(57)【要約】      （修正有）【課題】ジフルオロスチルベン誘導体である、式（ａ）で表される化合物の光異性化を抑制することを目的とする、式（ａ）で表される化合物と光異性化抑制剤を含有する組成物を提供する。また、前記液晶組成物を用いた液晶電気光学素子を提供する。【解決手段】下記式（ａ）で表される化合物と、光異性化抑制剤を含有する液晶組成物。Ｒa1-(Ａ1)na1-Ｚ1-Ｐｈ1-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ2-Ｚ2-(Ａ2)na2-Ｒa2（ａ）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（ａ）で表される化合物と、光異性化抑制剤を含有する液晶組成物。
Ｒa1-(Ａ1)na1-Ｚ1-Ｐｈ1-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ2-Ｚ2-(Ａ2)na2-Ｒa2      （ａ）
式中の記号は以下の意味を示す。
Ｒa1およびＲa2：相互に独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数１〜１０の１価の脂肪族炭化水素基であり、該脂肪族炭化水素基中、１つ以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよく、炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子が挿入されていてもよい。
Ａ1およびＡ2：相互に独立して、トランス−１，４−シクロへキシレン基、または１，４−フェニレン基であり、これら各基中、１つ以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよく、基中に存在する１つまたは２つの＝ＣＨ−基は窒素原子で置換されていてもよく、１つまたは２つの−ＣＨ2−基はエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子で置換されていてもよい。
Ｚ1およびＺ2：相互に独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＣＦ2ＣＦ2−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＯＣＦ2−、または−ＣＦ2Ｏ−。
Ｐｈ1およびＰｈ2：相互に独立して、１つ以上の水素原子がハロゲン原子または炭素数１〜３のアルキル基で置換されていてもよい１，４−フェニレン基。
ｎa1およびｎa2：相互に独立して、０または１。
【請求項２】
光異性化抑制剤が、ピレンまたはその誘導体である、請求項１に記載の液晶化合物。
【請求項３】
前記式（ａ）で表される化合物が、下記式（ａ−１）で表される化合物である、請求項１または請求項２に記載の液晶組成物。
Ｒa11-Ｐｈ11-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ21-Ｒa21      （ａ−１）
式中の記号は以下の意味を示す。
Ｒa1１およびＲa2１：相互に独立して、ハロゲン原子、または炭素数１〜５のアルキル基であり、該アルキル基中、１つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該基の結合末端にエーテル性酸素原子が挿入されていてもよい。
Ｐｈ11およびＰｈ21：相互に独立して、１つ以上の水素原子がハロゲン原子またはメチル基で置換されていてもよい１，４−フェニレン基。
【請求項４】
前記式（ａ−１）で表される化合物が、下記式（ａ−２）で表される化合物である、請求項３に記載の液晶組成物。
Ｒa１2-Ｐｈ12-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ22-Ｒa22      （ａ−２）
式中の記号は以下の意味を示す。
Ｒa12およびＲa22：相互に独立して、フッ素原子、塩素原子、炭素数１〜３のアルキル基、フルオロアルコキシ基。
Ｐｈ1２およびＰｈ22：相互に独立して、１，４−フェニレン基、２−フルオロ−１，４−フェニレン基、３−フルオロ−１，４−フェニレン基、２−メチル−１，４−フェニレン基、または３−メチル−１，４−フェニレン基。
【請求項５】
請求項１〜４に記載のいずれかの液晶組成物を、電極が配設された２枚の基板間に封入してなる液晶電気光学素子。
【請求項６】
前記液晶電気光学素子に用いられるポリイミド系配向膜が、主成分として芳香族化合物を用いたポリイミド共重合体である、請求項５に記載の液晶電気光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紫外線による液晶材料および基本特性の劣化を低減するための液晶組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶素子は携帯電話やＰＤＡのような携帯機器、複写機やパソコンモニタのようなＯＡ機器用表示装置、液晶テレビなどの家電製品用表示装置をはじめ、時計、電卓、測定器、自動車用計器、カメラなどの用途に使用されており、広い動作温度範囲、低動作電圧、高速応答性、化学的安定性等の種々の性能が要求されている。
【０００３】
このような液晶素子には液晶相を示す材料が使用されているが、従来、上記のような特性の全てを単独で満たす化合物は存在せず、液晶化合物や非液晶性化合物を複数混合することで、要求性能を満たす液晶組成物を得ていた。このため、各種特性のすべてではなく、一または二以上の特性に優れた液晶または非液晶の材料開発が望まれている。
【０００４】
最近ではディスプレイのさらなる高速応答化が望まれており、このためにはいくつかの改善方法が考えられるが、その一つとして低粘性の液晶組成物がある。すなわち、液晶組成物の粘性が低下すれば、応答速度は向上し、低温でも実用的な速度での表示が可能となる。
【０００５】
このような目的のために、ジフルオロスチルベン化合物が提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００６】
