(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式(１)で表される液晶性化合物と、式(Ｇ)で示される構造単位又はアミド基を有するゲル化剤とを含むゲル用材料をゲル化して得たことを特徴とする液晶ゲル。
【化１】
0004824220.tif 000067
(式(１)中、Ａ01〜Ａ12はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の、アルキル基若しくはアルコキシ基を示す。Ｒ11及びＲ12はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、−ＳＦ5、−ＮＣＳ、４−Ｒ13−(シクロアルキル)基、４−Ｒ13−(シクロアルケニル)基又はＲ14−(Ｏ)ｑ基を示す(但し、Ｒ13は水素原子、又はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示し、Ｒ14はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示す。ｑは０又は１を示す。))
【化２】
0004824220.tif 000068
(式(Ｇ)中、ＲG1は分岐したアルキル基を示す。)
【請求項２】
ゲル化剤が、炭素数１０以上のアルキル基を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶ゲル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液晶ゲルを含む液晶素子。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の液晶ゲルを備えた光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶素子、光学素子又は光学異方体等に利用可能な液晶ゲル、該ゲルを用いた光学異方体及び液晶又は光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示素子の高性能化は、情報化社会の進展に伴い不可欠となっている。また、液晶ディスプレイは、その用途範囲が広いため、様々なニーズに対応させて、液晶素子のスイッチングモードや駆動方式などデバイス面から、液晶材料そのものや液晶表示素子を構成する部材などの材料面まで膨大な研究開発、改良がなされてきている。例えば、表示材料においては、よりすぐれた表示材料とするため、液晶性化合物と他の物質とを組合わせた様々な複合体が提案、開発されている。
反射型LCDの表示モードの１つである散乱タイプのポリマー分散型液晶素子に使われる、ポリマー分散液晶(PDLC)は、液晶材料とポリマーとの複合体である。PDLCは、液晶材料と重合性基を有するモノマーとを混合したのち、モノマーを重合させ、液晶材料とポリマーとの相分離を利用して作製する。この際、ポリマーと液晶材料との屈折率差による散乱を利用し十分な散乱強度を得るために、液晶材料とポリマーとの屈折率差はある程度以上大きくする必要があり、そのためポリマーの含有量を数十％以上にして作製されている。
また、低分子液晶性化合物と非晶質を形成する低分子化合物との液晶組成物に関して、非晶質を形成する低分子化合物が水素結合によりネットワークを形成し、そのドメイン中に低分子液晶性化合物を分散させる例(特開平８−２５４６８８号公報)、水素結合により形成される側鎖型液晶性高分子と低分子液晶性化合物等とからなる液晶組成物が、配向膜のない自己支持性に優れた液晶素子になる例(特開平６−４３４４０号公報)が提案されている。
液晶ゲルという概念も１９９０年代始めから報告されている(例えばLiq.Cryst.,10,5,733(1991))。これらによると液晶中にポリマーが分散し、このポリマーに液晶分子が取りこまれることにより材料全体として流動性を失ったゲルとなることが報告されている。このような液晶ゲル中のポリマーはランダムにネットワークを形成している。さらに、実用的な液晶スイッチング素子に応用したときに、応答性に優れた特性を示す、ポリマーではなく、低分子のゲル化剤を用いた液晶ゲル(特開平１１−５２３４１号公報、特開２０００−２３９６６３号公報)が提案されている。このような液晶ゲルは、ゲル化剤の添加量が１〜３質量％程度と、ポリマー分散型液晶のポリマー含有量(３０〜５０質量％)と比べると極めて少ないため、微細なサイズの繊維会合体が形成できることや、少量で液晶性化合物の流動性を消失させることができるのが特徴である。このような特徴を生かして、液晶ゲルをスイッチング素子に利用し、応答速度などのスイッチング特性を制御、改良する技術が報告されている。このスイッチング素子の表示モードは、ＴＮタイプを採用するため、用いる液晶ゲル自体は、光散乱等が抑制されるようなものが望まれる。また、ゲル繊維が配向している液晶ゲルを用いた液晶スイッチング素子も報告されているが(特開２０００−３０５０８７号公報)、利用している特徴は、上記特開平１１−５２３４１号公報)等に記載された液晶ゲルと全く同じである。さらに、自己保持性のあるスイッチング素子として、高分子液晶材料が提案されている。この高分子液晶材料は、ポリマー鎖にメソーゲン部位がペンダント状に結合した側鎖型高分子液晶材料が一般的であるが、応答性を改善するために、水素結合を利用してメソーゲンをポリマー鎖に結合させた材料、すなわち、低分子化合物とポリマーとの一種の複合体も報告されている(特開平６−４３４４０号公報)。
