(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される化合物を含むモノマー、
アキラルな液晶成分Ｔ、および、
キラル化合物、
を含有する、光学的に等方性の液晶組成物。
【化２４】
0006447331.tif 000030
（式（１）中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立して水素またはメチルであり、Ｚ１〜Ｚ３はそれぞれ独立して−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯＯ−または単結合であり、ｎ１〜ｎ３はそれぞれ独立して１２〜２０の整数である。）
【請求項２】
前記液晶成分Ｔが、下記式（２）または（３）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する、請求項１に記載の液晶組成物。
【化２５】
0006447331.tif 000031
（式（２）中、Ｒ２１は炭素数１〜１２のアルキル、炭素数２〜１２のアルケニル、または炭素数１〜１１のアルコキシであり、Ｚ２１およびＺ２２はそれぞれ独立して単結合または−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｘ２１はフッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３であり、Ｌ２１〜Ｌ２３はそれぞれ独立して水素またはフッ素であり、
式（３）中、Ｒ３１は炭素数１〜１２のアルキルまたは炭素数１〜１１のアルコキシアルキルであり、Ｚ３１およびＺ３２はそれぞれ独立して単結合または−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｘ３１はフッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３であり、Ｌ３１〜Ｌ３４はそれぞれ独立して水素またはフッ素である。）
【請求項３】
下記式（１）で表される化合物を含むモノマー、
下記式（２）または式（３）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するアキラルな液晶成分Ｔ、および、
キラル化合物、
を含有する、光学的に等方性の液晶組成物。
【化２６】
0006447331.tif 000032
（式（１）中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立して水素またはメチルであり、Ｚ１〜Ｚ３はそれぞれ独立して−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯＯ−または単結合であり、ｎ１〜ｎ３はそれぞれ独立して４〜２０の整数であり、
式（２）中、Ｒ２１は炭素数１〜１２のアルキル、炭素数２〜１２のアルケニル、または炭素数１〜１１のアルコキシであり、Ｚ２１およびＺ２２はそれぞれ独立して単結合または−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｘ２１はフッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３であり、Ｌ２１〜Ｌ２３はそれぞれ独立して水素またはフッ素であり、
式（３）中、Ｒ３１は炭素数１〜１２のアルキルまたは炭素数１〜１１のアルコキシアルキルであり、Ｚ３１およびＺ３２はそれぞれ独立して単結合または−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｘ３１はフッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３であり、Ｌ３１〜Ｌ３４はそれぞれ独立して水素またはフッ素である。）
【請求項４】
前記モノマーが、下記式（１０）で表される化合物をさらに含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【化２７】
0006447331.tif 000033
（式（１０）中、Ｒ４１は、炭素数８〜２０のアルキルであり、Ｘ４１は水素またはメチルである。）
【請求項５】
式（１）で表される化合物と式（１０）で表される化合物との質量比が４５／５５〜６０／４０である請求項４に記載の液晶組成物。
【請求項６】
前記キラル化合物が、下記式（Ｋ１）〜（Ｋ７）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【化２８】
0006447331.tif 000034
（上記式中、ＲＫはそれぞれ独立して、炭素数３〜１０のアルキルまたは炭素数３〜１０のアルコキシであり、アルキル中またはアルコキシ中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく；
ＲＫ０はそれぞれ独立して、水素または炭素数１〜１０のアルキルであり；
ＡＫはそれぞれ独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の３〜８員環または炭素数９以上の縮合環であり、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；
ＹＫは独立して、水素、ハロゲン、炭素数１〜３のアルキル、炭素数１〜３のハロアルキル、芳香族性または非芳香族性の３から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、−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；
ＺＫ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；
ＸＫは単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−または−ＣＨ２ＣＨ２−であり；
ｍＫは１〜４の整数である。）
【請求項７】
−２０℃〜７０℃のいずれかの温度においてキラルネマチック相を発現し、当該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１〜６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶組成物に含まれるモノマーを重合する工程を含む、光学的に等方性の高分子／液晶複合材料の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の製造方法で得られた、光学的に等方性の高分子／液晶複合材料。
【請求項１０】
一方または両方に電極が配置された２以上の基板、前記基板間に配置された液晶媒体、および、前記電極を介して前記液晶媒体に電界を印加できる電界印加手段、を有する光素子であって、前記液晶媒体が請求項９に記載の高分子／液晶複合材料である、光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノマーを含有する液晶組成物、高分子／液晶複合材料および光素子に関する。具体的には、モノマー、アキラルな液晶成分Ｔおよびキラル化合物を含む光学的に等方性の液晶組成物、当該液晶組成物に含まれるモノマーを重合して得られる高分子／液晶複合材料、ならびに、高分子／液晶複合材料を用いた光素子に関する。
【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、携帯電話、パーソナルコンピュータ、テレビ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研究されている（特許文献１〜８、非特許文献１〜３）。
【０００３】
さらに光学的に等方性の液晶相の１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４〜６）。
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はそのスイッチング素子の種類によって、ＴＦＴ（thin film transistor）、ＭＩＭ（metal insulator metal）などに分類される。
【０００４】
ブルー相を発現する液晶材料の一例として高分子／液晶複合材料が挙げられ、当該高分子／液晶複合材料はＰＳＢＰ（Polymer Stabilized Blue Phase、高分子安定化ブルー相）を提供できる（非特許文献１）。このＰＳＢＰを用いた表示モードにおいては、駆動電圧の低下が求められている。
また、ＰＳＢＰを提供するためには、モノマーを含有する液晶組成物を、ブルー相を呈する温度において、紫外線等の照射によって前記モノマーを重合させることによって得られる。この重合温度によって、得られるＰＳＢＰの駆動電圧やコントラスト比等の電気光学物性が変化し得る。
また、ブルー相を発現する、モノマーを含有する液晶組成物を等方相で重合させることにより、光学的に等方性の高分子／液晶複合材料が得られることが報告されている（非特許文献２〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２７９６６号公報
【特許文献２】国際公開２００５／９０５２０号
【特許文献３】特開２００５−３３６４７７号公報
【特許文献４】特開２００５−１５７１０９号公報
【特許文献５】国際公開２００５／８０５２９号
【特許文献６】特開２００６−１２７７０７号公報
【特許文献７】国際公開２０１０／０５８６８１号
【特許文献８】国際公開２０１３／０８０７２４号
【非特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
このような状況の下、熱、光などに対する安定性、広い液晶相温度範囲を有し、駆動電圧が低く、また光学的に等方性の液晶相を発現する液晶媒体が求められている。また、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比、および駆動電圧が低い光素子などが求められている。  
