(57)【要約】【課題】ナノ粒子が長期間安定して分散可能な液晶組成物、及び当該液晶組成物を含有する液晶表示素子を提供する。【解決手段】平均粒子径が１０〜１００ｎｍであり、かつ疎水化表面処理されたナノ粒子、及びカイラル化合物を含有し、かつ前記ナノ粒子の含有量が０．０１〜５．０質量％であることを特徴とする液晶組成物；ピッチが１０〜１５μｍである、前記記載の液晶組成物；並びに、少なくとも一方が透明な２枚の基板間に液晶層が狭持された構造を有し、該液晶層に前記いずれかに記載の液晶組成物を含有することを特徴とする液晶表示素子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径が１０〜１００ｎｍであり、かつ疎水化表面処理されたナノ粒子、及びカイラル化合物を含有し、かつ前記ナノ粒子の含有量が０．０１〜５．０質量％であることを特徴とする液晶組成物。
【請求項２】
ピッチが１０〜１５μｍである、請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項３】
Ｒ型カイラル化合物とＬ型カイラル化合物を含有し、前記Ｒ型カイラル化合物によるカイラルティと前記Ｌ型カイラル化合物によるカイラルティが相殺されている、請求項１又は２に記載の液晶組成物。
【請求項４】
前記ナノ粒子が、二酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及びセレン化カドミウムからなる群より選択される１種以上の核を含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶組成物。
【請求項５】
さらに、一般式（ＬＣ）
【化１】
2015105348.tif 000039
（式中、ＲＬＣは炭素原子数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上のＣＨ２基は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−Ｃ≡Ｃ−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子に置換されていてもよく、
ＡＬＣ１及びＡＬＣ２は、それぞれ独立して、
（ａ）トランス−１，４−シクロヘキシレン基（この基中に存在する１個のＣＨ２基又は隣接していない２個以上のＣＨ２基は酸素原子又は硫黄原子で置換されていてもよい。）、
（ｂ）１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個のＣＨ基又は隣接していない２個以上のＣＨ基は窒素原子で置換されていてもよい。）、及び
（ｃ）１，４−ビシクロ（２．２．２）オクチレン基、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、又はクロマン−２，６−ジイル基
からなる群より選ばれる基を表すが、上記の基（ａ）、基（ｂ）又は基（ｃ）に含まれる１つ又は２つ以上の水素原子はそれぞれ、フッ素原子、塩素原子、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３で置換されていてもよく、
ＺＬＣは単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表し、
ＹＬＣは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、及び炭素原子数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上のＣＨ２基は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子によって置換されていてもよく、
ａは１〜４の整数を表すが、ａが２、３又は４を表し、ＡＬＣ１が複数存在する場合、複数存在するＡＬＣ１は、同一であっても異なっていてもよく、ＺＬＣが複数存在する場合、複数存在するＺＬＣは、同一であっても異なっていてもよい。）で表される液晶性化合物を含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶組成物。
【請求項６】
少なくとも一方が透明な２枚の基板間に液晶層が狭持された構造を有し、該液晶層に請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶組成物を含有することを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子及びカイラル化合物を含む液晶組成物及び液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶電気光学効果素子（ＬＣ−ＥＯデバイス）は、用いられる液晶によって、ＴＮ（Twisted Nematic）型やＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型等をはじめとする様々な動作モードのものが実用化されている（非特許文献１参照。）。中でも、液晶表示素子は液晶ＴＶ、コンピュータ用モニター及び携帯電話・情報端末・ゲーム等のモバイルといった画像表示装置に広く用いられている。特に近年、高コントラスト、高速応答の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が次世代のディスプレイとして注目を集めている。
【０００３】
この遅れを解消し、動画像表示速度を高めるために、本発明者らは、液晶分子に金属ナノ粒子を混合させた液晶層を用いる技術を開発した（特許文献１参照。）。液晶層中に金属ナノ粒子が分散されていることにより、誘電率が上がる結果、液晶分子の配向変化の遅れが解消し、高速応答が可能となる。本発明者らは、液晶分子にナノ粒子を混合させた液晶層を用いることにより、ネマティック液晶のＬＣ−ＥＯデバイスにおける閾値電圧を低下させられることも報告している（非特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４８７０５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】岡野光治、及び小林駿介（共著）、「液晶―応用編」、株式会社培風館発行、１９８５年、第１３〜１５ページ。
【非特許文献２】F.Haraguchi，et.al.，Japanese Journal of Applied Physics，2007，vol.46，p.L796−797.
【非特許文献３】H.Hasebe and S.Kobayashi，SID International Symposium Digest of Technical Papers，1985，vol.21，p.81−87.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ナノ粒子を添加することによる高速応答化を充分に達成するためには、液晶材料中で該ナノ粒子が長期間安定して分散していることが重要である。そこで、本発明は、ナノ粒子が長期間安定して分散可能な液晶組成物、及び当該液晶組成物を含有する液晶表示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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねたところ、液晶組成物に、特定の大きさの疎水化表面処理したナノ粒子とカイラル化合物を共に含有させることにより、該ナノ粒子の該液晶組成物中での長期空間分散安定性が著しく向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明は、平均粒子径が１０〜１００ｎｍであり、かつ疎水化表面処理されたナノ粒子、及びカイラル化合物を含有し、前記ナノ粒子の含有量が０．０１〜５．０質量％であることを特徴とする液晶組成物を提供する。
また、本発明は、液晶層に当該液晶組成物を含有する液晶表示素子も提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る液晶組成物は、特定の大きさのナノ粒子が液晶中で長期間安定して分散し得る。このため、該液晶組成物から製造された液晶表示素子は、動作電圧を低減することができ、かつ応答時間も短縮することができる。つまり、本発明に係る液晶組成物は、高速応答性が要求される液晶デバイスの材料として、特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１において、２週間静置後のボトル２−１〜２−３の写真である。
【図２】実施例２において、液晶組成物Ａ〜Ｄから作製された各液晶表示素子の２５℃におけるＶ−Ｔ曲線を示した図である。
【図３】実施例２において、液晶組成物Ａ〜Ｄから作製された各液晶表示素子の０℃におけるＶ−Ｔ曲線を示した図である。
【図４】実施例２において、液晶組成物Ａ〜Ｄから作製された各液晶表示素子の０℃における応答時間τoff−動作電圧特性を示した図である。
【図５】実施例２において、液晶組成物Ａ〜Ｄから作製された各液晶表示素子の０℃における応答時間τon−動作電圧特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【００１２】
［液晶組成物］
本発明に係る液晶組成物は、平均粒子径が１０〜１００ｎｍであり、かつ疎水化表面処理されたナノ粒子、及びカイラル化合物を含有することを特徴とする。特定の大きさのナノ粒子（形状は不規則であってよい。）をカイラル粒子と共に含有させることにより、液晶母体において該ナノ粒子の長期安定した分散性を得ることができる。すなわち、カイラル化合物により、該液晶組成物中のナノ粒子の沈降や凝集を著しく低減又は無くすことができる。このため、本発明に係る液晶組成物を用いることにより、ＬＣ−ＥＯデバイスの動作電圧と応答時間の低減を実現することができ、さらに、コントラスト比も改善することができる。本発明に係る液晶組成物は、特に、０℃又はそれ以下の低温において、液晶表示素子等のＬＣ−ＥＯデバイスにおける応答時間の安定した低減を実現するために有用である。
【００１３】
カイラル化合物を含有させることにより液晶母体内におけるナノ粒子の分散性が長期間安定する理由としては、カイラル化合物が、液晶母体内でブラウン熱振動を行ってナノ粒子へ衝突することにより、液晶母体内におけるナノ粒子の平均間隔を一定に保っていると解釈される。カイラル分子に代えて、カイラル性を持たない異形の分子を添加することによっても、同様の効果が期待できる。
