WO2020189209A1 - 液晶複合体および液晶調光素子 - Google Patents

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WO2020189209A1
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carbon atoms
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hydrogen
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将之 齋藤
藤田 浩章
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Jnc株式会社
Jnc石油化学株式会社
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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals

Definitions

  • the present invention mainly relates to a liquid crystal dimming element. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal dimming device having a liquid crystal composite in which a polymer and a liquid crystal composition having positive dielectric anisotropy are combined.
  • the liquid crystal dimming element has a method such as using light scattering. Such elements are used in building materials such as windowpanes and room partitions, and in-vehicle parts. For these elements, a soft substrate such as a plastic film is used in addition to a hard substrate such as a glass substrate. In the liquid crystal composition sandwiched between these substrates, the arrangement of the liquid crystal molecules is changed by adjusting the applied voltage. Since the light transmitted through the liquid crystal composition can be controlled by this method, the liquid crystal dimming element is widely used in displays, optical shutters, dimming windows (Patent Document 1), smart windows (Patent Document 2), and the like. Has been done.
  • liquid crystal dimming element is a polymer dispersion type element in a light scattering mode.
  • the liquid crystal composition is dispersed in the polymer.
  • This device has the following features.
  • the device is easy to manufacture. Since the film thickness can be easily controlled over a wide area, it is possible to manufacture an element having a large screen. Since no polarizing plate is required, bright display is possible. Since it uses light scattering, it has a wide viewing angle. Since this device has such excellent properties, it is expected to be used for dimming glass, projection display, large area display and the like.
  • liquid crystal composition is present in the three-dimensional network of polymers.
  • This composition differs from the polymer dispersed type in that it is continuous.
  • This type of device also has the same characteristics as the polymer dispersion type device.
  • liquid crystal dimming device in which a polymer network type and a polymer dispersion type are mixed.
  • a liquid crystal composition having appropriate characteristics is used for the liquid crystal dimming element. By improving the characteristics of this composition, an element having good characteristics can be obtained.
  • the relationship between the two characteristics is summarized in Table 1 below.
  • the properties of the composition will be further described based on the device.
  • the temperature range of the nematic phase is related to the temperature range in which the device can be used.
  • the preferred upper limit temperature of the nematic phase is about 70 ° C. or higher, and the preferred lower limit temperature of the nematic phase is about ⁇ 20 ° C. or lower.
  • the viscosity of the composition is related to the response time of the device. A short response time is preferred to control the light transmittance. Even 1 millisecond is desirable for a shorter response time than other devices.
  • the elastic constant of the composition is related to the response time of the device. Large elastic constants in the composition are preferred in order to achieve short response times in the device.
  • the optical anisotropy of the composition is related to the haze rate of the liquid crystal light control element.
  • the haze ratio is the ratio of diffused light to total transmitted light. A large haze rate is preferred when blocking light. Large optical anisotropy is preferred for large haze rates.
  • the large dielectric anisotropy in the composition contributes to the low threshold voltage and low power consumption in the device. Therefore, large dielectric anisotropy is preferred.
  • the large resistivity in the composition contributes to the large voltage retention in the device. Therefore, a composition having a large resistivity in the initial stage is preferable. A composition having a large specific resistance after long-term use is preferable.
  • the stability and weather resistance of the composition against light and heat are related to the life of the device. When this stability and weather resistance are good, the life is long. Display defects such as afterimages and dripping marks are also related to the life of the device. An element having high weather resistance and less likely to cause display defects is desired.
  • the liquid crystal dimming element has a normal mode and a reverse mode.
  • normal mode the element is opaque when no voltage is applied and becomes transparent when a voltage is applied. This mode is suitable for partitioning rooms.
  • reverse mode the element is transparent when no voltage is applied and becomes opaque when a voltage is applied. This mode is suitable for automobile windows as it becomes transparent when the element fails.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal composite suitable for dimming by combining an optically active compound with a liquid crystal composition. Another challenge is the high upper limit temperature of the nematic phase, the lower lower limit temperature of the nematic phase, the small viscosity, the large optical anisotropy, the very large dielectric anisotropy, the large specific resistance, the high stability to light, and the high heat. It is to provide a liquid crystal composite suitable for dimming, which contains a liquid crystal composition satisfying at least one of characteristics such as stability, a large elastic constant, and a small spiral pitch. Another challenge is to provide a liquid crystal composite that contains a liquid crystal composition having an appropriate balance between at least two of these properties and is suitable for dimming.
  • Another object is to provide a liquid crystal dimming element having such a liquid crystal composite.
  • Another challenge is to provide a liquid crystal dimming device having characteristics such as short response time, high voltage retention, low threshold voltage, high haze rate, high weather resistance, and long life.
  • the present invention is a liquid crystal containing a liquid crystal composition and a polymer, wherein the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the compounds represented by the formula (1) as component A and an optically active compound as additive A.
  • the present invention relates to a composite, a liquid crystal dimming element having the liquid crystal composite, and the like.
  • R 1 is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, or an alkenyl having 2 to 12 carbon atoms;
  • ring A is 1,4-cyclohexylene, 1, 4-Phenylene, 2-Fluorine-1,4-Phenylene, 2,3-Difluoro-1,4-Phenylene, 2,6-Difluoro-1,4-Phenylene, Pyrimidine-2,5-Diyl, 1,3- Dioxane-2,5-diyl, or tetrahydropyran-2,5-diyl;
  • Z 1 is a single bond, ethylene, vinylene, ethynylene, methyleneoxy, carbonyloxy, or difluoromethyleneoxy;
  • X 1 and X 2 is hydrogen or fluorine;
  • Y 1 is fluorine, chlorine, cyano, alkyl having 1 to 12 carbon atoms in which at least one
  • An advantage of the present invention is to provide a liquid crystal composite suitable for dimming by combining an optically active compound with a liquid crystal composition.
  • Other advantages are high upper limit temperature of nematic phase, lower lower limit temperature of nematic phase, small viscosity, large optical anisotropy, very large dielectric anisotropy, large specific resistance, high stability to light, high resistance to heat. It is to provide a liquid crystal composite suitable for dimming, which contains a liquid crystal composition satisfying at least one of characteristics such as stability, a large elastic constant, and a small spiral pitch.
  • Another advantage is to provide a liquid crystal composite suitable for dimming, which contains a liquid crystal composition having an appropriate balance between at least two of these properties.
  • Another advantage is to provide a liquid crystal dimming device having such a liquid crystal composite.
  • Another advantage is to provide a liquid crystal dimming device having characteristics such as short response time, high voltage retention, low threshold voltage, high haze rate, high weather resistance and long life.
  • liquid crystal compound is a compound having a liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase and a compound having no liquid crystal phase, but is composed for the purpose of adjusting properties such as temperature range, viscosity, and dielectric constant anisotropy of the nematic phase. It is a general term for compounds added to a product. This compound has a six-membered ring such as 1,4-cyclohexylene and 1,4-phenylene, and its molecule (liquid crystal molecule) is rod-like.
  • the "polymerizable compound” is a compound added for the purpose of forming a polymer in the liquid crystal composition. Liquid crystal compounds having alkenyl are not classified as polymerizable compounds in that sense.
  • the “liquid crystal composition” is prepared by mixing a plurality of liquid crystal compounds. Additives such as optically active compounds, antioxidants, UV absorbers, quenchers, dyes, defoamers, and polar compounds are added to the liquid crystal composition as needed.
  • the proportion of the liquid crystal compound is expressed as a mass percentage (mass%) based on the liquid crystal composition containing no additive even when the additive is added.
  • the ratio of additives is expressed as a mass percentage based on the liquid crystal composition containing no additives. That is, the ratio of the liquid crystal compound and the additive is calculated based on the total amount of the liquid crystal compound.
  • “mass%” may be abbreviated as "%".
  • the "polymerizable composition” is prepared by mixing a polymerizable compound with the liquid crystal composition. That is, the polymerizable composition is a mixture of at least one polymerizable compound and a liquid crystal composition. Additives such as a polymerization initiator and a polymerization inhibitor are added to the polymerizable compound as needed. The ratio of the polymerization initiator and the polymerization inhibitor is expressed as a mass percentage based on the total amount of the polymerizable compound. The proportion of the polymerizable compound or the liquid crystal composition contained in the polymerizable composition is expressed as a mass percentage based on the polymerizable composition containing no additive even when the additive is added.
  • the “liquid crystal composite” is produced by a polymerization treatment of a polymerizable composition.
  • the “liquid crystal dimming element” is an element having a liquid crystal composite, and is a general term for a liquid crystal panel and a liquid crystal module used for dimming.
  • the “upper limit temperature of the nematic phase” may be abbreviated as the “upper limit temperature”.
  • the “lower limit temperature of the nematic phase” may be abbreviated as the “lower limit temperature”.
  • the expression “increase the dielectric anisotropy” means that when the composition has a positive dielectric anisotropy, its value increases positively, and the composition has a negative dielectric anisotropy. When it is a thing, it means that its value increases negatively.
  • “Large voltage retention” means that the element has a large voltage retention not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature at the initial stage, and after long-term use, the element has a large voltage retention not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature. It means that it has a large voltage holding ratio.
  • the properties of the composition or device may be examined by aging tests.
  • Ra and Rb are alkyl, alkoxy, or alkenyl
  • Ra and Rb are independently selected from the group of alkyl, alkoxy, and alkenyl.
  • the group represented by Ra and the group represented by Rb may be the same or different.
  • At least one compound selected from the compounds represented by the formula (1z) may be abbreviated as "compound (1z)".
  • Compound (1z) means one compound represented by the formula (1z), a mixture of two compounds, or a mixture of three or more compounds. The same applies to compounds represented by other formulas.
  • the expression “at least one compound selected from the compounds of formula (1z) and formula (2z)” means at least one compound selected from the group of compounds (1z) and compound (2z). ..
  • Principal component means the component that occupies the largest proportion in the mixture or composition. For example, in a mixture of 40% compound (1z), 35% compound (2z), and 25% compound (3z), the principal component is compound (1z).
  • the compound (1z) is also referred to as the principal component when the component is only the compound (1z). This compound is also referred to as the principal component when compound (1z) is a single compound.
  • the expression "at least one'A'” means that the number of'A's is arbitrary.
  • the expression “at least one'A'may be replaced by'B'” is that when the number of'A's is 1, the position of the'A'is arbitrary and the number of'A's is 2.
  • their positions can be selected without limitation.
  • the expression "at least one -CH 2- may be replaced by -O-” may be used. In this case, -CH 2 -CH 2 -CH 2 - it is, -CH 2 nonadjacent - may be converted -O-CH 2 -O- to by is replaced by -O-. However, the adjacent -CH 2- is not replaced by -O-. This is because -O-O-CH 2- (peroxide) is produced by this replacement.
  • the alkyl of the liquid crystal compound is linear or branched and does not contain cyclic alkyl. Linear alkyl is preferred over branched alkyl. The same applies to terminal groups such as alkoxy and alkenyl.
  • the configuration for 1,4-cyclohexylene is preferably trans over cis in order to raise the upper temperature limit. Since 2-fluoro-1,4-phenylene is asymmetrical, there are leftward (L) and rightward (R). The same is true for divalent groups such as tetrahydropyran-2,5-diyl. The same is true for binding groups such as carbonyloxy (-COO- or -OCO-).
  • the present invention includes the following items.
  • Item 1 A liquid crystal composite containing a liquid crystal composition and a polymer, wherein the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the compounds represented by the formula (1) as the component A and an optically active compound as the additive A. ..
  • R 1 is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, or an alkenyl having 2 to 12 carbon atoms
  • ring A is 1,4-cyclohexylene, 1, 4-Phenylene, 2-Fluorine-1,4-Phenylene, 2,3-Difluoro-1,4-Phenylene, 2,6-Difluoro-1,4-Phenylene, Pyrimidine-2,5-Diyl, 1,3- Dioxane-2,5-diyl, or tetrahydropyran-2,5-diyl;
  • Z 1 is a single bond, ethylene, vinylene, ethynylene, methyleneoxy, carbony
  • Item 2 The liquid crystal complex according to Item 1, wherein the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (1-1) to (1-47) as the component A.
  • R 1 is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, or an alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, and is X 1 and X.
  • 2 is hydrogen or fluorine;
  • Y 1 is fluorine, chlorine, cyano, an alkyl having 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine, and at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine.
  • It is an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, or an alkenyloxy having 2 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine.
  • Item 3 The liquid crystal composite according to Item 1 or 2, wherein the proportion of component A is in the range of 5% to 90% based on the liquid crystal composition.
  • Item 4. The liquid crystal complex according to any one of Items 1 to 3, wherein the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the compounds represented by the formula (2) as the component B.
  • R 2 and R 3 are alkyl having 1 to 12 carbon atoms, alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, or at least one hydrogen being replaced with fluorine or chlorine. It is an alkenyl having 2 to 12 carbon atoms; rings B and C are 1,4-cyclohexylene, 1,3-phenylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,5-.
  • Z 2 is single bond, ethylene, vinylene, ethynylene, methyleneoxy, or carbonyloxy;
  • b is 1, 2, or 3 Is.
  • Item 5 The liquid crystal according to any one of Items 1 to 4, wherein the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (2-1) to (2-23) as the component B. Complex.
  • R 2 and R 3 are alkyls having 1 to 12 carbon atoms, alkoxys having 1 to 12 carbon atoms, alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, or at least one. It is an alkenyl having 2 to 12 carbon atoms in which hydrogen is replaced with fluorine or chlorine.
  • Item 6 The liquid crystal composite according to Item 4 or 5, wherein the proportion of component B is in the range of 5% to 90% based on the liquid crystal composition.
  • Item 7. The liquid crystal complex according to any one of Items 1 to 6, wherein the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the compounds represented by the formula (3) as the component C.
  • R 4 and R 5 are hydrogen, alkyl having 1 to 12 carbon atoms, alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, or alkenyloxy having 2 to 12 carbon atoms.
  • Rings D and F are 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,4-phenylene, at least one hydrogen replaced with fluorine or chlorine.
  • ring E is 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2-chloro-3-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro.
  • Z 3 and Z 4 are single-bonded, ethylene, phenylene, methyleneoxy, or carbonyloxy; c is 0, 1, 2, or 3, and d is 0 or 1. , The sum of c and d is 3 or less.
  • Item 8. The liquid crystal according to any one of Items 1 to 7, wherein the liquid crystal composition contains at least one compound selected from the compounds represented by the formulas (3-1) to (3-35) as the component C. Complex.
  • R 4 and R 5 are hydrogen, alkyl with 1 to 12 carbon atoms, alkoxy with 1 to 12 carbon atoms, alkenyl with 2 to 12 carbon atoms, or carbon. Numbers 2 to 12 of alkoxyoxy.
  • Item 9 The liquid crystal composite according to Item 7 or 8, wherein the proportion of the component C is in the range of 3% to 25% based on the liquid crystal composition.
  • Item 10 The liquid crystal complex according to any one of Items 1 to 9, wherein the polymer is derived from the precursor, and the main component of the precursor is a compound represented by the formula (4).
  • P 1 and P 2 are polymerizable groups;
  • Z 5 is an alkylene with 1 to 20 carbon atoms, in which at least one hydrogen is an alkyl, fluorine with 1 to 5 carbon atoms.
  • heterocyclic saturated aliphatic compounds from aliphatic compounds, heterocyclic saturated aliphatic compounds, carbocyclic unsaturated aliphatic compounds, heterocyclic unsaturated aliphatic compounds, carbocyclic aromatic compounds, or heterocyclic aromatic compounds It may be replaced with divalent groups generated by removing two hydrogens, in which the carbon number is 5 to 35 and at least one hydrogen is replaced by R 6 or P 3.
  • R 6 is alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in the alkyl, at least one of -CH 2 -, -O -, - CO -, - COO-, or substituted with -OCO- may be
  • P 3 is a polymerizable group.
  • Item 11 The liquid crystal complex according to Item 10, wherein P 1 , P 2 , and P 3 are groups selected from the polymerizable groups represented by the formulas (P-1) to (P-6).
  • P 1 , P 2 , and P 3 are groups selected from the polymerizable groups represented by the formulas (P-1) to (P-6).
  • M 1 , M 2 , and M 3 are hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 5 carbon atoms, or at least one hydrogen replaced with fluorine or chlorine. It is an alkyl having 1 to 5 carbon atoms.
  • Item 12. The liquid crystal complex according to Item 10, wherein at least one of P 1 , P 2 , and P 3 is acryloyloxy or methacryloyloxy.
  • Item 13 The liquid crystal complex according to any one of Items 1 to 9, wherein the polymer is derived from the precursor, and the main component of the precursor is a compound represented by the formula (5).
  • M 4 and M 5 are hydrogen or methyl;
  • Z 6 is an alkylene with 21 to 80 carbon atoms, in which at least one hydrogen is an alkyl with 1 to 20 carbon atoms.
  • Item 14 The liquid crystal complex according to any one of Items 1 to 9, wherein the polymer is derived from the precursor, and the main component of the precursor is a compound represented by the formula (6).
  • M 6 is hydrogen or methyl
  • Z 7 is a single bond or an alkylene with 1 to 5 carbon atoms, in which at least one hydrogen may be replaced by fluorine or chlorine.
  • At least one -CH 2- may be replaced with -O-, -CO-, -COO-, or -OCO-;
  • R 7 is an alkyl having 1 to 40 carbon atoms, in which in this alkyl At least one hydrogen may be replaced with fluorine or chlorine, and at least one -CH 2- may be replaced with -O-, -CO-, -COO-, or -OCO-, at least 1
  • One -CH 2- is a carbocyclic saturated aliphatic compound, a heterocyclic saturated aliphatic compound, a carbocyclic unsaturated aliphatic compound, a heterocyclic unsaturated aliphatic compound, and a carbocyclic aromatic.
  • It may be replaced with a divalent group produced by removing two hydrogens from a group compound or an heterocyclic aromatic compound, in which the divalent group has 5 to 35 carbon atoms and at least one.
  • hydrogen may be replaced by alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in the alkyl, at least one of -CH 2 -, -O -, - CO -, - COO-, or -OCO- in replaced May be good.
  • M 6 is hydrogen or methyl
  • Z 7 is a single bond or an alkylene with 1 to 5 carbon atoms, in which at least one hydrogen may be replaced with fluorine or chlorine.
  • At least one -CH 2- may be replaced by -O-, -CO-, -COO-, or -OCO-; in this alkyl, R 7 is an alkyl having 1 to 40 carbon atoms.
  • At least one hydrogen may be replaced with fluorine or chlorine, and at least one -CH 2- may be replaced with -O-, -CO-, -COO-, or -OCO-, item 14.
  • the liquid crystal composite according to.
  • Item 16 The item 1 to 9, wherein the polymer is derived from the precursor, and the main component of the precursor is a compound represented by the formula (7), the formula (8), or the formula (9). Liquid crystal complex.
  • ring G, ring I, ring J, ring K, ring L, and ring M are 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 1,4-Cyclohexenylene, pyridine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, or fluoren-2,7-diyl, where At least one hydrogen is fluorine, chlorine, cyano, hydroxy, formyl, trifluoroacetyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl with 1 to 5 carbon atoms, alkoxy with 1 to 5 carbon atoms, alkoxycarbonyl
  • Z 8 , Z 10 , Z 12 , Z 13 and Z 17 are single-bonded, -O-, -COO-, -OCO-, or-.
  • Cyano alkyl with 1 to 20 carbons, alkenyl with 2 to 20 carbons, alkoxy with 1 to 20 carbons, or alkoxycarbonyl with 2 to 20 carbons; f and h are integers from 1 to 4. Yes; k and m are integers from 0 to 3, the sum of k and m is from 1 to 4; e, g, i, j, l, and n are integers from 0 to 20; M 7 to M 12 are hydrogen or methyl.
  • Item 17. The liquid crystal complex according to any one of Items 1 to 16, wherein the additive A is at least one compound selected from the optically active compounds represented by the formulas (10-1) to (10-7). ..
  • Z is 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 1,3-dioxane-2,5-diyl, tetrahydropyran-2,5-diyl, tetrahydropyran-3,5-diyl, pyrimidine-2, It is 5-diyl, pyridine-2,5-diyl, or bicyclo [2.2.2] octane-1,4-diyl, even if at least one hydrogen in these rings is replaced by fluorine or chlorine.
  • rings R, ring S, ring V, and ring W are 5,6,7,8-tetrahydronaphthalene-1,2-diyl or naphthalene-1,2-diyl;
  • Z 18 to Z 25 are It is a single bond or an alkylene with 1 to 20 carbon atoms, in which at least one -CH 2- may be replaced with -O-, -CO-, -COO-, or -OCO-, at least.
  • X 3 to X 8 are hydrogen or fluorine;
  • p, q, r, s, t, u, v, and w are 1, 2, or 3.
  • Item 18 The liquid crystal composite according to any one of Items 1 to 17, wherein the ratio of the additive A is in the range of 0.03% to 25% based on the liquid crystal composition.
  • Item 19 The liquid crystal composite according to any one of Items 1 to 18, wherein the liquid crystal composition has a spiral pitch of 10 ⁇ m or less.
  • Item 20 The liquid crystal composite according to any one of Items 1 to 19, wherein the liquid crystal composition contains a dichroic dye as an additive B.
  • Additive B is at least one dichroic dye selected from benzothiadiazoles, diketopyrrolopyrroles, azo compounds, and anthraquinones.
  • the liquid crystal complex according to.
  • Item 22 The liquid crystal composite according to Item 20 or 21, wherein the ratio of the additive B is in the range of 0.01% to 25% based on the liquid crystal composition.
  • Item 23 Item 2. The item 1 to 22, wherein the proportion of the polymer is in the range of 3% to 40% and the proportion of the liquid crystal composition is in the range of 97% to 60% based on the liquid crystal composite. Liquid crystal complex.
  • Item 24 Item 2. The item 1 to 22, wherein the proportion of the polymer is in the range of 10% to 70% and the proportion of the liquid crystal composition is in the range of 90% to 30% based on the liquid crystal composite. Liquid crystal complex.
  • Item 25 A liquid crystal dimming element in which the dimming layer is the liquid crystal composite according to any one of Items 1 to 24, the dimming layer is sandwiched between a pair of transparent substrates, and the transparent substrate has a transparent electrode.
  • Item 26 The liquid crystal light control element according to Item 25, wherein the transparent substrate is a glass plate or an acrylic plate.
  • Item 27 The liquid crystal light control element according to Item 25, wherein the transparent substrate is a plastic film.
  • Item 28 Weather resistance test conducted under the conditions of the liquid crystal composite according to any one of Items 1 to 24, illuminance (180 W / m 2 ), irradiation time (100 hours), and tank temperature (35 ° C.).
  • Item 2. The liquid crystal dimming element according to any one of Items 25 to 27, wherein the haze change rate before and after is 20% or less.
  • Item 29 A dimming window using the liquid crystal dimming element according to any one of items 25 to 28.
  • Item 30 A smart window using the liquid crystal dimming element according to any one of Items 25 to 28.
  • Item 31 Use of the liquid crystal composite according to any one of items 1 to 24 for a liquid crystal dimming element.
  • Item 32 Use of the liquid crystal composite according to any one of items 1 to 24 for a liquid crystal dimming element in which the transparent substrate is a plastic film.
  • Item 33 Use of the liquid crystal composite according to any one of items 1 to 24 for a dimming window.
  • Item 34 Use of the liquid crystal complex according to any one of items 1 to 24 for a smart window.
  • the present invention also includes the following items.
  • the present invention also includes the following items.
  • the liquid crystal composition contains the compound (1-1), the compound (1-2), the compound (1-3), the compound (1-9), and the compound (1-13) according to Item 2 as the component A. ), Compound (1-16), Compound (1-21), Compound (1-22), Compound (1-23), Compound (1-24), Compound (1-27), Compound (1-28) , Compound (1-36), compound (1-41), and compound (1-42), the above-mentioned liquid crystal complex containing at least one compound.
  • the present invention also includes the following items.
  • the liquid crystal composition contains the compound (2-1), the compound (2-2), the compound (2-3), the compound (2-4), and the compound (2-6) according to Item 5 as the component B. ), Compound (2-9), Compound (2-10), Compound (2-12), Compound (2-13), Compound (2-14), Compound (2-16), Compound (2-17) , Compound (2-19), and the above liquid crystal complex containing at least one compound selected from compound (2-21).
  • the present invention also includes the following items.
  • the liquid crystal composition contains the compound (3-1), the compound (3-5), the compound (3-6), the compound (3-7), and the compound (3-8) according to Item 8 as the component C. ), Compound (3-12), compound (3-14), compound (3-19), and the above liquid crystal complex containing at least one compound selected from compound (3-34).
  • the present invention also includes the following items.
  • H The above liquid crystal composite in which the proportion of the polymer is in the range of 5% to 10% and the proportion of the liquid crystal composition is in the range of 95% to 90% based on the liquid crystal composite.
  • the present invention also includes the following items.
  • K The above liquid crystal composite in which the proportion of the polymer is in the range of 30% to 40% and the proportion of the liquid crystal composition is in the range of 70% to 60% based on the liquid crystal composite.
  • the present invention also includes the following items.
  • the present invention relates to a liquid crystal composite containing a polymer and a liquid crystal composition having a chiral nematic phase, and a liquid crystal dimming device having this composite.
  • An optically active compound chiral agent
  • the chiral nematic liquid crystal composition is prepared in this way.
  • the liquid crystal composite is composed of a chiral nematic liquid crystal composition and a polymer. It seems that the types of compounds suitable as constituents of the liquid crystal complex have not been reported in the literature. We have found that certain liquid crystal complexes exhibit focal conic state, planar state, homeotropic state, etc. depending on the conditions, and are suitable for dimming devices.
