JP6471500B2 - オクタヒドロ−ビナフチル系キラル化合物を含有する液晶組成物および光素子 - Google Patents

オクタヒドロ−ビナフチル系キラル化合物を含有する液晶組成物および光素子 Download PDF

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Description

本発明は、キラル化合物とアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物およびその液晶組成物を用いた液晶素子に関する。
ネマチック液晶材料における等方相(以下「非液晶等方相」ということがある。)と同様に、光学的等方性の液晶相の一種であるブルー相においても電気複屈折値(等方性媒体に電界を印加した時に誘起される複屈折値)Δnが電場Eの二乗に比例する現象であるカー効果[Δn=KλE(K:カー係数(カー定数)、λ:波長)]が観測される。
近年、ブルー相および高分子安定化ブルー相などの光学的等方性の液晶相において電場を印加し、電気複屈折を発現させるモードも盛んに研究されている(特許文献1〜11、非特許文献1〜3)。さらにこのモードの表示素子への応用のみならず、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、光ヘッド装置などへの応用が提案されている(特許文献6、10、11)。
特開2003−327966 国際公開2005/90520 特開2005−336477 特開2006−89622 特開2006−299084 国際公開2005/080529 特表2005−537520 特表2006−506477 特表2007−503487 特開2005−157109 特開2006−127707 US7223450 特開2004−250397 Nature Materials, 1, 64, (2002) Adv. Mater., 17, 96, (2005) Journal of the SID, 14, 551, (2006)
ヘリカルツイストパワー(HTP)が大きく、融点が低くて他の液晶化合物との相溶性が良好なキラル化合物の提供。また、本発明のキラル化合物とアキラルな液晶成分で構成され、駆動電圧が低く、保存安定性が良好な光学的等方性の液晶相を有する液晶組成物の提供。
光学的等方性の液晶組成物は、キラル化合物とアキラルな液晶成分を含有する。一般に、キラル化合物のHTPが大きいほど、より少量のキラル化合物の液晶組成物への添加で、液晶の螺旋ピッチを短くできる。そのため、少量のキラル化合物の添加で、光学的に等方性な液晶相が発現し、光素子として使用した場合に、駆動電圧の低下や、キラル化合物の析出の抑制といった効果が期待できる。光学的等方性の液晶組成物において、駆動電圧低下に寄与しているのがアキラルな液晶成分であり、HTPが大きなキラル化合物を用いれば、アキラルな液晶成分の含有率を増やすことが可能となるためである。
また、融点が低くて相溶性の良好なキラル化合物は、結果的に光学的等方性の液晶組成物の相溶性を向上させることができ、光素子として使用した場合に低温を含めた広い温度範囲で駆動させることが可能になる。また光学的等方性の液晶組成物を作成する際にも、溶解に必要な時間を大幅に短縮できるために効率的な製造が可能になり、製造コストを低減することができる。
本発明者らは、鋭意研究の結果、キラル化合物として、5,5’,6,6’,7,7’,8,8’−オクタヒドロ−1,1’−ビ−2−ナフチル誘導体を用いることで上記課題を解決できることを見出した。本発明のキラル化合物は、HTPが大きく、融点が低くて液晶組成物への相溶性が良好であるという特徴を有する。具体的には下記の通りである。
[1]一般式(K1)または(K2)で表される少なくとも1つのキラル化合物と少なくとも1つのアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物。

(式(K1)および(K2)中、
k1はハロゲン、シアノ、−SF、または炭素数1〜5のアルキルであり、Rk1中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、Rk1中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
k2はハロゲン、シアノ、−SF、または炭素数1〜20のアルキルであり、Rk2中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、Rk2中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、または1、4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレンであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
k1は単結合、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCH−、−CHO−、−CFO−、−OCF−、−CH=CH−、−CFCF−、−CF=CF−、または−C≡C−であり;
k1 −(CH−であり、nは〜20の整数であり;
k1は単結合、または炭素数1〜10のアルキレンであり、Zk1中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、Zk1中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
mk1は2〜4の整数であり; nk1およびnk2は0〜2の整数であり;
k1、Rk2、Ak1、Ak2、Xk1、Yk1、Zk1、mk1、nk1、またはnk2が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)

[2]一般式(K1−1)〜(K1−6)で表される化合物から選ばれる少なくとも1つのキラル化合物と、少なくとも1つのアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物。

(式(K1−1)〜(K1−6)中、
k1はハロゲン、シアノ、−SF、または炭素数1〜5のアルキルであり、Rk1中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、Rk1中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
k2はハロゲン、シアノ、−SF 、または炭素数1〜20のアルキルであり、Rk2中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、Rk2中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、または1、4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレンであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
k1 −(CH−であり、nは〜20の整数であり;
k1は単結合、または炭素数1〜10のアルキレンであり、Zk1中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、Zk1中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
nk1、およびnk2は0〜2の整数であり;
k1、Rk2、Ak1、Ak2、Yk1、Zk1、nk1、またはnk2が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)

[3]一般式(K2−1)または(K2−2)で表される少なくとも1つのキラル化合物と、少なくとも1つのアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物。

(式(K2−1)〜(K2−2)中、
k1はハロゲン、シアノ、−SF、または炭素数1〜5のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
k2はハロゲン、シアノ、−SF、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、または1、4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレンであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
k1 −(CH−であり、nは〜20の整数であり;
k1は単結合、または炭素数1〜10のアルキレンであり、このアルキレン中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
nk1、またはnk2は0〜2の整数であり;
k1、Rk2、Ak1、Ak2、Yk1、Zk1、nk1、またはnk2が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)

[4]一般式(K1−1−1)、(K1−1−2)、(K1−2−1)、(K1−2−2)、(K1−4−1)、(K1−4−2)、(K1−5−1)、または(K1−5−2)で表される少なくとも1つのキラル化合物と、少なくとも1つのアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物。


(上記式中、
k1は水素、ハロゲン、シアノ、または炭素数1〜5のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
k2は水素、ハロゲン、シアノ、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはピリジン−2,5−ジイル、であり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
nは〜10の整数であり;
k1は単結合、炭素数1〜10のアルキレン、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−であり;
nk1、またはnk2は0〜2の整数であり;
k1、Rk2、Ak1、Zk1、nk1、またはnk2が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)

[5]一般式(K2−1−1)、(K2−1−2)、(K2−2−1)、(K2−2−2)、または(K2−2−3)で表される少なくとも1つのキラル化合物と、少なくとも1つのアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物。

(式(K2−1−1)〜(K2−2−3)中、
k1は水素、ハロゲン、シアノ、または炭素数1〜5のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
k2は水素、ハロゲン、シアノ、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはピリジン−2,5−ジイル、であり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
nは〜10の整数であり;
k1は単結合、炭素数1〜10のアルキレン、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−であり;
nk1、またはnk2は0〜2の整数であり;
k1、Rk2、Ak1、Zk1、nk1、またはnk2が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
[6]アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A)で表される化合物を少なくとも1つ含有する、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の液晶組成物。

(一般式(1−A)において、R11は水素、炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−または−C≡C−で置き換えられてもよいが、2つの連続する−CH−が−O−で置き換えられることはなく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく; 環A11、環A12、環A13および環A14は独立して、1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2、5―ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,6−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、ビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−シクロヘキシレン、または2,6,7−トリオキサビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイルであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく; Z11、Z12、Z13およびZ14は独立して、単結合、炭素数1〜4のアルキレンであり、このアルキレン中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CF O−、−OCF −、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキレン中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく; L11およびL12はそれぞれ独立して水素またはハロゲンであり; X11はハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−C≡C−C≡N、−SF、−CHF、−CF、−CFCHF、−CFCHF、−CFCF、−(CF−F、−CFCHFCF、−CHFCFCF、−(CF−F、−(CF−F、−OCHF、−OCF、−OCFCHF、−OCFCHF、−OCHCF、−OCFCF、−O−(CF−F、−OCFCHFCF、−OCHFCFCF、−O−(CF−F、−O−(CF−F、−CH=CF、−CH=CHCF、または−CH=CHCFCFであり; lおよびmは独立して、0または1である。)

[7]アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A)で表される化合物が50〜100重量%含有する、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の液晶組成物。
[8]アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A)で表される化合物が50〜100重量%含有し、さらに一般式(K11)〜(K15)で表される化合物から選ばれるキラル化合物を少なくとも1つ含有する、[1]〜[7]のいずれか1項に記載の液晶組成物。


(式(K11)〜(K15)中、Rは独立して、水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=O、−N=C=Sまたは炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよい、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
は独立して、芳香族性の6〜8員環、非芳香族性の3〜8員環、または炭素数9〜20の縮合環であり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲン、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−CH−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;
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、芳香族性の6〜8員環、非芳香族性の3〜8員環、または、炭素数9〜20の縮合環であり、これらの環の少なくとも1つの水素がハロゲン、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、−CH−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく;Zは独立して単結合、または炭素数1〜8のアルキレンであるが、少なくとも1つの−CH−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、少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく; Xは単結合、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、または−CHCH−であり; mKは1〜4の整数である。)
[9]アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A−01)〜(1−A−16)のいずれかで表される化合物を少なくとも1つ含有する、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の液晶組成物。