【００１４】
一方、該ナノ粒子の添加により、ＬＣ−ＥＯデバイスの動作電圧の低減と応答時間の低減については、この様なナノ粒子の添加により液晶分子の配向秩序（Order parameter）（Ｓ）が数％低下することが実験的に示されている。その結果、例えばＴＮセルの電気光学効果の光透過率（Ｔ）と印加ＡＣ電圧の実効果（Ｖ）との関係（Ｖ−Ｔ曲線）の閾値電圧（Ｖｔｈ）は、下記式（１）で与えられる。
【００１５】
【数１】
2015105348.tif 000002
【００１６】
そこで、有効弾性率（Ｋｅｆｆ）が近似値的にＳ２に比例する。また、誘電率異方性（Δε）はＳに比例するため、ＶｔｈはＳ１／２に比例し、Ｓが小さくなるとＶｔｈも小さくなる（例えば、非特許文献３参照。）。この関係から、相対的Ｖｔｈの減少率（［δＶｔｈ］／［Ｖ］）は、下記式（２）となる。
【００１７】
【数２】
2015105348.tif 000003
【００１８】
つまり、相対的Ｖｔｈの減少率は、Ｓの減少率の半分である。このようにＳの減少はＶｔｈの低減に繋がることが理解される。また、Ｓの減少はナノ粒子無添加液晶の温度を上昇させたことに対応することも実験的に示すことができた。
【００１９】
応答時間τｏｎ及びτｏｆｆに関しては、下記式（３）及び（４）となる。また、τｏｆｆの相対的変化率は、下記式（５）で与えられる。
【００２０】
【数３】
2015105348.tif 000004
【００２１】
すなわち、液晶層の厚さ（ｄ）が小さくなり、γが小さくなり、Ｋｅｆｆが大きくなるように変化すれば、τｏｆｆは短縮される。ｄの狭小化は、ＮＴＮ（Narrow gap TN）等で実現される（例えば、非特許文献３参照。）。γ１＝ａＳ２と近似されるため、Ｓが減少すると、γ１も減少する。また、τｏｆｆが短縮するためには、Ｋｅｆｆが大きくなる必要がある。さらに、秩序度は印加電圧にも依存するため、Ｋｅｆｆの増大をもたらす分子論は十分には解明されていないが、ＮＴＮ−ＬＣＤのＬＣＤ  ＭＡＳＴＥＲ（ＳＨＩＮＴＥＣＨ社製）コンピューターシミュレーションにより、Ｋｅｆｆ、特にＫ２２、Ｋ３３の増大は示されている。後記実施例においては、ＮＴＮ−ＬＣＤを用い、液晶層の厚さ（ｄ）を３μｍとしたところ、応答時間τｏｆｆが約４０％低下した（［δτｏｆｆ］／［τｏｆｆ］×１００≒−４０％）。この原因としては、カイラル化合物の添加効果として約２０％の低減、ナノ粒子の添加効果として約２０％の低減と見積もられた。すなわち、［δγ１］／［γ１］と［δＫｅｆｆ］／［Ｋｅｆｆ］はほぼ同等と見積もられている。一方で、応答時間τｏｎについては、印加電圧の増大により著しくその低減が得られていることは前記式（３）からも明らかであり、また実験的にも実現されている。該効果は、Over voltage driving効果と呼ばれている。
【００２２】
なお、本発明においては、粒子表面が疎水性処理されたナノ粒子を液晶組成物に含有させているが、平均粒子径が特定の範囲内（１０〜１００ｎｍ）であれば、表面が親水性のナノ粒子を含有させた場合であっても同様にカイラル化合物によって長期分散安定性が改善された液晶組成物が得られる。
【００２３】
［疎水化表面処理したナノ粒子］
本発明に係る液晶組成物に含まれるナノ粒子は、表面が疎水化処理されており、かつ平均粒子径が１０〜１００ｎｍである。該ナノ粒子の大きさとしては、平均粒子径が１０〜５０ｎｍのものが好ましく、１０〜４０ｎｍのものがより好ましく、２０〜４０ｎｍのものがさらに好ましい。液晶組成物に、平均粒子径が前記範囲内にあり、かつ表面が疎水性のナノ粒子を用いることにより、該液晶組成物により製造された液晶表示素子の充分な高速応答化が可能になり、動作電圧（印加電圧）と応答時間が充分に低減できる。
【００２４】
該ナノ粒子としては、１又は複数個の核を含有する粒子が好ましく、１又は複数個の無機物からなる核が疎水性物質により包含されている粒子がより好ましい。該ナノ粒子の平均粒子径が１０〜１００ｎｍの範囲内にあれば、各ナノ粒子が含有する核の数は特に限定されるものではなく、核の大きさや表面を被覆する疎水性物質の種類や大きさ等を考慮して適宜調製することができる。本発明において用いられるナノ粒子としては、平均一次粒子径が７〜４０ｎｍの無機物からなるナノ粒子を疎水化剤（疎水性の有機化合物）により処理することによって得られる、該疎水化剤に表面が覆われた不規則な形状の粒子であって、一粒子あたり７〜１０個程度の核（無機物からなる平均一次粒子径が７〜４０ｎｍのナノ粒子）が含有されているものが好ましい。なお、このように、１又は複数個のナノ粒子が有機物分子に含まれているナノ粒子は、「ナノ粒子システム」とも呼ばれる。
【００２５】
該ナノ粒子としては、核が、酸化物、半導体、又はこれらの複合体から構成される粒子が好ましい。該酸化物としては、二酸化珪素（ＳｉＯ２、シリカ）、酸化チタン（ＴｉＯ２、チタニア）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、アルミナ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２、ジルコニア）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ジルコン酸バリウム（ＢａＺｒＯ３）等が挙げられる。また、該半導体としては、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、テルル化銅（ＣｕＴｅ）等が挙げられる。これらの中でも、シリカ、チタニア及びアルミナが調製容易という点において好ましい。核が上記化合物から構成されたナノ粒子を選択することによって、液晶に対する分散性や広い周波数変調範囲での誘電率向上を実現することができる。なお、該ナノ粒子の核となる粒子は、本発明の目的を損なわない範囲において、単独又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。２種類以上を組み合わせることにより、用途に応じた周波数変調範囲を自由に選択することができ、汎用性を向上させることができる。
【００２６】
疎水性化表面処理は、ナノ粒子表面の水酸基等の反応活性基に各種の化学反応によって疎水性の官能基を修飾することにより行われる。疎水性の官能基による疎水性化としては、例えば、アルキルシリル化、ジアルキルシリル化、トリアルキルシリル化、ジアルキルシロキサン化、ジアルキルポリシロキサン化、アミノアルキルシリル化、アルキルシリル化、メタクリルシリル化、アルキル化、ジアルキル化、トリアルキル化等が挙げられる。
【００２７】
疎水化剤としてはシランカップリング剤、シリコーンオイル、シラザン等が用いられる。該疎水化剤は、１種又は２種以上混合して用いることができる。疎水化処理の方法は、例えば、撹袢装置を備えた容器に微粉末を入れ、窒素雰囲気下で撹袢し、疎水化剤を単独に、あるいは疎水化剤と電荷調整剤を必要に応じて溶剤と共に滴下若しくは噴霧し、又は疎水化剤等を加熱気化させ、微粉末と十分に分散させた後、加熱し、その後、冷却する乾式処理法によって行うことができる。
【００２８】
本発明において用いられるナノ粒子の平均粒子径は、例えば、透過型電子顕微鏡により測定することができる。具体的には、各粒子の粒子径は、透過型電子顕微鏡写真から各粒子について算出された面積円相当径とし、２００個の粒子の平均粒子径を、ナノ粒子の平均粒子径とした。
【００２９】
本発明において用いられるナノ粒子としては、ハロゲン化珪素、ハロゲン化チタン、ハロゲン化アルミニウム等のハロゲン化物の燃焼加水分解により製造されるヒュームド酸化物のナノ粒子を疎水化剤で表面処理したものが特に好ましい。ヒュームド酸化物ナノ粒子を疎水化表面処理したナノ粒子のうち、ヒュームドシリカの疎水化表面処理粒子としては例えば「ＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）」を、ヒュームドチタニアの疎水化表面処理粒子としては例えば「ＡＥＲＯＸＩＤＥ（登録商標）ＴｉＯ２」を、ヒュームドジルコニアの疎水化表面処理粒子としては例えば「ＡＥＲＯＸＩＤＥ（登録商標）ＡＬｕ」（いずれも、ＥＶＯＮＩＫ社製）を用いることができる。
【００３０】
本発明に係る液晶組成物における前記ナノ粒子の含有量は、０．０１〜５．０質量％である。本発明に係る液晶組成物としては、前記ナノ粒子の含有量は０．０１〜２．０質量％が好ましく、０．１〜２．０質量％がより好ましく、０．１〜１．２質量％がさらに好ましく、０．１〜１．０質量％がよりさらに好ましい。該ナノ粒子の含有量が前記範囲内であることにより、ナノ粒子による添加効果を充分に発揮することができる。また、本発明に係る液晶組成物には、１種類のナノ粒子のみを含有させてもよく、２種類以上を組み合わせて含有させてもよい。
【００３１】
［カイラル化合物］
本発明に係る液晶組成物に含まれるカイラル化合物としては、不斉原子をもつ化合物、軸不斉をもつ化合物、面不斉をもつ化合物、アトロプ異性体のいずれでもよく、該カイラル化合物は重合性基を有するものでも、重合性基を有しないものでもよい。
不斉原子をもつ化合物において、不斉原子は不斉炭素原子であると立体反転が起こりにくく好ましいが、ヘテロ原子が不斉原子となっていてもよい。不斉原子は鎖状構造の一部に導入されていても、環状構造の一部に導入されていてもよい。
本発明において用いられるカイラル化合物としては、不斉原子をもつ化合物が好ましく、不斉炭素原子をもつ化合物がより好ましい。
【００３２】
該液晶組成物が、不斉原子をもつ化合物としては、下記一般式（ＩＶ）で表される光学活性化合物が好ましい。
【００３３】
【化１】
2015105348.tif 000005
【００３４】
