(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１−１）〜（１−８）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物およびキラル剤を含有し、光学的に等方性の液晶相を発現することを特徴とする液晶組成物。
0005408130.tif 000073
これらの式において、Ｒ１は式（ＣＨＮ−１）〜（ＣＨＮ−１９）のいずれか１つで表される基であり、Ｒ1ａは水素または炭素数１〜２０のアルキルであり、；環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４、および環Ａ５は独立して、式（ＲＧ−１）、（ＲＧ−５）、（ＲＧ−７）、（ＲＧ−８−１）〜（ＲＧ−８−５）、（ＲＧ−９）、（ＲＧ−１０）、（ＲＧ−１１−１）、（ＲＧ−１３）または（ＲＧ−１５）で表される基であり、；Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、およびＺ６は独立して、単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＯＣＨ２−であり；Ｌ１およびＬ２は独立して、水素、フッ素または塩素であり；Ｘ１はフッ素、塩素、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＯＣＨ２Ｆまたは−Ｃ＝Ｃ−ＣＦ３である。
0005408130.tif 000074
0005408130.tif 000075
【請求項２】
式（１−１）〜（１−８）において、Ｚ３が単結合である請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項３】
式（１−１）〜（１−８）において、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、およびＺ６のうち少なくとも１個が−ＣＦ２Ｏ−であり、他は単結合である請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項４】
式（１−１）〜（１−９）において、Ｒ１が式（ＣＨＮ−１）、（ＣＨＮ−２）、（ＣＨＮ−４）および（ＣＨＮ−６）〜（ＣＨＮ−８）のいずれか１つで表される基であり、Ｒ１ａは水素または炭素数１〜２０のアルキルである請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000076
【請求項５】
式（２）、（３）および（４）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000077
これらの式において、Ｒ２は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、またはアルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ２はフッ素、塩素、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ2ＣＨＦ2、または−ＯＣＦ2ＣＨＦＣＦ3であり；環Ｂ１、環Ｂ２、および環Ｂ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、任意の水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレン、または任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイルであり；Ｚ７およびＺ８は独立して、−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり、ただし環Ｂ１〜Ｂ３の少なくとも一つがピリミジン−２，５−ジイルである場合は、Ｚ７およびＺ８はそれぞれ−ＣＦ２Ｏ−ではなく；Ｌ５およびＬ６は独立して、水素またはフッ素である。
【請求項６】
式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000078
これらの式において、Ｒ３は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、またはアルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ３は−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；環Ｃ１、環Ｃ２および環Ｃ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、任意の水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイル、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、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；Ｚ９は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり、ただし環Ｃ１〜Ｃ３の少なくとも一つがピリミジン−２，５−ジイルである場合は、Ｚ９は−ＣＦ２Ｏ−ではなく；Ｌ７およびＬ８は独立して、水素またはフッ素であり；ｒは１または２であり、ｓは０または１であり、ｒ＋ｓ＝０、１または２である。
【請求項７】
式（６）、（７）、（８）、（９）および（１０）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000079
これらの式において中、Ｒ４およびＲ５は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、またはアルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｄ１、環Ｄ２、環Ｄ３、および環Ｄ４は独立して、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、任意の水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルであり；Ｚ１０、Ｚ１１、Ｚ１２、およびＺ１３は独立して、−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＦ２（ＣＨ2）2−、または単結合であり；Ｌ９およびＬ１０は独立して、フッ素または塩素であり；ｔ、ｕ、ｘ、ｙ、およびｚは独立して０または１であり、ｕ＋ｘ＋ｙ＋ｚは１または２である。
【請求項８】
式（１１）、（１２）および（１３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000080
これらの式において、Ｒ６およびＲ７は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、またはアルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｅ１、環Ｅ２、および環Ｅ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、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；Ｚ１４およびＺ１５は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合であり、ただし環Ｅ１〜Ｅ３の少なくとも一つがピリミジン−２，５−ジイルである場合は、Ｚ１４およびＺ１５はそれぞれ−ＣＦ２Ｏ−ではない。
【請求項９】
請求項８に記載の式（１１）、（１２）および（１３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項５に記載の液晶組成物。
【請求項１０】
請求項８に記載の式（１１）、（１２）および（１３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項６に記載の液晶組成物。
【請求項１１】
請求項８に記載の式（１１）、（１２）および（１３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項７に記載の液晶組成物。
【請求項１２】
式（１５）、（１６）、（１７）および（１８）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000081
これらの式において、Ｒ８は炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニルまたは炭素数２〜１０のアルキニルであり、アルキル、アルケニルおよびアルキニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、アルキニル中またはアルキル、アルケニルおよびアルキニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ４はフッ素、塩素、−ＳＦ５、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ2ＣＨＦ2、または−ＯＣＦ2ＣＨＦＣＦ3であり；環Ｆ１、環Ｆ２、環Ｆ３および環Ｆ４は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、または任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイルであり；Ｚ１６、Ｚ１７およびＺ１８は独立して、−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり、ただし環Ｆ１〜Ｆ４の少なくとも一つがピリミジン−２，５−ジイルである場合は、Ｚ１６、Ｚ１７およびＺ１８はそれぞれ−ＣＦ２Ｏ−ではなく；Ｌ９およびＬ１０は独立して、水素またはフッ素である。
【請求項１３】
式（１９）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000082
これらの式において、Ｒ９は炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニルまたは炭素数２〜１０のアルキニルであり、アルキル、アルケニルおよびアルキニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、アルキニル中またはアルキル、アルケニルおよびアルキニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ５は−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、または−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；環Ｇ１、環Ｇ２および環Ｇ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイル、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、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；Ｚ１９は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり、ただし環Ｇ１〜Ｇ３の少なくとも一つがピリミジン−２，５−ジイルである場合は、Ｚ１９は−ＣＦ２Ｏ−ではなく；Ｌ１１およびＬ１２は独立して、水素またはフッ素であり；ａａは０、１または２であり、ａｂは０または１であり、ａａ＋ａｂは０、１または２である。
【請求項１４】
少なくとも１つの酸化防止剤および／または紫外線吸収剤を含む請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１５】
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、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１６】
光学的に等方性の液晶相が二色以上の回折光を示す、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１７】
液晶組成物が、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℃である組成物にキラル剤を添加して得られるものである、請求項１５または１６に記載の液晶組成物。
【請求項１８】
液晶組成物が、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５〜１５０℃である組成物にキラル剤を添加して得られるものである、請求項１５または１６に記載の液晶組成物。
【請求項１９】
液晶組成物が、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℃である組成物にキラル剤を添加して得られるものである、請求項１５または１６に記載の液晶組成物。
【請求項２０】
液晶組成物の全重量に対して、キラル剤の割合が１〜４０重量％である、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項２１】
液晶組成物の全重量に対して、キラル剤の割合が５〜１５重量％である、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項２２】
７０〜−２０℃のいずれかの温度においてカイラルネマチック相を示し、この温度範囲の少なくとも一部において螺旋ピッチが７００ｎｍ以下である、請求項２０または２１に記載の液晶組成物。
【請求項２３】
キラル剤が、式（Ｋ１）〜（Ｋ５）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含む、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000083
（式（Ｋ１）〜（Ｋ５）中、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１〜２０のアルキルであり、このアルキル中の任意の−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、この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の水素はハロゲンで置き換えられてもよく；Ａは独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の３ないし８員環、または、炭素数９以上の縮合環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、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、環の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく；Ｚは独立して、単結合、炭素数１〜８のアルキレンであるが、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく；
Ｘ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、１〜４の整数である。）