(式(1−A−01)〜(1−A−16)中、R11は水素または炭素数1〜8のアルキルであり、X11はフッ素、塩素、−C≡N、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHF、−OCHFまたは−C=C−CFであり、(F)は水素またはフッ素を示す。)
[10]アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A−01)〜(1−A−16)のいずれかで表される化合物を少なくとも1つ含有しており、その含有量が50〜100重量%である、[1]〜[5]に記載の液晶組成物。
[11]アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A−01)〜(1−A−16)のいずれかで表される化合物を少なくとも1つ含有しており、さらにキラル成分Kに一般式(K11)〜(K15)で表される化合物を少なくとも1つ含有する、[1]〜[5]に記載の液晶組成物。
[12]キラル化合物の含有量が0.1〜30重量%である、[1]〜[11]のいずれか1項に記載の液晶組成物。
[13]アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A)で表される化合物の含有量が50〜100重量%である、[1]〜[12]のいずれか1項に記載の光学的等方性の液晶相を発現する液晶組成物。
[14]アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A−01)〜(1−A−16)のいずれかで表される化合物の含有量が50〜100重量%である、[1]〜[12]のいずれか1項に記載の光学的等方性の液晶相を発現する液晶組成物。
[15]20℃〜70℃の温度範囲において、少なくも1℃以上のキラルネマチック相を示し、この温度範囲の少なくとも一部において螺旋ピッチが700nm以下である、[1]〜[14]のいずれかに記載の光学的等方性の液晶組成物。
[16][1]〜[15]のいずれかに記載の光学的等方性の液晶組成物と、重合性モノマーとを含むモノマー/液晶混合物。
[17]−20℃〜70℃の温度範囲において、少なくも1℃以上のキラルネマチック相を示し、この温度範囲の少なくとも一部において螺旋ピッチが700nm以下である、[16]に記載のモノマー/液晶混合物。
[18][16]または[17]に記載のモノマー/液晶混合物を重合して得られる、光学的等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子/液晶複合材料。
[19][16]または[17]に記載のモノマー/液晶混合物を非液晶等方相または光学的等方性の液晶相で重合させて得られる、光学的等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子/液晶複合材料。
[20]一方または両方の面に電極が配置され、基板間に配置された液晶組成物または高分子/液晶複合材料、および電極を介して液晶組成物または高分子/液晶複合材料に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶素子であって、高分子/液晶複合材料が[18]または[19]に記載の高分子/液晶複合材料である液晶素子。
[21][4]に記載の一般式(K1−2−1)または(K1−2−2)で表されるキラル化合物。
[22][4]に記載の一般式(K1−5−1)または(K1−5−2)で表されるキラル化合物。
[23][5]に記載の一般式(K2−1−1)または(K2−1−2)で表されるキラル化合物。
[24][5]に記載の一般式(K2−2−1)〜(K2−2−3)のいずれかで表されるキラル化合物。
本明細書中、「液晶化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。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。
本明細書中、「液晶素子」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。ネマチック相の上限温度はネマチック相−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。ネマチック相の下限温度を単に下限温度と略すことがある。
本明細書中、式(1)で表わされる化合物を化合物(1)と略すことがある。この略記は式(2)などで表される化合物にも適用することがある。化学式において、六角形で囲んだA、Bなどの記号はそれぞれ環構造A、環構造Bなどに対応する。これらは、「環A」、「環B」と略すことがある。「環構造」とは、環状の基を言い、ベンゼン環、ナフタレン環、シクロヘキセン環、ビシクロオクタン環またはシクロヘキサン環などを含む。ここで、ナフタレン環のような縮合多環炭化水素やビシクロオクタン環のような橋かけ環炭化水素などの複数の環を含む環構造も、環構造としては1つと数える。
環A、Y、Bなど複数の同じ記号を同一の式または異なった式に記載したが、これらはそれぞれが同一であってもよいし、または異なってもよい。
「少なくとも1つの」は、位置だけでなく個数についても任意であることを示すが、個数が0である場合を含まない。少なくとも1つのAがB、CまたはDで置き換えられてもよいという表現は、少なくとも1つのAがBで置き換えられる場合、少なくとも1つのAがCで置き換えられる場合および少なくとも1つのAがDで置き換えられる場合に加えて、複数のAがB〜Dの少なくとも2つで置き換えられる場合をも含むことを意味する。例えば、少なくとも1つの−CH−が−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルなどが含まれる。なお、本発明においては、連続する2つの−CH−が−O−で置き換えられて、−O−O−のようになることは好ましくない。そして、アルキルにおける末端の−CH−が−O−で置き換えられることも好ましくない。
また、本明細書中、特に言及しない限り、「%」は「重量%」を意味する。
本発明の好ましい態様に係るキラル化合物とアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物は、光素子用として好適に用いられる。HTPが大きく、融点が低くて相溶性の良いキラル化合物は、より少ない含有量で光学的等方性の液晶組成物を短時間で効率的に調製することができる。また、低温を含めた広い温度範囲で液晶相を示すことができる。
液晶組成物および光学的等方性の液晶組成物および高分子/液晶複合材料は、比較的大きなカー係数を発現する。すなわち、比較的低い駆動電圧を示す。本発明の好ましい態様に係る光学的に等方性な液晶組成物および高分子/液晶複合材料は、応答速度が速い。本発明の好ましい態様に係る光学的に等方性な液晶組成物および高分子/液晶複合材料は、広い温度範囲に使用できる。
そして、本発明の好ましい態様に係る光学的等方性液晶組成物および高分子/液晶複合材料は、これらの効果に基づいて高速応答用の液晶表示素子等に好適に用いることができる。
実施例で用いた櫛型電極基板を示す。 実施例で用いた光学系を示す。
1 本発明の光学的等方性液晶組成物
本発明の第1の態様は、光学的等方性の液晶相で駆動される液晶素子に用いることのできる液晶組成物である。
本発明の光学的等方性の液晶組成物は、キラル剤として上記式(K1)で表される化合物とアキラルな液晶成分とを有する。ここでキラル剤の掌性は問わない。
本発明の液晶組成物に含まれる化合物は、一般的に、公知の方法、例えば必要な成分を高温度下で反応させる方法などにより合成される。
また、本発明に使用される液晶組成物を構成する化合物の各元素は、同位体元素からなる類縁体でも、その物理特性に大きな差異がない限り使用できる。
1.1 光学的等方性の液晶相
本発明の液晶組成物は光学的等方性の液晶相を含む。ここで、液晶組成物が光学的等方性を有するとは、巨視的には液晶分子配列は等方的であるため光学的に等方性を示すが、微視的には液晶秩序が存在することをいう。
そして、本明細書において「光学的等方性の液晶相」とは、ゆらぎではなく光学的等方性の液晶相を発現する相を表し、たとえばプレートレット組織を発現する相(狭義のブルー相)はその一例である。
一般的に、ブルー相は3種類に分類され(ブルー相I、ブルー相II、ブルー相III)、これら3種類のブルー相はすべて光学活性であり、かつ、等方性である。ブルー相Iやブルー相IIのブルー相では異なる格子面からのブラッグ反射に起因する2種以上の回折光が観測される。
本発明の光学的等方性液晶組成物において、光学的等方性の液晶相を発現させるためには、微視的に有する液晶秩序に基づく螺旋ピッチ(以下、単に「ピッチ」ということがある)は1000nm以下であることが好ましい。
光学的等方性の液晶相における電気複屈折はピッチが長くなるほど大きくなるので、所望の光学特性(透過率、回折波長など)が満たされる限り、キラル剤の種類と含有量を調整して、ピッチを長く設定することにより、電気複屈折を大きくすることができる。
また、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。
1.2 キラル化合物
1.2.1 キラル化合物(K1)および(K2)
本発明の液晶組成物に含まれるキラル化合物は式(K1)または(K2)で表される化合物である。

式(K1)および(K2)において、
k1は水素、ハロゲン、シアノ、−SF、炭素数1〜5のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
好ましい例としては、水素または炭素数1〜5のアルキル、炭素数1〜5のアルケニル、および炭素数2〜5のアルキニルである。
k2は水素、ハロゲン、シアノ、−SF、炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
好ましい例としては、炭素数1〜7のアルキル、炭素数2〜7のアルケニル、および炭素数2〜7のアルキニルである。
環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、または1,4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレンであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
好ましい例としては、1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1つまたは2つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4−フェニレン、または1,3−ジオキサン−ジイルであり、化合物のHTPが大きく、他の液晶化合物との相溶性が良い。
k1は単結合、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCH−、−CHO−、−CFO−、−OCF−、−CH=CH−、−CFCF−、−CF=CF−、または−C≡C−である。
好ましい例としては、単結合、−O−、または−OCO−であり、化合物のHTPが大きく、相溶性が良く、かつ化合物の安定性が良い。
k1 −(CH−であり、nは〜20の整数である。
好ましい例としては、単結合、−CHCH−、−(CH−、または−(CH−、であり、nが小さいとHTPが大きくなり、nが大きいと相溶性が良くなる傾向がある。
k1は単結合、または炭素数1〜10のアルキレンであり、このアルキレン中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
好ましい例としては、単結合、−COO−、−OCO−、炭素数1〜10のアルキレン、−CHO−、−OCH−、−CFO−、または−OCF−であり、HTPと相溶性のバランスがよい。
mk1は2〜4の整数である。mk1が2の化合物は融点が低く相溶性がよい。またmk1が3または4の化合物は、HTPが大きい傾向がある。
nk1およびnk2は0〜2の整数である。nkが0のと融点が高く、nkが1または2のときは相溶性が良い傾向にある。
一般式(K1)で表される化合物は、(K2)と比較して融点が高い傾向がある。また、一般式(K2)で表される化合物は、(K1)と比較して相溶性がよく、HTPもやや大きい傾向にある。
なお、上記「アルキル」は炭素数1〜10のアルキルであることが好ましく、炭素数1〜6のアルキルであることが更に好ましい。アルキルの例としては、制限するわけではないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ドデカニル等を挙げることができる。
好ましいキラル化合物として下記(K101)〜(K130)、および(K201)〜(K220)を挙げることができる。







(式(K101)〜(K130)、および式(201)〜(220)中、
k1は水素、ハロゲン、シアノ、−SF、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられていても良い炭素数1〜5のアルキル、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられていてもよいアルコキシであり;
k2は水素、ハロゲン、シアノ、−SF、または炭素数1〜20のアルキルであり;
nは〜20の整数であり;
nk1、およびnk2は0〜2の整数であり;
下記に示す1,4−フェニレンに(F)が連結した部分構造式(X1)または(X2)は、1つまたは2つのフッ素で置換されていても良い1、4−フェニレンであり;
k1、Rk2、nk1、nk2、n、部分構造式(X1)または(X2)が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)

一般的に、本発明の光学的等方性液晶組成物におけるキラル剤の含有量は、1〜20重量%が好ましく、1〜10重量%が特に好ましい。これらの範囲でキラル成分を含有する液晶組成物は、光学的に等方性の液晶相を有しやすくなる。
また、液晶表示素子に用いる場合は、キラル成分の濃度を調製して、可視域に回折や反射が実質的に認められないことが好ましい。
なお、液晶組成物に含有されるキラル成分を構成するキラル化合物は1種でも2種以上でもよい。
1.2.2 キラル化合物(K1)および(K2)の合成
次に、式(K1)または(K2)で表される化合物の合成について説明する。化合物(K1)および(K2)は有機合成化学における手法を適切に組み合わせることにより合成できる。出発物に目的の末端基、環および結合基を導入する方法は、オーガニックシンセシス(Organic Synthesis, 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。
化合物(K1)および(K2)を合成する方法は複数あり、本明細書の実施例や書籍を参考にして適宜合成することが可能である。
最初に、共通の中間体である化合物(15)を生成する方法の一例をスキームを用いて説明する。
(1)オクタヒドロ−ナフトール誘導体(15)の合成

最初に、化合物(15)を生成する方法の一例をスキームを用いて説明する。キラル化合物(11)は、(S)体もしくは(R)体のいずれも市販されている。化合物に臭素もしくは臭素化剤を作用させて化合物(12)を得る。この際、置換する官能基の数により、使用する臭素の等量を調製する。