特に、ＰＳＢＰにおいて、電気光学特性の重合温度依存性が少ないモノマーを含有する液晶組成物、すなわち、重合温度マージンが広いモノマーを含有する液晶組成物が求められている。さらに具体的には、重合して得られるＰＳＢＰの駆動電圧が低く、大きなコントラスト比を有し、かつモノマーを含有する液晶組成物の重合温度マージンが広い液晶組成物が求められている。
さらに、上記の特徴を有する光学的に等方性の液晶相を、高い生産性で提供できるモノマーを含有する液晶組成物が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、下記式（１）
【化１】
0006447331.tif 000002
（式（１）中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立して水素またはメチルであり、Ｚ１〜Ｚ３はそれぞれ独立して−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯＯ−または単結合であり、ｎ１〜ｎ３はそれぞれ独立して１２〜２０の整数である。）
で表されるモノマー（以下、「モノマー（１）」ともいう）を含有する液晶組成物（以下、「モノマー含有液晶組成物」ともいう）が、重合温度マージンが広く、駆動電圧が低く、大きなコントラスト比を有することを見出し、本発明に至った。
【０００９】
本発明は、モノマー（１）、アキラルな液晶成分Ｔおよびキラル化合物を含む光学的に等方性の液晶組成物、当該液晶組成物に含まれるモノマーを重合して得られる高分子／液晶複合材料、ならびに、高分子／液晶複合材料を用いた光素子を提供する。
【００１０】
本発明は以下の態様の発明を含む。
［１］
下記式（１）で表される化合物を含むモノマー、
アキラルな液晶成分Ｔ、および、
キラル化合物、
を含有する、光学的に等方性の液晶組成物。
【化２】
0006447331.tif 000003
（式（１）中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立して水素またはメチルであり、Ｚ１〜Ｚ３はそれぞれ独立して−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯＯ−または単結合であり、ｎ１〜ｎ３はそれぞれ独立して１２〜２０の整数である。）
［２］
前記液晶成分Ｔが、下記式（２）または（３）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する、［１］に記載の液晶組成物。
【化３】
0006447331.tif 000004
（式（２）中、Ｒ２１は炭素数１〜１２のアルキル、炭素数２〜１２のアルケニル、または炭素数１〜１１のアルコキシであり、Ｚ２１およびＺ２２はそれぞれ独立して単結合または−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｘ２１はフッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３であり、Ｌ２１〜Ｌ２３はそれぞれ独立して水素またはフッ素であり、
式（３）中、Ｒ３１は炭素数１〜１２のアルキルまたは炭素数１〜１１のアルコキシアルキルであり、Ｚ３１およびＺ３２はそれぞれ独立して単結合または−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｘ３１はフッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３であり、Ｌ３１〜Ｌ３４はそれぞれ独立して水素またはフッ素である。）
［３］
下記式（１）で表される化合物を含むモノマー、
下記式（２）または式（３）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を含有するアキラルな液晶成分Ｔ、および、
キラル化合物、
を含有する、光学的に等方性の液晶組成物。
【化４】
0006447331.tif 000005
（式（１）中、Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立して水素またはメチルであり、Ｚ１〜Ｚ３はそれぞれ独立して−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯＯ−または単結合であり、ｎ１〜ｎ３はそれぞれ独立して４〜２０の整数であり、
式（２）中、Ｒ２１は炭素数１〜１２のアルキル、炭素数２〜１２のアルケニル、または炭素数１〜１１のアルコキシであり、Ｚ２１およびＺ２２はそれぞれ独立して単結合または−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｘ２１はフッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３であり、Ｌ２１〜Ｌ２３はそれぞれ独立して水素またはフッ素であり、
式（３）中、Ｒ３１は炭素数１〜１２のアルキルまたは炭素数１〜１１のアルコキシアルキルであり、Ｚ３１およびＺ３２はそれぞれ独立して単結合または−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｘ３１はフッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３であり、Ｌ３１〜Ｌ３４はそれぞれ独立して水素またはフッ素である。）
［４］  
前記モノマーが、下記式（１０）で表される化合物をさらに含有する、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【化５】
0006447331.tif 000006
（式（１０）中、Ｒ４１は、炭素数８〜２０のアルキルであり、Ｘ４１は水素またはメチルである。）
［５］
式（１）で表される化合物と式（１０）で表される化合物との質量比が４５／５５〜６０／４０である［４］に記載の液晶組成物。
［６］
前記キラル化合物が、下記式（Ｋ１）〜（Ｋ７）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を含む、［１］〜［５］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【化６】
0006447331.tif 000007
（上記式中、ＲＫはそれぞれ独立して、炭素数３〜１０のアルキルまたは炭素数３〜１０のアルコキシであり、アルキル中またはアルコキシ中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく；
ＲＫ０はそれぞれ独立して、水素または炭素数１〜１０のアルキルであり；
ＡＫはそれぞれ独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の３〜８員環または炭素数９以上の縮合環であり、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；
ＹＫは独立して、水素、ハロゲン、炭素数１〜３のアルキル、炭素数１〜３のハロアルキル、芳香族性または非芳香族性の３から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、−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；
ＺＫ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；
ＸＫは単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−または−ＣＨ２ＣＨ２−であり；
ｍＫは１〜４の整数である。）
［７］
−２０℃〜７０℃のいずれかの温度においてキラルネマチック相を発現し、当該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、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
［８］
［１］〜［７］のいずれか１項に記載の液晶組成物に含まれるモノマーを重合する工程を含む、光学的に等方性の高分子／液晶複合材料の製造方法。
［９］
［８］に記載の製造方法で得られた、光学的に等方性の高分子／液晶複合材料。
［１０］
一方または両方に電極が配置された２以上の基板、前記基板間に配置された液晶媒体、および、前記電極を介して前記液晶媒体に電界を印加できる電界印加手段、を有する光素子であって、前記液晶媒体が［９］に記載の高分子／液晶複合材料である、光素子。
【００１１】
本明細書において、「光学的に等方性の液晶組成物」とは光学的に等方性であり、かつ、液晶性を有する組成物である。すなわち、本明細書において、「光学的に等方性の液晶組成物」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を有する性質を有する組成物である。このような性質の具体例として、広義のブルー相が挙げられる（ブルー相Ｉ、ブルー相ＩＩ、ブルー相ＩＩＩ）。
また、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、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。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。
【００１２】
本明細書において、「液晶化合物」とはメソゲンを有する化合物を表し、液晶相を発現する化合物に限定されない。具体的には、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を発現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。
本明細書において、「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。
本明細書において、「アキラル成分」とはアキラルなメソゲン化合物であって、光学活性化合物および重合性官能基を有する化合物を含まない成分である。したがって、「アキラル成分」には、キラル化合物、モノマー、重合開始剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、硬化剤、安定剤等は含まれない。