【請求項２４】
キラル剤が、式（Ｋ２−１）〜（Ｋ２−８）および（Ｋ５−１）〜（Ｋ５−３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含む、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000084
0005408130.tif 000085
0005408130.tif 000086
（ＲＫは独立して、炭素数３〜１０のアルキルであり、このアルキル中の環に隣接する−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよい。）
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれか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２６】
重合性モノマーが光重合性モノマーまたは熱重合性モノマーである、請求項２５に記載の混合物。
【請求項２７】
請求項２５または２６に記載の混合物を重合して得られる、光学的に等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子／液晶複合材料。
【請求項２８】
請求項２５または２６に記載の混合物を非液晶等方相または光学的に等方性の液晶相で重合させて得られる、請求項２７に記載の高分子／液晶複合材料。
【請求項２９】
高分子／液晶複合材料に含まれる高分子がメソゲン部位を有する、請求項２７に記載の高分子／液晶複合材料。
【請求項３０】
高分子／液晶複合材料に含まれる高分子が架橋構造を有する、請求項２７〜２９のいずれかに記載の高分子／液晶複合材料。
【請求項３１】
液晶組成物の割合が６０〜９９重量％であり、高分子の割合が１〜４０重量％である、請求項２７〜３０のいずれか１項に記載の高分子／液晶複合材料。
【請求項３２】
一方または両方の面に電極が配置され、基板間に配置された液晶媒体、および電極を介して液晶媒体に電界を印加する電界印加手段を備えた光素子であって、液晶媒体が、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の液晶組成物または請求項２７〜３１のいずれか１項に記載の高分子／液晶複合材料である光素子。
【請求項３３】
一方または両方の面に電極が配置され、少なくとも一方が透明な一組の基板、基板間に配置された液晶媒体、および基板の外側に配置された偏光板を有し、電極を介して液晶媒体に電界を印加する電界印加手段を備えた光素子であって、液晶媒体が、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の液晶組成物または高分子／液晶複合材料が請求項２７〜３１のいずれか１項に記載の高分子／液晶複合材料である光素子。
【請求項３４】
一組の基板の少なくとも一方の基板上において、少なくとも２方向に電界を印加できるように電極が構成されている請求項３３に記載の光素子。
【請求項３５】
互いに平行に配置された一組の基板の一方または両方に、少なくとも２方向に電界を印加できるように電極が構成されている請求項３３に記載の光素子。
【請求項３６】
電極がマトリックス状に配置されて、画素電極を構成し、各画素がアクティブ素子を備え、このアクティブ素子が薄膜トランジスター（ＴＦＴ）である請求項３２〜３５のいずれか１項に記載の光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光素子用の材料として有用な液晶媒体に関する。詳しくは、広い液晶相温度範囲、大きな誘電率異方性、屈折率異方性を持つ液晶媒体に関する。加えて、この液晶媒体を用いた光素子に関する。詳しくは、幅広い温度範囲で使用可能であり、低電圧駆動が可能であり、高速な電気光学応答を得ることができる光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶組成物を用いた液晶表示素子は、時計、電卓、ワ−プロなどのディスプレイに広く利用されている。これらの液晶表示素子は液晶化合物の屈折率異方性、誘電率異方性などを利用したものである。液晶表示素子における動作モードとしては、主として１枚以上の偏光板を利用して表示するＰＣ（phase change）、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（super twisted nematic）、ＢＴＮ（Bistable twisted nematic）、ＥＣＢ（electrically controlled birefringence）、ＯＣＢ（opticallycompensated bend）、ＩＰＳ（in-plane switching）、ＶＡ（vertical alignment）などが知られている。さらに近年は光学的に等方性の液晶相において電場を印加し、電気複屈折を発現させるモードも盛んに研究されている（特許文献１〜９、非特許文献１〜３）。【０００３】
さらに光学的に等方性の液晶相の一つであるブルー相における電気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１０〜１２）。
素子の駆動方式に基づいた分類は、ＰＭ（passive matrix）とＡＭ（active matrix）である。ＰＭ（passive matrix）はスタティック（static）とマルチプレックス（multiplex）などに分類され、ＡＭはＴＦＴ（thin film transistor）、ＭＩＭ（metal insulator metal）などに分類される。【０００４】
これらの液晶表示素子は、適切な物性を有する液晶組成物を含有する。液晶表示素子の特性を向上させるには、この液晶組成物が適切な物性を有するのが好ましい。液晶組成物の成分である液晶化合物に必要な一般的物性は、次のとおりである。
（１）化学的に安定であること、および物理的に安定であること、
（２）高い透明点（液晶相−等方相の相転移温度）を有すること、
（３）液晶相（ネマチック相、コレステリック相、スメクチック相、ブルー相などの光学的に等方性の液晶相等）の下限温度が低いこと、
（４）他の液晶化合物との相溶性に優れること、
（５）適切な大きさの誘電率異方性を有すること、
（６）適切な大きさの屈折率異方性を有すること、
である。
特に、光学的に等方性の液晶相においては、誘電率異方性と屈折率異方性が大きな液晶化合物が駆動電圧低減の観点から好ましい。【０００５】
（１）のように化学的、物理的に安定な液晶化合物を含む液晶組成物を液晶表示素子に用いると、電圧保持率を高くすることができる。
また、（２）および（３）のように、高い透明点、あるいは液晶相の低い下限温度を有する液晶化合物を含む液晶組成物ではネマチック相や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、幅広い温度範囲で表示素子として使用することができる。液晶化合物は、単一の化合物では発揮することが困難な特性を発現させるために、他の多くの液晶化合物と混合して調製した液晶組成物として用いることが一般的である。したがって、液晶表示素子に用いられる液晶化合物は、（４）のように、他の液晶化合物等との相溶性が良好であることが好ましい。近年は特に表示性能、例えばコントラスト、表示容量、応答時間特性等のより高い液晶表示素子が要求されている。さらに使用される液晶材料には駆動電圧の低い液晶組成物が要求されている。また光学的に等方性の液晶相で駆動させる光素子を低電圧で駆動させるためには、誘電率異方性および屈折率異方性が大きい液晶化合物を用いることが好ましい。【０００６】
特許文献１〜３および非特許文献１〜３に開示されている光学的に等方性の高分子／液晶複合材料では、素子の動作に要する電圧が高い。特許文献４〜９では前記より動作電圧の低下が見込まれる光学的に等方性の液晶組成物および高分子／液晶複合材料が開示されているものの、本願のピリミジン環および連結器−ＣＦ２Ｏ−を有する化合物を含有する、光学的に等方性の液晶組成物および高分子／液晶複合材料について、想起させる記述は無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３２７９６６号公報
【特許文献２】国際公開２００５／９０５２０号パンフレット
【特許文献３】特開２００５−３３６４７７号公報
【特許文献４】特開２００６−８９６２２号公報
【特許文献５】特開２００６−２９９０８４号公報
【特許文献６】特表２００６−５０６４７７号公報
【特許文献７】特表２００６−５０６５１５号公報
【特許文献８】国際公開２００６／０６３６６２号パンフレット
【特許文献９】特開２００６−２２５６５５号公報
【特許文献１０】特開２００５−１５７１０９号公報
【特許文献１１】国際公開２００５／８０５２９号パンフレット
【特許文献１２】特開２００６−１２７７０７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Nature Materials, 1, 64, (2002)
【非特許文献２】Adv. Mater., 17, 96, (2005)
【非特許文献３】Journal of the SID, 14, 551, (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の第一の目的は、熱、光などに対する安定性、広い液晶相温度範囲、大きな屈折率異方性、大きな誘電率異方性を有し、光学的に等方性の液晶相を有する液晶媒体を提供することである。第二の目的は、この液晶媒体を含有し、広い温度範囲で使用可能であり、短い応答時間、大きなコントラスト、および低い駆動電圧を有する各種光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下のような液晶媒体（液晶組成物または高分子／液晶複合体）および液晶媒体を含有する光素子等を提供する。【００１１】
［１］式（１）で表される化合物およびキラル剤を含有し、光学的に等方性の液晶相を発現することを特徴とする液晶組成物。
0005408130.tif 000002
（式（１）において、Ｒ１は水素または炭素数１〜２０のアルキルであり、このアルキル中の任意の−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、この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Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４、および環Ａ５は独立して、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、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜３のアルキル、炭素数１〜３のアルコキシまたは炭素数１〜３のハロゲン化アルキルで置き換えられてもよく、これらの環の−ＣＨ２−は−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく；Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、およびＺ６は独立して、単結合または炭素数１〜４のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、アルキレン中およびアルキレン中の任意の−ＣＨ２−が、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよいが、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、およびＺ６のうち少なくとも一つは−ＣＦ２Ｏ−であり、；Ｌ１およびＬ２は独立して、水素またはハロゲンであり；Ｘ１は水素、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎ、−ＳＦ５、または炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられてもよく、そしてアルキル中およびアルキル中の任意の−ＣＨ２−が、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の任意の水素はハロゲンにより置き換えられてもよく；ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、およびｐは独立して、０または１であり、ｌ＋ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐ≦４である。）【００１２】
［２］式（１）において、Ｒ１が炭素数１〜２０のアルキル、炭素数２〜２１のアルケニル、炭素数２〜２１のアルキニル、炭素数１〜１９のアルコキシ、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ、炭素数１〜１９のアルキルチオ、炭素数１〜１９のアルケニルチオ、または−（ＣＨ２）ｖ−ＣＨ＝ＣＦ２であり、ここでｖは０または１〜１９の整数であり；Ｘ１が水素、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−ＳＦ５、−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、−（ＣＦ２）５−Ｆ、−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、−Ｏ−（ＣＦ２）５−Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＦ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、または−ＣＨ＝ＣＨＣＦ２ＣＦ３である項［１］に記載の液晶組成物。【００１３】
［３］式（１）において、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、およびＺ６が独立して、単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＯＣＨ２−である項［１］または［２］に記載の液晶組成物。【００１４】
［４］環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４、および環Ａ５が独立して、式（ＲＧ−１）〜（ＲＧ−１５）の一つで表される基であり、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４は、独立して、水素、またはハロゲンであり、ｆｎ１、ｆｎ２、ｆｎ３およびｆｎ４は独立して０、1、２または３である、項［１］〜［３］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000003
【００１５】
［５］Ｒ1が式（ＣＨＮ−１）〜（ＣＨＮ−１９）のいずれか１つで表される基であり、Ｒ1ａが水素または炭素数１〜２０のアルキルである項［１］〜［４］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000004
【００１６】
［６］式（１−１）〜（１−８）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する項［１］に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000005