ジフルオロスチルベンは、二重結合部位にフッ素が置換されていないスチルベン化合物よりも光に対して安定性が向上しているものであった。しかしながら、一般的に用いられている液晶化合物と比較すると光安定性には未だ問題が残されており、ジフルオロスチルベン化合物は一部の使用環境が制限された状況でのみ採用されていた。
【０００７】
このような問題を解決するために、配向膜を芳香族ポリイミドから脂肪族ポリイミドに変更することが提案されている（特許文献３参照）。
【０００８】
特許文献３によれば、配向膜に用いられるポリイミドの構造がジフルオロスチルベンの光異性化に大きく関係があると記載されている。
【０００９】
しかしながら、液晶ディスプレイの配向膜としては芳香族ポリイミドが用いられることが多いため、特許文献３の適用は難しいものであった。
【００１０】
したがって、低粘性で、かつ光に対する安定性が高い液晶材料、もしくは補助的に光安定化をするための添加剤が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−３２９５６６号公報
【特許文献２】特開平７−１３３２４１号公報
【特許文献３】特開２００５−２０６６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ジフルオロスチルベン誘導体である、式（ａ）で表される化合物の光異性化を抑制することを目的とする。このために、式（ａ）で表される化合物と光異性化抑制剤を含有する組成物を提供することを目的とする。特に、光刺激を受けやすい条件においても光異性化を抑制できる組成物を提供することを目的とする。また、前記液晶組成物を用いた液晶電気光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、下記式（ａ）で表される化合物と、光異性化抑制剤を含有する液晶組成物を提供する。
Ｒa1-(Ａ1)na1-Ｚ1-Ｐｈ1-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ2-Ｚ2-(Ａ2)na2-Ｒa2      （ａ）
式中の記号は以下の意味を示す。
Ｒa1およびＲa2：相互に独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数１〜１０の１価の脂肪族炭化水素基であり、該脂肪族炭化水素基中、１つ以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよく、炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子が挿入されていてもよい。
Ａ1およびＡ2：相互に独立して、トランス−１，４−シクロへキシレン基、または１，４−フェニレン基であり、これら各基中、１つ以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよく、基中に存在する１つまたは２つの＝ＣＨ−基は窒素原子で置換されていてもよく、１つまたは２つの−ＣＨ2−基はエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子で置換されていてもよい。
Ｚ1およびＺ2：相互に独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＣＦ2ＣＦ2−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＯＣＦ2−、または−ＣＦ2Ｏ−。
Ｐｈ1およびＰｈ2：相互に独立して、１つ以上の水素原子がハロゲン原子または炭素数１〜３のアルキル基で置換されていてもよい１，４−フェニレン基。
ｎa1およびｎa2：相互に独立して、０または１。
【００１４】
前記光異性化抑制剤としては、ピレンまたはその誘導体が好ましい。
【００１５】
また、前記式（ａ）で表される化合物が、下記式（ａ−１）で表される化合物であるものも好ましい。
Ｒa11-Ｐｈ11-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ21-Ｒa21      （ａ−１）
式中の記号は以下の意味を示す。
Ｒa11およびＲa21：相互に独立して、ハロゲン原子、または炭素数１〜５のアルキル基であり、該アルキル基中、１つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該基の結合末端にエーテル性酸素原子が挿入されていてもよい。
Ｐｈ11およびＰｈ21：相互に独立して、１つ以上の水素原子がハロゲン原子またはメチル基で置換されていてもよい１，４−フェニレン基。
【００１６】
また、前記式（ａ−１）で表される化合物が、下記式（ａ−２）で表される化合物であるものも好ましい。
Ｒa12-Ｐｈ12-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ22-Ｒa22      （ａ−２）
式中の記号は以下の意味を示す。
Ｒa12およびＲa22：相互に独立して、フッ素原子、塩素原子、炭素数１〜３のアルキル基、フルオロアルコキシ基。
Ｐｈ12およびＰｈ22：相互に独立して、１，４−フェニレン基、２−フルオロ−１，４−フェニレン基、３−フルオロ−１，４−フェニレン基、２−メチル−１，４−フェニレン基、または３−メチル−１，４−フェニレン基。
【００１７】
また、本発明は、前記いずれかの液晶組成物を、電極が配設された２枚の基板間に封入してなる液晶電気光学素子も提供する。
前記液晶電気光学素子としては、液晶電気光学素子に用いられるポリイミド系配向膜が、主成分として芳香族化合物を用いたポリイミド共重合体であるものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の液晶組成物は、光異性化抑制剤を含有することにより、式（ａ）で表される化合物の光異性化を抑制することができる。