一般式（ＩＶ）中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、炭素原子数１〜３０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、水素原子、フッ素原子又はシアノ基を表す。該アルキル基の１つ又は２つ以上の隣接していないＣＨ２基は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｏ−ＳＯ２−、−ＳＯ２−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロピレン基又は−Ｓｉ（ＣＨ３）２−で置き換えられてもよく、さらに該アルキル基の１つ又は２つ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子あるいはシアノ（ＣＮ）基で置き換えられていてもよく、重合性基をもっていてもよい。さらに、該アルキル基は、縮合又はスピロ環式系を含むものでもよく、１つ又は２つ以上のヘテロ原子を含むことができる１つ又は２つ以上の芳香族又は脂肪族の環を含むものでもよい。該環は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲンで任意に置換されていてもよい。一般式（ＩＶ）で表わされる化合物としては、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、炭素原子数１〜３０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、−Ｏ−Ｒ４ｂ、−ＣＯ−Ｏ−Ｒ４ｂ、又はシアノ基であることが好ましい。−Ｏ−Ｒ４ｂ又は−ＣＯ−Ｏ−Ｒ４ｂにおけるＲ４ｂはそれぞれ独立して、炭素原子数１〜２９の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基を表す。
【００３５】
一般式（ＩＶ）中、Ｚはそれぞれ独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−Ｎ（Ｒ４ａ）−、−Ｎ（Ｒ４ａ）−ＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＳＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｓ−、−ＳＣＦ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＦ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＦ２−、−ＣＦ２ＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｎ＝Ｎ−又は単結合を表す。−ＣＯ−Ｎ（Ｒ４ａ）−又は−Ｎ（Ｒ４ａ）−ＣＯ−におけるＲ４ａはそれぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数１〜４の直鎖状又は分枝状のアルキル基を表す。一般式（ＩＶ）で表わされる化合物としては、Ｚはそれぞれ独立して、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、又は単結合であることが好ましい。
【００３６】
一般式（ＩＶ）中、Ａ１及びＡ２はそれぞれ独立して、フェニレン基、シクロヘキシレン基、ジオキソランジイル基、シクロヘキセニレン基、ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジンジイル基、ナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基から選択される環式基を表す。前記フェニレン基、ナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基は、環内の１つ又は２つ以上の−ＣＨ＝が窒素原子で置き換えられてもよい。前記シクロヘキシレン基、ジオキソランジイル基、シクロヘキセニレン基、ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基は、環内の１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−が、−Ｏ−及び／又は−Ｓ−で置き換えられてもよい。さらに、前記環式基の１つ又は２つ以上の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、シアノ基、又はニトロ（ＮＯ２）基で置き換えられてもよく、１つ又は２つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい炭素原子数１〜７のアルキル基、１つ又は２つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい炭素原子数１〜７のアルコキシ基、１つ又は２つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい炭素原子数１〜７のアルキルカルボニル基、又は１つ又は２つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい炭素原子数１〜７のアルコキシカルボニル基で置き換えられていてもよい。一般式（ＩＶ）で表わされる化合物としては、Ａ１及びＡ２はそれぞれ独立して、フェニレン基又はシクロヘキシレン基であることが好ましい。
【００３７】
一般式（ＩＶ）中、ｍは１、２、３、４又は５である。一般式（ＩＶ）で表わされる化合物としては、ｍは１又は２であることが好ましい。
【００３８】
ただし、一般式（ＩＶ）中、Ｒ１及びＲ２のうちいずれか一方又は両方が不斉原子をもつ基である。一般式（ＩＶ）で表わされる化合物としては、Ｒ１及びＲ２の両方が不斉原子をもつカイラルな基である、ジカイラル化合物であることも好ましい。ジカイラル化合物の具体例として、下記一般式（ＩＶ−ａ１）から（ＩＶ−ａ１１）のいずれかで表される化合物が挙げられる。下記一般式（ＩＶ−ａ１）〜（ＩＶ−ａ１１）における部分構造式、−Ａ１−（Ｚ−Ａ２）ｍ−は、前記一般式（ＩＶ）と同じである。
【００３９】
【化２】
2015105348.tif 000006
【００４０】
【化３】
2015105348.tif 000007
【００４１】
【化４】
2015105348.tif 000008
【００４２】
一般式（ＩＶ−ａ１）〜（ＩＶ−ａ１１）において、Ｒ３は、それぞれ独立して炭素原子数１〜１０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基を表し、該アルキル基の１つ又は２つ以上の隣接していないＣＨ２基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｏ−ＳＯ２−、−ＳＯ２−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロピレン基又は−Ｓｉ（ＣＨ３）２−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の１つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子あるいはシアノ基で置き換えられていてもよく、重合性基をもっていてもよい。重合性基としては、ビニル基、アリル基、（メタ）アクリロイル基などが挙げられる。一般式（ＩＶ−ａ１）〜（ＩＶ−ａ１１）で表わされる化合物としては、Ｒ３は、Ｃ４Ｈ９、Ｃ６Ｈ１３、Ｃ８Ｈ１７などの炭素原子数４〜８の直鎖状又は分枝状のアルキル基であることが好ましい。
【００４３】
一般式（ＩＶ−ａ１）〜（ＩＶ−ａ１１）において、Ｘ３及びＸ４は、ハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、シアノ基、フェニル基（該フェニル基の１つ又は２つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、メチル基、メトキシ基、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３で置換されていてもよい。）、メチル基、メトキシ基、−ＣＦ３、又は−ＯＣＦ３である。一般式（ＩＶ−ａ１）〜（ＩＶ−ａ１１）で表わされる化合物としては、Ｘ３は、メチル基が好ましい。ただし、一般式（ＩＶ−ａ３）及び（ＩＶ−ａ８）において、＊を付した位置が不斉原子となるためには、Ｘ４はＸ３と異なる基が選択される。
【００４４】
また、一般式（ＩＶ−ａ１）〜（ＩＶ−ａ１１）において、ｎ３は０〜２０の整数である。
【００４５】
一般式（ＩＶ−ａ４）及び（ＩＶ−ａ９）におけるＲ５は、水素原子又はメチル基である。
一般式（ＩＶ−ａ５）及び（ＩＶ−ａ１０）におけるＱは、メチレン基、イソプロピリデン基、シクロヘキシリデン基などの二価の炭化水素基が挙げられる。
一般式（ＩＶ−ａ１１）におけるｋは、０〜５の整数である。
【００４６】
一般式（ＩＶ−ａ１）〜（ＩＶ−ａ１１）で表わされる化合物としては、Ｒ３が炭素原子数４〜８の直鎖状又は分枝状のアルキル基である化合物が好ましい。中でも、一般式（ＩＶ−ａ１）〜（ＩＶ−ａ３）、（ＩＶ−ａ６）〜（ＩＶ−ａ８）、（ＩＶ−ａ１１）で表わされる化合物としては、Ｒ３が炭素原子数４〜８の直鎖状又は分枝状のアルキル基であり、Ｘ３がメチル基である化合物が好ましい。
【００４７】
一般式（ＩＶ）及び（ＩＶ−ａ１）〜（ＩＶ−ａ１１）における部分構造式、−Ａ１−（Ｚ−Ａ２）ｍ−としては、下記一般式（ＩＶ−ｂ）で表わされる構造式であることが好ましい。一般式（ＩＶ−ｂ）中、Ｚの定義は一般式（ＩＶ）におけるのと同じである。
【００４８】
【化５】
2015105348.tif 000009
【００４９】
一般式（ＩＶ−ｂ）中、環Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ独立してフェニレン基、シクロヘキシレン基又はナフタレンジイル基であり、これらの基においてベンゼン環の任意の１つ又は２つ以上の水素原子は、ハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、メチル基、メトキシ基、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３で置換されていてもよく、ベンゼン環の任意の１つ又は２つ以上の炭素原子は、窒素原子に置換されていてもよい。
【００５０】
一般式（ＩＶ−ｂ）で表わされる化合物としては、中でも、下記一般式（ＩＶ−ｂ１）〜（ＩＶ−ｂ６）のいずれかで表わされる化合物がより好ましい。ただし、これらの式においてベンゼン環の任意の１つ又は２つ以上の水素原子はハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、メチル基、メトキシ基、−ＣＦ３、又は−ＯＣＦ３で置換されていてもよく、ベンゼン環の任意の１つ又は２つ以上の炭素原子は、窒素原子に置換されていてもよい。Ｚの定義は式（ＩＶ）におけるのと同じである。