  • the present invention will be described in the following order. First, the liquid crystal complex will be described. Secondly, the liquid crystal composition will be described. Third, the main properties of the liquid crystal compound and the main effect of this compound on the liquid crystal composition and the device will be described. Fourth, the combinations and preferable ratios of the liquid crystal compounds will be described. Fifth, a preferred form of the liquid crystal compound will be described. Sixth, preferred liquid crystal compounds are shown. Seventh, preferable forms of the polymerizable compound and an example thereof will be described. Eighth, preferred forms of optically active compounds and examples thereof will be described. Ninth, a method for synthesizing a component compound will be described. Tenth, additives that may be added to the polymerizable composition will be described. Finally, the liquid crystal dimming element will be described.
  • the precursor of the liquid crystal complex is a polymerizable composition.
  • the liquid crystal composite is produced by the polymerization of the polymerizable composition.
  • the polymerizable composition is a mixture of the polymerizable compound and the liquid crystal composition.
  • An optically active compound is added to the liquid crystal composition as an additive A.
  • the polymerizable composition is placed in the device and polymerized.
  • the polymer produced by the polymerization is phase-separated to give a liquid crystal composite.
  • Devices having a liquid crystal composite are classified into a polymer support orientation type, a polymer network type, and a polymer dispersion type according to the proportion of the polymer.
  • PSA element When the proportion of polymer is small, a polymer-sustained alignment element is generated. This is abbreviated as PSA element.
  • the monomer was added so as to be 0.5 wt% with respect to the liquid crystal material" (paragraph 0105).
  • the PSA device a small amount of the polymerizable compound is added to the liquid crystal material (liquid crystal composition).
  • the polymer adjusts the pretilt angle of the liquid crystal molecules. By optimizing the pretilt angle, the liquid crystal molecules are stabilized and the response time of the device is shortened.
  • the liquid crystal composition is dispersed like droplets in the polymer. Each droplet is microencapsulated and not contiguous.
  • the liquid crystal molecules are in a random state because they are arranged along the inner wall of the capsule. Since the refractive index of the polymer and the refractive index of the liquid crystal molecules are different, the incident light is scattered. The element is opaque. When a voltage is applied to the device, the refractive index of the liquid crystal molecules changes. When this refractive index becomes the same as the refractive index of the polymer, the incident light passes through the device and the device becomes transparent.
  • the proportion of polymer is medium, polymer network type devices are generated.
  • the polymer has a three-dimensional network structure, and the liquid crystal composition is surrounded by this network but continuous.
  • the liquid crystal molecules are in a random state and the device is opaque.
  • the liquid crystal molecules are arranged in the electric field direction, so that the device becomes transparent.
  • the proportion of the liquid crystal composition based on the liquid crystal composite is preferably large in order to efficiently scatter light.
  • the proportion of the polymer is preferably small from the viewpoint of low drive voltage.
  • Response times are short when droplets and meshes are small. Therefore, the proportion of the polymer is preferably large from the viewpoint of short response time.
  • the preferred proportion of the polymer is in the range of about 3% to about 40% based on the liquid crystal composite in order to scatter the incident light.
  • a more preferred ratio is in the range of about 4% to about 20% based on the liquid crystal complex.
  • a particularly preferred proportion is in the range of about 5% to about 10% based on the liquid crystal complex. Since the total of the polymer and the liquid crystal composition is 100%, the ratio of the liquid crystal composition can be easily calculated.
  • the proportion of the polymer based on the liquid crystal composite is the same as the proportion of the polymerizable compound based on the polymerizable composition.
  • the preferred proportion of the polymer is in the range of about 10% to about 70% based on the liquid crystal composite in order to increase the adhesiveness between the light control layer (liquid crystal composite) and the substrate.
  • a more preferred ratio is in the range of about 20% to about 60% based on the liquid crystal complex.
  • a particularly preferred ratio is in the range of about 30% to about 40% based on the liquid crystal complex.
  • a polymer network type element or a polymer dispersion type element is generated.
  • the polymer network type and the polymer dispersed type seem to coexist. Unlike the PSA element, these elements do not require a polarizing plate.
  • alignment films are used as needed.
  • the method for preparing the liquid crystal composite from the polymerizable composition is as follows. First, the polymerizable composition is sandwiched between a pair of substrates. The sandwiching is performed by a vacuum injection method or a liquid crystal dropping method at a temperature higher than the upper limit temperature of the polymerizable composition. Devices manufactured by these methods may have display defects such as flow marks and dripping marks. A flow mark is a mark of the polymerizable composition flowing through the device. The dropping marks are marks on which the polymerizable composition is dropped. It is preferable that such display defects are suppressed. The polymerizable compound is then polymerized by heat or light. Ultraviolet irradiation is preferable for the polymerization. The polymer is phase-separated from the polymerizable composition by polymerization. As a result, a dimming layer (liquid crystal composite) is formed between the substrates.
  • a dimming layer liquid crystal composite
  • This composition contains a plurality of liquid crystal compounds.
  • This composition may contain additives. Additives include optically active compounds, antioxidants, UV absorbers, quenchers, dyes, defoamers, polymerization initiators, polymerization inhibitors, polar compounds and the like.
  • This composition is classified into composition A and composition B from the viewpoint of liquid crystal compounds.
  • the composition A may further contain other liquid crystal compounds, additives and the like in addition to the liquid crystal compound selected from the compound (1), the compound (2) and the compound (3).
  • the "other liquid crystal compound” is a liquid crystal compound different from the compound (1), the compound (2), and the compound (3). Such compounds are mixed into the composition for the purpose of further adjusting the properties.
  • Composition B is substantially composed of only a liquid crystal compound selected from compound (1), compound (2), and compound (3). "Substantially" means that composition B may contain additives but does not contain other liquid crystal compounds.
  • the composition B has a smaller number of components than the composition A.
  • the composition B is preferable to the composition A from the viewpoint of reducing the cost.
  • Composition A is preferable to composition B from the viewpoint that the properties can be further adjusted by mixing other liquid crystal compounds.
  • Compound (1) increases the dielectric anisotropy.
  • Compound (2) raises the upper limit temperature or lowers the lower limit temperature.
  • Compound (3) increases the dielectric constant of the liquid crystal molecule in the minor axis direction.
  • a preferred combination is component A + component B, component A + component C, or component A + component B + component C.
  • a more preferable combination is component A + component B, or component A + component B + component C.
  • a specific one or two compounds selected from the component A may be combined with the component B (or component C). The same applies to component B and component C.
  • the preferable ratio of the component A is about 5% or more in order to increase the dielectric anisotropy, and about 90% or less in order to lower the lower limit temperature. More preferred proportions range from about 10% to about 85%. A particularly preferred ratio is in the range of about 20% to about 80%.
  • the preferable ratio of the component B is about 5% or more for raising the upper limit temperature or lowering the lower limit temperature, and about 90% or less for raising the dielectric anisotropy. More preferred proportions range from about 10% to about 85%. A particularly preferred ratio is in the range of about 20% to about 80%.
  • the preferable ratio of the component C is about 3% or more in order to increase the dielectric constant of the liquid crystal molecule in the minor axis direction, and about 25% or less in order to lower the lower limit temperature. More preferred proportions range from about 5% to about 20%. A particularly preferred ratio is in the range of about 5% to about 15%.
  • R 1 is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, or an alkenyl having 2 to 12 carbon atoms.
  • Preferred R 1 is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms for increased stability against light and heat.
  • R 2 and R 3 are alkyls with 1 to 12 carbons, alkoxys with 1 to 12 carbons, alkenyl with 2 to 12 carbons, or 2 to 12 carbons in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine. It is alkenyl.
  • Preferred R 2 or R 3 is an alkenyl having 2 to 12 carbon atoms to raise or lower the upper and lower temperature limits, and an alkyl having 1 to 12 carbon atoms to increase stability to light and heat.
  • R 4 and R 5 are hydrogen, alkyl having 1 to 12 carbon atoms, alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, alkenyl having 2 to 12 carbon atoms, or alkenyloxy having 2 to 12 carbon atoms.
  • Preferred R 4 or R 5 is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms to increase the stability against light and heat, and an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms to increase the dielectric constant of the liquid crystal molecule in the minor axis direction. ..
  • Preferred alkyls are methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, or octyl. More preferred alkyls are methyl, ethyl, propyl, butyl, or pentyl to reduce viscosity.
  • Preferred alkoxy is methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, or heptyloxy. More preferred alkoxys for reducing viscosity are methoxy or ethoxy.
  • Preferred alkenyls are vinyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 1-hexenyl, 2-hexenyl, It is 3-hexenyl, 4-hexenyl, or 5-hexenyl. More preferred alkenyl is vinyl, 1-propenyl, 3-butenyl, or 3-pentenyl to reduce the viscosity.
  • Trans is preferable in alkenyl such as 1-propenyl, 1-butenyl, 1-pentenyl, 1-hexenyl, 3-pentenyl, 3-hexenyl for the purpose of lowering the viscosity.
  • Sith is preferred for alkenyl such as 2-butenyl, 2-pentenyl, 2-hexenyl.
  • Preferred alkenyloxy is vinyloxy, allyloxy, 3-butenyloxy, 3-pentenyloxy, or 4-pentenyloxy. More preferred alkenyloxy to reduce viscosity are allyloxy or 3-butenyloxy.
  • alkyl in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine are fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorohexyl, 7-fluoroheptyl. , Or 8-fluorooctyl. More preferred examples are 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, or 5-fluoropentyl to increase the dielectric anisotropy.
  • alkenyl in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine are 2,2-difluorovinyl, 3,3-difluoro-2-propenyl, 4,4-difluoro-3-butenyl, 5,5-difluoro. -4-pentenyl, or 6,6-difluoro-5-hexenyl. More preferred examples are 2,2-difluorovinyl or 4,4-difluoro-3-butenyl to reduce the viscosity.
  • Ring A is 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene.
  • Preferred ring A is 1,4-phenylene or 2-fluoro-1,4-phenylene to increase the optical anisotropy.
  • the configuration for 1,4-cyclohexylene is preferably trans over cis in order to raise the upper temperature limit. Tetrahydropyran-2,5-diyl is Or And preferably Is.
  • Rings B and C are 1,4-cyclohexylene, 1,3-phenylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,5-difluoro-1,4-phenylene, or pyrimidine. -2,5-Zile.
  • Preferred ring B or ring C is 1,4-cyclohexylene to raise the upper limit temperature or lower the lower limit temperature, and 1,4-phenylene to lower the lower limit temperature.
  • Rings D and F are 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,4-phenylene, at least one hydrogen replaced with fluorine or chlorine 1 , 4-Phenylene, naphthalene-2,6-diyl, naphthalene-2,6-diyl in which at least one hydrogen is replaced with fluorine or chlorine, chromane-2,6-diyl, or at least one hydrogen is fluorine or chlorine. Chroman-2,6-jiyl replaced by.
  • Preferred ring D or ring F is 1,4-cyclohexylene to lower the lower limit temperature or to raise the upper limit temperature, and 1,4-phenylene to lower the lower limit temperature.
  • Ring E is 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2-chloro-3-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-5-methyl-1,4-phenylene, 3,4.
  • the preferred ring E is 2,3-difluoro-1,4-phenylene to reduce the viscosity and 4,6-difluorodibenzothiophene-3,7-diyl to increase the dielectric constant of the liquid crystal molecule in the minor axis direction. Is.
  • Z 1 is a single bond, ethylene, vinylene, ethynylene, methyleneoxy, carbonyloxy, or difluoromethyleneoxy.
  • Preferred Z 1 is a single bond to raise the upper temperature limit and difluoromethyleneoxy to raise the dielectric anisotropy.
  • a particularly preferred Z 1 is a single bond.
  • Z 2 is a single bond, ethylene, vinylene, ethynylene, methyleneoxy, or carbonyloxy.
  • Preferred Z 2 is a single bond for increased stability to light and heat.
  • Z 3 and Z 4 are single bonds, ethylene, vinylene, methyleneoxy, or carbonyloxy.
  • Preferred Z 3 or Z 4 is a single bond to reduce the viscosity, ethylene to lower the lower limit temperature, and methyleneoxy to increase the permittivity of the liquid crystal molecule in the minor axis direction.
  • a particularly preferred Z 3 or Z 4 is a single bond.
  • Divalent groups such as methyleneoxy are asymmetrical. In methyleneoxy, -CH 2 O- is preferable to -OCH 2- . In carbonyloxy, -COO- is preferred over -OCO-. In difluoromethyleneoxy, -CF 2 O- is preferred over -OCF 2- .
  • A is 1, 2, 3, or 4.
  • Preferred a is 2 for lowering the lower limit temperature and 3 for increasing the dielectric anisotropy.
  • b is 1, 2, or 3.
  • Preferred b is 1 to lower the lower limit temperature and 2 or 3 to raise the upper limit temperature.
  • c is 0, 1, 2, or 3, d is 0 or 1, and the sum of c and d is 3 or less.
  • the preferred c is 1 for lowering the lower limit temperature and 2 or 3 for raising the upper limit temperature.
  • Preferred d is 0 to lower the viscosity and 1 to lower the lower limit temperature.
  • X 1 and X 2 are hydrogen or fluorine.
  • Preferred X 1 or X 2 is hydrogen to raise the upper temperature limit and fluorine to raise the dielectric anisotropy.
  • Y 1 is fluorine, chlorine, cyano, an alkyl having 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine, and an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced by fluorine or chlorine.
  • at least one hydrogen is an alkenyloxy having 2 to 12 carbon atoms in which fluorine or chlorine is replaced.
  • Preferred Y 1 is fluorine to reduce the viscosity and cyano to increase the dielectric anisotropy.
  • a preferred example of an alkyl in which at least one hydrogen has been replaced with fluorine or chlorine is trifluoromethyl.
  • a preferred example of an alkoxy in which at least one hydrogen has been replaced with fluorine or chlorine is trifluoromethoxy.
  • a preferred example of alkenyloxy in which at least one hydrogen has been replaced with fluorine or chlorine is trifluorovinyloxy.
  • Preferred compounds (1) are compounds (1-1) to compounds (1-47) according to Item 2.
  • at least one of the components A is compound (1-1), compound (1-2), compound (1-7), compound (1-9), compound (1-13), compound (1).
  • -16 compound (1-17), compound (1-23), compound (1-24), compound (1-28), compound (1-29), compound (1-30), compound (1- 33), compound (1-34), compound (1-41), or compound (1-42) is preferred.
  • At least two of the components A are compound (1-1) and compound (1-2), compound (1-1) and compound (1-9), compound (1-2) and compound (1-9), compound.
  • the preferable compound (2) is the compound (2-1) to the compound (2-23) according to Item 5.
  • at least one of the components B is compound (2-1), compound (2-2), compound (2-3), compound (2-6), compound (2-9), compound (2). -10), compound (2-11), compound (2-12), compound (2-13), compound (2-16), compound (2-20), or compound (2-21).
  • At least two of component B are compound (2-2) and compound (2-9), compound (2-2) and compound (2-10), compound (2-2) and compound (2-12), compound. It is preferably a combination of (2-9) and compound (2-10), compound (2-9) and compound (2-12), or compound (2-10) and compound (2-12).
  • Preferred compounds (3) are compounds (3-1) to compounds (3-35) according to Item 8.
  • at least one of the components C is compound (3-1), compound (3-3), compound (3-6), compound (3-8), compound (3-10), compound (3). -14) or compound (3-34) is preferred.
  • At least two of the components C are compound (3-1) and compound (3-8), compound (3-1) and compound (3-14), compound (3-3) and compound (3-8), compound. (3-3) and compound (3-14), compound (3-3) and compound (3-34), compound (3-6) and compound (3-8), compound (3-6) and compound ( 3-10), or a combination of compound (3-6) and compound (3-14) is preferred.
  • a polymer is derived from the polymerizable compound by polymerization.
  • the precursor of the polymer is a polymerizable compound.
  • the polymerizable compound may be a single compound or a mixture of a plurality of compounds.
  • Preferred polymerizable compounds are compound (4), compound (5), or compound (6).
  • Preferred polymerizable compounds are compound (7), compound (8), or compound (9).
  • the polymerizable compound may be a mixture of compounds selected from compound (4) to compound (9). This mixture may contain a polymerizable compound different from compound (4) to compound (9).
  • Such a mixture contains compound (4), compound (5), or compound (6) as a main component.
  • Such a mixture contains compound (7), compound (8), or compound (9) as a main component.
  • Z 5 is an alkylene having 1 to 20 carbon atoms, in which at least one hydrogen may be replaced with an alkyl, fluorine, chlorine, or P 3 having 1 to 5 carbon atoms.
  • At least one -CH 2- may be replaced with -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -NH-, or -N (R 6 )-and at least one -CH.
  • the number of carbon atoms is 5 to 35, and at least one hydrogen may be replaced with R 6 or P 3 .
  • R 6 is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one -CH 2- can be replaced with -O-, -CO-, -COO-, or -OCO-. Good.
  • divalent groups produced by removing two hydrogens from a carbocyclic or heterocyclic saturated aliphatic compound are 1,4-cyclohexylene, decahydronaphthalene-2,6-diyl, tetrahydropyran-2. , 5-Diyl, 1,3-dioxane-2,5-Diyl, etc.
  • divalent groups produced by removing two hydrogens from a carbocyclic or heterocyclic unsaturated aliphatic compound include 1,4-cyclohexenylene, dihydropyran-2,5-diyl and the like.
  • divalent groups produced by removing two hydrogens from a carbocyclic or heterocyclic aromatic compound are 1,4-phenylene, 1,4-phenylene in which at least one hydrogen is replaced by fluorine, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, naphthalene-1,2-diyl, pyrimidine-2,5-diyl and the like.
  • Preferred Z 5 is an alkylene having 1 to 20 carbon atoms, in which at least one hydrogen may be replaced with an alkyl having 1 to 5 carbon atoms, and at least one -CH 2- is -O. May be replaced with-at least one -CH 2- is replaced with a divalent group produced by removing two hydrogens from a carbocyclic saturated aliphatic compound or a carbocyclic aromatic compound. Often, these divalent groups have 5 to 35 carbon atoms.
  • a more preferred Z 5 is an alkylene having 1 to 20 carbon atoms, in which at least one hydrogen may be replaced by an alkyl having 1 to 5 carbon atoms, where at least one -CH 2- It may be replaced with O-.
  • Preferred Z 5 contains a ring structure such as 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene in order to increase compatibility with the liquid crystal composition.
  • Preferred Z 5 contains a alkylene-like chain structure for easy formation of the network structure.
  • P 1 , P 2 , and P 3 are polymerizable groups.
  • Preferred polymerizable groups are formulas (P-1) to (P-6). In these equations, the wavy lines indicate the coupling positions. More preferable polymerizable groups are formulas (P-1) to (P-3).
  • P 1 , P 2 , and P 3 may be acryloyloxy or methacryloyloxy.
  • M 1 , M 2 , and M 3 are hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 5 carbon atoms, or at least one hydrogen replaced with fluorine or chlorine. It is an alkyl having 1 to 5 carbon atoms.
  • Preferred M 1 , M 2 , or M 3 is hydrogen or methyl to increase reactivity. The more preferred M 1 is hydrogen or methyl, and the more preferred M 2 or M 3 is hydrogen.
  • the polymer surrounding the droplets becomes hard due to cross-linking, or the network of the polymer becomes dense.
  • Compound (4) gives the corresponding polymer by polymerization. If compound (4) is volatile, its oligomer may be used.
  • the preferred polymer is colorless and transparent and is insoluble in the liquid crystal composition.
  • the preferred polymer has excellent adhesion to the substrate of the device and lowers the drive voltage. In order to improve this effect, a polymerizable compound different from the compound (4) may be used in combination.
  • M 4 and M 5 are hydrogen or methyl.
  • Preferred M 4 or M 5 is hydrogen to increase reactivity.
  • Preferred Z 6 is an alkylene having 21 to 60 carbon atoms for low voltage drive, in which at least one hydrogen may be replaced with an alkyl having 1 to 20 carbon atoms and at least one-.
  • CH 2- may be replaced by -O-, -COO-, or -OCO-.
  • a more preferred Z 6 is an alkylene in which at least one hydrogen is replaced by an alkyl for low voltage drive. It is preferable to avoid steric hindrance when the two hydrogens of the alkylene are replaced by alkyl.
  • the two alkyls are sufficiently separated, or one of the alkyls is an alkyl having 1 to 5 carbon atoms. The same is true when at least three hydrogens are replaced by alkyl.
  • R 8 and R 10 are alkyls having 1 to 5 carbon atoms
  • R 9 and R 11 are alkyls having 5 to 20 carbon atoms, in which at least one ⁇ CH 2- may be replaced by -O-, -CO-, -COO-, or -OCO-
  • Z 8 is an alkylene with 10 to 30 carbon atoms and at least one -CH in this alkylene.
  • 2- may be replaced by -O-, -CO-, -COO-, or -OCO-.
  • R 8 and R 10 are ethyls
  • R 9 and R 11 are -CH 2 OCOC 9 H 19 , -CH 2.
  • Compound (5) is diacrylate or dimethacrylate. Since Z 6 of the formula (5) is alkylene or the like, the polymer tends to form a network structure. When the molecular chain of Z 6 is short, the cross-linked sites of the polymer are close to each other, so that the network becomes smaller. When the molecular chain of Z 6 is long, the cross-linking site of the polymer is separated and the degree of freedom of molecular motion is improved, so that the driving voltage is lowered. When the Z 6 is branched, the degree of freedom is further improved, so that the drive voltage is further reduced. In order to improve this effect, a polymerizable compound different from the compound (5) may be used in combination.
  • M 6 is hydrogen or methyl.
  • Preferred M 6 is hydrogen to increase reactivity.
  • Z 7 is a single bond or an alkylene with 1 to 5 carbon atoms, in which at least one hydrogen may be replaced with fluorine or chlorine, and at least one -CH 2- is -O-,-. It may be replaced by CO-, -COO-, or -OCO-.
  • Preferred Z 7 is alkylene of 5 a single bond or 1 carbon atoms, in the alkylene, at least one of -CH 2 -, -O -, - CO -, - COO-, or replaced by -OCO- You may.
  • R 7 is an alkyl having 1 to 40 carbon atoms, in which at least one hydrogen may be replaced with fluorine or chlorine, and at least one -CH 2- is -O-, -CO-, It may be replaced with -COO- or -OCO-, and at least one -CH 2- is a carbocyclic saturated aliphatic compound, a heterocyclic saturated aliphatic compound, or a carbocyclic unsaturated aliphatic compound. They may be replaced by compounds, heterocyclic unsaturated aliphatic compounds, carbocyclic aromatic compounds, or divalent groups generated by removing two hydrogens from heterocyclic aromatic compounds.
  • the number of carbon atoms is 5 to 35, and at least one hydrogen may be replaced with an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, in which at least one -CH 2- is -O-. , -CO-, -COO-, or -OCO- may be replaced.
  • Preferred R 7 is an alkyl having 5 to 30 carbon atoms. A more preferred R 7 is a branched alkyl having 5 to 30 carbon atoms.
  • R 12 is an alkyl having 5 to 20 carbon atoms, in which at least one -CH 2- is -O-, -CO-, May be replaced with -COO-, or -OCO-, where R 13 and R 14 are alkyls with 3 to 10 carbon atoms, in which at least one -CH 2- is -O-,-. It may be replaced by CO-, -COO-, or -OCO-.
  • Compound (6) is acrylate or methacrylate.
  • R 7 of the formula (6) has a cyclic structure, the affinity with the liquid crystal composition is improved.
  • R 7 is alkylene, the polymer tends to form a network structure. In this polymer, the alkylene increases the degree of freedom of molecular motion, so that the driving voltage is lowered.
  • a polymerizable compound different from the compound (6) may be used in combination.
  • ring G, ring I, ring J, ring K, ring L, and ring M are 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 1,4-Cyclohexenylene, pyridine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, or fluorene-2,7-diyl, where At least one hydrogen is fluorine, chlorine, cyano, hydroxy, formyl, trifluoroacetyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl with 1 to 5 carbons, alkoxy with 1 to 5 carbons, alkoxycarbonyl with 2 to 5 carbons.
  • the preferred rings are 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2-methyl-1, It is 4-phenylene, 2-methoxy-1,4-phenylene, or 2-trifluoromethyl-1,4-phenylene. More preferred rings are 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene.
  • Z 8 , Z 10 , Z 12 , Z 13 and Z 17 are single bonds, -O-, -COO-, -OCO-, or -OCOO-.
  • Z 9 , Z 11 , Z 14 and Z 16 are single bonds, -OCH 2- , -CH 2 O-, -COO-, -OCO-, -COS-, -SCO-, -OCOO-, -CONH.
  • Z 15 is a single bond, -O-, or -COO-.
  • Preferred Z 8 , Z 10 , Z 12 , Z 13 or Z 17 are single bonds or —O—.
  • Preferred Z 9 , Z 11 , Z 14 or Z 16 are single bonds, -OCH 2- , -CH 2 O-, -COO-, -OCO-, -CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 COO. -Or-OCOCH 2 CH 2- .
  • Y 2 is hydrogen, fluorine, chlorine, trifluoromethyl, trifluoromethoxy, cyano, alkyl having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl having 2 to 20 carbon atoms, alkoxy having 1 to 20 carbon atoms, or 2 to 20 carbon atoms. Alkoxycarbonyl. Preferred Y 2 is cyano, alkyl, or alkoxy.
  • f and h are integers from 1 to 4; k and m are integers from 0 to 3 and the sum of k and m is from 1 to 4; e, g, i, j, l, and n are , An integer from 0 to 20.
  • M 7 to M 12 are hydrogen or methyl.
  • M 7 is hydrogen or methyl and e is an integer from 1 to 20.
  • M 8 and M 9 are hydrogen or methyl, and g and i are integers from 1 to 20.
  • M 10 , M 11 , and M 12 are hydrogen or methyl, and j, l, and n are integers from 1 to 20.
  • Liquid crystal compounds have mesogens (rigid sites that induce liquid crystallinity), but these compounds also have mesogens. Therefore, these compounds are oriented in the same direction together with the liquid crystal compound by the action of the alignment film. This orientation is maintained after polymerization. Such a liquid crystal composite has high transparency.
  • compound (7), compound (8), and a polymerizable compound different from compound (9) may be used in combination.
  • the optically active compound is also used in a TN mode liquid crystal display device.
  • the two substrates have an alignment film.
  • the substrate is placed by rotating the rubbing direction by 90 degrees.
  • the optically active compound is added so that the arrangement of the liquid crystal molecules is twisted by 90 degrees between the substrates.
  • the spiral pitch is much larger than 10 ⁇ m.
  • the spiral pitch of the liquid crystal light control element is 10 ⁇ m or less.
  • the spiral pitch is reduced by increasing the amount of optically active compound. Therefore, the optically active compound preferably has high compatibility with the composition.
  • Preferred optically active compounds are compounds (10-1) to compounds (10-7).
  • the structure of these compounds is similar to that of liquid crystal compounds. These compounds are preferred from the standpoint of large compatibility and small helical pitch.
  • Compound (10-4) and compound (10-5) have axial chirality.
  • Compound (10-6) has an asymmetric carbon.
  • Ring N, Ring P, Ring Q, Ring T, Ring U, Ring X, Ring Y, and Ring Z are 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 1,3-dioxane-2,5-diyl. , Tetrahydropyran-2,5-diyl, tetrahydropyran-3,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, or bicyclo [2.2.2] octane-1,4- It is a dioxane, in which at least one hydrogen may be replaced with fluorine or chlorine.