(i)RK1がフッ素の場合
化合物(12)を適当な保護基を用いて保護した後に、n−BuLiおよびN−フルオロベンゼンスルホンイミドなどのフッ素化剤を作用させて化合物(14a)を得る。最後に保護基を外すことにより、化合物(15a)を得ることができる。
(ii)RK1が−CNの場合
化合物(12)を適当な保護基を用いて保護した後に、シアン化銅(II)などを作用させて化合物(14b)を得る。最後に保護基を外すことにより、化合物(15b)を得ることができる。
(iii)RK1がアルキル、またはアルケニルの場合
化合物(12)を炭酸カリウムなどの塩基とパラジウム触媒下で、アルキルハライドもしくはアルケニルハライドを作用させてクロスカップリング反応を行うことにより化合物(15c)を得ることができる。
(iv)化合物(K1)の合成法
化合物(15)を出発化合物として、一般的な有機合成の手法を組み合わせることにより、化合物(K1)および(K2)に誘導することができる。下記に一例を示す。

k1が−OCO−のときは、化合物(16a)にN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)および4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)を加え、化合物(15)を作用させると化合物(K1)が得られる。

k1が−O−のときは、化合物(16b)に炭酸カリウムなどの塩基を加えて、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)などの溶媒中で化合物(15)を作用させると化合物(K1)が得られる。
(v)化合物(K2)の合成法


k1が−O−のときは、化合物(17)に例えばマロン酸ジエチル、ヨウ化銅、L−プロリン、および炭酸セシウムなどの塩基を加えてマロン酸誘導体を得た後に、リチウムアルミニウムハイドライド(LAH)などの還元剤を作用させると化合物(18)が得られる。次いで、化合物(18)をトシル体に変換した化合物(19)に塩基を加えた後に、化合物(15)を作用させると化合物(K2)が得られる。

k1が−O−、かつZk1が−OCO−のときは、化合物(15)に塩基を加え、オキシラン誘導体などと作用させて化合物(20)を得る。次いで、化合物(21)にジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)およびジメチルアミノピリジン(DMAP)を加え、化合物(20)を作用させると化合物(K2)が得られる。
次に結合基Zk1を生成する方法の一例をスキームを用いて説明する。このスキームにおいて、MSG1またはMSG2は少なくとも一つの環を有する1価の有機基である。スキームで用いた複数のMSG1(またはMSG2)は、同一であってもよいし、または異なってもよい。化合物(1A)から(1K)は化合物(K1)または(K2)に相当する。
(I)単結合の生成



アリールホウ酸(21)と公知の方法で合成される化合物(22)とを、炭酸塩水溶液とテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムのような触媒の存在下で反応させて化合物(1A)を合成する。この化合物(1A)は、公知の方法で合成される化合物(23)にn−ブチルリチウムを、次いで塩化亜鉛を反応させ、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムのような触媒の存在下で化合物(22)を反応させることによっても合成される。
(II)−CFO−と−OCF−の生成

化合物(1B)をローソン試薬のような硫黄化剤で処理して化合物(26)を得る。化合物(26)をフッ化水素ピリジン錯体とNBS(N−ブロモスクシンイミド)でフッ素化し、−CF2O−を有する化合物(1C)を合成する(M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992,827.を参照)。化合物(1C)は化合物(26)を(ジエチルアミノ)サルファートリフルオリド(DAST)でフッ素化しても合成される(W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768.を参照)。この方法によって−OCF −を有する化合物も合成できる。Peer. Kirsch et al., Anbew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.に記載の方法によってこれらの結合基を生成させることも可能である。

(III)−CH=CH−の生成


化合物(23)をn−ブチルリチウムで処理した後、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)などのホルムアミドと反応させてアルデヒド(28)を得る。公知の方法で合成されるホスホニウム塩(27)をカリウムt−ブトキシドのような塩基で処理して発生させたリンイリドを、アルデヒド(28)に反応させて化合物(1D)を合成する。反応条件によってはシス体が生成するので、必要に応じて公知の方法によりシス体をトランス体に異性化する。
(IV)−(CH−の生成

化合物(1D)をパラジウム炭素のような触媒の存在下で水素化することにより、化合物(1E)を合成する。
(V)−(CH−の生成

ホスホニウム塩(27)の代わりにホスホニウム塩(29)を用い、項(III)または項(IV)の方法に従って−(CH −および−CH=CH−を有する化合物を得る。これを接触水素化して化合物(1F)を合成する。
(VI)−C≡C−の生成


ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下で、化合物(23)に2−メチル−3−ブチン−2−オールを反応させたのち、塩基性条件下で脱保護して化合物(30)を得る。ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下、化合物(30)を化合物(22)と反応させて、化合物(1G)を合成する。
(VII)−CF=CF−の生成


化合物(23)をn−ブチルリチウムで処理したあと、テトラフルオロエチレンを反応させて化合物(31)を得る。化合物(22)をn−ブチルリチウムで処理したあと化合物(31)と反応させて化合物(1H)を合成する。
(VIII)−CHO−または−OCH−の生成


化合物(28)を水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤で還元して化合物(32)を得る。これを臭化水素酸などでハロゲン化して化合物(33)を得る。炭酸カリウムなどの存在下で、化合物(33)を化合物(25)と反応させて化合物(1J)を合成する。
(IX)−(CHO−または−O(CH−の生成


化合物(32)の代わりに化合物(34)を用いて、項(VIII)の方法に従って化合物(1K)を合成する。
(X)−(CF−の生成
J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 5414.に記載された方法に従い、ジケトン(−COCO−)をフッ化水素触媒の存在下、四フッ化硫黄でフッ素化して−(CF −を有する化合物を得る。
1.3 アキラルな液晶成分
本発明の液晶組成物、または光学的等方性の液晶組成物を構成するアキラルな液晶成分は、1種類以上の化合物を調製して液晶相を発現する液晶組成物である。式(1−A)で表される化合物を1種類以上含有するアキラル液晶成分は、液晶素子として使用される液晶成分として適切である。
1.3.1 化合物(1−A)


上記式(1−A)において、R11は水素、炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
このようなR11において、炭素数1〜10、および炭素数2〜10のアルケニルが好ましい。より好ましくは炭素数2〜8のアルキルおよびアルケニルが好ましい。アルケニルにおける−CH=CH−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。−CH=CHCH、−CH=CHC、−CH=CHC、−CH=CHC、−CCH=CHCH、および−CCH=CHC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。−CHCH=CHCH、−CHCH=CHC、および−CHCH=CHC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。
環A11、環A12、環A13および環A14は独立して、1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,6−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、ビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイルであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
環A11、環A12、環A13および環A14は、それぞれ独立して、ハロゲンで置換されても良い1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−シクロヘキシレンであることが好ましい。
11、Z12、Z13およびZ14は独立して、単結合、炭素数1〜4のアルキレンであり、このアルキレン中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキレン中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
11、Z12、Z13およびZ14は、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−CFO−、−OCF−、−CHO−または−OCH−が好ましく、これらの中でも、単結合、−COO−または−CFO−が好ましい。
また、これらの結合において、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−(CH−、および−(CH−CH=CH−等のような二重結合を有する結合基では、その立体配置はシスよりもトランスが好ましい。
11およびL12はそれぞれ独立して、水素またはハロゲンである。これらの中でも、L11およびL12はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であることが好ましい。
11はハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−C≡C−C≡N、−SF、−CHF、−CF、−CFCHF、−CFCHF、−CFCF、−(CF−F、−CFCHFCF、−CHFCFCF、−(CF−F、−(CF−F、−OCHF、−OCF、−OCFCHF、−OCFCHF、−OCHCF、−OCFCF、−O−(CF−F、−OCFCHFCF、−OCHFCFCF、−O−(CF−F、−O−(CF−F、−CH=CF、−CH=CHCF、または−CH=CHCFCFである。
好ましいX11の例は、フッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−CF、−CHF、−OCFおよび−OCHFである。最も好ましいXの例は、フッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−CFおよび−OCFである。
lおよびmは独立して、0または1である。
上記式(1−A)で表される化合物として、特に好ましいのは、下記式(1−A−01)〜(1−A−16)で表される化合物である。