【００５１】
【化６】
2015105348.tif 000010
【００５２】
一般式（ＩＶ）で表わされる化合物が有する環としては、信頼性の面では、ピリジン環、ピリミジン環等の複素環よりも、ベンゼン環やシクロヘキサン環の方が好ましい。誘電率異方性を大きくするという面では、ピリジン環、ピリミジン環等の複素環を有する化合物を使うことが好ましいが、その場合には化合物の持つ分極性が比較的大きい。一方で、ベンゼン環やシクロヘキサン環等の炭化水素環を有する化合物である場合には、化合物の持つ分極性が低い。このため、カイラル化合物の分極性に応じて、適切な含有量を選択することが好ましい。
【００５３】
本発明において用いられるカイラル化合物としては、一般式（ＩＶ）で表わされる化合物のうち、Ｒ１及びＲ２がそれぞれ独立して、炭素原子数１〜３０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、−Ｏ−Ｒ４ｂ、−ＣＯ−Ｏ−Ｒ４ｂ、又はシアノ基（Ｒ４ｂはそれぞれ独立して、炭素原子数１〜２９の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基を表す。）であり、Ｚがそれぞれ独立して、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、又は単結合であり、Ａ１及びＡ２がそれぞれ独立して、フェニレン基又はシクロヘキシレン基であり、ｍが１又は２である化合物（ただし、Ｒ１又はＲ２のいずれか一方が不斉炭素原子をもつ。）が好ましく、後記実施例のカイラル分子（Ｃ−１）、（Ｃ−２）、又は（Ｃ−４）がより好ましく、カイラル分子（Ｃ−１）又は（Ｃ−４）がさらに好ましく、カイラル分子（Ｃ−４）が特に好ましい。
【００５４】
また、本発明に係る液晶組成物に用いられるカイラル化合物としては、軸不斉を有する化合物又はアトロプ異性体を用いることもできる。
【００５５】
軸不斉とは、下記に示すアレン誘導体や、下記に示すビフェニル誘導体など、結合軸の回転が妨げられている化合物中、軸の一端側で置換基Ｘａ及びＹａが互いに異なり、軸のもう一端側でも置換基Ｘｂ及びＹｂが互いに異なることで発現する。なお、ビフェニル誘導体など、結合軸の回転が立体障害などの影響によって妨げられる場合をアトロプ異性という。
【００５６】
【化７】
2015105348.tif 000011
【００５７】
【化８】
2015105348.tif 000012
【００５８】
本発明に係る液晶組成物に用いられる軸不斉をもつ化合物としては、例えば、下記一般式（ＩＶ−ｃ１）又は（ＩＶ−ｃ２）で表わされる化合物が挙げられる。
【００５９】
【化９】
2015105348.tif 000013
【００６０】
一般式（ＩＶ−ｃ２）中、Ｘ６１とＹ６１、Ｘ６２とＹ６２は、それぞれ、いずれか少なくとも一方が存在し、Ｘ６１、Ｘ６２、Ｙ６１、Ｙ６２は、それぞれ独立して−ＣＨ２−、−ＣＯ−、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ホウ素原子、又は珪素原子のいずれかを表す。また、窒素原子、リン原子、ホウ素原子、又は珪素原子である場合は、所要の原子価を満足するように、アルキル基、アルコキシ基、アシル基等の置換基と結合されていてもよい。
【００６１】
一般式（ＩＶ−ｃ２）中、Ｅ６１及びＥ６２は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アリル基、ベンジル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルエーテル基、アルキルエステル基、アルキルケトン基、複素環基又はこれらの誘導体のいずれかを表す。
【００６２】
また、式（ＩＶ−ｃ１）において、Ｒ６１及びＲ６２は、それぞれ独立して、アルキル基、アルコキシル基もしくはハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基を表し、Ｒ６３、Ｒ６４、Ｒ６５、Ｒ６６、Ｒ６７及びＲ６８は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、又はジアルキルアミノ基を表す。ただし、Ｒ６５とＲ６６が共に水素原子の場合は除く。
【００６３】
式（ＩＶ−ｃ１）においては、Ｒ６３、Ｒ６４及びＲ６５のうちの２つが、置換基を有していてもよいメチレン鎖を形成していてもよく、置換基を有していてもよい、モノ又はポリメチレンジオキシ基を形成していてもよい。同様に、Ｒ６６、Ｒ６７及びＲ６８のうちの２つが、置換基を有していてもよいメチレン鎖を形成していてもよく、置換基を有していてもよい、モノ又はポリメチレンジオキシ基を形成していてもよい。
【００６４】
また、本発明に係る液晶組成物に用いられるカイラル化合物としては、面不斉を有する化合物を用いることもできる。
面不斉を有する化合物としては、例えば下記一般式（ＩＶ−ｃ３）で表わされるヘリセン（Helicene）誘導体が挙げられる。このようなヘリセン誘導体においては、前後に重なり合う環の前後関係が自由に変換することができないため、環が右向きの螺旋構造をとる場合と左向きの螺旋構造をとる場合とが区別され、カイラリティーを発現する。
【００６５】
【化１０】
2015105348.tif 000014
【００６６】
一般式（ＩＶ−ｃ３）中、Ｘ６１とＹ６１、Ｘ６２とＹ６２は、それぞれ、いずれか少なくとも一方が存在し、Ｘ６１、Ｘ６２、Ｙ６１、Ｙ６２は、それぞれ独立して−ＣＨ２−、−ＣＯ−、
酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ホウ素原子、又は珪素原子のいずれかを表す。また、窒素原子、リン原子、ホウ素原子、又は珪素原子である場合は、所要の原子価を満足するように、アルキル基、アルコキシ基、アシル基等の置換基と結合されていてもよい。
【００６７】
一般式（ＩＶ−ｃ３）中、Ｅ６１及びＥ６２は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アリル基、ベンジル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルエーテル基、アルキルエステル基、アルキルケトン基、複素環基又はこれらの誘導体のいずれかを表す。
【００６８】
液晶組成物に含まれるカイラル化合物としては、螺旋構造のピッチが小さくなるように、螺旋誘起力（Helical Twisting Power）が大きい化合物が好ましい。特に４００ｎｍ以下となる螺旋ピッチの短いＤＨＦＬＣを調整する際は、螺旋誘起力が大きい化合物を使用することが好ましい。螺旋誘起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ため、原料コストの高いカイラル化合物を最小限に抑えることができ、コスト削減の観点から好ましい。この観点から、好ましいカイラル化合物として、不斉原子を有する化合物である下記一般式（ＩＶ−ｄ１）〜（ＩＶ−ｄ３）のいずれかで表される化合物や、軸不斉を有する化合物である下記一般式（ＩＶ−ｄ４）〜（ＩＶ−ｄ５）のいずれかで表される化合物が挙げられる。
【００６９】
【化１１】
2015105348.tif 000015
【００７０】
【化１２】
2015105348.tif 000016
【００７１】
一般式（ＩＶ−ｄ１）〜（ＩＶ−ｄ５）中、Ｒ７１及びＲ７２はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、シアノ（ＣＮ）基、イソシアネート（ＮＣＯ）基、イソチオシナネート（ＮＣＳ）基又は炭素数１〜２０のアルキル基を表す。該アルキル基中の任意の１つ又は２つ以上の−ＣＨ２−は、酸素原子、硫黄原子、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、又は−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル中の任意の水素原子はハロゲン原子で置き換えられてもよい。
【００７２】
一般式（ＩＶ−ｄ１）〜（ＩＶ−ｄ５）中、Ａ７１及びＡ７２はそれぞれ独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の３ないし８員環、又は、炭素原子数９以上の縮合環を表すが、これらの環の任意の１つ又は２つ以上の水素原子がハロゲン、炭素原子数１〜３のアルキル基又はハロアルキル基で置き換えられてもよく、環の１つ又は２つ以上の−ＣＨ２−は、酸素原子、硫黄原子、又は−ＮＨ−で置き換えられてもよく、環の１つ又は２つ以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよい。
【００７３】
一般式（ＩＶ−ｄ１）〜（ＩＶ−ｄ５）中、Ｚ７１及びＺ７２はそれぞれ独立して、単結合又は炭素原子数１〜８のアルキレン基を表すが、任意の−ＣＨ２−は、酸素原子、硫黄原子、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−Ｎ（Ｏ）＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ（Ｏ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、又は−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、任意の水素原子はハロゲン原子で置き換えられてもよい。
【００７４】
一般式（ＩＶ−ｄ１）〜（ＩＶ−ｄ５）中、Ｘ７１及びＸ７２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、又は−ＣＨ２ＣＨ２−を表す。
【００７５】
一般式（ＩＶ−ｄ１）〜（ＩＶ−ｄ５）中、ｍ７１及びｍ７２はそれぞれ独立して１〜４の整数を表す。ただし、式（ＩＶ−ｄ５）におけるｍ７１及びｍ７２のいずれか一方は０でもよい。
【００７６】
一般式（ＩＶ−ｄ２）中、Ａｒ７１及びＡｒ７２はそれぞれ独立して、フェニル基又はナフチル基を表す。これらの基においてベンゼン環の任意の１つ又は２つ以上の水素原子はハロゲン原子、メチル基、メトキシ基、−ＣＦ３、又は−ＯＣＦ３で置換されていてもよい。
【００７７】
本発明に係る液晶組成物においては、メソゲンを有するカイラル化合物を用いることもできる。このようなカイラル化合物として、例えば一般式（ＩＶ−ｅ１）〜（ＩＶ−ｅ３）で表わされる化合物が挙げられる。
