液晶組成物及び液晶素子
【課題】表示コントラストが高い液晶素子、及びかかる液晶素子の作製に有用な新規な液晶組成物を提供する。
【解決手段】少なくとも１種の下記一般式（Ｉ）で表される化合物、及び少なくとも１種の二色性色素を含有する液晶組成物、ならびに該液晶組成物からなる液晶層を有する液晶素子である。下記式（Ｉ）中、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＬ4は各々独立に、単結合又は所定の二価基であり；環Ａ1と環Ａ2は各々独立に、置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し；Ｒ1及びＲ2は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し；Ｙ1は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基、又はシクロへキシル基を含む所定の基を表し；環Ａ1と環Ａ2とを連結する連結鎖−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、６原子以上の原子団であり；ｎ及びｍは各々独立に１〜３の整数を表わす。
【解決手段】少なくとも１種の下記一般式（Ｉ）で表される化合物、及び少なくとも１種の二色性色素を含有する液晶組成物、ならびに該液晶組成物からなる液晶層を有する液晶素子である。下記式（Ｉ）中、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＬ4は各々独立に、単結合又は所定の二価基であり；環Ａ1と環Ａ2は各々独立に、置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し；Ｒ1及びＲ2は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し；Ｙ1は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基、又はシクロへキシル基を含む所定の基を表し；環Ａ1と環Ａ2とを連結する連結鎖−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、６原子以上の原子団であり；ｎ及びｍは各々独立に１〜３の整数を表わす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶組成物及び該液晶組成物を含有する液晶層を有する液晶素子に関し、特にゲストホスト（「ＧＨ」という場合がある）方式の液晶素子に好適に利用できる液晶素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル情報の普及に伴い、デジタル情報を表示するためのディスプレイ（以下、電子ペーパーと呼ぶ）の重要性が増している。電子ペーパーに要求される性能としては、高い視認性と低消費電力が挙げられる。高い視認性とは、紙に近い白地を意味しており、そのためには、紙と同様の散乱白地に基づく表示方式が適している。低消費電力に関しては、反射型表示方式が、自発光型表示方式よりも低消費電力である。これまで、電子ペーパーとして、多くの方式が提案されている。例えば、反射型液晶表示方式、電気泳動表示方式、磁気泳動表示方式、二色球回転方式、エレクトロクロミック表示方式、ロイコサーマル表示方式などである。いずれの方式についても、高い視認性という観点からは、満足できるレベルにはなく、その改善が求められていた。
【０００３】
液晶素子（液晶表示素子）については、すでに多くの方式が提案されており、中でもゲストホスト方式の液晶素子は、明るい表示が可能であって、反射型に適した液晶素子として期待されている。ゲストホスト方式は、ホストであるネマチック液晶中にゲストとして二色性色素を溶解させた液晶組成物を用いる表示方式である。二色性色素は、１軸の光吸収軸を有し、光吸収軸方向に振動する光のみを吸収することから、電場による液晶の動きに合わせて、二色性色素の配向を変化させ、光吸収軸の向きを制御することにより、セルの吸光状態を変化させることができる。
【０００４】
ゲストホスト方式液晶素子の表示コントラストは、液晶層を構成する液晶組成物中の二色性色素のオーダーパラメーター（Ｓ値とも呼ぶ）もしくはホスト液晶、又はセル構造によって左右されることが知られている。一般に、ネマチック液晶と二色性色素を組み合わせた液晶組成物は、配向処理した基板間に存在した場合には、ネマチック液晶が一軸配向状態をとるため片側の直線偏光しか吸収できず、半分の光が透過するため、表示コントラスト比が上がらない。また、配向処理をしていない基板間に、ネマチック液晶と二色性色素を組み合わせた液晶組成物を注入した場合にも、マルチドメイン状態をとるため、片側の直線偏光しか吸収できず、半分の光が透過するため、表示コントラスト比が上がらない。そのため、全方位の光を吸収させる方式として、カイラル剤との組み合わせによるカイラルネマチック相を利用した相転移型ゲストホスト方式が提案された（非特許文献１参照）。この方式では、偏光板を使用しない明るい表示が可能となる（特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｄ．Ｌ．Ｗｈｉｔｅ；Ｇ．Ｎ．Ｔａｙｌｏｒ；Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４５，４７１８（１９７４）
【特許文献１】特開２００６−８３３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、表示コントラストが高い液晶素子、特に相転移型ゲストホスト方式の液晶素子、並びに、かかる液晶素子の作製に有用な新規な液晶組成物及び化合物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段は以下の通りである。
［１］ 少なくとも１種の下記一般式（Ｉ）で表される化合物、及び少なくとも１種の二色性色素を含有する液晶組成物：
【化１】
一般式（Ｉ）において、
Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＬ4は各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
環Ａ1と環Ａ2は各々独立に、置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｒ1及びＲ2は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し、アルキル基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ1は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基、又は下記一般式（II）で表される基を表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
【０００７】
【化２】
（一般式（II）において、
Ｌ5及びＬ6は各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
環Ａ3は置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ2及びＹ3は各々独立に炭素数１〜１０の置換もしくは無置換アルキレンを表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。）；
環Ａ1と環Ａ2とを連結する−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、６原子以上の原子団であり；
ｎ及びｍは各々独立に１〜３の整数を表わす。
【０００８】
［２］ 前記一般式（Ｉ）において、ｎ及びｍの双方が２であることを特徴とする［１］の液晶組成物。
［３］ 少なくとも１種のカイラル剤をさらに含有することを特徴とする［１］又は［２］の液晶組成物。
［４］ 少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に液晶層を有し、該液晶層が、［１］〜［３］のいずれかの液晶組成物を含有する液晶素子。
［５］ 少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に高分子媒体層を有し、該高分子媒体層が、高分子と該高分子中に分散された［１］〜［３］のいずれかの液晶組成物とを含む液晶素子。
［６］ 少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に液晶層を有し、該液晶層が、［１］〜［３］のいずれかの液晶組成物を含むマイクロカプセルを含有する液晶素子。
【０００９】
［７］ 下記一般式（III）で表される化合物：
【化３】
一般式（III）において、
Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ3a及びＬ4aは各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3a−、−ＮＲ3a−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3a−、−ＮＲ3a−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3a−ＣＯ−ＮＲ3a−（Ｒ3aは水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
Ｒ1a及びＲ2aは各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し、アルキル基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ1aは炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基を表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
ビシクロへキシレンを連結する−Ｌ3a−Ｙ1a−Ｌ4a−は、６原子以上の原子団である。
【００１０】
［８］ 前記一般式（III）中、Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ3a及びＬ4aがそれぞれ、単結合、酸素、−ＣＨ2Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、又は−ＣＯ−Ｏ−を表わし；
Ｙ1aが炭素数５〜１０の直鎖状の無置換アルキレン基、又は炭素数５〜１０の無置換のアルキレン鎖の−ＣＨ2−ＣＨ2−の一部又は全部が、以下に示す構造のいずれかに対掌中心を有することなく置き換わった基を表わすことを特徴とする［７］の化合物：
【化４】
。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表示コントラストが高い液晶素子、特に相転移型ゲストホスト方式の液晶素子を提供することができる。また、本発明によれば、かかる液晶素子の作製に有用な新規な液晶組成物及び化合物を提供することができる。
【発明の実施の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」はその前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本発明は、シクロへキシレン基が原子数６以上の原子団を介して連結された構造を有する化合物の少なくとも１種と、二色性色素の少なくとも１種とを含有する液晶組成物に関する。
本発明の液晶組成物は、ホスト液晶の全部もしくは一部として、又はホスト液晶の助剤として、所定の構造の棒状脂肪族化合物を含有しているので、屈折率異方性Δｎを小さくでき、且つ該液晶組成物中の二色性色素のオーダーパラメータ（Ｓ値）を向上させることができる。その結果、本発明の液晶組成物を利用したＧＨモード、特に相転移型ＧＨモードの液晶素子は、高い表示コントラストを実現できる。
【００１３】
以下、本発明に用いられる種々の材料について説明する。
［一般式（Ｉ）で表される化合物］
本発明の液晶組成物は、下記一般式（Ｉ）で表される化合物の少なくとも１種を含有する。本発明の液晶組成物において、該化合物は、ホスト液晶の一部もしくは全部として含有されていてもよいし、又はホスト液晶の助剤として含有されていてもよい。下記一般式（Ｉ）で表される化合物は、分子長軸方向の分極率が小さく、且つ高アスペクト比の分子構造を有するので、かかる化合物を含有する液晶組成物の屈折率異方性Δｎは小さくなり、且つ二色性色素のＳ値を大きくすることができる。
【００１４】
【化５】
【００１５】
一般式（Ｉ）において、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＬ4は各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基を表わす。
環Ａ1と環Ａ2は各々独立に、置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。
環Ａ1と環Ａ2は、少なくとも６原子以上の連結鎖で連結されているものとする。即ち、式中の−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、原子数６以上の原子団からなる。
ｎ及びｍは各々独立に、１〜３のいずれかの整数を表わす。
Ｒ1及びＲ2は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し、アルキル基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。
【００１６】
Ｙ1は炭素数１〜２０（好ましくは炭素数３〜１２、より好ましくは炭素数５〜１０）の置換もしくは無置換アルキレン基、又は一般式（II）で表される構造を表し、該アルキレン基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。
【００１７】
【化６】
【００１８】
一般式（II）において、
Ｌ5及びＬ6は各々独立に前述のＬ1と同様の連結基を表し、即ち、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基を表わす。