特に、偏光板を使用しないなど、光刺激を受けやすい条件下においても、式（ａ）で表される化合物の光異性化を抑制できるという特長を有する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明について更に詳しく説明する。
本明細書において、式（ａ）で表される化合物を化合物（ａ）と記し、他の式で表される化合物も同様に記す。
本明細書において、特に断りのない限り、式（ａ）におけるＲa1に近いほうを常に１位とし、Ｒa2に近い方を常に４位とする。
また、本明細書において、「置換基を有していてもよい」と記載する場合、置換基とは、具体的には、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基もしくは芳香族複素環基、またはハロゲン原子、シアノ基、イソシアノ基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、ニトロ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボニル基、メルカプト基、アミノ基、アミド基である。
また、本明細書において、液晶化合物とは、液晶相を示す化合物および液晶相を示さないが液晶組成物の構成成分として有用である化合物を意味するものである。
【００２０】
化合物（ａ）において、Ｒa1およびＲa2は前記のとおりである。Ｒa1およびＲa2において、水素原子のハロゲン原子への置換と、炭素−炭素原子間または該基の結合末端へのエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子の挿入は、同一の脂肪族炭化水素基に対して同時に行われていてもよい。
１価の脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基が挙げられ、中でもアルキル基またはアルケニル基が好ましい。
以下、エーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子およびハロゲン原子の少なくとも１つによる置換を含むアルキル基を「置換アルキル基」と記す。
また、エーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子およびハロゲン原子の少なくとも１つによる置換を含むアルケニル基を「置換アルケニル基」と記す。
置換アルキル基としては、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、フルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、フルオロアルコキシアルキル基、フルオロアルキルチオ基等が挙げられる。
置換アルケニル基としては、アルケニルオキシ基、アルケニルオキシアルキル基、アルケニルチオ基、アルケニルチオアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルケニルオキシ基等が挙げられる。
【００２１】
上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられる。
アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、プロポキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基等が挙げられる。
アルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基等が挙げられる。
アルキルチオアルキル基としては、メチルチオメチル基、エチルチオメチル基、プロピルチオメチル基、ブチルチオメチル基、メチルチオエチル基、エチルチオエチル基、プロピルチオエチル基、メチルチオプロピル基、エチルチオプロピル基、プロピルチオプロピル基等が挙げられる。
アルケニル基としては、ビニル基、１−プロペニル基、１−ブテニル基、１−ペンテニル基、３−ブテニル基、３−ペンテニル基等が挙げられる。
アルケニルオキシ基としては、アリルオキシ基が挙げられる。
フルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、フルオロメチル基、２−フルオロエチル基、ジフルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、１，１，２，２−テトラフルオロエチル基、２−フルオロエチル基、３−フルオロプロピル基、４−フルオロブチル基、５−フルオロペンチル基等が挙げられる。
フルオロアルコキシ基としては、フルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、１，１−ジフルオロエトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、１，１，２，２−テトラフルオロエトキシ基、１，１−ジフルオロプロポキシ基、ヘプタフルオロプロポキシ基、１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロポキシ基等が挙げられる。
フルオロアルコキシアルキル基としては、トリフルオロメトキシメチル基等が挙げられる。
フルオロアルケニル基としては、２−フルオロエテニル基、２，２−ジフルオロエテニル基、１，２，２−トリフルオロエテニル基、３−フルオロ−１−ブテニル基、４−フルオロ−１−ブテニル基等が挙げられる。
フルオロアルキルチオ基としては、トリフルオロメチルチオ基、ジフルオロメチルチオ基、１，１，２，２−テトラフルオロエチルチオ基、２，２，２−トリフルオロエチルチオ基等が挙げられる。
【００２２】
Ｒa1およびＲa2としては、化合物（ａ）の安定性の面から、ハロゲン原子、炭素数１〜５のアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、フルオロアルキル基が好ましい。
【００２３】
なかでも、Ｒa1およびＲa2としては、フッ素原子、塩素原子、炭素数１〜３のアルキル基、フルオロアルコキシ基が好ましい。
【００２４】