本明細書において、「キラル化合物」は、光学活性化合物であり、液晶組成物に所望のねじれた分子配列を与える為に添加されるために用いられる成分である。
本明細書において、「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。
本明細書において、「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。
【００１３】
本明細書において、「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。
【００１４】
また、たと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。化合物の式において、六角形で囲んだＢ４１、Ｃ、Ｄなどの記号はそれぞれ環Ｂ４１、環Ｃ、環Ｄ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量に基づいた重量百分率（重量％）である。環Ｒ４ａ、Ｌ４０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。
【００１５】
本明細書中、「アルキル」は直鎖でも分岐でもよく、具体例としては、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１、−Ｃ１１Ｈ２３、および−Ｃ１２Ｈ２５が挙げられる。
【００１６】
本明細書中、「アルケニル」は直鎖でも分岐でもよく、具体例としては、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、および−（ＣＨ２）３−ＣＨ＝ＣＨ２が挙げられる。
また、−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。また、アルケニル基の位置はベンゼン環と共役を作らない位置が好ましい。
本明細書中、「アルキニル」は直鎖でも分岐でもよく、具体例としては、−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が挙げられる。
【００１７】
本明細書中、「アルコキシ」は直鎖でも分岐でもよく、具体例としては、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３および−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９、−ＯＣ１０Ｈ２１、および−ＯＣ１１Ｈ２３が挙げられる。
本明細書中、「アルコキシアルキル」は直鎖でも分岐でもよく、具体例としては、−ＣＨ２ＯＣＨ３、−ＣＨ２ＯＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＯＣ３Ｈ７、−（ＣＨ２）２−ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）２−ＯＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２−ＯＣ３Ｈ７、−（ＣＨ２）３−ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）４−ＯＣＨ３、および−（ＣＨ２）５−ＯＣＨ３が挙げられる。
本明細書中、「アルケニルオキシ」は直鎖でも分岐でもよく、具体例としては、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、および−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５が挙げられる。
【００１８】
本明細書中、「ハロゲン」の具体例としては、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素が挙げられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の好ましい態様のモノマー含有液晶組成物は、重合温度の範囲が広い。
本発明の好ましい態様のモノマー含有液晶組成物から調製された高分子／液晶複合材料はコントラストの差が小さく、熱、光などに対する安定性、光学的に等方性の液晶相の高い上限温度と低い下限温度を示し、駆動電圧が低く、大きなコントラスト比を有する。
本発明の好ましい態様の光学的に等方性の液晶相で駆動される光素子は、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、かつ高速な電気光学応答が可能であり、大きなコントラスト比を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】
【００２１】
本発明の光学的に等方性の液晶相を発現する液晶組成物は、モノマー（１）を含むモノマー、アキラルな液晶成分Ｔ、および、キラル化合物を含有する液晶組成物である。以下、本発明の液晶組成物、光学的に等方性の高分子／液晶複合材料および光素子について説明する。
【００２２】
１  光学的に等方性の液晶組成物
本明細書において、「光学的に等方性の液晶組成物」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を有する性質を有する組成物である。「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、単に「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。
【００２３】
本明細書において、「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。
【００２４】
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。
【００２５】
一般的に、ブルー相は、ブルー相Ｉ、ブルー相ＩＩ、ブルー相ＩＩＩの３種類に分類され、これら３種類のブルー相はすべて光学活性であり、かつ、等方性である。ブルー相Ｉやブルー相ＩＩのブルー相では異なる格子面からのブラッグ反射に起因する２種以上の回折光が観測される。ブルー相は一般的に非液晶等方相とキラルネマチック相の間で観測される。
【００２６】
光学的に等方性の液晶相が２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。２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。
【００２７】
２色以上の回折光を示さない光学的に等方性の液晶相は、ブラッグ反射による反射光強度が抑えられる、あるいは低波長側にシフトするという利点がある。
また、可視光の光を反射する液晶媒体では、表示素子として利用する場合に色味が問題となることがあるが、２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。
【００２８】
液晶成分Ｔとキラル化合物とを含む本発明の液晶組成物において、キラル化合物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、ネマチック相を発現する組成物は、化合物１および必要に応じてその他の成分を含む。
【００２９】
また、本発明のモノマー含有液晶組成物は、液晶成分Ｔとキラル化合物を混合して得られる光学的に等方性の液晶相を発現する組成物に、モノマー（１）を添加しても得ることができる。
【００３０】
以下、当該液晶組成物に含まれる各成分を説明する。
【００３１】
２  モノマー
２．１  モノマー（１）
２．１．１  モノマー（１）の性質
モノマー（１）は、モノマー含有液晶組成物の重合温度の範囲を広げるために有用な化合物である。また、液晶組成物への相溶性が良好なため、モノマー含有液晶組成物の保存安定性も良好である。
モノマー（１）は、式（２）で表される化合物や式（３）で表される化合物を液晶成分として用いた液晶組成物において、得られる液晶組成物の重合温度範囲を広くし、コントラストの差を小さくすることができる。
【００３２】
式（１）中、ｎ１、ｎ２およびｎ３は、長いほうがＰＳＢＰの大きなコントラスト比が可能となる。一方、長すぎると、化合物製造において、再結晶が難しくなるなど、製造面での難易度が増す。
【００３３】
光学的に等方性の液晶相の発現を容易にすることと、大きなコントラスト比を両立するために、本発明の液晶組成物の全量に対して、モノマー（１）を１〜２０重量％含有することが好ましく、２〜１０重量％含有することがさらに好ましく、３〜８重量％含有することが特に好ましい。
【００３４】
２．１．２  モノマー（１）の合成
モノマー（１）は公知の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。モノマー（１）を合成する方法は複数あり、市販の試薬から適宜、合成することが可能である。
また、モノマー（１）を合成する際、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。
【００３５】
モノマー（１）の合成スキームの一例を示す。なお、モノマー（１）の合成が当該スキームに限定されることはない。
【化７】
0006447331.tif 000008
（上記スキーム中のｎは４〜２０の整数である）
【００３６】
２．２  その他のモノマー
本発明の液晶組成物のモノマーとして、モノマー（１）以外に、さらに他のモノマーを含んでもよい。さらに含まれるモノマーは、メソゲンを有するモノマーであっても、メソゲンを有さないモノマーであってもよい。
メソゲンを有さないモノマーとしては、式（１０）で表されるモノマー（以下、「モノマーＮＭＭ」ともいう）を用いることが好ましい。
【００３７】
モノマーＮＭＭは公知の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。モノマーＮＭＭは公知の方法を用いて、市販の試薬から適宜、合成することが可能である。
モノマーＮＭＭの製造工程に真空工程がある場合には、式（１０）中のＲ４１の炭素数は多いことが好適であり、好ましい炭素数は１４以上である。
【００３８】
モノマー（１）とモノマーＮＭＭとの質量比は４５／５５〜６０／４０であることが好ましく、より好ましくは５０／５０〜６０／４０である。