これらの式において、Ｒ１は式（ＣＨＮ−１）〜（ＣＨＮ−１９）のいずれか１つで表される基であり、Ｒ1ａは水素または炭素数１〜２０のアルキルであり、；環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４、および環Ａ５は独立して、式（ＲＧ−１）、（ＲＧ−５）、（ＲＧ−７）、（ＲＧ−８−１）〜（ＲＧ−８−５）、（ＲＧ−９）、（ＲＧ−１０）、（ＲＧ−１１−１）、（ＲＧ−１３）または（ＲＧ−１５）で表される基であり、；Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、およびＺ６は独立して、単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＯＣＨ２−であり；Ｌ１およびＬ２は独立して、水素、フッ素または塩素であり；Ｘ１はフッ素、塩素、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＯＣＨ２Ｆまたは−Ｃ＝Ｃ−ＣＦ３である。
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0005408130.tif 000007
【００１７】
［７］式（１−１）〜（１−８）において、Ｚ３が単結合である項［６］に記載の液晶組成物。【００１８】
［８］式（１−１）〜（１−８）において、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、およびＺ６のうち少なくとも１個が−ＣＦ２Ｏ−であり、他は単結合である項［７］に記載の液晶組成物。【００１９】
［９］式（１−１）〜（１−９）において、Ｒ１が式（ＣＨＮ−１）、（ＣＨＮ−２）、（ＣＨＮ−４）および（ＣＨＮ−６）〜（ＣＨＮ−８）のいずれか１つで表される基であり、Ｒ１ａは水素または炭素数１〜２０のアルキルである項［６］〜［８］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000008
【００２０】
［１０］式（２）、（３）および（４）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項［１］〜［９］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000009
これらの式において、Ｒ２は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、またはアルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ２はフッ素、塩素、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ2ＣＨＦ2、または−ＯＣＦ2ＣＨＦＣＦ3であり；環Ｂ１、環Ｂ２、および環Ｂ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、任意の水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレン、または任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイルであり；Ｚ７およびＺ８は独立して、−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり、ただし環Ｂ１〜Ｂ３の少なくとも一つがピリミジン−２，５−ジイルである場合は、Ｚ７およびＺ８はそれぞれ−ＣＦ２Ｏ−ではなく；Ｌ５およびＬ６は独立して、水素またはフッ素である。【００２１】
［１１］式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項［１］〜［９］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000010
これらの式において、Ｒ３は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、またはアルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ３は−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；環Ｃ１、環Ｃ２および環Ｃ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、任意の水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイル、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、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；Ｚ９は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり、ただし環Ｃ１〜Ｃ３の少なくとも一つがピリミジン−２，５−ジイルである場合は、Ｚ９は−ＣＦ２Ｏ−ではなく；Ｌ７およびＬ８は独立して、水素またはフッ素であり；ｒは１または２であり、ｓは０または１であり、ｒ＋ｓ＝０、１または２である。【００２２】
［１２］式（６）、（７）、（８）、（９）および（１０）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項［１］〜［９］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000011
これらの式において中、Ｒ４およびＲ５は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、またはアルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｄ１、環Ｄ２、環Ｄ３、および環Ｄ４は独立して、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、任意の水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルであり；Ｚ１０、Ｚ１１、Ｚ１２、およびＺ１３は独立して、−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＦ２（ＣＨ2）2−、または単結合であり；Ｌ９およびＬ１０は独立して、フッ素または塩素であり；ｔ、ｕ、ｘ、ｙ、およびｚは独立して０または１であり、ｕ＋ｘ＋ｙ＋ｚは１または２である。【００２３】
［１３］式（１１）、（１２）および（１３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項［１］〜［９］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000012
これらの式において、Ｒ６およびＲ７は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、またはアルキルおよびアルケニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｅ１、環Ｅ２、および環Ｅ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、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；Ｚ１４およびＺ１５は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合であり、ただし環Ｅ１〜Ｅ３の少なくとも一つがピリミジン−２，５−ジイルである場合は、Ｚ１４およびＺ１５はそれぞれ−ＣＦ２Ｏ−ではない。【００２４】
［１４］項［１１］に記載の式（５）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項［１０］に記載の液晶組成物。【００２５】
［１５］項［１３］に記載の式（１１）、（１２）および（１３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項［１０］に記載の液晶組成物。【００２６】
［１６］項［１３］に記載の式（１１）、（１２）および（１３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項［１１］に記載の液晶組成物。【００２７】
［１７］項［１３］に記載の式（１１）、（１２）および（１３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項［１２］に記載の液晶組成物。【００２８】
［１８］式（１５）、（１６）、（１７）および（１８）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項［１］〜［９］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000013
これらの式において、Ｒ８は炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニルまたは炭素数２〜１０のアルキニルであり、アルキル、アルケニルおよびアルキニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、アルキニル中またはアルキル、アルケニルおよびアルキニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ４はフッ素、塩素、−ＳＦ５、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ2ＣＨＦ2、または−ＯＣＦ2ＣＨＦＣＦ3であり；環Ｆ１、環Ｆ２、環Ｆ３および環Ｆ４は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、または任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイルであり；Ｚ１６、Ｚ１７およびＺ１８は独立して、−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり、ただし環Ｆ１〜Ｆ４の少なくとも一つがピリミジン−２，５−ジイルである場合は、Ｚ１６、Ｚ１７およびＺ１８はそれぞれ−ＣＦ２Ｏ−ではなく；Ｌ９およびＬ１０は独立して、水素またはフッ素である。【００２９】
［１９］式（１９）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、項［１］〜［９］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000014
これらの式において、Ｒ９は炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニルまたは炭素数２〜１０のアルキニルであり、アルキル、アルケニルおよびアルキニルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、アルキル中、アルケニル中、アルキニル中またはアルキル、アルケニルおよびアルキニルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−で置き換えられた基中において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ５は−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、または−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；環Ｇ１、環Ｇ２および環Ｇ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられた１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、任意の水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン−２，６−ジイル、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、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；Ｚ１９は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり、ただし環Ｇ１〜Ｇ３の少なくとも一つがピリミジン−２，５−ジイルである場合は、Ｚ１９は−ＣＦ２Ｏ−ではなく；Ｌ１１およびＬ１２は独立して、水素またはフッ素であり；ａａは０、１または２であり、ａｂは０または１であり、ａａ＋ａｂは０、１または２である。【００３０】
［２０］少なくとも１つの酸化防止剤および／または紫外線吸収剤を含む項［１］〜［１９］のいずれか１項に記載の液晶組成物。【００３１】
［２１］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、項［１］〜［２０］のいずれか１項に記載の液晶組成物。【００３２】
［２２］光学的に等方性の液晶相が二色以上の回折光を示す、項［１］〜［２０］のいずれか１項に記載の液晶組成物。【００３３】
［２３］液晶組成物が、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℃である組成物にキラル剤を添加して得られるものである、項［２１］または［２２］に記載の液晶組成物。【００３４】
［２４］液晶組成物が、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５〜１５０℃である組成物にキラル剤を添加して得られるものである、項［２１］または［２２］に記載の液晶組成物。【００３５】
［２５］液晶組成物が、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℃である組成物にキラル剤を添加して得られるものである、項［２１］または［２２］に記載の液晶組成物。【００３６】
［２６］液晶組成物の全重量に対して、キラル剤の割合が１〜４０重量％である、項［１］〜［２５］のいずれか１項に記載の液晶組成物。【００３７】
［２７］液晶組成物の全重量に対して、キラル剤の割合が５〜１５重量％である、項［１］〜［２５］のいずれか１項に記載の液晶組成物。【００３８】
［２８］７０〜−２０℃のいずれかの温度においてカイラルネマチック相を示し、この温度範囲の少なくとも一部において螺旋ピッチが７００ｎｍ以下である、項［２６］または［２７］に記載の液晶組成物。【００３９】
［２９］キラル剤が、式（Ｋ１）〜（Ｋ５）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含む、項［２６］〜［２８］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
0005408130.tif 000015