(式(1−A−01)〜(1−A−16)中、R11は水素、または炭素数1〜8のアルキルであり、X11はフッ素、塩素、−C≡N、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHF、−OCHFまたは−C=C−CFであり、(F)は水素またはフッ素である。)
1.3.2 化合物(1−A)の性質
化合物(1−A)におけるl、m、n、およびoの組み合わせ、環A11〜A14の種類、左末端基R11、右末端基X11、末端のフェニレン環上の基およびその置換位置(L11およびL12)、結合基Z11〜Z14等を適切に選択することによって、液晶成分Aの透明点、屈折率異方性、誘電率異方性等の物性を調整することが可能である。
lおよびmの組み合わせ、環A11〜A14、左末端基R11、右末端基X11、結合基Z11〜Z14、L11およびL12の種類等と、化合物(1−A)の物性との一般的な関係を以下に説明する。
一般的に、l+mが大きいほど、化合物(1−A)の透明点が高く、l+mが小さいほど化合物(1−A)の融点が低い。
一般的に、環A11〜A14に芳香族環が多く含まれるほど、化合物(1−A)の屈折率異方性が大きくなる。少なくとも1つの水素がハロゲンにより置き換えられた1,4−フェニレン、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイルは大きな誘電率異方性発現に効果があり、1,4−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル環は、化合物(1−A)の良好な相溶性発現に寄与する。
一般的に、R11が直鎖であるときは、化合物(1−A)の液晶相の温度範囲が広くそして粘度が小さくなる。他方、R11が分岐鎖であるときは、化合物(1−A)は他の液晶化合物との相溶性が向上する。
一般的に、結合基Z11、Z12、Z13およびZ14がそれぞれ単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CH2O−、−OCH2−、−CF=CF−、−(CH−O−、−O−(CH−、−(CH−CFO−、−OCF−(CH−または−(CH−であるとき、化合物(1−A)の粘度が小さい。また、一般的に、結合基Z11、Z12、Z13およびZ14がそれぞれ単結合、−(CH−、−CFO−、−OCF−または−CH=CH−であるとき、化合物(1−A)の粘度がさらに小さくなる。一般的に、結合基Z11、Z12、Z13およびZ14がそれぞれ−C≡C−のとき、化合物(1−A)の屈折率異方性が大きい。一般的に、結合基が−COO−、−CFO−であるとき、化合物(1−A)の誘電率異方性が大きい。一般的に、Z11、Z12、Z13、およびZ14が単結合、−(CH−、−CHO−、−CFO−、−OCF−または−(CH−であるとき、化合物(1―A)は、比較的、化学的に安定であって、劣化が生じにくい。
一般的に、屈折率異方性または誘電率異方性が大きい場合、本発明の液晶素子が低電圧になる傾向があり、粘度が低いと応答速度が速くなる。
一般的に、X11がフッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−SF、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHFまたは−OCHFであるとき、化合物(1−A)の誘電率異方性が大きい。また、一般的に、X11が−C≡N、または−N=C=Sであるとき、化合物(1−A)の光学異方性が大きい。X11がフッ素、−OCFまたはアルキルであるときは、化学的に安定である。
一般的に、L11およびL12が共にフッ素であり、X11がフッ素、塩素、−C≡N、−N=C=S、−SF、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHFまたは−OCHFであるとき、化合物(1−A)の誘電率異方性が大きい。また、一般的に、L11がフッ素でありX11が−CF、−OCFであるとき、L11およびL12が共にフッ素でありX11が−CF、−OCFであるとき、または、L11、L12およびX11が全てフッ素であるとき、化合物(1−A)の誘電率異方性値が大きく、液晶相の温度範囲が広く、さらに、化学的に安定であり劣化を起こしにくい。
2 光学的等方性の液晶組成物と重合性モノマーとを含む混合物、および、高分子/液晶複合材料
本発明の第2の態様は、光学的等方性の液晶組成物と重合性モノマーとを含む混合物である。また、本発明の第3の態様は光学的等方性の高分子/液晶複合材料であり、たとえば、本発明の第2の態様の光学的等方性の液晶組成物と重合性モノマーとを含む混合物において重合反応を行うことによって製造できる。
2.1 高分子/液晶複合材料を製造する際の重合条件
本発明の第3の態様は光学的に等方性の高分子/液晶複合材料とは、液晶材料と高分子の化合物の両者を含む複合材料であれば特に限定されないが、高分子の一部または全部が液晶材料に溶解していない状態で高分子が液晶材料と相分離している状態でもよい。本発明の高分子/液晶複合材料は、光学的に等方性の液晶組成物と、予め重合されて得られた高分子とを混合しても製造できるが、高分子の材料となる低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマー等(以下、まとめて「モノマー等」という)と光学的等方性液晶組成物とを混合してから、当該混合物において重合反応を行うことによって、製造されることが好ましい。
モノマー等と液晶組成物とを含む本発明の第2の態様は、光学的等方性の液晶組成物と重合性モノマーとを含む混合物を、本件明細書では、「重合性モノマー/液晶混合物」ともいう。「重合性モノマー/液晶混合物」には必要に応じて、後述する重合開始剤、硬化剤、触媒、安定剤、二色性色素(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、テトラジン系等)、またはフォトクロミック化合物等を、本発明の効果を損なわない範囲で含んでもよい。たとえば、本件発明の重合性モノマー/液晶混合物には必要に応じて、重合開始剤を重合性モノマーの0.1〜20重量部含有してもよい。
上記混合物における重合は、混合物を非液晶等方相または光学的等方性の液晶相で行われることが好ましい。すなわち、重合温度は、高分子/液晶複合材料が高透明性と等方性を示す温度であることが好ましい。より好ましくは、モノマーと液晶材料の混合物が非液晶等方相またはブルー相を発現する温度で、かつ、非液晶等方相ないしは光学的に等方性の液晶相で重合を終了する。すなわち、重合後は高分子/液晶複合材料が可視光線より長波長側の光を実質的に散乱せずかつ光学的に等方性の状態を発現する温度とするのが好ましい。
2.2 複合材料を構成する高分子の原料
本発明の複合材料を構成する高分子の原料としては、例えば低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマーを使用することができ、本明細書において高分子の原料モノマーとは低分子量のモノマー、マクロモノマー、オリゴマー等を包含する意味で用いる。また、得られる高分子が三次元架橋構造を有するものが好ましく、そのために、高分子の原料モノマーとして2つ以上の重合性官能基を有する多官能性モノマーを用いることが好ましい。重合性の官能基は特に限定されないが、アクリル基、メタクリル基、グリシジル基、エポキシ基、オキセタニル基、ビニル基などを上げることができるが、重合速度の観点からアクリル基およびメタクリル基が好ましい。高分子の原料モノマー中、二つ以上の重合性のある官能基を持つモノマーをモノマー中に10重量%以上含有させると、本発明の複合材料において高度な透明性と等方性を発現しやすくなるので好ましい。
また、好適な複合材料を得るためには、高分子はメソゲン部位を有するものが好ましく、高分子の原料モノマーとしてメソゲン部位を有する原料モノマーをその一部に、あるいは全部に用いることができる。
2.2.1 メソゲン部位を有する単官能性・二官能性モノマー
メソゲン部位を有する単官能性、または二官能性モノマーは構造上特に制限されないが、例えば下記式(M1)または(M2)で表される化合物を上げることができる。
MA−Y−(A−Zm1−A−Y−RMB (M1)
MB−Y−(A−Zm1−A−Y−RMB (M2)
式(M1)および(M2)中、RMAは、それぞれ独立して水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=O、−N=C=S、または炭素数1〜20のアルキルであり、これらのアルキルにおいて少なくとも1つの−CH−は−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらのアルキルにおいて少なくとも1つの水素はハロゲンまたは−C≡Nで置き換えられてもよい。
好ましいRMAは、水素、ハロゲン、−C≡N、−CF、−CFH、−CFH、−OCF、−OCFH、炭素数1〜20のアルキル、炭素数1〜19のアルコキシ、炭素数2〜21のアルケニル、および炭素数2〜21のアルキニルである。特に好ましいRMAは、−C≡N、炭素数1〜20のアルキルおよび炭素数1〜19のアルコキシである。RMBは、それぞれ独立して、基(M3−1)〜基(M3−7)の重合性基である。


ここで、基(M3−1)〜基(M3−7)におけるRは、それぞれ独立して水素、ハロゲンまたは炭素数1〜5のアルキルであり、これらのアルキルにおいて少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。好ましいRは、水素、ハロゲンおよびメチルである。特に好ましいRは、水素、フッ素およびメチルである。
また、基(M3−2)、基(M3−3)、基(M3−4)、基(M3−7)はラジカル重合で重合するのが好適である。基(M3−1)、基(M3−5)、基(M3−6)はカチオン重合で重合するのが好適である。いずれもリビング重合なので、少量のラジカルあるいはカチオン活性種が反応系内に発生すれば重合は開始する。活性種の発生を加速する目的で重合開始剤を使用できる。活性種の発生には例えば光または熱を使用できる。
式(M1)および(M2)中、Aは、それぞれ独立して芳香族性または非芳香族性の5員環、6員環または炭素数9以上の縮合環であるが、環中の−CH−は−O−、−S−、−NH−、または−NCH−で、環中の−CH=は−N=で置き換わってもよく、環上の水素原子はハロゲン、および炭素数1〜5のアルキル、またはハロゲン化アルキルで置き換わってもよい。好ましいAの具体例は、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、またはビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイルであり、これらの環において少なくとも1つの−CH−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH=は−N=で置き換えられてもよく、これらの環において少なくとも1つの水素はハロゲン、炭素数1〜5のアルキルまたは炭素数1〜5のハロゲン化アルキルで置き換えられてもよい。
化合物の安定性を考慮して、酸素と酸素とが隣接した−CH−O−O−CH−よりも、酸素と酸素とが隣接しない−CH−O−CH−O−の方が好ましい。
これらの中でも、特に好ましいAは、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−メチル−1,4−フェニレン、2−トリフルオロメチル−1,4−フェニレン、2,3−ビス(トリフルオロメチル)−1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、9−メチルフルオレン−2,7−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、およびピリミジン−2,5−ジイルである。なお、前記1,4−シクロヘキシレンおよび1,3−ジオキサン−2,5−ジイルの立体配置はシスよりもトランスの方が好ましい。
2−フルオロ−1,4−フェニレンは、3−フルオロ−1,4−フェニレンと構造的に同一であるので、後者は例示しなかった。この規則は、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレンと3,6−ジフルオロ−1,4−フェニレンの関係などにも適用される。
式(M1)および(M2)中、Yは、それぞれ独立して単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、これらのアルキレンにおいて少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、または−OCO−で置き換えられてもよいが、−O−O−のように2つの酸素原子が隣接することはない。好ましいYは、単結合、−(CHm2−、−O(CHm2−、および−(CHm2O−(前記式中、rは1〜20の整数である)である。特に好ましいYは、単結合、−(CHm2−、−O(CHm2−、および−(CHm2O−(前記式中、m2は1〜10の整数である)である。
式(M1)および(M2)中、Zは、それぞれ独立して単結合、−(CH2m3−、−O(CHm3−、−(CHm3O−、−O(CHm3O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−(CF2−、−(CH−COO−、−OCO−(CH−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−COO−、−OCO−C≡C−、−CH=CH−(CH2−、−(CH2−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−CH=CH−、−CH=CH−C≡C−、−OCF−(CH−、−(CH−CFO−、−OCF−または−CFO−(前記式中、m3は1〜20の整数である)である。
好ましいZは単結合、−(CH2m3−、−O(CH2m3−、−(CH2m3O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−(CH2−COO−、−OCO−(CH2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−OCF−、および−CFO−である。
式(M1)および(M2)中、m1は1〜6の整数である。好ましいm1は、1〜3の整数である。m1が1のときは、6員環などの環を2つ有する二環の化合物である。m1が2と3のときは、それぞれ三環と四環の化合物である。例えばm1が1であるとき、2つのAは同一であってもよいし、または異なってもよい。また、例えばm1が2であるとき、3つのA(または2つのZ)は同一であってもよいし、または異なってもよい。m1が3〜6であるときについても同様である。RMB、R、およびYについても同様である。
式(M1)で表される化合物(M1)、および式(M2)で表される化合物(M2)はH(重水素)、13Cなどの同位体を天然存在比の量よりも多く含んでいても同様の特性を有するので好ましく用いることができる。
化合物(M1)および化合物(M2)の更に好ましい例は、下記式(M1−1)〜(M1−41)および(M2−1)〜(M2−27)で表される化合物(M1−1)〜(M1−41)および化合物(M2−1)〜(M2−27)である。これらの化合物において、RMA、RMB、R、Z、A、Yおよびpの意味は、本発明の態様に記載した式(M1)および式(M2)のそれらと同一である。
化合物(M1−1)〜(M1−41)および(M2−1)〜(M2−27)における下記の部分構造について説明する。部分構造(a1)は、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレンを表す。部分構造(a2)は、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンを表す。部分構造(a3)は、少なくとも1つの水素がフッ素またはメチルのいずれかで置き換えられてもよい1,4−フェニレンを表す。部分構造(a4)は、9位の水素がメチルで置き換えられてもよいフルオレンを表す。