  • Preferred ring N, ring P, ring Q, ring T, ring U, ring X, ring Y, or ring Z is 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene.
  • Rings R, S, V, and W are 5,6,7,8-tetrahydronaphthalene-1,2-diyl or naphthalene-1,2-diyl.
  • the preferred ring R, ring S, ring V, or ring W is 5,6,7,8-tetrahydronaphthalene-1,2-diyl.
  • Preferred Z 18 to Z 25 are single bonds, alkylenes having 1 to 20 carbon atoms, or 1 to 20 carbon atoms in which at least one -CH 2- has been replaced with -O-, -COO-, or -OCO-. It is alkylene. More preferred Z 18 to Z 25 are single bonds, -OCH 2- , -COO-, or -OCO-.
  • X 3 to X 8 are hydrogen or fluorine. Preferred X 3 to X 8 are fluorine to increase HTP (helical twisting power).
  • P, q, r, s, t, u, v, and w are 1, 2, or 3.
  • Preferred p, q, r, s, t, u, v, or w is 2 or 3.
  • the preferred proportion of the optically active compound is in the range of about 0.03% to about 25%, based on the liquid crystal composition. A more preferred ratio is in the range of about 0.03% to about 20%. A particularly preferred ratio is in the range of about 0.03% to about 15%.
  • the preferred spiral pitch in the liquid crystal composition is 10 ⁇ m or less. A more preferable spiral pitch is 5 ⁇ m or less. A particularly preferable spiral pitch is 3 ⁇ m or less.
  • additives that may be added to the polymerizable composition will be described.
  • additives include antioxidants, UV absorbers, quenchers, dyes, defoamers, polymerization initiators, polymerization inhibitors, polar compounds and the like.
  • Additives may be added to the liquid crystal composition or the polymerizable compound instead of the polymerizable composition.
  • the compound (11-1) In order to prevent a decrease in resistivity due to heating in the atmosphere, or to maintain a large voltage retention not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature after using the device for a long time, the compound (11-1) ) To an antioxidant such as compound (11-3) may be added to the composition.
  • An ultraviolet absorber may be added to the composition in order to prevent deterioration due to ultraviolet rays.
  • a compound having low volatility is effective in maintaining a large voltage holding ratio not only at room temperature but also at a temperature close to the upper limit temperature after the device has been used for a long time.
  • the preferable ratio of the antioxidant is about 50 ppm or more in order to obtain the effect, and is about 600 ppm or less so as not to lower the upper limit temperature or raise the lower limit temperature.
  • a more preferred ratio is in the range of about 100 ppm to about 300 ppm.
  • UV absorbers are benzophenone derivatives, benzoate derivatives, triazole derivatives and the like.
  • Light stabilizers such as amines with steric hindrance are also preferred.
  • Preferred examples of light stabilizers are compounds (12-1) to compounds (12-16).
  • the preferable ratio of these absorbents and stabilizers is about 50 ppm or more in order to obtain the effect, and about 10,000 ppm or less so as not to lower the upper limit temperature or raise the lower limit temperature. A more preferred ratio is in the range of about 100 ppm to about 10000 ppm.
  • the quencher is a compound that prevents the decomposition of the liquid crystal compound by receiving the light energy absorbed by the liquid crystal compound and converting it into heat energy.
  • Preferred examples of the quencher are compounds (13-1) to compounds (13-7) and the like.
  • the preferable ratio of these quenchers is about 50 ppm or more in order to obtain the effect, and about 20000 ppm or less in order not to raise the lower limit temperature. A more preferred ratio is in the range of about 100 ppm to about 10000 ppm.
  • a dichroic dye is added to the composition to accommodate elements in GH (guest host) mode.
  • Liquid crystal dimming elements are sometimes used to partition rooms.
  • a dye is added to the polymerizable composition for the purpose of absorbing specific light. Multiple dyes may be added.
  • Liquid crystal dimming elements are sometimes used to block sunlight.
  • a black (or darkish) dichroic dye is added to the liquid crystal composition. Black color is prepared by mixing cyan, magenta, and yellow dichroic pigments.
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2006-193742, Example 42 describes a black dichroic dye. This dye is prepared by mixing three azo compounds with anthraquinones.
  • bicolor dyes examples include benzothiadiazoles, diketopyrrolopyrroles, azo compounds, azomethine compounds, methine compounds, anthraquinones. , Merocyanines, naphthoquinones, tetrazines, pyrromethenes, and reylenes such as perylenes and terrylenes.
  • Such a dichroic dye has at least some of the following characteristics. a) The dye molecule is linear. b) In the central part of the molecule, there is a skeleton peculiar to dichroic dyes such as benzothiadiazole ring and diketopyrrolopyrrole ring. c) The benzene ring and thiophene ring that form the molecule together with the unique skeleton are located on the same plane. d) The side chain is alkyl or alkoxy. e) It has a conjugated double bond in the center.
  • Preferred dichroic dyes are benzothiadiazoles, diketopyrrolopyrroles, azo compounds, anthraquinones, and lilenes.
  • Particularly preferred dichroic dyes are benzothiadiazoles, diketopyrrolopyrroles, azo compounds, and lilenes.
  • the skeletons of these four types of pigments are shown below.
  • benzothiadiazoles mean a dichroic dye having a benzothiadiazole ring.
  • Examples of commercially available dichroic dyes are G-207, G-241, G-305, G-470, G-471, G-472, LSB-278, LSB-335, NKX- manufactured by Nagase & Co., Ltd. 1366, NKX-3538, NKX-3540, NKX-3622, NKX-3739, NKX-3742, NKX-3737, NKX-4010, and NKX-4033; S-428, SI-426, SI- of Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd. 486, M-412, and M-483.
  • the preferred proportion of the dichroic dye is in the range of about 0.01% to about 25%, based on the liquid crystal composition. A more preferred ratio is in the range of about 0.02% to about 20%. A particularly preferred ratio is in the range of about 0.03% to about 15%.
  • a defoaming agent such as dimethyl silicone oil or methyl phenyl silicone oil is added to the composition.
  • the preferable ratio of the defoaming agent is about 1 ppm or more in order to obtain the effect, and about 1000 ppm or less in order to prevent display defects. A more preferred ratio is in the range of about 1 ppm to about 500 ppm.
  • Ultraviolet irradiation is preferable for the polymerization of the polymerizable compound.
  • Examples of ultraviolet irradiation lamps are metal halide lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high pressure mercury lamps, and the like.
  • the wavelength of ultraviolet rays is preferably in the absorption wavelength region of the photopolymerization initiator. Avoid the absorption wavelength range of the liquid crystal composition.
  • the preferred wavelength is 330 nm or higher.
  • a more preferable wavelength is 350 nm or more, for example, 365 nm.
  • the reaction may be carried out near room temperature or may be carried out by heating.
  • Polymerization may be carried out in the presence of a polymerization initiator such as a photopolymerization initiator.
  • a polymerization initiator such as a photopolymerization initiator.
  • suitable conditions for polymerization and suitable types and amounts of initiators are known to those of skill in the art and are described in the literature.
  • the photopolymerization initiators Irgacure651®, Irgacure184® (registered trademark; BASF), or Darocur1173® are suitable for radical polymerization.
  • a polymerization inhibitor When storing the polymerizable compound, a polymerization inhibitor may be added to prevent polymerization.
  • the polymerizable compound is usually mixed with the liquid crystal composition without removing the polymerization inhibitor.
  • polymerization inhibitors are hydroquinone, hydroquinone derivatives such as methylhydroquinone, 4-t-butylcatechol, 4-methoxyphenol, phenothiazine and the like.
  • a polar compound is an organic compound having polarity.
  • Compounds having an ionic bond are not included here. Atoms such as oxygen, sulfur, and nitrogen are more electrically negative and tend to have partial negative charges. Carbon and hydrogen tend to be neutral or have a partially positive charge. Polarity arises from the uneven distribution of partial charges between different atoms in a compound.
  • polar compounds have at least one of the substructures such as -OH, -COOH, -SH, -NH 2 ,>NH,> N-.
  • the polar group has a non-covalent interaction with the surface of a glass substrate, a metal oxide film, or the like.
  • the polar compound is adsorbed on the surface of the substrate by the action of the polar group and controls the orientation of the liquid crystal molecules.
  • Polar compounds may control not only liquid crystal molecules but also polymerizable compounds. Such effects are expected for polar compounds.
  • the nematic composition is a mixture of rod-shaped liquid crystal compounds.
  • the chiral nematic composition is prepared by adding an optically active compound (chiral agent) to the nematic composition.
  • the liquid crystal molecule is given a right-handed twist or a left-handed twist by the action of the optically active compound, and becomes a focal conic state.
  • the liquid crystal molecules are arranged in layers, and the directions of the liquid crystal molecules in each layer are twisted in a spiral shape.
  • the axis of twist in this spiral structure is called the helical axis.
  • the length of one cycle in the spiral structure is called the spiral pitch.
  • the focal conic state is an aggregate of such small regions, and the direction of the helical axis is random.
  • FIG. 1 shows a dimming element in normal mode.
  • the dimming layer liquid crystal composite
  • the triangle liquid crystal molecule
  • the curve shows the network of the polymer.
  • the vertical bar liquid crystal molecule
  • a polymerizable composition is prepared by mixing a polymerizable compound with the composition in a focal conic state.
  • This composition is placed in a display device.
  • This device has an ITO electrode.
  • This device is not oriented.
  • a polymerization reaction is carried out by irradiating this element with ultraviolet rays while applying a voltage to produce an element having a liquid crystal composite.
  • the device is opaque because the light is scattered.
  • the liquid crystal molecules shift from the focal conic state to the homeotropic state. Since light is transmitted, the element is transparent. By removing the voltage, the homeotropic state returns to the focal conic state.
  • FIG. 2 shows a dimming element in reverse mode.
  • This device differs from the device of FIG. 1 in that it has a homogeneous alignment film.
  • the liquid crystal molecule is in a planar state due to the action of the alignment film.
  • the element is transparent.
  • the liquid crystal molecules shift to the focal conic state.
  • the device becomes opaque due to light scattering.
  • the focal conic state returns to the planer state.
  • the device may change over time due to long-term use.
  • the haze rate may change compared to the initial stage.
  • the change in the haze rate is preferably small.
  • the haze change rate is preferably 20% or less.
  • a more preferable haze change rate is 10% or less.
  • a particularly preferable haze change rate is 5% or less.
  • the haze change rate is an important factor in the long life of the liquid crystal light control element.
  • the weather resistance of this device it is preferable that the haze change rate before and after that is small.
  • flicker may occur on the display screen. It is presumed that this flicker is related to image burn-in and is caused by a difference between the potential of the positive frame and the potential of the negative frame when the element is driven by alternating current.
  • the flicker rate (%) can be expressed by (
  • the flicker rate of the device is preferably in the range of 0% to 1%.
  • the brightness may partially decrease.
  • An example of such a display defect is a line afterimage. This is a phenomenon in which the brightness between the electrodes is reduced in a streak shape by repeatedly applying different voltages to two adjacent electrodes. It is presumed that this phenomenon is caused by the accumulation of ionic impurities contained in the liquid crystal composition near the electrodes.
  • Such a dimming element has a dimming layer (liquid crystal composite) sandwiched between a pair of transparent substrates having transparent electrodes.
  • a substrate is a material that is not easily deformed, such as a glass plate, a quartz plate, and an acrylic plate.
  • a flexible transparent plastic film such as an acrylic film, a polycarbonate film.
  • one of the substrates may be an opaque material such as silicon resin.
  • This substrate may have a transparent electrode on it. Examples of transparent electrodes are tin-doped indium oxide (ITO) and conductive polymers. This substrate may have an alignment film on the transparent electrode.
  • a thin film such as polyimide or polyvinyl alcohol is suitable for the alignment film.
  • the polyimide alignment film can be obtained by applying a polyimide resin composition on a transparent substrate, heat-curing it at a temperature of about 180 ° C. or higher, and rubbing it with a cotton cloth or rayon cloth, if necessary.
  • the pair of substrates face each other so that the transparent electrode layer is on the inside.
  • Spacers may be inserted to make the thickness between the substrates uniform. Examples of spacers are glass particles, plastic particles, alumina particles, photo spacers and the like.
  • the preferred thickness of the dimming layer is from about 2 ⁇ m to about 50 ⁇ m, more preferably from about 5 ⁇ m to about 20 ⁇ m.
  • a general-purpose sealant can be used to bond the pair of substrates together.
  • An example of a sealant is an epoxy thermosetting composition.
  • a light absorption layer, a diffuse reflector, or the like can be arranged on the back surface of the element, if necessary.
  • Functions such as specular reflection, diffuse reflection, retroreflective reflection, and hologram reflection can also be added.
  • Such an element has a function as a light control film or a light control glass.
  • the element When the element is in the form of a film, it can be attached to an existing window or sandwiched between a pair of glass plates to form a laminated glass.
  • Such elements are used for windows installed on the outer wall and for partitioning the conference room from the corridor. That is, there are applications such as electronic blinds, dimming windows, and smart windows. Further, the function as an optical switch can be used for a liquid crystal shutter or the like.
  • the present invention will be described in more detail by way of examples.
  • the present invention is not limited to these examples.
  • the composition (M1), the composition (M2), and the like are described.
  • the mixture of the composition (M1) and the composition (M2) is not described. However, this mixture is also considered to be disclosed. Mixtures of at least two compositions selected from the examples are also considered to be disclosed. It is reasonable to consider that a liquid crystal complex containing a mixture of these and a liquid crystal dimming device having this complex belong to the present invention and have the effect of the present invention.
  • the synthesized compound was identified by a method such as NMR analysis.
  • the properties of the compound, composition and device were measured by the following methods.
  • NMR analysis A DRX-500 manufactured by Bruker Biospin was used for the measurement. 1 In the 1 H-NMR measurement, the sample was dissolved in a deuterated solvent such as CDCl 3, and the measurement was carried out at room temperature under the conditions of 500 MHz and 16 times of integration. Tetramethylsilane was used as an internal standard. 19 In the F-NMR measurement, CFCl 3 was used as an internal standard, and the number of integrations was 24. In the description of the nuclear magnetic resonance spectrum, s is singlet, d is doublet, t is triplet, q is quartet, quin is quintet, sex is sextet, m is multiplet, and br is broad.
  • a GC-14B type gas chromatograph manufactured by Shimadzu Corporation was used for the measurement.
  • the carrier gas is helium (2 mL / min).
  • the sample vaporization chamber was set to 280 ° C. and the detector (FID) was set to 300 ° C.
  • a capillary column DB-1 (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m; fixed liquid phase was dimethylpolysiloxane; non-polar) manufactured by Agilent Technologies Inc. was used for separation of the component compounds.
  • the column was held at 200 ° C. for 2 minutes and then warmed to 280 ° C. at a rate of 5 ° C./min.
  • the sample was prepared in an acetone solution (0.1%), and then 1 ⁇ L thereof was injected into the sample vaporization chamber.
  • the recorder is a C-R5A type Chromatopac manufactured by Shimadzu Corporation or an equivalent product thereof.
  • the resulting gas chromatogram showed the peak retention time and peak area corresponding to the constituent compounds.
  • Chloroform, hexane or the like may be used as the solvent for diluting the sample.
  • the following capillary columns may be used to separate the constituent compounds.
  • HP-1 length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m
  • Rtx-1 length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m
  • BP-1 manufactured by SGE International Pty. Ltd (length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 ⁇ m).
  • a capillary column CBP1-M50-025 (length 50 m, inner diameter 0.25 mm, film thickness 0.25 ⁇ m) manufactured by Shimadzu Corporation may be used for the purpose of preventing overlapping of compound peaks.
  • the proportion of the liquid crystal compound contained in the composition may be calculated by the following method.
  • a mixture of liquid crystal compounds is analyzed by gas chromatography (FID).
  • the area ratio of peaks in the gas chromatogram corresponds to the proportion of liquid crystal compounds.
  • the correction coefficient of each liquid crystal compound may be regarded as 1. Therefore, the proportion of the liquid crystal compound can be calculated from the area ratio of the peak.
  • Measurement sample When measuring the characteristics of the composition and the device having this composition, the composition was used as it was as a sample.
  • a sample for measurement was prepared by mixing this compound (15%) with the mother liquid crystal (85%). From the values obtained by the measurement, the characteristic values of the compound were calculated by the extrapolation method.
  • (Extrapolated value) ⁇ (Measured value of sample) ⁇ 0.85 ⁇ (Measured value of mother liquid crystal) ⁇ /0.15.
  • the smectic phase (or crystal) was precipitated at 25 ° C. at this ratio, the ratio of the compound and the mother liquid crystal was changed in the order of 10%: 90%, 5%: 95%, 1%: 99%.
  • the values of upper temperature, optical anisotropy, viscosity, and permittivity anisotropy for the compound were determined by this extrapolation method.
  • Measurement method The characteristics were measured by the following method. Many of these are methods described in the JEITA standard (JEITA ED-2521B) deliberated and enacted by the Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA), or a modified method. Met. A thin film transistor (TFT) was not attached to the TN (twisted nematic) element used for the measurement.
  • TFT thin film transistor
  • Upper limit temperature of nematic phase (NI; ° C.): A sample was placed on a hot plate of a melting point measuring device equipped with a polarizing microscope and heated at a rate of 1 ° C./min. The temperature at which a part of the sample changed from the nematic phase to the isotropic liquid was measured.
  • the upper limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as "upper limit temperature”.
  • T C Minimum Temperature of a Nematic Phase
  • Viscosity Bulk viscosity; ⁇ ; measured at 20 ° C.; mPa ⁇ s: An E-type rotational viscometer manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd. was used for the measurement.
  • Viscosity (rotational viscosity; ⁇ 1; measured at 25 ° C; mPa ⁇ s): The measurement is performed by the method described in M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995). I obeyed. The sample was placed in a TN device having a twist angle of 0 ° and a distance (cell gap) between the two glass substrates of 5 ⁇ m. A stepwise application was applied to this device in 0.5 V increments in the range of 16 V to 19.5 V. After no application for 0.2 seconds, application was repeated under the conditions of only one square wave (rectangular pulse; 0.2 seconds) and no application (2 seconds).
  • the peak current (peak current) and peak time (peak time) of the transient current (transient current) generated by this application were measured.
  • the value of rotational viscosity was obtained from these measured values and the calculation formula (10) described on page 40 in the paper by M. Imai et al.
  • the value of the dielectric anisotropy required for this calculation was obtained by the method described below using the device whose rotational viscosity was measured.
  • Threshold voltage (Vth; measured at 25 ° C.; V): An LCD5100 type luminance meter manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. was used for the measurement.
  • the light source was a halogen lamp.
  • the sample was placed in a normally white mode TN element in which the distance (cell gap) between the two glass substrates was 0.45 / ⁇ n ( ⁇ m) and the twist angle was 80 degrees.
  • the voltage (32 Hz, square wave) applied to this device was gradually increased by 0.02 V from 0 V to 10 V.
  • the element was irradiated with light from the vertical direction, and the amount of light transmitted through the element was measured.
  • a voltage-transmittance curve was created in which the transmittance was 100% when the amount of light was maximum and the transmittance was 0% when the amount of light was minimum.
  • the threshold voltage is expressed as the voltage when the transmittance reaches 90%.
  • VHR Voltage retention rate
  • the TN element used for the measurement had a polyimide alignment film, and the distance (cell gap) between the two glass substrates was 5 ⁇ m.
  • a sample was placed in this TN element and sealed with an adhesive that cures with ultraviolet rays.
  • This TN element was placed in a constant temperature bath at 60 ° C. and charged by applying a pulse voltage (1 V, 60 microseconds, 3 Hz).
  • the decaying voltage was measured with a high-speed voltmeter for 166.6 milliseconds, and the area A between the voltage curve and the horizontal axis in a unit period was determined.
  • Area B was the area when there was no attenuation.
  • the voltage holding ratio is expressed as a percentage of the area A with respect to the area B.
  • the rise time ( ⁇ r: rise time; millisecond) is the time required for the transmittance to change from 90% to 10%.
  • the fall time ( ⁇ f: fall time; millisecond) is the time required for the transmittance to change from 10% to 90%.
  • the response time was expressed as the sum of the rise time and the fall time obtained in this way.
  • Permittivity in the minor axis direction ( ⁇ ; measured at 25 ° C.): The sample was placed in a TN element having a distance (cell gap) between two glass substrates of 9 ⁇ m and a twist angle of 80 degrees. .. A sine wave (0.5 V, 1 kHz) was applied to this device, and after 2 seconds, the permittivity ( ⁇ ) of the liquid crystal molecule in the minor axis direction was measured.
  • Pre-tilt angle (degrees): A spectroscopic ellipsometer M-2000U (manufactured by J.A. Woollam Co., Inc.) was used for measuring the pre-tilt angle.
  • Flicker rate (measured at 25 ° C.;%): A multimedia display tester 3298F manufactured by Yokogawa Electric Corporation was used for the measurement.
  • the light source was an LED.
  • the sample was placed in a normally black mode element in which the distance (cell gap) between the two glass substrates was 3.5 ⁇ m and the rubbing direction was antiparallel.
  • the device was sealed with an UV curable adhesive. A voltage was applied to this device, and the voltage at which the amount of light transmitted through the device was maximized was measured. While applying this voltage to the element, the sensor unit was brought close to the element and the displayed flicker rate was read.
  • Line afterimage (Line Image Sticking Parameter; LISP;%): A line afterimage was generated by applying electrical stress to the element. The brightness of the area with the line afterimage and the brightness of the remaining area (reference area) were measured. The rate at which the brightness decreased due to the line afterimage was calculated, and the magnitude of the line afterimage was expressed by this rate.
  • Luminance measurement An image of the device was taken using an imaging color luminance meter (Radiant Zemax, PM-1433F-0). The brightness of each region of the device was calculated by analyzing this image using software (Prometric 9.1, manufactured by Radiant Imaging). An LED backlight having an average brightness of 3500 cd / m 2 was used as the light source.
  • V255 square wave, 30 Hz
  • 0.5 V square wave, 30 Hz
  • V127 square wave, 0.25 Hz
  • the surface afterimage was calculated from the following formula.
  • (Surface afterimage) (luminance C-luminance D) / brightness D ⁇ 100.
  • the luminance C was the average luminance of 8 cells to which V255 was applied
  • the luminance D was the average luminance of 8 cells to which 0.5 V was applied.
  • the surface afterimage is preferably small.
  • P-FISP the surface afterimage is shown by P-FISP.
  • N-FISP the surface afterimage was shown by N-FISP.
  • Haze rate (%) A haze meter NDH5000 (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) was used for measuring the haze rate.
  • Haze change rate (%): A weather resistance test of the device was performed. The haze was measured before and after the test, and the haze change rate was calculated. This test was carried out according to Japanese Industrial Standards (JIS) K5600-7-7, accelerated weather resistance and accelerated light resistance (xenon lamp method). For the measurement, (Super xenon weather meter SX75 type manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. was used. The measurement conditions were illuminance (UVA; 180 W / m 2 ), irradiation time (100 hours), and black panel temperature (63 ⁇ ). 2 ° C.), the temperature inside the tank (35 ° C.), and the relative humidity inside the tank (40% RH). UVA means ultraviolet A (ultraviolet A).
  • Liquid crystal compounds are represented by symbols based on the definitions in Table 3 below.
  • Table 3 the configuration for 1,4-cyclohexylene is trans.
  • the number in parentheses after the symbolized compound represents the chemical formula to which the compound belongs.
  • the symbol (-) means other liquid crystal compounds.
  • the polymerizable compound was appropriately selected from the following compounds and used.
  • optically active compounds were used in the examples.
  • Example 1 (1) Preparation of Liquid Crystal Dimming Element
  • the composition (M1) had a positive dielectric anisotropy.
  • the optically active compound (10-4-1) was added at a rate of 1.0% based on the composition (M1).
  • the spiral pitch was 1.1 ⁇ m.
  • a polymerizable compound (RM-15) was mixed with this composition to prepare a polymerizable composition.
  • Irgacure 651 photopolymerization initiator; registered trademark; BASF
  • BASF photopolymerization initiator
  • This polymerizable composition was injected into an element in which the distance (cell gap) between the two glass substrates was 10 ⁇ m.
  • the device was not oriented. While applying 30 V (60 Hz) to this device, an ultraviolet ray of 18 mW / cm 2 was irradiated for 56 seconds with a high-pressure mercury lamp to prepare an device having a liquid crystal composite. This device was opaque. When a voltage of 30 V was applied to this device and it was irradiated with light, it became transparent. From this result, it was found that this element is in the normal mode.
  • Example 2 (1) Preparation of Liquid Crystal Dimming Element
  • the composition (M2) had a positive dielectric anisotropy.
  • the optically active compound (10-4-1) was added at a rate of 0.94% based on the composition (M2).
  • the spiral pitch was 1.0 ⁇ m.
  • a polymerizable compound (RM-1) and a polymerizable compound (RM-5) were mixed with this composition to prepare a polymerizable composition.
  • Irgacure 651 photopolymerization initiator; registered trademark; BASF
  • BASF photopolymerization initiator
  • This polymerizable composition was injected into an element in which the distance (cell gap) between the two glass substrates was 10 ⁇ m.
  • the device was not oriented.
  • This device was irradiated with ultraviolet rays of 18 mW / cm 2 for 56 seconds with a high-pressure mercury lamp while applying 30 V (60 Hz) to prepare an device having a liquid crystal composite.
  • This device was opaque. When a voltage of 30 V was applied to this device and it was irradiated with light, it became transparent. From this result, it was found that this element is in the normal mode.
  • Examples 3 to 5 The haze change rate was calculated in the same manner as in Example 2. The results are summarized in Table 4. To Examples 3 to 5, an optically active compound (10-4-1) was added at a rate of 1.0% based on the composition.
  • the liquid crystal dimming element containing the liquid crystal composite of the present invention can be used for a dimming window, a smart window, and the like.