化合物（ａ）において、Ａ1およびＡ2は前記のとおりである。Ａ1およびＡ2が１，４−フェニレン基であり、さらに置換基としてハロゲン原子を有する場合、１つの１，４−フェニレン基に置換するハロゲン原子の数は１つから４つであるが、中でも１つまたは２つが好ましい。トランス−１，４−シクロヘキシレン基であり、さらに置換基としてハロゲン原子を有する場合、ハロゲン原子の数は１つから４つであることが好ましい。また、ハロゲン原子はシクロヘキシレン基の１位または４位の炭素原子に結合していてもよい。
窒素原子で置換された１，４−フェニレン基としては、２，５−ピリミジニレン基または２，５−ピリジニレン基等が挙げられる。
エーテル性酸素原子、またはチオエーテル性硫黄原子で置換されたトランス−１，４−シクロへキシレン基としては、１−オキサン−２，５−ジイル基、１−チアン−２，５−ジイル基、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、１，３−ジチアン−２，５−ジイル基等が挙げられる。
Ａ1およびＡ2としては、トランス−１，４−シクロへキシレン基、１，４−フェニレン基、または１つもしくは２つのフッ素原子で置換された１，４−フェニレン基が好ましい。
【００２５】
化合物（ａ）において、Ｚ1およびＺ2は前記のとおりである。Ｚ1およびＺ2としては、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＯＣＦ2−、または−ＣＦ2Ｏ−が好ましく、化合物の安定性の面および合成の容易さから、単結合が特に好ましい。
【００２６】
化合物（ａ）において、Ｐｈ1およびＰｈ2は前記のとおりである。Ｐｈ1およびＰｈ2が１，４−フェニレン基であり、置換基としてハロゲン原子を有する場合、１つの１，４−フェニレン基に置換するハロゲン原子の数は１つから４つであるが、中でも１つまたは２つが好ましい。置換基として炭素数１〜３のアルキル基を有する場合も同様である。
Ｐｈ1およびＰｈ2としては、化合物（ａ）の安定性の面から、ハロゲン原子またはメチル基で置換されていてもよい１，４−フェニレン基が好ましく、中でも、１，４−フェニレン基、２−フルオロ−１，４−フェニレン基、３−フルオロ−１，４−フェニレン基、２−メチル−１，４−フェニレン基、または３−メチル−１，４−フェニレン基が好ましい。
【００２７】
化合物（ａ）において、ｎa1およびｎa2は前記のとおりである。ｎa1およびｎa2としては粘性等の面から、一方が１でありもう一方が０であるものが好ましく、いずれも０であるものが特に好ましい。
【００２８】
本発明の化合物（ａ）は、特許文献１等の公知文献を参考に合成できる。他にも、例えば、化合物（ａ）が対称型（Ｒa1とＲb1、Ｐｈ1とＰｈ2が同じ構造で、Ｚ1およびＺ2が単結合、ｎa1およびｎa2が０）である場合、下記のように、化合物（１）を、ブチルリチウム等の金属試薬と反応させ、リチオ化物である化合物（２）とし、これとテトラフルオロエチレンを反応させることによっても、合成することができる。
【化１】
2014025024.tif 000002
ただし、式中の記号は前記と同じ意味を示す。
【００２９】
金属試薬としては、金属リチウム、リチウムジイソプロピルアミド、ｎ−ブチルリチウムなどが挙げられ、中でもｎ−ブチルリチウムが好ましい。
反応溶媒としては、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルｔ−ブチルエーテルなどが挙げられ、中でもメチルｔ−ブチルエーテルが好ましい。
反応温度としては、反応基質によるが−３０〜−７０℃が好ましい。
【００３０】
本発明の液晶組成物において、光異性化抑制剤は、式（ａ）で表されるジフルオロスチルベン化合物の光刺激による幾何異性化反応を極力誘発させないために、液晶組成物に含有させるものである。
【００３１】
ジフルオロスチルベンの光刺激による可逆的な幾何異性化反応のメカニズムについて以下に示す。幾何異性体の一方であるトランス−ジフルオロスチルベンともう一方の幾何異性体であるシス−ジフルオロスチルベンの間にはポリイミド配向膜からの光増感による可逆的な光異性化反応にあると想定している。即ち、それぞれのジフルオロスチルベン幾何異性体は、ポリイミドが外部からの光刺激により励起されて、さらに系間交差を通して生成したポリイミド励起三重項状態より三重項エネルギーをもらうことでジフルオロスチルベンが三重項状態に励起する。通常三重項状態は一重項状態よりも寿命が長いため、励起三重項状態にあるトランス体、シス体のそれぞれのジフルオロスチルベンは準安定であるねじれ型構造に移行していくと考えられる。その後、ねじれ型構造のまま基底状態へ移り、基底状態のトランス体もしくはシス体のジフルオロスチルベンへと戻ることとなる。
【００３２】
前記の考え方とは別に、ジフルオロスチルベンが外部から入ってきた光刺激により光励起する場合もありうる。この場合についても、トランス体、シス体それぞれのジフルオロスチルベンは光吸収をして励起一重項状態になり、その後、三重項状態へ系間交差し、そのあとにジフルオロスチルベンは準安定なねじれ型構造の励起三重項状態となることが考えられる。その後は、ねじれ型構造のまま基底状態へ移り、基底状態のトランス体もしくはシス体のジフルオロスチルベンへと戻ることとなる。
【００３３】
前記のように、ジフルオロスチルベン誘導体は内因的、外因的に光刺激を受けてトランス体、シス体の間に可逆的な光異性化反応が起きることとなる。
【００３４】
ジフルオロスチルベン誘導体はトランス体、シス体では液晶物性が異なるため、光刺激によるトランス体、シス体の間での可逆的な光異性化反応が進行してしまうと平衡状態でない限りは液晶組成物の物性値に変化を起こしてしまうため、極力光異性化反応を抑制する必要がある。
【００３５】
液晶組成物が光刺激を受けやすい環境にさらされるのは、（１）パネルとしての実使用時、（２）セル作成時の封止作業時、（３）高分子分散型液晶の場合の高分子形成時、（４）組成物内に光配向剤がある場合の光配向制御時、の４つの場合が主である。
【００３６】