しかし、上記複合体は、様々な課題を有している。例えば、PDLCは十分な散乱強度を得るために多量のポリマーを含有させる必要がある。このため、例えば、駆動電圧の上昇が生じるなどの欠点がある。また、PDLCの作製においては、液晶材料とモノマーとを混合させたのち、適度な温度で熱重合又は光重合を行うプロセスが必要である。またPDLC中のポリマーのネットワーク構造は、用いる液晶材料とモノマーとの組合わせに大きく依存するので、用いる材料により、得られるネットワーク構造はかなり限定される。さらに、PDLC中ではネットワーク構造を形成するポリマーは通常ランダムに成長するため、一方向に良好に配向するようなネットワーク構造を得ることが困難である。
配向自己保持性をもたせるために液晶を高分子化したものは、PDLCの場合同様に重合プロセスが必要であり、またスイッチング素子に用いる場合はポリマー鎖にひきずられて液晶の自由度が小さくなり、応答性の低下が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、屈折率異方性が高い等の様々な光学機能を発現する液晶ゲル、これを備えた液晶素子又は光学素子を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、フェニルアセチレン骨格を有する特定の液晶性化合物とゲル化剤とを含むゲル用材料をゲル化して得た液晶ゲルが、様々な光学特性を発現し、また組成や組み合わせを適宜選択することにより、必要に応じた形状保持性や光学異方性、大きな光散乱を発現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち本発明によれば、式(１)で表される液晶性化合物と、式(Ｇ)で示される構造単位又はアミド基を有するゲル化剤とを含むゲル用材料をゲル化して得たことを特徴とする液晶ゲルが提供される。
【０００５】
【化７】
0004824220.tif 000002
(式(１)中、Ａ01〜Ａ12はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の、アルキル基若しくはアルコキシ基を示す。Ｒ11及びＲ12はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、−ＳＦ5、−ＮＣＳ、４−Ｒ13−(シクロアルキル)基、４−Ｒ13−(シクロアルケニル)基又はＲ14−(Ｏ)ｑ基を示す(但し、Ｒ13は水素原子、又はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示し、Ｒ14はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示す。ｑは０又は１を示す。))
【０００６】
【化８】
0004824220.tif 000003
(式(Ｇ)中、ＲG1は分岐したアルキル基を示す。)
【０００９】
また本発明によれば、上記液晶ゲルを含む液晶素子又は光学素子が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を更に詳細に説明する。
本発明の液晶ゲルは、上記式(１)で表される液晶性化合物と、上記式(Ｇ)で示される構造単位又はアミド基を有するゲル化剤とを含むゲル用材料をゲル化して得たものである。
このような特定の液晶性化合物を含むゲル用材料をゲル化した本発明の液晶ゲルは、用いるゲル化剤の配合割合が微量であり、ゲルを形成する会合体繊維のサイズが微細であるので、大きな光散乱が得られる。本発明の液晶ゲルが、このような優れた光散乱性を示すのは、光散乱に、ゲル繊維と液晶性化合物との屈折率差だけではなく、ゲル化剤による繊維形成による配向変化も利用されているためと推測される。
従って、本発明の液晶ゲルは、従来のポリマー分散型液晶や、ＴＮタイプ等のスイッチング素子として機能させるため、光散乱による著しいコントラスト低下が生じないような、ゲル化剤を添加する前の液晶性化合物の配向性を維持する材料構成となっている液晶ゲルとは本質的に異なる。
【００１１】
前記ゲル用材料に用いられる式(１)で示される液晶性化合物において、Ａ01〜Ａ12はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の、アルキル基若しくはアルコキシ基を示す。Ｒ11及びＲ12はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、−ＳＦ5、−ＮＣＳ、４−Ｒ13−(シクロアルキル)基、４−Ｒ13−(シクロアルケニル)基又はＲ14−(Ｏ)ｑ基を示す。但し、Ｒ13は水素原子、又はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示し、Ｒ14はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示す。
