JP5618272B2 - 光応答性液晶化合物およびその応用 - Google Patents

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Description

本発明は、光応答性液晶化合物および該化合物の応用に関する。
高度な情報化社会の発展に伴い、より効率的に多くの情報を扱うことを目的として、情報の伝送、処理および記録に対して光技術を用いる研究が多く行われている。そのような状況下において、分子の配向状態の変化を利用することにより、波長、透過率および偏光などの光の特性を自在に操ることのできる液晶は、極めて有用な材料として期待されている。
液晶を用いた材料として、非線形光学材料、調光材料などの光学材料が知られている。また、それらの光学材料を用いた製品として、文字および画像を表示するディスプレイ、光学補償板などが知られている。一方、光学材料以外にも、繊維、強化プラスチックなどの材料として液晶を用いることが知られている。さらに、その特異な物性を活用した、トライボロジー材料、導電性材料、半導体材料、および発光材料への液晶の応用が期待されている。
液晶性の化合物は、分子の形状から大きく２つに分類することができる。その一つは棒状分子が形成するカラミチック液晶で、もう一つは円盤状分子が形成するディスコチック液晶である。実用例として、現在の液晶ディスプレイでは、光学的なスイッチングを担う部分に棒状液晶化合物が、光学補償フイルム（位相差板）部分にディスコチック液晶化合物が一般的に用いられている。
広いπ共役平面をコアとするディスコチック（円盤状）液晶は、円盤状分子が自己組織的に積み重なったカラムナー（柱状）相を形成する。カラムナー相においてはπ共役平面がカラムの中心に一次元的に集積化して、一次元チャネルが形成される。この一次元チャネルを通じて有機単結晶およびアモルファスシリコンに迫る高い電荷輸送性が発現する。また、ディスコチック液晶は次世代プリンタブルエレクトロニクスの基盤材料として世界中で盛んに研究が行われている。なぜなら、液晶材料の自発配向性、溶解性、柔軟性などの優れた特性が溶液プロセスによる簡便なデバイス作製に非常に有利であるからである。
ディスコチック相を示す液晶化合物は、一般的に円盤状の形をしており、中心核または環状核に放射状の側鎖を有している。円盤状化合物が配向することによって、光学的（分極率）、電子的（電子・電荷輸送性）、さらに力学的（粘度）異方性が発現する。このような特性を活用して、ディスプレイ材料、オプトエレクトロニクス材料、フォトニクス材料、およびトライボロジー材料への応用が期待されている。また、円盤状分子の特徴的な性質である負の光学異方性は、現在、液晶ディスプレイの光学補償フイルムに最も一般的に利用されている。そのために、新しい光学特性および／またはプロセス容易性を有するディスコチック液晶の開発が実産業レベルでも強く望まれている。
上記の様々な物性は、液晶分子の配向状態に起因することから、液晶分子の配向状態を光刺激によって自在に相転移を操ることができれば、たとえば、液晶分子の電荷輸送性を光でスイッチングすることが可能となる。そのような光刺激応答性液晶材料は、光メモリなどの情報記録材料などとして有用である。しかしながら、光でディスコチック液晶相の相転移を実現できた例はこれまでに報告されていない。Shimizuらは、円盤状の化合物（トリフェニレン）に光応答性の化合物であるアゾベンゼンを側鎖に導入した例を報告している（非特許文献１参照）。しかしながら、この例においては、光応答性部位が側鎖に相当する部分に導入されているため、分子全体の観点からは、アゾベンゼン部位の異性化による構造変化は相転移を誘起させる程の大きな分子形状の変化ではないと考えられる。
また、光誘起される結晶（固体）相−等方相の相転移特性を有する有機化合物はこれまで見いだされていなかった。
Yo Shimizu, Atsuhiko Kurobe, Hirosato Monobe, Naohiro Terasawa, Kenji Kiyohara, Kingo Uchida, Chem. Commun., 2003, 1676-1677. Y. Norikane, K. Kitamoto, N. Tamaoki, J. Org. Chem. 2003, 68, 8291-8304.