（１）は、液晶組成物へ到達するまでにガラスや透明導電膜、偏光板などで波長が４００ｎｍ以下の光はカットされやすくなっている。（２）および（３）は光重合性高分子を用いているので、（１）よりも短い波長（高エネルギー）の光が必要となる。（４）は光配向に必要な波長をもった光照射が必要となる。光配向剤によるが（２）および（３）と同様に、（１）よりも短い波長（高エネルギー）の光が必要となる。よって、（２）、（３）、（４）の場合では、実際はガラスや透明導電膜により光がカットされるが、液晶組成物は２５０ｎｍから４００ｎｍの波長の光の照射下にもさらされることになる。すなわち、ジフルオロスチルベン誘導体は光刺激をより受けやすくなり、光異性化しやすい環境下にある。
【００３７】
前記した環境下でジフルオロスチルベン誘導体の可逆的な光異性化反応を抑制するための方法がいくつか考えられるが、その一つにピレンとその誘導体の添加が効果的である。
【００３８】
ジフルオロスチルベンを含有する液晶組成物が、偏光板がない条件下、すなわち波長として２５０〜４００ｎｍの光にさらされた場合でも、ピレンとその誘導体を含有している該液晶組成物は物性低下の抑制を可能にする。
【００３９】
ピレンとその誘導体は液晶組成物が所望の液晶物性を損なわない程度に添加することが可能である。通常は液晶組成物の含有量として０．０００１〜１０質量％、好ましくは０．０００１〜５質量％、さらに好ましくは０．０００１〜２質量％である。
【００４０】
ピレンとその誘導体としては、液晶組成物として使用に耐えられる着色の範囲として、吸収極大が４５０ｎｍ以下である化合物が好ましい。さらに好ましくは４００ｎｍ以下である。これらの化合物は、液晶組成物としてセルの中に組み込んだときの色としては、無色または薄黄色程度である。
【００４１】
ピレンとその誘導体としては、下記化合物（ｂ）が好ましい。
【化２】
2014025024.tif 000003
式中の記号は以下の意味を示す。
Ｒb1、Ｒb2、Ｒb3、Ｒb4、Ｒb5、Ｒb6、Ｒb7、Ｒb8、Ｒb9およびＲb10：それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、−ＣＨ2Ｃｌ、−ＣＨ2ＯＨ、炭素数１〜２０のアルキル基、シアノ基、シクロへキシル基、フェニル基、ベンジル基、フェニルエチル基、シクロヘプタトリエニル基、ニトロ基、シアノ基、−ＯＲb11、−ＮＲb12Ｒb13、−ＳＲb14、−ＯＣＯＲb15、−ＣＯＲb16、−(ＣＨ2)nbＣＯＯＲb17、−Ｃ(Ｒb18)2Ｒb19、−Ｐ(Ｒb20)2、−Ｐ＝Ｏ(Ｒb21)2、または−Ｂ(Ｒb22)2。
Ｒb11：水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、シクロへキシル基、ジシクロヘキシル基、フェニル基、またはシクロヘプタトリエニル基。
Ｒb12およびＲb13：相互に独立して、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、フェニル基、ベンジル基、フェニルエチル基、またはシクロヘプタトリエニル基。
Ｒb14：水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、シクロへキシル基、フェニル基、またはシクロヘプタトリエニル基。
Ｒb15、Ｒb16およびＲb17：相互に独立して、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、フェニル基またはシクロヘプタトリエニル基。
Ｒb18：シクロヘプタトリエニル基。
Ｒb19：水素原子、メチル基またはシクロヘプタトリエニル基。
Ｒb20、Ｒb21およびＲb22：相互に独立して、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、フェニル基、または−ＯＨ。
ｎb：０〜５
【００４２】
化合物（ｂ）の中でも、入手が容易であり、化合物（ａ）の光異性化を抑制し、高い耐光性が得られることから、下記化合物（ｂ−１）が好ましい。
【化３】
2014025024.tif 000004
式中のＲb111、Ｒb112およびＲb114は、それぞれ独立して水素原子、炭素数１〜３のアルキル基である。
【００４３】
本発明の液晶組成物に光異性化抑制剤として含有してよいピレンとその誘導体は具体的には以下のような構造が挙げられる。この母骨格は置換基を有していてもよい。
【００４４】
【化４】
2014025024.tif 000005
【００４５】
本発明の液晶組成物は、化合物（ａ）が、前記化合物（ａ−１）であるものが好ましい。
【００４６】
化合物（ａ−１）において、Ｒa1１およびＲa2１は前記のとおりである。Ｒa1１およびＲa2１において、水素原子のハロゲン原子への置換と、アルキル基の結合末端へのエーテル性酸素原子の挿入は、アルキル基に対して同時に行われていてもよい。
アルキル基を置換するハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
Ｒa1１およびＲa2１としては、フッ素原子、塩素原子、炭素数１〜３のアルキル基、フルオロアルコキシ基、が好ましい。
また、化合物（ａ−１）としては、前記化合物（ａ−２）が好ましい。
【００４７】
化合物（ａ−１）としては具体的には以下のような化合物があげられる。
Ｆ-Ｐｈ-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ-Ｆ                      （ａ−１１）
ＣＦ3Ｏ-Ｐｈ-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ-ＯＣＦ3            （ａ−１２）
Ｆ-Ｐｈ(２Ｆ)-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ(３Ｆ)-Ｆ          （ａ−１３）
ＣＨ3-Ｐｈ(２Ｆ)-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ(３Ｆ)-ＣＨ3    （ａ−１４）
Ｆ-Ｐｈ(２Ｍｅ)-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ(３Ｍｅ)-Ｆ      （ａ−１５）