環Ａ3は前述の環Ａ1と同様の構造を表し、即ち、置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。
Ｙ2及びＹ3は各々独立に炭素数１〜１０の置換もしくは無置換アルキレンを表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。
【００１９】
上記一般式（Ｉ）において、環Ａ1及びＡ2は無置換シクロへキシレンであるのが好ましく、１，４−トランス構造である無置換シクロへキシレンであることがより好ましい。
【００２０】
上記一般式（Ｉ）において、ｎ及びｍがそれぞれ表す整数のうち、ｎ＋ｍ＝４であることが好ましく、さらに好ましくはｎ及びｍの双方が２である。
【００２１】
上記一般式（Ｉ）及び一般式（II）において、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＬ4が表す連結鎖として、好ましくは単結合、酸素、−ＣＨ2Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−である。
【００２２】
上記一般式（II）において、環Ａ3は無置換シクロへキシレンであるのが好ましく、１，４−トランス構造の無置換シクロへキシレンであることがより好ましい。
【００２３】
上記一般式（Ｉ）及び（II）におけるＹ1、Ｙ2及びＹ3がそれぞれ表わすアルキレン基は、分岐構造を含んでいてもよい。また、置換基を有していてもよい。該置換基の例には、ハロゲン原子（フッ素、塩素、及び臭素原子等）等が含まれる。
Ｙ1、Ｙ2及びＹ3はそれぞれ、炭素数が５〜１０の直鎖状の無置換アルキレン基、又は炭素数が５〜１０の無置換のアルキレン鎖の−ＣＨ2−ＣＨ2−の一部又は全部が、以下に示す構造のいずれかに置き換わった基であるのが好ましい。
【００２４】
【化７】
【００２５】
さらに、炭素数が５〜１０の無置換のアルキレン鎖中に、下記構造を含んだ基であるのが好ましい。
【００２６】
【化８】
【００２７】
前記一般式（Ｉ）中、環Ａ1と環Ａ2とを連結する連結鎖−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、６原子以上の原子団である。−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、６以上の原子が直鎖状に結合した原子団（但し、各原子は置換可能な場合は置換されていてもよい）からなる基であるのが好ましく、原子数６〜１６の直鎖状に結合した原子団からなる基であるのがより好ましく、原子数９〜１３の直鎖状に結合した原子団からなる基であるのがより好ましい。
【００２８】
上記一般式（Ｉ）において、Ｒ1及びＲ2はそれぞれ、置換もしくは無置換の炭素数１〜１０（好ましくは炭素数３〜６）のアルキル基であることが好ましい。置換基の例には、ハロゲン原子（フッ素、塩素、及び臭素原子等）等が含まれる。中でも、炭素数が１〜１０の無置換アルキル基であるのが好ましく、炭素数３〜６の無置換アルキル基であるのがより好ましい。
【００２９】
前記一般式（Ｉ）で表わされる化合物の例には、下記一般式（III）で表わされる化合物が含まれる。
【００３０】
【化９】
【００３１】
前記一般式（III）中、Ｒ1a、Ｌ1a、Ｌ3a、Ｌ4a、Ｌ2a及びＲ2aはそれぞれ、前記一般式（Ｉ）中の、Ｒ1、Ｌ1、Ｌ3、Ｌ4、Ｌ2及びＲ2のそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同様である。
Ｒ1a及びＲ2aはそれぞれ、炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキル基であるのが好ましく、炭素数３〜６の無置換アルキル基であるのが好ましい。
Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ3a及びＬ4aはそれぞれ、単結合、酸素、−ＣＨ2Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、又は−ＣＯ−Ｏ−であるのが好ましい。
【００３２】
前記式（III）中、Ｙ1aは炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基を表す。該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。Ｙ1aは、炭素数が５〜１０の直鎖状の無置換アルキレン基であるか、又は炭素数が５〜１０の無置換のアルキレン鎖の−ＣＨ2−ＣＨ2−の一部又は全部が、以下に示す構造のいずれかに対掌中心を有することなく置き換わった基であるのが好ましい。
【００３３】
【化１０】
【００３４】
さらに、炭素数が５〜１０の無置換のアルキレン鎖中に、下記構造を対掌中心を有することなく含んだ基であるのが好ましい。
【００３５】
【化１１】
【００３６】
以下に、一般式（Ｉ）で表される化合物の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によって何ら限定されることはない。下記化合物に関しては、指定のない限り括弧（ ）内の数字にて例示化合物（Ｘ）と示す。
【００３７】
【化１２】
【００３８】
【化１３】
【００３９】
【化１４】
【００４０】
【化１５】
【００４１】
前記一般式（Ｉ）で表される化合物は、既知の方法を参照して合成することができる。
【００４２】
前記一般式（Ｉ）で表される化合物は、液晶を発現する化合物としてホスト液晶の一部又は全部として用いることができる。また、前記一般式（Ｉ）で表される化合物は非液晶性助剤として添加されていてもよい。
【００４３】
本発明の液晶組成物中には、前記一般式（Ｉ）で表される化合物を一種のみ含有させてもよいし、複数種を含有させてもよい。前記液晶組成物中における、前記一般式（Ｉ）で表される化合物の含有量については特に制限されず、該化合物の組成物中における役割、機能等によって、その好ましい範囲も異なる。例えば、ホスト液晶の一部、またはホスト液晶の助剤等として用いる場合は、ホスト液晶の質量に対して１〜２０質量％であるのが好ましく、１〜１０質量％であるのがより好ましい。
但し、前記範囲に限定されるものではなく、調製したホスト液晶の屈折率異方性Δｎ、色素溶解度、色素のオーダーパラメータを測定することで、所望の表示コントラストに必要なホスト液晶の組成を決定するのが好ましい。
【００４４】
［二色性色素］
本発明の液晶組成物において、二色性色素は、ホスト液晶中に溶解し、光を吸収する機能を有する化合物である。二色性色素は、二色比（Ｒ）及びオーダーパラメーター（Ｓ）が大きく、ホスト液晶に対して良好な相溶性を示すことが好ましい。二色性色素としては、吸収極大ならびに吸収帯に関しては、いかなるものであってもよいが、イエロー域（Ｙ）、マゼンタ域（Ｍ）、あるいはシアン域（Ｃ）に吸収極大を有する場合が好ましい。また、本発明の液晶素子に用いられる二色性色素は、単独で使用してもよいが、複数を混合したものであってもよい。複数の色素を混合する場合には、Ｙ、Ｍ、Ｃに吸収極大を有する二色性色素の混合物を用いるのが好ましい。公知の二色性色素としては、例えば Ａ．Ｖ．Ｉｖａｓｈｃｈｅｎｋｏ著、Ｄｉａｃｈｒｏｎｉｃ Ｄｙｅｓ ｆｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＣＲＣ社、１９９４年に記載のものが挙げられる。イエロー色素、マゼンタ色素ならびにシアン色素を混合することによるフルカラー化表示を行う方法については、「カラーケミストリー」（時田澄男著、丸善、１９８２年）に詳しい。ここでいう、イエロー域とは、４３０〜４９０ｎｍの範囲、マゼンタ域とは、５００〜５８０ｎｍの範囲、シアン域とは６００〜７００ｎｍの範囲である。
【００４５】
前記二色性色素の発色団はいかなるものであってもよいが、例えば、アゾ色素、アントラキノン色素、ペリレン色素、メロシアニン色素、アゾメチン色素、フタロペリレン色素、インジゴ色素、アズレン色素、ジオキサジン色素、ポリチオフェン色素、フェノキサジン色素などが挙げられる。好ましくはアゾ色素、アントラキノン色素、フェノキサジン色素であり、特に好ましくはアントラキノン色素、フェノキサゾン色素（フェノキサジン−３−オン）である。
【００４６】
アゾ色素はモノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素、テトラキスアゾ色素、ペンタキスアゾ色素などいかなるものであってもよいが、好ましくはモノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素である。
アゾ色素に含まれる環構造としては芳香族基（ベンゼン環、ナフタレン環など）のほかにも複素環（キノリン環、ピリジン環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリミジン環など）であってもよい。
【００４７】
アントラキノン色素の置換基としては、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含むものが好ましく、例えば、アルコキシ、アリーロキシ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルアミノ、アリールアミノ基である。該置換基の置換数はいかなる数であってもよいが、ジ置換、トリ置換、テトラキス置換が好ましく、特に好ましくはジ置換、トリ置換である。該置換基の置換位置はいかなる場所であってもよいが、好ましくは１，４位ジ置換、１，５位ジ置換、１，４，５位トリ置換、１，２，４位トリ置換、１，２，５位トリ置換、１，２，４，５位テトラ置換、１，２，５，６位テトラ置換構造である。
【００４８】
フェノキサゾン色素（フェノキサジン−３−オン）の置換基としては、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含むものが好ましく、例えば、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルアミノ、アリールアミノ基である。
【００４９】
以下に、本発明に使用可能な二色性色素の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によってなんら限定されるものではない。
【００５０】
【化１６】
【００５１】
【化１７】
【００５２】
【化１８】
【００５３】
【化１９】
【００５４】
以下に、本発明に使用可能なアゾ系二色性色素の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によってなんら限定されるものではない。
【００５５】
【化２０】
【００５６】
以下に本発明に使用可能なジオキサジン系二色性色素ならびにメロシアニン系二色性色素の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によってなんら限定されるものではない。
【００５７】
【化２１】
【００５８】
本発明の液晶組成物及び液晶素子において、ホスト液晶及び二色性色素の含有量については制限はないが、二色性色素の含有量（混合物の場合には、二色性色素の全含有量）は、ホスト液晶の含有量（式（Ｉ）で表される化合物がホスト液晶である場合は、該化合物の含有量）に対して０．１〜１５質量％であることが好ましく、０．５〜６質量％であることが特に好ましい。また、液晶セルの吸収スペクトルを測定することで、所望の光学濃度に必要な色素濃度を決定することが望ましい。
【００５９】
［他の成分］
本発明の液晶組成物は、前記一般式（Ｉ）で表される化合物及び二色性色素以外に、他の成分を含有していてもよい。
（ホスト液晶）
本発明の液晶組成物は、液晶を含有しているのが好ましい。該液晶は、及び液晶素子に使用可能なホスト液晶とは、電界の作用により、その配向状態を変化させ、ゲストとして溶解されている二色性色素の配向状態を制御する機能を有する液晶、即ち、ゲスト液晶として機能する液晶であるのが好ましい。前記一般式（Ｉ）で表される化合物が単独でゲスト液晶として機能し得る場合は、別途液晶を添加する必要はない。
【００６０】
前記ホスト液晶は、ネマチック相を示す液晶であるのが好ましい。ホスト液晶は、前記一般式（Ｉ）で表される化合物の少なくとも１種類と公知の液晶化合物との混合物であるのが好ましい。ホスト液晶の屈折率異方性（Δｎ）の絶対値は０．２５以下のものが好ましい。より好ましくは、｜Δｎ｜＜０．１５であり、さらに好ましくは、｜Δｎ｜＜０．１０であり、よりさらに好ましくは、｜Δｎ｜＜０．０５である。
【００６１】
液晶化合物の具体例としては、アゾメチン化合物、シアノビフェニル化合物、シアノフェニルエステル、フッ素置換フェニルエステル、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、フッ素置換シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、シアノフェニルシクロヘキサン、フッ素置換フェニルシクロヘキサン、シアノ置換フェニルピリミジン、フッ素置換フェニルピリミジン、アルコキシ置換フェニルピリミジン、フッ素置換アルコキシ置換フェニルピリミジン、フェニルジオキサン、トラン系化合物、フッ素置換トラン系化合物、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリルなどが挙げられる。「液晶デバイスハンドブック」（日本学術振興会第１４２委員会編、日刊工業新聞社、１９８９年）の第１５４〜１９２頁及び第７１５〜７２２頁に記載の液晶化合物を用いることができる。ＴＦＴ駆動に適したフッ素置換されたホスト液晶を使用することもできる。例えば、Ｍｅｒｃｋ社の液晶（ＺＬＩ−４６９２、２８０６、ＭＬＣ−６２６７、６２８４、６２８７、６２８８、６４０６、６４２２、６４２３、６４２５、６４３５、６４３７、７７００、７８００、９０００、９１００、９２００、９３００、１００００など）、チッソ社の液晶（ＬＩＸＯＮ５０３６ｘｘ、５０３７ｘｘ、５０３９ｘｘ、５０４０ｘｘ、５０４１ｘｘなど）が挙げられる。
本発明に用いるホスト液晶は、誘電率異方性が正であっても負であってもよい。
【００６２】
（カイラル剤）