【００７８】
【化１３】
2015105348.tif 000017
【００７９】
一般式（ＩＶ−ｅ１）〜（ＩＶ−ｅ３）中、Ｒ８１、Ｒ８２、Ｒ８３及びＹ８１は、それぞれ独立して炭素原子数１〜３０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、水素原子又はフッ素原子を表し、該アルキル基の１つ又は２つ以上の隣接していないＣＨ２基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｏ−ＳＯ２−、−ＳＯ２−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロピレン基又は−Ｓｉ（ＣＨ３）２−で置き換えられてもよく、さらに該アルキル基の１つ又は２つ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子あるいはシアノ基で置き換えられていてもよく、重合性基をもっていてもよい。前記アルキル基は、縮合又はスピロ環式系を含むものでもよく、１つ又は２つ以上のヘテロ原子を含むことができる１つ又は２つ以上の芳香族又は脂肪族の環を含むものでもよい。前記アルキル基が環を含む場合、該環中の１つ又は２つ以上の水素原子はアルキル基、アルコキシ基、ハロゲンで任意に置換されていてもよい。
【００８０】
一般式（ＩＶ−ｅ１）〜（ＩＶ−ｅ３）中、Ｚ８１、Ｚ８２、Ｚ８３、Ｚ８４及びＺ８５はそれぞれ独立して炭素原子数が１〜４０のアルキレン基を表す。該アルキル基の１つ又は２つ以上のＣＨ２基は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ２−又は−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられていてもよい。
【００８１】
一般式（ＩＶ−ｅ１）〜（ＩＶ−ｅ３）中、Ｘ８１、Ｘ８２及びＸ８３は、それぞれ独立して−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＳＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、又は単結合を表す。
【００８２】
一般式（ＩＶ−ｅ１）〜（ＩＶ−ｅ３）中、Ａ８１、Ａ８２及びＡ８３はそれぞれ独立してフェニレン基、シクロヘキシレン基、ジオキソランジイル基、シクロヘキセニレン基、ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジンジイル基、ナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基から選択される環式基を表す。前記フェニレン基、ナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基は、環内の１つ又は２つ以上の−ＣＨ＝が窒素原子で置き換えられてもよい。前記シクロヘキシレン基、ジオキソランジイル基、シクロヘキセニレン基、ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基は、環内の１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−が、−Ｏ−及び／又は−Ｓ−で置き換えられてもよい。また、これらの前記環式基の１つ又は２つ以上の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、シアノ基、又はニトロ基で置き換えられてもよく、１つ又は２つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい炭素原子数１〜７の有するアルキル基、１つ又は２つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい炭素原子数１〜７の有するアルコキシ基、１つ又は２つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい炭素原子数１〜７の有するアルキルカルボニル基、又は１つ又は２つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい炭素原子数１〜７の有するアルコキシカルボニル基で置き換えられていてもよい。
【００８３】
一般式（ＩＶ−ｅ１）〜（ＩＶ−ｅ３）中、ｍ８１、ｍ８２、ｍ８３はそれぞれ独立して０又は１であり、ｍ８１＋ｍ８２＋ｍ８３は１、２又は３である。
【００８４】
一般式（ＩＶ−ｅ１）〜（ＩＶ−ｅ２）中、ＣＨ＊８１及びＣＨ＊８２はそれぞれ独立してカイラルな２価の基を表す。ここで、ＣＨ＊８１及びＣＨ＊８２に用いられるカイラルな２価の基としては、不斉原子を有する下記の２価基
【００８５】
【化１４】
2015105348.tif 000018
【００８６】
【化１５】
2015105348.tif 000019
【００８７】
や、軸不斉を有する次の２価基
【００８８】
【化１６】
2015105348.tif 000020
【００８９】
が好ましい。ただし、ＣＨ＊８１及びＣＨ＊８２に用いられるこれらの２価基において、ベンゼン環の任意の１つ又は２つ以上の水素原子は、ハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、メチル基、メトキシ基、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３で置換されていてもよく、ベンゼン環の任意の１つ又は２つ以上の炭素原子は、窒素原子に置換されていてもよい。
【００９０】
さらに好ましくは、カイラルな２価基としてイソソルビド骨格を有する、下記の一般式で表わされる化合物が挙げられる。
【００９１】
【化１７】
2015105348.tif 000021
【００９２】
式中、Ｒ９１及びＲ９２はそれぞれ独立して炭素原子数１〜３０の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、水素原子又はフッ素原子を表す。該アルキル基の１つ又は２つ以上の隣接していないＣＨ２基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｏ−ＳＯ２−、−ＳＯ２−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロピレン基又は−Ｓｉ（ＣＨ３）２−で置き換えられてもよく、さらに該アルキル基の１つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はＣＮ基で置き換えられていてもよく、重合性基をもっていてもよい。また、前記アルキル基は、縮合又はスピロ環式系を含むものでもよく、１つ又は２つ以上のヘテロ原子を含むことができる１つ又は２つ以上の芳香族又は脂肪族の環を含むものでもよい。該環中の任意の１つ又は２つ以上の水素原子は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲンで任意に置換されていてもよい。
【００９３】
式中、Ｚ９１及びＺ９２はそれぞれ独立して−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−Ｎ（Ｒ９ａ）−、−Ｎ（Ｒ９ａ）−ＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＳＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｓ−、−ＳＣＦ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＦ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＦ２−、−ＣＦ２ＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表す。−ＣＯ−Ｎ（Ｒ９ａ）−又は−Ｎ（Ｒ９ａ）−ＣＯ−におけるＲ９ａは水素原子又は炭素原子数１〜４の直鎖状又は分枝状のアルキル基を表す。
【００９４】
一般式（ＩＶ−ｅ３）中、ＣＨ＊８３はカイラルな３価の基を表す。ＣＨ＊８３に用いられるカイラルな３価の基としては、ＣＨ＊８１及びＣＨ＊８２に用いられるカイラルな２価基の任意の位置に、−Ｘ８３（Ｚ８３Ａ８３）ｍ８３Ｒ８３が結合できることにより３価の基となればよい。
【００９５】
液晶組成物におけるピッチ（液晶分子の螺旋構造における１周期分の長さ）は、カイラル化合物の濃度の影響を受ける。液晶組成物へのカイラル化合物の添加量（質量％）が多くなるほど、ピッチ（μｍ）は小さくなる。特にカイラル化合物の添加量が１〜数質量％程度までの低い濃度の時には、カイラル化合物の添加量とピッチの積が一定という関係がよく成り立つことが知られており、これの逆数をとった螺旋誘起力（ＨＴＰ）（１／μｍ）が光学活性化合物固有の捻れ配向を誘起する力の評価パラメータとして使用されている。下記数式中、「Ｐ」はピッチ（μｍ）であり、「Ｃ」はカイラル化合物の添加量（質量％）である。
【００９６】
【数４】
2015105348.tif 000022
【００９７】
本発明に係る液晶組成物における前記カイラル化合物の含有量は、液晶組成物におけるピッチが所望の範囲内となるように、カイラル化合物の螺旋誘起力、液晶母体の種類や組成等を考慮して適宜決定できる。本発明に係る液晶組成物におけるカイラル化合物の含有量としては、液晶組成物におけるピッチが、１００μｍ以下となる量であることが好ましく、７０μｍ以下となる量であることがより好ましく、６０μｍ以下となる量であることがさらに好ましく、５〜３０μｍとなる量であることがよりさらに好ましく、１０〜１５μｍとなる量であることが特に好ましい。液晶組成物のピッチが前記範囲内となるようにカイラル化合物を添加することにより、該液晶組成物中の前記ナノ粒子の分散安定性がより高くすることができる。
【００９８】