Abstract

高い上限温度、低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、正に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、光に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数、小さならせんピッチのような特性の少なくとも1つを充足する、またはこれらの特性の少なくとも2つのあいだで適切なバランスを有する液晶組成物を含有し、調光に適した液晶複合体を提供し、そしてこの液晶複合体を有する液晶調光素子を提供する。 液晶組成物と重合体とを含有し、液晶組成物が正に大きな誘電率異方性を有する特定の化合物および光学活性化合物を含有する液晶複合体であり、この液晶複合体は、高い上限温度または低い下限温度を有する特定の化合物または二色性色素をさらに含有してもよい。

Description

液晶複合体および液晶調光素子
 本発明は、主として液晶調光素子に関する。更に詳しくは、重合体と正の誘電率異方性を有する液晶組成物とを組み合せた液晶複合体を有する液晶調光素子に関する。
 液晶調光素子には、光散乱を利用するなどの方法がある。このような素子は窓ガラスや部屋の仕切りのような建築材料、車載部品などに使われる。これらの素子には、ガラス基板のような硬質基板に加えて、プラスチックフィルムのような軟質基板が使われる。これらの基板に挟持された液晶組成物では、印加する電圧を調節することによって、液晶分子の配列が変わる。この方法によって、液晶組成物を透過する光を制御することができるので、液晶調光素子は、ディスプレイ、光シャッター、調光窓(特許文献1)、スマートウィンドウ(特許文献2)などに幅広く使用されている。
 液晶調光素子の一例は、光散乱モードの高分子分散型の素子である。液晶組成物は、重合体中に分散している。この素子は次の特徴を有している。素子の作製が容易である。広い面積に渡って膜厚制御が容易であるので、大きな画面の素子を作製することが可能である。偏光板を必要としないので、明るい表示が可能である。光散乱を利用するので視野角が広い。この素子は、このような優れた性質を持っているので、調光ガラス、投射型ディスプレイ、大面積ディスプレイなどの用途が期待されている。
 別の例は、ポリマーネットワーク型の液晶調光素子である。この型の素子では、重合体の三次元ネットワーク中に液晶組成物が存在する。この組成物は連続している点で、高分子分散型とは異なる。この型の素子も、高分子分散型の素子と同様な特徴を有している。ポリマーネットワーク型と高分子分散型とが混在した液晶調光素子も存在する。
 液晶調光素子には適切な特性を有する液晶組成物が用いられる。この組成物の特性を向上させることによって、良好な特性を有する素子を得ることができる。2つの特性における関連を下記の表1にまとめる。組成物の特性を素子に基づいてさらに説明する。ネマチック相の温度範囲は、素子の使用できる温度範囲に関連する。ネマチック相の好ましい上限温度は約70℃以上であり、そしてネマチック相の好ましい下限温度は約-20℃以下である。組成物の粘度は素子の応答時間に関連する。光の透過率を制御するためには短い応答時間が好ましい。1ミリ秒でも他の素子より短い応答時間が望ましい。したがって、組成物における小さな粘度が好ましい。低い温度における小さな粘度はさらに好ましい。組成物の弾性定数は素子の応答時間に関連する。素子において短い応答時間を達成するためには、組成物における大きな弾性定数が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
 組成物の光学異方性は、液晶調光素子のヘイズ率に関連する。ヘイズ率は全透過光に対する拡散光の割合である。光を遮断するときは大きなヘイズ率が好ましい。大きなヘイズ率には大きな光学異方性が好ましい。組成物における大きな誘電率異方性は、素子における低いしきい値電圧や小さな消費電力に寄与する。したがって、大きな誘電率異方性が好ましい。組成物における大きな比抵抗は、素子における大きな電圧保持率に寄与する。したがって、初期段階において大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。長時間使用したあと、大きな比抵抗を有する組成物が好ましい。光や熱に対する組成物の安定性や耐候性は、素子の寿命に関連する。この安定性や耐候性が良好であるとき、寿命が長い。残像や滴下痕のような表示不良も、素子の寿命に関連する。耐候性が高く、表示不良が発生しにくい素子が望まれている。
 液晶調光素子には、ノーマルモードとリバースモードがある。ノーマルモードでは電圧無印加時に素子は不透明であり、電圧印加時に透明になる。このモードは、部屋の仕切りに適している。リバースモードでは電圧無印加時に素子は透明であり、電圧印加時に不透明になる。このモードは、素子が故障したときには透明になるので、自動車の窓に適している。
 我々は、特許文献3から6を参考にしながら、液晶調光素子の向上を試みた。
特開平06-273725号公報 国際公開2011-96386号 特開昭63-278035号公報 特開平01-198725号公報 特開平07-104262号公報 特開平07-175045号公報
 本発明の課題は、液晶組成物に光学活性化合物を組み合せることによって調光に適した液晶複合体を提供することである。別の課題は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、正に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、光に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数、小さならせんピッチのような特性の少なくとも1つを充足する液晶組成物を含有し、調光に適した液晶複合体を提供することである。別の課題は、これらの特性の少なくとも2つのあいだで適切なバランスを有する液晶組成物を含有し、調光に適した液晶複合体を提供することである。別の課題は、このような液晶複合体を有する液晶調光素子を提供することである。別の課題は、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなヘイズ率、高い耐候性、長い寿命のような特性を有する液晶調光素子を提供することである。
 本発明は、液晶組成物および重合体を含有し、液晶組成物が成分Aとして式(1)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物および添加物Aとして光学活性化合物を含有する液晶複合体、およびこの液晶複合体を有する液晶調光素子などに関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023

式(1)において、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり;環Aは、1,4-シクロヘキシレン、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、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;Zは、単結合、エチレン、ビニレン、エチニレン、メチレンオキシ、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり;XおよびXは、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、シアノ、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルオキシであり;aは、1、2、3、または4である。
 本発明の長所は、液晶組成物に光学活性化合物を組み合せることによって調光に適した液晶複合体を提供することである。別の長所は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、大きな光学異方性、正に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、光に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数、小さならせんピッチのような特性の少なくとも1つを充足する液晶組成物を含有し、調光に適した液晶複合体を提供することである。別の長所は、これらの特性の少なくとも2つのあいだで適切なバランスを有する液晶組成物を含有し、調光に適した液晶複合体を提供することである。別の長所は、このような液晶複合体を有する液晶調光素子を提供することである。別の長所は、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなヘイズ率、高い耐候性、長い寿命のような特性を有する液晶調光素子を提供することである。
 この明細書では、「液晶性化合物」、「重合性化合物」、「液晶組成物」、「重合性組成物」、「液晶複合体」、「液晶調光素子」などの用語を用いる。「液晶性化合物」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、ネマチック相の温度範囲、粘度、誘電率異方性のような特性を調節する目的で組成物に添加される化合物の総称である。この化合物は、例えば1,4-シクロヘキシレンや1,4-フェニレンのような六員環を有し、その分子(液晶分子)は棒状(rod-like)である。「重合性化合物」は、液晶組成物中に重合体を生成させる目的で添加する化合物である。アルケニルを有する液晶性化合物は、その意味では重合性化合物に分類されない。
 「液晶組成物」は、複数の液晶性化合物を混合することによって調製される。この液晶組成物に、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消光剤、色素、消泡剤、極性化合物のような添加物が必要に応じて添加される。液晶性化合物の割合は、添加物を添加した場合であっても、添加物を含まない液晶組成物に基づいた質量百分率(質量%)で表される。添加物の割合は、添加物を含まない液晶組成物に基づいた質量百分率で表される。すなわち、液晶性化合物や添加物の割合は、液晶性化合物の全量に基づいて算出される。なお、「質量%」は、「%」と略すことがある。
 「重合性組成物」は、液晶組成物に重合性化合物を混合することによって調製される。すなわち、重合性組成物は、少なくとも1つの重合性化合物と液晶組成物との混合物である。重合性化合物には、重合開始剤、重合禁止剤のような添加物が必要に応じて添加される。重合開始剤および重合禁止剤の割合は、重合性化合物の全量に基づいた質量百分率で表される。重合性組成物に含まれる重合性化合物や液晶組成物の割合は、添加物を添加した場合であっても、添加物を含まない重合性組成物に基づいた質量百分率で表される。「液晶複合体」は、重合性組成物の重合処理によって生成する。「液晶調光素子」は、液晶複合体を有する素子であり、調光に用いられる液晶パネルおよび液晶モジュールの総称である。
 「ネマチック相の上限温度」を「上限温度」と略すことがある。「ネマチック相の下限温度」を「下限温度」と略すことがある。「誘電率異方性を上げる」の表現は、誘電率異方性が正である組成物のときは、その値が正に増加することを意味し、誘電率異方性が負である組成物のときは、その値が負に増加することを意味する。「電圧保持率が大きい」は、素子が初期段階において室温だけでなく上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を有し、そして長時間使用したあと室温だけでなく上限温度に近い温度でも素子は大きな電圧保持率を有することを意味する。組成物や素子の特性が経時変化試験によって検討されることがある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024