また、本発明の液晶組成物には、カイラル剤を添加してもよい。カイラル剤を添加することにより、相転移型ゲストホスト方式の液晶素子の材料としてより適する。カイラル剤とは、光学活性物質であって、前記ホスト液晶材料に添加することで、該液晶組成物がカイラルネマチック相を示すようになるもののことをいう。例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第１９９〜２０２頁に記載のＴＮ、ＳＴＮ用カイラル剤が挙げられる。
【００６３】
本発明の液晶組成物において、ホスト液晶及びカイラル剤の含有量については制限はないが、本発明の液晶素子として用いる液晶セルのセルギャップをｄ、液晶のヘリカルピッチをＰとしたときに、０．１≦ｄ／Ｐ≦２０となるように含有されることが好ましく、より好ましくは、０．２５≦ｄ／Ｐ≦５であり、さらに好ましくは、０．４≦ｄ／Ｐ≦２であり、よりさらに好ましくは、０．５≦ｄ／Ｐ≦１．５である。
なおヘリカルピッチとは、液晶分子のらせん構造が３６０°旋回する距離として定義される。
【００６４】
（その他の添加物剤）
本発明の液晶組成物には、ホスト液晶の物性を所望の範囲に変化させることを目的として（例えば、液晶相の温度範囲を所望の範囲にすることを目的として）、液晶性を示さない化合物を添加してもよい。また、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの化合物を含有させてもよい。
【００６５】
本発明の液晶組成物の調製方法については特に制限されず、通常用いられる手段で各成分を混合することで調製できる。前記二色性色素は、ホスト液晶中に溶解しいているのが好ましい。ホスト液晶への前記二色性色素の溶解は、機械的攪拌、加熱、超音波、あるいはその組合せなどを利用することができる。
【００６６】
[液晶素子]
本発明の液晶素子は、本発明の液晶組成物を含有する液晶層を備えた液晶素子である。本発明の液晶素子は、例えば、一対の電極基板（少なくとも一方は透明電極基板であるのが好ましい）間と、一対の電極基板に挟持される本発明の液晶組成物を含有する液晶層とから構成することができる。前記基板としては、通常ガラスあるいはプラスチック基板が用いられ、プラスチック基板としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。基板については、例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第２１８〜２３１頁に詳しい。その基板上には、電極層が形成され、好ましくは透明電極である。その電極層としては、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズなどが用いられる。透明電極については、例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第２３２〜２３９頁に記載のものが用いられる。
【００６７】
本発明の液晶素子は液晶を配向させる目的で、液晶と基板の接する表面に配向処理を施した層を形成することが好ましい。該配向処理としては、例えば、４級アンモニウム塩を塗布し配向させる方法、ポリイミドを塗布しラビング処理により配向する方法、ＳｉＯxを斜め方向から蒸着して配向する方法、さらには、光異性化を利用した光照射による配向方法などが挙げられる。配向膜については、例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第２４０〜２５６頁に記載のものが用いられる。
【００６８】
本発明の液晶素子は基板同士をスペーサーなどを介して、１〜５０μｍの間隔を設け、その空間に本発明の液晶組成物を注入して作製することができる。スペーサーについては、例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第２５７〜２６２頁に記載のものが用いられる。本発明の液晶組成物は、基板上に塗布あるいは印刷することにより基板間の空間に配置することができる。
【００６９】
本発明の液晶素子は、単純マトリックス駆動方式あるいは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを用いたアクテイブマトリックス駆動方式を用いて駆動することができる。駆動方式については、例えば、「液晶デバイスハンドブック」（日本学術振興会第１４２委員会編、日刊工業新聞社、１９８９年）の第３８７〜４６０頁に詳細が記載され、本発明の液晶素子の駆動方法として利用できる。
【００７０】
本発明の液晶素子を用いた液晶ディスプレイは、いかなる方式であってもよい。例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第３０９頁に記載のゲストホスト方式に記載されている（１）ホモジニアス配向、（２）ホメオトロピック配向、Ｗｈｉｔｅ−Ｔａｙｌｏｒ型（相転移）として（３）フォーカルコニック配向及び（４）ホメオトロピック配向、（５）Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ（ＳＴＮ）との組合せ、（６）強誘電性液晶（ＦＬＣ）との組合せ、また、内田龍男監修、反射型カラーＬＣＤ総合技術、シーエムシー社、１９９９年、第２−１章（ＧＨモード反射型カラーＬＣＤ）、第１５〜１６頁に記載されている、（１）Ｈｅｉｌｍｅｉｅｒ型ＧＨモード、（２）１／４波長板型ＧＨモード、（３）２層型ＧＨモード、（４）相転移型ＧＨモード、（５）高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）型ＧＨモードなどが挙げられる。
【００７１】
さらに、本発明の液晶素子は特開平１０−６７９９０号、同１０−２３９７０２号、同１０−１３３２２３号、同１０−３３９８８１号、同１１−５２４１１号、同１１−６４８８０号、特開２０００−２２１５３８号などに記載されている積層型ＧＨモードに用いることができる。また、本発明の液晶素子は、特開平１１−２４０９０号などに記載されているマイクロカプセルを利用したＧＨモードに用いることができる。即ち、本発明の液晶素子の一実施形態は、少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に液晶層を有し、該液晶層が本発明の液晶組成物を含むマイクロカプセルを含有する、マイクロカプセルを利用したＧＨモードの液晶素子である。さらに、本発明の液晶素子は、特開平５−６１０２５号、同５−２６５０５３号、同６−３６９１号、同６−２３０６１号、同５−２０３９４０号、同６−２４２４２３号、同６−２８９３７６号、同８−２７８４９０号、同９−８１３１７４号に記載されている高分子分散液晶型ＧＨモードに用いることができる。即ち、本発明の液晶素子の一態様は、少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に高分子媒体層を有し、該高分子媒体層が、高分子と、該高分子中に分散された本発明の液晶組成物とを含む、高分子分散液晶型ＧＨモード液晶素子である。
【００７２】
さらに、本発明の液晶素子は、特開平６−２３５９３１号、同６−２３５９４０号、同６−２６５８５９号、同７−５６１７４号、同９−１４６１２４号、同９−１９７３８８号、同１０−２０３４６号、同１０−３１２０７号、同１０−３１２１６号、同１０−３１２３１号、同１０−３１２３２号、同１０−３１２３３号、同１０−３１２３４号、同１０−８２９８６号、同１０−９０６７４号、同１０−１１１５１３号、同１０−１１１５２３号、同１０−１２３５０９号、同１０−１２３５１０号、同１０−２０６８５１号、同１０−２５３９９３号、同１０−２６８３００号、同１１−１４９２５２号、特開２０００−２８７４などに記載されている反射型液晶ディスプレイに用いることができる。
【００７３】
本発明の液晶素子は、複数の二色性色素を含有する液晶組成物を利用したものであってもよい。また、液晶組成物の色についても、いかなるものであってもよい。例えば、複数の二色性色素を混合して用いる等、黒色の液晶組成物を調製した場合には、電圧の印加によって白黒表示用の液晶素子としての利用が挙げられる。また、レッド、グリーン及びブルーに各々着色された液晶組成物を調製し、３種類の組成物を基板上に並置配置することにより、カラー表示用の液晶素子を作製することもできる。また、本発明の液晶素子は、積層構造を有していてもよい。例えば、イエロー、マゼンタ及びシアンに着色した液晶組成物の各々からなる層を３層積層させる構成；及びイエロー、マゼンタ及びシアンに着色した液晶組成物と、補色の関係にあるブルー、グリーン及びレッドに着色した液晶組成物の各々からなる層を並置配置させた層とを２層積層させる構成；及び黒に着色した液晶組成物の層と、レッド、ブルー及びグリーンの液晶組成物の各々からなる層を並置配置させた層とを、２層積層させる構成；などが挙げられる。
【実施例】
【００７４】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の主旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
【００７５】
［式（Ｉ）の化合物の合成例１］
上記例示化合物（１）を、下記スキームに従って合成した。
【００７６】
【化２２】
【００７７】
化合物（１−Ａ）を塩化チオニル中で加熱還流し、未反応の塩化チオニルを留去して化合物（１−Ｂ）を得た。次に、１，５−ペンタンジオール（１等量）とピリジン（４等量）のテトラヒドロフラン溶液に、化合物（１−Ｂ）（２等量）のテトラヒドロフラン溶液を加え、室温で攪拌することで、例示化合物（１）を得た。
1Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）： δ０．８０−１．８（ｍ，５８Ｈ）、δ１．９−２．０５（ｍ，４Ｈ）、δ２．１−２．２５（ｍ，２Ｈ）、δ４．０５−４．１５（ｔ，４Ｈ）。
相転移点： ｍｐ＝１０４℃。
【００７８】
例示化合物（２）も上記の方法と同様にして、但し、１，５−ペンタンジオールを１，９−ノナンジオールに代えることによって、合成した。
1Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）： δ０．８０−１．８（ｍ，５８Ｈ）、δ１．９−２．０５（ｍ，４Ｈ）、δ２．０５−２．３（ｍ，２Ｈ）、δ４．０−４．１５（ｔ，４Ｈ）。
相転移点：ｍｐ＝１０８℃。
【００７９】
例示化合物（４）も上記の方法と同様にして、但し、１，５−ペンタンジオールを３−メチルー１，５−ペンタンジオールに代えることによって、合成した。
1Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）： δ０．８０−１．８（ｍ，５８Ｈ）、δ１．９−２．０５（ｍ，４Ｈ）、δ２．０５−２．３（ｍ，２Ｈ）、δ４．０−４．１５（ｔ，４Ｈ）。
相転移点： ｍｐ＝９５℃。
【００８０】
例示化合物（７）も上記の方法と同様にして、但し、１，５−ペンタンジオールをジエチレングリコールに代えることによって、合成した。
1Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）： δ０．８０−１．８（ｍ，５８Ｈ）、δ１．９−２．０５（ｍ，４Ｈ）、δ２．０５−２．３（ｍ，２Ｈ）、δ４．０−４．１５（ｔ，４Ｈ）。
相転移点： ｍｐ＝８５℃。
【００８１】
［式（Ｉ）の化合物の合成例２］
上記例示化合物（１１）を、下記スキームに従って合成した。
【００８２】
【化２３】
【００８３】
１，８−オクタンジオール（２等量）とピリジン（２等量）のテトラヒドロフラン溶液に、前記化合物（１−Ｂ）（１等量）のテトラヒドロフラン溶液を加え、室温で攪拌することで、化合物（１１−Ａ）を得た(収率９１％)。次に、化合物（１１−Ｂ）を塩化チオニル中で加熱還流し、未反応の塩化チオニルを留去して化合物（１１−Ｃ）を得た。そして、化合物（１１−Ａ）(１等量)とピリジン（２等量）のテトラヒドロフラン溶液に、化合物（１１−Ｃ）（１等量）のテトラヒドロフラン溶液を加え、室温で攪拌することで、例示化合物（１１）を得た。
1Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）： δ０．８０−１．８５（ｍ，Ｈ）、δ１．９−２．０５（ｍ，４Ｈ）、δ２．１５−２．３（ｍ，２Ｈ）、δ４．０５
（ｔ，４Ｈ）。
相転移点： ｍｐ＝５３℃。
【００８４】
［実施例２：液晶組成物の調製例］
＜二色性色素の合成＞
二色性色素（１−１）及び（１−７）は、特開２００３−１９２６６４号公報に記載の方法に従い合成した。
【００８５】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−１）の調製（比較例）＞
商品名ＭＬＣ−６６０９（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）９０ｍｇ、及び下記の棒状化合物（Ｈ−１）１０ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで冷却させ、１晩放置した。
【００８６】
【化２４】
【００８７】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−２）の調製＞
商品名ＭＬＣ−６６０９（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）９５ｍｇ、及び例示化合物（１）５ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００８８】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−３）の調製＞
商品名ＭＬＣ−６６０９（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）９０ｍｇ、及び例示化合物（２）１０ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００８９】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−４）の調製＞
商品名ＭＬＣ−６６０９（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）９０ｍｇ、及び例示化合物（１１）１０ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００９０】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−５）の調製（比較例）＞
