JP2019214691A

JP2019214691A - 二色性化合物、液晶組成物および液晶素子

Info

Publication number: JP2019214691A
Application number: JP2018113788A
Authority: JP
Inventors: 中塚　正勝; Masakatsu Nakatsuka; 正勝中塚
Original assignee: Yamamoto Chemicals Inc
Current assignee: Yamamoto Chemicals Inc
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2019-12-19

Abstract

【課題】新規な二色性化合物、該化合物を含有してなる液晶組成物、液晶素子を提供する。【解決手段】一般式(１)で表される二色性化合物、該化合物を含有してなる液晶組成物、液晶素子。〔式中、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐または環状のアルキル基、直鎖、分岐または環状のアルコキシ基、あるいは置換または未置換のアリール基を表す（但し、Ｒ１〜Ｒ４は同時に水素原子を表すことはない）〕【選択図】なし

Description

本発明は、二色性化合物、該化合物を含有して成る液晶組成物、および液晶素子に関する。

従来より、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末などの表示素子、視野切り替え可能なカメラファインダーなどの調光素子などに液晶表示素子（ＬＣＤ）が広く利用されてきている。
液晶表示素子としては、例えば、ＴＮ(twisted nematic)型液晶素子、ＳＴＮ(super twisted nematic)型液晶素子が一般に利用されている。ＴＮ型液晶素子およびＳＴＮ型液晶素子では偏光フィルムを使用するために、入射光の利用効率が低い。このため表示素子の明るさを確保するために、強力な光源のバックライトを使用するのが一般的で、消費電力の増加につながっている。

最近では、省エネルギーの観点から、ゲスト−ホスト(ＧＨ)型液晶素子が見直されている。ＧＨ型液晶素子では、二色性化合物を含有する液晶組成物が用いられ、明るい色表示が可能であり、また視野角が広いなどの利点を有する。
ＧＨ型液晶素子では、二色性化合物の光吸収異方性を利用し、カラーフィルターを使用しないので、光の利用効率が高く、省エネルギーでの表示が可能となる。
ＧＨ型液晶素子に使用する二色性化合物に求められる特性としては、例えば、オーダーパラメータ(Ｓ値)が高いこと、また液晶化合物(液晶混合物)に対する溶解度が高いことなどが挙げられる。

近年では、薄型軽量で鮮明な画像が得られることから、液晶素子の駆動方式としては、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)による駆動方式が主流となっている。ＴＦＴ駆動方式の実用的なＧＨ型液晶素子を実現するためには、液晶の電圧保持率(ＶＨＲ)が高いことが重要になる。液晶組成物中の二色性化合物の劣化、あるいは配向膜に吸着された微量のイオン性物質などに起因して、長期間の駆動により、経時的な液晶組成物の抵抗値の低下、ひいては電圧保持率が低下することが懸念されることから、ＴＦＴ駆動方式のＧＨ型液晶素子に使用される二色性化合物には、耐久性(駆動安定性)が求められている。
さらには、液晶組成物および液晶素子を、長期間の駆動安定性が要求される分野へ応用する場合には、電圧保持率の安定性が要求されるのである。

従来から、ＧＨ型液晶素子用の二色性化合物が数多く開発されてきているものの、現在では、オーダーパラメータが高く、また液晶に対する溶解度が高く、さらには実用上充分な耐久性を有する二色性化合物の開発が望まれている。
二色性化合物としては、優れた特性を有する種々の色の化合物の開発が求められており、例えば、イエロー色、マゼンタ色、シアン色の化合物は勿論であり、さらには、橙黄色ないし橙色の二色性化合物が求められている。

現在までに、アントラキノン骨格を有する橙黄色の二色性化合物としては、例えば、式（Ａ）および式（Ｂ）で表される化合物が報告されている（特許文献１）。

特許文献１では、式(Ａ)で表される化合物の液晶組成物中のオーダーパラメータは高いものの、液晶に対する溶解度は低いものであり、式(Ｂ)で表される化合物は、式(Ａ)で表される化合物の溶解度を改良したものであることが記載されている。

また、式(Ｃ)で表される化合物(非特許文献１)、式(Ｄ）で表される化合物(非特許文献２)も二色性化合物として有用であることが報告されている。

これら式(Ａ)〜式(Ｄ)で表される化合物の液晶組成物中のオーダーパラメータは高いものの、これらの二色性化合物を含有してなる液晶組成物の耐久性(駆動安定性)は優れたものとは言い難いものであった。
現在では、優れた特性を有する、橙黄色ないし橙色の二色性化合物、および該化合物を含有してなる液晶組成物、液晶素子の開発が求められている。

特開２００８−１０６２００号公報

Phys. Chem. Chem. Phys., 18, 20651 (2016) Mol. Cryst. Liq. Cryst., 94,191 (1983)

現在までに、種々の二色性化合物、および該化合物を含有してなる液晶組成物の提案がなされているが、そのいずれもが、実用的に充分満足できる特性を有しているとはいい難いものであった。
本発明は、上述に鑑み、オーダーパラメータ(Ｓ値)が高く、液晶化合物に対する溶解度に優れ、さらに耐久性(駆動安定性)に優れた二色性化合物、および該化合物を含有してなる液晶組成物、液晶素子を提供することである。

本発明者は、前記課題を解決するため、鋭意検討した結果、特定構造を有するアントラキノン化合物が二色性化合物として優れた特性を有することを見出した。
すなわち、本発明は、
（ｉ）一般式(１)で表される二色性化合物である。
〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_４はそれぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐または環状のアルキル基、直鎖、分岐または環状のアルコキシ基、あるいは置換または未置換のアリール基を表す（但し、Ｒ_１〜Ｒ_４は同時に水素原子を表すことはない）〕

また、
（ii）上記(ｉ)に記載の二色性化合物の少なくとも１種、および少なくとも１種の液晶化合物とから成る液晶組成物に関するものであり、
さらに、
（iii）少なくとも一方が透明電極である１対の電極を有する基板間に、上記(ii)に記載の液晶組成物を挟持してなる液晶素子に関するものである。

本発明により、各種の液晶素子（例えば、表示部材、調光部材、遮光部材）に有用な二色性化合物、液晶組成物、液晶素子を提供することが可能になった。

本発明の一実施形態としてのHeilmeierタイプのゲスト−ホスト型液晶素子の電圧無印加時の模式的断面図である。本発明の一実施形態としてのHeilmeierタイプのゲスト−ホスト型の液晶素子の電圧印加時の模式的断面図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

<二色性化合物>
本発明は、一般式(１)で表される二色性化合物である。
〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_４はそれぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐または環状のアルキル基、直鎖、分岐または環状のアルコキシ基、あるいは置換または未置換のアリール基を表す（但し、Ｒ_１〜Ｒ_４は同時に水素原子を表すことはない）〕

一般式(１)で表される二色性化合物において、Ｒ_１〜Ｒ_４はそれぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐または環状のアルキル基、直鎖、分岐または環状のアルコキシ基、あるいは置換または未置換のアリール基を表す。
但し、Ｒ_１〜Ｒ_４は同時に水素原子を表すことはない。

尚、本明細書において、アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基などの炭素環式芳香族基、例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基などの複素環式芳香族基を表す。また、アリール基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数１〜２０の直鎖、分岐または環状のアルキル基、炭素数１〜２０の直鎖、分岐または環状のアルコキシ基、あるいは炭素数４〜２０の前記ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基で置換されていてもよいアリール基などが挙げられる。

一般式(１)で表される二色性化合物において、より好ましくは、Ｒ₁〜Ｒ_４は水素原子、炭素数１〜２０の直鎖、分岐または環状のアルキル基、炭素数１〜２０の直鎖、分岐または環状のアルコキシ基、あるいは炭素数４〜２０の置換または未置換のアリール基を表す。

一般式(１)で表される二色性化合物におけるＲ₁〜Ｒ_４の具体例としては、
例えば、水素原子；
例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、２，２−ジメチルプロピル基、ｎ−ヘキシル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、４−メチルペンチル基、４−メチル−２−ペンチル基、３，３−ジメチルブチル基、２−エチルブチル基、ｎ−ヘプチル基、１−メチルヘキシル基、３−メチルヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ｎ−オクチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、１−メチルヘプチル基、２−エチルヘキシル基、２−プロピルペンチル基、ｎ−ノニル基、３，５，５−トリメチルヘキシル基、２−ブチルペンチル基、３−エチルヘプチル基、２，２−ジメチルヘプチル基、２，６−ジメチル−４−ヘプチル基、３，５，５−トリメチルヘキシル基、ｎ−デシル基、４−エチルオクチル基、３，７−ジメチルオクチル基、ｎ−ウンデシル基、１−メチルデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、１−ヘキシルヘプチル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−エイコシル基、シクロペンチル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、２−シクロヘキシルエチル基、４−シクロヘキシルブチル基、４−メチルシクロヘキシル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などの直鎖、分岐または環状のアルキル基；

例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、３，３−ジメチルブチルオキシ基、２−エチルブチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ｎ−ヘプチルオキシ基、ｎ−オクチルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、ｎ−ノニルオキシ基、ｎ−デシルオキシ基、ｎ−ウンデシルオキシ基、ｎ−ドデシルオキシ基、ｎ−トリデシルオキシ基、ｎ−テトラデシルオキシ基、ｎ−ペンタデシルオキシ基、ｎ−ヘキサデシルオキシ基、ｎ−ヘプタデシルオキシ基、ｎ−オクタデシルオキシ基、ｎ−エイコシルオキシ基などの直鎖、分岐または環状のアルコキシ基；