【００３９】
３  液晶成分Ｔ
本発明の液晶組成物および高分子／液晶複合材料に含まれる液晶成分Ｔは、アキラルな液晶成分Ｔであり、光学的に等方性の液晶相を発現できる性質を有するものであれば特に限定されない。
しかし、液晶成分Ｔに含まれるモノマー（１）との関係から、液晶成分Ｔは式（２）で表される化合物（以下、「化合物（２）」という）および式（３）で表される化合物（以下、「化合物（３）」という）からなる群から選択される１以上の化合物からなることが好ましい。
また、必要に応じて、後述の式（４）で表される化合物（以下、「化合物（４）」という）および式（５）で表される化合物（以下、「化合物（５）」という）からなる群から選ばれる１以上をさらに含んでもよい。
【００４０】
本発明の液晶組成物において、液晶成分Ｔを全量に対して７５〜９５重量％含有することが好ましく、８０〜９３重量％含有することがさらに好ましく、８２〜９０重量％含有することが特に好ましい。
また、本発明の高分子／液晶複合材料において、液晶成分Ｔを全量に対して７５〜９５重量％含有することが好ましく、８０〜９３重量％含有することがさらに好ましく、８２〜９０重量％含有することが特に好ましい。
【００４１】
３．１  化合物（２）
化合物（２）は比較的高い透明点、比較的大きな誘電率異方性、比較的大きな屈折率異方性を有する。化合物（２）を含む液晶成分Ｔは低い電圧で駆動できるため、液晶成分Ｔを含む高分子／液晶複合材料の駆動電圧が低くなり、光素子に用いる組成物として有用である。
【００４２】
液晶成分Ｔの全量に対して、液晶成分Ｔは化合物（２）を合計で１重量％〜６０重量％含有することが好ましく、５重量％〜４０重量％含有することがさらに好ましく、１０重量％〜３０重量％含有することが特に好ましい。
【００４３】
化合物（２）として、下記式（２−Ａ）〜（２−Ｆ）で表される化合物を用いることがさらに好ましく、下記式（２−Ｂ）、（２−Ｄ）または（２−Ｅ）で表される化合物を用いることが特に好ましい。
【化８】
0006447331.tif 000009
（上記式中、Ｒ２Ａは炭素数１〜１０のアルキルであり；
Ｘ２Ａはフッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３である。）
【００４４】
３．２  化合物（３）
化合物（３）は比較的高い透明点、比較的大きな誘電率異方性、および、他の液晶化合物との良好な相溶性を有する。化合物（３）を含む液晶成分Ｔは低い電圧で駆動でき、ネマチック相の温度範囲が広い。このため、液晶成分Ｔを用いた高分子／液晶複合材料の駆動電圧が低く、かつ、光学的に等方性の液晶相を発現する温度範囲が広いため、光素子に用いる組成物として有用である。
【００４５】
液晶成分Ｔの全量に対して、液晶成分Ｔは化合物（３）を合計で１０重量％〜８０重量％含有することが好ましく、３０重量％〜７５重量％含有することがさらに好ましく、４０重量％〜７５重量％含有することが特に好ましい。
【００４６】
化合物（３）においては、下記式（３−Ａ）〜（３−Ｆ）で表される化合物を用いることがさらに好ましく、下記式（３−Ｂ）〜（３−Ｅ）で表される化合物を用いることが特に好ましく、下記式（３−Ｂ）または（３−E）で表される化合物を用いることが最も好ましい。
【化９】
0006447331.tif 000010
（上記式中、Ｒ３Ａは独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数１〜９のアルコキシアルキルであり；
Ｘ３Ａはフッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３である。）
【００４７】
３．３  化合物（４）
液晶成分Ｔは、さらに下記式（４）で表される化合物を少なくとも１つ含んでもよい。
【化１０】
0006447331.tif 000011
（式中、Ｒ４は炭素数１〜１２のアルキル、炭素数２〜１２のアルケニル、または炭素数１〜１１のアルコキシであり、
Ｚ４１、Ｚ４２、Ｚ４３およびＺ４４は独立して、単結合、エチレン、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＣＦ２−であり、
環Ｂ４１、Ｂ４２、およびＢ４３はそれぞれ独立して、下記（ＲＧ−１）〜（ＲＧ−６）であるが、ｎ４１が１かつｎ４２が０の場合、Ｂ４１が（ＲＧ−５）かつＢ４３が（ＲＧ−５）または（ＲＧ−６）、かつＺ４１が単結合、かつ、Ｚ４３とＺ４４が単結合と−ＣＦ２Ｏ−または−ＣＦ２Ｏ−と単結合であることはなく、環Ｂ４１が（ＲＧ−３）、環Ｂ４３が（ＲＧ−５）もしくは（ＲＧ−６）、Ｚ４１が単結合、ならびに、Ｚ４３とＺ４４が単結合と−ＣＦ２Ｏ−または−ＣＦ２Ｏ−と単結合であることはなく、
Ｘ４は、フッ素、塩素、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３であり、
Ｌ４６〜Ｌ４９はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、
ｎ４１およびｎ４２はそれぞれ独立して０または１である。）
【化１１】
0006447331.tif 000012
【００４８】
化合物（４）の屈折率異方性を上げるためには、式（４）中のＢ４１〜Ｂ４３は（ＲＧ−４）〜（ＲＧ−６）が好ましく、粘度を下げるためには式（４）中のＢ４１〜Ｂ４３は（ＲＧ−１）であることが好ましく、誘電率異方性を上げるためには式（４）中のＢ４１〜Ｂ４３は（ＲＧ−３）、（ＲＧ−６）が好ましい。
【００４９】
化合物（４）の誘電率異方性を上げるため、または、相溶性を良好にするためには、式（４）中のＺ４１、Ｚ４２、Ｚ４３、およびＺ４４のいずれか１つは−ＣＦ２Ｏ−であることが好ましい。
化合物（４）の粘度を低下させるためには、式（４）中のＺ４１、Ｚ４２、Ｚ４３、およびＺ４４は単結合であることが好ましい。
化合物（４）の誘電率異方性を大きくするためには、Ｌ４８およびＬ４９は共にフッ素である、Ｘ４はフッ素または−ＣＦ３である、または、Ｘ４は塩素であることが好ましい
化合物（４）の透明点を高くするためには、Ｌ４７およびＬ４９は共に水素であること、または、ｎ４１＋ｎ４２＝１が好ましい。
化合物（４）の相溶性を良好にするためには、Ｘ４はフッ素または−ＯＣＦ３である、または、ｎ４１＋ｎ４２＝０が好ましい。
【００５０】
化合物（４）において、式（４−１）〜（４−８）で表される化合物を用いることが好ましい。
【化１２】
0006447331.tif 000013
（式（４−１）〜（４−８）中、Ｒ４Ａは炭素数１〜１２のアルキル、炭素数２〜１２のアルケニル、または炭素数１〜１１のアルコキシであり；
Ｘ４Ａはフッ素、塩素、−ＣＦ３、または−ＯＣＦ３であり、Ｌ４０〜Ｌ４９はそれぞれ独立して水素またはフッ素であるが、Ｌ４６およびＬ４７がともにフッ素である場合は、Ｌ４８およびＬ４９はいずれもフッ素である。）
【００５１】
式（４−１）〜（４−３）で表される化合物は透明点が高く、５環化合物としては相溶性に優れる。式（４−４）と（４−６）で表される化合物は透明点が高く、誘電率異方性が比較的大きく、屈折率異方性が大きい。式（４−５）〜（４−７）で表される化合物は相溶性に優れる。化合物（４−８）は透明点が高く、屈折率異方性が大きい。
式（４−１）〜（４−７）において、Ｌ４０〜Ｌ４９がフッ素である数が多いほど、化合物の誘電率異方性が大きい。
【００５２】
化合物（４）は、大きな誘電率異方性あるいは低温での良好な相溶性を有する組成物の調製に適している。液晶成分Ｔの全量に対して、液晶成分Ｔは化合物（４）を合計で５重量％〜４０重量％含有することが好ましく、５重量％〜３０重量％含有することがさらに好ましく、５重量％〜２０重量％含有することが特に好ましい。
【００５３】
３．４  化合物（５）
液晶成分Ｔは、さらに下記式（５）で表される化合物を少なくとも１つ含んでもよい。
【化１３】
0006447331.tif 000014
（式（５）中、Ｒ５ＡおよびＲ５Ｂはそれぞれ独立して、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数２〜１２のアルケニル、炭素数１〜１２のアルコキシまたは少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数２〜１２のアルケニルであり；
化合物（５）中、Ｚ５１はそれぞれ独立して、単結合、エチレン、または−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−であり、ｒが２以上である時、そのうちの少なくとも２つのＺ５１は同じであっても、異なってもよく；
ｒは、１、２または３であり；
環ＣおよびＤはそれぞれ独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレンまたは２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり、ｒが２以上である時、そのうちの少なくとも２つの環Ｃは同じであっても、異なってもよい。）
【００５４】
化合物（５）は、比較的誘電率異方性値の絶対値が小さく、比較的中性に近い化合物である。
【００５５】
化合物（５）の粘度調整または屈折率異方性を調整することを容易にするためには、式（５）中のｒが１であることが好ましい。
化合物（５）の透明点を高くするためには、光学的に等方性の液晶相を発現する温度範囲を広げるため、または、屈折率異方性を調整するためには式（５）中のｒが２または３であることが好ましい。
化合物（５）の粘度を下げるためには、式（５）中のＲ５ＡおよびＲ５Ｂはそれぞれ独立して、炭素数２〜１２のアルケニル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘプチル、メトキシ、エトキシ、２，２−ジフルオロビニル、４，４−ジフルオロ−３−ブテニル、２，２−ジフルオロビニルまたは４，４−ジフルオロ−３−ブテニルが好ましい。
化合物（５）の紫外線に対する安定性を上げるため、または熱に対する安定性を上げるためには、式（５）中のＲ５ＡおよびＲ５Ｂは炭素数１〜１２のアルキルであることが好ましい。