Ｃｌ-Ｐｈ-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ-Ｃｌ                  （ａ−１６）
Ｃ3Ｈ7-Ｐｈ-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ-Ｃ3Ｈ7                （ａ−１７）
Ｃ3Ｈ7-Ｐｈ-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ-Ｆ                    （ａ−１８）
ＣＦ3Ｏ-Ｐｈ-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ-Ｆ                  （ａ−１９）
ＣＦ3Ｏ-Ｐｈ-ＣＦ=ＣＦ-Ｐｈ(３Ｆ)-Ｆ            （ａ−１１０）
式中の記号は、前記と同じである。
【００４８】
本発明の液晶組成物に用いる化合物（ａ）の中でも、粘性が低く、光安定性が特に良好であることから、化合物（ａ−１１）、化合物（ａ−１２）、化合物（ａ−１３）、（ａ−１６）、（ａ−１９）、および（ａ−１１０）が好ましく、中でも、（ａ−１２）、（ａ−１６）、（ａ−１９）、および（ａ−１１０）がより好ましく、さらに透明点も高いことから、化合物（ａ−１２）が特に好ましい。
【００４９】
本発明は、化合物（ａ）と前記光異性化抑制剤を液晶組成物として組み合わせて使うことにより該液晶組成物は光安定性を向上させることが可能になる。また、この際、紫外線カットフィルターを併用することにより、効果的に紫外光に対する安定性を向上できる。
【００５０】
本発明の液晶組成物は、化合物（ａ）および光異性化抑制剤と、他の液晶化合物または非液晶性化合物（これらを総称して「他の化合物」という）とを混合させて液晶組成物を構成する。
【００５１】
本発明の液晶組成物における化合物（ａ）の含有量は、用途、使用目的、他の化合物の種類等により適宜変更できるが、液晶組成物全量に対して化合物（ａ）は、０．５〜５０質量％が好ましく、特に２〜２０質量％が好ましい。また、用途、使用目的等により、液晶組成物中に化合物（ａ）を２種以上含有してもよい。その場合、液晶組成物の全量に対して化合物（ａ）の合計量で０．５〜８０質量％が好ましく、特に２〜５０質量％が好ましい。
【００５２】
化合物（ａ）と混合して用いるほかの化合物としては、屈折率異方性値を調整する成分、粘性を下げる成分、低温で液晶性示す成分、誘電率異方性を向上させる成分、コレステリック性を付与する成分、二色性を示す成分、導電性を付与する成分、その他各種添加剤等が挙げられる。これらは、用途、要求性能等により適宜選択されるが、通常は、液晶化合物および該液晶化合物と類似構造を有する主成分と、必要に応じて添加される添加成分とからなるものが好ましい。
【００５３】
本発明の液晶組成物において、前記他の化合物としては、例えば、以下の式で表されるものが挙げられる。以下の式中、Ｒ3およびＲ4は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基等の基を表す。また、Ｒ3およびＲ4は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
以下の各式中、−Ｃｙ−はトランス−１，４−シクロへキシレン基を表し、−Ｐｈ−は１，４−フェニレン基を表し、−ＰｈＦＦ−はジフロオロフェニレン基を表す。
【００５４】
Ｒ3−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＰｈＦＦ−ＣＮ
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＯＯ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＯＯ−ＰｈＦＦ−ＣＮ
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＯＯ−ＰｈＦＦ−ＣＮ
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＦ＝ＣＦ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＦ＝ＣＦ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＦ＝ＣＦ−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＦ＝ＣＦ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＦ＝ＣＦ−Ｃｙ−Ｒ4
【００５５】
Ｒ3−Ｐｈ−Ｃｙ−ＣＦ＝ＣＦ−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｃｙ−ＣＦ＝ＣＦ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−ＣＦ＝ＣＦ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＨ2 ＣＨ2 −Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＨ2 ＣＨ2−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＨ2 ＣＨ2−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｃｙ−ＣＨ2 ＣＨ2−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＨ2 ＣＨ2−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−ＣＨ2 ＣＨ2−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−ＣＨ2 ＣＨ2−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＰｈＦＦ−ＣＮ