 上記の化合物(1z)を例にして説明する。式(1z)において、六角形で囲んだαおよびβの記号はそれぞれ環αおよび環βに対応し、六員環、縮合環のような環を表す。添え字‘x’が2のとき、2つの環αが存在する。2つの環αが表す2つの基は、同一であってもよく、または異なってもよい。このルールは、添え字‘x’が2より大きいとき、任意の2つの環αに適用される。このルールは、結合基Zのような、他の記号にも適用される。環βの一辺を横切る斜線は、環β上の任意の水素が置換基(-Sp-P)で置き換えられてもよいことを表す。添え字‘y’は置き換えられた置換基の数を示す。添え字‘y’が0のとき、そのような置き換えはない。添え字‘y’が2以上のとき、環β上には複数の置換基(-Sp-P)が存在する。この場合にも、「同一であってもよく、または異なってもよい」のルールが適用される。なお、このルールは、Raの記号を複数の化合物に用いた場合にも適用される。
 式(1z)において、例えば、「RaおよびRbは、アルキル、アルコキシ、またはアルケニルである」の表現は、RaおよびRbが独立して、アルキル、アルコキシ、およびアルケニルの群から選択されることを意味する。すなわち、Raによって表される基とRbによって表される基が同一であってもよく、または異なってもよい。
 式(1z)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を「化合物(1z)」と略すことがある。「化合物(1z)」は、式(1z)で表される1つの化合物、2つの化合物の混合物、または3つ以上の化合物の混合物を意味する。他の式で表される化合物についても同様である。「式(1z)および式(2z)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物」の表現は、化合物(1z)および化合物(2z)の群から選択された少なくとも1つの化合物を意味する。
 「主成分」は、混合物や組成物の中で最も大きな割合を占める成分を意味する。例えば、40%の化合物(1z)、35%の化合物(2z)、および25%の化合物(3z)の混合物において、主成分は、化合物(1z)である。成分が化合物(1z)のみであるときも、化合物(1z)は主成分と呼ばれる。化合物(1z)が単一の化合物であるときも、この化合物は主成分と呼ばれる。
 「少なくとも1つの‘A’」の表現は、‘A’の数は任意であることを意味する。「少なくとも1つの‘A’は、‘B’で置き換えられてもよい」の表現は、‘A’の数が1つのとき、‘A’の位置は任意であり、‘A’の数が2つ以上のときも、それらの位置は制限なく選択できる。「少なくとも1つの-CH-は-O-で置き換えられてもよい」の表現が使われることがある。この場合、-CH-CH-CH-は、隣接しない-CH-が-O-で置き換えられることによって-O-CH-O-に変換されてもよい。しかしながら、隣接した-CH-が-O-で置き換えられることはない。この置き換えでは-O-O-CH-(ペルオキシド)が生成するからである。
 液晶性化合物のアルキルは、直鎖状または分岐状であり、環状アルキルを含まない。直鎖状アルキルは、分岐状アルキルよりも好ましい。これらのことは、アルコキシ、アルケニルのような末端基についても同様である。1,4-シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。2-フルオロ-1,4-フェニレンは左右非対称であるから、左向き(L)および右向き(R)が存在する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025

テトラヒドロピラン-2,5-ジイルのような二価基においても同様である。カルボニルオキシのような結合基(-COO-または-OCO-)も同様である。
 本発明は、下記の項などである。
項1. 液晶組成物および重合体を含有し、液晶組成物が、成分Aとして式(1)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物および添加物Aとして光学活性化合物を含有する、液晶複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026

式(1)において、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり;環Aは、1,4-シクロヘキシレン、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、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;Zは、単結合、エチレン、ビニレン、エチニレン、メチレンオキシ、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり;XおよびXは、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、シアノ、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルオキシであり;aは、1、2、3、または4である。
項2. 液晶組成物が成分Aとして式(1-1)から式(1-47)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1に記載の液晶複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032

式(1-1)から式(1-47)において、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり、XおよびXは、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、シアノ、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルオキシである。
項3. 液晶組成物に基づいて、成分Aの割合が5%から90%の範囲である、項1または2に記載の液晶複合体。
項4. 液晶組成物が成分Bとして式(2)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1から3のいずれか1項に記載の液晶複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033

式(2)において、RおよびRは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Bおよび環Cは、1,4-シクロヘキシレン、1,3-フェニレン、1,4-フェニレン、2-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、またはピリミジン-2,5-ジイルであり;Zは、単結合、エチレン、ビニレン、エチニレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり;bは、1、2、または3である。
項5. 液晶組成物が成分Bとして式(2-1)から式(2-23)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1から4のいずれか1項に記載の液晶複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035

式(2-1)から式(2-23)において、RおよびRは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
項6. 液晶組成物に基づいて、成分Bの割合が5%から90%の範囲である、項4または5に記載の液晶複合体。
項7. 液晶組成物が成分Cとして式(3)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1から6のいずれか1項に記載の液晶複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036

式(3)において、RおよびRは、水素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または炭素数2から12のアルケニルオキシであり;環Dおよび環Fは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4-フェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン-2,6-ジイル、クロマン-2,6-ジイル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたクロマン-2,6-ジイルであり;環Eは、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2-クロロ-3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-5-メチル-1,4-フェニレン、3,4,5-トリフルオロナフタレン-2,6-ジイル、7,8-ジフルオロクロマン-2,6-ジイル、3,4,5,6-テトラフルオロフルオレン-2,7-ジイル、4,6-ジフルオロジベンゾフラン-3,7-ジイル、4,6-ジフルオロジベンゾチオフェン-3,7-ジイル、または1,1,6,7-テトラフルオロインダン-2,5-ジイルであり;ZおよびZは、単結合、エチレン、ビニレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり;cは、0、1、2、または3であり、dは0または1であり、cとdとの和は3以下である。
項8. 液晶組成物が成分Cとして式(3-1)から式(3-35)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、項1から7のいずれか1項に記載の液晶複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040

式(3-1)から式(3-35)において、RおよびRは、水素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または炭素数2から12のアルケニルオキシである。
項9. 液晶組成物に基づいて、成分Cの割合が3%から25%の範囲である、項7または8に記載の液晶複合体。
項10. 重合体が前駆体から誘導され、この前駆体の主成分が式(4)で表される化合物である、項1から9のいずれか1項に記載の液晶複合体。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041

式(4)において、PおよびPは重合性基であり;Zは炭素数1から20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、炭素数1から5のアルキル、フッ素、塩素、またはPで置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、または-N(R)-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CHCH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、炭素環式の飽和脂肪族化合物、複素環式の飽和脂肪族化合物、炭素環式の不飽和脂肪族化合物、複素環式の不飽和脂肪族化合物、炭素環式の芳香族化合物、または複素環式の芳香族化合物から2つの水素を除くことによって生成した二価基で置き換えられてもよく、これらの二価基において、炭素数は5から35であり、少なくとも1つの水素は、RまたはPで置き換えられてもよく、ここで、Rは炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、Pは重合性基である。
項11. P、P、およびPが、式(P-1)から式(P-6)で表される重合性基から選択された基である、項10に記載の液晶複合体。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042

式(P-1)から式(P-6)において、M、M、およびMは、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルである。
項12. P、P、およびPの少なくとも1つが、アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオキシである、項10に記載の液晶複合体。
項13. 重合体が前駆体から誘導され、この前駆体の主成分が式(5)で表される化合物である、項1から9のいずれか1項に記載の液晶複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000043

式(5)において、MおよびMは、水素またはメチルであり;Zは炭素数21から80のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、炭素数1から20のアルキル、フッ素、または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、または-N(R)-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CHCH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、ここで、Rは炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。
項14. 重合体が前駆体から誘導され、この前駆体の主成分が式(6)で表される化合物である、項1から9のいずれか1項に記載の液晶複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000044

式(6)において、Mは水素またはメチルであり;Zは単結合または炭素数1から5のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく;Rは炭素数1から40のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、炭素環式の飽和脂肪族化合物、複素環式の飽和脂肪族化合物、炭素環式の不飽和脂肪族化合物、複素環式の不飽和脂肪族化合物、炭素環式の芳香族化合物、または複素環式の芳香族化合物から2つの水素を除くことによって生成した二価基で置き換えられてもよく、これらの二価基において、炭素数は5から35であり、少なくとも1つの水素は、炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。
項15. 式(6)において、Mが水素またはメチルであり;Zが単結合または炭素数1から5のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく;Rが炭素数1から40のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい、項14に記載の液晶複合体。
項16. 重合体が前駆体から誘導され、この前駆体の主成分が式(7)、式(8)、または式(9)で表される化合物である、項1から9のいずれか1項に記載の液晶複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000045

式(7)、式(8)、および式(9)において、環G、環I、環J、環K、環L、および環Mは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、1,4-シクロヘキセニレン、ピリジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはフルオレン-2,7-ジイルであり、ここで、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、炭素数1から5のアルコキシ、炭素数2から5のアルコキシカルボニル、または炭素数1から5のアルカノイルで置き換えられてもよく;Z、Z10、Z12、Z13、およびZ17は、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-であり;Z、Z11、Z14、およびZ16は、単結合、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CFO-、-OCF-、-CHCH-、-CFCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CHCHCOO-、-OCOCHCH-、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=C(CH)-、-C(CH)=N-、-N=N-、または-C≡C-であり;Z15は、単結合、-O-または-COO-であり;Yは、水素、フッ素、塩素、トリフルオロメチル、トリフルオロメトキシ、シアノ、炭素数1から20のアルキル、炭素数2から20のアルケニル、炭素数1から20のアルコキシ、または炭素数2から20のアルコキシカルボニルであり;fおよびhは、1から4の整数であり;kおよびmは、0から3の整数であり、kおよびmの和は、1から4であり;e、g、i、j、l、およびnは、0から20の整数であり;MからM12は、水素またはメチルである。
項17. 添加物Aが式(10-1)から式(10-7)で表される光学活性化合物から選択された少なくとも1つの化合物である、項1から16のいずれか1項に記載の液晶複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000046

式(10-1)から式(10-7)において、RからR16は、水素、フッ素、塩素、シアノ、-SF、または炭素数1から10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CHCH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;環N、環P、環Q、環T、環U、環X、環Y、および環Zは、1,4-シクロヘキシレン、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-3,5-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つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;環R、環S、環V、および環Wは、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジイルまたはナフタレン-1,2-ジイルであり;Z18からZ25は、単結合または炭素数1から20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CHCH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;XからXは、水素またはフッ素であり;p、q、r、s、t、u、v、およびwは、1、2、または3である。
項18. 液晶組成物に基づいて、添加物Aの割合が0.03%から25%の範囲である、項1から17のいずれか1項に記載の液晶複合体。
項19. 液晶組成物のらせんピッチが10μm以下である、項1から18のいずれか1項に記載の液晶複合体。
項20. 液晶組成物が添加物Bとして二色性色素を含有する、項1から19のいずれか1項に記載の液晶複合体。
項21. 添加物Bが、ベンゾチアジアゾール類(benzothiadiazoles)、ジケトピロロピロール類(diketopyrrolopyrroles)、アゾ化合物(azo compounds)、およびアントラキノン類(anthraquinones)から選択された少なくとも1つの二色性色素である、項20に記載の液晶複合体。
項22. 液晶組成物に基づいて、添加物Bの割合が0.01%から25%の範囲である、項20または21に記載の液晶複合体。
項23. 液晶複合体に基づいて、重合体の割合が3%から40%の範囲であり、液晶組成物の割合が97%から60%の範囲である、項1から22のいずれか1項に記載の液晶複合体。
項24. 液晶複合体に基づいて、重合体の割合が10%から70%の範囲であり、液晶組成物の割合が90%から30%の範囲である、項1から22のいずれか1項に記載の液晶複合体。
項25. 調光層が項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体であり、調光層が一対の透明基板により挟持され、透明基板が透明電極を有する、液晶調光素子。
項26. 透明基板がガラス板またはアクリル板である、項25に記載の液晶調光素子。
項27. 透明基板がプラスチックフィルムである、項25に記載の液晶調光素子。
項28. 項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体を有し、照度(180W/m)、照射時間(100時間)、槽内温度(35℃)の条件下で行った耐候性試験の前後におけるヘイズ変化率が20%以下である、項25から27のいずれか1項に記載の液晶調光素子。
項29. 項25から28のいずれか1項に記載の液晶調光素子を使用する調光窓。
項30. 項25から28のいずれか1項に記載の液晶調光素子を使用するスマートウィンドウ。
項31. 項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体の、液晶調光素子への使用。
項32. 項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体の、透明基板がプラスチックフィルムである液晶調光素子への使用。
項33. 項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体の、調光窓への使用。
項34. 項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体の、スマートウィンドウへの使用。
 本発明は、次の項も含む。(a)液晶組成物が、成分Aとして、項1に記載の化合物(1)において、Yがフッ素である少なくとも1つの化合物を含有する、上記の液晶複合体。(b)液晶組成物が、成分Aとして、項1に記載の化合物(1)において、Yがシアノである少なくとも1つの化合物を含有する、上記の液晶複合体。
 本発明は、次の項も含む。(c)液晶組成物が、成分Aとして、項2に記載の化合物(1-1)、化合物(1-2)、化合物(1-3)、化合物(1-9)、化合物(1-13)、化合物(1-16)、化合物(1-21)、化合物(1-22)、化合物(1-23)、化合物(1-24)、化合物(1-27)、化合物(1-28)、化合物(1-33)、化合物(1-36)、化合物(1-41)、および化合物(1-42)から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、上記の液晶複合体。
 本発明は、次の項も含む。(d)液晶組成物が、成分Bとして、項5に記載の化合物(2-1)、化合物(2-2)、化合物(2-3)、化合物(2-4)、化合物(2-6)、化合物(2-9)、化合物(2-10)、化合物(2-12)、化合物(2-13)、化合物(2-14)、化合物(2-16)、化合物(2-17)、化合物(2-19)、および化合物(2-21)から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、上記の液晶複合体。
 本発明は、次の項も含む。(e)液晶組成物が、成分Cとして、項8に記載の化合物(3-1)、化合物(3-5)、化合物(3-6)、化合物(3-7)、化合物(3-8)、化合物(3-12)、化合物(3-14)、化合物(3-19)、および化合物(3-34)から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、上記の液晶複合体。
 本発明は、次の項も含む。(f)液晶複合体に基づいて、重合体の割合が3%から40%の範囲であり、液晶組成物の割合が97%から60%の範囲である、上記の液晶複合体。(g)液晶複合体に基づいて、重合体の割合が4%から20%の範囲であり、液晶組成物の割合が96%から80%の範囲である、上記の液晶複合体。(h)液晶複合体に基づいて、重合体の割合が5%から10%の範囲であり、液晶組成物の割合が95%から90%の範囲である、上記の液晶複合体。
 本発明は、次の項も含む。(i)液晶複合体に基づいて、重合体の割合が10%から70%の範囲であり、液晶組成物の割合が90%から30%の範囲である、上記の液晶複合体。(j)液晶複合体に基づいて、重合体の割合が20%から60%の範囲であり、液晶組成物の割合が80%から40%の範囲である、上記の液晶複合体。(k)液晶複合体に基づいて、重合体の割合が30%から40%の範囲であり、液晶組成物の割合が70%から60%の範囲である、上記の液晶複合体。
 本発明は、次の項も含む。(l)液晶複合体の前駆体が重合性組成物であり、この重合性組成物が、液晶組成物および重合性化合物および添加物Cとして光重合開始剤を含有する、上記の液晶複合体。
 我々は、液晶調光素子の向上を試みた。液晶調光素子を向上させるには、表1に記載したようなネマチック組成物の代わりに、キラルネマチック組成物を用いるというアプローチを考えた。ネマチック組成物と光学活性化合物との混合物であるキラルネマチック組成物に重合体を組み合せた液晶複合体は液晶調光素子に使用できると期待したからである。我々は、この可能性について検討し、本発明に至った。
 本発明は、重合体とキラルネマチック相を有する液晶組成物とを含有する液晶複合体、およびこの複合体を有する液晶調光素子に関する。調光素子に適合させるために光学活性化合物(キラル剤)がネマチック液晶組成物に添加される。キラルネマチック液晶組成物は、このように調製される。液晶複合体は、キラルネマチック液晶組成物と重合体とから構成される。液晶複合体を構成する成分として適する化合物の種類については、文献で報告されていないようである。我々は、ある種の液晶複合体が、条件によってフォーカルコニック状態、プレーナー状態、ホメオトロピック状態などを示すこと、そして調光用の素子に適していることを見出した。
 本発明を次の順で説明する。第一に、液晶複合体を説明する。第二に、液晶組成物を説明する。第三に、液晶性化合物の主要な特性、およびこの化合物が液晶組成物や素子に及ぼす主要な効果を説明する。第四に、液晶性化合物の組合せや好ましい割合を説明する。第五に、液晶性化合物の好ましい形態を説明する。第六に、好ましい液晶性化合物を示す。第七に、重合性化合物の好ましい形態およびその一例を説明する。第八に、光学活性化合物の好ましい形態およびその一例を説明する。第九に、成分化合物の合成法を説明する。第十に、重合性組成物に添加してもよい添加物を説明する。最後に、液晶調光素子を説明する。
 第一に、液晶複合体を説明する。液晶複合体の前駆体は、重合性組成物である。液晶複合体は重合性組成物の重合によって生成する。重合性組成物は、重合性化合物と液晶組成物との混合物である。液晶組成物には、添加物Aとして、光学活性化合物が添加されている。重合性組成物を素子に入れ、重合させる。重合によって生成した重合体が相分離し、液晶複合体を与える。液晶複合体を有する素子は、重合体の割合によって、高分子支持配向型、ポリマーネットワーク型、高分子分散型に分類される。
 重合体の割合が小さいとき、高分子支持配向型(polymer sustained alignment)の素子が生成する。これは、PSA素子と略される。国際公開2012-050178号公報の実施例1には、「モノマーは、液晶材料に対して、0.5wt%となるように添加した」(段落0105)と記載されている。この記載から分かるように、PSA素子においては、少量の重合性化合物が液晶材料(液晶組成物)に添加される。PSA素子では、重合体が液晶分子のプレチルト角を調整する。プレチルト角を最適化することによって液晶分子が安定化され、素子の応答時間が短縮される。
 重合体の割合が大きいとき、高分子分散型の素子が生成する。このタイプの素子では、重合体中で液晶組成物が液滴のように分散している。各液滴はマイクロカプセル化されており、連続していない。液晶分子は、カプセルの内壁に沿って配列するのでランダム状態である。重合体の屈折率と液晶分子の屈折率が異なるので、入射光は散乱する。素子は不透明である。素子に電圧を印加したとき、液晶分子の屈折率が変化する。この屈折率が重合体の屈折率と同じになれば、入射光は素子を通過し、素子は透明になる。
 一方、重合体の割合が中程度のとき、ポリマーネットワーク型の素子が生成する。このタイプの素子では、重合体は三次元の網目構造を有し、液晶組成物はこの網目に囲まれてはいるが、連続している。液晶分子はランダム状態であり、素子は不透明である。素子に電圧を印加したとき、液晶分子を電界方向に配列するので、素子は透明になる。液晶複合体に基づいた液晶組成物の割合は、効率的に光散乱させるために、大きい方が好ましい。液滴や網目が大きいとき、駆動電圧は低い。したがって、重合体の割合は、低い駆動電圧の観点から小さい方が好ましい。液滴や網目が小さいとき、応答時間は短い。したがって、重合体の割合は、短い応答時間の観点から大きい方が好ましい。
 重合体の好ましい割合は、入射光を散乱させるために、液晶複合体に基づいて約3%から約40%の範囲である。さらに好ましい割合は、液晶複合体に基づいて約4%から約20%の範囲である。特に好ましい割合は、液晶複合体に基づいて約5%から約10%の範囲である。重合体と液晶組成物との合計は100%であるから、液晶組成物の割合は容易に算出できる。なお、液晶複合体に基づいた重合体の割合は、重合性組成物に基づいた重合性化合物の割合と同一である。
 重合体の好ましい割合は、調光層(液晶複合体)と基板とのあいだの接着性を上げるために、液晶複合体に基づいて約10%から約70%の範囲である。さらに好ましい割合は、液晶複合体に基づいて約20%から約60%の範囲である。特に好ましい割合は、液晶複合体に基づいて約30%から約40%の範囲である。
 重合体の割合が約3%から約70%の範囲であるとき、ポリマーネットワーク型の素子や高分子分散型の素子が生成する。重合体の割合によっては、ポリマーネットワーク型と高分子分散型とが混在するようである。これらの素子では、PSA素子と異なり、偏光板が不要である。ポリマーネットワーク型の素子では、配向膜は必要に応じて使用される。
 重合性組成物から液晶複合体を調製する方法は、次のとおりである。まず、一対の基板の間に重合性組成物を挟持する。挟持は、重合性組成物の上限温度より高い温度で真空注入法または液晶滴下法によって行う。これらの方法で作製した素子では、流痕や滴下痕のような表示不良が発生することがある。流痕は、重合性組成物が素子の中を流れた痕である。滴下痕は、重合性組成物を滴下した痕である。このような表示不良は抑制された方が好ましい。次に、熱または光によって重合性化合物を重合させる。重合には紫外線照射が好ましい。重合によって重合性組成物から重合体が相分離する。これによって基板の間に調光層(液晶複合体)が形成される。
 第二に、液晶組成物を説明する。この組成物は、複数の液晶性化合物を含有する。この組成物は、添加物を含有してもよい。添加物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消光剤、色素、消泡剤、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物などである。この組成物は、液晶性化合物の観点から組成物Aと組成物Bに分類される。組成物Aは、化合物(1)、化合物(2)、および化合物(3)から選択された液晶性化合物の他に、その他の液晶性化合物、添加物などをさらに含有してもよい。「その他の液晶性化合物」は、化合物(1)、化合物(2)、および化合物(3)とは異なる液晶性化合物である。このような化合物は、特性をさらに調整する目的で組成物に混合される。
 組成物Bは、実質的に化合物(1)、化合物(2)、および化合物(3)から選択された液晶性化合物のみからなる。「実質的に」は、組成物Bが添加物を含有してもよいが、その他の液晶性化合物を含有しないことを意味する。組成物Bは組成物Aに比較して成分の数が少ない。コストを下げるという観点から、組成物Bは組成物Aよりも好ましい。その他の液晶性化合物を混合することによって特性をさらに調整できるという観点から、組成物Aは組成物Bよりも好ましい。
 第三に、液晶性化合物の主要な特性、およびこの化合物が液晶組成物や素子に及ぼす主要な効果を説明する。成分化合物の主要な特性を表2にまとめる。表2において、Lは大きいまたは高い、Mは中程度の、Sは小さいまたは低い、を意味する。記号L、M、Sは、成分化合物のあいだの定性的な比較に基づいた分類であり、記号0(ゼロ)は、Sよりも小さいことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000047
 成分化合物が組成物の特性に及ぼす主要な効果は次のとおりである。化合物(1)は、誘電率異方性を上げる。化合物(2)は、上限温度を上げる、または下限温度を下げる。化合物(3)は、液晶分子の短軸方向における誘電率を上げる。
 第四に、液晶性化合物の組合せや好ましい割合を説明する。好ましい組合せは、成分A+成分B、成分A+成分C、または成分A+成分B+成分Cである。さらに好ましい組合せは、成分A+成分B、または成分A+成分B+成分Cである。成分Aの中から選択された特定の1つまたは2つの化合物と成分B(または、成分C)とを組み合せてもよい。成分Bや成分Cについても同様である。
 成分Aの好ましい割合は、誘電率異方性を上げるために約5%以上であり、下限温度を下げるために約90%以下である。さらに好ましい割合は約10%から約85%の範囲である。特に好ましい割合は約20%から約80%の範囲である。
 成分Bの好ましい割合は、上限温度を上げる、または下限温度を下げるために約5%以上であり、誘電率異方性を上げるために約90%以下である。さらに好ましい割合は約10%から約85%の範囲である。特に好ましい割合は約20%から約80%の範囲である。
 成分Cの好ましい割合は、液晶分子の短軸方向における誘電率を上げるために約3%以上であり、下限温度を下げるために約25%以下である。さらに好ましい割合は約5%から約20%の範囲である。特に好ましい割合は約5%から約15%の範囲である。
 第五に、液晶性化合物の好ましい形態を説明する。式(1)、式(2)、および式(3)において、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルである。好ましいRは、光や熱に対する安定性を上げるために、炭素数1から12のアルキルである。
 RおよびRは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。好ましいRまたはRは、上限温度を上げる、または下限温度を下げるために炭素数2から12のアルケニルであり、光や熱に対する安定性を上げるために炭素数1から12のアルキルである。
 RおよびRは、水素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または炭素数2から12のアルケニルオキシである。好ましいRまたはRは、光や熱に対する安定性を上げるために炭素数1から12のアルキルであり、液晶分子の短軸方向における誘電率を上げるために炭素数1から12のアルコキシである。
 好ましいアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはオクチルである。さらに好ましいアルキルは、粘度を下げるためにメチル、エチル、プロピル、ブチル、またはペンチルである。
 好ましいアルコキシは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、またはヘプチルオキシである。粘度を下げるために、さらに好ましいアルコキシは、メトキシまたはエトキシである。
 好ましいアルケニルは、ビニル、1-プロペニル、2-プロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、1-ペンテニル、2-ペンテニル、3-ペンテニル、4-ペンテニル、1-ヘキセニル、2-ヘキセニル、3-ヘキセニル、4-ヘキセニル、または5-ヘキセニルである。さらに好ましいアルケニルは、粘度を下げるためにビニル、1-プロペニル、3-ブテニル、または3-ペンテニルである。これらの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。粘度を下げるためなどから1-プロペニル、1-ブテニル、1-ペンテニル、1-ヘキセニル、3-ペンテニル、3-ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはトランスが好ましい。2-ブテニル、2-ペンテニル、2-ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはシスが好ましい。
 好ましいアルケニルオキシは、ビニルオキシ、アリルオキシ、3-ブテニルオキシ、3-ペンテニルオキシ、または4-ペンテニルオキシである。粘度を下げるために、さらに好ましいアルケニルオキシは、アリルオキシまたは3-ブテニルオキシである。
 少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルキルの好ましい例は、フルオロメチル、2-フルオロエチル、3-フルオロプロピル、4-フルオロブチル、5-フルオロペンチル、6-フルオロヘキシル、7-フルオロヘプチル、または8-フルオロオクチルである。さらに好ましい例は、誘電率異方性を上げるために2-フルオロエチル、3-フルオロプロピル、4-フルオロブチル、または5-フルオロペンチルである。
 少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルケニルの好ましい例は、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、または6,6-ジフルオロ-5-ヘキセニルである。さらに好ましい例は、粘度を下げるために2,2-ジフルオロビニルまたは4,4-ジフルオロ-3-ブテニルである。
 環Aは、1,4-シクロヘキシレン、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、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルである。好ましい環Aは、光学異方性を上げるために1,4-フェニレンまたは2-フルオロ-1,4-フェニレンである。1,4-シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。テトラヒドロピラン-2,5-ジイルは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000048