化合物（５）の光学異方性を上げるためには、環Ｃおよび環Ｄは１，４−フェニレンまたは３−フルオロ−１，４−フェニレンであることが好ましい。化合物（５）の粘度を下げるためには、環Ｃおよび環Ｄは１，４−シクロへキシレンであることが好ましい。
化合物（５）の粘度を下げるためには、式（５）中のＺ５１は単結合が好ましい。
【００５６】
Ｒ５ＡおよびＲ５Ｂはそれぞれ独立して、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられたアルケニルは、２，２−ジフルオロビニル、３，３−ジフルオロ−２−プロペニル、４，４−ジフルオロ−３−ブテニル、５，５−ジフルオロ−４−ペンテニル、および６，６−ジフルオロ−５−ヘキセニルが好ましい。
【００５７】
化合物（５）において、式（５−１）〜（５−１３）で表される化合物を用いることが好ましい。
【化１４】
0006447331.tif 000015
（式中、Ｒ５ＡおよびＲ５Bはそれぞれ独立して、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数２〜１２のアルケニル、炭素数１〜１２のアルコキシまたは少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数２〜１２のアルケニルである。）
【００５８】
これらの化合物の中で、化合物（５−１）〜（５−３）は粘度が比較的低く、化合物（５−４）〜（５−８）は透明点が比較的高く、化合物（５−９）〜（５−１３）は透明点が比較的高い。
【００５９】
液晶成分Ｔにおいて化合物（５）の含有量が多すぎると、液晶組成物の駆動電圧が高くなり、粘度が低くなる。したがって、液晶組成物の粘度および駆動電圧の要求値を満たす範囲で、化合物（５）の含有量は少ないほうが望ましい。
液晶成分Ｔの全量に対して、液晶成分Ｔは化合物（５）を合計で０重量％〜４０重量％含有することが好ましく、０重量％〜４０重量％含有することがさらに好ましく、０重量％〜２０重量％含有することが特に好ましく、０重量％〜１０重量％含有することが最も好ましい。
【００６０】
４  キラル化合物
本発明の光学的に等方性の液晶組成物が含有するキラル化合物は光学活性化合物であり、ラジカル重合性基を有さない化合物から選ばれた化合物からなることが好ましい。
本発明の液晶組成物に用いられるキラル化合物としては、ねじり力（Helical Twisting Power，ＨＴＰ）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、化合物（Ｋ１）〜（Ｋ７）で表される化合物が好ましい。なお、化合物（Ｋ４）〜（Ｋ７）は、ビナフチル基、オクタヒドロナフチル基が光学活性部位であり、かつ、キラル化合物の掌性は問わない。
【化１５】
0006447331.tif 000016
（上記式中、ＲＫはそれぞれ独立して、炭素数３〜１０のアルキルまたは炭素数３〜１０のアルコキシであり、アルキル中またはアルコキシ中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく；
ＲＫ０はそれぞれ独立して、水素または炭素数１〜１０のアルキルであり；
ＡＫはそれぞれ独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の３〜８員環または炭素数９以上の縮合環であり、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；
ＹＫは独立して、水素、ハロゲン、炭素数１〜３のアルキル、炭素数１〜３のハロアルキル、芳香族性または非芳香族性の３から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、−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；
ＺＫ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；
ＸＫは単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−または−ＣＨ２ＣＨ２−であり；
ｍＫは１〜４の整数であり；ｍＫが２以上のとき、複数ある（ＡＫ−ＺＫ）はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。）
【００６１】
本発明の液晶組成物に含有されるキラル化合物としては、化合物（Ｋ４−１）〜（Ｋ４−６）、（Ｋ５−１）〜（Ｋ５−３）、（Ｋ６−１）〜（Ｋ６−６）および（Ｋ７−１）〜（Ｋ７−２）が好ましく、化合物（Ｋ４−５）、（Ｋ５−１）〜（Ｋ５−３）、（Ｋ６−５）〜（Ｋ６−６）および（Ｋ７−１）〜（Ｋ７−２）がさらに好ましい。
【化１６】
0006447331.tif 000017
【化１７】
0006447331.tif 000018
（上記式中のＲＫはそれぞれ独立して、炭素数３〜１０のアルキルまたは炭素数３〜１０のアルコキシであり、前記アルキル中または前記アルコキシ中の少なくとも１つの−ＣＨ２−ＣＨ２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよい。）
【００６２】
キラル化合物として１種の化合物を用いても、複数種の化合物を用いてもよい。
【００６３】
光学的に等方性の液晶相の発現を容易にするために、本発明の液晶組成物および高分子／液晶複合材料の全量に対して、キラル化合物を１〜２０重量％含有することが好ましく、２〜１５重量％含有することがさらに好ましく、３〜７重量％含有することが特に好ましい。
【００６４】
５  液晶組成物に含まれるその他の成分
本発明の液晶組成物は、その組成物の特性に大きな影響を与えない範囲で、さらに、溶媒、モノマー、高分子物質、重合開始剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、硬化剤、触媒、安定剤、二色性色素、フォトクロミック化合物等を含んでもよい。
本発明の液晶組成物が重合開始剤を含む場合、モノマー１００重量部に対して重合開始剤の含有量は０．１〜２０重量部であることが好ましい。
また、本発明の液晶組成物に用いられる二色性色素の例としては、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系、テトラジン系などが挙げられる。
【００６５】
６  高分子／液晶複合材料
６．１  光学的に等方性の高分子／液晶複合材料
本発明の高分子／液晶複合材料は、液晶組成物と高分子とを含む複合材料であり、光学的に等方性を示すものであり、光学的に等方性の液晶相で駆動される光素子に用いることができる。
【００６６】
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。
【００６７】
本明細書中、「高分子／液晶複合材料」とは、液晶組成物と高分子化合物の両者を含む複合材料であれば特に限定されないが、高分子の一部または全部が液晶組成物や溶媒等に溶解していない状態で高分子が液晶組成物と相分離している状態でもよい。
【００６８】
６．２  液晶組成物
本発明の高分子／液晶複合材料に含まれる液晶組成物は本発明の液晶組成物である。したがって、本発明の高分子／液晶複合材料に含まれる液晶組成物は、化合物（２）および化合物（３）からなる群から選択される１以上の化合物が好ましく、さらに、化合物（４）、化合物（５）等をさらに含んでもよい。
【００６９】
６．３  高分子化合物
本発明の高分子／液晶複合材料は、式（１）のモノマーを含有する液晶組成物において重合反応が行われることによって製造することができる。この場合、高分子／液晶複合材料に含まれる高分子化合物は、少なくともモノマー（１）を構成単位とする化合物であり、好ましくは、少なくともモノマー（１）とモノマーＮＭＭを構成単位とする化合物である。また、重合反応は光重合であることが好ましい。
【００７０】
重合温度は、高分子／液晶複合材料が高透明性と光学的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含有液晶組成物が等方相またはブルー相を発現する温度である。この場合、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を重合温度とするのが好ましい。モノマー含有液晶組成物がブルー相を発現する温度を重合温度として重合することがさらに好ましい。
モノマー含有液晶組成物が光学的に等方性の状態を発現する温度で重合反応を行ってモノマーを重合させることによって、高分子／液晶複合材料において、当該重合反応で形成された高分子化合物が、液晶組成物の光学的に等方性の状態の発現または維持を助けることができる。
【００７１】
６．４  高分子／液晶複合材料の組成
本発明の高分子／液晶複合材料中における液晶組成物の含有率は、複合材料が光学的に等方性の液晶相を発現できる範囲であれば、可能な限り高含有率であることが好ましい。液晶組成物の含有率が高い方が、本発明の複合材料の電気複屈折値が大きくなるからである。
【００７２】
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全量に対して６０〜９９重量％であることが好ましく、６０重量％〜９８重量％がさらに好ましく、８０重量％〜９７重量％が特に好ましい。また、本発明の高分子／液晶複合材料において、高分子の含有率は複合材料に対して１重量％〜４０重量％であることが好ましく、２重量％〜４０重量％がさらに好ましく、３重量％〜２０重量％が特に好ましい。
【００７３】
７  光素子
本発明の光素子は、本発明の液晶組成物、高分子／液晶複合体等の液晶媒体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。
光素子を構成する基板上で高分子／液晶複合体を得るための重合反応が行われてもよいし、基板外で重合反応を行って得られた高分子／液晶複合体を光素子内に設置してもよい。
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。
液晶表示素子の一例として、図１に示すような、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有する櫛型電極基板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、１本の電極に注目すると、図面上の上方向と下方向の２つの方向の電界が存在する状態を提供できる。