前述のメソゲン部位を有さないモノマー、およびメソゲン部位を持つモノマー(M1)、および(M2)以外の重合性化合物を必要に応じて使用することができる。
本発明の高分子/液晶複合材料の光学的等方性を最適化する目的で、メソゲン部位を持ち3つ以上の重合性官能基を持つモノマーを使用することもできる。メソゲン部位を持ち3つ以上の重合性官能基を持つモノマーとしては公知の化合物を好適に使用できるが、例えば、(M4−1)〜(M4−3)であり、より具体的な例として、特開2000−327632号、特開2004−182949号、特開2004−59772号に記載された化合物をあげることができる。ただし、(M4−1)〜(M4−3)において、RMB、Z、Y、および(F)は前述と同一の意味を示す。

なお、本明細書において、「炭素数1〜20のアルキル」は、炭素数1〜10のアルキルであることが好ましく、炭素数1〜6のアルキルであることが更に好ましい。アルキルの例としては、制限するわけではないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ドデカニル等を挙げることができる。
本明細書において、「炭素数2〜21のアルケニル」は、炭素数2〜10のアルケニルであることが好ましく、炭素数2〜6のアルケニルであることが更に好ましい。アルケニルの例としては、制限するわけではないが、ビニル、アリル、プロペニル、イソプロペニル、2−メチル−1−プロペニル、2−メチルアリル、2−ブテニル等を挙げることができる。
本明細書において、「炭素数2〜21のアルキニル」は、炭素数2〜10のアルキニルであることが好ましく、炭素数2〜6のアルキニルであることが更に好ましい。アルキニルの例としては、制限するわけではないが、エチニル、プロピニル、ブチニル等を挙げることができる。
本明細書において、「炭素数1〜19のアルコキシ」は、炭素数1〜10のアルコキシであることが好ましく、炭素数2〜6のアルコキシであることが更に好ましい。アルコキシの例としては、制限するわけではないが、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ等がある。
2.2.2 メソゲン部位を有さない重合性のある官能基を持つモノマー
メソゲン部位を有さない重合性のある官能基を持つモノマーとして、例えば、炭素数1〜30の直鎖あるいは分岐アクリレート、炭素数1〜30の直鎖あるいは分岐ジアクリレート、三つ以上の重合性官能基を有するモノマーとしては、グリセロール・プロポキシレート(1PO/OH)トリアクリレート、ペンタエリスリトール・プロポキシレート・トリアクリレート、ペンタエリスリトール・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・エトキシレート・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・プロポキシレート・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・トリアクリレート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、ペンタエリスリトール・テトラアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ペンタアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ヘキサアクリレート、などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
2.3 重合開始剤
本発明の複合材料を構成する高分子の製造における重合反応は特に限定されず、例えば、光ラジカル重合、熱ラジカル重合、光カチオン重合等が行われる。
光ラジカル重合において用いることができる光ラジカル重合開始剤の例は、ダロキュア(DAROCUR、登録商標)1173および4265(いずれも商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株))、イルガキュア(IRGACURE、登録商標)184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、および2959(いずれも商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株))、などである。
熱ラジカル重合において用いることができる熱によるラジカル重合の好ましい開始剤の例は、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシジイソブチレート、過酸化ラウロイル、2,2´−アゾビスイソ酪酸ジメチル(MAIB)、ジt−ブチルパーオキシド(DTBPO)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル(ACN)などである。
光カチオン重合において用いることができる光カチオン重合開始剤として、ジアリールヨードニウム塩(以下、「DAS」という。)、トリアリールスルホニウム塩(以下、「TAS」という。)などがあげられる。
DASとしては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナートなどが挙げられる。
DASには、チオキサントン、フェノチアジン、クロロチオキサントン、キサントン、アントラセン、ジフェニルアントラセン、ルブレンなどの光増感剤を添加することで高感度化することもできる。
TASとしては、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネートなどが挙げられる。
光カチオン重合開始剤の具体的な商品名の例は、サイラキュア(Cyracure、登録商標)UVI−6990、サイラキュアUVI−6974、サイラキュアUVI−6992(それぞれ商品名、UCC(株))、アデカオプトマーSP−150、SP−152、SP−170、SP−172(それぞれ商品名、(株)ADEKA)、Rhodorsil Photoinitiator 2074(商品名、ローディアジャパン(株))、イルガキュア(IRGACURE、登録商標)250(商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株))、UV−9380C(商品名、GE東芝シリコーン(株))などである。
2.4 硬化剤等
本発明の複合材料を構成する高分子の製造において、前記モノマー等および重合開始剤の他にさらに1種または2種以上の他の好適な成分、例えば、硬化剤、触媒、安定剤等を加えてもよい。
硬化剤としては、通常、エポキシ樹脂の硬化剤として使用されている従来公知の潜在性硬化剤が使用できる。潜在性エポキシ樹脂用硬化剤は、アミン系硬化剤、ノボラック樹脂系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が挙げられる。アミン系硬化剤の例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、m−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の脂肪族ポリアミン、イソフォロンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ノルボルネンジアミン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、ラロミン等の脂環式ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエタン、メタフェニレンジアミン等の芳香族ポリアミンなどが挙げられる。
ノボラック樹脂系硬化剤の例としては、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂などが挙げられる。イミダゾール系硬化剤としては、2−メチルイミダゾール、2−エチルへキシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウム・トリメリテートなどが挙げられる。
酸無水物系硬化剤の例としては、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルへキサヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。
また、グリシジル、エポキシ、オキセタニルを有する重合性化合物と硬化剤との硬化反応を促進するための硬化促進剤をさらに用いてもよい。硬化促進剤としては、例えば、ベンジルジメチルアミン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジメチルシクロヘキシルアミン等の3級アミン類、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン等の有機リン系化合物、テトラフェニルホスホニウムブロマイド等の4級ホスホニウム塩類、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等やその有機酸塩等のジアザビシクロアルケン類、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の4級アンモニウム塩類、三フッ化ホウ素、トリフェニルボレート等のホウ素化合物などが挙げられる。これらの硬化促進剤は単独または2種以上を混合して使用することができる。
また、例えば貯蔵中の不所望な重合を防止するために、安定剤を添加することが好ましい。安定剤として、当業者に知られているすべての化合物を用いることができる。安定剤の代表例としては、4−エトキシフェノール、ハイドロキノン、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)等が挙げられる。
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。
2.5 液晶組成物等の含有率
本発明の高分子/液晶複合材料中における液晶組成物の含有率は、複合材料が等方性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(カー係数)が大きくなるからである。
本発明の高分子/液晶複合材料において、液晶組成物の含有率は複合材料に対して60〜99重量%であることが好ましく、60〜95重量%がさらに好ましく、75〜95重量%が特に好ましい。高分子の含有率は複合材料に対して1〜40重量%であることが好ましく、3〜30重量%がさらに好ましく、3〜25重量%が特に好ましい。
2.6 その他の成分
本発明の高分子/液晶複合材料は、たとえば二色性色素、フォトクロミック化合物を本発明の効果を損なわない範囲で含有していてもよい。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例によっては制限されない。なお特に断りのない限り、「%」は「重量%」を意味する。
3 液晶素子
本発明の第4の態様は、光学的等方性の液晶組成物または高分子/液晶複合材料(以下、液晶組成物と高分子/液晶複合材料をあわせて「液晶媒体」ということがある)を含む光学的に等方性の液晶相で駆動される光素子である。
液晶表示素子の構造例としては、図1に示すように、櫛歯電極基板の電極が、左側から伸びる電極1と右側から伸びる電極2が交互に配置された構造を挙げることができる。電極1と電極2との間に電位差がある場合、図1に示すような櫛歯電極基板上では、上方向と下方向の2つの方向の電界が存在する状態を提供できる。
4 光素子への使用
本発明の第5の態様は、式(1−A)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を含有するアキラル成分と、式(K1)または(K2)で表されるキラル化合物を含有し、かつ光学的等方性の液晶相を発現する液晶組成物の光素子への使用である。この液晶組成物は、低い駆動電圧と短い応答時間を示すため、光素子の低電圧駆動化、高速応答化に有効である。
以下、実施例により本発明さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
本明細書の実施例において、Iは非液晶等方相、Nはネマチック相、Nはキラルネマチック相、BPはブルー相、BPXは二色以上の回折光が観測されない光学的に等方性の液晶相を表す。本明細書において、I−N相転移点をN−I点ということがある。I−N転移点をN−I点ということがある。I−BP相転移点をBP−I点ということがある。
本明細書の実施例において、物性値等の測定・算出は特に断らない限り、日本電子機械工業規格(Standard of Electronic Industries Association of Japan)、EIAJ・ED−2521Aに記載された方法に従った。
前述した弾性定数、誘電率異方性の測定および屈折率異方性の測定法以外の具体的な測定方法、算出方法等は以下のとおりである。
1)I−N相転移点(TNI
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異方性の相が出現させた。その過程での相転移温度を測定し、次いで1℃/分の速度で加熱し、その過程における相転移温度を測定した。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点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度ずらして相転移温度を測定した。
2)屈折率(n‖およびn⊥;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。
3)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(大塚電子株式会社、商品名FE−3000)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。
可視光の長波長領域あるいは短波長領域に反射波長を有するコレステリック液晶、および、測定が困難であったコレステリック液晶のピッチは、可視光領域に選択反射波長を有するような濃度でキラル化合物を添加(濃度C’)して、選択反射波長(λ’)を測定し、本来の選択反射波長(λ)を本来のキラル濃度(濃度C)から、直線外挿法(λ=λ’×C’/C)で算出することにより求めた。
4)HTP(ヘリカルツイストパワー)(25℃;μm−1
上記の方法で求められた平均屈折率<n>、およびピッチの値を用いて、HTPを次式で与えられる。HTP=<n>/(λ・C)。λは選択反射波長(nm)、Cはキラル濃度(wt%)を示す。
成分または液晶化合物の割合(百分率)は、液晶化合物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)である。組成物は、液晶化合物などの成分の重量を測定してから混合することによって調製される。したがって、成分の重量%を算出するのは容易である。
[実施例1]
<本願化合物(K122−S1)の合成>


(化合物(K122)において、nk1=nk2=0、n=0、Rk2=Cである化合物)
下記のスキームに従って、化合物(K122−S1)を合成した。


窒素雰囲気下で、化合物(102)(0.500g, 1.70mmol)のジクロロメタン(5mL)溶液を0℃まで冷却し、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(0.770g, 3.74mmol)、4−ジメチルアミノピリジン(0.120g, 1.02mmol)、およびカルボン酸誘導体(106)(1.14g, 3.40mmol)を加え、常温にて8時間攪拌した。反応液を水にあけてジクロロメタン(50mL)を追加し、重曹水で2回、水で2回洗浄し、次いで濃縮を行った後に、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン)にて単離精製して化合物(K122−S1)(1.14g, 1.22mmol,収率:71.8%)を得た。この化合物の融点(℃)は、C 66.4 Iであった。
H−NMR(CDCl、ppm): δ0.909-0.923(6H, t), 1.03-1.11(4H, m), 1.23-1.33(16H, m), 1.44-1.52(4H, m),1.64-1.77(8H, m),1.87-1.93(8H, dt),2.26-2.32(2H, dt),2.47-2.54(4H, m),2.70-2.82(4H, m), 7.05-7.13(4H, q),7.29-7.30(4H, d), 7.52-7.57(8H, dd), 7.83-7.84(4H, d)
[実施例2]
<本願化合物(K122−S2)の合成>