または
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049

であり、好ましくは
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050

である。
 環Bおよび環Cは、1,4-シクロヘキシレン、1,3-フェニレン、1,4-フェニレン、2-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、またはピリミジン-2,5-ジイルである。好ましい環Bまたは環Cは、上限温度を上げるために、または下限温度を下げるために1,4-シクロヘキシレンであり、下限温度を下げるために1,4-フェニレンである。
 環Dおよび環Fは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4-フェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン-2,6-ジイル、クロマン-2,6-ジイル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたクロマン-2,6-ジイルである。好ましい環Dまたは環Fは、下限温度を下げるために、または上限温度を上げるために、1,4-シクロヘキシレンであり、下限温度を下げるために1,4-フェニレンである。
 環Eは、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2-クロロ-3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-5-メチル-1,4-フェニレン、3,4,5-トリフルオロナフタレン-2,6-ジイル、7,8-ジフルオロクロマン-2,6-ジイル、3,4,5,6-テトラフルオロフルオレン-2,7-ジイル(FLF4)、4,6-ジフルオロジベンゾフラン-3,7-ジイル(DBFF2)、4,6-ジフルオロジベンゾチオフェン-3,7-ジイル(DBTF2)、または1,1,6,7-テトラフルオロインダン-2,5-ジイル(InF4)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051

好ましい環Eは、粘度を下げるために2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレンであり、液晶分子の短軸方向における誘電率を上げるために4,6-ジフルオロジベンゾチオフェン-3,7-ジイルである。
 Zは、単結合、エチレン、ビニレン、エチニレン、メチレンオキシ、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシである。好ましいZは、上限温度を上げるために単結合であり、誘電率異方性を上げるためにジフルオロメチレンオキシである。特に好ましいZは、単結合である。Zは、単結合、エチレン、ビニレン、エチニレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシである。好ましいZは、光や熱に対する安定性を上げるために単結合である。ZおよびZは、単結合、エチレン、ビニレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシである。好ましいZまたはZは、粘度を下げるために単結合であり、下限温度を下げるためにエチレンであり、液晶分子の短軸方向における誘電率を上げるためにメチレンオキシである。特に好ましいZまたはZは、単結合である。
 メチレンオキシのような二価基は、左右非対称である。メチレンオキシにおいて、-CHO-は-OCH-よりも好ましい。カルボニルオキシにおいて、-COO-は-OCO-よりも好ましい。ジフルオロメチレンオキシにおいて、-CFO-は-OCF-よりも好ましい。
 aは、1、2、3、または4である。好ましいaは、下限温度を下げるために2であり、誘電率異方性を上げるために3である。bは、1、2、または3である。好ましいbは、下限温度を下げるために1であり、上限温度を上げるために2または3である。cは、0、1、2、または3であり、dは、0または1であり、cおよびdの和は3以下である。好ましいcは、下限温度を下げるために1であり、上限温度を上げるために2または3である。好ましいdは、粘度を下げるために0であり、下限温度を下げるために1である。
 XおよびXは、水素またはフッ素である。好ましいXまたはXは、上限温度を上げるために水素であり、誘電率異方性を上げるためにフッ素である。
 Yは、フッ素、塩素、シアノ、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルオキシである。好ましいYは、粘度を下げるためにフッ素であり、誘電率異方性を上げるためにシアノである。
 少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルキルの好ましい例は、トリフルオロメチルである。少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルコキシの好ましい例は、トリフルオロメトキシである。少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたアルケニルオキシの好ましい例は、トリフルオロビニルオキシである。
 第六に、好ましい液晶性化合物を示す。好ましい化合物(1)は、項2に記載の化合物(1-1)から化合物(1-47)である。これらの化合物において、成分Aの少なくとも1つが、化合物(1-1)、化合物(1-2)、化合物(1-7)、化合物(1-9)、化合物(1-13)、化合物(1-16)、化合物(1-17)、化合物(1-23)、化合物(1-24)、化合物(1-28)、化合物(1-29)、化合物(1-30)、化合物(1-33)、化合物(1-34)、化合物(1-41)、または化合物(1-42)であることが好ましい。成分Aの少なくとも2つが、化合物(1-1)および化合物(1-2)、化合物(1-1)および化合物(1-9)、化合物(1-2)および化合物(1-9)、化合物(1-1)および化合物(1-16)、化合物(1-2)および化合物(1-16)、化合物(1-9)および化合物(1-16)、化合物(1-9)および化合物(1-24)、化合物(1-16)および化合物(1-24)、化合物(1-9)および化合物(1-41)、化合物(1-16)および化合物(1-41)、化合物(1-9)および化合物(1-42)、または化合物(1-16)および化合物(1-42)の組合せであることが好ましい。
 好ましい化合物(2)は、項5に記載の化合物(2-1)から化合物(2-23)である。これらの化合物において、成分Bの少なくとも1つが、化合物(2-1)、化合物(2-2)、化合物(2-3)、化合物(2-6)、化合物(2-9)、化合物(2-10)、化合物(2-11)、化合物(2-12)、化合物(2-13)、化合物(2-16)、化合物(2-20)、または化合物(2-21)であることが好ましい。成分Bの少なくとも2つが、化合物(2-2)および化合物(2-9)、化合物(2-2)および化合物(2-10)、化合物(2-2)および化合物(2-12)、化合物(2-9)および化合物(2-10)、化合物(2-9)および化合物(2-12)、または化合物(2-10)および化合物(2-12)の組合せであることが好ましい。
 好ましい化合物(3)は、項8に記載の化合物(3-1)から化合物(3-35)である。これらの化合物において、成分Cの少なくとも1つが、化合物(3-1)、化合物(3-3)、化合物(3-6)、化合物(3-8)、化合物(3-10)、化合物(3-14)、または化合物(3-34)であることが好ましい。成分Cの少なくとも2つが、化合物(3-1)および化合物(3-8)、化合物(3-1)および化合物(3-14)、化合物(3-3)および化合物(3-8)、化合物(3-3)および化合物(3-14)、化合物(3-3)および化合物(3-34)、化合物(3-6)および化合物(3-8)、化合物(3-6)および化合物(3-10)、または化合物(3-6)および化合物(3-14)の組合せであることが好ましい。
 第七に、重合性化合物の好ましい形態およびその一例を説明する。重合性化合物からは重合によって重合体が誘導される。重合体の前駆体は重合性化合物である。重合性化合物は、単独であってもよく、または複数の化合物の混合物であってもよい。好ましい重合性化合物は、化合物(4)、化合物(5)、または化合物(6)である。好ましい重合性化合物は、化合物(7)、化合物(8)、または化合物(9)である。重合性化合物は、化合物(4)から化合物(9)から選択された化合物の混合物であってもよい。この混合物は、化合物(4)から化合物(9)とは異なる重合性化合物を含有してもよい。このような混合物は、化合物(4)、化合物(5)、または化合物(6)を主成分として含有する。このような混合物は、化合物(7)、化合物(8)、または化合物(9)を主成分として含有する。
7-1.化合物(4)
 式(4)において、Zは炭素数1から20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、炭素数1から5のアルキル、フッ素、塩素、またはPで置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、または-N(R)-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CHCH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、炭素環式の飽和脂肪族化合物、複素環式の飽和脂肪族化合物、炭素環式の不飽和脂肪族化合物、複素環式の不飽和脂肪族化合物、炭素環式の芳香族化合物、または複素環式の芳香族化合物から2つの水素を除くことによって生成した二価基で置き換えられてもよく、これらの二価基において、炭素数は5から35であり、少なくとも1つの水素は、RまたはPで置き換えられてもよい。ここで、Rは炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。
 炭素環式または複素環式の飽和脂肪族化合物から2つの水素を除くことによって生成した二価基の例は、1,4-シクロヘキシレン、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイルなどである。炭素環式または複素環式の不飽和脂肪族化合物から2つの水素を除くことによって生成した二価基の例は、1,4-シクロヘキセニレン、ジヒドロピラン-2,5-ジイルなどである。炭素環式または複素環式の芳香族化合物から2つの水素を除くことによって生成した二価基の例は、1,4-フェニレン、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、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-1,2-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイルなどである。
 好ましいZは、炭素数1から20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、炭素数1から5のアルキルで置き換えられてもよく、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、炭素環式の飽和脂肪族化合物または炭素環式の芳香族化合物から2つの水素を除くことによって生成した二価基で置き換えられてもよく、これらの二価基において、炭素数は5から35である。さらに好ましいZは、炭素数1から20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、炭素数1から5のアルキルで置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-で置き換えられてもよい。
 好ましいZは、液晶組成物との相溶性を上げるために、1,4-シクロヘキシレンや1,4-フェニレンのような環構造を含む。好ましいZは、網目構造を容易に形成させるために、アルキレンのような鎖状構造を含む。
 P、P、およびPは、重合性基である。好ましい重合性基は、式(P-1)から式(P-6)である。これらの式において、波線は結合する位置を示す。さらに好ましい重合性基は、式(P-1)から式(P-3)である。P、P、およびPは、アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオキシであってもよい。
 式(P-1)から式(P-6)において、M、M、およびMは、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルである。好ましいM、M、またはMは、反応性を上げるために水素またはメチルである。さらに好ましいMは水素またはメチルであり、さらに好ましいMまたはMは、水素である。
 化合物(4)の一例は、次のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000052

式(4-1)において、pは1から6の整数であり、式(4-2)において、qは5から20の整数であり、式(4-4)において、rは1から15の整数である。
 化合物(4)において、重合性基が多い場合は、架橋によって液滴を囲む重合体が固くなるか、または重合体の網目が密になる。好ましい重合性化合物は、少なくとも1つのアクリロイルオキシ(-OCO-CH=CH)またはメタクリロイルオキシ(-OCO-(CH)C=CH)を有する。化合物(4)は重合によって対応する重合体を与える。化合物(4)が揮発性である場合は、そのオリゴマーを用いてもよい。好ましい重合体は無色透明であり、液晶組成物には不溶である。好ましい重合体は、素子の基板との密着性に優れ、駆動電圧を下げる。この効果を向上させるために、化合物(4)とは異なる重合性化合物を併用してもよい。
7-2.化合物(5)
 式(5)において、MおよびMは、水素またはメチルである。好ましいMまたはMは、反応性を上げるために水素である。
 Zは、炭素数21から80のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、炭素数1から20のアルキル、フッ素、または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、または-N(R)-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CHCH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、ここで、Rは、炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。好ましいZは、低電圧駆動のために、炭素数21から60のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、炭素数1から20のアルキルで置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。
 さらに好ましいZは、低電圧駆動のために、少なくとも1つの水素がアルキルで置き換えられたアルキレンである。アルキレンの2つの水素がアルキルで置き換えられたとき、立体障害を避けることが好ましい。例えば、2つのアルキルを充分に離す、またはアルキルの一方には炭素数1から5のアルキルを用いる。少なくとも3つの水素がアルキルで置き換えられたときも同様である。
 化合物(5)の一例は、次のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000053

式(5-1)において、RおよびR10は、炭素数1から5のアルキルであり、RおよびR11は、炭素数5から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、Zは炭素数10から30のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。
 化合物(5-1)の一例は、次のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000054

式(5-1-1)および式(5-1-2)において、例えば、RおよびR10は、エチルであり、RおよびR11は、-CHOCOC19、-CHOCOC1021、-CHOC17、または-CHOC1123である。
 化合物(5)はジアクリレートまたはジメタクリレートである。式(5)のZはアルキレンなどであるので、重合体は網目構造を形成しやすい。Zの分子鎖が短いとき、重合体の架橋部位が近接するので、網目が小さくなる。Zの分子鎖が長いとき、重合体の架橋部位が離れ、分子運動の自由度が向上するので、駆動電圧が下がる。Zが分岐状であるとき、自由度がさらに向上するので、駆動電圧がさらに下がる。この効果を向上させるために、化合物(5)とは異なる重合性化合物を併用してもよい。
7-3.化合物(6)
 式(6)において、Mは、水素またはメチルである。好ましいMは、反応性を上げるために水素である。
 Zは単結合または炭素数1から5のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。好ましいZは、単結合または炭素数1から5のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。
 Rは炭素数1から40のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、炭素環式の飽和脂肪族化合物、複素環式の飽和脂肪族化合物、炭素環式の不飽和脂肪族化合物、複素環式の不飽和脂肪族化合物、炭素環式の芳香族化合物、または複素環式の芳香族化合物から2つの水素を除くことによって生成した二価基で置き換えられてもよく、これらの二価基において、炭素数は5から35であり、少なくとも1つの水素は、炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。好ましいRは、炭素数5から30のアルキルである。さらに好ましいRは、炭素数5から30の分岐状アルキルである。
 化合物(6)の一例は、次のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000055

式(6-1)から式(6-5)において、R12は、炭素数5から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、R13およびR14は、炭素数3から10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。
 化合物(6)はアクリレートまたはメタクリレートである。式(6)のRが環状構造を有するとき、液晶組成物との親和性が向上する。Rがアルキレンであるとき、重合体は網目構造を形成しやすい。この重合体では、アルキレンによって分子運動の自由度が向上するので、駆動電圧が下がる。この効果をさらに向上させるために、化合物(6)とは異なる重合性化合物を併用してもよい。
7-4.化合物(7)から化合物(9)
 式(7)、式(8)、および式(9)において、環G、環I、環J、環K、環L、および環Mは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、1,4-シクロヘキセニレン、ピリジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはフルオレン-2,7-ジイルであり、ここで、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、炭素数1から5のアルコキシ、炭素数2から5のアルコキシカルボニル、または炭素数1から5のアルカノイルで置き換えられてもよい。式(7)、式(8)、および式(9)において、好ましい環は、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2-メチル-1,4-フェニレン、2-メトキシ-1,4-フェニレン、または2-トリフルオロメチル-1,4-フェニレンである。さらに好ましい環は、1,4-シクロヘキシレンまたは1,4-フェニレンである。
 Z、Z10、Z12、Z13、およびZ17は、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-である。Z、Z11、Z14、およびZ16は、単結合、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CFO-、-OCF-、-CHCH-、-CFCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CHCHCOO-、-OCOCHCH-、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=C(CH)-、-C(CH)=N-、-N=N-、または-C≡C-である。Z15は単結合、-O-、または-COO-である。好ましいZ、Z10、Z12、Z13、またはZ17は単結合または-O-である。好ましいZ、Z11、Z14、またはZ16は、単結合、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-CHCH-、-CHCHCOO-、または-OCOCHCH-である。
 Yは、水素、フッ素、塩素、トリフルオロメチル、トリフルオロメトキシ、シアノ、炭素数1から20のアルキル、炭素数2から20のアルケニル、炭素数1から20のアルコキシ、または炭素数2から20のアルコキシカルボニルである。好ましいYは、シアノ、アルキル、またはアルコキシである。
 fおよびhは1から4の整数であり;kおよびmは、0から3の整数であり、kおよびmの和は1から4であり;e、g、i、j、l、およびnは、0から20の整数である。
 MからM12は、水素またはメチルである。
 化合物(7)の一例は、次のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000056
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000057

式(7-1)から式(7-24)において、Mは水素またはメチルであり、eは1から20の整数である。
 化合物(8)の一例は、次のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000058
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000059
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000060

式(8-1)から式(8-31)において、MおよびMは、水素またはメチルであり、gおよびiは、1から20の整数である。
 化合物(9)の一例は、次のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000062