【００７４】
本発明の液晶組成物は光素子に利用できる。本発明の液晶組成物は、低い駆動電圧と短い応答時間を示すため、本発明の好ましい態様の光素子は低電圧で駆動が可能であり、高速応答が可能である。
【実施例】
【００７５】
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。なお特に言及のない限り、「％」は「重量％」を意味する。
また、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。分析方法は以下のとおりであった。
【００７６】
１）分析方法
１−１）1Ｈ−ＮＭＲ分析
測定装置は、ＤＲＸ−５００（商品名、ブルカーバイオスピン（株））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。
【００７７】
１−２）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。
【００７８】
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。
【００７９】
なお、試料の希釈溶媒としては、たとえば、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。
【００８０】
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。
【００８１】
１−３）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。
【００８２】
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。
【００８３】
〈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％〉
【００８４】
液晶化合物と母液晶との割合がこの割合（１５重量％：８５重量％）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。
【００８５】
測定に用いる母液晶としては様々な種類が存在するが、たとえば、母液晶Ａの組成（重量％）は以下のとおりである。
【化１８】
0006447331.tif 000019
母液晶Ａ
【００８６】
１−４）液晶化合物等の物性値の測定方法
液晶化合物の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。
【００８７】
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。
【００８８】
１−４−１）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ＤｉａｍｏｎｄＤＳＣシステムを用いて、３℃／分速度、または５℃／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。
【００８９】
以下、結晶はＣと表し、さらに結晶の区別がつく場合は、それぞれＣ１またはＣ２と表した。また、スメクチック相はＳｍ、ネマチック相はＮ、キラルネマチック相はＮ＊と表した。液体（アイソトロピック）はＩと表した。スメクチック相の中で、スメクチックＢ相、またはスメクチックＡ相の区別がつく場合は、それぞれＳｍＢ、またはＳｍＡと表した。ＢＰはブルー相または光学的に等方性の液晶相を表す。２相の共存状態は（Ｎ＊＋Ｉ）、（Ｎ＊＋ＢＰ）という形式で表記することがある。具体的には、（Ｎ＊＋Ｉ）は、それぞれ非液晶等方相とキラルネマチック相がと共存する相を表し、（Ｎ＊＋ＢＰ）は、ＢＰ相または光学的に等方性の液晶相とキラルネマチック相が共存した相を表す。Ｕｎは光学的に等方性ではない未確認の相を表す。相転移温度の表記として、たとえば、「Ｃ  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（ＣＮ）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。
【００９０】
１−４−２）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。
【００９１】
１−４−３）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。
【００９２】
１−４−４）粘度（バルク粘度；η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）
液晶化合物と母液晶との混合物を、Ｅ型粘度計を用いて測定した。
【００９３】
１−４−５）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。
【００９４】
１−４−６）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。
【００９５】
１−４−７）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化合物に相当する。
【００９６】
１−５）液晶組成物等の物性値の測定方法  
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。
【００９７】
１−５−１）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。
【００９８】
１−５−２）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。たとえば、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。
【００９９】
１−５−３）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。
【０１００】
１−５−４）粘度（回転粘度；γ１（２５℃で測定）；ｍＰａ・ｓ）
（１）誘電率異方性が正である試料：測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。ツイスト角が０°であり、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が５μｍであるＴＮ素子に試料を入れた。ＴＮ素子に１６ボルト〜１９．５ボルトの範囲で０．５ボルト毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加のあと、ただ１つの矩形波（矩形パルス；０．２秒）と無印加（２秒）の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流（transient current）のピーク電流（peak current）とピーク時間（peak time）を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文の４０頁の計算式（８）とから回転粘度の値を得た。この計算で必要な誘電率異方性の値は、この回転粘度の測定で使用した素子にて、下記の誘電率異方性の測定方法で求めた。
【０１０１】
（２）誘電率異方性が負である試料：測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍのＶＡ素子に試料を入れた。この素子に３０ボルト〜５０ボルトの範囲で１ボルト毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加のあと、ただ１つの矩形波（矩形パルス；０．２秒）と無印加（２秒）の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流（transient current）のピーク電流（peak current）とピーク時間（peak time）を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文、４０頁の計算式（８）とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、下記の誘電率異方性で測定した値を用いた。
【０１０２】
１−５−５）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。
【０１０３】
１−５−６）誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）
（１）誘電率異方性が正である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が約９μｍ、ツイスト角が８０度の液晶セルに試料を入れた。このセルに２０ボルトを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。０．５ボルトを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
１−５−７）しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）
１）誘電率異方性が正である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が（０．５／Δｎ）μｍであり、ツイスト角が８０度である、ノーマリーホワイトモード（normally white mode）の液晶表示素子に試料を入れた。Δｎは上記の方法で測定した屈折率異方性の値である。この素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率が９０％になったときの電圧の値を測定した。
【０１０６】
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。
【０１０７】
１−５−８）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。
【０１０８】
