Ｎ＊＋ＢＰ→ＢＰ、およびＢＰ→Ｉは各キラルネマチック液晶組成物の相転移温度（℃）である。
なお、ＬＣＡ−２の化学構造式は以下の通りである。
2020114910.tif 000061
表３
2020114910.tif 000062
【０２３２】
高分子／液晶複合材料の調製
液晶組成物ＭＬＣ−Ｃ〜ＭＬＣ−Ｉをそれぞれ、配向処理の施されていない２枚の電極付きガラス基板の間に狭持し（セル厚１５μｍ）、得られたセルをブルー相を示す温度まで加熱した。この状態で、紫外光（紫外光強度２．０ｍＷｃｍ−２（３６５ｎｍ））を７分間照射して、重合反応を行った。このようにして得られた高分子／液晶複合材料は室温まで冷却しても光学的に等方性の液晶相を維持していた。
【０２３３】
高分子／液晶複合材料ＰＳＢＰ−C〜ＰＳＢＰ−Ｉが狭持されたセルを、図１に示した光学系にセットし、電気光学特性を測定した。光源として偏光顕微鏡（ニコン製  エクリプス  LV100POL）の白色光源を用い、セルへの入射角度がセル面に対して斜め４５度となるようにセットした。室温で電圧印加により光学変化が観察され、偏光制御が可能であることを確認した。
【０２３４】
本願の光学的に等方性の液晶相を示す液晶媒体は、特にブルー相液晶媒体を使用した、リタデーションを制御する素子や偏光制御する（右円偏光と左円偏光を切替える）素子に好適に使用できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０２３５】
本発明の液晶組成物は、光学的に等方性を示す液晶相、例えばブルー相を有する高分子／液晶複合材料を用いる光スイッチング素子、たとえばライダー（ＬＩＤＡＲ）などの光スイッチング素子に利用できる。
【図１】
2020114910.tif 000067