例えば、フェニル基、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、３−エチルフェニル基、４−エチルフェニル基、２−ｎ−プロピルフェニル基、３−ｎ−プロピルフェニル基、４−ｎ−プロピルフェニル基、４−イソプロピルフェニル基、３−ｎ−ブチルフェニル基、４−ｎ−ブチルフェニル基、４−イソブチルフェニル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、２−ｎ−ペンチルフェニル基、３−ｎ−ペンチルフェニル基、４−ｎ−ペンチルフェニル基、４−イソペンチルフェニル基、４−ｔｅｒｔ−ペンチルフェニル基、３−ｎ−ヘキシルフェニル基、４−ｎ−ヘキシルフェニル基、４−シクロヘキシルフェニル基、３−ｎ−ヘプチルフェニル基、４−ｎ−ヘプチルフェニル基、２−ｎ−オクチルフェニル基、３−ｎ−オクチルフェニル基、４−ｎ−オクチルフェニル基、３−ｎ−ノニルフェニル基、４−ｎ−ノニルフェニル基、３−ｎ−デシルフェニル基、４−ｎ−デシルフェニル基、４−ｎ−ウンデシルフェニル基、３−ｎ−ドデシルフェニル基、４−ｎ−ドデシルフェニル基、４−ｎ−テトラデシルフェニル基、２，３−ジメチルフェニル基、２，４−ジメチルフェニル基、２，５−ジメチルフェニル基、２，６−ジメチルフェニル基、３，４−ジメチルフェニル基、３，５−ジメチルフェニル基、３，４，５−トリメチルフェニル基、２，３，５，６−テトラメチルフェニル基、５−インダニル基、１，２，３，４−テトラヒドロ−５−ナフチル基、１，２，３，４−テトラヒドロ−６−ナフチル基、
２−メトキシフェニル基、３−メトキシフェニル基、４−メトキシフェニル基、３−エトキシフェニル基、４−エトキシフェニル基、４−ｎ−プロポキシフェニル基、４−イソプロポキシフェニル基、２−ｎ−ブトキシフェニル基、３−ｎ−ブトキシフェニル基、４−ｎ−ブトキシフェニル基、４−イソブトキシフェニル基、４−ｎ−ペンチルオキシフェニル基、２−ｎ−ヘキシルオキシフェニル基、３−ｎ−ヘキシルオキシフェニル基、４−ｎ−ヘキシルオキシフェニル基、４−シクロヘキシルオキシフェニル基、４−ｎ−ヘプチルオキシフェニル基、３−ｎ−オクチルオキシフェニル基、４−ｎ−オクチルオキシフェニル基、４−ｎ−ノニルオキシフェニル基、４−ｎ−デシルオキシフェニル基、４−ｎ−ウンデシルオキシフェニル基、４−ｎ−ドデシルオキシフェニル基、４−ｎ−テトラデシルオキシフェニル基、２，３−ジメトキシフェニル基、２，４−ジメトキシフェニル基、２，５−ジメトキシフェニル基、３，４−ジメトキシフェニル基、３，５−ジメトキシフェニル基、３，５−ジエトキシフェニル基、２−メトキシ−４−メチルフェニル基、２−メトキシ−５−メチルフェニル基、２−メチル−４−メトキシフェニル基、３−メチル−４−メトキシフェニル基、３−メチル−５−メトキシフェニル基、

２−フルオロフェニル基、３−フルオロフェニル基、４−フルオロフェニル基、２−クロロフェニル基、３−クロロフェニル基、４−クロロフェニル基、４−ブロモフェニル基、３−トリフルオロメチルフェニル基、４−トリフルオロメチルフェニル基、３−トリフルオロメチルオキシフェニル基、４−トリフルオロメチルオキシフェニル基、２，４−ジフルオロフェニル基、２，４−ジクロロフェニル基、３，４−ジフルオロフェニル基、３，４−ジクロロフェニル基、３，５−ジフルオロフェニル基、３，５−ジクロロフェニル基、３，４，５−トリフルオロフェニル基、２−メチル−４−クロロフェニル基、２−クロロ−４−メチルフェニル基、３−クロロ−４−メチルフェニル基、２−クロロ−４−メトキシフェニル基、３−メトキシ−４−フルオロフェニル基、３−メトキシ−４−クロロフェニル基、３−フルオロ−４−メトキシフェニル基、２，３，４，５，６−ペンタフルオロフェニル基、４−フェニルフェニル基、３−フェニルフェニル基、４−（４’−メチルフェニル）フェニル基、４−（４’−メトキシフェニル）フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−エトキシ−１−ナフチル基、６−ｎ−ブチル−２−ナフチル基、６−メトキシ−２−ナフチル基、７−エトキシ−２−ナフチル基、１−アントラセニル基、２−アントラセニル基、９−アントラセニル基、２−テトラセニル基、２−フルオレニル基、９，９−ジメチル−２−フルオレニル基、９，９−ジ−ｎ−プロピル−２−フルオレニル基、２−フリル基、５−ｎ−ブチル−２−フリル基、５−ｎ−ヘキシル−２−フリル基、５−ｎ−オクチル−２−フリル基、２−チエニル基、５−ｎ−プロピル−２−チエニル基、５−ｎ−ブチル−２−チエニル基、５−ｎ−ヘキシル−２−チエニル基、５−ｎ−オクチル−２−チエニル基、５−ｎ−デシル−２−チエニル基、５−ｎ−トリデシル−２−チエニル基、５−フェニル−２−チエニル基、５−（２’−チエニル）−２−チエニル基、５−（５’−ｎ−ブチル−２’−チエニル）−２−チエニル基、５−（５’−ｎ−ヘキシル−２’−チエニル）−２−チエニル基、５−（５’−ｎ−デシル−２’−チエニル）−２−チエニル基、３−チエニル基、２−ピリジル基、３−ピリジル基、４−ピリジル基などの置換または未置換のアリール基を挙げることができる。

一般式(１)で表される二色性化合物において、好ましい化合物としては、Ｒ_１〜Ｒ_４の内、１〜４個の置換基がアルキル基である化合物であり、さらには、Ｒ_１〜Ｒ_４の内、1〜４個の置換基がアルキル基であり、且つ残りの置換基が水素原子である化合物がより好ましい。
一般式(１)における他の好ましい化合物としては、Ｒ_１またはＲ_４がアルコキシ基である化合物であり、さらには、Ｒ_１またはＲ_４がアルコキシ基であり、且つＲ_２およびＲ_３が水素原子である化合物である。
さらに他の好ましい化合物としては、Ｒ_１がアリール基である化合物があげられ、さらには、Ｒ_１がアリール基であり、且つＲ_２、Ｒ_３およびＲ_４が水素原子である化合物、およびＲ_１がアリール基であり、且つＲ_２が水素原子、Ｒ_３およびＲ_４がアルキル基である化合物がより好ましい化合物としてあげられる。