（式（Ｋ１）〜（Ｋ５）中、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１〜２０のアルキルであり、このアルキル中の任意の−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、この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の水素はハロゲンで置き換えられてもよく；Ａは独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の３ないし８員環、または、炭素数９以上の縮合環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、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、環の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく；Ｚは独立して、単結合、炭素数１〜８のアルキレンであるが、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく；
Ｘ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、１〜４の整数である。）【００４０】
［３０］キラル剤が、式（Ｋ２−１）〜（Ｋ２−８）および（Ｋ５−１）〜（Ｋ５−３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含む、項［２６］〜［２８］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
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（ＲＫは独立して、炭素数３〜１０のアルキルであり、このアルキル中の環に隣接する−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよい。）【００４１】
［３１］項［１］〜［３０］のいずれかに記載の液晶組成物と、重合性モノマーとを含む混合物。【００４２】
［３２］重合性モノマーが光重合性モノマーまたは熱重合性モノマーである、項［３１］に記載の混合物。【００４３】
［３３］項［３１］または［３２］に記載の混合物を重合して得られる、光学的に等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子／液晶複合材料。【００４４】
［３４］項［３１］または［３２］に記載の混合物を非液晶等方相または光学的に等方性の液晶相で重合させて得られる、項［３３］に記載の高分子／液晶複合材料。【００４５】
［３５］高分子／液晶複合材料に含まれる高分子がメソゲン部位を有する、項［３３］に記載の高分子／液晶複合材料。【００４６】
［３６］高分子／液晶複合材料に含まれる高分子が架橋構造を有する、項［３３］〜［３５］のいずれかに記載の高分子／液晶複合材料。【００４７】
［３７］液晶組成物の割合が６０〜９９重量％であり、高分子の割合が１〜４０重量％である、項［３３］〜［３６］のいずれか１項に記載の高分子／液晶複合材料。【００４８】
［３８］一方または両方の面に電極が配置され、基板間に配置された液晶媒体、および電極を介して液晶媒体に電界を印加する電界印加手段を備えた光素子であって、液晶媒体が、項［２６］〜［３０］のいずれか１項に記載の液晶組成物または項［３３］〜［３７］のいずれか１項に記載の高分子／液晶複合材料である光素子。【００４９】
［３９］一方または両方の面に電極が配置され、少なくとも一方が透明な一組の基板、基板間に配置された液晶媒体、および基板の外側に配置された偏光板を有し、電極を介して液晶媒体に電界を印加する電界印加手段を備えた光素子であって、液晶媒体が、項［２６］〜［３０］のいずれか１項に記載の液晶組成物または高分子／液晶複合材料が項［３３］〜［３７］のいずれか１項に記載の高分子／液晶複合材料である光素子。【００５０】
［４０］一組の基板の少なくとも一方の基板上において、少なくとも２方向に電界を印加できるように電極が構成されている項［３９］に記載の光素子。【００５１】
［４１］互いに平行に配置された一組の基板の一方または両方に、少なくとも２方向に電界を印加できるように電極が構成されている項［３９］に記載の光素子。【００５２】
［４２］電極がマトリックス状に配置されて、画素電極を構成し、各画素がアクティブ素子を備え、このアクティブ素子が薄膜トランジスター（ＴＦＴ）である項［３８］〜［４１］のいずれか１項に記載の光素子。【００５３】
本発明において、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。また、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ング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が挙げられる。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を利用した光変調については、カー効果が知られている。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。【００５４】
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。液晶化合物は、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。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。液晶表示素子は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。液晶化合物、液晶組成物、液晶表示素子をそれぞれ化合物、組成物、素子と略すことがある。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。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（１）から式（１９）において、六角形で囲んだＢ、Ｄ、Ｅなどの記号はそれぞれ環Ｂ、環Ｄ、環Ｅ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Ａ１、Ｙ１、Ｂ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。【００５５】
「任意の」は、位置だけでなく個数についても任意であることを示すが、個数が０である場合を含まない。任意のＡがＢ、ＣまたはＤで置き換えられてもよいという表現は、任意のＡがＢで置き換えられる場合、任意のＡがＣで置き換えられる場合および任意のＡがＤで置き換えられる場合に加えて、複数のＡがＢ〜Ｄの少なくとも２つで置き換えられる場合をも含むことを意味する。例えば、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルなどが含まれる。なお、本発明においては、連続する２つの−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられて、−Ｏ−Ｏ−のようになることは好ましくない。そして、アルキルにおける末端の−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられることも好ましくない。以下に本発明をさらに説明する。式（１）で表わされる化合物における末端基、環および結合基等に関して好ましい例も述べる。
【発明の効果】
【００５６】
本発明の液晶組成物は熱、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、低い下限温度を示し、光学的に等方性の液晶相で駆動させる素子において低い駆動電圧を有する。本発明の高分子／液晶複合材料で光学的に等方性の液晶相を有するものは、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で駆動させる素子において低い駆動電圧を有する。
本発明の光学的に等方性の液晶相で駆動される光素子は、使用できる広い温度範囲、短い応答時間、大きなコントラスト比、および低い駆動電圧を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例で用いた櫛型電極基板を示す。
【図２】実施例で用いた光学系を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
１−１  化合物（１）
本発明の光学的に等方性の液晶相を有する液晶組成物は、前記式（１）で表される化合物を成分Ａとして含む。本発明の第１の態様は、この成分Ａのみの組成物、または成分Ａ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。まず、式（１）で表される化合物について説明する。
0005408130.tif 000019
式（１）において、Ｒ１は水素または炭素数１〜２０のアルキルであり、このアルキル中の任意の−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、このアルキル基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い。
例えば、ＣＨ３（ＣＨ２）３−において任意の−ＣＨ２−を−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えた基の例は、ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｏ−、ＣＨ３−Ｏ−（ＣＨ２）２−、ＣＨ３−Ｏ−ＣＨ２−Ｏ−、ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓ−、ＣＨ３−Ｓ−（ＣＨ２）２−、ＣＨ３−Ｓ−ＣＨ２−Ｓ−、ＣＨ２＝ＣＨ−（ＣＨ２）３−、ＣＨ３−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ２）２−、ＣＨ３−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２Ｏ−、ＣＨ３ＣＨ２Ｃ≡Ｃ−などである。例えば、ＣＨ３（ＣＨ２）３−または、ＣＨ３（ＣＨ２）３−において任意の−ＣＨ２−を−Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えた基中の任意の水素がハロゲンに置き換えられた基の例として、ＣｌＣＨ２（ＣＨ２）３−、ＣＦ２＝ＣＨ−（ＣＨ２）３−、ＣＨ２Ｆ（ＣＨ２）２Ｏ−、ＣＨ２ＦＣＨ２Ｃ≡Ｃ−が挙げられる。
【００５９】
このようなＲ１において分岐よりも直鎖の方が好ましい。Ｒ１が分岐の基であっても光学活性であるときは好ましい。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。
【００６０】
アルキルとしては、直鎖でも分岐でもよく、アルキルの具体的な例は、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１、−Ｃ１１Ｈ２３、−Ｃ１２Ｈ２５、−Ｃ１３Ｈ２７、−Ｃ１４Ｈ２９、および−Ｃ１５Ｈ３１である。
【００６１】
アルコキシとしては、直鎖でも分岐でもよく、アルコキシの具体的な例は、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３および−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９、−ＯＣ１０Ｈ２１、−ＯＣ１１Ｈ２３、−ＯＣ１２Ｈ２５、−ＯＣ１３Ｈ２７、および−ＯＣ１４Ｈ２９である。
【００６２】
アルコキシアルキルとしては、直鎖でも分枝でもよく、アルコキシアルキルの具体的な例は、−ＣＨ２ＯＣＨ３、−ＣＨ２ＯＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＯＣ３Ｈ７、−（ＣＨ２）２−ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）２−ＯＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２−ＯＣ３Ｈ７、−（ＣＨ２）３−ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）４−ＯＣＨ３、および−（ＣＨ２）５−ＯＣＨ３である。
【００６３】
アルケニルとしては、直鎖でも分枝でもよく、アルケニルの具体的な例は、−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である。
【００６４】
アルケニルオキシとしては、直鎖でも分枝でもよく、アルケニルオキシの具体的な例は、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、および−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５である。
【００６５】
アルキニルとしては、直鎖でも分岐でもよく、アルキニルの具体的例は、−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。
【００６６】
Ｒ１は式（ＣＨＮ−１）〜（ＣＨＮ−１９）で表される構造が好ましい。ここでＲ１ａは水素または炭素数１〜２０のアルキルである。より好ましいＲ１は式（ＣＨＮ−１）〜（ＣＨＮ−４）または（ＣＨＮ−６）〜（ＣＨＮ−８）で表される構造である。電圧保持率の観点からさらに好ましくは、（ＣＨＮ−１）、（ＣＨＮ−４）、（ＣＨＮ−５）および（ＣＨＮ−７）である。
0005408130.tif 000020
【００６７】
式（１）において環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４、および環Ａ５は独立して、ベンゼン環、ナフタレン環、チオフェン環、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、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜３のアルキル、アルコキシまたはハロゲン化アルキルで置き換えられてもよく、環の−ＣＨ２−は−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよい。環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４、および環Ａ５の好ましい例は、式（ＲＧ−１）〜（ＲＧ−１５）であり、Ｙ1、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４が独立して水素またはハロゲンであり、ｆｎ１、ｆｎ２、ｆｎ３およびｆｎ４は独立して０、1、２または３である。
0005408130.tif 000021
【００６８】
環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４、および環Ａ５のより好ましい例は、式（ＲＧ−１）、（ＲＧ−５）、（ＲＧ−７）、（ＲＧ−８−１）〜（ＲＧ−８−５）、（ＲＧ−９）、（ＲＧ−１０）、（ＲＧ−１１−１）、（ＲＧ−１３）または（ＲＧ−１５）で表される構造である。
0005408130.tif 000022
【００６９】
式（１）においてＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、およびＺ６は独立して、単結合、炭素数１〜４のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、アルキレン中およびアルキレン中の任意の−ＣＨ２−が、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよいが少なくとも一つは−ＣＦ２Ｏ−である。