式(9-1)から式(9-10)において、M10、M11、およびM12は、水素またはメチルであり、j、l、およびnは、1から20の整数である。
 化合物(7)、化合物(8)、および化合物(9)は、少なくとも1つのアクリロイルオキシ(-OCO-CH=CH)またはメタクリロイルオキシ(-OCO-(CH)C=CH)を有する。液晶性化合物は、メソゲン(液晶性を誘発する剛直な部位)を有するが、これらの化合物もメソゲンを有する。そのため、これらの化合物は、液晶性化合物と共に配向膜の作用によって同一方向に配向する。この配向は、重合後も維持される。このような液晶複合体は、高い透明性を有する。その他の特性を向上させるために、化合物(7)、化合物(8)、および化合物(9)とは異なる重合性化合物を併用してもよい。
 第八に、光学活性化合物の好ましい形態およびその一例を説明する。光学活性化合物は、TNモードの液晶表示素子においても使用される。このモードでは、2枚の基板は配向膜を有する。ラビング方向を90度回転させて基板を配置する。光学活性化合物は、基板のあいだで液晶分子の配列が90度ねじれるように添加される。らせんピッチは、10μmよりかなり大きい。一方、液晶調光素子のらせんピッチは10μm以下である。光学活性化合物の量を増やすことによってらせんピッチは小さくなる。したがって、光学活性化合物は、組成物に対して大きな相溶性を有することが好ましい。
 好ましい光学活性化合物は、化合物(10-1)から化合物(10-7)である。これらの化合物の構造は、液晶性を有する化合物の構造に類似している。これらの化合物は、大きな相溶性や小さならせんピッチの観点から好ましい。化合物(10-4)および化合物(10-5)は軸不斉を有する。化合物(10-6)は、不斉炭素を有する。
 式(10-1)から式(10-7)において、RからR16は、水素、フッ素、塩素、シアノ、-SF、または炭素数1から10のアルキルであり、このアルキルにおいて、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、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。好ましいRからR16は、水素、炭素数1から10のアルキル、または少なくとも1つの-CH-が-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられた炭素数1から10のアルキルである。さらに好ましいRからR16は、炭素数1から10のアルキルである。
 環N、環P、環Q、環T、環U、環X、環Y、および環Zは、1,4-シクロヘキシレン、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-3,5-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つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。好ましい環N、環P、環Q、環T、環U、環X、環Y、または環Zは、1,4-シクロヘキシレンまたは1,4-フェニレンである。環R、環S、環V、および環Wは、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジイルまたはナフタレン-1,2-ジイルである。好ましい環R、環S、環V、または環Wは、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジイルである。
 Z18からZ25は、単結合または炭素数1から20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。好ましいZ18からZ25は、単結合、炭素数1から20のアルキレン、または少なくとも1つの-CH-が-O-、-COO-、または-OCO-で置き換えられた炭素数1から20のアルキレンである。さらに好ましいZ18からZ25は、単結合、-OCH-、-COO-、または-OCO-である。
 XからXは、水素またはフッ素である。好ましいXからXは、HTP(helical twisting power)を上げるためにフッ素である。
 p、q、r、s、t、u、v、およびwは、1、2、または3である。好ましいp、q、r、s、t、u、v、またはwは、2または3である。
 光学活性化合物の好ましい割合は、液晶組成物に基づいて、約0.03%から約25%の範囲である。さらに好ましい割合は、約0.03%から約20%の範囲である。特に好ましい割合は、約0.03%から約15%の範囲である。液晶組成物における好ましいらせんピッチは10μm以下である。さらに好ましいらせんピッチは5μm以下である。特に好ましいらせんピッチは3μm以下である。
 化合物(10-1)から化合物(10-7)の一例は、次のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000064
 第九に、成分化合物の合成法を説明する。これらの化合物は既知の方法によって合成できる。合成法を例示する。化合物(1-9)および化合物(1-16)は、特開平2-233626号公報に記載された方法で合成する。化合物(2-1)は、特開昭59-176221号公報に記載された方法で合成する。化合物(3-1)は、特表平2-503441号公報に記載された方法で合成する。酸化防止剤は市販されている。後述する化合物(11-1)は、アルドリッチ(Sigma-Aldrich Corporation)から入手できる。化合物(11-2)などは、米国特許3660505号明細書に記載された方法によって合成する。重合性化合物は市販されているか、または既知の方法で合成可能である。
 合成法を記載しなかった化合物は、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)などの成書に記載された方法によって合成できる。組成物は、このようにして得た化合物から公知の方法によって調製される。例えば、成分化合物を混合し、そして加熱によって互いに溶解させる。
 第十に、重合性組成物に添加してもよい添加物を説明する。このような添加物は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消光剤、色素、消泡剤、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物などである。添加物は、重合性組成物の代わりに液晶組成物または重合性化合物に添加してもよい。
 大気中での加熱による比抵抗の低下を防止するために、または素子を長時間使用したあと、室温だけではなく上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するために、化合物(11-1)から化合物(11-3)のような酸化防止剤を組成物に添加してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000065
 紫外線による劣化を防止するために、紫外線吸収剤を組成物に添加してもよい。揮発性が小さい化合物は、素子を長時間使用したあと、室温だけではなく上限温度に近い温度でも大きな電圧保持率を維持するのに有効である。酸化防止剤の好ましい割合は、その効果を得るために約50ppm以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないように約600ppm以下である。さらに好ましい割合は、約100ppmから約300ppmの範囲である。
 紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。立体障害のあるアミンのような光安定剤も好ましい。光安定剤の好ましい例は、化合物(12-1)から化合物(12-16)などである。これらの吸収剤や安定剤における好ましい割合は、その効果を得るために約50ppm以上であり、上限温度を下げないように、または下限温度を上げないために約10000ppm以下である。さらに好ましい割合は約100ppmから約10000ppmの範囲である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000066
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000067
 消光剤は、液晶性化合物が吸収した光エネルギーを受容し、熱エネルギーに変換することにより、液晶性化合物の分解を防止する化合物である。消光剤の好ましい例は、化合物(13-1)から化合物(13-7)などである。これらの消光剤における好ましい割合は、その効果を得るために約50ppm以上であり、下限温度を上げないために約20000ppm以下である。さらに好ましい割合は約100ppmから約10000ppmの範囲である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000068
 GH(guest host)モードの素子に適合させるために、二色性色素(dichroic dye)が組成物に添加される。液晶調光素子は、部屋の仕切りに使われることがある。このような場合、特定の光を吸収させる目的で重合性組成物に色素を添加する。複数の色素を添加してもよい。液晶調光素子は太陽光の遮断に使われることがある。このような場合、黒色の(または、黒っぽい色の)二色性色素が液晶組成物に添加される。黒色は、シアン(cyan)、マゼンタ(magenta)、イエロー(yellow)の二色性色素を混合することによって調製される。特開2006-193742号公報、実施例42には、黒色の二色性色素が記載されている。この色素は、3つのアゾ化合物とアントラキノン類を混合することによって調製される。
 二色性色素の例は、ベンゾチアジアゾール類(benzothiadiazoles)、ジケトピロロピロール類(diketopyrrolopyrroles)、アゾ化合物(azo compounds)、アゾメチン化合物(azomethine compounds)、メチン化合物(methine compounds)、アントラキノン類(anthraquinones)、メロシアン類(merocyanines)、ナフトキノン類(naphthoquinones)、テトラジン類(tetrazines)、ピロメテン類(pyrromethenes)、およびペリレン類(perylenes)やテリレン類(terrylenes)のようなリレン類(rylenes)である。
 このような二色性色素は、次に記載した特徴の少なくとも幾つかを有する。a)色素の分子が直線状である。b)分子の中央部には、ベンゾチアジアゾール環やジケトピロロピロール環のような二色性色素に特有の骨格が存在する。c)特有の骨格と共に分子を構成するベンゼン環やチオフェン環は、同一平面上に位置する。d)側鎖は、アルキルやアルコキシである。e)中央部に共役二重結合を有する。
 好ましい二色性色素は、ベンゾチアジアゾール類、ジケトピロロピロール類、アゾ化合物、アントラキノン類、およびリレン類である。特に好ましい二色性色素は、ベンゾチアジアゾール類、ジケトピロロピロール類、アゾ化合物、およびリレン類である。この四種類の色素の骨格を下に示す。例えば、ベンゾチアジアゾール類は、ベンゾチアジアゾール環を有する二色性色素を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000069
 市販されている二色性色素の例は、長瀬産業製のG-207、G-241、G-305、G-470、G-471、G-472、LSB-278、LSB-335、NKX-1366、NKX-3538、NKX-3540、NKX-3622、NKX-3739、NKX-3742、NKX-3773、NKX-4010、およびNKX-4033;三井化学ファイン製のS-428、SI-426、SI-486、M-412、およびM-483である。
 二色性色素の好ましい割合は、液晶組成物に基づいて、約0.01%から約25%の範囲である。さらに好ましい割合は、約0.02%から約20%の範囲である。特に好ましい割合は、約0.03%から約15%の範囲である。
 泡立ちを防ぐために、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどの消泡剤が組成物に添加される。消泡剤の好ましい割合は、その効果を得るために約1ppm以上であり、表示不良を防ぐために約1000ppm以下である。さらに好ましい割合は、約1ppmから約500ppmの範囲である。
 重合性化合物の重合には、紫外線照射が好ましい。紫外線照射ランプの例は、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプなどである。光重合開始剤を用いるとき、紫外線の波長は、光重合開始剤の吸収波長領域であることが好ましい。液晶組成物の吸収波長域は避ける。好ましい波長は330nm以上である。さらに好ましい波長は、350nm以上であり、例えば365nmである。反応は室温付近で行ってもよく、または加熱して行ってもよい。
 光重合開始剤などの重合開始剤存在下で重合させてもよい。重合のための適切な条件や、開始剤の適切なタイプおよび量は、当業者には既知であり、文献に記載されている。例えば光重合開始剤であるIrgacure651(登録商標;BASF)、Irgacure184(登録商標;BASF)、またはDarocur1173(登録商標;BASF)がラジカル重合に対して適切である。
 重合性化合物を保管するとき、重合を防止するために重合禁止剤を添加してもよい。重合性化合物は、通常は重合禁止剤を除去しないまま液晶組成物に混合される。重合禁止剤の例は、ヒドロキノン、メチルヒドロキノンのようなヒドロキノン誘導体、4-t-ブチルカテコール、4-メトキシフェノール、フェノチアジンなどである。
 極性化合物は、極性をもつ有機化合物である。ここでは、イオン結合を有する化合物は含まれない。酸素、硫黄、および窒素のような原子は、より電気的に陰性であり、部分的な負電荷をもつ傾向にある。炭素および水素は中性であるか、または部分的な正電荷をもつ傾向がある。極性は、化合物中の別種の原子間で部分電荷が均等に分布しないことから生じる。例えば、極性化合物は、-OH、-COOH、-SH、-NH、>NH、>N-のような部分構造の少なくとも1つを有する。
 極性基は、ガラス基板、金属酸化物膜などの表面と非共有結合的な相互作用を有する。極性化合物は、極性基の作用によって基板表面に吸着し、液晶分子の配向を制御する。極性化合物は、液晶分子だけでなく、重合性化合物をも制御することがある。極性化合物には、このような効果が期待される。
 最後に、液晶調光素子を説明する。ネマチック組成物は、棒状の液晶性化合物の混合物である。キラルネマチック組成物は、ネマチック組成物に光学活性化合物(キラル剤)を添加することによって調製される。液晶分子は、光学活性化合物の作用によって右ねじれまたは左ねじれを付与され、フォーカルコニック状態になる。微小領域では、液晶分子が層状に配列し、各層における液晶分子の方向は、らせん状に捩じれている。このらせん構造におけるねじれの軸をヘリカル軸という。らせん構造における1周期分の長さをらせんピッチという。フォーカルコニック状態は、このような微小領域の集合体であり、ヘリカル軸の方向はランダムである。
[規則26に基づく補充 18.03.2020] 
 図1は、ノーマルモードの調光素子を示す。調光層(液晶複合体)は、2枚の基板挟まれている。左側の素子(無印加)において、三角形(液晶分子)はフォーカルコニック状態(focal conic state)の微小領域を示し、曲線は重合体の網目を示す。右側の素子(印加)において、縦の棒(液晶分子)は、ホメオトロピック状態(homeotropic state)を示す。
 フォーカルコニック状態の組成物に重合性化合物を混合して重合性組成物を調製する。この組成物を表示用の素子に入れる。この素子は、ITO電極を有する。この素子は、配向処理をしていない。この素子に電圧を印加しながら、紫外線を照射することによって重合反応を行い、液晶複合体を有する素子を作製する。光は散乱するので、素子は不透明である。この素子に電圧を印加することによって、液晶分子はフォーカルコニック状態からホメオトロピック状態に転移する。光は透過するので、素子は透明である。電圧を除去することによって、ホメオトロピック状態は、フォーカルコニック状態に戻る。
[規則26に基づく補充 18.03.2020] 
 図2は、リバースモードの調光素子を示す。この素子は、ホモジニアス配向膜を有するという点で図1の素子とは異なる。液晶分子は、配向膜の作用によってプレーナー状態(planar state)である。素子は透明である。この素子に電圧を印加することによって、液晶分子はフォーカルコニック状態に転移する。素子は光の散乱によって不透明になる。電圧を除去することによって、フォーカルコニック状態は、プレーナー状態に戻る。
 素子を長時間使用することによって経時変化が起きることがある。ヘイズ率が初期段階と比較して変化することがある。ヘイズ率における変化は、小さい方が好ましい。ヘイズ変化率が小さいとき、透明・不透明の良好な状態が維持される。ヘイズ変化率は20%以下であることが好ましい。さらに好ましいヘイズ変化率は10%以下である。特に好ましいヘイズ変化率は5%以下である。
 ヘイズ変化率は、液晶調光素子の長い寿命における重要な因子である。この素子の耐候性を試験したとき、その前後におけるヘイズ変化率は小さい方が好ましい。小さなヘイズ変化率を達成するには、液晶性化合物の種類を選択し、特定の重合性化合物と組合せ、各成分化合物の割合を検討することが重要である。よりよい結果を得るには、添加物の種類や量、重合条件などの検討が役立つ。
 素子を長時間使用すると、表示画面にフリッカ(flicker)が発生することがある。このフリッカは、画像の焼き付きに関連し、素子を交流で駆動させる際に正フレームの電位と負フレームの電位との間に差が生じることによって発生すると推定される。フリッカ率(%)は、(|正の電圧を印加したときの輝度-負の電圧を印加したときの輝度|)/(平均輝度)×100、によって表すことができる。素子のフリッカ率は、0%から1%の範囲であることが好ましい。
 素子を長時間使用した場合、輝度が部分的に低下することがある。このような表示不良の一例は、線残像である。これは、隣り合った2つの電極に異なった電圧が繰り返し印加されることによって電極の間の輝度がすじ状に低下する現象である。この現象は、液晶組成物に含まれたイオン性不純物が電極付近に蓄積することに起因すると推定される。
 このような調光素子は、透明電極を有する一対の透明基板により挟持された調光層(液晶複合体)を有する。基板の一例は、ガラス板、石英板、アクリル板のような変形しにくい材質である。他の例は、アクリルフィルム、ポリカーボネートフィルムのような可撓性の透明プラスチックフィルムである。用途に応じて基板の一方はシリコン樹脂などの不透明な材料でもよい。この基板は、その上に透明電極を有してもよい。透明電極の例は、酸化インジウムスズ(tin-doped indium oxide、ITO)や導電性ポリマーである。この基板は、透明電極の上に配向膜を有してもよい。
 配向膜には、ポリイミドやポリビニルアルコールのような薄膜が適している。例えば、ポリイミド配向膜は、ポリイミド樹脂組成物を透明基板上に塗布し、約180℃以上の温度で熱硬化させ、必要に応じて綿布やレーヨン布でラビング処理することによって得ることができる。
 一対の基板は、透明電極層が内側となるように対向させる。基板間の厚さを均一にするためにスペーサーを入れてもよい。スペーサーの例は、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトスペーサーなどである。調光層の好ましい厚さは約2μmから約50μmであり、さらに好ましくは約5μmから約20μmである。一対の基板を張り合わせるには、汎用のシール剤を用いることができる。シール剤の例は、エポキシ系熱硬化性組成物である。
 このような素子は、必要に応じて、素子の裏面に光吸収層、拡散反射板などを配置することができる。鏡面反射、拡散反射、再帰性反射、ホログラム反射等の機能を付加することもできる。
 このような素子は、調光フィルムや調光ガラスとしての機能を有する。素子がフィルム状である場合は、既存の窓へ張り付けるか、または、一対のガラス板で挟み、合わせガラスにすることができる。このような素子は、外壁に設置された窓や会議室と廊下との仕切りに使われる。すなわち、電子ブラインド、調光窓、スマートウィンドウなどの用途がある。さらに、光スイッチとしての機能を液晶シャッターなどに利用できる。
 実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。本発明は、これらの実施例に制限されない。実施例では、組成物(M1)、組成物(M2)などを記載する。実施例では、組成物(M1)と組成物(M2)との混合物は、記載されていない。しかしながら、この混合物も開示されているとみなすことにする。実施例から選択された少なくとも2つの組成物の混合物も開示されているとみなすことにする。これらの混合物を含有する液晶複合体やこの複合体を有する液晶調光素子は本発明に属し、そして本発明の効果を有すると考えるのは合理的である。合成した化合物は、NMR分析などの方法によって同定した。化合物、組成物、および素子の特性は、下記の方法によって測定した。
 NMR分析:測定には、ブルカーバイオスピン社製のDRX-500を用いた。H-NMRの測定では、試料をCDClなどの重水素化溶媒に溶解させ、測定は、室温で、500MHz、積算回数16回の条件で行った。テトラメチルシランを内部標準として用いた。19F-NMRの測定では、CFClを内部標準として用い、積算回数24回で行った。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、quinはクインテット、sexはセクステット、mはマルチプレット、brはブロードであることを意味する。
 ガスクロマト分析:測定には島津製作所製のGC-14B型ガスクロマトグラフを用いた。キャリアーガスはヘリウム(2mL/分)である。試料気化室を280℃に、検出器(FID)を300℃に設定した。成分化合物の分離には、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;固定液相はジメチルポリシロキサン;無極性)を用いた。このカラムは、200℃で2分間保持したあと、5℃/分の割合で280℃まで昇温した。試料はアセトン溶液(0.1%)に調製したあと、その1μLを試料気化室に注入した。記録計は島津製作所製のC-R5A型Chromatopac、またはその同等品である。得られたガスクロマトグラムは、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を示した。
 試料を希釈するための溶媒は、クロロホルム、ヘキサンなどを用いてもよい。成分化合物を分離するために、次のキャピラリカラムを用いてもよい。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)。化合物ピークの重なりを防ぐ目的で島津製作所製のキャピラリカラムCBP1-M50-025(長さ50m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を用いてもよい。
 組成物に含有される液晶性化合物の割合は、次のような方法で算出してよい。液晶性化合物の混合物をガスクロマトグラフィー(FID)で分析する。ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は液晶性化合物の割合に相当する。上に記載したキャピラリカラムを用いたときは、各々の液晶性化合物の補正係数を1とみなしてよい。したがって、液晶性化合物の割合は、ピークの面積比から算出することができる。
 測定試料:組成物やこの組成物を有する素子の特性を測定するときは、組成物をそのまま試料として用いた。化合物の特性を測定するときは、この化合物(15%)を母液晶(85%)に混合することによって測定用の試料を調製した。測定によって得られた値から外挿法によって化合物の特性値を算出した。(外挿値)={(試料の測定値)-0.85×(母液晶の測定値)}/0.15。この割合でスメクチック相(または結晶)が25℃で析出するときは、化合物と母液晶の割合を10%:90%、5%:95%、1%:99%の順に変更した。この外挿法によって化合物に関する上限温度、光学異方性、粘度、および誘電率異方性の値を求めた。
 下記の母液晶を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000072
 測定方法:特性の測定は下記の方法で行った。これらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会(Japan Electronics and Information Technology Industries Association;JEITAという)で審議制定されるJEITA規格(JEITA・ED-2521B)に記載された方法、またはこれを修飾した方法であった。測定に用いたTN(twisted nematic)素子には、薄膜トランジスター(TFT)を取り付けなかった。
(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。
(2)ネマチック相の下限温度(T;℃):ネマチック相を有する試料をガラス瓶に入れ、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。例えば、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、Tを<-20℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
(3)粘度(バルク粘度;η;20℃で測定;mPa・s):測定には東京計器株式会社製のE型回転粘度計を用いた。
(4)粘度(回転粘度;γ1;25℃で測定;mPa・s):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。この素子に16Vから19.5Vの範囲で0.5V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らの論文中の40頁記載の計算式(10)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、この回転粘度を測定した素子を用い、下に記載した方法で求めた。
(5)光学異方性(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って行なった。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。光学異方性の値は、Δn=n∥-n⊥、の式から計算した。
(6)誘電率異方性(Δε;25℃で測定):2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、そしてツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(10V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε∥)を測定した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に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。
(7)しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V):測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が0.45/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TN素子に試料を入れた。この素子に印加する電圧(32Hz、矩形波)は0Vから10Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧-透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が90%になったときの電圧で表した。
(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5μmであった。このTN素子に試料を入れ、紫外線で硬化する接着剤で密閉した。このTN素子を60℃の恒温槽に入れ、パルス電圧(1V、60マイクロ秒、3Hz)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で166.6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った。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率で表した。
(9)電圧保持率(UV-VHR;25℃で測定;%):試料を入れたTN素子に、光源としてブラックライトを使用し、5ミリWの紫外線を166.6分照射した。電圧保持率を測定し、紫外線に対する安定性を評価した。TN素子の構成や電圧保持率の測定方法は測定(8)に記載した。大きなUV-VHRを有する組成物は紫外線に対して大きな安定性を有する。UV-VHRは90%以上が好ましく、95%以上がさらに好ましい。
(10)電圧保持率(加熱VHR;25℃で測定;%):試料を入れたTN素子を120℃の恒温槽内で20時間加熱したあと、電圧保持率を測定し、熱に対する安定性を評価した。TN素子の構成や電圧保持率の測定方法は測定(8)に記載した。大きな加熱VHRを有する組成物は熱に対して大きな安定性を有する。加熱VHRは90%以上が好ましく、95%以上がさらに好ましい。
(11)応答時間(τ;25℃で測定;ms):測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5.0μm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TN素子に試料を入れた。この素子に矩形波(60Hz、5V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%であるとみなした。立ち上がり時間(τr:rise time;ミリ秒)は、透過率が90%から10%に変化するのに要した時間である。立ち下がり時間(τf:fall time;ミリ秒)は透過率10%から90%に変化するのに要した時間である。応答時間は、このようにして求めた立ち上がり時間と立ち下がり時間との和で表した。
(12)弾性定数(K;25℃で測定;pN):測定には横河・ヒューレットパッカード株式会社製のHP4284A型LCRメータを用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである水平配向素子に試料を入れた。この素子に0Vから20Vの電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量(C)と印加電圧(V)の値を「液晶デバイスハンドブック」(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.99)からK11およびK33の値を得た。次に同171頁にある式(3.18)に、先ほど求めたK11およびK33の値を用いてK22を算出した。弾性定数は、このようにして求めたK11、K22、およびK33の平均値で表した。
(13)比抵抗(ρ;25℃で測定;Ωcm):電極を備えた容器に試料1.0mLを入れた。この容器に直流電圧(10V)を印加し、10秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。(比抵抗)={(電圧)×(容器の電気容量)}/{(直流電流)×(真空の誘電率)}
(14)らせんピッチ(P;室温で測定;μm):らせんピッチはくさび法にて測定した。「液晶便覧」、196頁(2000年発行、丸善)を参照。試料をくさび形セルに入れ、室温で2時間静置した後、ディスクリネーション線(disclination line)の間隔(d2-d1)を偏光顕微鏡(ニコン(株)、商品名MM40/60シリーズ)によって観察した。らせんピッチ(P)は、くさびセルの角度をθと表した次の式から算出した。P=2×(d2-d1)×tanθ。
(15)短軸方向における誘電率(ε⊥;25℃で測定):2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、そしてツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
(16)プレチルト角(度):プレチルト角の測定には、分光エリプソメータM-2000U(J. A. Woollam Co., Inc. 製)を使用した。
(17)配向安定性(液晶配向軸安定性):FFS(fringe field switching)素子の電極側における液晶配向軸の変化を評価した。ストレス印加前の電極側の液晶配向角度φ(before)を測定し、その後、素子に矩形波4.5V、60Hzを20分間印加した後、1秒間ショートし、1秒後および5分後に再び電極側の液晶配向角度φ(after)を測定した。これらの値から、1秒後および5分後の液晶配向角度の変化(Δφ;度)を次の式を用いて算出した。Δφ(degree)=φ(after)-φ(before)
これらの測定はJ. Hilfiker, B. Johs, C. Herzinger, J. F. Elman, E. Montbach, D. Bryant, and P. J. Bos, Thin Solid Films, 455-456, (2004) 596-600を参考に行った。Δφが小さいほうが液晶配向軸の変化率が小さく、液晶分子がより安定化しているといえる。
(18)フリッカ率(25℃で測定;%):測定には横河電機(株)製のマルチメディアディスプレイテスタ3298Fを用いた。光源はLEDであった。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が3.5μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)の素子に試料を入れた。この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に電圧を印加し、素子を透過した光量が最大になる電圧を測定した。この電圧を素子に印加しながらセンサ部を素子に近づけ、表示されたフリッカ率を読み取った。
(19)線残像(Line Image Sticking Parameter;LISP;%):素子に電気的なストレスを与えることによって線残像を発生させた。線残像のある領域の輝度と残りの領域(参照領域)の輝度を測定した。線残像によって輝度が低下した割合を算出し、この割合によって線残像の大きさを表した。
19a)輝度の測定:イメージング色彩輝度計(Radiant Zemax社製、PM-1433F-0)を用いて素子の画像を撮影した。この画像をソフトウエア(Prometric 9.1、Radiant Imaging社製)を用いて解析することによって素子の各領域の輝度を算出した。光源には平均輝度が3500cd/mであるLEDバックライトを用いた。
19b)ストレス電圧の設定:セルギャップが3.5μmであり、マトリクス構造を有するFFS素子(縦4セル×横4セルの16セル)に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。偏光軸が直交するように、この素子の上面と下面にそれぞれ偏光板を配置した。この素子に光を照射し、電圧(矩形波、60Hz)を印加した。電圧は、0Vから7.5Vの範囲で0.1V毎に段階的に増加させ、各電圧での透過光の輝度を測定した。輝度が極大になったときの電圧をV255と略した。輝度がV255の21.6%になったとき(すなわち、127階調)の電圧をV127と略した。
19c)ストレスの条件:60℃、23時間の条件でストレス領域にV255(矩形波、30Hz)を、参照領域に0.5V(矩形波、30Hz)を印加し、チェッカーパターンを表示させた。次に、V127(矩形波、0.25Hz)を印加し、露光時間4000ミリ秒の条件で輝度を測定した。
19d)線残像の算出:16セルのうち、中央部の4セル(縦2セル×横2セル)を算出に用いた。この4セルを25領域(縦5セル×横5セル)に分割した。四隅にある4領域(縦2セル×横2セル)の平均輝度を輝度Aと略した。25領域から四隅の領域を除いた領域は、十字形であった。この十字形の領域から中央の交差領域を除いた4領域において、輝度の最小値を輝度Bと略した。線残像は次の式から算出した。(線残像)=(輝度A-輝度B)/輝度A×100。線残像は、小さい方が好ましい。
(20)面残像(Face Image Sticking Parameter;FISP;%):素子に電気的なストレスを与えることによって面残像を発生させた。面残像のある領域の輝度と残りの領域の輝度を25℃で測定した。面残像によって輝度が変化した割合を算出し、この割合によって面残像の大きさを表した。
20a)「輝度の測定」、「ストレス電圧の設定」、「ストレスの条件」は、「線残像」の項に記載した手順に従った。
20b)面残像は、次の式から算出した。(面残像)=(輝度C-輝度D)/輝度D×100。ここで、輝度Cは、V255を印加した8セルの平均輝度であり、輝度Dは、0.5Vを印加した8セルの平均輝度であった。面残像は、小さい方が好ましい。液晶組成物の誘電率異方性が正であるとき、面残像をP-FISPで示した。負であるときは、面残像をN-FISPで示した。
(21)ヘイズ率(%):ヘイズ率の測定には、ヘイズメーターNDH5000(日本電色工業株式会社製)を使用した。
(22)ヘイズ変化率(%):素子の耐候性試験を行った。試験の前後においてヘイズを測定し、ヘイズ変化率を算出した。この試験は、日本工業規格(JIS)K5600-7-7、促進耐候性及び促進耐光性(キセノンランプ法)に従って行った。測定には、(スガ試験機(株)製のスーパーキセノンウェザーメーターSX75型を使用した。測定条件は、照度(UVA;180W/m)、照射時間(100時間)、ブラックパネル温度(63±2℃)、槽内温度(35℃)、槽内相対湿度(40%RH)であった。UVAは、紫外線A(ultraviolet A)を意味する。
(23)調光素子の特性
 液晶表示素子の特性を測定するときは、通常は透明電極を有するガラス基板の素子を用いる。一方、液晶調光素子では、プラスチックフィルムを基板に用いることがある。そこで、基板がポリカーボネートである素子を作成し、しきい値電圧、応答時間のような特性を測定した。この測定値をガラス基板の素子の場合と比較した。その結果、二種類の測定値は、ほぼ同一であった。そこで、ガラス基板の素子で特性を測定し、その結果を記載した。
 組成物の実施例を以下に示す。液晶性化合物は、下記の表3の定義に基づいて記号によって表した。表3において、1,4-シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。記号化された化合物の後にあるかっこ内の番号は化合物が属する化学式を表す。(-)の記号はその他の液晶性化合物を意味する。最後に、組成物の特性値をまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000073
 次の組成物を実施例で使用した。
[組成物(M1)]
5-HB-CL               (1-1)    12%
3-BB(F)B(F,F)-F       (1-24)    6%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-28)   20%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-41)    4%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F(1-41)    4%
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-42)   13%
1-BB-3                (2-3)    10%
V-HHB-1               (2-9)     8%
1-BB(F)B-2V           (2-12)    3%
2-BB(F)B-2V           (2-12)    4%
3-BB(F)B-2V           (2-12)    4%
5-HBB(F)B-2           (2-21)    6%
5-HBB(F)B-3           (2-21)    6%
 NI=79.2℃;Tc<-20℃;η=39.2mPa・s;Δn=0.179;Δε=13.2;Vth=1.46V.
[組成物(M2)]
3-HB-C                (1-1)    10%
3-HB(F)-C             (1-1)    15%
3-HHB-F               (1-9)     4%
2-HHB(F)-F            (1-9)    11%
3-HHB(F)-F            (1-9)    11%
5-HHB(F)-F            (1-9)    10%
3-HHB(F)-C            (1-9)     8%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-28)    1%
3-HB-O2               (2-2)    10%
3-HHB-1               (2-9)     8%
3-HHB-3               (2-9)     8%
3-HHB-O1              (2-9)     4%
 NI=95.5℃;Tc<-20℃;η=22.3mPa・s;Δn=0.100;Δε=8.1;Vth=1.50V.
[組成物(M3)]
2-HHB(F)-F            (1-9)    12%
3-HHB(F)-F            (1-9)    12%
5-HHB(F)-F            (1-9)    11%
3-HHB(F,F)-F          (1-9)    10%
3-HHXB(F,F)-F         (1-13)    1%
2-HBB(F)-F            (1-16)  4.5%
3-HBB(F)-F            (1-16)  4.5%
5-HBB(F)-F            (1-16)    9%
3-HBB(F,F)-F          (1-16)   18%
3-HB-O2               (2-2)     5%
3-HHB-1               (2-9)     8%
3-HHB-O1              (2-9)     5%
 NI=101.8℃;Tc<-20℃;η=24.5mPa・s;Δn=0.105;Δε=6.1;Vth=1.76V.
[組成物(M4)]
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-28)   15%
3-BB(F,F)XB(F)B(F,F)-F(1-42)   12%
3-HB-O2               (2-2)    15%
3-HHB-1               (2-9)     8%
3-HHB-3               (2-9)    10%
3-HHB-O1              (2-9)     5%
3-HBB-2               (2-10)   12%
2-BB(F)B-5            (2-12)    8%
3-BB(F)B-5            (2-12)    8%
3-BB(2F,5F)B-3        (2-13)    7%
 NI=100.5℃;Tc<-20℃;η=32.3mPa・s;Δn=0.162;Δε=6.2;Vth=2.28V.
[組成物(M5)]
3-HB-CL               (1-1)     3%
5-HXB(F,F)-F          (1-7)     3%
3-HHB-OCF3            (1-9)     3%
3-HHXB(F,F)-F         (1-13)    6%
3-HGB(F,F)-F          (1-14)    3%
3-HB(F)B(F,F)-F       (1-17)    5%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F    (1-28)    6%
3-HHBB(F,F)-F         (1-29)    6%
5-BB(F)B(F,F)XB(F)B(F,F)-F
                      (1-43)    2%
3-BB(2F,3F)XB(F,F)-F  (1-44)    4%
3-HHB(F,F)XB(F,F)-F   (1)       4%
3-HBB(2F,3F)XB(F,F)-F (1)       5%
3-HH-V                (2-1)    22%
3-HH-V1               (2-1)    10%
5-HB-O2               (2-2)     5%
3-HHEH-3              (2-8)     3%
3-HBB-2               (2-10)    7%
5-B(F)BB-3            (2-11)    3%
 NI=77.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.101;Δε=5.8;Vth=1.88V;η=13.7mPa・s;γ1=61.3mPa・s.
 重合性化合物は、次の化合物の中から適宜選んで使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000074
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000075