商品名ＺＬＩ−２８０６（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）８５ｍｇ、下記の低Δｎ化合物（Ｈ−２）１５ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００９１】
【化２５】
【００９２】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−６）の調製＞
商品名ＺＬＩ−２８０６（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）８５ｍｇ、低Δｎ化合物（Ｈ−２）１０ｍｇ、例示化合物（４）５ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００９３】
＜ホスト液晶の評価＞
ホスト液晶（ＨＬＣ−１、ＨＬＣ−２、ＨＬＣ−３、ＨＬＣ−４、ＨＬＣ−５、ＨＬＣ−６、ＭＬＣ−６６０９）を、くさび型液晶セル（ＫＣＲＫ−０７、商品名、ＥＨＣ． ＣＯ．，ＬＴＤ．製）に室温で注入し、３０℃における５５０ｎｍのΔｎを求めた。結果を表１、表２に示す。
【００９４】
【表１】
【００９５】
【表２】
【００９６】
表１に示した結果から明らかなように本発明の例示化合物を含有するホスト液晶（ＨＬＣ−２、ＨＬＣ−３、ＨＬＣ−４）の複屈折異方性Δｎは、本発明の例示化合物を含有しないホスト液晶（ＭＬＣ−６６０９）より低く、本発明の例示化合物の添加によりホスト液晶の複屈折率異方性Δｎが増加しないことがわかった。
【００９７】
また、表２に示した結果から明らかなように本発明の例示化合物を含有するホスト液晶物、（ＨＬＣ−６）の複屈折異方性Δｎは、本発明の例示化合物を含有しないホスト液晶物（ＨＬＣ−５）と比較して同等以下であり、本発明の例示化合物の添加によりホスト液晶の複屈折率異方性Δｎが増加しないことがわかった。
【００９８】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−１）の調製（比較例）＞
二色性色素（１−１）２．５ｍｇ、及び、上記で調製したホスト液晶（ＨＬＣ−１）１００ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００９９】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−７）の調製（比較例）＞
前述の＜液晶組成物（ＬＣＭ−１）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−１）をＭＬＣ−６６０９（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１００】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−２）の調製＞
前述の＜液晶組成物（ＬＣＭ−１）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−１）をホスト液晶（ＨＬＣ−２）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１０１】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−３）の調製＞
前述の＜液晶組成物（ＬＣＭ−１）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−１）をホスト液晶（ＨＬＣ−３）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１０２】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−４）の調製＞
前述の＜液晶組成物（ＬＣＭ−１）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−１）をホスト液晶（ＨＬＣ−４）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１０３】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−５）の調製（比較例）＞
二色性色素（１−８）２．５ｍｇ、及び、上記で調製したホスト液晶（ＨＬＣ−５）１００ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【０１０４】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−６）の調製＞
前述の＜液晶組成物（ＬＣＭ−５）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−５）をホスト液晶（ＨＬＣ−６）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１０５】
＜オーダーパラメーターの評価＞
上記で得られた液晶組成物の各々を、市販の液晶セル（ＫＳＲＰ−２５、商品名、ＥＨＣ． ＣＯ．，ＬＴＤ．製）に注入し、液晶素子をそれぞれ作製した。
作製した液晶素子に、ラビング方向と平行な偏光及び垂直な偏光を各々照射し、それぞれの吸収スペクトル（Ａ‖及びＡ⊥）を（株）島津製作所製の紫外可視分光光度計（ＵＶ２４００ＰＣ）にて測定した。極大吸収波長におけるＡ‖及びＡ⊥から、オーダーパラメーター（Ｓ）を下式１に従い求めた。結果を表３及び表４に示す。
式１
Ｓ ＝ （ Ａ‖−Ａ⊥）／（ Ａ‖＋２・Ａ⊥）
【０１０６】
【表３】
【０１０７】
【表４】
【０１０８】
表３に示した結果から明らかなように本発明の例示化合物を含有する液晶組成物、（ＬＣＭ−２、ＬＣＭ−３、ＬＣＭ−４）は、本発明の例示化合物を含有しない液晶組成物（ＬＣＭ−１、ＬＣＭ−７）と比較して、高いオーダーパラメーターを与えることが理解できる。
また、ＭＬＣ−６６０９にビシクロへキシル基を一つのみ有する化合物（Ｈ−１）を含有させると、オーダーパラメーターはかえって低下することが分かった。
【０１０９】
また、表４に示した結果から明らかなように本発明の例示化合物を含有する液晶組成物、（ＬＣＭ−６）は、本発明の例示化合物を含有しない液晶組成物（ＬＣＭ−５）と比較して、高いオーダーパラメーターを与えることがわかった。
【０１１０】
＜液晶組成物（ＣＬＣＭ−５）の調製（比較例）＞
二色性色素として二色性色素（１−８）の５ｍｇ、ホスト液晶（ＨＬＣ−５）１００ｍｇ、及び、カイラル剤としてＲ−１０１１（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）０．３７ｍｇを混合し、該混合物を１３０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【０１１１】
＜液晶組成物（ＣＬＣＭ−６）の調製＞
前述の＜液晶組成物（ＣＬＣＭ−５）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−５）をホスト液晶（ＨＬＣ−６）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１１２】
［実施例４：液晶素子の作製例］
上記で得られた液晶組成物の各々（ＬＣＭ−１、ＬＣＭ−２、ＬＣＭ−３、ＬＣＭ−４、ＬＣＭ−７、ＣＬＣＭ−５、ＣＬＣＭ−６）を、ニッポ電機製の液晶セルに注入し、液晶素子を作製した。用いた液晶セル用の基板は、ＩＴＯ透明電極層が形成されたガラス基板（厚み１．１ｍｍ）であり、セルギャップ１５μｍで、エポキシ樹脂シール付きであり、一対の基板の対向面には、日産化学製ポリイミド配向膜ＳＥ−５３００（垂直配向）が形成されたものである。
【０１１３】
＜透過率の評価＞
作製した液晶素子（ＬＣＭ−１、ＬＣＭ−２、ＬＣＭ−３、ＬＣＭ−４、ＬＣＭ−７）の画像表示面側において、透明表示の透過率を、分光光度測定器（島津製作所社製、ＵＶ−２４００ＰＣ）を用いて測定した。結果を表５に示す。
【０１１４】
【表５】
【０１１５】
＜コントラスト比の評価＞
作製した液晶素子（ＣＬＣＭ−５、ＣＬＣＭ−６）の画像表示面側において、コントラスト比（透明表示の透過率／色表示の透過率）を、分光光度測定器（島津製作所社製、ＵＶ−２４００ＰＣ）を用いて測定した。なお、色表示側は、１００Ｈｚ、２０Ｖの電圧を印加した。結果を表6に示す。
【０１１６】
【表６】
【０１１７】
表５に示した結果より、例示化合物（１又は２又は１１）、二色性色素を含む液晶組成物（ＬＣＭ−２、ＬＣＭ−３、ＬＣＭ−４）を用いて作製された本発明の液晶素子は、本発明の例示化合物を含有しない液晶組成物（ＬＣＭ−１、ＬＣＭ−７）を用いて作製された液晶素子と比較して、透明表示時の透過率が増加することがわかった。
【０１１８】
表６に示した結果より、例示化合物（４）、二色性色素、液晶、及び、カイラル剤を含む液晶組成物（ＣＬＣＭ−６）を用いて作製された本発明の液晶素子は、例示化合物（４）を含有しない液晶組成物（ＣＬＣＭ−５）を用いて作製された液晶素子と比較して、透明表示時の透過率が増加し、その結果として素子の表示コントラストが大きくなることがわかった。
【０１１９】
以上の結果から、一般式（Ｉ）で表される化合物を含有する液晶組成物は、液晶中の二色性色素のＳ値を向上することが確認された。さらに、該液晶組成物を用いて作製した液晶素子は、一般式（Ｉ）で表される化合物を含有しない液晶組成物を用いて作製した液晶素子と比較して、電圧無印加時における透過率が大きくなり、表示コントラストが大きくなることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明の液晶組成物は、液晶素子の作製に広く用いることができ、特にゲストホスト方式液晶表示素子の作製に用いるのが好ましい。本発明の液晶組成物を用いて作製されたゲストホスト方式液晶表示素子は、高い表示コントラスト比を与える。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶組成物及び該液晶組成物を含有する液晶層を有する液晶素子に関し、特にゲストホスト（「ＧＨ」という場合がある）方式の液晶素子に好適に利用できる液晶素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル情報の普及に伴い、デジタル情報を表示するためのディスプレイ（以下、電子ペーパーと呼ぶ）の重要性が増している。電子ペーパーに要求される性能としては、高い視認性と低消費電力が挙げられる。高い視認性とは、紙に近い白地を意味しており、そのためには、紙と同様の散乱白地に基づく表示方式が適している。低消費電力に関しては、反射型表示方式が、自発光型表示方式よりも低消費電力である。これまで、電子ペーパーとして、多くの方式が提案されている。例えば、反射型液晶表示方式、電気泳動表示方式、磁気泳動表示方式、二色球回転方式、エレクトロクロミック表示方式、ロイコサーマル表示方式などである。いずれの方式についても、高い視認性という観点からは、満足できるレベルにはなく、その改善が求められていた。
【０００３】
液晶素子（液晶表示素子）については、すでに多くの方式が提案されており、中でもゲストホスト方式の液晶素子は、明るい表示が可能であって、反射型に適した液晶素子として期待されている。ゲストホスト方式は、ホストであるネマチック液晶中にゲストとして二色性色素を溶解させた液晶組成物を用いる表示方式である。二色性色素は、１軸の光吸収軸を有し、光吸収軸方向に振動する光のみを吸収することから、電場による液晶の動きに合わせて、二色性色素の配向を変化させ、光吸収軸の向きを制御することにより、セルの吸光状態を変化させることができる。
【０００４】
ゲストホスト方式液晶素子の表示コントラストは、液晶層を構成する液晶組成物中の二色性色素のオーダーパラメーター（Ｓ値とも呼ぶ）もしくはホスト液晶、又はセル構造によって左右されることが知られている。一般に、ネマチック液晶と二色性色素を組み合わせた液晶組成物は、配向処理した基板間に存在した場合には、ネマチック液晶が一軸配向状態をとるため片側の直線偏光しか吸収できず、半分の光が透過するため、表示コントラスト比が上がらない。また、配向処理をしていない基板間に、ネマチック液晶と二色性色素を組み合わせた液晶組成物を注入した場合にも、マルチドメイン状態をとるため、片側の直線偏光しか吸収できず、半分の光が透過するため、表示コントラスト比が上がらない。そのため、全方位の光を吸収させる方式として、カイラル剤との組み合わせによるカイラルネマチック相を利用した相転移型ゲストホスト方式が提案された（非特許文献１参照）。この方式では、偏光板を使用しない明るい表示が可能となる（特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｄ．Ｌ．Ｗｈｉｔｅ；Ｇ．Ｎ．Ｔａｙｌｏｒ；Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４５，４７１８（１９７４）
【特許文献１】特開２００６−８３３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、表示コントラストが高い液晶素子、特に相転移型ゲストホスト方式の液晶素子、並びに、かかる液晶素子の作製に有用な新規な液晶組成物及び化合物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段は以下の通りである。
［１］ 少なくとも１種の下記一般式（Ｉ）で表される化合物、及び少なくとも１種の二色性色素を含有する液晶組成物：
【化１】
一般式（Ｉ）において、
Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＬ4は各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
環Ａ1と環Ａ2は各々独立に、置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｒ1及びＲ2は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し、アルキル基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ1は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基、又は下記一般式（II）で表される基を表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