【００７０】
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５およびＺ６の好ましい例は、単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−または−ＯＣＨ２−である。これらの結合において、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ２）２−、および−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨ−のような結合基の二重結合に関する立体配置はシスよりもトランスが好ましい。最も好ましいＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５およびＺ６は、単結合、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−である。電圧保持率の観点から特に好ましくは単結合および−ＣＦ２Ｏ−である。
【００７１】
式（１）においてＬ1およびＬ2は独立して、水素またはハロゲンである。また、Ｌ1、およびＬ２は独立して水素またはフッ素であることが好ましい。
【００７２】
式（１）においてＸ１は水素、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎ、−ＳＦ５、または炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられてもよく、そしてアルキル中およびアルキル中の任意の−ＣＨ２−が、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の任意の水素はハロゲンにより置き換えられてもよい。
【００７３】
任意の水素がハロゲンにより置き換えられたアルキルの具体的な例は、−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である。
【００７４】
任意の水素がハロゲンにより置き換えられたアルコキシの具体的な例は、−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である。
【００７５】
任意の水素がハロゲンにより置き換えられたアルケニルの具体的な例は、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＦ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、および−ＣＨ＝ＣＨＣＦ２ＣＦ３である。
【００７６】
Ｘ１の具体的な例は、水素、フッ素、塩素、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−ＳＦ５、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１、−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、−（ＣＦ２）５−Ｆ、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−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、−Ｏ−（ＣＦ２）５−Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＦ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、および−ＣＨ＝ＣＨＣＦ２ＣＦ３である。
【００７７】
好ましいＸ１の例は、フッ素、塩素、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２および−ＯＣＨ２Ｆである。最も好ましいＸ１の例は、フッ素、塩素、−ＣＦ３および−ＯＣＦ３である。
【００７８】
式（１）においてｌ、ｍ、ｎ、ｏ、およびｐは独立して、０または１であり、ｌ＋ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐ≦４である。好ましくはｌ＋ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐ≦３であり、もっとも好ましくはｌ＋ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐ≦２である。
【００７９】
式（１）において好ましいのは、式（１−１）〜（１−８）で表される構造である。
0005408130.tif 000023
これらの式において、Ｒ１は式（ＣＨＮ−１）〜（ＣＨＮ−１９）のいずれか１つで表される構造であり、Ｒ1ａは水素または炭素数１〜２０のアルキルであり、；環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、環Ａ４、および環Ａ５は独立して、式（ＲＧ−１）〜（ＲＧ−１５）で表される構造の一つであり、Ｙ1、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４は独立して水素またはハロゲンであり、ｆｎ１、ｆｎ２、ｆｎ３およびｆｎ４は独立して０、1、２または３であり；Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、およびＺ６は独立して、単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＯＣＨ２−であるが少なくとも一つは−ＣＦ２Ｏ−であり；Ｌ１およびＬ２は独立して、水素、フッ素または塩素であり；Ｘ１はフッ素、塩素、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＯＣＨ２Ｆまたは−Ｃ＝Ｃ−ＣＦ３である。
【００８０】
１−２  化合物（１）の性質
本発明に用いられる化合物（１）をさらに詳細に説明する。化合物（１）はピリミジン環および連結基−ＣＦ２Ｏ−を有する液晶化合物である。この化合物は、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。
【００８１】
化合物（１）のｌ、ｍ、ｎ、ｏおよびｐの組み合わせと、環Ａ１〜Ａ５の種類、左末端基Ｒ１、一番右側のベンゼン環上の基およびその置換位置（Ｌ１、Ｌ２およびＸ１）、あるいは結合基Ｚ１〜Ｚ６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。ｌ、ｍ、ｎ、ｏおよびｐの組み合わせ、環Ａ１〜Ａ５、左末端基Ｒ１、右末端基Ｘ１、結合基Ｚ１〜Ｚ６、Ｌ１およびＬ２の種類が、化合物（１）の物性に与える効果を以下に説明する。
【００８２】
一般にｌ＋ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐが大きいほど透明点が高く、ｌ＋ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐが小さいほど融点が低い。
【００８３】
環Ａ１〜Ａ５に芳香族環が多く含まれるほど、屈折率異方性が大きくなる。式（ＲＧ−７）、（ＲＧ−８−２）〜（ＲＧ−８−５）、（ＲＧ−９）、（ＲＧ−１０）および（ＲＧ−１５）で表される構造は大きな誘電率異方性発現に効果があり、（ＲＧ−８−１）〜（ＲＧ−８−５）、（ＲＧ−９）、（ＲＧ−１０）、（ＲＧ−１１−１）、（ＲＧ−１３）および（ＲＧ−１５）で表される構造は大きな屈折率異方性発現に効果があり、（ＲＧ−１）、（ＲＧ−５）で表される構造は良好な相溶性発現に寄与する。
【００８４】
Ｒ１が直鎖であるときは液晶相の温度範囲が広くそして粘度が小さい。Ｒ１が分岐であるときは他の液晶化合物との相溶性がよい。Ｒ１が光学活性基である化合物は、キラルドーパントとして有用である。Ｒ１が光学活性基でない化合物は組成物の成分として有用である。Ｒ１がアルケニルであるとき、好ましい立体配置は二重結合の位置に依存する。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。
【００８５】
結合基Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５およびＺ６が単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−（ＣＨ２）３−Ｏ−、−Ｏ−（ＣＨ２）３−、−（ＣＨ２）２−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−（ＣＨ２）２−、または−（ＣＨ２）４−であるときは粘度が小さい。結合基が単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、または−ＣＨ＝ＣＨ−であるときは粘度がより小さい。結合基が−ＣＨ＝ＣＨ−であるときは液晶相の温度範囲が広く、そして弾性定数比Ｋ３３／Ｋ１１（Ｋ３３：ベンド弾性定数、Ｋ１１：スプレイ弾性定数）が大きい。結合基が−Ｃ≡Ｃ−のときは屈折率異方性が大きい。結合基が−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−であるときは誘電率異方性が大きい。Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５およびＺ６が単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−（ＣＨ２）４−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。
【００８６】
右末端基Ｘ１がフッ素、塩素、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−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。Ｘ１が−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓまたはアルケニルであるときは屈折率異方性が大きい。Ｘ１がフッ素、塩素、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２または−ＯＣＨ２Ｆであるときは、化学的に安定である。
【００８７】
Ｌ１およびＬ２が共にフッ素であり、Ｘ１がフッ素、塩素、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−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。Ｌ１がフッ素でありＸ１が−ＣＦ３、−ＯＣＦ３であるとき、Ｌ１およびＬ２が共にフッ素でありＸ１が−ＣＦ３、−ＯＣＦ３であるとき、またはＬ１、Ｌ２およびＸ１が全てフッ素であるときは誘電率異方性値が大きく、液晶相の温度範囲が広いうえ、化学的に安定であり劣化を起こしにくい。
【００８８】
以上のように、環構造、末端基、結合基などの種類を適当に選択することにより目的の物性を有する化合物を得ることができる。
【００８９】
１−３  化合物（１）の具体例
化合物（１）の好ましい例は、式（１−１）〜（１−８）である。より好ましい例として、式（１−１Ａ）〜（１−１Ｃ）、（１−２Ａ）〜（１−２Ｂ）、（１−３Ａ）、（１−４Ａ）〜（１−４Ｃ）、（１−５Ａ）〜（１−５Ｃ）、（１−６Ａ）〜（１−６Ｃ）、（１−７Ａ）を挙げることができる。
【００９０】
0005408130.tif 000024
【００９１】
0005408130.tif 000025
【００９２】
（これらの式において、Ｒ１は前記式（ＣＨＮ−１）、（ＣＨＮ−２）、（ＣＨＮ−４）および（ＣＨＮ−６）〜（ＣＨＮ−８）から選択される一つの鎖であり、；環Ａ１は、前記式（ＲＧ−７）（ＲＧ−８−１）〜（ＲＧ−８−５）、（ＲＧ−１０）、（ＲＧ−１３）および（ＲＧ−１５）から選択される一つの環であり；Ｘ１はフッ素、塩素、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、または−Ｃ＝Ｃ−ＣＦ３である。）
【００９３】
１−４  化合物（１）の合成
次に、化合物（１）の合成について説明する。化合物（１）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。
【００９４】
１−４−１  化合物（１）を合成する方法
式（１）で表される化合物を合成する方法は複数あり、市販の試薬から適宜、本明細書実施例や文献、書籍を参考にして合成することが可能である。以下に代表的化合物（一般式（１１２））の好ましい合成手順を示す。
0005408130.tif 000026
（上記式において、Ａは下記式を表し、
0005408130.tif 000027
Ａ１、Ａ２、Ｚ１、Ｚ２、ｌ、ｍは前述と同様の意味を表し、Ｒ１、Ｌ１、Ｌ２、Ｘ１、（Ｈ  ｏｒ  Ｈａｌｏ）は前述と同様の意味を表す。）
式（１０１）で表される化合物を酸性条件下で尿素と反応させ、得られた生成物にオキシ塩化リン等の塩素化試薬を作用させて、式（１０３）で表される化合物を得ることができる。式（１０３）のＡにおいて、ｌ、ｍが共に０であり、Ｒ１がアルキル基のものは、アルキル鎖長によっては市販されている。Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｏｒｉｎｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  １１２  （２００１）  ７３−８１頁、特表２００３−５２５２８６に記載の方法に準じて、化合物（１０４）に１，３−プロパンチオールおよびトリフルオロメタンスルフォニック  アシドを反応させ、化合物（１０７）を得ることができる。化合物（１０７）に化合物（１０８）とトリエチルアミンの混合物を滴下し、低温でトリエチルアミン  三フッ化水素を反応させ、さらに臭素で処理することで化合物（１０９）を得ることができる。化合物（１０９）と化合物（１１０）をテトラキストリフェニルフォスフィン等の触媒の存在下、反応させて化合物（１１１）を得ることができる。化合物（１０３）と化合物（１１１）をテトラキストリフェニルフォスフィン等の触媒の存在下、反応させて化合物（１１２）を得ることができる。
【００９５】
２  化合物（２）〜（１３）
本発明の第２の態様は、前記式（１）で表される化合物である成分Ａに以下に示す成分Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥから選ばれた成分を加えることにより得られる液晶組成物であり、成分Ａのみの組成物に比べて、駆動電圧、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、誘電率異方性値および粘度等を自由に調整することができる。
【００９６】
成分Ａに加える成分として、前記式（２）、（３）および（４）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｂ、または前記式（５）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｃ、または前記式（６）、（７）、（８）、（９）、（１０）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｄを混合したものが好ましい。