本発明の一般式(１)で表される二色性化合物の具体例としては、例えば、以下の化合物を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。

一般式(１)で表される化合物は、例えば、一般式(２)で表される化合物と、一般式(３)で表される化合物を、ルイス酸(例えば、塩化アルミニウム)およびハロゲン化アルカリ金属化合物(例えば、塩化ナトリウム)を作用させて製造することができる〔例えば、Bull. Chem. Soc. Jpn.,64,2091(1991)、J. Amer. Chem. Soc.,103,1992(1981)に記載の方法を参考にすることができる〕。

〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_４は一般式(１)と同じ意味を表す〕

また、一般式(１)で表される化合物は、例えば、一般式(４)で表される化合物に、塩基(例えば、リチウム−tert−ブトキシド)を作用させた後に、一般式(５)で表される化合物を作用させて製造することができる〔例えば、J. Org. Chem., 72, 4981 (2007)に記載の方法を参考にすることができる〕。

〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_４は一般式(１)と同じ意味を表し、Ｐｈはフェニル基を表す〕

さらには、一般式(１)で表される化合物は、例えば、一般式（６）で表される化合物と一般式（７）で表される化合物を、触媒として、例えば、パラジウム触媒〔例えば、ビス（トリフェニルフォスフィン）パラジウムジクロライド、テトラキス（トリフェニルフォスフィン）パラジウム、酢酸パラジウム、パラジウム／炭素〕を作用させることにより製造することができる〔例えば、Tetrahedron Lett.,31,5189(1990)に記載の方法を参考にすることができる〕。

〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_４は一般式（１）と同じ意味を表し、ＯＴｆはトリフルオロメチルスルフォニルオキシ基を表す〕

このように製造される一般式（１）で表される二色性化合物は、再結晶法、カラムクロマトグラフィー法などの精製方法、あるいはこれらの方法を併用して精製することができる。

一般式(１)で表される二色性化合物は、各種の機能性材料として使用することができる。
機能性材料としては、好ましくは、例えば、一般式（１）で表される二色性化合物を含有して成る液晶組成物、液晶素子が挙げられる。
機能性材料としては、さらに、一般式（１）で表される二色性化合物を含有して成る光学フィルムを挙げることができる。
係る光学フィルムは、一般式（１）で表される二色性化合物を、有機溶媒（例えば、トルエン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エチレングリコールモノプロピルエーテル）に溶解、または分散し、フィルム状、シート状またはパネル状の透明成形体の片面、あるいは両面に塗布、分散することにより製造することができる。
尚、該光学フィルムは、例えば、遮光フィルム、調光フィルムなどに適用することができる。
また、一般式（１）で表される二色性化合物を含有してなる液晶組成物は、各種の液晶素子（例えば、表示部材、調光部材、遮光部材）などに使用することができる。

以下、本発明の液晶組成物、液晶素子に関して説明する。
＜液晶組成物＞
本発明の液晶組成物は、一般式（１）で表される二色性化合物の少なくとも１種と、少なくとも１種の液晶化合物とから成る。
尚、液晶組成物の物性を変化させる目的で、これら以外の化合物をさらに含有することができる。
液晶組成物を構成する際には、一般式（１）で表される二色性化合物の少なくとも１種と、１種の液晶化合物とから構成することができるが、より好ましくは、一般式（１）で表される二色性化合物の少なくとも１種と、複数種の液晶化合物（液晶混合物）とから構成する。
勿論、一般式（１）で表される二色性化合物は、複数種用いることができる。
以下、本明細書においては、液晶組成物を構成する１種の液晶化合物または複数種の液晶化合物から成る液晶混合物をホスト液晶と称する。

（ホスト液晶）
一般式（１）で表される二色性化合物のホスト液晶へ溶解する方法は、例えば、機械的攪拌、加熱、超音波、あるいはこれらの方法を併用するなど公知の方法を適用することができる。
本発明の液晶組成物に用いられるホスト液晶は、一般式（１）で表される二色性化合物と共存しうるものであれば特に制限するものではないが、好ましくは、ネマチック相、コレステリック相あるいはスメクチック相を示す液晶化合物、さらには、強誘電性液晶化合物が好適に用いられる。
また、ホスト液晶としては、正の誘電率異方性、または負の誘電率異方性を有する液晶（液晶混合物）を用いることができる。

ホスト液晶としては、さらには、二周波駆動に適した液晶を用いることもできる。
ホスト液晶としては、例えば、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を挙げることができる。

本発明の液晶組成物において、一般式（１）で表される二色性化合物の、ホスト液晶に対する割合は、特に制限するものではなく、用途を考慮し任意に設定することができる。
一般には、一般式（１）で表される二色性化合物の、ホスト液晶に対する割合は、０．１〜１５質量％、より好ましくは、０．５〜８質量％、さらに好ましくは、１〜５質量％に設定する。

本発明の液晶組成物は、一般式（１）で表される二色性化合物（Ｇ、ゲストと称する）と、液晶化合物または液晶混合物（Ｈ、ホストと称する）から成り、いわゆるＧＨ型液晶素子に適した液晶組成物である。

（添加物）
本発明の液晶組成物に、液晶組成物の諸物性（例えば，液晶相の温度範囲）を調節する目的で、それ自体では液晶性を示さない化合物が含有されていてもよい。
また、液晶組成物には、例えば、カイラル化合物、紫外線吸収剤、酸化防止剤などが含有されていてもよい。