ｑは０又は１を示す。
【００１２】
式(１)においてＲ11及びＲ12としては、例えば、水素原子；フッ素原子；メチル基、エチル基、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、ウンデシル基、ドデシル基等のアルキル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルキル基(例えばトリフルオロメチル基)；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基等のアルコキシ基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルコキシ基(例えば１〜３個のフッ素原子で置換されたメトキシ基、１〜５個のフッ素原子で置換されたエトキシ基)；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、ブトキシメチル基、ペンチルオキシメチル基、ヘキシルオキシメチル基、ヘプチルオキシメチル基、オクチルオキシメチル基、ノニルオキシメチル基、デシルオキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチルオキシエチル基、ヘキシルオキシエチル基、ヘプチルオキシエチル基、オクチルオキシエチル基、ノニルオキシエチル基、デシルオキシエチル基、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、ブトキシプロピル基、ペンチルオキシプロピル基、ヘキシルオキシプロピル基、ヘプチルオキシプロピル基、オクチルオキシプロピル基、ノニルオキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、ブトキシブチル基、ペンチルオキシブチル基、ヘキシルオキシブチル基、ヘプチルオキシブチル基、オクチルオキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、プロポキシペンチル基、ブトキシペンチル基、ペンチルオキシペンチル基、ヘキシルオキシペンチル基、ヘプチルオキシペンチル基等のアルコキシアルキル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルコキシアルキル基；２−メチルプロピル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、３−メチルペンチル基等の分枝アルキル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロ分枝アルキル基；２−メチルプロピルオキシ基、２−メチルブチルオキシ基、３−メチルブチルオキシ基、３−メチルペンチルオキシ基等の分枝アルキルオキシ基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロ分枝アルキルオキシ基；４−メチルシクロヘキシル基、４−エチルシクロヘキシル基、４−プロピルシクロヘキシル基、４−ブチルシクロヘキシル基、４−ペンチルシクロヘキシル基、４−ヘキシルシクロヘキシル基、４−ヘプチルシクロヘキシル基、４−オクチルシクロヘキシル基、４−ノニルシクロヘキシル基、４−デシルシクロヘキシル基等の４−アルキルシクロアルキル基およびこれらがフッ素原子で置換された４−フルオロアルキルシクロアルキル基；４−プロピルシクロヘキセニル基、４−ペンチルシクロヘキセニル基等の４−アルキルシクロアルケニル基及びこれらがフッ素原子で置換された４−フルオロアルキルシクロアルケニル基；シアノ基；−ＳＦ5；−ＮＣＳ等が挙げられる。
【００１３】
式(１)で表される液晶性化合物の具体例としては、以下の構造式で示される化合物等が挙げられる。構造式中のＲ11及びＲ12は、上記Ｒ11及びＲ12に対応する具体例等から適宜選択することができる。
【化１２】
0004824220.tif 000004
【００１４】
【化１３】
0004824220.tif 000005
【００１５】
【化１４】
0004824220.tif 000006
【００１６】
【化１５】
0004824220.tif 000007
【００１７】
【化１６】
0004824220.tif 000008
【００１８】
【化１７】
0004824220.tif 000009
【００１９】
【化１８】
0004824220.tif 000010
【００２０】
【化１９】
0004824220.tif 000011
【００２１】
前記ゲル用材料の液晶性化合物として、式(２)で示される液晶性化合物も用いることができる。
【化２０】
0004824220.tif 000012
式(２)中、Ａ13〜Ａ24は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。Ｒ21は水素原子、フッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示す。Ｒ22は、Ｒ21、フッ素原子、シアノ基、−ＳＦ5、−ＮＣＳ、４−Ｒ13−(シクロアルキル)基、４−Ｒ13−(シクロアルケニル)基又はＲ14−(Ｏ)ｑ基を示す。但し、Ｒ13は水素原子、又はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示す。Ｒ14はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示す。ｑは０又は１を示す。またｍは０又は１である。