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−ＰｈＦＦ−ＣＮ
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｐｈ−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＨ2 ＣＨ2−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｐｈ−Ｒ4
【００５６】
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＨ2 ＣＨ2−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｐｈ−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＨ2 ＣＨ2−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＨ2 ＣＨ2−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｐｈ−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＯＯ−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＰｈＦＦ−ＣＮ
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＯＯ−ＰｈＦＦ−ＣＮ
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｐｈ−Ｒ
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＣＯＯ−ＰｈＦＦ−ＣＮ
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＯＣＯ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＦ2 Ｏ−Ｐｈ−Ｒ4
【００５７】
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＦ2 Ｏ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＦ2 Ｏ−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＦ2 Ｏ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＦ2 Ｏ−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｃｙ−ＣＦ2 Ｏ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−ＣＦ2 Ｏ−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−ＣＦ2 Ｏ−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＦ2 Ｏ−ＰｈＦＦ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＰｈＦＦ−ＣＦ2 Ｏ−ＰｈＦＦ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−ＣＦ2 Ｏ−ＰｈＦＦ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＰｈＦＦ−ＣＦ2 Ｏ−ＰｈＦＦ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−ＣＦ2 ＣＦ2 −Ｐｈ−Ｒ4
【００５８】
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＦ2 ＣＦ2−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−ＣＦ2 ＣＦ2−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＦ2 ＣＦ2−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｐｈ−ＣＦ2 ＣＦ2−Ｃｙ−Ｒ4
Ｒ3−Ｃｙ−Ｃｙ−ＣＦ2 ＣＦ2−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−ＣＦ2 ＣＦ2−Ｐｈ−Ｒ4
Ｒ3−Ｐｈ−Ｐｈ−ＣＦ2 ＣＦ2−Ｃｙ−Ｒ4
【００５９】
なお、これらの化合物は単なる代表例であり、該化合物中の環構造または末端基に存在する水素原子が、ハロゲン原子、シアノ基、メチル基等で置換されたものでもよい。また、シクロヘキサン環やベンゼン環が他の六員環や五員環、例えば、ピリミジン環やジオキサン環等で置換されたものでもよく、環と環との間の結合基がそれぞれ独立して他の２価の結合基、例えば−ＣＨ2 Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−ＣＯＯＣＨ2 −、−ＯＣＯＣＨ2 −または−ＣＯＣＨ2 −等に変更されているものでもよく、所望の性能に合わせて選択することができる。
【００６０】
さらに、本発明は、前記液晶組成物を液晶層の構成材として用いる液晶電気光学素子を提供する。本明細書において、液晶電気光学素子とは、表示素子に限られず、液晶の電気的または光学的特性を利用する各種の機能素子、例えば、液晶表示素子、さらに、調光窓、光シャッター、偏光変換素子、可変焦点レンズ等の用途に用いられる素子を含むものである。例えば、本発明の液晶組成物を液晶セル内に注入する等して形成される液晶層を、電極を備える２枚の基板間に挟持して構成される電気光学素子部を有する液晶電気光学素子を提供する。この液晶電気光学素子は、ツイストネマチック（ＴＮ）方式、スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）方式、ＥＣＢモード、ＶＡモード、ゲストホスト方式、動的散乱方式、フェーズチェンジ方式、ＤＡＰ方式、二周波駆動方式、強誘電性液晶表示方式等種々のモードで駆動されるものが挙げられる。