本発明の液晶組成物には、一般式（１）で表される二色性化合物以外に、他の色相の二色性化合物、あるいは他の構造の二色性化合物が含有されていてもよい。
一般式（１）で表される二色性化合物は、橙黄色ないし橙色の二色性化合物であり、他の色相の二色性化合物として、例えば、マゼンタ色およびシアン色の二色性化合物を併用することにより、黒色の二色性を有する液晶組成物を調製することができる。
勿論、一般式（１）で表される二色性化合物と、一般式（１）で表される二色性化合物以外の橙黄色の二色性化合物を併用することもできる。

一般式（１）で表される化合物以外の二色性化合物としては、特に制限するものではないが、例えば、アゾ化合物、アントラキノン化合物、ペリレン化合物、インジゴ化合物、ポリアセン化合物、アセキノン化合物、フェノキサジン化合物、ジオキサジン化合物、ベンゾチアジアゾール化合物、テトラジン化合物、ナフタルイミド化合物を挙げることができる。

＜液晶素子＞
本発明の液晶素子は、少なくとも一方が透明電極である１対の電極を有する基板間に液晶組成物を挟持してなる。
図１および図２は本発明の液晶素子の一実施形態であるHeilmeierタイプのゲスト−ホスト型液晶素子を示す模式的断面図である。図１は液晶素子の電圧無印加時、図２は電圧印加時を示す。
図中、１は入射光、２は偏光板、３は基板、４は透明電極、５は配向膜、６は二色性化合物分子、７は液晶分子、８は透過光を示す。
液晶素子は、電界の有無により、二色性化合物分子６、液晶分子７の配向が制御されることにより、光の透過、吸収が制御される。
すなわち、電圧無印加時（図１）では、二色性化合物分子６、液晶分子７が共に、基板に平行に配向した状態を示し、入射光１は、偏光板２により直線偏光に変換され、その光が二色性化合物分子６に吸収され、透過光８となる。
電圧印加時（図２）では、二色性化合物分子６、液晶分子７が共に、基板に垂直に配向した状態を示し、入射光１は、偏光板２により直線偏光に変換され、その光は二色性化合物分子６には吸収されずに、透過光８となる。

液晶素子に用いられる基板としては、一般に、ガラス基板、窒化ケイ素基板、あるいはプラスチック基板が用いられる。
係るプラスチック基板としては、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡｒ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、環状ポリオレフィン、ポリイミド（ＰＩ）、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられ、より好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホンである。

基板の厚みに関しては、特に制限するものではなく、用途に応じて所望の厚みの基板を利用できる。ガラス基板の厚みとしては、好ましくは、３０μｍ〜２０ｍｍであり、より好ましくは、４０μｍ〜１０ｍｍ、さらに好ましくは、５０μｍ〜５ｍｍである。
プラスチック基板の厚みとしては、好ましくは、３０μｍ〜２０ｍｍであり、より好ましくは、４０μｍ〜１０ｍｍ、さらに好ましくは、５０μｍ〜５ｍｍである。

また、基板の光学特性としては、ヘイズは３％以下が好ましく、より好ましくは、２％以下、さらに好ましくは、１％以下であり、全光透過率は７０％以上が好ましく、より好ましくは、８０％以上、さらに好ましくは、９０％以上である。

プラスチック基板には、所望により、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、可塑剤、染顔料、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、無機微粒子、剥離促進剤、レベリング剤、あるいは潤滑剤などの樹脂改質剤を含有していてもよい。

尚、液晶素子用の１対の基板の内、一方の基板は非光透過性であってもよい。
非光透過性の基板としては、例えば、光反射性を有する白色の無機顔料（例えば、酸化チタン、酸化亜鉛）を添加したプラスチック基板が挙げられる。
尚、表示面を構成する基板としては、少なくとも可視域の光に対して光透過性を有することが必要である。

１対の基板の内、少なくとも一方の基板表面には、透明電極が設けられており、もう一方の基板には、電極、好ましくは透明電極が設けられている。
係る透明電極としては、例えば、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウムガリウム（ＩＧＺＯ）、酸化スズなどが用いられる。
透明電極は、例えば、スパッタ法、ゾルゲル法、印刷法により形成することができる。

本発明の液晶素子は液晶組成物を配向させる目的で、液晶組成物と基板の接する表面に配向処理を施した層（配向膜）を形成することは好ましい。
配向方法としては、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配向する方法、さらには、光反応性官能化合物に光照射を行い配向させる方法などが挙げられる。

本発明の液晶素子は１対の電極を有する基板を、例えば、スペーサーなどを介して、電極が対向するように、一般に、１〜２００μｍの間隔を設け、その空間に液晶組成物を注入することにより作製することができる。
また、本発明の液晶素子は、液晶組成物を基板上に塗布、また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。
本発明の液晶素子には、さらに白色反射板、反射防止膜、輝度向上膜などが設けられていてもよい。
本発明の液晶素子は、偏光板を設けた素子形態（例えば、Heilmeier型素子）とすることもできる。
本発明の液晶素子は、単純マトリックス方式、あるいは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクテイブマトリックス方式を用いて駆動することができる。
本発明の液晶素子においては、液晶組成物の配向方式に関しては特に制限するものではなく、例えば、ホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、フォーカルコニック配向などを形成することができる。
また、液晶素子の形態に関しては、特に制限するものではなく、例えば、Heilmeier型ＧＨモード、White-Taylor型ＧＨモード、１／４波長板型ＧＨモード、多層型ＧＨモード、相転移型ＧＨモード、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）型ＧＨモードなどが挙げられる。