【００２２】
式(２)中のＲ21及びＲ22の具体例としては、上記式(１)のＲ11及びＲ12の具体例として列挙したものから相当する例を適宜選択して挙げることができる。
【００２３】
式(２)で表される液晶性物質の具体例としては、以下の構造式で示される化合物等が挙げられる。構造式中のＲ21及びＲ22は、上記Ｒ21及びＲ22として適宜選択した具体例等に対応する具体例から適宜選択することができる。
【化２０】
0004824220.tif 000013
【００２４】
【化２１】
0004824220.tif 000014
【００２５】
【化２２】
0004824220.tif 000015
【００２６】
【化２３】
0004824220.tif 000016
【００２７】
【化２４】
0004824220.tif 000017
【００２８】
【化２５】
0004824220.tif 000018
【００２９】
【化２６】
0004824220.tif 000019
【００３０】
【化２７】
0004824220.tif 000020
【００３１】
【化２８】
0004824220.tif 000021
【００３２】
【化２９】
0004824220.tif 000022
【００３３】
【化３０】
0004824220.tif 000023
【００３４】
【化３１】
0004824220.tif 000024
【００３５】
【化３２】
0004824220.tif 000025
【００３６】
【化３３】
0004824220.tif 000026
【００３７】
【化３４】
0004824220.tif 000027
【００３８】
【化３５】
0004824220.tif 000028
【００３９】
前記式(１)及び式(２)で示される液晶性化合物は、公知の有機合成方法を駆使して得ることができ、例えば、特開平２０００−１９８７５５号公報、特開平２０００−２８１６０３号公報等に記載の方法で合成することができる。
【００４０】
前記ゲル用材料の液晶性化合物として、式(３)で示される液晶性化合物も用いることができる。
【化３６】
0004824220.tif 000029
式(３)中、Ａ25〜Ａ28は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の、アルキル基若しくはアルコキシ基を示す。Ｐ31及びＰ32はそれぞれ独立に、式(３ａ)又は式(３ｂ)で示される構造を示し、少なくとも一方は式(３ａ)で示される構造である。式(３ａ)及び式(３ｂ)において、Ａ29〜Ａ38はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の、アルキル基若しくはアルコキシ基を表す。Ｒ31及びＲ32はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、−ＳＦ5、−ＮＣＳ、４−Ｒ33−(シクロアルキル)基、４−Ｒ33−(シクロアルケニル)基又はＲ34−(Ｏ)ｑ基を示す。但し、Ｒ33は水素原子、又はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示す。Ｒ34はフッ素原子で置換されていても良い、炭素数１〜１２の直鎖又は分枝のアルキル基、若しくは炭素数３〜１２の直鎖又は分枝の、アルケニル基又はアルキニル基を示す。ｑは０又は１を示す。
【００４１】
式(３)中のＲ31及びＲ32の具体例としては、例えば、水素原子；フッ素原子；メチル基、エチル基、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、ウンデシル基、ドデシル基等のアルキル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルキル基(例えばトリフルオロメチル基)；エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基等のアルケニル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルケニル基；プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基、ノニニル基、デシニル基、ドデシニル基等のアルキニル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルキニル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基等のアルコキシ基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルコキシ基(例えば１〜３個のフッ素原子で置換されたメトキシ基、１〜５個のフッ素原子で置換されたエトキシ基)；ビニルオキシ基、プロペニルオキシ基、ブテニルオキシ基、ペンテニルオキシ基、ヘキセニルオキシ基、ヘプテニルオキシ基、オクテニルオキシ基、ノネニルオキシ基、デセニルオキシ基等のアルケニルオキシ基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルケニルオキシ基；プロピオニルオキシ基、ブチニルオキシ基、ペンチニルオキシ基、ヘキシニルオキシ基、ヘプチニルオキシ基、オクチニルオキシ基、ノニニルオキシ基、デシニルオキシ基、ウンデシニルオキシ基、ドデシニルオキシ基等のアルキニルオキシ基及びこれらがフッ素置換されたフルオロアルキニルオキシ基；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、ブトキシメチル基、ペンチルオキシメチル基、ヘキシルオキシメチル基、ヘプチルオキシメチル基、オクチルオキシメチル基、ノニルオキシメチル基、デシルオキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチルオキシエチル基、ヘキシルオキシエチル基、ヘプチルオキシエチル基、オクチルオキシエチル基、ノニルオキシエチル基、デシルオキシエチル基、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、ブトキシプロピル基、ペンチルオキシプロピル基、ヘキシルオキシプロピル基、ヘプチルオキシプロピル基、オクチルオキシプロピル基、ノニルオキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、ブトキシブチル基、ペンチルオキシブチル基、ヘキシルオキシブチル基、ヘプチルオキシブチル基、オクチルオキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、プロポキシペンチル基、ブトキシペンチル基、ペンチルオキシペンチル基、ヘキシルオキシペンチル基、ヘプチルオキシペンチル基等のアルコキシアルキル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルコキシアルキル基；２−メチルプロピル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、３−メチルペンチル基等の分枝アルキル基及びこ��らがフッ素原子で置換されたフルオロ分枝アルキル基；２−メチルプロピルオキシ基、２−メチルブチルオキシ基、３−メチルブチルオキシ基、３−メチルペンチルオキシ基等の分枝アルキルオキシ基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロ分枝アルキルオキシ基；４−メチルシクロヘキシル基、４−エチルシクロヘキシル基、４−プロピルシクロヘキシル基、４−ブチルシクロヘキシル基、４−ペンチルシクロヘキシル基、４−ヘキシルシクロヘキシル基、４−ヘプチルシクロヘキシル基、４−オクチルシクロヘキシル基、４−ノニルシクロヘキシル基、４−デシルシクロヘキシル基等の４−アルキル−シクロアルキル基およびこれらがフッ素原子で置換された４−フルオロアルキル−シクロアルキル基；４−プロピルシクロヘキセニル基、４−ペンチルシクロヘキセニル基等の４−アルキルシクロアルケニル基及びこれらがフッ素原子で置換された４−フルオロアルキルシクロアルケニル基；シアノ基；ＳＦ5；ＮＣＳ等が挙げられる。
【００４２】
式(３)で表される液晶性物質の具体例としては、以下の構造式で示される化合物等が挙げられる。構造式中のＲ31及びＲ32は、上記Ｒ31及びＲ32の具体例から適宜選択することができる。
【化３６】
0004824220.tif 000030
【００４３】
【化３７】
0004824220.tif 000031
【００４４】
【化３８】
0004824220.tif 000032
【００４５】
【化３９】
0004824220.tif 000033
【００４６】
前記ゲル用材料の液晶性化合物として、式(４)で示される液晶性化合物も用いることができる。
【化４０】
0004824220.tif 000034
式(４)中、Ａ39〜Ａ46はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の、アルキル基若しくはアルコキシ基を示す。Ｒ41及びＲ42は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、−ＳＦ5、−ＮＣＳ、４−Ｒ43−(シクロアルキル)基、４−Ｒ43−(シクロアルケニル)基又はＲ44−(Ｏ)ｑ基を示す。但し、Ｒ43は水素原子、又はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示し、Ｒ44はフッ素原子で置換されていても良い炭素数１〜１２の直鎖若しくは分枝のアルキル基を示す。ｑは０又は１を示す。Ｚ41は、単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−(トランス体)又−Ｃ≡Ｃ−を示す。式(４)中のＲ41及びＲ42の具体例としては、上記式(１)のＲ11及びＲ12の具体例として列挙したものから相当する例を適宜選択して挙げることができる。