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000076
 次の光学活性化合物を実施例で使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000077
[実施例1]
(1)液晶調光素子の作製
 組成物(M1)は正の誘電率異方性を有した。光学活性化合物(10-4-1)を組成物(M1)に基づいて1.0%の割合で添加した。らせんピッチは1.1μmであった。この組成物に重合性化合物(RM-15)を混合し、重合性組成物を調製した。割合は、重合性化合物(RM-15)/組成物(M1)=6%/94%、に設定した。Irgacure651(光重合開始剤;登録商標;BASF)を重合性化合物に基づいて5.0%の割合で添加した。この重合性組成物を、2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が10μmである素子へ注入した。素子には配向処理をしなかった。この素子へ、30V(60Hz)を印加しながら、高圧水銀灯で18mW/cmの紫外線を56秒間照射し、液晶複合体を有する素子を作製した。この素子は不透明であった。この素子に30Vの電圧を印加し、光を照射した時には透明になった。この結果から、この素子はノーマルモードであることが分かった。
(2)ヘイズ変化率
 上記の素子を、入射光に対して素子が垂直になるようにヘイズメーター内へ設置した。この素子に0Vから60Vの範囲の電圧を印加し、ヘイズ率を測定した。次に、測定(22)に記載の条件下で行った耐候性試験後のヘイズ率を測定した。試験前は、95.9%であり、試験後は88.6%であった。ヘイズ変化率は7.3%であった。
[実施例2]
(1)液晶調光素子の作製
 組成物(M2)は正の誘電率異方性を有した。光学活性化合物(10-4-1)を組成物(M2)に基づいて、0.94%の割合で添加した。らせんピッチは1.0μmであった。この組成物に重合性化合物(RM-1)と重合性化合物(RM-5)とを混合し、重合性組成物を調製した。割合は、重合性化合物(RM-1)/重合性化合物(RM-5)/組成物(M2)=32%/8%/60%、に設定した。Irgacure651(光重合開始剤;登録商標;BASF)を重合性化合物の混合物に基づいて0.75%の割合で添加した。この重合性組成物を、2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が10μmである素子へ注入した。素子には配向処理をしなかった。この素子へ、30V(60Hz)をしながら、高圧水銀灯で18mW/cmの紫外線を56秒間照射し、液晶複合体を有する素子を作製した。この素子は不透明であった。この素子に30Vの電圧を印加し、光を照射した時には透明になった。この結果から、この素子はノーマルモードであることが分かった。
(2)ヘイズ変化率
 実施例1と同様な方法で耐候性試験前後のヘイズ率を測定し、ヘイズ変化率を算出した。ヘイズ変化率は4.2%であった。
[実施例3から5]
 実施例2と同様な方法でヘイズ変化率を算出した。結果を表4にまとめた。実施例3から5には、光学活性化合物(10-4-1)を組成物に基づいて、1.0%の割合で添加した。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000078
 以上の結果から、実施例1から実施例5の素子はノーマルモードを有することが分かった。これらの素子について、JISに記載された耐候性試験を行った。試験の前後におけるヘイズ変化率は、いずれも10%以下であった。この結果から、液晶調光素子の経時変化が小さいことが分かった。したがって、我々は、特定のキラルネマチック組成物と特定の重合体とを組み合せた液晶複合体を液晶調光素子に好適に使用することができると結論する。
 本発明の液晶複合体を含有する液晶調光素子は、調光窓、スマートウィンドウなどに用いることができる。

Claims (34)

  1.  液晶組成物および重合体を含有し、液晶組成物が、成分Aとして式(1)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物および添加物Aとして光学活性化合物を含有する、液晶複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

    式(1)において、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり;環Aは、1,4-シクロヘキシレン、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、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリミジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;Zは、単結合、エチレン、ビニレン、エチニレン、メチレンオキシ、カルボニルオキシ、またはジフルオロメチレンオキシであり;XおよびXは、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、シアノ、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルオキシであり;aは、1、2、3、または4である。
  2.  液晶組成物が成分Aとして式(1-1)から式(1-47)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1に記載の液晶複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007

    式(1-1)から式(1-47)において、Rは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、または炭素数2から12のアルケニルであり、XおよびXは、水素またはフッ素であり;Yは、フッ素、塩素、シアノ、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルキル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から12のアルコキシ、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルオキシである。
  3.  液晶組成物に基づいて、成分Aの割合が5%から90%の範囲である、請求項1または2に記載の液晶複合体。
  4.  液晶組成物が成分Bとして式(2)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

    式(2)において、RおよびRは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルであり;環Bおよび環Cは、1,4-シクロヘキシレン、1,3-フェニレン、1,4-フェニレン、2-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、またはピリミジン-2,5-ジイルであり;Zは、単結合、エチレン、ビニレン、エチニレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり;bは、1、2、または3である。
  5.  液晶組成物が成分Bとして式(2-1)から式(2-23)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の液晶複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010

    式(2-1)から式(2-23)において、RおよびRは、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数2から12のアルケニルである。
  6.  液晶組成物に基づいて、成分Bの割合が5%から90%の範囲である、請求項4または5に記載の液晶複合体。
  7.  液晶組成物が成分Cとして式(3)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011

    式(3)において、RおよびRは、水素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または炭素数2から12のアルケニルオキシであり;環Dおよび環Fは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4-フェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたナフタレン-2,6-ジイル、クロマン-2,6-ジイル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられたクロマン-2,6-ジイルであり;環Eは、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2-クロロ-3-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-5-メチル-1,4-フェニレン、3,4,5-トリフルオロナフタレン-2,6-ジイル、7,8-ジフルオロクロマン-2,6-ジイル、3,4,5,6-テトラフルオロフルオレン-2,7-ジイル、4,6-ジフルオロジベンゾフラン-3,7-ジイル、4,6-ジフルオロジベンゾチオフェン-3,7-ジイル、または1,1,6,7-テトラフルオロインダン-2,5-ジイルであり;ZおよびZは、単結合、エチレン、ビニレン、メチレンオキシ、またはカルボニルオキシであり;cは、0、1、2、または3であり、dは0または1であり、cとdとの和は3以下である。
  8.  液晶組成物が成分Cとして式(3-1)から式(3-35)で表される化合物から選択された少なくとも1つの化合物を含有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の液晶複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015

    式(3-1)から式(3-35)において、RおよびRは、水素、炭素数1から12のアルキル、炭素数1から12のアルコキシ、炭素数2から12のアルケニル、または炭素数2から12のアルケニルオキシである。
  9.  液晶組成物に基づいて、成分Cの割合が3%から25%の範囲である、請求項7または8に記載の液晶複合体。
  10.  重合体が前駆体から誘導され、この前駆体の主成分が式(4)で表される化合物である、請求項1から9のいずれか1項に記載の液晶複合体。

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016

    式(4)において、PおよびPは重合性基であり;Zは炭素数1から20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、炭素数1から5のアルキル、フッ素、塩素、またはPで置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、または-N(R)-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CHCH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、炭素環式の飽和脂肪族化合物、複素環式の飽和脂肪族化合物、炭素環式の不飽和脂肪族化合物、複素環式の不飽和脂肪族化合物、炭素環式の芳香族化合物、または複素環式の芳香族化合物から2つの水素を除くことによって生成した二価基で置き換えられてもよく、これらの二価基において、炭素数は5から35であり、少なくとも1つの水素は、RまたはPで置き換えられてもよく、ここで、Rは炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、Pは重合性基である。
  11.  P、P、およびPが、式(P-1)から式(P-6)で表される重合性基から選択された基である、請求項10に記載の液晶複合体。

    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017

    式(P-1)から式(P-6)において、M、M、およびMは、水素、フッ素、炭素数1から5のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数1から5のアルキルである。
  12.  P、P、およびPの少なくとも1つが、アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオキシである、請求項10に記載の液晶複合体。
  13.  重合体が前駆体から誘導され、この前駆体の主成分が式(5)で表される化合物である、請求項1から9のいずれか1項に記載の液晶複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018

    式(5)において、MおよびMは、水素またはメチルであり;Zは炭素数21から80のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、炭素数1から20のアルキル、フッ素、または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、または-N(R)-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CHCH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、ここで、Rは炭素数1から12のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。
  14.  重合体が前駆体から誘導され、この前駆体の主成分が式(6)で表される化合物である、請求項1から9のいずれか1項に記載の液晶複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019

    式(6)において、Mは水素またはメチルであり;Zは単結合または炭素数1から5のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく;Rは炭素数1から40のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、炭素環式の飽和脂肪族化合物、複素環式の飽和脂肪族化合物、炭素環式の不飽和脂肪族化合物、複素環式の不飽和脂肪族化合物、炭素環式の芳香族化合物、または複素環式の芳香族化合物から2つの水素を除くことによって生成した二価基で置き換えられてもよく、これらの二価基において、炭素数は5から35であり、少なくとも1つの水素は、炭素数1から12のアルキルで置き換えられてもよく、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい。
  15.  式(6)において、Mが水素またはメチルであり;Zが単結合または炭素数1から5のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく;Rが炭素数1から40のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよい、請求項14に記載の液晶複合体。
  16.  重合体が前駆体から誘導され、この前駆体の主成分が式(7)、式(8)、または式(9)で表される化合物である、請求項1から9のいずれか1項に記載の液晶複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020

    式(7)、式(8)、および式(9)において、環G、環I、環J、環K、環L、および環Mは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、1,4-シクロヘキセニレン、ピリジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはフルオレン-2,7-ジイルであり、ここで、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1から5のアルキル、炭素数1から5のアルコキシ、炭素数2から5のアルコキシカルボニル、または炭素数1から5のアルカノイルで置き換えられてもよく;Z、Z10、Z12、Z13、およびZ17は、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-であり;Z、Z11、Z14、およびZ16は、単結合、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CFO-、-OCF-、-CHCH-、-CFCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CHCHCOO-、-OCOCHCH-、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=C(CH)-、-C(CH)=N-、-N=N-、または-C≡C-であり;Z15は、単結合、-O-または-COO-であり;Yは、水素、フッ素、塩素、トリフルオロメチル、トリフルオロメトキシ、シアノ、炭素数1から20のアルキル、炭素数2から20のアルケニル、炭素数1から20のアルコキシ、または炭素数2から20のアルコキシカルボニルであり;fおよびhは、1から4の整数であり;kおよびmは、0から3の整数であり、kおよびmの和は、1から4であり;e、g、i、j、l、およびnは、0から20の整数であり;MからM12は、水素またはメチルである。
  17.  添加物Aが式(10-1)から式(10-7)で表される光学活性化合物から選択された少なくとも1つの化合物である、請求項1から16のいずれか1項に記載の液晶複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021

    式(10-1)から式(10-7)において、RからR16は、水素、フッ素、塩素、シアノ、-SF、または炭素数1から10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CHCH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;環N、環P、環Q、環T、環U、環X、環Y、および環Zは、1,4-シクロヘキシレン、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-3,5-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つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;環R、環S、環V、および環Wは、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジイルまたはナフタレン-1,2-ジイルであり;Z18からZ25は、単結合または炭素数1から20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、または-OCO-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CHCH-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよく、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく;XからXは、水素またはフッ素であり;p、q、r、s、t、u、v、およびwは、1、2、または3である。
  18.  液晶組成物に基づいて、添加物Aの割合が0.03%から25%の範囲である、請求項1から17のいずれか1項に記載の液晶複合体。
  19.  液晶組成物のらせんピッチが10μm以下である、請求項1から18のいずれか1項に記載の液晶複合体。
  20.  液晶組成物が添加物Bとして二色性色素を含有する、請求項1から19のいずれか1項に記載の液晶複合体。
  21.  添加物Bが、ベンゾチアジアゾール類(benzothiadiazoles)、ジケトピロロピロール類(diketopyrrolopyrroles)、アゾ化合物(azo compounds)、およびアントラキノン類(anthraquinones)から選択された少なくとも1つの二色性色素である、請求項20に記載の液晶複合体。
  22.  液晶組成物に基づいて、添加物Bの割合が0.01%から25%の範囲である、請求項20または21に記載の液晶複合体。
  23.  液晶複合体に基づいて、重合体の割合が3%から40%の範囲であり、液晶組成物の割合が97%から60%の範囲である、請求項1から22のいずれか1項に記載の液晶複合体。
  24.  液晶複合体に基づいて、重合体の割合が10%から70%の範囲であり、液晶組成物の割合が90%から30%の範囲である、請求項1から22のいずれか1項に記載の液晶複合体。
  25.  調光層が請求項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体であり、調光層が一対の透明基板により挟持され、透明基板が透明電極を有する、液晶調光素子。
  26.  透明基板がガラス板またはアクリル板である、請求項25に記載の液晶調光素子。
  27.  透明基板がプラスチックフィルムである、請求項25に記載の液晶調光素子。
  28.  請求項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体を有し、照度(180W/m)、照射時間(100時間)、槽内温度(35℃)の条件下で行った耐候性試験の前後におけるヘイズ変化率が20%以下である、請求項25から27のいずれか1項に記載の液晶調光素子。
  29.  請求項25から28のいずれか1項に記載の液晶調光素子を使用する調光窓。
  30.  請求項25から28のいずれか1項に記載の液晶調光素子を使用するスマートウィンドウ。
  31.  請求項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体の、液晶調光素子への使用。
  32.  請求項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体の、透明基板がプラスチックフィルムである液晶調光素子への使用。
  33.  請求項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体の、調光窓への使用。
  34.  請求項1から24のいずれか1項に記載の液晶複合体の、スマートウィンドウへの使用。
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