また、本発明の液晶素子では、一般式（１）で表される二色性化合物と、ホスト液晶とから成る液晶組成物をマイクロカプセルに内包させた形態も好ましく使用できる。
また、本発明の液晶素子では、一般式（１）で表される二色性化合物と、ホスト液晶とから成る液晶組成物を、適正な大きさの空隙を有するポリマーネットワークに、液晶ドメインを包含させた形態をとることができる。
尚、ポリマーネットワークは、例えば、ポリマー前駆体（例えば、重合性モノマー、架橋性モノマー）に、光または熱エネルギーを加えることにより製造することができる。
また、予めポリマー前駆体（例えば、重合性モノマー、架橋性モノマー）と液晶組成物を混合しておき、光または熱エネルギーを加えることにより、ポリマーネットワークに包含させた液晶素子を製造することができる。

本発明の液晶素子は、自然光（太陽光）下で、充分な表示機能、視認機能を有するが、所望に応じて、光源（バックライト）を設けることができる。係る光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極管などを挙げることができる。
本発明の液晶素子は、光または熱書き込み型の液晶表示素子として適用することが可能である。

本発明の液晶素子は、例えば、電子光学シャッター、電子光学絞り、光通信光路切り替えスイッチ、光変調器などに使用することができる。
また、本発明の液晶素子は、例えば、コンピューター、携帯端末、時計、各種掲示板、各種表示板、各種家電、医療機器、玩具などの表示部材に使用することができる。
さらには、本発明の液晶素子は、例えば、建材用、車両、船舶、電車、航空機などの遮光部材、調光部材として好適に使用することができる。
本発明の液晶組成物は、以下に説明する光学要素としても好適に利用できる。
尚、光学要素としては、例えば、偏光フィルム、光学フィルム、位相差板などの機能性フィルム、電気光学素子、光変調素子などの機能性素子などである。
光学要素は、例えば、一枚の基板（支持体）に本発明の液晶組成物を塗布した後に加工する方法、あるいは一対の基板（セルなど）に本発明の液晶組成物を注入する方法などにより製造できる。

以下、製造例および実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（製造例１）例示化合物番号３の化合物の製造
窒素雰囲気下、予め、無水塩化アルミニウム（１０ｇ）と塩化ナトリウム（２ｇ）を混合し、２１０℃に加温し、溶融させた。この溶融物に、式（３−２）で表される化合物（１．５ｇ、１０ミリモル）と式（３−３）で表される化合物（２．２ｇ、１０ミリモル）を加え、２１０℃で４時間撹拌した。
室温に冷却後、濃塩酸（１０ｍｌ）および水（４０ｍｌ）を加え、混合物を９０℃で、２時間撹拌した。室温に冷却後、固体を濾過、水洗し、乾燥させた。

この固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー〔溶出液：トルエン／クロロホルム（１：２体積比）〕で分離後、トルエンおよびクロロホルムを減圧下で留去し、例示化合物番号３の化合物を橙色の固体として２．７ｇ得た。収率７７％

（製造例２）例示化合物番号８の化合物の製造
製造例１において、式（３−２）で表される化合物の代わりに、式（８−２）で表される化合物（１０ミリモル）、および式（３−３）で表される化合物の代わりに、式（８−３）で表される化合物（１０ミリモル）、を使用した以外は、製造例１に記載の操作に従い、例示化合物番号８の化合物を橙色の固体として得た。収率７０％

（製造例３）例示化合物番号１０の化合物の製造
製造例１において、式（３−２）で表される化合物の代わりに、式（１０−２）で表される化合物（１０ミリモル）、および式（３−３）で表される化合物の代わりに、式（１０−３）で表される化合物（１０ミリモル）、を使用した以外は、製造例１に記載の操作に従い、例示化合物番号１０の化合物を橙色の固体として得た。収率５８％

（製造例４）例示化合物番号１２の化合物の製造
窒素雰囲気下、リチウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド（３０ミリモル）を含むテトラヒドロフラン（１２０ｍｌ）溶液を、−６０℃に冷却後、式（１２−４）で表される化合物（２．４ｇ、１０ミリモル）を加え、−６０℃で３０分間撹拌した。
この溶液に、式（１２−５）で表される化合物（２．４ｇ、１１ミリモル）を加え、−６０℃で１時間撹拌後、さらに室温で４時間撹拌した。

反応混合物に、１０質量％塩化アンモニウム水溶液（４０ｍｌ）を加え、さらに酢酸エチル（１５０ｍｌ）を加え、有機層を分離した。
有機層を減圧下で濃縮後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー〔溶出液：トルエン／クロロホルム（１：２体積比）〕で分離後、トルエンおよびクロロホルムを減圧下で留去し、例示化合物番号１２の化合物を橙色の固体として２．３ｇ得た。収率６５％

（製造例５）例示化合物番号１４の化合物の製造
窒素雰囲気下、リチウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド（３０ミリモル）を含むテトラヒドロフラン（１２０ｍｌ）溶液を、−６０℃に冷却後、式（１４−４）で表される化合物（３．４ｇ、１０ミリモル）を加え、−６０℃で３０分間撹拌した。
この溶液に、式（１４−５）で表される化合物（１．２ｇ、１１ミリモル）を加え、−６０℃で１時間撹拌後、さらに室温で４時間撹拌した。