【００４７】
式(４)で表される液晶性物質の具体例としては、以下の構造式で示される化合物等が挙げられる。構造式中のＲ41及びＲ42は、上記Ｒ41及びＲ42の適宜選択した具体例等に対応する具体例から適宜選択することができる。
【化４０】
0004824220.tif 000035
【００４８】
【化４１】
0004824220.tif 000036
【００４９】
【化４２】
0004824220.tif 000037
【００５０】
【化４３】
0004824220.tif 000038
【００５１】
【化４４】
0004824220.tif 000039
【００５２】
前記式(３)及び式(４)で示される液晶性化合物は、公知の有機合成方法を駆使して得ることができる。
【００５３】
前記ゲル用材料に用いる液晶性化合物は、屈折率異方性が大きいもの、例えば０．３以上の屈折率異方性を有する液晶性材料が好ましい。ただし、液晶ゲルという複合体として発現する光学機能を利用するので、ゲル化剤や形成する繊維サイズ等によって、液晶性材料の屈折率異方性が０．３未満でも所望の特性を示す材料を得ることは可能であり、総合的な性質を鑑みて、屈折率異方性が大きい方が優れているとは限らない。
【００５４】
前記ゲル用材料には、式(１)で表される液晶性化合物の他にも、例えば、以下に示す液晶性化合物等を用いることができる。
【００５５】
【化４６】
0004824220.tif 000040
【００５６】
【化４７】
0004824220.tif 000041
【００５７】
【化４８】
0004824220.tif 000042
【００５８】
【化４９】
0004824220.tif 000043
【００５９】
【化５０】
0004824220.tif 000044
【００６０】
【化５１】
0004824220.tif 000045
【００６１】
【化５２】
0004824220.tif 000046
【００６２】
【化５３】
0004824220.tif 000047
【００６３】
【化５４】
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【００６４】
【化５５】
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【００６５】
【化５６】
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【００６６】
【化５７】
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【００６７】
【化５８】
0004824220.tif 000052
【００６８】
【化５９】
0004824220.tif 000053
【００６９】
【化６０】
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【００７０】
【化６１】
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【００７１】
【化６２】
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【００７２】
【化６３】
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【００７３】
【化６４】
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【００７４】
【化６５】
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【００７５】
【化６６】
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【００７６】
【化６７】
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【００７７】
【化６８】
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【００７８】
上記構造式において、Ｒ5及びＲ6は、例えば、水素原子；フッ素原子；メチル基、エチル基、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、ウンデシル基、ドデシル基等のアルキル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルキル基(例えばトリフルオロメチル基)；エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基等のアルケニル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルケニル基；プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基、ノニニル基、デシニル基、ドデシニル基等のアルキニル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルキニル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基等のアルコキシ基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルコキシ基(例えば１〜３個のフッ素原子で置換されたメトキシ基、１〜５個のフッ素原子で置換されたエトキシ基)；ビニルオキシ基、プロペニルオキシ基、ブテニルオキシ基、ペンテニルオキシ基、ヘキセニルオキシ基、ヘプテニルオキシ基、オクテニルオキシ基、ノネニルオキシ基、デセニルオキシ基等のアルケニルオキシ基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルケニルオキシ基；プロピオニルオキシ基、ブチニルオキシ基、ペンチニルオキシ基、ヘキシニルオキシ基、ヘプチニルオキシ基、オクチニルオキシ基、ノニニルオキシ基、デシニルオキシ基、ウンデシニルオキシ基、ドデシニルオキシ基等のアルキニルオキシ基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルキニルオキシ基；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、ブトキシメチル基、ペンチルオキシメチル基、ヘキシルオキシメチル基、ヘプチルオキシメチル基、オクチルオキシメチル基、ノニルオキシメチル基、デシルオキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチルオキシエチル基、ヘキシルオキシエチル基、ヘプチルオキシエチル基、オクチルオキシエチル基、ノニルオキシエチル基、デシルオキシエチル基、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、ブトキシプロピル基、ペンチルオキシプロピル基、ヘキシルオキシプロピル基、ヘプチルオキシプロピル基、オクチルオキシプロピル基、ノニルオキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、ブトキシブチル基、ペンチルオキシブチル基、ヘキシルオキシブチル基、ヘプチルオキシブチル基、オクチルオキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、プロポキシペンチル基、ブトキシペンチル基、ペンチルオキシペンチル基、ヘキシルオキシペンチル基、ヘプチルオキシペンチル基等のアルコキシアルキル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロアルコキシアルキル基；２−メチルプロピル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、３−メチルペンチル基等の分枝アルキル基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロ分枝アルキル基；２−メチルプロピルオキシ基、２−メチルブチルオキシ基、３−メチルブチルオキシ基、３−メチルペンチルオキシ基等の分枝アルキルオキシ基及びこれらがフッ素原子で置換されたフルオロ分枝アルキルオキシ基；４−メチルシクロヘキシル基、４−エチルシクロヘキシル基、４−プロピルシクロヘキシル基、４−ブチルシクロヘキシル基、４−ペンチルシクロヘキシル基、４−ヘキシルシクロヘキシル基、４−ヘプチルシクロヘキシル基、４−オクチルシクロヘキシル基、４−ノニルシクロヘキシル基、４−デシルシクロヘキシル基等の４−アルキル−シクロアルキル基およびこれらがフッ素原子で置換された４−フルオロアルキル−シクロアルキル基；４−プロピルシクロヘキセニル基、４−ペンチルシクロヘキセニル基等の４−アルキル−シクロアルケニル基及びこれらがフッ素原子で置換された４−フルオロアルキル−シクロアルケニル基；シアノ基；ＳＦ5；ＮＣＳ等が挙げられる。
【００７９】
また、前記構造式において、Ｗは水素原子又はフッ素原子を示し、Ｘは０〜３の整数を示す。環Ｈは、１，４−シクロヘキシレンを表し、環Ｇは、フッ素置換されていてもよい、１，４−フェニレン、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、４，１−シクロヘキセニレン、２，５−シクロヘキセニレン、５，２−シクロヘキセニレン、３，６−シクロヘキセニレン、６，３−シクロヘキセニレン、２，５−ピリミジンジイル、５，２−ピリミジンジイル、２，５−ピリジンジイル、５，２−ピリジンジイル、２，５−ジオキサンジイル又は５，２−ジオキサンジイルを示す。上記環Ｇは、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、４，１−シクロヘキセニレン、２，５−シクロヘキセニレン、５，２−シクロヘキセニレン、３，６−シクロヘキセニレン又は６，３−シクロヘキセニレンが更に好ましい。
【００８０】
本発明に用いるゲル化剤は、本来流動性の液晶性化合物の流動性を消失させうるものであれば良い。例えば、水素結合等の分子間相互作用により巨大繊維状会合体を形成し、この巨大繊維状会合体がファンデルワールス力等によって相互に結合して三次元化してネットワーク構造を形成し、該ネットワーク構造中に上記液晶性化合物の分子を取り込んでゲル化させうる化合物等が挙げられる。