(化合物(K122)において、nk1=nk2=0、n=0、Rk2=C11である化合物)
実施例1と同様の方法で、アルキル鎖長がCの代わりにC11の化合物(101)を使用して、化合物(K122−S2)(0.50g,0.521mmol,収率:69.5%)を得た。この化合物の融点(℃)は、C 56.4 Iであった。
H−NMR(CDCl、ppm): δ0.882-0.914(6H, t), 1.06-1.10(4H, m), 1.22-1.34(18H, m), 1.47-1.56(4H, m),1.66-1.77(8H, m),1.87-1.94(8H, dt),2.26-2.32(2H, dt),2.48-2.52(4H, m),2.69-2.82(4H, m), 7.07-7.13(4H, q),7.28-7.30(4H, d), 7.52-7.57(8H, dd), 7.83-7.84(4H, d)
[実施例3]


(化合物(K121)において、nk1=nk2=0、n=0、Rk2=Cである化合物)
実施例1と同様の方法で、化合物(101)の代わりに下記化合物(101A)を使用して、化合物(K121−S1)(1.00g,1.01mmol,収率:57.0%)を得た。この化合物の融点(℃)は、C 131.4 Iであった。

H−NMR(CDCl、ppm): δ0.941-0.971(6H, t), 1.36-1.44(4H, m), 1.62-1.79(12H, m), 2.28-2.34(2H, dt),2.49-2.55(2H, dt),2.66-2.69(4H, t),2.72-2.84(4H, m),7.10-7.14(4H, dd),7.23-7.27(4H, m), 7.29-7.31(4H, d), 7.50-7.51(4H, dd), 7.58-7.60(4H, dd), 7.88-7.90(4H, d)
19F−NMR(CDCl、ppm): δ -143.0- -143.1(2F, dd),-143.2- -143.3(2F, dd)
[実施例4]
<本願化合物(K207−S1)の合成>


(化合物(K207)において、nk1=nk2=0、n=1、Rk2=C11である化合物)
下記のスキームに従って、化合物(K207−S1)を合成した。

(工程1)化合物(104)の合成
窒素雰囲気下で、化合物(103)(20.0g, 62.0mmol)のTHF(300mL)溶液中を−60℃まで冷却し、リチウムジイソプロピルアミド/THF(1.03M/L)(67.7mL,74.4mmol)を滴下してそのままの温度で1時間攪拌した。さらに、そのままの温度で系内にクロロぎ酸エチル(8.08g,74.4mmol)のTHF(20mL)溶液をゆっくりと滴下し、徐々に室温に戻しながら2時間撹拌した。反応液を水にあけてトルエンにて抽出し、水で3回洗浄した後に有機相を減圧した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:n−ヘプタン/トルエン=1/1)にて精製し、化合物(104)(17.5g, 44.4mmol)を得た。
(工程2)化合物(105)の合成
窒素雰囲気下で、リチウムアルミニウムハイドライド(LAH)(0.48g,12.7mmol)のTHF(50mL)溶液を−10℃まで冷却し、化合物(104)(2.50g, 6.34mmol)のTHF(25mL)溶液をゆっくりと滴下して0℃にて2日間撹拌した。次いで、系内に3N−塩酸水溶液(10mL)を滴下して20分間撹拌した後に、反応液をろ過して酢酸エチル(100mL)にて2回抽出し、水で3回洗浄して、有機相を減圧濃縮した。残渣は精製せずに減圧乾燥し、化合物(105)(1.60g,5.15mmol)を得た。
(工程3)化合物(106)の合成
窒素雰囲気下で、化合物(105)(1.60g, 5.15mmol)、ピリジン(2.45g,2.58mL)、ジクロロメタン(15mL)の混合溶液を0℃まで冷却し、塩化p−トルエンスルホニル(2.95g,15.5mmol)をゆっくりと加えてそのままの温度で3時間撹拌した。反応液を水に空けてジクロロメタン(50mL)を追加し、水で3回洗浄した後に有機相を減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:n−ヘプタン/酢酸エチル=1/1)にて精製して化合物(106)(2.88g, 4.65mmol)を得た。
(工程4)化合物(K207−S1)の合成
窒素雰囲気下で、化合物(102)(0.50g,1.70mmol)、化合物(106)(1.16g,1.87mmol)、水酸化ナトリウム(0.16g,3.91mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)(10mL)の混合溶液を100℃にて4時間加熱撹拌した。反応液を水に空け、酢酸エチル(50mL)にて2回抽出し、水で3回洗浄した後、有機相を減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:n−ヘプタン/トルエン=1/1)、さらに再結晶ろ過(溶媒:n−ヘプタン/THF=20:1)にて精製して、化合物(K207−S1)を得た。この化合物の融点(℃)は、C 145.2 Iであった。
H−NMR(CDCl、ppm): δ0.823-0.945(12H, m), 1.11-1.15(5H, m), 1.20-1.32(7H, m), 1.51-1.53(1H, m), 1.62-1.82(14H, m), 1.96-2.04(1H, m), 2.21-2.28(2H, m), 2.46-2.52(2H, m), 2.75-2.80(4H, m), 3.73-3.77(1H, dd), 3.82-3.87(1H, t), 4.41-4.45(2H, m), 6.82-6.84(1H, d), 6.95-6.96(1H, d), 7.00-7.05(2H, dd)
[実施例5]


(化合物(K208)において、nk1=nk2=0、n=1、Rk2=Fである化合物)
実施例1と同様の方法で、化合物(103)の代わりに下記化合物(103A)を使用して、化合物(K208−S1)(0.300g,0.549mmol,収率:57.0%)を得た。この化合物の融点(℃)は、C 98.0 Iであった。

H−NMR(CDCl、ppm): δ1.26-1.33(4H, m), 1.61-1.88(13H, m), 2.05-2.08(1H, m), 2.22-2.27(2H, m), 2.34-2.39(1H, m), 2.46-2.51(2H, m), 2.72-2.79(4H, m), 3.79-3.83(1H, dd), 3.86-3.91(1H, t), 4.44-4.48(2H, dd), 6.72-6.78(2H, dd), 6.84-6.85(1H, d), 6.96-6.98(1H, d), 7.02-7.06(2H, dd)
19F−NMR(CDCl、ppm): δ-135.6- -135.7(2F, dd), -164.8- -164.9 (1F, dt)
(比較例1)
下図に示す液晶化合物を、下記の割合で混合することにより液晶組成物NLC−Aを調製した。
液晶組成物NLC−A




この液晶組成物NLC−Aの相転移温度(℃)はN 79.7 Iであった。
下記に示す比較化合物(ref.1)の融点(℃)は、C 153.2 Iであった。
次に、液晶組成物NLC−A(97.5重量%)に、比較化合物(ref.1)(2.50重量%)を100℃で加熱溶解させて、液晶組成物CLC−A1を得た。この際、完全溶解した液晶組成物CLC−A1が得られるのに要した加熱時間は6時間であった。


この液晶組成物CLC−A1の相転移温度(℃)はN 72.7 BP 73.6 Iであった。
液晶組成物CLC−A1の平均屈折率<n>は1.56、選択反射波長(λ)は428.0(nm)であった。これらの値から化合物(ref.1)のHTPは132(μm−1)であった。
[実施例6−1]
液晶組成物NLC−A(97.5重量%)に、実施例2で得られた化合物(K122−S2)(2.50重量%)を100℃で加熱溶解させて、液晶組成物CLC−B1を得た。この際、完全溶解した液晶組成物CLC−B1が得られるのに要した加熱時間は2分間であった。化合物(K122−S2)は非常に高い溶解性を示すことが分かった。
液晶組成物CLC−B1、選択反射波長(λ)は428.0(nm)であった。液晶組成物NLC−Aの平均屈折率<n>は1.56であった。これらの値から計算された化合物(K122−S2)のHTPは146(μm−1)であった。
特許文献13の特開2004−250397、P.11、表3に記載されている化合物E1〜E7のHTPは69〜77(μm−1)であるので、化合物(K122−S2)のHTPは非常に大きいことが分かった。
[実施例6−2]
液晶組成物NLC−A(95.2重量%)に、実施例2で得られた化合物(K122−S2)(4.80重量%)を100℃で2分間加熱撹拌することにより完全溶解させて液晶組成物CLC−B2を得た。
この液晶組成物CLC−B2の相転移温度(℃)はN 70.7 BP 73.6 Iであった。
[実施例6−3]
モノマー/液晶混合物の調製
液晶組成物と重合性モノマーとの混合物として液晶組成物CLC−B2を88.8重量%、n−ドデシルアクリレートを6.0重量%、1,4−ジ(4−(6−(アクリロイルオキシ)ドデシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−2−メチルベンゼン(LCA−12)を4.8重量%、光重合開始剤として2,2’−ジメトキシフェニルアセトフェノンを0.4重量%混合した液晶組成物MLC−B2を調製した。この液晶組成物MLC−B2の相転移温度(℃)はN 37.8 BP 43.5 BP+I 45.0 I、I 42.2 BP 36.4 Nであった。