【０００７】
【化２】
（一般式（II）において、
Ｌ5及びＬ6は各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
環Ａ3は置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ2及びＹ3は各々独立に炭素数１〜１０の置換もしくは無置換アルキレンを表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。）；
環Ａ1と環Ａ2とを連結する−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、６原子以上の原子団であり；
ｎ及びｍは各々独立に１〜３の整数を表わす。
【０００８】
［２］ 前記一般式（Ｉ）において、ｎ及びｍの双方が２であることを特徴とする［１］の液晶組成物。
［３］ 少なくとも１種のカイラル剤をさらに含有することを特徴とする［１］又は［２］の液晶組成物。
［４］ 少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に液晶層を有し、該液晶層が、［１］〜［３］のいずれかの液晶組成物を含有する液晶素子。
［５］ 少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に高分子媒体層を有し、該高分子媒体層が、高分子と該高分子中に分散された［１］〜［３］のいずれかの液晶組成物とを含む液晶素子。
［６］ 少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に液晶層を有し、該液晶層が、［１］〜［３］のいずれかの液晶組成物を含むマイクロカプセルを含有する液晶素子。
【０００９】
［７］ 下記一般式（III）で表される化合物：
【化３】
一般式（III）において、
Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ3a及びＬ4aは各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3a−、−ＮＲ3a−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3a−、−ＮＲ3a−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3a−ＣＯ−ＮＲ3a−（Ｒ3aは水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
Ｒ1a及びＲ2aは各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し、アルキル基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ1aは炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基を表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
ビシクロへキシレンを連結する−Ｌ3a−Ｙ1a−Ｌ4a−は、６原子以上の原子団である。
【００１０】
［８］ 前記一般式（III）中、Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ3a及びＬ4aがそれぞれ、単結合、酸素、−ＣＨ2Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、又は−ＣＯ−Ｏ−を表わし；
Ｙ1aが炭素数５〜１０の直鎖状の無置換アルキレン基、又は炭素数５〜１０の無置換のアルキレン鎖の−ＣＨ2−ＣＨ2−の一部又は全部が、以下に示す構造のいずれかに対掌中心を有することなく置き換わった基を表わすことを特徴とする［７］の化合物：
【化４】
。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表示コントラストが高い液晶素子、特に相転移型ゲストホスト方式の液晶素子を提供することができる。また、本発明によれば、かかる液晶素子の作製に有用な新規な液晶組成物及び化合物を提供することができる。
【発明の実施の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」はその前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本発明は、シクロへキシレン基が原子数６以上の原子団を介して連結された構造を有する化合物の少なくとも１種と、二色性色素の少なくとも１種とを含有する液晶組成物に関する。
本発明の液晶組成物は、ホスト液晶の全部もしくは一部として、又はホスト液晶の助剤として、所定の構造の棒状脂肪族化合物を含有しているので、屈折率異方性Δｎを小さくでき、且つ該液晶組成物中の二色性色素のオーダーパラメータ（Ｓ値）を向上させることができる。その結果、本発明の液晶組成物を利用したＧＨモード、特に相転移型ＧＨモードの液晶素子は、高い表示コントラストを実現できる。
【００１３】
以下、本発明に用いられる種々の材料について説明する。
［一般式（Ｉ）で表される化合物］
本発明の液晶組成物は、下記一般式（Ｉ）で表される化合物の少なくとも１種を含有する。本発明の液晶組成物において、該化合物は、ホスト液晶の一部もしくは全部として含有されていてもよいし、又はホスト液晶の助剤として含有されていてもよい。下記一般式（Ｉ）で表される化合物は、分子長軸方向の分極率が小さく、且つ高アスペクト比の分子構造を有するので、かかる化合物を含有する液晶組成物の屈折率異方性Δｎは小さくなり、且つ二色性色素のＳ値を大きくすることができる。
【００１４】
【化５】
【００１５】
一般式（Ｉ）において、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＬ4は各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基を表わす。
環Ａ1と環Ａ2は各々独立に、置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。
環Ａ1と環Ａ2は、少なくとも６原子以上の連結鎖で連結されているものとする。即ち、式中の−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、原子数６以上の原子団からなる。
ｎ及びｍは各々独立に、１〜３のいずれかの整数を表わす。
Ｒ1及びＲ2は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し、アルキル基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。
【００１６】
Ｙ1は炭素数１〜２０（好ましくは炭素数３〜１２、より好ましくは炭素数５〜１０）の置換もしくは無置換アルキレン基、又は一般式（II）で表される構造を表し、該アルキレン基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。
【００１７】
【化６】
【００１８】
一般式（II）において、
Ｌ5及びＬ6は各々独立に前述のＬ1と同様の連結基を表し、即ち、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基を表わす。
環Ａ3は前述の環Ａ1と同様の構造を表し、即ち、置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。
Ｙ2及びＹ3は各々独立に炭素数１〜１０の置換もしくは無置換アルキレンを表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。
【００１９】
上記一般式（Ｉ）において、環Ａ1及びＡ2は無置換シクロへキシレンであるのが好ましく、１，４−トランス構造である無置換シクロへキシレンであることがより好ましい。
【００２０】
上記一般式（Ｉ）において、ｎ及びｍがそれぞれ表す整数のうち、ｎ＋ｍ＝４であることが好ましく、さらに好ましくはｎ及びｍの双方が２である。
【００２１】
上記一般式（Ｉ）及び一般式（II）において、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＬ4が表す連結鎖として、好ましくは単結合、酸素、−ＣＨ2Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−である。
【００２２】
上記一般式（II）において、環Ａ3は無置換シクロへキシレンであるのが好ましく、１，４−トランス構造の無置換シクロへキシレンであることがより好ましい。
【００２３】
上記一般式（Ｉ）及び（II）におけるＹ1、Ｙ2及びＹ3がそれぞれ表わすアルキレン基は、分岐構造を含んでいてもよい。また、置換基を有していてもよい。該置換基の例には、ハロゲン原子（フッ素、塩素、及び臭素原子等）等が含まれる。
Ｙ1、Ｙ2及びＹ3はそれぞれ、炭素数が５〜１０の直鎖状の無置換アルキレン基、又は炭素数が５〜１０の無置換のアルキレン鎖の−ＣＨ2−ＣＨ2−の一部又は全部が、以下に示す構造のいずれかに置き換わった基であるのが好ましい。
【００２４】
【化７】
【００２５】
さらに、炭素数が５〜１０の無置換のアルキレン鎖中に、下記構造を含んだ基であるのが好ましい。
【００２６】
【化８】
【００２７】
前記一般式（Ｉ）中、環Ａ1と環Ａ2とを連結する連結鎖−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、６原子以上の原子団である。−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、６以上の原子が直鎖状に結合した原子団（但し、各原子は置換可能な場合は置換されていてもよい）からなる基であるのが好ましく、原子数６〜１６の直鎖状に結合した原子団からなる基であるのがより好ましく、原子数９〜１３の直鎖状に結合した原子団からなる基であるのがより好ましい。
【００２８】
上記一般式（Ｉ）において、Ｒ1及びＲ2はそれぞれ、置換もしくは無置換の炭素数１〜１０（好ましくは炭素数３〜６）のアルキル基であることが好ましい。置換基の例には、ハロゲン原子（フッ素、塩素、及び臭素原子等）等が含まれる。中でも、炭素数が１〜１０の無置換アルキル基であるのが好ましく、炭素数３〜６の無置換アルキル基であるのがより好ましい。
【００２９】
前記一般式（Ｉ）で表わされる化合物の例には、下記一般式（III）で表わされる化合物が含まれる。
【００３０】
【化９】
【００３１】
前記一般式（III）中、Ｒ1a、Ｌ1a、Ｌ3a、Ｌ4a、Ｌ2a及びＲ2aはそれぞれ、前記一般式（Ｉ）中の、Ｒ1、Ｌ1、Ｌ3、Ｌ4、Ｌ2及びＲ2のそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同様である。
Ｒ1a及びＲ2aはそれぞれ、炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキル基であるのが好ましく、炭素数３〜６の無置換アルキル基であるのが好ましい。
Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ3a及びＬ4aはそれぞれ、単結合、酸素、−ＣＨ2Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、又は−ＣＯ−Ｏ−であるのが好ましい。
【００３２】
前記式（III）中、Ｙ1aは炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基を表す。該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。Ｙ1aは、炭素数が５〜１０の直鎖状の無置換アルキレン基であるか、又は炭素数が５〜１０の無置換のアルキレン鎖の−ＣＨ2−ＣＨ2−の一部又は全部が、以下に示す構造のいずれかに対掌中心を有することなく置き換わった基であるのが好ましい。
【００３３】
【化１０】
【００３４】
さらに、炭素数が５〜１０の無置換のアルキレン鎖中に、下記構造を対掌中心を有することなく含んだ基であるのが好ましい。
【００３５】
【化１１】
【００３６】
以下に、一般式（Ｉ）で表される化合物の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によって何ら限定されることはない。下記化合物に関しては、指定のない限り括弧（ ）内の数字にて例示化合物（Ｘ）と示す。
【００３７】
【化１２】
【００３８】
【化１３】
【００３９】
【化１４】
【００４０】
【化１５】
【００４１】
前記一般式（Ｉ）で表される化合物は、既知の方法を参照して合成することができる。
【００４２】
前記一般式（Ｉ）で表される化合物は、液晶を発現する化合物としてホスト液晶の一部又は全部として用いることができる。また、前記一般式（Ｉ）で表される化合物は非液晶性助剤として添加されていてもよい。
【００４３】
本発明の液晶組成物中には、前記一般式（Ｉ）で表される化合物を一種のみ含有させてもよいし、複数種を含有させてもよい。前記液晶組成物中における、前記一般式（Ｉ）で表される化合物の含有量については特に制限されず、該化合物の組成物中における役割、機能等によって、その好ましい範囲も異なる。例えば、ホスト液晶の一部、またはホスト液晶の助剤等として用いる場合は、ホスト液晶の質量に対して１〜２０質量％であるのが好ましく、１〜１０質量％であるのがより好ましい。
但し、前記範囲に限定されるものではなく、調製したホスト液晶の屈折率異方性Δｎ、色素溶解度、色素のオーダーパラメータを測定することで、所望の表示コントラストに必要なホスト液晶の組成を決定するのが好ましい。
【００４４】
［二色性色素］