さらに式（１１）、（１２）および（１３）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｅを混合することによりしきい値電圧、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、誘電率異方性値および粘度等を調整することができる。
【００９７】
また、本発明に使用される液晶組成物の各成分においては、各元素の同位体元素からなる類縁体でもその物理特性に大きな差異がないので、使用出来る。
【００９８】
上記成分Ｂのうち、式（２）で表される化合物の好適例として式（２−１）〜（２−１６）、式（３）で表される化合物の好適例として式（３−１）〜（３−１１２）、式（４）で表される化合物の好適例として式（４−１）〜（４−５２）をそれぞれ挙げることができる。
【００９９】
0005408130.tif 000028
【０１００】
0005408130.tif 000029
【０１０１】
0005408130.tif 000030
【０１０２】
0005408130.tif 000031
【０１０３】
0005408130.tif 000032
【０１０４】
0005408130.tif 000033
【０１０５】
0005408130.tif 000034
【０１０６】
0005408130.tif 000035
（式中、Ｒ２、Ｘ２は前記と同じ意味を表す）
【０１０７】
これらの式（２）〜（４）で表される化合物すなわち成分Ｂは、誘電率異方性値が正であり、熱安定性や化学的安定性が非常に優れているので、ＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合に用いられる。本発明の液晶組成物における成分Ｂの含有量は、液晶組成物の全重量に対して１〜９９重量％の範囲が適するが、好ましくは１０〜９７重量％、より好ましくは４０〜９５重量％である。また式（１１）〜（１３）で表される化合物(成分Ｅ)をさらに含有させることにより粘度調整をすることができる。
前記、式（５）で表される化合物すなわち成分Ｃのうちの好適例として、式（５−１）〜（５−６２）を挙げることができる。
【０１０８】
0005408130.tif 000036
【０１０９】
0005408130.tif 000037
【０１１０】
0005408130.tif 000038
（これらの式において、Ｒ３およびＸ３は前記と同じ意味である）
【０１１１】
これらの式（５）で表される化合物すなわち成分Ｃは、誘電率異方性値が正でその値が非常に大きい。この成分Ｃを含有させることにより、組成物駆動電圧を小さくすることができる。また、粘度の調整、屈折率異方性値の調整および液晶相温度範囲を広げることができる。
【０１１２】
成分Ｃの含有量は、組成物全量に対して好ましくは０．１〜９９．９重量％の範囲、より好ましくは１０〜９７重量％の範囲、さらに好ましくは４０〜９５重量％の範囲である。また、後述の成分を混合することによりしきい値電圧、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、誘電率異方性値および粘度などを調整できる。
【０１１３】
式（６）〜（１０）からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物からなる成分Ｄは、誘電率異方性が負の本発明の液晶組成物を調製する場合に、好ましい成分である。
【０１１４】
この式（６）〜（１０）で表される化合物（成分Ｄ）の好適例として、それぞれ式（６−１）〜（６−５）、式（７−１）〜（７−９）、式（８−１）〜（８−３）および式（１０−１）〜（１０−１１）を挙げることができる。
【０１１５】
0005408130.tif 000039
（式中、Ｒ４，Ｒ５は前記と同じ意味を表す）
【０１１６】
これら成分Ｄの化合物は主として誘電率異方性の値が負である液晶組成物に用いられる。成分Ｄのうち式（６）で表される化合物は２環化合物であるので、主としてしきい値電圧の調整、粘度調整または屈折率異方性値の調整の効果がある。また、式（７）および式（８）で表される化合物は３環化合物であるので透明点を高くする、光学的に等方性の液晶相の温度範囲を広くする、屈折率異方性値を大きくするなどの効果が得られる。式（９）および式（１０）で表される化合物は誘電率異方性の値が負に大きいので、主として駆動電圧の調整の効果がある。
【０１１７】
成分Ｄの含有量は、誘電率異方性の値が負である組成物を調製する場合には、組成物全量に対して好ましくは４０重量％以上であり、より好ましくは５０〜９５重量％の範囲である。また、成分Ｄを混合することにより、弾性定数をコントロ−ルし、組成物の電圧透過率曲線を制御することが可能となる。成分Ｄを誘電率異方性値が正である組成物に混合する場合はその含有量が組成物全量に対して３０重量％以下が好ましい。
【０１１８】
式（１１）、（１２）および（１３）で表わされる化合物（成分Ｅ）の好適例として、それぞれ式（１１−１）〜（１１−１１）、式（１２−１）〜（１２−１８）および式（１３−１）〜（１３−６）を挙げることができる。
【０１１９】
0005408130.tif 000040
【０１２０】
0005408130.tif 000041
（式中、Ｒ６およびＲ７は前記と同じ意味を表す）
【０１２１】
式（１１）〜（１３）で表される化合物（成分Ｅ）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（１１）で表される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（１２）および（１３）で表され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の調整の効果がある。
【０１２２】
成分Ｅ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、液晶組成物の駆動電圧の要求値を満たす限り、含有量は多いほうが望ましい。ＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合に、成分Ｅの含有量は、組成物全量に対して好ましくは６０重量％以下、より好ましくは４０重量％以下である。
本発明の液晶組成物は、本発明の式（１）で表される化合物の少なくとも１種類を０．１〜９９重量％の割合で含有することが、優良な特性を発現せしめるために好ましい。
【０１２３】
本発明の液晶組成物の調製は、公知の方法、例えば必要な成分を高温度下で溶解させる方法などにより一般に調製される。
【０１２４】
３  化合物（１５）〜（１９）
本発明の第３の態様は、成分Ａに以下に示す成分ＦおよびＧから選ばれた成分を加えることにより得られる液晶組成物である。
【０１２５】
成分Ａに加える成分として、前記式（１５）、（１６）、（１７）および（１８）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｆ、または前記式（１９）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｇを混合したものが好ましい。
【０１２６】
また、本発明に使用される液晶組成物の各成分は、各元素の同位体元素からなる類縁体でもその物理特性に大きな差異がない。
【０１２７】
上記成分Ｆのうち、式（１５）で表される化合物の好適例として式（１５−１）〜（１５−８）、式（１６）で表される化合物の好適例として式（１６−１）〜（１６−２６）、式（１７）で表される化合物の好適例として式（１７−１）〜（１７−２２）をそれぞれ挙げることができる。
【０１２８】
0005408130.tif 000042
【０１２９】
0005408130.tif 000043
【０１３０】
0005408130.tif 000044
（式中、Ｒ8、Ｘ4は前記と同じ意味を表し、（Ｆ）は水素またはフッ素を表し、（Ｆ，Ｃｌ）は水素またはフッ素または塩素を表す。）
【０１３１】
これらの式（１５）〜（１８）で表される化合物すなわち成分Ｆは、誘電率異方性値が正でありかつ非常に大きく、熱安定性や化学的安定性が非常に優れているので、ＴＦＴ駆動などのアクティブ駆動用の液晶組成物を調製する場合に好適である。本発明の液晶組成物における成分Ｆの含有量は、液晶組成物の全重量に対して１〜９９重量％の範囲が適するが、好ましくは１０〜９７重量％、より好ましくは４０〜９５重量％である。また式（１１）〜（１３）で表される化合物(成分Ｅ)をさらに含有させることにより粘度調整をすることができる。
【０１３２】
前記、式（１９）で表される化合物すなわち成分Ｇのうちの好適例として、式（１９−１）〜（１９−３７）を挙げることができる。
【０１３３】
0005408130.tif 000045
0005408130.tif 000046
（これらの式において、Ｒ９、Ｘ５、（Ｆ）および（Ｆ，Ｃｌ）は前記と同じ意味である）
【０１３４】
これらの式（１９）で表される化合物すなわち成分Ｇは、誘電率異方性値が正でその値が非常に大きいので光学的に等方性の液晶相で駆動される素子、ＰＤＬＣＤ、ＰＮＬＣＤ、ＰＳＣＬＣＤなどの素子を低駆動電圧化する場合に主として用いられる。この成分Ｇを含有させることにより、組成物の駆動電圧を小さくすることができる。また、粘度の調整、屈折率異方性値の調整および液晶相温度範囲を広げることができる。さらに急峻性の改良にも利用できる。
【０１３５】
成分Ｇの含有量は、組成物全量に対して好ましくは０．１〜９９．９重量％の範囲、より好ましくは１０〜９７重量％の範囲、さらに好ましくは４０〜９５重量％の範囲である。
【０１３６】
４  光学的に等方性の液晶相を有する組成物
４−１  光学的に等方性の液晶相を有する組成物の組成
本発明の第４の態様は、式（１）で表される化合物およびキラル剤を含む組成物であり、光学的に等方性の液晶相で駆動される光素子に用いることのできる液晶組成物である。液晶組成物は、光学的等方性の液晶相を発現する組成物である。
液晶組成物の全重量に対して、キラル剤を１〜４０重量％含むことが好ましく、３〜２５重量％含むことがさらに好ましく、５〜１５重量％含むことが最も好ましい。これらの範囲でキラル剤を含有する液晶組成物は、光学的に等方性の液晶相を有するようになりやすく、好ましい。
液晶組成物に含有されるキラル剤は１種でも２種以上でもよい。
【０１３７】
４−２  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、上記式（Ｋ１）〜（Ｋ５）で表される化合物が好ましい。
【０１３８】
0005408130.tif 000047
式（Ｋ１）〜（Ｋ５）中、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１〜２０のアルキルであり、このアルキル中の任意の−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、この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の水素はハロゲンで置き換えられてもよく；Ａは独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の３ないし８員環、または、炭素数９以上の縮合環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、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、これらの環の任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−または−ＮＨ−で置き換えられてもよく、これらの環の任意の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく；Ｚは独立して、単結合、炭素数１〜８のアルキレンであるが、このアルキレン中の任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、アルキレン中およびアルキレン中の任意の−ＣＨ２−が、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく；Ｘは単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−であり；ｍＫは１〜４である。
【０１３９】
これらの中でも、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）、および、式（Ｋ５）に含まれる式（Ｋ５−１）〜式（Ｋ５−３）が好ましい。
【０１４０】
0005408130.tif 000048
0005408130.tif 000049
0005408130.tif 000050
（式中、ＲＫは独立して、炭素数３〜１０のアルキルであり、このアルキル中の環に隣接する−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、このアルキル中の環に隣接していない任意の−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよい。）。
【０１４１】
４−３  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。
【０１４２】
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。そして、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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
一般的に、ブルー相は３種類に分類され（ブルー相Ｉ、ブルー相ＩＩ、ブルー相ＩＩＩ）、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で観測される。
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。
【０１４５】
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材料では、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。
【０１４６】
本発明の光学的に等方性の液晶組成物は、ネマチック相を有する組成物にキラル剤を添加して得ることが出来る。この際に、キラル剤は好ましくはピッチが７００ｎｍ以下になるような濃度で添加される。なお、ネマチック相を有する組成物は、式（１）で表される化合物および必要に応じてその他の成分を含む。また、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出来る。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、式（１）で表される化合物、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。この際に、光学活性化合物は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添加される。ここで、添加される光学活性化合物は、前述のねじり力が大きい化合物である式（Ｋ−１）〜（Ｋ−４）、式（Ｋ２−１）〜（Ｋ２−８）または式（Ｋ５−１）〜（Ｋ５−４）で表される化合物が使用出来る。また、添加される光学活性化合物は、ねじり力がそれほど大きくない化合物であってもよい。そのような光学活性化合物としては、ネマチック相で駆動される素子（ＴＮ方式、ＳＴＮ方式など）用の液晶組成物に添加される化合物を挙げることができる。