反応混合物に、１０質量％塩化アンモニウム水溶液（４０ｍｌ）を加え、さらに酢酸エチル（１５０ｍｌ）を加え、有機層を分離した。
有機層を減圧下で濃縮後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー〔溶出液：トルエン／クロロホルム（１：２体積比）〕で分離後、トルエンおよびクロロホルムを減圧下で留去し、例示化合物番号１４の化合物を橙色の固体として２．１ｇ得た。収率６２％

（製造例６）例示化合物番号１６の化合物の製造
窒素雰囲気下、式（１６−６）で表される化合物（３．９ｇ、１０ミリモル）と式（１６−７）で表される化合物（４．２ｇ、１２ミリモル）を、ジオキサン（５０ｍｌ）に加えた後、この溶液にテトラキス（トリフェニルフォスフィン）パラジウム（１７０ｍｇ、０．１５ミリモル）、および塩化リチウム（２００ｍｇ）を加え、９０℃で、８時間撹拌した。

反応混合物を室温に冷却後、ピリジン（５ｍｌ）およびピリジニウムフルオライド（１．４ＭのＴＨＦ溶液、１０ｍｌ）を加え、１０時間撹拌した。反応溶液を濾過し、濾液よりジオキサンを減圧下で留去後、残渣にクロロホルム（１００ｍｌ）を加え、クロロホルム層を水洗した。
クロロホルム層を分離後、クロロホルムを減圧下で留去した。
残渣を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー〔溶出液：トルエン／クロロホルム（１：２体積比）〕で分離後、トルエンおよびクロロホルムを減圧下で留去し、例示化合物番号１６の化合物を橙色の固体として３．３ｇ得た。収率７８％

（製造例７）例示化合物番号２２の化合物の製造
窒素雰囲気下、式（２２−６）で表される化合物（４．７ｇ、１０ミリモル）と式（２２−７）で表される化合物（３．６ｇ、１２ミリモル）を、ジオキサン（５０ｍｌ）に加えた後、この溶液にテトラキス（トリフェニルフォスフィン）パラジウム（１７０ｍｇ、０．１５ミリモル）、および塩化リチウム（２００ｍｇ）を加え、９０℃で、８時間撹拌した。

反応混合物を室温に冷却後、ピリジン（５ｍｌ）およびピリジニウムフルオライド（１.４ＭのＴＨＦ溶液、１０ｍｌ）を加え、１０時間撹拌した。反応溶液を濾過し、濾液よりジオキサンを減圧下で留去後、残渣にクロロホルム（１００ｍｌ）を加え、クロロホルム層を水洗した。クロロホルム層を分離後、クロロホルムを減圧下で留去した。
残渣を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー〔溶出液：トルエン／クロロホルム（１：２体積比）〕で分離後、トルエンおよびクロロホルムを減圧下で留去し、例示化合物番号２２の化合物を橙色の固体として２．６ｇ得た。収率５８％

（実施例）
以下に、本発明の液晶組成物、液晶素子の評価を実施した。
（１）液晶組成物の調製および溶解度（質量％）試験
各二色性化合物（１０ｍｇ）をホスト液晶（５００ｍｇ、１０００ｍｇ、および２０００ｍｇ）と混合し、８０℃に加熱し、１０分間超音波をかけた。その後、４８時間、室温に静置し、顕微鏡で未溶解の二色性化合物（不溶分）の有無を観察した。
・ホスト液晶５００ｍｇに溶解した（溶解度２質量％以上）ものは、溶解度「Ａ」、
・ホスト液晶５００ｍｇで不溶分が残り、１０００ｍｇには溶解した（溶解度１〜２質量％未満）ものは、溶解度「Ｂ」、
・ホスト液晶５００ｍｇおよび１０００ｍｇで不溶分が残り、２０００ｍｇには溶解した（溶解度０．５〜１質量％未満）ものは、溶解度「Ｃ」、
・ホスト液晶２０００ｍｇでも不溶分が残った（溶解度０．５質量％未満）ものは溶解度「Ｄ」と示した。
尚、液晶素子の作製には、二色性化合物が最も高い濃度で溶解した液晶組成物を用いた。

（２）液晶素子の作製
上記で調製した各液晶組成物を、２５℃で、真空下で液晶セルに注入し、液晶素子を作製した。尚、使用した液晶セルは、ＥＨＣ社製のセルで、２枚のガラス板（厚さ０．７ｍｍ）に、ＩＴＯ透明電極層、およびポリイミド配向膜（ラビング処理によりパラレル配向処理されている）が形成され、ＩＴＯ透明電極が互いに対向するようにエポキシ樹脂でシールされている。また、セルギャップは１０μｍである。

（３）オーダーパラメータ（Ｓ値）の測定
作製した各液晶素子に、配向方向と平行な直線偏光、および垂直な直線偏光を入射し、その時のそれぞれのスペクトルから、吸光度（Ａ||およびＡ⊥）を分光光度計（Ｕ−４１００、日立ハイテクノロジー社製）にて測定した。そして、吸収極大波長におけるＡ||およびＡ⊥から、オーダーパラメータ（Ｓ）を式（１）に従い求めた。
Ｓ＝（Ａ||−Ａ⊥）／（Ａ||+２Ａ⊥）式（１）
尚、Ａ||およびＡ⊥値は、ガラス基板の吸収を考慮して補正した値を用いた。
Ｓの値は、１に近いほど吸収異方性が大きいことを表し、二色性化合物として優れた特性を有していることを表す。