本発明の液晶組成物において、二色性色素は、ホスト液晶中に溶解し、光を吸収する機能を有する化合物である。二色性色素は、二色比（Ｒ）及びオーダーパラメーター（Ｓ）が大きく、ホスト液晶に対して良好な相溶性を示すことが好ましい。二色性色素としては、吸収極大ならびに吸収帯に関しては、いかなるものであってもよいが、イエロー域（Ｙ）、マゼンタ域（Ｍ）、あるいはシアン域（Ｃ）に吸収極大を有する場合が好ましい。また、本発明の液晶素子に用いられる二色性色素は、単独で使用してもよいが、複数を混合したものであってもよい。複数の色素を混合する場合には、Ｙ、Ｍ、Ｃに吸収極大を有する二色性色素の混合物を用いるのが好ましい。公知の二色性色素としては、例えば Ａ．Ｖ．Ｉｖａｓｈｃｈｅｎｋｏ著、Ｄｉａｃｈｒｏｎｉｃ Ｄｙｅｓ ｆｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＣＲＣ社、１９９４年に記載のものが挙げられる。イエロー色素、マゼンタ色素ならびにシアン色素を混合することによるフルカラー化表示を行う方法については、「カラーケミストリー」（時田澄男著、丸善、１９８２年）に詳しい。ここでいう、イエロー域とは、４３０〜４９０ｎｍの範囲、マゼンタ域とは、５００〜５８０ｎｍの範囲、シアン域とは６００〜７００ｎｍの範囲である。
【００４５】
前記二色性色素の発色団はいかなるものであってもよいが、例えば、アゾ色素、アントラキノン色素、ペリレン色素、メロシアニン色素、アゾメチン色素、フタロペリレン色素、インジゴ色素、アズレン色素、ジオキサジン色素、ポリチオフェン色素、フェノキサジン色素などが挙げられる。好ましくはアゾ色素、アントラキノン色素、フェノキサジン色素であり、特に好ましくはアントラキノン色素、フェノキサゾン色素（フェノキサジン−３−オン）である。
【００４６】
アゾ色素はモノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素、テトラキスアゾ色素、ペンタキスアゾ色素などいかなるものであってもよいが、好ましくはモノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素である。
アゾ色素に含まれる環構造としては芳香族基（ベンゼン環、ナフタレン環など）のほかにも複素環（キノリン環、ピリジン環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリミジン環など）であってもよい。
【００４７】
アントラキノン色素の置換基としては、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含むものが好ましく、例えば、アルコキシ、アリーロキシ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルアミノ、アリールアミノ基である。該置換基の置換数はいかなる数であってもよいが、ジ置換、トリ置換、テトラキス置換が好ましく、特に好ましくはジ置換、トリ置換である。該置換基の置換位置はいかなる場所であってもよいが、好ましくは１，４位ジ置換、１，５位ジ置換、１，４，５位トリ置換、１，２，４位トリ置換、１，２，５位トリ置換、１，２，４，５位テトラ置換、１，２，５，６位テトラ置換構造である。
【００４８】
フェノキサゾン色素（フェノキサジン−３−オン）の置換基としては、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含むものが好ましく、例えば、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルアミノ、アリールアミノ基である。
【００４９】
以下に、本発明に使用可能な二色性色素の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によってなんら限定されるものではない。
【００５０】
【化１６】
【００５１】
【化１７】
【００５２】
【化１８】
【００５３】
【化１９】
【００５４】
以下に、本発明に使用可能なアゾ系二色性色素の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によってなんら限定されるものではない。
【００５５】
【化２０】
【００５６】
以下に本発明に使用可能なジオキサジン系二色性色素ならびにメロシアニン系二色性色素の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によってなんら限定されるものではない。
【００５７】
【化２１】
【００５８】
本発明の液晶組成物及び液晶素子において、ホスト液晶及び二色性色素の含有量については制限はないが、二色性色素の含有量（混合物の場合には、二色性色素の全含有量）は、ホスト液晶の含有量（式（Ｉ）で表される化合物がホスト液晶である場合は、該化合物の含有量）に対して０．１〜１５質量％であることが好ましく、０．５〜６質量％であることが特に好ましい。また、液晶セルの吸収スペクトルを測定することで、所望の光学濃度に必要な色素濃度を決定することが望ましい。
【００５９】
［他の成分］
本発明の液晶組成物は、前記一般式（Ｉ）で表される化合物及び二色性色素以外に、他の成分を含有していてもよい。
（ホスト液晶）
本発明の液晶組成物は、液晶を含有しているのが好ましい。該液晶は、及び液晶素子に使用可能なホスト液晶とは、電界の作用により、その配向状態を変化させ、ゲストとして溶解されている二色性色素の配向状態を制御する機能を有する液晶、即ち、ゲスト液晶として機能する液晶であるのが好ましい。前記一般式（Ｉ）で表される化合物が単独でゲスト液晶として機能し得る場合は、別途液晶を添加する必要はない。
【００６０】
前記ホスト液晶は、ネマチック相を示す液晶であるのが好ましい。ホスト液晶は、前記一般式（Ｉ）で表される化合物の少なくとも１種類と公知の液晶化合物との混合物であるのが好ましい。ホスト液晶の屈折率異方性（Δｎ）の絶対値は０．２５以下のものが好ましい。より好ましくは、｜Δｎ｜＜０．１５であり、さらに好ましくは、｜Δｎ｜＜０．１０であり、よりさらに好ましくは、｜Δｎ｜＜０．０５である。
【００６１】
液晶化合物の具体例としては、アゾメチン化合物、シアノビフェニル化合物、シアノフェニルエステル、フッ素置換フェニルエステル、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、フッ素置換シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、シアノフェニルシクロヘキサン、フッ素置換フェニルシクロヘキサン、シアノ置換フェニルピリミジン、フッ素置換フェニルピリミジン、アルコキシ置換フェニルピリミジン、フッ素置換アルコキシ置換フェニルピリミジン、フェニルジオキサン、トラン系化合物、フッ素置換トラン系化合物、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリルなどが挙げられる。「液晶デバイスハンドブック」（日本学術振興会第１４２委員会編、日刊工業新聞社、１９８９年）の第１５４〜１９２頁及び第７１５〜７２２頁に記載の液晶化合物を用いることができる。ＴＦＴ駆動に適したフッ素置換されたホスト液晶を使用することもできる。例えば、Ｍｅｒｃｋ社の液晶（ＺＬＩ−４６９２、２８０６、ＭＬＣ−６２６７、６２８４、６２８７、６２８８、６４０６、６４２２、６４２３、６４２５、６４３５、６４３７、７７００、７８００、９０００、９１００、９２００、９３００、１００００など）、チッソ社の液晶（ＬＩＸＯＮ５０３６ｘｘ、５０３７ｘｘ、５０３９ｘｘ、５０４０ｘｘ、５０４１ｘｘなど）が挙げられる。
本発明に用いるホスト液晶は、誘電率異方性が正であっても負であってもよい。
【００６２】
（カイラル剤）
また、本発明の液晶組成物には、カイラル剤を添加してもよい。カイラル剤を添加することにより、相転移型ゲストホスト方式の液晶素子の材料としてより適する。カイラル剤とは、光学活性物質であって、前記ホスト液晶材料に添加することで、該液晶組成物がカイラルネマチック相を示すようになるもののことをいう。例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第１９９〜２０２頁に記載のＴＮ、ＳＴＮ用カイラル剤が挙げられる。
【００６３】
本発明の液晶組成物において、ホスト液晶及びカイラル剤の含有量については制限はないが、本発明の液晶素子として用いる液晶セルのセルギャップをｄ、液晶のヘリカルピッチをＰとしたときに、０．１≦ｄ／Ｐ≦２０となるように含有されることが好ましく、より好ましくは、０．２５≦ｄ／Ｐ≦５であり、さらに好ましくは、０．４≦ｄ／Ｐ≦２であり、よりさらに好ましくは、０．５≦ｄ／Ｐ≦１．５である。
なおヘリカルピッチとは、液晶分子のらせん構造が３６０°旋回する距離として定義される。
【００６４】
（その他の添加物剤）
本発明の液晶組成物には、ホスト液晶の物性を所望の範囲に変化させることを目的として（例えば、液晶相の温度範囲を所望の範囲にすることを目的として）、液晶性を示さない化合物を添加してもよい。また、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの化合物を含有させてもよい。
【００６５】
本発明の液晶組成物の調製方法については特に制限されず、通常用いられる手段で各成分を混合することで調製できる。前記二色性色素は、ホスト液晶中に溶解しいているのが好ましい。ホスト液晶への前記二色性色素の溶解は、機械的攪拌、加熱、超音波、あるいはその組合せなどを利用することができる。
【００６６】
[液晶素子]
本発明の液晶素子は、本発明の液晶組成物を含有する液晶層を備えた液晶素子である。本発明の液晶素子は、例えば、一対の電極基板（少なくとも一方は透明電極基板であるのが好ましい）間と、一対の電極基板に挟持される本発明の液晶組成物を含有する液晶層とから構成することができる。前記基板としては、通常ガラスあるいはプラスチック基板が用いられ、プラスチック基板としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。基板については、例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第２１８〜２３１頁に詳しい。その基板上には、電極層が形成され、好ましくは透明電極である。その電極層としては、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズなどが用いられる。透明電極については、例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第２３２〜２３９頁に記載のものが用いられる。
【００６７】
本発明の液晶素子は液晶を配向させる目的で、液晶と基板の接する表面に配向処理を施した層を形成することが好ましい。該配向処理としては、例えば、４級アンモニウム塩を塗布し配向させる方法、ポリイミドを塗布しラビング処理により配向する方法、ＳｉＯxを斜め方向から蒸着して配向する方法、さらには、光異性化を利用した光照射による配向方法などが挙げられる。配向膜については、例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第２４０〜２５６頁に記載のものが用いられる。
【００６８】
本発明の液晶素子は基板同士をスペーサーなどを介して、１〜５０μｍの間隔を設け、その空間に本発明の液晶組成物を注入して作製することができる。スペーサーについては、例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第２５７〜２６２頁に記載のものが用いられる。本発明の液晶組成物は、基板上に塗布あるいは印刷することにより基板間の空間に配置することができる。
【００６９】
本発明の液晶素子は、単純マトリックス駆動方式あるいは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを用いたアクテイブマトリックス駆動方式を用いて駆動することができる。駆動方式については、例えば、「液晶デバイスハンドブック」（日本学術振興会第１４２委員会編、日刊工業新聞社、１９８９年）の第３８７〜４６０頁に詳細が記載され、本発明の液晶素子の駆動方法として利用できる。
【００７０】
本発明の液晶素子を用いた液晶ディスプレイは、いかなる方式であってもよい。例えば、日本学術振興会第１４２委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、１９８９年、第３０９頁に記載のゲストホスト方式に記載されている（１）ホモジニアス配向、（２）ホメオトロピック配向、Ｗｈｉｔｅ−Ｔａｙｌｏｒ型（相転移）として（３）フォーカルコニック配向及び（４）ホメオトロピック配向、（５）Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ（ＳＴＮ）との組合せ、（６）強誘電性液晶（ＦＬＣ）との組合せ、また、内田龍男監修、反射型カラーＬＣＤ総合技術、シーエムシー社、１９９９年、第２−１章（ＧＨモード反射型カラーＬＣＤ）、第１５〜１６頁に記載されている、（１）Ｈｅｉｌｍｅｉｅｒ型ＧＨモード、（２）１／４波長板型ＧＨモード、（３）２層型ＧＨモード、（４）相転移型ＧＨモード、（５）高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）型ＧＨモードなどが挙げられる。
【００７１】
さらに、本発明の液晶素子は特開平１０−６７９９０号、同１０−２３９７０２号、同１０−１３３２２３号、同１０−３３９８８１号、同１１−５２４１１号、同１１−６４８８０号、特開２０００−２２１５３８号などに記載されている積層型ＧＨモードに用いることができる。また、本発明の液晶素子は、特開平１１−２４０９０号などに記載されているマイクロカプセルを利用したＧＨモードに用いることができる。即ち、本発明の液晶素子の一実施形態は、少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に液晶層を有し、該液晶層が本発明の液晶組成物を含むマイクロカプセルを含有する、マイクロカプセルを利用したＧＨモードの液晶素子である。さらに、本発明の液晶素子は、特開平５−６１０２５号、同５−２６５０５３号、同６−３６９１号、同６−２３０６１号、同５−２０３９４０号、同６−２４２４２３号、同６−２８９３７６号、同８−２７８４９０号、同９−８１３１７４号に記載されている高分子分散液晶型ＧＨモードに用いることができる。即ち、本発明の液晶素子の一態様は、少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に高分子媒体層を有し、該高分子媒体層が、高分子と、該高分子中に分散された本発明の液晶組成物とを含む、高分子分散液晶型ＧＨモード液晶素子である。