【００６１】
代表的な液晶電気光学素子としては、ツイストネマチック（ＴＮ）型液晶表示素子が挙げられる。このツイストネマチック（ＴＮ）型液晶表示素子は、まず、プラスチック、ガラス等の基板上に、必要に応じてＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等のアンダーコート層やカラーフ
ィルター層を形成し、Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 （ＩＴＯ）、ＳｎＯ2 等からなる被膜を成膜し、ホトリソグラフィ等により所要のパターンの電極を形成する。次に、必要に応じて、ポリイミド、ポリアミド、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等のオーバーコート層を形成し、配向処理する。これにシール材を印刷し、電極面が相対向するように配して周辺をシールし、シール材を硬化して空セルを形成する。
【００６２】
さらに、空セルに、本発明の組成物を注入し、注入口を封止剤で封止して液晶セルを構成する。この液晶セルに、必要に応じて、偏光板、カラー偏光板、光源、カラーフィルター、半透過反射板、反射板、導光板、紫外線カットフィルター等を積層、文字、図形等を
印刷、ノングレア加工等をして液晶電気光学素子を得ることができる。
【００６３】
なお、上述の説明は、液晶電気光学素子の基本的な構成および製法を説明したものであり、他の構成も採用できる。例えば、２層電極を用いた基板、２層の液晶層を形成した２層液晶セル、反射電極を用いた基板、ＴＦＴ、ＭＩＭ等の能動素子を形成したアクティブマトリクス基板を用いたアクティブマトリクス素子等、種々の構成のものが採用できる。
【００６４】
さらに、本発明の組成物は、前記ＴＮ型以外のモード、即ち、高ツイスト角のＳＴＮ型液晶電気光学素子や、多色性色素を用いたゲスト−ホスト（ＧＨ）型液晶電気光学素子、横方向の電界で液晶分子を基板に対して平行に駆動させるインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）型液晶電気光学素子、液晶分子を基板に対して垂直配向させるＶＡ型液晶電気光学素子、強誘電性液晶電気光学素子等、種々の方式で使用することができる。また、電気的に書き込みをする方式ではなく、熱により書き込みをする方式に用いることもできる。
【実施例】
【００６５】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。なお以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を例示しようとするものである。
【００６６】
なお、光異性化抑制剤としては、市販品（東京化成工業）である下記化合物（ｂ−１１）を使用した。
【化５】
2014025024.tif 000006
【００６７】
また、液晶透明点（Ｔｃ）は、以下の条件で測定した。
[液晶透明点（Ｔc）の測定]
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート上に液晶組成物を置き、１℃／ｍｉｎで昇温し、相変化を観察、液晶組成物のＴｃを測定し、測定値を外挿することで化合物のＴcの外挿値を算出した。
【００６８】
以下に耐光性試験方法について記載をする。
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５を９０質量％、公知の方法で合成した化合物（ａ−１１）を１０質量％に調製した液晶組成物（Ｍ１）を、ガラスセルに封入し、キセノンウェザーメーター（ＸＴ１−１５、スガ試験機社製）に入れて光照射をした。積算光量は紫外線積算光量計（本体：ＵＩＴ−２５０、受光器：ＵＶＤ−Ｓ３６５、ウシオ電機社製）を用いて照度を測定し、積算光量（Ｊ）＝照度（Ｗ／ｃｍ２）×照射時間（秒）にて算出した。積算光量として０Ｊ、３Ｊ、６Ｊの各光量のときの液晶透明点（Ｔｃ）を測定してΔＴｃを算出した。ΔＴｃは、未照射時のＴｃ0及び照射後のＴｃ1を測定し、ΔＴｃ＝Ｔｃ1−Ｔｃ0から求めた。
前記組成物（Ｍ１）全体に対して１質量％の化合物（ｂ−１１）を添加した。これを組成物（Ｍ１１）とし、前記と同様の方法で耐光性試験を行った。これらの結果を表１に示す。
【表１】
2014025024.tif 000007
表中の化合物（ａ−１１）および化合物（ｂ−１１）は前記と同じ構造である。
【００６９】
この結果から、化合物（ｂ）、特に化合物（ｂ−１１）は、光異性化抑制剤として、化合物（ａ）の耐光性を高める効果に優れることが分かった。特に、偏光板を使用しない条件下でも化合物（ａ）の異性化を抑制できることが分かった。
【００７０】
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−４７９２を９０質量％、公知の方法で合成した化合物（ａ−１８）を１０質量％に調製した液晶組成物（Ｍ２）に、組成物（Ｍ２）全体に対して１質量％の化合物（ｂ−１１）を添加した。これを組成物（Ｍ２１）とする。
これら各組成物を、前記と同様の方法で耐光性試験を行った。結果を表２に示す。
【表２】
2014025024.tif 000008
表中の化合物（ａ−１８）および化合物（ｂ−１１）は前記と同じ構造である。
【００７１】
本発明の光異性化抑制剤を液晶化合物に含有させることで、無添加の場合と比較して物性変化を小さくすることができ、光刺激に対して安定性が向上した。本発明は公知の光異性化抑制剤無添加のジフルオロスチルベンを用いた液晶組成物よりも優位性があり、有用である。
このような本願化合物を液晶組成物に用いることで、液晶電気光学素子に要求される様々な性能を持つ組成物の調製ができることが明らかになった。