本発明に係る液晶組成物は、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）、ＶＡ（Vertically Aligned Nematic）、ＩＰＳ（In Plane Switching）、 ＦＦＳ（Fringe Field Switching）、πセル、ＯＣＢ（Optically Compensated Birefringence）、ＳＳＦＬＣ（Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal）、Polymer-Stabilized V-FLCD、コレステリック液晶等の動作モードとして使用できる。本発明に係る液晶組成物がＴＮ及びＳＴＮ以外の場合には、Ｒ型カイラル化合物とＬ型カイラル化合物を、該Ｒ型カイラル化合物によるカイラルティと該Ｌ型カイラル化合物によるカイラルティが相殺されるように、すなわち、液晶組成物全体としてカイラリティーが打ち消されるように含有させる。
【００９９】
また、一般的には、ナノ粒子を添加した液晶組成物は、間隔の狭い液晶セルへの注入が困難な場合があるが、本発明に係る液晶組成物は、ナノ粒子に加えてカイラル化合物もが含有するため、２．５〜３μｍ程度の狭い間隔を持つ液晶セルに対しても、滑らかに注入することができるという利点もある。
【０１００】
［液晶化合物］
本発明に係る液晶組成物は、表面が疎水化処理されたナノ粒子、及びカイラル化合物に加えて、液晶化合物を含む。液晶化合物としては、既存の液晶に限られるものではなく、例えば、ネマティック液晶、スメクテック液晶、カイラルネマティック液晶、カイラルスメクテック液晶等である。
【０１０１】
本発明に係る液晶組成物としては、一般式（ＬＣ）で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
【０１０２】
【化１８】
2015105348.tif 000023
【０１０３】
一般式（ＬＣ）中、ＲＬＣは、炭素原子数１〜１５のアルキル基を表す。該アルキル基中の１つ又は２つ以上のＣＨ２基は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−Ｃ≡Ｃ−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子に置換されていてもよい。ＲＬＣのアルキル基は、それぞれ分岐鎖状の基であってもよく、直鎖状の基であってもよいが、直鎖状の基であることが好ましい。
【０１０４】
一般式（ＬＣ）中、ＡＬＣ１及びＡＬＣ２は、それぞれ独立して、下記の基（ａ）、基（ｂ）及び基（ｃ）からなる群より選ばれる基を表す。
（ａ）トランス−１，４−シクロヘキシレン基（この基中に存在する１個のＣＨ２基又は隣接していない２個以上のＣＨ２基は酸素原子又は硫黄原子で置換されていてもよい。）、
（ｂ）１，４−フェニレン基（この基中に存在する１個のＣＨ基又は隣接していない２個以上のＣＨ基は窒素原子で置換されていてもよい。）、
（ｃ）１，４−ビシクロ（２．２．２）オクチレン基、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基、又はクロマン−２，６−ジイル基。
【０１０５】
前記の基（ａ）、基（ｂ）又は基（ｃ）に含まれる１つ又は２つ以上の水素原子はそれぞれ、フッ素原子、塩素原子、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３で置換されていてもよい。
【０１０６】
一般式（ＬＣ）中、ＺＬＣは単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表す。
【０１０７】
一般式（ＬＣ）中、ＹＬＣは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、及び炭素原子数１〜１５のアルキル基を表す。該アルキル基中の１つ又は２つ以上のＣＨ２基は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子によって置換されていてもよい。
【０１０８】
一般式（ＬＣ）中、ａは１〜４の整数を表す。ａが２、３又は４を表し、一般式（ＬＣ）中にＡＬＣ１が複数存在する場合、複数存在するＡＬＣ１は、同一であっても異なっていてもよく、ＺＬＣが複数存在する場合、複数存在するＺＬＣは、同一であっても異なっていてもよい。
【０１０９】
前記一般式（ＬＣ）で表される化合物は、下記一般式（ＬＣ１）及び一般式（ＬＣ２）で表される化合物群から選ばれる１種又は２種以上の化合物であることが好ましい。
【０１１０】
【化１９】
2015105348.tif 000024
【０１１１】
一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）中、ＲＬＣ１１及びＲＬＣ２１は、それぞれ独立して炭素原子数１〜１５のアルキル基を表し、該アルキル基中の１つ又は２つ以上のＣＨ２基は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−Ｃ≡Ｃ−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子によって置換されていてもよい。一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）で表わされる化合物としては、ＲＬＣ１１及びＲＬＣ２１は、それぞれ独立して炭素原子数１〜７のアルキル基、炭素原子数１〜７のアルコキシ基、炭素原子数２〜７のアルケニル基が好ましく、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基、炭素原子数２〜５のアルケニル基がより好ましく、直鎖状であることが更に好ましく、アルケニル基としては下記構造を表すことが最も好ましい。
【０１１２】
【化２０】
2015105348.tif 000025
（式中、環構造へは右端で結合するものとする。）
【０１１３】
一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）中、ＡＬＣ１１及びＡＬＣ２１はそれぞれ独立して下記の何れかの構造を表す。該構造中、シクロヘキシレン基中の１つ又は２つ以上のＣＨ２基は酸素原子で置換されていてもよく、１，４−フェニレン基中の１つ又は２つ以上のＣＨ基は窒素原子で置換されていてもよく、また、該構造中の１つ又は２つ以上の水素原子はフッ素原子、塩素原子、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３で置換されていてもよい。
【０１１４】
【化２１】
2015105348.tif 000026
【０１１５】
一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）で表わされる化合物としては、ＡＬＣ１１及びＡＬＣ２１はそれぞれ独立して下記の何れかの構造が好ましい。
【０１１６】
【化２２】
2015105348.tif 000027
【０１１７】
一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）中、ＸＬＣ１１、ＸＬＣ１２、ＸＬＣ２１〜ＸＬＣ２３は、それぞれ独立して水素原子、塩素原子、フッ素原子、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３を表し、ＹＬＣ１１及びＹＬＣ２１はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子、フッ素原子、シアノ基、−ＣＦ３、−ＯＣＨ２Ｆ、−ＯＣＨＦ２又は−ＯＣＦ３を表す。一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）で表わされる化合物としては、ＹＬＣ１１及びＹＬＣ２１は、それぞれ独立して塩素原子、シアノ基、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３が好ましく、フッ素原子又は−ＯＣＦ３がより好ましく、フッ素原子が特に好ましい。
【０１１８】
一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）中、ＺＬＣ１１及びＺＬＣ２１は、それぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表す。一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）で表わされる化合物としては、ＺＬＣ１１及びＺＬＣ２１は、それぞれ独立して単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−又は−ＣＦ２Ｏ−が好ましく、単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＨ２−、−ＯＣＦ２−又は−ＣＦ２Ｏ−がより好ましく、単結合、−ＯＣＨ２−又は−ＣＦ２Ｏ−が更に好ましい。
【０１１９】
一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）中、ｍＬＣ１１及びｍＬＣ２１は、それぞれ独立して１〜４の整数を表す。一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）で表わされる化合物としては、ｍＬＣ１１及びｍＬＣ２１は、それぞれ独立して１、２又は３が好ましく、低温での保存安定性、応答速度を重視する場合には１又は２がより好ましく、ネマティック相上限温度の上限値を改善する場合には２又は３がより好ましい。一般式（ＬＣ１）又は（ＬＣ２）中に、ＡＬＣ１１、ＡＬＣ２１、ＺＬＣ１１及びＺＬＣ２１が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていてもよい。
【０１２０】
一般式（ＬＣ１）で表わされる化合物としては、下記一般式（ＬＣ１−ａ）から一般式（ＬＣ１−ｃ）で表される化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物であることが好ましい。
【０１２１】
【化２３】
2015105348.tif 000028
【０１２２】
一般式（ＬＣ１−ａ）〜（ＬＣ１−ｃ）中、ＲＬＣ１１、ＹＬＣ１１、ＸＬＣ１１及びＸＬＣ１２はそれぞれ独立して前記一般式（ＬＣ１）におけるＲＬＣ１１、ＹＬＣ１１、ＸＬＣ１１及びＸＬＣ１２と同じ意味を表す。一般式（ＬＣ１−ａ）から一般式（ＬＣ１−ｃ）で表される化合物としては、ＲＬＣ１１はそれぞれ独立して炭素原子数１〜７のアルキル基、炭素原子数１〜７のアルコキシ基、炭素原子数２〜７のアルケニル基が好ましく、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基、炭素原子数２〜５のアルケニル基がより好ましい。また、ＸＬＣ１１及びＸＬＣ１２はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましく、ＹＬＣ１１はそれぞれ独立してフッ素原子、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３が好ましい。