【００７２】
さらに、本発明の液晶素子は、特開平６−２３５９３１号、同６−２３５９４０号、同６−２６５８５９号、同７−５６１７４号、同９−１４６１２４号、同９−１９７３８８号、同１０−２０３４６号、同１０−３１２０７号、同１０−３１２１６号、同１０−３１２３１号、同１０−３１２３２号、同１０−３１２３３号、同１０−３１２３４号、同１０−８２９８６号、同１０−９０６７４号、同１０−１１１５１３号、同１０−１１１５２３号、同１０−１２３５０９号、同１０−１２３５１０号、同１０−２０６８５１号、同１０−２５３９９３号、同１０−２６８３００号、同１１−１４９２５２号、特開２０００−２８７４などに記載されている反射型液晶ディスプレイに用いることができる。
【００７３】
本発明の液晶素子は、複数の二色性色素を含有する液晶組成物を利用したものであってもよい。また、液晶組成物の色についても、いかなるものであってもよい。例えば、複数の二色性色素を混合して用いる等、黒色の液晶組成物を調製した場合には、電圧の印加によって白黒表示用の液晶素子としての利用が挙げられる。また、レッド、グリーン及びブルーに各々着色された液晶組成物を調製し、３種類の組成物を基板上に並置配置することにより、カラー表示用の液晶素子を作製することもできる。また、本発明の液晶素子は、積層構造を有していてもよい。例えば、イエロー、マゼンタ及びシアンに着色した液晶組成物の各々からなる層を３層積層させる構成；及びイエロー、マゼンタ及びシアンに着色した液晶組成物と、補色の関係にあるブルー、グリーン及びレッドに着色した液晶組成物の各々からなる層を並置配置させた層とを２層積層させる構成；及び黒に着色した液晶組成物の層と、レッド、ブルー及びグリーンの液晶組成物の各々からなる層を並置配置させた層とを、２層積層させる構成；などが挙げられる。
【実施例】
【００７４】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の主旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
【００７５】
［式（Ｉ）の化合物の合成例１］
上記例示化合物（１）を、下記スキームに従って合成した。
【００７６】
【化２２】
【００７７】
化合物（１−Ａ）を塩化チオニル中で加熱還流し、未反応の塩化チオニルを留去して化合物（１−Ｂ）を得た。次に、１，５−ペンタンジオール（１等量）とピリジン（４等量）のテトラヒドロフラン溶液に、化合物（１−Ｂ）（２等量）のテトラヒドロフラン溶液を加え、室温で攪拌することで、例示化合物（１）を得た。
1Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）： δ０．８０−１．８（ｍ，５８Ｈ）、δ１．９−２．０５（ｍ，４Ｈ）、δ２．１−２．２５（ｍ，２Ｈ）、δ４．０５−４．１５（ｔ，４Ｈ）。
相転移点： ｍｐ＝１０４℃。
【００７８】
例示化合物（２）も上記の方法と同様にして、但し、１，５−ペンタンジオールを１，９−ノナンジオールに代えることによって、合成した。
1Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）： δ０．８０−１．８（ｍ，５８Ｈ）、δ１．９−２．０５（ｍ，４Ｈ）、δ２．０５−２．３（ｍ，２Ｈ）、δ４．０−４．１５（ｔ，４Ｈ）。
相転移点：ｍｐ＝１０８℃。
【００７９】
例示化合物（４）も上記の方法と同様にして、但し、１，５−ペンタンジオールを３−メチルー１，５−ペンタンジオールに代えることによって、合成した。
1Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）： δ０．８０−１．８（ｍ，５８Ｈ）、δ１．９−２．０５（ｍ，４Ｈ）、δ２．０５−２．３（ｍ，２Ｈ）、δ４．０−４．１５（ｔ，４Ｈ）。
相転移点： ｍｐ＝９５℃。
【００８０】
例示化合物（７）も上記の方法と同様にして、但し、１，５−ペンタンジオールをジエチレングリコールに代えることによって、合成した。
1Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）： δ０．８０−１．８（ｍ，５８Ｈ）、δ１．９−２．０５（ｍ，４Ｈ）、δ２．０５−２．３（ｍ，２Ｈ）、δ４．０−４．１５（ｔ，４Ｈ）。
相転移点： ｍｐ＝８５℃。
【００８１】
［式（Ｉ）の化合物の合成例２］
上記例示化合物（１１）を、下記スキームに従って合成した。
【００８２】
【化２３】
【００８３】
１，８−オクタンジオール（２等量）とピリジン（２等量）のテトラヒドロフラン溶液に、前記化合物（１−Ｂ）（１等量）のテトラヒドロフラン溶液を加え、室温で攪拌することで、化合物（１１−Ａ）を得た(収率９１％)。次に、化合物（１１−Ｂ）を塩化チオニル中で加熱還流し、未反応の塩化チオニルを留去して化合物（１１−Ｃ）を得た。そして、化合物（１１−Ａ）(１等量)とピリジン（２等量）のテトラヒドロフラン溶液に、化合物（１１−Ｃ）（１等量）のテトラヒドロフラン溶液を加え、室温で攪拌することで、例示化合物（１１）を得た。
1Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）： δ０．８０−１．８５（ｍ，Ｈ）、δ１．９−２．０５（ｍ，４Ｈ）、δ２．１５−２．３（ｍ，２Ｈ）、δ４．０５
（ｔ，４Ｈ）。
相転移点： ｍｐ＝５３℃。
【００８４】
［実施例２：液晶組成物の調製例］
＜二色性色素の合成＞
二色性色素（１−１）及び（１−７）は、特開２００３−１９２６６４号公報に記載の方法に従い合成した。
【００８５】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−１）の調製（比較例）＞
商品名ＭＬＣ−６６０９（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）９０ｍｇ、及び下記の棒状化合物（Ｈ−１）１０ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで冷却させ、１晩放置した。
【００８６】
【化２４】
【００８７】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−２）の調製＞
商品名ＭＬＣ−６６０９（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）９５ｍｇ、及び例示化合物（１）５ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００８８】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−３）の調製＞
商品名ＭＬＣ−６６０９（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）９０ｍｇ、及び例示化合物（２）１０ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００８９】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−４）の調製＞
商品名ＭＬＣ−６６０９（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）９０ｍｇ、及び例示化合物（１１）１０ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００９０】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−５）の調製（比較例）＞
商品名ＺＬＩ−２８０６（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）８５ｍｇ、下記の低Δｎ化合物（Ｈ−２）１５ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００９１】
【化２５】
【００９２】
＜ホスト液晶（ＨＬＣ−６）の調製＞
商品名ＺＬＩ−２８０６（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）８５ｍｇ、低Δｎ化合物（Ｈ−２）１０ｍｇ、例示化合物（４）５ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００９３】
＜ホスト液晶の評価＞
ホスト液晶（ＨＬＣ−１、ＨＬＣ−２、ＨＬＣ−３、ＨＬＣ−４、ＨＬＣ−５、ＨＬＣ−６、ＭＬＣ−６６０９）を、くさび型液晶セル（ＫＣＲＫ−０７、商品名、ＥＨＣ． ＣＯ．，ＬＴＤ．製）に室温で注入し、３０℃における５５０ｎｍのΔｎを求めた。結果を表１、表２に示す。
【００９４】
【表１】
【００９５】
【表２】
【００９６】
表１に示した結果から明らかなように本発明の例示化合物を含有するホスト液晶（ＨＬＣ−２、ＨＬＣ−３、ＨＬＣ−４）の複屈折異方性Δｎは、本発明の例示化合物を含有しないホスト液晶（ＭＬＣ−６６０９）より低く、本発明の例示化合物の添加によりホスト液晶の複屈折率異方性Δｎが増加しないことがわかった。
【００９７】
また、表２に示した結果から明らかなように本発明の例示化合物を含有するホスト液晶物、（ＨＬＣ−６）の複屈折異方性Δｎは、本発明の例示化合物を含有しないホスト液晶物（ＨＬＣ−５）と比較して同等以下であり、本発明の例示化合物の添加によりホスト液晶の複屈折率異方性Δｎが増加しないことがわかった。
【００９８】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−１）の調製（比較例）＞
二色性色素（１−１）２．５ｍｇ、及び、上記で調製したホスト液晶（ＨＬＣ−１）１００ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【００９９】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−７）の調製（比較例）＞
前述の＜液晶組成物（ＬＣＭ−１）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−１）をＭＬＣ−６６０９（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１００】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−２）の調製＞
前述の＜液晶組成物（ＬＣＭ−１）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−１）をホスト液晶（ＨＬＣ−２）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１０１】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−３）の調製＞
前述の＜液晶組成物（ＬＣＭ−１）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−１）をホスト液晶（ＨＬＣ−３）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１０２】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−４）の調製＞
前述の＜液晶組成物（ＬＣＭ−１）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−１）をホスト液晶（ＨＬＣ−４）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１０３】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−５）の調製（比較例）＞
二色性色素（１−８）２．５ｍｇ、及び、上記で調製したホスト液晶（ＨＬＣ−５）１００ｍｇを混合し、該混合物を１５０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【０１０４】
＜液晶組成物（ＬＣＭ−６）の調製＞
前述の＜液晶組成物（ＬＣＭ−５）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−５）をホスト液晶（ＨＬＣ−６）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１０５】
＜オーダーパラメーターの評価＞
上記で得られた液晶組成物の各々を、市販の液晶セル（ＫＳＲＰ−２５、商品名、ＥＨＣ． ＣＯ．，ＬＴＤ．製）に注入し、液晶素子をそれぞれ作製した。
作製した液晶素子に、ラビング方向と平行な偏光及び垂直な偏光を各々照射し、それぞれの吸収スペクトル（Ａ‖及びＡ⊥）を（株）島津製作所製の紫外可視分光光度計（ＵＶ２４００ＰＣ）にて測定した。極大吸収波長におけるＡ‖及びＡ⊥から、オーダーパラメーター（Ｓ）を下式１に従い求めた。結果を表３及び表４に示す。
式１
Ｓ ＝ （ Ａ‖−Ａ⊥）／（ Ａ‖＋２・Ａ⊥）
【０１０６】
【表３】
【０１０７】
【表４】
【０１０８】
表３に示した結果から明らかなように本発明の例示化合物を含有する液晶組成物、（ＬＣＭ−２、ＬＣＭ−３、ＬＣＭ−４）は、本発明の例示化合物を含有しない液晶組成物（ＬＣＭ−１、ＬＣＭ−７）と比較して、高いオーダーパラメーターを与えることが理解できる。
また、ＭＬＣ−６６０９にビシクロへキシル基を一つのみ有する化合物（Ｈ−１）を含有させると、オーダーパラメーターはかえって低下することが分かった。
【０１０９】
また、表４に示した結果から明らかなように本発明の例示化合物を含有する液晶組成物、（ＬＣＭ−６）は、本発明の例示化合物を含有しない液晶組成物（ＬＣＭ−５）と比較して、高いオーダーパラメーターを与えることがわかった。
【０１１０】
＜液晶組成物（ＣＬＣＭ−５）の調製（比較例）＞
二色性色素として二色性色素（１−８）の５ｍｇ、ホスト液晶（ＨＬＣ−５）１００ｍｇ、及び、カイラル剤としてＲ−１０１１（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製）０．３７ｍｇを混合し、該混合物を１３０℃のホットプレート上で１時間加熱して、液晶組成物を調製した。該液晶組成物を室温にまで、冷却させ、１晩放置した。