（４）電圧保持率（ＶＨＲ、％）の測定
各液晶素子の電圧保持率は、５Ｖのパルスを６０マイクロ秒（μｓｅｃ）印加した後、１６.６ミリ秒（ｍｓｅｃ）後に測定した。
さらに、各液晶素子に、周波数５００Ｈｚの交流（Ｖｐ−ｐ＝７Ｖ）を７２０時間印加し、耐久試験を実施した。耐久試験後、さらに各液晶素子の電圧保持率（ＶＨＲ）を同様に測定した。電圧保持率は、１００（％）に近いほど優れた液晶素子であることを表す。

（実施例１〜７）
本発明の例示化合物番号３の化合物（実施例１）、例示化合物番号８の化合物（実施例２）、例示化合物番号１０の化合物（実施例３）、例示化合物番号１２の化合物（実施例４）、例示化合物番号１４の化合物（実施例５）、例示化合物番号１６の化合物（実施例６）、例示化合物番号２２の化合物（実施例７）をホスト液晶Ａに溶解し液晶組成物を調製し、溶解度を測定した。
液晶組成物を液晶セルに注入後、液晶素子中での吸収極大波長（ｎｍ）および二色性化合物のオーダーパラメータ（Ｓ）を測定した。

（比較例１〜４）
比較のために、式(Ａ)で表される化合物(比較例１)、式(Ｂ)で表される化合物(比較例２）、式(Ｃ)で表される化合物(比較例３)、式(Ｄ)で表される化合物(比較例４)をホスト液晶Ａに溶解し液晶組成物を調製し、溶解度を測定した。

液晶組成物を液晶セルに注入後、液晶素子中での吸収極大波長（ｎｍ）および二色性化合物のオーダーパラメータ（Ｓ）を測定した。
尚、実施例１〜７および比較例１〜４で使用したホスト液晶Ａは、１−シアノ−４‘−ｎ−ペンチルビフェニル（５１質量％）、１−シアノ−４‘−ｎ−ヘプチルビフェニル（２５質量％）、１−シアノ−４‘−ｎ−オクチルオキシビフェニル（１６質量％）、および１−シアノ−４“−ｎ−ペンチルターフェニル（８質量％）から成る液晶混合物である。

第１表に、実施例１〜７および比較例１〜４の二色性化合物の溶解度、液晶素子中での吸収極大波長（ｎｍ）および二色性化合物のオーダーパラメータ（Ｓ）を示した。

第１表より、本発明の二色性化合物は、公知の二色性化合物に比べ、液晶混合物に対する溶解度に優れ、さらにオーダーパラメータが高いことが判明した。

（実施例８〜１４）
本発明の例示化合物番号３の化合物（実施例８）、例示化合物番号８の化合物（実施例９）、例示化合物番号１０の化合物（実施例１０）、例示化合物番号１２の化合物（実施例１１）、例示化合物番号１４の化合物（実施例１２）、例示化合物番号１６の化合物（実施例１３）、例示化合物番号２２の化合物（実施例１４）をホスト液晶Ｂに溶解し液晶組成物を調製し、溶解度を測定した。
液晶組成物を液晶セルに注入後、液晶素子中での吸収極大波長（ｎｍ）および二色性化合物のオーダーパラメータ（Ｓ）を測定した。さらに、電圧保持率（耐久試験前、試験後）を測定した。

（比較例５〜８）
式(Ａ)で表される化合物(比較例５)、式(Ｂ)で表される化合物(比較例６)、式(Ｃ)で表される化合物(比較例７)、式(Ｄ)で表される化合物(比較例８)をホスト液晶Ｂに溶解し液晶組成物を調製し、溶解度を測定した。
液晶組成物を液晶セルに注入後、液晶素子中での吸収極大波長（ｎｍ）および二色性化合物のオーダーパラメータ（Ｓ）を測定した。さらに、電圧保持率（耐久試験前、試験後）を測定した。尚、実施例８〜１４および比較例５〜８で使用したホスト液晶Ｂは、ＭＬＣ−６６０８（メルク社製）である。
第２表に、実施例８〜１４および比較例５〜８の二色性化合物の溶解度、液晶素子中での吸収極大波長（ｎｍ）、二色性化合物のオーダーパラメータ（Ｓ）、および電圧保持率（耐久試験前、試験後）を示した。

第２表より、本発明の二色性化合物は、公知の二色性化合物に比べ、液晶混合物に対する溶解度に優れ、さらにオーダーパラメータが高いことが判明した。さらには、本発明の液晶組成物、液晶素子は、耐久試験後の電圧保持率が高く、駆動安定性に優れていることが判明した。

本発明より各種の表示部材、調光部材、遮光部材として有用な二色性化合物、液晶組成物、液晶素子を提供することが可能になった。本発明の二色性化合物は、液晶(液晶混合物)に対する溶解性に優れている。また、本発明の液晶組成物は、オーダーパラメータが高く、駆動安定性(電圧保持率)に優れており、各種表示素子、遮光部材、調光部材などの液晶素子に用いることができる。

１：入射光
２：偏光板
３：基板
４：透明電極
５：配向膜
６：二色性化合物分子
７：液晶分子
８：透過光

Claims

一般式(１)で表される二色性化合物。
〔式中、Ｒ_１〜Ｒ_４はそれぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐または環状のアルキル基、直鎖、分岐または環状のアルコキシ基、あるいは置換または未置換のアリール基を表す（但し、Ｒ_１〜Ｒ_４は同時に水素原子を表すことはない）〕
請求項１記載の二色性化合物の少なくとも１種、および少なくとも１種の液晶化合物とから成る液晶組成物。
少なくとも一方が透明電極である１対の電極を有する基板間に、請求項２記載の液晶組成物を挟持してなる液晶素子。