【０１２３】
一般式（ＬＣ１−ａ）〜（ＬＣ１−ｃ）中、ＡＬＣ１ａ１、ＡＬＣ１ａ２及びＡＬＣ１ｂ１は、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル基、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基を表す。また、一般式（ＬＣ１−ａ）〜（ＬＣ１−ｃ）中、ＸＬＣ１ｂ１、ＸＬＣ１ｂ２、ＸＬＣ１ｃ１〜ＸＬＣ１ｃ４はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子、フッ素原子、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３を表す。一般式（ＬＣ１−ａ）から一般式（ＬＣ１−ｃ）で表される化合物としては、ＸＬＣ１ｂ１、ＸＬＣ１ｂ２、ＸＬＣ１ｃ１〜ＸＬＣ１ｃ４はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましい。
【０１２４】
また、一般式（ＬＣ１）は、下記一般式（ＬＣ１−ｄ）から一般式（ＬＣ１−ｍ）で表される化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物であることも好ましい。
【０１２５】
【化２４】
2015105348.tif 000029
【０１２６】
一般式（ＬＣ１−ｄ）〜（ＬＣ１−ｍ）中、ＲＬＣ１１、ＹＬＣ１１、ＸＬＣ１１及びＸＬＣ１２はそれぞれ独立して前記一般式（ＬＣ１）におけるＲＬＣ１１、ＹＬＣ１１、ＸＬＣ１１及びＸＬＣ１２と同じ意味を表す。一般式（ＬＣ１−ｄ）〜（ＬＣ１−ｍ）で表わされる化合物としては、ＲＬＣ１１はそれぞれ独立して炭素原子数１〜７のアルキル基、炭素原子数１〜７のアルコキシ基、炭素原子数２〜７のアルケニル基が好ましく、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基、炭素原子数２〜５のアルケニル基がより好ましい。また、ＸＬＣ１１及びＸＬＣ１２はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましい。ＹＬＣ１１はそれぞれ独立してフッ素原子、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３が好ましい。
【０１２７】
一般式（ＬＣ１−ｄ）〜（ＬＣ１−ｍ）中、ＡＬＣ１ｄ１、ＡＬＣ１ｆ１、ＡＬＣ１ｇ１、ＡＬＣ１ｊ１、ＡＬＣ１ｋ１、ＡＬＣ１ｋ２、ＡＬＣ１ｍ１〜ＡＬＣ１ｍ３はそれぞれ独立して、１，４−フェニレン基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル基、又は１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基を表す。
【０１２８】
一般式（ＬＣ１−ｄ）〜（ＬＣ１−ｍ）中、ＸＬＣ１ｄ１、ＸＬＣ１ｄ２、ＸＬＣ１ｆ１、ＸＬＣ１ｆ２、ＸＬＣ１ｇ１、ＸＬＣ１ｇ２、ＸＬＣ１ｈ１、ＸＬＣ１ｈ２、ＸＬＣ１ｉ１、ＸＬＣ１ｉ２、ＸＬＣ１ｊ１〜ＸＬＣ１ｊ４、ＸＬＣ１ｋ１、ＸＬＣ１ｋ２、ＸＬＣ１ｍ１及びＸＬＣ１ｍ２はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子、フッ素原子、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３を表す。一般式（ＬＣ１−ｄ）〜（ＬＣ１−ｍ）で表わされる化合物としては、ＸＬＣ１ｄ１〜ＸＬＣ１ｍ２はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましい。
【０１２９】
一般式（ＬＣ１−ｄ）〜（ＬＣ１−ｍ）中、ＺＬＣ１ｄ１、ＺＬＣ１ｅ１、ＺＬＣ１ｊ１、ＺＬＣ１ｋ１、ＺＬＣ１ｍ１はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表す。一般式（ＬＣ１−ｄ）〜（ＬＣ１−ｍ）で表わされる化合物としては、ＺＬＣ１ｄ１〜ＺＬＣ１ｍ１はそれぞれ独立して−ＣＦ２Ｏ−又は−ＯＣＨ２−が好ましい。
【０１３０】
一般式（ＬＣ２）は、下記一般式（ＬＣ２−ａ）から一般式（ＬＣ２−ｇ）で表される化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物であることが好ましい。
【０１３１】
【化２５】
2015105348.tif 000030
【０１３２】
一般式（ＬＣ２−ａ）〜（ＬＣ２−ｇ）中、ＲＬＣ２１、ＹＬＣ２１、ＸＬＣ２１〜ＸＬＣ２３はそれぞれ独立して前記一般式（ＬＣ２）におけるＲＬＣ２１、ＹＬＣ２１、ＸＬＣ２１〜ＸＬＣ２３と同じ意味を表す。一般式（ＬＣ２−ａ）〜（ＬＣ２−ｇ）で表わされる化合物としては、ＲＬＣ２１はそれぞれ独立して炭素原子数１〜７のアルキル基、炭素原子数１〜７のアルコキシ基、炭素原子数２〜７のアルケニル基が好ましく、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のアルコキシ基、炭素原子数２〜５のアルケニル基がより好ましい。また、ＸＬＣ２１〜ＸＬＣ２３はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましく、ＹＬＣ２１はそれぞれ独立してフッ素原子、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３が好ましい。
【０１３３】
一般式（ＬＣ２−ａ）〜（ＬＣ２−ｇ）中、ＸＬＣ２ｄ１〜ＸＬＣ２ｄ４、ＸＬＣ２ｅ１〜ＸＬＣ２ｅ４、ＸＬＣ２ｆ１〜ＸＬＣ２ｆ４及びＸＬＣ２ｇ１〜ＸＬＣ２ｇ４はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子、フッ素原子、−ＣＦ３又は−ＯＣＦ３を表す。一般式（ＬＣ２−ａ）〜（ＬＣ２−ｇ）で表わされる化合物としては、ＸＬＣ２ｄ１〜ＸＬＣ２ｇ４はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子が好ましい。
【０１３４】
一般式（ＬＣ２−ａ）〜（ＬＣ２−ｇ）中、ＺＬＣ２ａ１、ＺＬＣ２ｂ１、ＺＬＣ２ｃ１、ＺＬＣ２ｄ１、ＺＬＣ２ｅ１、ＺＬＣ２ｆ１及びＺＬＣ２ｇ１はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表す。一般式（ＬＣ２−ａ）〜（ＬＣ２−ｇ）で表わされる化合物としては、ＺＬＣ２ａ１〜ＺＬＣ２ｇ４はそれぞれ独立して−ＣＦ２Ｏ−又は−ＯＣＨ２−が好ましい。
【０１３５】
前記一般式（ＬＣ）で表される化合物は、下記一般式（ＬＣ６）で表される化合物（ただし、一般式（ＬＣ１）又は〜一般式（ＬＣ２）で表される化合物を除く。）から選ばれる１種又は２種以上の化合物であることも好ましい。
【０１３６】
【化２６】
2015105348.tif 000031
【０１３７】
一般式（ＬＣ６）中、ＲＬＣ６１及びＲＬＣ６２は、それぞれ独立して炭素原子数１〜１５のアルキル基を表す。該アルキル基中の１つ又は２つ以上のＣＨ２基は、酸素原子が直接隣接しないように、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−又は−Ｃ≡Ｃ−で置換されてよく、該アルキル基中の１つ又は２つ以上の水素原子は任意にハロゲン置換されていてもよい。一般式（ＬＣ６）で表わされる化合物としては、ＲＬＣ６１及びＲＬＣ６２は、それぞれ独立して、炭素原子数１〜７のアルキル基、炭素原子数１〜７のアルコキシ基、炭素原子数２〜７のアルケニル基が好ましく、アルケニル基としては下記のいずれかの構造を表すことが最も好ましい。
【０１３８】
【化２７】
2015105348.tif 000032
（式中、環構造へは右端で結合するものとする。）
【０１３９】
一般式（ＬＣ６）中、ＡＬＣ６１〜ＡＬＣ６３はそれぞれ独立して下記の何れかの構造を表す。該構造中、シクロヘキシレン基中の１つ又は２つ以上のＣＨ２ＣＨ２基は−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−で置換されていてもよく、１，４−フェニレン基中１つ又は２つ以上のＣＨ基は窒素原子で置換されていてもよい。
【０１４０】
【化２８】
2015105348.tif 000033
【０１４１】
一般式（ＬＣ６）で表わされる化合物としては、ＡＬＣ６１〜ＡＬＣ６３は、それぞれ独立して下記のいずれかの構造が好ましい。
【化２９】
2015105348.tif 000034
【０１４２】
一般式（ＬＣ６）中、ＺＬＣ６１及びＺＬＣ６２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−又は−ＣＦ２Ｏ−を表し、ｍＬＣ６１は０〜３を表す。一般式（ＬＣ６）で表わされる化合物としては、ＺＬＣ６１及びＺＬＣ６２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−又は−ＣＦ２Ｏ−が好ましい。
【０１４３】
一般式（ＬＣ６）で表わされる化合物としては、下記一般式（ＬＣ６−ａ）から一般式（ＬＣ６−ｍ）で表される化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物であることが好ましい。一般式（ＬＣ６−ａ）〜一般式（ＬＣ６−ｍ）式中、ＲＬＣ６１及びＲＬＣ６２はそれぞれ独立して炭素原子数１〜７のアルキル基、炭素原子数１〜７のアルコキシ基、炭素原子数２〜７のアルケニル基又は炭素原子数２〜７のアルケニルオキシ基を表す。
【０１４４】
【化３０】
2015105348.tif 000035
【０１４５】
［液晶表示素子］