【０１１１】
＜液晶組成物（ＣＬＣＭ−６）の調製＞
前述の＜液晶組成物（ＣＬＣＭ−５）の調製＞において、ホスト液晶（ＨＬＣ−５）をホスト液晶（ＨＬＣ−６）に変更した以外は、同じ方法で調製した。
【０１１２】
［実施例４：液晶素子の作製例］
上記で得られた液晶組成物の各々（ＬＣＭ−１、ＬＣＭ−２、ＬＣＭ−３、ＬＣＭ−４、ＬＣＭ−７、ＣＬＣＭ−５、ＣＬＣＭ−６）を、ニッポ電機製の液晶セルに注入し、液晶素子を作製した。用いた液晶セル用の基板は、ＩＴＯ透明電極層が形成されたガラス基板（厚み１．１ｍｍ）であり、セルギャップ１５μｍで、エポキシ樹脂シール付きであり、一対の基板の対向面には、日産化学製ポリイミド配向膜ＳＥ−５３００（垂直配向）が形成されたものである。
【０１１３】
＜透過率の評価＞
作製した液晶素子（ＬＣＭ−１、ＬＣＭ−２、ＬＣＭ−３、ＬＣＭ−４、ＬＣＭ−７）の画像表示面側において、透明表示の透過率を、分光光度測定器（島津製作所社製、ＵＶ−２４００ＰＣ）を用いて測定した。結果を表５に示す。
【０１１４】
【表５】
【０１１５】
＜コントラスト比の評価＞
作製した液晶素子（ＣＬＣＭ−５、ＣＬＣＭ−６）の画像表示面側において、コントラスト比（透明表示の透過率／色表示の透過率）を、分光光度測定器（島津製作所社製、ＵＶ−２４００ＰＣ）を用いて測定した。なお、色表示側は、１００Ｈｚ、２０Ｖの電圧を印加した。結果を表6に示す。
【０１１６】
【表６】
【０１１７】
表５に示した結果より、例示化合物（１又は２又は１１）、二色性色素を含む液晶組成物（ＬＣＭ−２、ＬＣＭ−３、ＬＣＭ−４）を用いて作製された本発明の液晶素子は、本発明の例示化合物を含有しない液晶組成物（ＬＣＭ−１、ＬＣＭ−７）を用いて作製された液晶素子と比較して、透明表示時の透過率が増加することがわかった。
【０１１８】
表６に示した結果より、例示化合物（４）、二色性色素、液晶、及び、カイラル剤を含む液晶組成物（ＣＬＣＭ−６）を用いて作製された本発明の液晶素子は、例示化合物（４）を含有しない液晶組成物（ＣＬＣＭ−５）を用いて作製された液晶素子と比較して、透明表示時の透過率が増加し、その結果として素子の表示コントラストが大きくなることがわかった。
【０１１９】
以上の結果から、一般式（Ｉ）で表される化合物を含有する液晶組成物は、液晶中の二色性色素のＳ値を向上することが確認された。さらに、該液晶組成物を用いて作製した液晶素子は、一般式（Ｉ）で表される化合物を含有しない液晶組成物を用いて作製した液晶素子と比較して、電圧無印加時における透過率が大きくなり、表示コントラストが大きくなることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明の液晶組成物は、液晶素子の作製に広く用いることができ、特にゲストホスト方式液晶表示素子の作製に用いるのが好ましい。本発明の液晶組成物を用いて作製されたゲストホスト方式液晶表示素子は、高い表示コントラスト比を与える。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の下記一般式（Ｉ）で表される化合物、及び少なくとも１種の二色性色素を含有する液晶組成物：
【化１】
一般式（Ｉ）において、
Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＬ4は各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
環Ａ1と環Ａ2は各々独立に、置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｒ1及びＲ2は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し、アルキル基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ1は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基、又は下記一般式（II）で表される基を表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
【化２】
（一般式（II）において、
Ｌ5及びＬ6は各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
環Ａ3は置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ2及びＹ3は各々独立に炭素数１〜１０の置換もしくは無置換アルキレンを表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。）；
環Ａ1と環Ａ2とを連結する−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、６原子以上の原子団であり；
ｎ及びｍは各々独立に１〜３の整数を表わす。
【請求項２】
前記一般式（Ｉ）において、ｎ及びｍの双方が２であることを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項３】
少なくとも１種のカイラル剤をさらに含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶組成物。
【請求項４】
少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に液晶層を有し、該液晶層が、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶素子。
【請求項５】
少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に高分子媒体層を有し、該高分子媒体層が、高分子と該高分子中に分散された請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物とを含む液晶素子。
【請求項６】
少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に液晶層を有し、該液晶層が、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物を含むマイクロカプセルを含有する液晶素子。
【請求項７】
下記一般式（III）で表される化合物：
【化３】
一般式（III）において、
Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ3a及びＬ4aは各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3a−、−ＮＲ3a−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3a−、−ＮＲ3a−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3a−ＣＯ−ＮＲ3a−（Ｒ3aは水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
Ｒ1a及びＲ2aは各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し、アルキル基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ1aは炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基を表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
ビシクロへキシレンを連結する−Ｌ3a−Ｙ1a−Ｌ4a−は、６原子以上の原子団である。
【請求項８】
前記一般式（III）中、Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ3a及びＬ4aがそれぞれ、単結合、酸素、−ＣＨ2Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、又は−ＣＯ−Ｏ−を表わし；
Ｙ1aが炭素数５〜１０の直鎖状の無置換アルキレン基、又は炭素数５〜１０の無置換のアルキレン鎖の−ＣＨ2−ＣＨ2−の一部又は全部が、以下に示す構造のいずれかに対掌中心を有することなく置き換わった基を表わすことを特徴とする請求項７に記載の化合物：
【化４】
。
【請求項１】
少なくとも１種の下記一般式（Ｉ）で表される化合物、及び少なくとも１種の二色性色素を含有する液晶組成物：
【化１】
一般式（Ｉ）において、
Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＬ4は各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
環Ａ1と環Ａ2は各々独立に、置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｒ1及びＲ2は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し、アルキル基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ1は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基、又は下記一般式（II）で表される基を表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
【化２】
（一般式（II）において、
Ｌ5及びＬ6は各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3−、−ＮＲ3−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3−ＣＯ−ＮＲ3−を表す（Ｒ3は水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
環Ａ3は置換もしくは無置換シクロへキシレンを表し、該シクロへキシレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ2及びＹ3は各々独立に炭素数１〜１０の置換もしくは無置換アルキレンを表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよい。）；
環Ａ1と環Ａ2とを連結する−Ｌ3−Ｙ1−Ｌ4−は、６原子以上の原子団であり；
ｎ及びｍは各々独立に１〜３の整数を表わす。
【請求項２】
前記一般式（Ｉ）において、ｎ及びｍの双方が２であることを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項３】
少なくとも１種のカイラル剤をさらに含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶組成物。
【請求項４】
少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に液晶層を有し、該液晶層が、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶素子。
【請求項５】
少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に高分子媒体層を有し、該高分子媒体層が、高分子と該高分子中に分散された請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物とを含む液晶素子。
【請求項６】
少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に液晶層を有し、該液晶層が、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物を含むマイクロカプセルを含有する液晶素子。
【請求項７】
下記一般式（III）で表される化合物：
【化３】
一般式（III）において、
Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ3a及びＬ4aは各々独立に、単結合、酸素、硫黄、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ3a−、−ＮＲ3a−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ3a−、−ＮＲ3a−ＣＯ−Ｏ−又は−ＮＲ3a−ＣＯ−ＮＲ3a−（Ｒ3aは水素原子又は炭素原子数３以下のアルキル基）を表わし；
Ｒ1a及びＲ2aは各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜２０の置換もしくは無置換アルキル基を表し、アルキル基を構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
Ｙ1aは炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基を表し、該アルキレンを構成するＣＨ2基のうち１つもしくは隣接していない２つ以上のＣＨ2基は、酸素原子もしくは硫黄原子で置換されていてもよく；
ビシクロへキシレンを連結する−Ｌ3a−Ｙ1a−Ｌ4a−は、６原子以上の原子団である。
【請求項８】
前記一般式（III）中、Ｌ1a、Ｌ2a、Ｌ3a及びＬ4aがそれぞれ、単結合、酸素、−ＣＨ2Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、又は−ＣＯ−Ｏ−を表わし；
Ｙ1aが炭素数５〜１０の直鎖状の無置換アルキレン基、又は炭素数５〜１０の無置換のアルキレン鎖の−ＣＨ2−ＣＨ2−の一部又は全部が、以下に示す構造のいずれかに対掌中心を有することなく置き換わった基を表わすことを特徴とする請求項７に記載の化合物：
【化４】
。
【公開番号】特開２００８−２３９７０２（Ｐ２００８−２３９７０２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７９５０８（Ｐ２００７−７９５０８）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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