【０１４７】
ねじり力がそれほど大きくない光学活性化合物の例として、以下の光学活性化合物（Ｏｐ−１）〜（Ｏｐ−１３）を挙げることができる。
0005408130.tif 000051
【０１４８】
なお本発明の光学的に等方性の液晶組成物の温度範囲は、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。例えば、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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
４−４  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影響を与えない範囲で、さらに高分子物質等の他の化合物が添加されてもよい。本発明の液晶組成物は、高分子物質の他にも、たとえば二色性色素、フォトクロミック化合物を含有していてもよい。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。
【０１５２】
５  光学的に等方性の高分子／液晶複合材料
本発明の第５の態様は、式（１）で表される化合物およびキラル剤を含む液晶組成物と高分子の複合材料であり、光学的に等方性を示すものである。光学的に等方性の液晶相で駆動される光素子に用いることのできる光学的に等方性の高分子／液晶複合材料である。このような高分子／液晶複合材料は例えば、項［１］〜［３０］に記載の液晶組成物（液晶組成物ＣＬＣ）と高分子で構成される。
本発明の、「高分子／液晶複合材料」とは、液晶材料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材料に溶解していない状態で高分子が液晶材料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。
【０１５３】
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表示素子等の光素子等に好適に用いることができる。
【０１５４】
５−１  高分子
本発明の複合材料は、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「モノマー等」という）と液晶組成物ＣＬＣとを混合してから、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。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、硬化剤、触媒、安定剤、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。
【０１５５】
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。より好ましくはモノマーと液晶材料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。
【０１５６】
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、ビニル基などを上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。
【０１５７】
５−１−１  メソゲン部位を有する単官能性・二官能性モノマー
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。
【０１５８】
Ｒａ−Ｙ−（ＡＭ−ＺＭ）ｍ１−ＡＭ−Ｙ−Ｒｂ（Ｍ１）
Ｒｂ−Ｙ−（ＡＭ−ＺＭ）ｍ１−ＡＭ−Ｙ−Ｒｂ （Ｍ２）
0005408130.tif 000052
【０１５９】
式（Ｍ１）中、Ｒａは、それぞれ独立して水素、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、または炭素数１〜２０のアルキルであり、これらのアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、これらのアルキル中およびアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられた基中において任意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、それぞれ独立して、式（Ｍ３−１）〜式（Ｍ３−７）の重合性基である。
【０１６０】
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。
【０１６１】
式（Ｍ２）中、Ｒｂは、それぞれ独立して、式（Ｍ３−１）〜（Ｍ３−７）の重合性基である。
【０１６２】
ここで、式（Ｍ３−１）〜（Ｍ３−７）におけるＲｄは、それぞれ独立して水素、ハロゲンまたは炭素数１〜５のアルキルであり、これらのアルキルにおいて任意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。
【０１６３】
式（Ｍ１）および（Ｍ２）中、ＡＭは、それぞれ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、環中の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、または−ＮＣＨ３−で、環中の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換わってもよく、環上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わってもよい。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、これらの環において任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、これらの環において任意の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよく、これらの環において任意の水素はハロゲン、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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
式（Ｍ１）および（Ｍ２）中、Ｙは、それぞれ独立して単結合または炭素数１〜２０のアルキレンであり、これらのアルキレンにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、−Ｓ−、−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−（前記式中、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−（前記式中、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、それらの基中に−Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−Ｓ−、−Ｓ−Ｏ−、または−Ｓ−Ｓ−を有しない方が好ましい。
【０１６６】
式（Ｍ１）および（Ｍ２）中、ＺＭは、それぞれ独立して単結合、−（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−（前記式中、ｍ３は１〜２０の整数である）である。
【０１６７】
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。
【０１６８】
式（Ｍ１）および（Ｍ２）中、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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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の意味は、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。
【０１７１】
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、任意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、任意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、任意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。
【０１７２】
0005408130.tif 000053
【０１７３】
0005408130.tif 000054
【０１７４】
0005408130.tif 000055
【０１７５】
0005408130.tif 000056
【０１７６】
0005408130.tif 000057
【０１７７】
0005408130.tif 000058
【０１７８】
0005408130.tif 000059
【０１７９】
0005408130.tif 000060
【０１８０】
0005408130.tif 000061
【０１８１】
0005408130.tif 000062
【０１８２】
0005408130.tif 000063
【０１８３】
前述のメソゲン部位を有さないモノマー、およびメソゲン部位を持つモノマー（Ｍ１）、および（Ｍ２）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。
【０１８４】
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もできる。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、Ｚa、Ｙ、および（Ｆ）は前述と同一の意味を示す。
【０１８５】
0005408130.tif 000064
【０１８６】
５−１−２  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。
【０１８７】
５−１−３  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。
【０１８８】
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、登録商標）１１７３および４２６５（いずれも商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株））、イルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ、登録商標）１８４、３６９、５００、６５１、７８４、８１９、９０７、１３００、１７００、１８００、１８５０、および２９５９（いずれも商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株））、などである。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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、登録商標）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、登録商標）２５０（商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株））、ＵＶ−９３８０Ｃ（商品名、ＧＥ東芝シリコーン（株））などである。
【０１９５】
５−１−４  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、前記モノマー等および重合開始剤の他にさらに１種または２種以上の他の好適な成分、例えば、硬化剤、触媒、安定剤等を加えてもよい。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
５−２  液晶組成物等の含有率
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。
【０２０２】
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、６０〜９５重量％がさらに好ましく、６５〜９５重量％が特に好ましい。高分子の含有率は複合材料に対して１〜４０重量％であることが好ましく、５〜４０重量％がさらに好ましく、５〜３５重量％が特に好ましい。
【０２０３】
５−３  その他の成分
本発明の高分子／液晶複合材料は、たとえば二色性色素、フォトクロミック化合物を本発明の効果を損なわない範囲で含有していてもよい。
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。
【０２０４】
６  光素子
本発明の第６の態様は、液晶組成物または高分子／液晶複合材料（以下では、本発明の液晶組成物および高分子／液晶複合材料を総称して液晶媒体と呼ぶことがある）を含む光学的に等方性の液晶相で駆動される光素子である。
電界無印加時には液晶媒体は光学的に等方性であるが、電場を印加すると、液晶媒体は光学的異方性を生じ、電界による光変調が可能となる。
液晶表示素子の構造例としては、図１に示すように、櫛型電極基板の電極が、左側から伸びる電極１と右側から伸びる電極２が交互に配置された構造を挙げることができる。電極１と電極２との間に電位差がある場合、図１に示すような櫛型電極基板上では、上方向と下方向の２つの方向の電界が存在する状態を提供できる。
【実施例】
【０２０５】
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。【０２０６】
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。【０２０７】
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。【０２０８】
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。【０２０９】
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。【０２１０】
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。【０２１１】
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。【０２１２】
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。【０２１３】
〈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％〉【０２１４】
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。【０２１５】
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：
0005408130.tif 000065