本発明に係る液晶表示素子は、液晶層を構成する液晶組成物として本発明に係る液晶組成物を用いた以外は、従来技術による液晶表示素子と同じ構造を有する。即ち、本発明に係る液晶表示素子は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間に液晶層が狭持された構造を有している。基板に設けられた配向膜と基板に設けられた電極に電気を印加して、液晶分子の配向が制御される。偏光板、位相差フィルムなどを具備させることにより、この配向状態を利用して表示をさせる。液晶表示素子としては、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＶＡ、ＩＰＳ、 ＦＦＳ、πセル、ＯＣＢ、ＳＳＦＬＣ、Polymer-Stabilized V-FLCD、コレステリック液晶などの動作モードに適用できるが、ＴＮが特に好ましい。
【０１４６】
本発明に係る液晶表示素子の基板間の距離（ｄ）は、２〜５μｍの範囲が好ましく、３．５μｍ以下が更に好ましい。液晶組成物の複屈折（Δｎ）と基板間の距離（ｄ）の積は、０．３〜０．４μｍの範囲が特に好ましく、０．３０〜０．３５μｍの範囲が更に好ましく、０．３１〜０．３３μｍの範囲が特に好ましい。液晶表示素子の基板間の距離（ｄ）及び液晶組成物の複屈折（Δｎ）と基板間の距離（ｄ）の積をそれぞれ上記範囲内とすることにより、高速応答で色再現性が好ましい表示を得ることができる。
【０１４７】
本発明に係る液晶組成物及び液晶表示素子は、従来のナノ粒子の分散安定性が低いナノ粒子含有液晶組成物に比べて、ＬＣＤ、ＬＣ−ＥＯデバイスの動作電圧を低減させ、応答速度を向上させることができるため、高フレーム周波数のＬＣ−ＴＶ（１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚ）や、低消費電圧を特徴とするフィールドシークェンシャルカラー（ＦＳ−Ｃ）ＬＣＤのさらなる普及のために有効である。さらに、３Ｄ−ＴＶ、スマートフフォン、バッドコンピューター、パーソナルコンピューターを始め現用のＬＣＤの消費電力の低減と表示性能向上に有効である。本発明に係る液晶組成物及び液晶表示素子は、０℃又はそれ以下の低温において応答時間の安定した低減を実現することができるため、ＬＣＤの性能向上に役立つ。
【実施例】
【０１４８】
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳述するが、本発明はこれらの実施例等に限定されるものではない。
【０１４９】
［実施例１］
ナノ粒子を含有させた液晶組成物をボトル内で２週間静置した時の飽和沈降厚（Suturated sedimentation height）（％）を調べ、該液晶組成物における該ナノ粒子の分散安定性を調べた。
粒子を分散させたスラリー状の液晶組成物をボトル内で静置すると、粒子が徐々に沈降し、粒子をほとんど含まない上層と、粒子が沈降している下層とに分離される。この下層の厚さ（高さ）は長時間静置すると一定となる。この一定になった状態における液晶組成物全体の高さに対する下層の高さの割合を飽和沈降厚（％）という。粒子の分散安定性が高いほど、上層が少なく、飽和沈降厚（％）が大きくなる。
【０１５０】
具体的には、表１及び表２に記載されている組成にて、液晶（表中、「ＮＬＣ」）に、フュームドシリカナノ粒子（表中、「ＮＰｓ（ＳｉＯ２）」）を１質量％となるように、カイラル化合物（表中、「カイラル分子」）をピッチが各表の値となるように、それぞれ添加して均一になるように混合し、分散性を評価した。次いで、内部が視認可能なボトルに入れて２週間室温で静置した後に、飽和沈降厚（％）を測定した。測定結果を表１及び２に示す。
【０１５１】
【表１】
2015105348.tif 000036
【０１５２】
【表２】
2015105348.tif 000037
【０１５３】
表１及び２の「ＮＬＣ」欄中、ＮＴＮ−０２、ＮＴＮ−０３−Ｐｕｒｅ、ＮＴＮ−０３  Ｅ０１８、ＮＴＮ−０３  Ｅ０８８、ＮＴＮ−０３  Ｂ１２８、ＮＴＮ−０３  Ｂ０２６、ＮＴＮ−０３  Ｗ４８９、ＮＴＮ−０３  Ｗ０９８、ＮＴＮ−０３  ００９、及びＮＴＮ−０３  ０４４は、いずれもネマティック液晶（ＤＩＣ社製）を表す。ＮＴＮ−０２はフッ素系液晶であり、ＮＴＮ−０３はシアノ系液晶である。また、表１及び２の「ＮＰｓ（ＳｉＯ２）」欄中、「Ｒ−８１２」はＡｅｒｏｓｉｌ（登録商標）Ｒ−８１２（表面がトリメチルシリル化されたフュームドシリカ、平均一次粒子径（核の平均粒子径）：約７ｎｍ、ＥＶＯＮＩＫ社製）を、「ＲＹ−３００」はＡｅｒｏｓｉｌ（登録商標）ＲＹ−３００（表面がジメチルシリコーンオイルによりジメチルポリシロキサン化されたフュームドシリカ、平均一次粒子径（核の平均粒子径）：約７ｎｍ、ＥＶＯＮＩＫ社製）を、それぞれ表す。表１及び２の「カイラル分子」欄中、「Ｃ−１」〜「Ｃ−５」は、下記カイラル分子（Ｃ−１）〜（Ｃ−５）を意味する。なお、Ａｅｒｏｓｉｌ（登録商標）Ｒ−８１２とＡｅｒｏｓｉｌ（登録商標）ＲＹ−３００は、いずれも凍結レプリカ／ＴＥＭ法により観察した結果、平均粒子径が４０ｎｍ程度の不規則な形状をしているナノ粒子であって、各粒子あたり、核となるフュームドシリカナノ粒子が７〜１０個程度包含されていた。
【０１５４】
【化３１】
2015105348.tif 000038
【０１５５】
図１に、２週間静置後のボトル２−１〜２−３の外観の写真を示す。表１及び２の結果に示すように、各種ネマティック液晶において、ピッチが小さくなるほど（すなわち、カイラル化合物の添加量が多くなるほど）、飽和沈降厚が大きくなった。特に、カイラルピッチが１２〜１４μｍ程度になるようにカイラル化合物を添加した系では、ナノ粒子が非常に良好に分散していた。これらの結果から、疎水化表面処理されたナノ粒子とカイラル化合物を共に混合することにより、該ナノ粒子の長期分散安定性が改善されること、充分な量のカイラル化合物を混合させることにより、該ナノ粒子の沈降現象が生じずに安定分散状態を保持し得ることが明らかである。また、ボトル３−１５〜３−１８のようにＲ型カイラル化合物とＬ型カイラル化合物の両方を含有する液晶組成物においてもナノ粒子の長期分散安定性が改善されていたことから、本発明に係る液晶組成物が、ＶＡ、ＩＰＳ、ＦＦＳなどの非ねじれ系ＬＣＤにも有効であることが確認された。その他、カイラル分子（Ｃ−５）を添加した系よりも、カイラル分子（Ｃ−１）〜（Ｃ−４）を添加した系のほうが、ナノ粒子の長期分散安定性に対する改善効果がより高い傾向が観察された。カイラル分子（Ｃ−１）〜（Ｃ−４）が電子求引性官能基を有しているのに対して、カイラル分子（Ｃ−５）は電子求引性官能基を有しておらず、分極が小さいことから、カイラル化合物として分極が大きいものを用いることにより、より高いナノ粒子の長期分散安定性改善効果が得られることが示唆された。
【０１５６】
［実施例２］
ネマティック液晶ＮＬＣ−０２（Δn＝０．１２５、ＤＩＣ社製）のみの液晶組成物Ａ（ピッチ＝∞）、ＮＬＣ−０２にカイラル分子（Ｃ−１）を１．３３質量％のみ添加した液晶組成物Ｂ（ピッチ＝１２μｍ（ｐ／ｄ＝４））、ＮＬＣ−０２に実施例１でも使用したＡｅｒｏｓｉｌ（登録商標）Ｒ−８１２のみを１質量％になるように添加した液晶組成物Ｃ（ピッチ＝∞）、ＮＬＣ−０２にＡｅｒｏｓｉｌ（登録商標）Ｒ−８１２を１質量％になるように添加し、カイラル分子（Ｃ−１）も添加した液晶組成物Ｄ（ピッチ＝１２μｍ（ｐ／ｄ＝４））を調製した。
【０１５７】
次いで、各液晶組成物を、ＮＴＮセル（液晶層の厚さ（ｄ）＝２．５〜３．２μｍ）に注入し、液晶表示素子を作成した。これらの液晶表示素子を用いて作成したＴＮ液晶表示装置に室温（２５℃）又は０℃にて電圧印加（最大１０Ｖ）し、光透過量を瞬間マルチ測光システムＯＰＴＩＰＲＯ（シンテック（株）製）にて電気光学測定を行った。
【０１５８】
各液晶組成物から作製された液晶表示素子の２５℃におけるＶ−Ｔ曲線（動作電圧−透過率特性）を図２に、０℃におけるＶ−Ｔ曲線を図３に、それぞれ示す。図２（Ａ）及び３（Ａ）は測定値に基づくＶ−Ｔ曲線であり、図２（Ｂ）及び３（Ｂ）はそれぞれ図２（Ａ）及び３（Ａ）のＶ−Ｔ曲線を、０Ｖにおける透過率を１にノーマライズしたＶ−Ｔ曲線である。この結果、液晶組成物Ａからなる液晶表示素子と液晶組成物Ｃからなる液晶表示素子の結果を比較すると、ピッチ＝∞の場合、２５℃ではナノ粒子添加により閾値電圧（Ｖ（Ｔ＝９０％））は、２．３０Ｖから２．１４Ｖへと低減し、低減率は−７％であった。液晶組成物Ｂからなる液晶表示素子と液晶組成物Ｄからなる液晶表示素子の結果を比較すると、ピッチ＝１２μｍ（ｐ／ｄ＝４）の場合（カイラル化合物を添加した場合）、カイラル化合物の添加により動作電圧は高電圧側にシフトしたが、ナノ粒子の添加により電圧低減も生じていた。０℃のＶ−Ｔ曲線は、２５℃と同様の傾向を示した。つまり、疎水化表面処理された特定の大きさのナノ粒子とカイラル化合物を含有させることにより、０℃程度の低温においても、動作電圧の上昇を充分に抑制することができ、かつ応答時間も非常に短縮できることが明らかである。
【０１５９】
０℃における応答時間（ＮＴＮ−ＬＣＤセルで光透過率（Ｔ）がＴ（９０％）からＴ（１０％）に変化すために要する時間）の印加電圧依存性を図４及び５に示す。図４はτoffの過程を示し、図５はτonの過程を示す。図４において、液晶組成物Ａからなる液晶表示素子と液晶組成物Ｃからなる液晶表示素子の結果を比較すると、動作電圧５．５Ｖのときの応答時間τoffは、ピッチ＝∞（ｐ／ｄ＝∞）の場合にはナノ粒子添加によりが８．２ミリ秒から５．８ミリ秒に低減していた。また、液晶組成物Ａからなる液晶表示素子と液晶組成物Ｂからなる液晶表示素子と液晶組成物Ｄからなる液晶表示素子の結果を比較すると、動作電圧５．５Ｖのときの応答時間τoffは、カイラル化合物を添加してｐ／ｄ＝４とすると８．２ミリ秒から６．２ミリ秒に低減し、さらにナノ粒子を添加すると８．２ミリ秒から５．５ミリ秒に低減した。つまり、合計の低減率（［δτｄ］／［τｄ］）は−３７％であった。また、τoffの値は、あまり動作電圧に依存していなかった。
【０１６０】
更に、ナノ粒子添加によるコントラスト比に与える効果を検討するため、実施例１及び２と同様にナノ粒子の添加濃度を０．１ｗｔ％又は０．５ｗｔ％とした各液晶組成物を使用した液晶表示素子を作製した。これらの液晶表示素子を真正面から見た角度を「０度」とし、それから左右６０度の視野角で、連続的にナノ粒子添加前と比較して、連続的に２．１〜２．３倍、上昇した。これによりナノ粒子添加によるコントラスト改善効果を確認できた。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１】
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