前記ゲル化剤としては、式(Ｇ)で示される構成単位及び／又はアミド基を有するゲル化剤、更に、炭素数６以上、好ましくは炭素数１０〜２０の直鎖アルキル基を含むゲル化剤等が挙げられる。これら式(Ｇ)で示される構成単位及び／又はアミド基は、ゲル化剤の分子中に複数含まれていても良い。ゲル化剤の分子量は特に限定されないが２０００以下が好ましい。
【００８１】
【化６９】
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式(Ｇ)中、ＲG1は分岐したアルキル基、好ましくは炭素数３〜１０の分岐したアルキル基を示す。
【００８２】
前記ゲル化剤は、上記液晶性化合物に合わせて適宜決定することができるが、例えば、以下に示す構造の化合物等が挙げられる。なお、式中、ＲG2、ＲG3は各々炭素数３〜２０の直鎖又は分岐したアルキル基を示し、ｎG、ｍGは各々３〜２０の整数を示す。
【化７０】
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【００８３】
本発明の液晶ゲルにおいて、ゲル用材料中のゲル化剤の配合割合は、通常０．０１〜３０質量％、好ましくは０．１〜３０質量％の範囲が好ましい。一方、液晶性化合物の配合割合は、例えば、上記式(１)で示される液晶性化合物は、１０〜９０質量％が好ましい。
【００８４】
ゲル用材料には、更に、捩れ剤として、カイラル化合物を一種若しくは複数種含有させることができる。カイラル化合物の配合割合は、配合組成等において適宜選択することができ特に限定されない。
カイラル化合物としては、特に限定されないが、好ましくは以下に示す化合物を例示できる。但し、例示中の＊は不斉炭素を表す。
【００８５】
【化７１】
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【００８６】
本発明の液晶ゲルを調製するには、上記液晶性化合物及びゲル化剤を含むゲル用材料を所望条件で混合することにより得ることができ、ゲルが形成されれば、その条件等は特に限定されない。
【００８７】
本発明の光学異方体は、上記液晶ゲルを含み、該液晶ゲルが光学異方性を示すものであれば良く、ゲル化剤及び液晶性化合物の組成を適宜選択することにより得ることができる。このような光学異方体は、公知の液晶表示素子やＬＣＤ用光学部材等に使用することができる。
本発明の液晶又は光学素子は、上記液晶ゲルを一対の電極基板に挟持した素子であれば、特に限定されず、公知の液晶表示素子と同様な構成のものが挙げられる。電極の種類及び形態も特に限定されず、公知の電極等が使用できる。また、素子の目的に合わせてガラス基板やフィルム上に上記液晶ゲルを形成したものを組み込んで、表示素子を製造することもできる。本発明の液晶又は光学素子は、通常の液晶表示素子等の作製方法に従って作成でき、他の要素を適宜付加させることも可能である。
【００８８】
【実施例】
以下実施例により、本発明に関してより詳細に述べるが、本発明はこれらに限定されない。
実施例１
式(１)で示される液晶性化合物として、式(１−１)で表される液晶性化合物を用い、式(Ｇ―１)で表されるゲル化剤を１質量％添加、混合し、液晶が等方相になる温度まで昇温した。その後、得られた混合物を徐冷したところ、８７℃で等方相からネマティック相に転移し、更に徐冷したところ６０℃付近でゲル化が生じ、流動性を失った液晶ゲルが得られた。
次に、上記で調製した混合物を、一方向にラビング処理したポリイミド配向膜を備えるガラス製基板を貼り合わせて作製したセルに、上記で調製した流動性を示す混合物を注入した。セルを偏光顕微鏡で観察しながら等方相より徐冷したところ、６０℃付近でゲル化が始まり、ゲル化剤繊維がセルのラビング方向とほぼ平行に成長するのが観察された。またゲル化剤繊維の形成及び液晶の大きなΔｎに由来する著しい光散乱が観察された。なお式(１−１)の液晶性化合物のΔｎは０．３４６(２０℃、５８９ｎｍ、２０℃での外挿値)で、３４〜８５℃の範囲でネマティック相を示す。
【００８９】
【化７２】
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【００９０】
実施例２
実施例１で用いた式(１−１)の液晶性化合物に、式(Ｇ−１)のゲル化剤３質量％を添加、混合し、液晶が等方相になる温度まで昇温した。その後、この混合物を徐冷したところ、８７℃で等方相からネマティック相に転移し、更に徐冷したところ６４℃付近でゲル化が生じ、ゲル化剤の繊維が形成された。そして、ゲル化剤の繊維形成及び液晶の大きなΔｎに由来する著しい光散乱が観察された。
【００９１】
【発明の効果】
本発明の液晶ゲルは、液晶の流動性や易配向性を利用して、所望の形状や厚み、面積に加工することが可能であり、またゲル化により、重合プロセスを経ずに形状、配向性の固定が可能である。更に、反射、透過、散乱等の光との相互作用が大きく、例えば、ＴＮ(ねじれネマティック)型液晶素子やＰＤＬＣ(ポリマー分散型液晶)型液晶素子に代表される液晶素子、輝度向上フィルムや偏光分離素子等に代表されるＬＣＤ用光学部材等の構成材料として有用である。