１−５−９）螺旋ピッチ（Ｐ；２０〜２５℃で測定；ｎｍ）
螺旋ピッチの測定には、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。螺旋ピッチ（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。
【０１０９】
あるいは、ピッチ長の測定に選択反射を用いた（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、キラル化合物濃度が低い領域ではキラル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。
【０１１０】
１−６）高分子／液晶複合材料の誘電率（ε’（ＰＳＢＰ），２５℃）
誘電率は、ＬＣＲメーター(E4980A、Agilent)を使用し、四端子対法より測定した。測定セルは、平行平板セル（電極材質：ＩＴＯ、電極間距離：４μｍ、電極面積：０．１６ｃｍ２）を用いた。測定条件は下記の通りとした。
測定温度：２５℃
印加波形：正弦波
印加電圧：２．０Ｖ
測定周波数：１００Ｈｚ
【０１１１】
また、成分または液晶化合物の割合（百分率）は、液晶化合物の全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。
【０１１２】
［組成例１］ネマチック液晶組成物（ＮＬＣ）の調製
表１に示す化合物を混合して、ネマチック液晶組成物ＮＬＣ−Ａ、ＮＬＣ−ＢおよびＮＬＣ−Ｃを調製した。
【０１１３】
【表１】
0006447331.tif 000020
【０１１４】
ＮＬＣ−Ａの相転移温度（℃）は、Ｎ  ７７．６  Ｉｓｏ、ＮＬＣ−Ｂの相転移温度（℃）は、Ｎ  ８７．６  Ｉｓｏ、ＮＬＣ−Ｃの相転移温度（℃）はＮ  ７４．２  Ｉｓｏであった。
【０１１５】
［組成例２］キラル剤含有液晶組成物(ＣＬＣ)の調製
組成例１で得たＮＬＣ−Ａ（９５．２重量％）と、一般式（Ｋ６−６）に属する下記の式で表されるキラル化合物ＣＤ−１（４．８重量％）からなるキラル剤含有液晶組成物ＣＬＣ−Ａを得た。ＣＬＣ−Ａの相転移温度（℃）はＮ＊  ７０．７  ＢＰ  ７３．６  Ｉであった。
組成例１で得たＮＬＣ−Ｂ（９５．０重量％）と、一般式（Ｋ４−６）に属する下記の式で表されるキラル化合物ＣＤ−１（５．０重量％）からなるキラル剤含有液晶組成物ＣＬＣ−Ｂを得た。ＣＬＣ−Ｂの相転移温度（℃）はＮ＊  ７８．５−７８．７  ＢＰ  ８２．３  ＢＰ＋Ｉｓｏ  ８３．１  Ｉであった。
組成例１で得たＮＬＣ−Ｃ（９４．７重量％）と、一般式（Ｋ４−６）に属する下記の式で表されるキラル化合物ＢＮ−Ｈ４（２．６５重量％）とＢＮ−Ｈ５（２．６５重量％）からなるキラル剤含有液晶組成物ＣＬＣ−Ｃを得た。ＣＬＣ−Ｃの相転移温度（℃）はＮ＊  ６５．６−６５．７  ＢＰ  ６７．８  ＢＰ＋Ｉｓｏ  ６９．６  Ｉであった。
【化１９】
0006447331.tif 000021
【０１１６】
キラル化合物ＢＮ−Ｈ４およびＢＮ−Ｈ５は、（Ｒ）−（＋）−１，１’−ビ（２−ナフトール）と対応するカルボン酸とからジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）を用いてエステル化することによって得た。
【０１１７】
表２は、キラル剤含有液晶組成物ＣＬＣ−Ａ、ＣＬＣ−ＢおよびＣＬＣ−Ｃの組成および相転移点をまとめたものである。
【表２】
0006447331.tif 000022
【０１１８】
［合成例１］モノマー（１）の合成
モノマー（１）として、上記式（１）においてｎ１＝ｎ２＝ｎ３＝１２、Ｚ１＝Ｚ２＝Ｚ３＝酸素（−Ｏ−）およびＸ１＝Ｘ２＝Ｘ３＝Ｈである化合物（以下、「モノマー１２」という）と、ｎ１＝ｎ２＝ｎ３＝６、Ｚ１＝Ｚ２＝Ｚ３＝酸素（−Ｏ−）およびＸ１＝Ｘ２＝Ｘ３＝Ｈである化合物（以下、「モノマー６」という）を合成した。
【０１１９】
［合成例１−１］モノマー１２
（１）モノマー１２の構造
モノマー１２の構造は下記式（１Ａ）に示すとおりである。
【化２０】
0006447331.tif 000023
【０１２０】
（２）モノマー１２の合成
下記のスキームに従って、モノマー１２を合成した。
【化２１】
0006447331.tif 000024
【０１２１】
（第１−１段）化合物（ｍ０２）の合成
化合物（ｍ０１）、および１２−ブロモ−１−ドデカノールは一般に市販されている。窒素雰囲気下で、化合物（ｍ０１）（44.0g，290mmol）および水酸化ナトリウム（９７％）（14.4g，348mmol）のＤＭＦ（１Ｌ）の混合溶液を６０℃で１時間加熱撹拌した。次いで、そのままの温度で１２−ブロモ−１−ドデカノール（100g，377mmol）をゆっくりと加え、８５℃で５時間加熱撹拌した。反応液を水に空けてトルエン（１Ｌ）で２回抽出し、１Ｎ−水酸化ナトリウム水溶液で１回、重曹水で２回、水で３回洗浄して有機層を減圧濃縮した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィ（溶媒：トルエン／酢酸エチル＝１０／１（容量比））にて精製し、化合物（ｍ０２）（72.8g，216mmol）を得た。
【０１２２】
（第１−２段）化合物（ｍ０３）の合成  
前段で得た化合物（ｍ０２）（72.8g，216mmol）のエタノール（830mL）溶液に、水酸化ナトリウム（９７％）（10.4g，260mmol）／水（130mL）の水溶液を常温にて滴下し、その後７５℃で４時間加熱撹拌した。反応液を氷冷した３Ｎ−塩酸水溶液にゆっくりと空け、析出した結晶をろ過して収集し、結晶を水および冷エタノールで洗浄して化合物（ｍ０３）（62.5g，194mmol）を得た。
【０１２３】
（第１−３段）化合物（ｍ０４）の合成
窒素雰囲気下で、前段で得た（ｍ０３）（62.5g，194mmol）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアニリン（32.9g，271mmol）、および２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（0.64g，2.91mmol）のＴＨＦ（313mL）溶液に、アクリル酸クロリド（24.6g，271mmol）を常温にてゆっくりと滴下し、５０℃で５時間加熱撹拌した。反応液を水に空けて酢酸エチル（１Ｌ）にて抽出し、水で３回洗浄した後に有機層を減圧濃縮した。残渣に酢酸エチル（40mL）を加えて懸濁させた溶液をろ過して収集し、結晶を冷ｎ−ヘプタンで洗浄して化合物（ｍ０４）（58.5g，155mmol）を得た。
【０１２４】
（第１−４段）化合物（１Ａ）の合成
化合物（ｍ０５）は一般に市販されている。窒素雰囲気下で、前段で得た化合物（ｍ０４）（50.0g，132mmol）および化合物（ｍ０５）（5.4g，42.8mmol）のジクロロメタン（250mL）溶液を０℃まで冷却し、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩（29.6g，154mmol）、次いで４−ジメチルアミノピリジン（0.471g，3.86mmol）を加え、０℃で２時間撹拌した後に常温まで温度を上げた。反応液にジクロロメタン（200mL）を加え、１Ｎ−塩酸水溶液で２回、水で３回洗浄した後に有機層を減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ（溶媒：トルエン／酢酸エチル＝１０／１（容量比））、さらに再結晶ろ過（溶媒：トルエン／ｎ−ヘプタン／酢酸エチル＝１／１／１）にて精製し、式（１Ａ）で表されるモノマー１２（27.5g，22.9mmol，全体収率：7.89％）を得た。この化合物の相転移温度（℃）は、Ｃ・６７．８（Ｎ・５１．６）・Ｉであった。
【０１２５】
また、モノマー１２の1Ｈ−ＮＭＲ分析で得られた核磁気共鳴スペクトルは以下のとおりであった。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）  1.28-1.40(m, 42H), 1.41-1.51(m, 6H), 1.63-1.69(m, 6H), 1.75-1.85(m, 6H), 3.96-3.99(m, 4H), 4.03-4.06(t, 2H), 4.13-4.16(m, 6H), 5.80-5.83(m, 3H), 6.09-6.15(m, 3H), 6.38-6.42(m, 3H), 6.82-6.85(m, 4H), 6.96-6.98(d, 2H), 7.19-7.21(dd, 1H), 7.32-7.33(d, 1H), 7.39-7.41(d, 1H), 7.99-8.02(m, 4H), 8.13-8.14(d, 2H).
【０１２６】
［合成例１−２］モノマー６
（１）  モノマー６の構造
モノマー６の構造は下記式（１Ｂ）に示すとおりである。
【化２２】
0006447331.tif 000025
【０１２７】
（２）  モノマー６の合成
合成例１−１の（第１−１段）の中で、１２−ブロモ−１−ドデカノールの代わりに６−ブロモヘキサノール（50g，276mmol）を使用する以外は、合成例１−１のモノマー１２と全く同様のスキームによってモノマー６を合成した（30.5g，32.2mmol，全体収率：11.7％）を得た。この化合物の相転移温度（℃）は、Ｃ・５５．４（Ｎ・３４．３）・Ｉであった。
【０１２８】
また、モノマー６の1Ｈ−ＮＭＲ分析で得られた核磁気共鳴スペクトルは以下のとおりであった。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）  1.42-1.54(m, 12H), 1.69-1.74(m, 6H), 1.76-1.87(m, 6H), 3.98-4.00(m, 4H), 4.04-4.07(t, 2H), 4.16-4.20(m, 6H), 5.80-5.84(m, 3H), 6.09-6.16(m, 3H), 6.38-6.43(m, 3H), 6.83-6.86(m, 4H), 6.96-6.98(d, 2H), 7.19-7.21(dd, 1H), 7.32-7.33(d, 1H), 7.39-7.41(d, 1H), 7.99-8.03(m, 4H), 8.13-8.15(d, 2H).