【０２１６】
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。【０２１７】
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。【０２１８】
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。【０２１９】
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、例えば、「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。他の表記も同様である。【０２２０】
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。【０２２１】
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。【０２２２】
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型回転粘度計を用いて測定した。【０２２３】
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。【０２２４】
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。【０２２５】
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。
【０２２６】
（合成例１）
式（Ｓ１−１０）の合成  
0005408130.tif 000066
合成スキームを下図に示す。
0005408130.tif 000067
【０２２７】
化合物（Ｓ１−４）の合成
反応器へ、（Ｓ１−１）４．０ｇとトルエン／イソオクタン＝１／１の混合溶媒２０ｍｌを加え、これに１，３−プロパンジチオール（Ｓ１−２）を１．４３ｇ滴下し、３０分間撹拌した。反応液を６０℃まで加温し、トリフルオロメタンスルフォニック  アシド（Ｓ１−３）３．９９ｇ滴下し、６０℃で１時間、９０℃で２時間撹拌した。室温まで冷却し、溶媒を減圧にて留去し、ｔ−ブチルメチルエーテルを加え、ろ過した。得られた固形物を乾燥することにより、化合物（Ｓ１−４）４．３０ｇを得た。【０２２８】
化合物（Ｓ１−６）の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、３，４，５−トリフルオロフェノール（Ｓ１−５）１．３８ｇ、トリエチルアミン１．０２ｇ、塩化メチレン２０ｍｌを加え、−７０℃まで冷却した。（Ｓ１−４）４．３０ｇと塩化メチレン２０ｍｌの混合物を滴下し、１時間撹拌した。トリエチルアミン  三フッ化水素２．７８ｇを滴下し、３０分間撹拌し、さらに臭素６．２２ｇを滴下し１時間撹拌した。徐々に０℃まで加温し、反応液を１００ｍｌの水に徐々に加えた。混合物に重曹を少しずつ加え、水相を中性とし、有機相を水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧にて溶媒を留去し、残分をヘプタンを展開溶媒としてシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、（Ｓ１−６）２．１０ｇを得た。このものの（Ｓ１−１）からの収率は３６．０％であった。
【０２２９】
化合物（Ｓ１−８）の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、（Ｓ１−６）１．７０ｇ、（Ｓ１−７）１．０７ｇ、酢酸カリウム１．０３ｇ、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム０．０６１ｇ、ジオキサン２０ｍｌを加え、８０℃で２時間撹拌した。室温まで冷却後、反応液にトルエン５０ｍｌを加え、有機相を水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧にて留去した。残分をトルエン／酢酸エチル＝１０／１を展開溶媒として、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、減圧にて乾燥して（Ｓ１−８）約２ｇを得た。
【０２３０】
化合物（Ｓ１−１０）の合成
窒素雰囲気下の反応器へ、化合物（Ｓ１−８）約２ｇ、化合物（Ｓ１−９）０．６５ｇ、リン酸三カリウム１．６０ｇ、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム０．０４ｇ、ソルミックス３０ｍｌを加え、７０℃で２時間撹拌した。室温まで冷却後、反応液にトルエン５０ｍｌを加え、有機相を水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧にて留去した。残分をヘプタン／トルエン＝１／１を展開溶媒として、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、減圧にて乾燥し、残分をヘプタン／エタノール＝１／１で再結晶して（Ｓ１−１０）１．０２ｇを得た。このものの（Ｓ１−６）からの収率は５４．３％であった。【０２３１】
得られた化合物（Ｓ１−１０）の相転移温度は以下の通りであった。
相転移温度（℃） ：Ｋ  ７７．１  ＳｍＡ  １１６．７  Ｎ  １４０．２  Ｉ
【０２３２】
1Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、  （Ｓ１−１０）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ3である。化学シフトδ（ｐｐｍ）；８．６６（ｓ，２Ｈ）、８．３１（ｄｄｄ，２Ｈ）、７．５４（ｔ，１Ｈ）、７．２９（ｄ，２Ｈ）、７．００〜６.９８（ｍ，２Ｈ）、２．６７（ｔ，２Ｈ）、１．６９〜１．６４（ｍ，２Ｈ）、１．４４〜１．４０（ｍ，２Ｈ）、０．９７（ｔ，３Ｈ）【０２３３】
液晶化合物（Ｓ１−１０）の物性
前述した母液晶Ａとして記載された４つの化合物を混合し、ネマチック相を有する母液晶Ａを調製した。この母液晶Ａの物性は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝７１．７℃；誘電率異方性（Δε）＝１１．０；屈折率異方性（Δｎ）＝０．１３７。【０２３４】
母液晶Ａ ８５重量％と、実施例１で得られた（Ｓ１−１０）の１５重量％とからなる液晶組成物Ｂを調製した。得られた液晶組成物Ｂの物性値を測定し、測定値を外挿することで液晶化合物（Ｓ１−１０）の物性の外挿値を算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴＮＩ）＝１０２．４℃；誘電率異方性（Δε）＝５０．３；屈折率異方性（Δｎ）＝０．１９７。
これらのことから液晶化合物（Ｓ１−１０）は、透明点が高く、他の液晶化合物との優れた相溶性を有し、誘電率異方性（Δε）、屈折率異方性（Δｎ）の大きい化合物であることがわかった。【０２３５】
上述の合成例１の方法に準じて、化合物（Ｓ２）、（Ｓ３）を合成した。
0005408130.tif 000068
【０２３６】
得られた化合物（Ｓ２）の相転移温度は以下の通りであった。
相転移温度（℃） ：Ｋ  ５６．６  Ｉ【０２３７】
液晶化合物（Ｓ２）の物性
母液晶Ａ ８５重量％と、（Ｓ２）の１５重量％とからなる液晶組成物Ｃを調製した。得られた液晶組成物Ｃの物性値を測定し、測定値を外挿することで液晶化合物（Ｓ２）の物性の外挿値を算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴＮＩ）＝３４．４℃；誘電率異方性（Δε）＝４０．４；屈折率異方性（Δｎ）＝０．１３７。
これらのことから液晶化合物（Ｓ２）は、他の液晶化合物との優れた相溶性を有し、誘電率異方性（Δε）、屈折率異方性（Δｎ）の大きい化合物であることがわかった。
【０２３８】
得られた化合物（Ｓ３）の相転移温度は以下の通りであった。
相転移温度（℃） ：Ｋ  ５３．６  Ｉ
【０２３９】
液晶化合物（Ｓ３）の物性
母液晶Ａ ８５重量％と、（Ｓ３）の１５重量％とからなる液晶組成物Ｄを調製した。得られた液晶組成物Ｄの物性値を測定し、測定値を外挿することで液晶化合物（Ｓ３）の物性の外挿値を算出した。その値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴＮＩ）＝１０．４℃；誘電率異方性（Δε）＝４３．７；屈折率異方性（Δｎ）＝０．１２４。
これらのことから液晶化合物（Ｓ３）は、他の液晶化合物との優れた相溶性を有し、誘電率異方性（Δε）、屈折率異方性（Δｎ）の大きい化合物であることがわかった。
【０２４０】
（本件発明の組成物）
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。【０２４１】
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。【０２４２】
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。【０２４３】
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。【０２４４】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：測定にはＥ型回転粘度計を用いた。【０２４５】
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ボルトから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。【０２４６】
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ボルトから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。【０２４７】
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。試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと屈折率異方性を測定した。化合物の屈折率異方性は外挿値である。【０２４８】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと誘電率異方性を測定した。化合物の誘電率異方性は外挿値である。
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。【０２４９】
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。【０２５０】
しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）：試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあとしきい値電圧を測定した。化合物のしきい値電圧は外挿値である。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。【０２５１】
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。【０２５２】
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。【０２５３】
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。【０２５４】
あるいは、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、キラル剤濃度が低い領域ではキラル剤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。【０２５５】
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。【０２５６】
（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液晶組成物ＮＬＣ−１を調製した。
液晶組成物Ｋ
0005408130.tif 000069
液晶組成物ＮＬＣ−１（８０ｗｔ％）と下図に示す液晶化合物（Ｓ１−１０）（２０ｗｔ％）を混合することで液晶組成物ＮＬＣ−２を調製した。
液晶化合物（Ｓ１−１０）
0005408130.tif 000070
【０２５７】
次に、液晶組成物ＮＬＣ−２（９５．５ｗｔ％）と、下記の式で表されるキラル剤ＩＳＯ−６０ＢＡ２（４．５ｗｔ％）からなる液晶組成物ＣＬＣ−１を得た。このもののＢＰ−Ｉ点は７５．１℃であった。
なお、ＩＳＯ−６０ＢＡ２は、イソソルバイドと４−ヘキシルオキシ安息香酸とをジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）、４−ジメチルアミノピリジン存在下でエステル化することによって得た。
ＩＳＯ−６ＯＢＡ２
0005408130.tif 000071
【０２５８】
（実施例２）
モノマーと液晶組成物の混合物の調製
液晶組成物とモノマーとの混合物として液晶組成物ＣＬＣ−１を７９．４重量％、ｎ−ドデシルアクリレートを１０．０重量％、１，４−ジ（４−（６−（アクリロイルオキシ）ヘキシルオキシ）ベンゾイルオキシ）−２−メチルベンゼン（ＬＣＡ−６）を１０．０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０．６重量％混合した液晶組成物ＣＬＣ−１Ｍを調製した。
ＬＣＡ−６
0005408130.tif 000072
【０２５９】
高分子／液晶複合材料の調製
液晶組成物ＣＬＣ−１Ｍ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（セル厚１０μｍ）、得られたセルを６３．０℃まで加熱し、等方相とした。この状態で、紫外光（紫外光強度１３ｍＷｃｍ−２（３６５ｎｍ））を１分間照射して、重合反応を行った。【０２６０】
このようにして得られた高分子／液晶複合材料ＣＬＣ−１Ｐ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。【０２６１】
なお、図１に示すように、櫛型電極基板の電極は、左側から伸びる電極１と右側から伸びる電極２が交互に配置される。したがって、電極１と電極２との間に電位差がある場合、図１に示すような櫛型電極基板上では、上方向と下方向の２つの方向の電界が存在する状態を提供できる。【０２６２】
（実施例３）
実施例２で得られた高分子／液晶複合材料ＣＬＣ−１Ｐが狭持されたセルを、図２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  Optiphot-POL）の白色光源を用い、セルへの入射角度がセル面に対して垂直となるようにし、櫛型電極の線方向がＰｏｌａｒｉｚｅｒとＡｎａｌｙｚｅｒ偏光板に対してそれぞれ４５°となるように前記セルを光学系にセットした。測定温度を透明点（７５℃）−４０℃＝３５℃として印加電圧と透過率の関係を調べた。８６Ｖの矩形波を印加すると、透過率が９７％となり、透過光強度は飽和した。
【産業上の利用可能性】
【０２６３】
本発明の活用法として、たとえば、液晶媒体を用いる表示素子などの光素子が挙げられる。
【図１】
0005408130.tif 000087
【図２】
0005408130.tif 000088