LCA−12

[実施例6−4]
高分子/液晶複合材料の調製
液晶組成物MLC−B2を配向処理の施されていない櫛型電極基板と対向ガラス基板(非電極付与)の間に狭持し(セル厚8μm)、得られたセルを38℃のブルー相まで加熱した。この状態で、紫外光(紫外光強度23mWcm−2(365nm))を1分間照射して、重合反応を行った。
このようにして得られた高分子/液晶複合材料(PSBP-B2)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。
なお、図1に示すように、櫛型電極基板の電極は、左側の接続用電極部から右方向に伸びる電極1と右側の接続用電極部から左方向に伸びる電極2が交互に配置される。したがって、電極1と電極2との間に電位差がある場合、図1に示すような櫛型電極基板上では、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。
[実施例6−5]
実施例6−4で得られた高分子/液晶複合材料PSBP−B2が狭持されたセルを、図2に示した光学系にセットし、電気光学特性を測定した。光源として偏光顕微鏡(ニコン製 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度となるように前記セルを光学系にセットした。室温で印加電圧と透過率の関係を調べた。45Vの矩形波を印加すると、透過率が87%となり、透過光強度は飽和した。コントラストは1474であった。
[実施例7−1]
液晶組成物NLC−A(97.5重量%)に、実施例2で得られた化合物(K207−S1)(2.50重量%)を100℃で加熱溶解させて液晶組成物CLC−C1を得た。この際、完全溶解した液晶組成物CLC−C1が得られるのに要した加熱時間は2分間であった。
液晶組成物CLC−C1の選択反射波長(λ)は430.3(nm)であった。液晶組成物NLC−Aの平均屈折率<n>は1.56であった。これらの値から計算された化合物(K207−S1)のHTPは145(μm−1)であった。
[実施例7−2]
液晶組成物NLC−A(95.2重量%)に、実施例2で得られた化合物(K207−S1)(4.80重量%)を100℃で2分間加熱溶解することにより液晶組成物CLC−C2を得た。
この液晶組成物CLC−C2の相転移温度(℃)はN 63.6 BP 66.0 Iであった。
[実施例7−3]
モノマー/液晶混合物の調製
液晶組成物と重合性モノマーとの混合物として液晶組成物CLC−C2を88.8重量%、n−ドデシルアクリレートを6.0重量%、1,4−ジ(4−(6−(アクリロイルオキシ)ドデシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−2−メチルベンゼン(LCA−12)を4.8重量%、光重合開始剤として2,2’−ジメトキシフェニルアセトフェノンを0.4重量%混合した液晶組成物MLC−C2を調製した。この液晶組成物MLC−C2の相転移温度(℃)はN 40.2 BP 43.5 BP+I 45.1 I、I 43.4 I+BP 41.4 BP 37.6 N であった。
[実施例7−4]
高分子/液晶複合材料の調製
液晶組成物MLC−C2を配向処理の施されていない櫛型電極基板と対向ガラス基板(非電極付与)の間に狭持し(セル厚8μm)、得られたセルを40.4℃のブルー相まで加熱した。この状態で、紫外光(紫外光強度23mWcm−2(365nm))を1分間照射して、重合反応を行った。
このようにして得られた高分子/液晶複合材料(PSBP-C2)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。
なお、図1に示すように、櫛型電極基板の電極は、左側の接続用電極部から右方向に伸びる電極1と右側の接続用電極部から左方向に伸びる電極2が交互に配置される。したがって、電極1と電極2との間に電位差がある場合、図1に示すような櫛型電極基板上では、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。
[実施例7−5]
実施例7−4で得られた高分子/液晶複合材料PSBP−C2が狭持されたセルを、図2に示した光学系にセットし、電気光学特性を測定した。光源として偏光顕微鏡(ニコン製 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度となるように前記セルを光学系にセットした。室温で印加電圧と透過率の関係を調べた。45Vの矩形波を印加すると、透過率が87%となり、透過光強度は飽和した。コントラストは1912であった。
[実施例8−1]
下図に示す液晶化合物を、下記の割合で混合することにより液晶組成物NLC−Dを調製した。
液晶組成物NLC−D


この液晶組成物NLC-Dの相転移温度(℃)は、N 110.6−111.8 Iであった。
液晶組成物NLC−D(97.5重量%)に、実施例2で得られた化合物(K122−S2)(2.50重量%)を100℃で加熱溶解させて液晶組成物CLC−D1を得た。この際、完全溶解した液晶組成物CLC−D1が得られるのに要した加熱時間は2分間であった。
液晶組成物CLC−D1の選択反射波長(λ)は457.5(nm)であった。液晶組成物NLC−Dの平均屈折率<n>は1.51であった。これらの値から計算された化合物(K122−S2)のHTPは137(μm−1)であった。
[実施例8−2]
液晶組成物NLC−D(94.8重量%)に、実施例2で得られた化合物(K122−S2)(5.20重量%)を100℃で5分間加熱溶解することにより液晶組成物CLC−D2を得た。この液晶組成物CLC−D2の相転移温度(℃)はN 101.3〜101.6 BP 103.1 BP+I 104.5 Iであった。
[実施例8−3]
モノマー/液晶混合物の調製
液晶組成物と重合性モノマーとの混合物として液晶組成物CLC−D2を88.4重量%、n−ドデシルアクリレートを6.2重量%、1,4−ジ(4−(6−(アクリロイルオキシ)ドデシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−2−メチルベンゼン(LCA−12)を5.0重量%、光重合開始剤として2,2’−ジメトキシフェニルアセトフェノンを0.4重量%混合した液晶組成物MLC−B2を調製した。この液晶組成物MLC−D2の相転移温度(℃)はN 67.5〜68.1BP 72.5 BP+I 73.4 I、I 72.4 65.9 N であった。
[実施例8−4]
高分子/液晶複合材料の調製
液晶組成物MLC−D2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)の間に挟持し(セル厚8μm)、得られたセルを68.0℃のブルー相まで加熱した。この状態で、紫外光(紫外光強度23mWcm−2(365nm))を1分間照射して、重合反応を行った。
このようにして得られた高分子/液晶複合材料(PSBP-D2)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。
なお、図1に示すように、櫛型電極基板の電極は、左側の接続用電極部から右方向に伸びる電極1と右側の接続用電極部から左方向に伸びる電極2が交互に配置される。したがって、電極1と電極2との間に電位差がある場合、図1に示すような櫛型電極基板上では、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。
[実施例8−5]
実施例8−4で得られた高分子/液晶複合材料PSBP−D2が挟持されたセルを、図2に示した光学系にセットし、電気光学特性を測定した。光源として偏光顕微鏡(ニコン製 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°となるように前記セルを光学系にセットした。室温で印加電圧と透過率の関係を調べた。45Vの矩形波を印加すると、透過率が89%となり、透過光強度は飽和した。コントラストは1107であった。
前述のように、本発明のキラル化合物は、HTPが大きく、融点が低くて液晶組成物への相溶性が良好であるという特徴を有する。本発明のキラル化合物を使用した光素子は、液晶相の上限温度が高く、高コントラストで低電圧駆動が可能であり、かつコントラストが高く従来技術より優れている。
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。
1・・・電極1
2・・・電極2
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)

Claims (24)

  1. 一般式(K1)または(K2)で表される少なくとも1つのキラル化合物と少なくとも1つのアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物。
    (式(K1)および(K2)中、
    k1はハロゲンまたは炭素数1〜5のアルキルであり、Rk1中の少なくとも1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく、Rk1中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    k2はハロゲンまたは炭素数1〜20のアルキルであり、Rk2中の少なくとも1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく、Rk2中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、または1,3−ジオキサン−2,5−ジイルであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    k1は単結合、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCH−、−CHO−、−CFO−、−OCF−、−CH=CH−、−CFCF−、−CF=CF−、または−C≡C−であり;
    k1は−(CH−であり、nは0〜20の整数であり;
    k1は単結合、または炭素数1〜10のアルキレンであり、Zk1中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、Zk1中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    mk1は2〜4の整数であり; nk1およびnk2は0〜2の整数であり;
    k1、Rk2、Ak1、Ak2、Xk1、Yk1、Zk1、mk1、nk1、またはnk2が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  2. 一般式(K1−1)〜(K1−6)で表される化合物から選ばれる少なくとも1つのキラル化合物と、少なくとも1つのアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物。
    (式(K1−1)〜(K1−6)中、
    k1はハロゲンまたは炭素数1〜5のアルキルであり、Rk1中の少なくとも1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく、Rk1中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    k2はハロゲンまたは炭素数1〜20のアルキルであり、Rk2中の少なくとも1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく、Rk2中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、または1,3−ジオキサン−2,5−ジイルであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    k1は−(CH−であり、nは0〜20の整数であり;
    k1は単結合、または炭素数1〜10のアルキレンであり、Zk1中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、Zk1中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    nk1、およびnk2は0〜2の整数であり;
    k1、Rk2、Ak1、Ak2、Yk1、Zk1、nk1、またはnk2が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  3. 一般式(K2−1)または(K2−2)で表される少なくとも1つのキラル化合物と、少なくとも1つのアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物。
    (式(K2−1)〜(K2−2)中、
    k1はハロゲンまたは炭素数1〜5のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    k2はハロゲンまたは炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、または1,3−ジオキサン−2,5−ジイルであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    k1は−(CH−であり、nは0〜20の整数であり;
    k1は単結合、または炭素数1〜10のアルキレンであり、このアルキレン中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    nk1、またはnk2は0〜2の整数であり;
    k1、Rk2、Ak1、Ak2、Yk1、Zk1、nk1、またはnk2が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  4. 一般式(K1−1−1)、(K1−1−2)、(K1−2−1)、(K1−2−2)、(K1−4−1)、(K1−4−1)、(K1−5−1)、または(K1−5−2)で表される少なくとも1つのキラル化合物と、少なくとも1つのアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物。
    (上記式中、
    k1は水素、ハロゲン、または炭素数1〜5のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    k2は水素、ハロゲン、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、または1,3−ジオキサン−2,5−ジイルであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    nは0〜10の整数であり;
    k1は単結合、炭素数1〜10のアルキレン、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−であり;
    nk1、またはnk2は0〜2の整数であり;
    k1、Rk2、Ak1、Zk1、nk1、またはnk2が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  5. 一般式(K2−1−1)、(K2−1−2)、(K2−2−1)、(K2−2−2)、または(K2−2−3)で表される少なくとも1つのキラル化合物と、少なくとも1つのアキラルな液晶成分で構成される液晶組成物。
    (式(K2−1−1)〜(K2−2−3)中、
    k1は水素、ハロゲン、または炭素数1〜5のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    k2は水素、ハロゲン、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    環Ak1は1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、または1,3−ジオキサン−2,5−ジイルであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    nは0〜10の整数であり;
    k1は単結合、炭素数1〜10のアルキレン、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−であり;
    nk1、またはnk2は0〜2の整数であり;
    k1、Rk2、Ak1、Zk1、nk1、またはnk2が複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  6. アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A)で表される化合物を少なくとも1つ含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    (一般式(1−A)において、R11は水素、炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−または−C≡C−で置き換えられてもよいが、2つの連続する−CH−が−O−で置き換えられることはなく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく; 環A11、環A12、環A13および環A14は独立して、1,4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2、5―ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−3,6−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、ビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−シクロヘキシレン、または2,6,7−トリオキサビシクロ[2,2,2]オクタン−1,4−ジイルであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく; Z11、Z12、Z13およびZ14は独立して、単結合、炭素数1〜4のアルキレンであり、このアルキレン中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキレン中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく; L11およびL12はそれぞれ独立して水素またはハロゲンであり; X11はハロゲン、−C≡N、−N=C=S、−C≡C−C≡N、−SF、−CHF、−CF、−CFCHF、−CFCHF、−CFCF、−(CF−F、−CFCHFCF、−CHFCFCF、−(CF−F、−(CF−F、−OCHF、−OCF、−OCFCHF、−OCFCHF、−OCHCF、−OCFCF、−O−(CF−F、−OCFCHFCF、−OCHFCFCF、−O−(CF−F、−O−(CF−F、−CH=CF、−CH=CHCF、または−CH=CHCFCFであり; lおよびmは独立して、0または1である。)
  7. アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A)で表される化合物が50〜100重量%含有する、請求項に記載の液晶組成物。
  8. アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A)で表される化合物が50〜100重量%含有し、さらに一般式(K11)〜(K15)で表される化合物から選ばれるキラル化合物を少なくとも1つ含有する、請求項に記載の液晶組成物。
    (式(K11)〜(K15)中、Rは独立して、水素、ハロゲン、−C≡N、−N=C=O、−N=C=Sまたは炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよい、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    は独立して、芳香族性の6〜8員環、非芳香族性の3〜8員環、または炭素数9〜20の縮合環であり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲン、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−CH−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;
    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、芳香族性の6〜8員環、非芳香族性の3〜8員環、または、炭素数9〜20の縮合環であり、これらの環の少なくとも1つの水素がハロゲン、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、−CH−は−O−、−S−または−NH−で置き換えられてもよく、−CH=は−N=で置き換えられてもよく;Zは独立して単結合、または炭素数1〜8のアルキレンであるが、少なくとも1つの−CH−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、少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく; Xは単結合、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、または−CHCH−であり; mKは1〜4の整数である。)
  9. アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A−01)〜(1−A−16)のいずれかで表される化合物を少なくとも1つ含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    (式(1−A−01)〜(1−A−16)中、R11は水素または炭素数1〜8のアルキルであり、X11はフッ素、塩素、−C≡N、−CF、−CHF、−CHF、−OCF、−OCHF、−OCHFまたは−C=C−CFであり、(F)は水素またはフッ素を示す。)
  10. アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A−01)〜(1−A−16)のいずれかで表される化合物を少なくとも1つ含有しており、その含有量が50〜100重量%である、請求項に記載の液晶組成物。
  11. アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A−01)〜(1−A−16)のいずれかで表される化合物を少なくとも1つ含有しており、さらにキラル成分Kに一般式(K11)〜(K15)で表される化合物を少なくとも1つ含有する、請求項に記載の液晶組成物。
  12. キラル化合物の含有量が0.1〜30重量%である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  13. アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A)で表される化合物の含有量が50〜100重量%である、請求項に記載の光学的等方性の液晶相を発現する液晶組成物。
  14. アキラルな液晶成分中に、一般式(1−A−01)〜(1−A−16)のいずれかで表される化合物の含有量が50〜100重量%である、請求項に記載の光学的等方性の液晶相を発現する液晶組成物。
  15. 20℃〜70℃の温度範囲において、少なくも1℃以上のキラルネマチック相を示し、この温度範囲の少なくとも一部において螺旋ピッチが700nm以下である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の光学的等方性の液晶組成物。
  16. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の光学的等方性の液晶組成物と、重合性モノマーとを含むモノマー/液晶混合物。
  17. −20℃〜70℃の温度範囲において、少なくも1℃以上のキラルネマチック相を示し、この温度範囲の少なくとも一部において螺旋ピッチが700nm以下である、請求項16に記載のモノマー/液晶混合物。
  18. 請求項16または17に記載のモノマー/液晶混合物を重合して得られる、光学的等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子/液晶複合材料。
  19. 請求項16または17に記載のモノマー/液晶混合物を非液晶等方相または光学的等方性の液晶相で重合させて得られる、光学的等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子/液晶複合材料。
  20. 一方または両方の面に電極が配置され、基板間に配置された液晶組成物または高分子/液晶複合材料、および電極を介して液晶組成物または高分子/液晶複合材料に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶素子であって、高分子/液晶複合材料が請求項18または19に記載の高分子/液晶複合材料である、液晶素子。
  21. 請求項4に記載の一般式(K1−2−1)または(K1−2−2)で表されるキラル化合物。
  22. 請求項4に記載の一般式(K1−5−1)または(K1−5−2)で表されるキラル化合物。
  23. 請求項5に記載の一般式(K2−1−1)または(K2−1−2)で表されるキラル化合物。
  24. 請求項5に記載の一般式(K2−2−1)〜(K2−2−3)のいずれかで表されるキラル化合物。
JP2014553096A 2012-12-17 2013-12-12 オクタヒドロ−ビナフチル系キラル化合物を含有する液晶組成物および光素子 Active JP6471500B2 (ja)