【０１２９】
［実施例１］重合性モノマー含有液晶組成物（ＭＬＣ）の調製
組成例２で調製されたキラル剤含有液晶組成物（ＣＬＣ）、合成例１で得られたモノマー、モノマーＮＭＭの一例であるｎ−ヘキサデシルアクリレートおよびＤＭＰＡを混合し、得られた混合物を等方相で加熱して混合することで、液晶組成物ＭＬＣ−Ａ１〜ＭＬＣ−Ａ２およびＭＬＣ−Ｂ１〜ＭＬＣ−Ｂ５を調製した。これらの液晶組成物の組成および相転移点（℃）を下記の表３−１と表３−２に示した。
なお、本明細書中、「ＤＭＰＡ」は２，２’−ジメトキシフェニルアセトフェノンであり、光重合開始剤である。
【表３】
0006447331.tif 000026
【０１３０】
［実施例２］高分子／液晶複合材料の調製、高分子／液晶複合材料が狭持されたセルの作成
実施例１−Ａ１で得られた重合性モノマーを含有する液晶組成物ＭＬＣ−Ａ１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、ブルー相が発現する温度（４０．３℃）になるまで加熱した（表４−１）。この状態で、紫外光（紫外光強度２３ｍＷｃｍ−２（３６５ｎｍ））を１分間照射して重合反応を行い、高分子／液晶複合材料が挟持されたセルを作成した（セル厚７〜９μｍ）。得られた高分子／液晶複合材料ＰＳＢＰ−Ａ１は、室温まで冷却しても光学的に等方性の液晶相を維持していた。
【０１３１】
重合性モノマー含有液晶組成物としてＭＬＣ−Ａ２、ＭＬＣ−Ｂ１〜ＭＬＣ−Ｂ５を用いたことおよび重合温度以外は、ＭＬＣ−Ａ１と同じ条件で高分子／液晶複合材料が挟持されたセルを作成した（ＰＳＢＰ−Ａ２、ＰＳＢＰ−Ｂ１〜ＰＳＢＰ−Ｂ５）。各高分子／液晶複合材料を調製するための重合温度は表４−１および表４−２に記載のとおりであった。
【表４】
0006447331.tif 000027
【０１３２】
［実施例３］セルを用いた光学系
実施例２で得られた高分子／液晶複合材料が狭持された各セルを、図２に示した測定光学系に組み入れた。具体的には、光源として偏光顕微鏡（ニコン製  エクリプス  LV100POL）の白色光源を用い、セルへの入射角度がセル面に対して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°となるように高分子／液晶複合材料が狭持されたセルを組み入れた（図２）。
【０１３３】
当該光学系を用いて、高分子／液晶複合材料（ＰＳＢＰ−Ａ１〜ＰＳＢＰ−Ａ２、ＰＳＢＰ−Ｂ１〜ＰＳＢＰ−Ｂ５）の室温における印加電圧と透過率との関係をそれぞれ調べた。セルに挟持された高分子／液晶複合材料（ＰＳＢＰ−Ａ１〜ＰＳＢＰ−Ａ２、ＰＳＢＰ−Ｂ１〜ＰＳＢＰ−Ｂ５）の飽和電圧（Ｖｍａｘ）、飽和電圧印加時の透過率（％）、コントラスト比、および応答速度（ｍｓ）は表４−１と表４−２に示すとおりであった。なお応答時間のデータは、飽和電圧印加、および除去時のものであった。
【０１３４】
表４−１および表４−２の結果より、いずれの高分子／液晶複合材料も低い駆動電圧を示すことがわかった。
また、表４−１の結果より、モノマー１２を用いたＰＳＢＰ−Ａ１のほうが、モノマー６を用いたＰＳＢＰ−Ａ２より、コントラスト比が大きく、高速で応答することがわかった。表４−２の結果より、モノマー１２とｎ−ヘキサデシルアクリレートの混合比により、コントラスト比が大きく変化し、当該混合比が４４／５６〜６０／４０の場合に、コントラスト比が８００を上回ることがわかった。
【０１３５】
［実施例４］高分子／液晶複合材料の調製、高分子／液晶複合材料が狭持されたセルの作成
表５に示す組成で調製した以外は、実施例１−Ａ１と同じ条件で重合性モノマーを含有する液晶組成物ＭＬＣ−Ｃ１を調製した。
【表５】
0006447331.tif 000028
【０１３６】
得られた液晶組成物ＭＬＣ−Ｃ１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、等方相まで加温し、その後、降温し、ブルー相を呈する温度まで冷却した。ブルー相を呈する温度内で、紫外光（紫外光強度２３ｍＷｃｍ−２（３６５ｎｍ））を１分間照射して重合反応を行い、高分子／液晶複合材料が挟持されたセルを作成した（セル厚７〜９μｍ）。なお、ＭＬＣ−Ｃ１の降温過程でブルー相が発現し、かつ、重合途中でもブルー相を維持する（キラルネマチック相に変化しない）温度範囲の下限が３３．４℃であったため、３３．４〜３４．４℃で重合反応を行った。当該セルにＶｍａｘ（３５Ｖ）３５Ｖの電圧を印加し、電圧を除去したところ、すべての重合温度で得られたサンプルのコントラスト比は１４１０〜１７４０であった。
【０１３７】
［比較例１］高分子／液晶複合材料の調製、高分子／液晶複合材料が狭持されたセルの作成
表５中、ＬＣＡ−１２は下記式に示すモノマー化合物である。
【化２３】
0006447331.tif 000029
表５に示す組成したこと以外は、実施例１−Ａ１と同じ条件で液晶組成物ＭＬＣ−Ｃ２を調製した。  その後、液晶組成物ＭＬＣ−Ｃ２(比較例１−Ｃ２)を用いたこと、および、重合温度を３７．０〜３７．６℃としたこと以外は、実施例４と同様に液晶組成物を重合させて高分子／液晶複合材料が狭持されたセルを作成した（セル厚７〜９μｍ）。なお、ＭＬＣ−Ｃ２の降温過程でブルー相が発現し、かつ、重合途中でもブルー相を維持する（キラルネマチック相に変化しない）温度範囲の下限が３７．０℃であったため、重合温度を３７．０〜３７．６℃とした。当該セルにＶｍａｘ（３３Ｖ）の電圧を印加し、電圧を除去したところ、すべての重合温度で得られたサンプルのコントラスト比は５１０〜７８０であった。
【０１３８】
実施例４と比較例１とを比較すると、モノマー１２を用いた実施例４のセルは比較例１のセルに比べて、コントラスト比の絶対値が大きく、また、重合温度によるコントラストの変化率も小さいことがわかった。
このことから、モノマー１２を含む液晶組成物を用いるとコントラストが大きいセルを提供でき、また、重合させる際の重合温度の範囲が広く、得られるセルのコントラストの差が小さいことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明の活用法として、たとえば、高分子／液晶複合体を用いる表示素子などの光素子が挙げられる。
【符号の説明】
【０１４０】
１  電極
２  電極
３  光源
４  偏光子（偏光板）（Polarizer）
５  櫛型電極セル
６  検光子（偏光板）（Analyzer）
７  受光器（Photodetector）
【図１】
0006447331.tif 000035
【図２】
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