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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9611429B2 (en) * 2013-05-27 2017-04-04 Jnc Corporation Liquid crystal medium, optical device and liquid crystal compound
CN105849232B (zh) * 2013-12-10 2018-12-21 捷恩智株式会社 液晶组合物及其用途、混合物、复合材料及其用途、光元件及液晶化合物
TWI648381B (zh) * 2014-07-03 2019-01-21 日商捷恩智股份有限公司 液晶組成物、光元件、混合物、化合物、高分子/液晶複合材料以及液晶組成物及高分子/液晶複合材料的用途
CN105441087B (zh) * 2014-07-23 2017-09-22 达兴材料股份有限公司 液晶化合物、液晶组合物以及液晶显示元件
CN105482828B (zh) * 2014-09-19 2018-09-21 江苏和成显示科技有限公司 液晶组合物及其显示器件
US20180022999A1 (en) * 2015-02-17 2018-01-25 Jnc Corporation Compound having alkoxy group or alkoxyalkyl group, and saturated six-membered ring, liquid crystal composition and liquid crystal display device
KR20170140190A (ko) * 2015-04-28 2017-12-20 제이엔씨 주식회사 액정 조성물 및 액정 표시 소자
TWI737728B (zh) * 2016-06-27 2021-09-01 日商捷恩智股份有限公司 液晶組成物、混合物、液晶複合材料、光元件及其用途
US20210261864A1 (en) * 2016-08-04 2021-08-26 Jnc Corporation Material for liquid-crystal device, and liquid-crystal device
JP6866625B2 (ja) 2016-12-08 2021-04-28 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
CN107118782A (zh) * 2017-06-29 2017-09-01 石家庄诚志永华显示材料有限公司 一种液晶组合物
CN110483472A (zh) * 2018-05-15 2019-11-22 石家庄诚志永华显示材料有限公司 手性化合物、包含该手性化合物的液晶组合物、光学各向异性体及液晶显示器件
JP2021152137A (ja) * 2020-03-19 2021-09-30 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
JP2022031104A (ja) * 2020-08-05 2022-02-18 Jnc株式会社 液晶調光素子用液晶組成物および液晶調光素子
JP2023539463A (ja) 2020-08-17 2023-09-14 アリゴス セラピューティクス インコーポレイテッド Pd-l1を標的とするための方法及び組成物

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4352117B2 (ja) 1999-05-14 2009-10-28 Dic株式会社 液晶性(メタ)アクリレート化合物、該化合物を含有する液晶組成物及びこれを用いた光学異方体
KR100920912B1 (ko) * 2001-05-21 2009-10-12 메르크 파텐트 게엠베하 키랄 화합물
JP3779937B2 (ja) 2002-05-08 2006-05-31 独立行政法人科学技術振興機構 光学変調素子用液晶材料
JP4175049B2 (ja) 2002-07-30 2008-11-05 Dic株式会社 重合性液晶組成物及び光学異方体
DE10241301A1 (de) 2002-09-04 2004-03-18 Merck Patent Gmbh Elektroptisches Lichtsteuerlement, electrooptisches Anzeige und Medium
DE10253325A1 (de) 2002-11-14 2004-05-27 Merck Patent Gmbh Elektrooptisches Lichtsteuerelement, elektrooptische Anzeige und Steuermedium
KR101180205B1 (ko) 2002-11-15 2012-09-05 메르크 파텐트 게엠베하 전기-광학적 광 변조 소자, 전기-광학적 디스플레이 및 변조 매질
DE10253606A1 (de) * 2002-11-15 2004-05-27 Merck Patent Gmbh Elektrooptisches Lichtsteuerelement, elektrooptische Anzeige und Steuermedium
JP4292459B2 (ja) 2002-12-06 2009-07-08 Dic株式会社 重合性液晶組成物及び光学異方体
JP2004250397A (ja) 2003-02-21 2004-09-09 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 光学活性化合物およびそれを含む液晶組成物
KR101198452B1 (ko) 2003-08-25 2012-11-06 메르크 파텐트 게엠베하 메소제닉 화합물, 전기-광학 디스플레이용 매질 및전기-광학 디스플레이
JP4075781B2 (ja) 2003-11-27 2008-04-16 旭硝子株式会社 波長可変フィルタ
WO2005052674A1 (ja) 2003-11-27 2005-06-09 Asahi Glass Company, Limited 光学的等方性を有する液晶を用いた光学素子
WO2005080529A1 (ja) 2004-02-20 2005-09-01 Asahi Glass Company, Limited 光学素子用液晶材料および光変調素子
JP4766694B2 (ja) 2004-03-19 2011-09-07 独立行政法人科学技術振興機構 液晶表示素子
JP5269284B2 (ja) 2004-04-30 2013-08-21 独立行政法人科学技術振興機構 高分子とキラリティーを有する液晶材料とからなる複合材料、該複合材料の製造方法、および該複合材料を用いる光素子
JP4972858B2 (ja) 2004-09-24 2012-07-11 Jnc株式会社 高分子と光学活性な液晶材料からなる複合体
JP2006127707A (ja) 2004-11-01 2006-05-18 Asahi Glass Co Ltd 開口制御素子および光ヘッド装置
JP2006273978A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 21 Aomori Sangyo Sogo Shien Center ビナフチル基をもつ化合物を含む液晶組成物
JP5082202B2 (ja) 2005-04-20 2012-11-28 Jnc株式会社 重合体とキラリティーを有する液晶とからなる複合体
DE502007004908D1 (de) * 2006-10-12 2010-10-14 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallanzeige
DE102010006691A1 (de) * 2009-02-06 2010-10-28 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium und Flüssigkristallanzeige
KR101821129B1 (ko) * 2010-09-27 2018-03-08 제이엔씨 주식회사 광학적으로 등방성인 액정 매체 및 광소자
KR102042001B1 (ko) * 2011-11-01 2019-11-07 제이엔씨 주식회사 액정 조성물, 혼합물, 고분자/액정 복합 재료 및 광소자
US9175222B2 (en) * 2012-05-28 2015-11-03 Jnc Corporation Optically isotropic liquid crystal medium and optical device
CN104379700B (zh) * 2012-06-19 2018-12-28 捷恩智株式会社 液晶组合物及其用途、光元件、高分子与液晶的复合材料、混合物、及化合物

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