よって、液晶化合物の相転移を実現するためには、光刺激によってより劇的な分子形状の変化を誘起させなければならないという問題点があった。そこで、本発明では、分子設計をこれまでと異なり、円盤状の液晶核部分そのものに光応答性を付与することを目指し、大環状アゾベンゼンに着目した。本発明者らは、側鎖を持たない大環状アゾベンゼンが、結晶状態において分子が一次元的に重なり合った柱状の構造体を形成すること、ならびに溶液中において光照射によって段階的なシス−トランス異性化を行うことを見いだしている（非特許文献２参照）。
本発明の目的は、相転移を光刺激によって自在に操ることが可能な新規な液晶化合物を提供することにある。また、本発明は、ディスプレイ、オプトエレクトロニクス、およびフォトニクス分野において有用な新規な液晶化合物を提供することを目的とする。
本発明者は、光刺激によって相転移可能な円盤状のディスコチック液晶化合物を鋭意検討した結果、アゾベンゼンを環状に連結した環状核に放射状の側鎖を有する化合物が光によってディスコチック相の相転移を示すことを知見し、さらにそれに加えて、それら化合物が結晶から液体への相転移を示すことも知見し、本発明を完成するに至った。
すなわち、この出願によれば、以下の発明が提供される。
＜１＞ 一般式（１）
（式中
Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立的に、水素、アルキル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アルカノイル基、アルカノイルオキシ基、アルコキシフェニル基、およびN−アルキルアミノカルボニル基からなる群から選択され、ｎは整数を表す。
ただし、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3の全てが水素の場合を除く）
で示される液晶化合物。
＜２＞ ｎが１〜４の整数であることを特徴とする＜１＞に記載の液晶化合物。
＜３＞ 紫外光または可視光の照射によって相変化することを特徴とする＜１＞に記載の液晶化合物。
＜４＞ ディスコチック液晶相を示すことを特徴とする＜１＞に記載の液晶化合物。
＜５＞ 紫外光の照射によって結晶相−等方相の可逆の相変化をすることを特徴とする＜１＞に記載の液晶化合物。
＜６＞ ＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の液晶化合物を用いた光学素子。
＜７＞ ＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の液晶化合物を用いた感光性材料。
＜８＞ 光パターニング材料または感光性インクであることを特徴とする＜７＞に記載の感光性材料。
本発明では、液晶を光によって相転移させるのみならず、分子の構造変化により、液晶相の転移温度の変化を可能にしている。すなわち、液晶の物性を広範囲に制御可能な液晶性材料および液晶組成物を提供することができる。また、本発明の化合物は、光刺激による結晶相−等方相の可逆的相転移を行うこともできる。このことから、光でスイッチング可能な光学素子、有機半導体素子、および光パターニング材料または感光性インクなどの感光性材料への応用が期待されるものである
液晶化合物１および液晶化合物２の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ａ）は１２０℃における液晶化合物１の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｂ）は室温における液晶化合物２の偏光顕微鏡写真を示す図である。 液晶化合物１および液晶化合物２の示差走査熱量分析（ＤＳＣ）チャートを示す図であり、（ａ）は液晶化合物１のＤＳＣチャートを示す図であり、（ｂ）は液晶化合物２のＤＳＣチャートを示す図である。 液晶化合物１および液晶化合物２のＸ線回折パターンを示す図であり、（ａ）は液晶化合物１の１１０℃におけるＸ線回折パターンを示す図であり、（ｂ）は液晶化合物２の室温におけるＸ線回折パターンを示す図である。 液晶化合物１および液晶化合物２の溶液の紫外線照射前後の紫外可視吸光スペクトルを示す図であり、（ａ）は液晶化合物１のクロロホルム溶液の紫外線照射前後の紫外可視吸光スペクトルを示す図であり、（ｂ）は液晶化合物２のクロロホルム溶液の紫外線照射前後の紫外可視吸光スペクトルを示す図である。 １２０℃における液晶化合物１の紫外線照射前後の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ａ）は紫外線照射前の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｂ）は紫外線照射直後の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｃ）は紫外線照射１０秒後の偏光顕微鏡写真を示す図である。 １２０℃における液晶化合物２の紫外線照射前後の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ａ）は紫外線照射前の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｂ）は紫外線照射直後の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｃ）は紫外線照射１０秒後の偏光顕微鏡写真を示す図である。 液晶化合物１の結晶相−等方相転移の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ａ）は２５℃における偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｂ）は２５℃における紫外線照射直後の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｃ）は紫外線照射後に１００℃への加熱および２５℃への冷却を行った状態の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｄ）は２５℃における２回目の紫外線照射後の偏光顕微鏡写真を示す図である。 液晶化合物２の結晶相−等方相転移の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ａ）は２５℃における偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｂ）は２５℃における紫外線照射直後の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｃ）は紫外線照射後に１００℃への加熱および２５℃への冷却を行った状態の偏光顕微鏡写真を示す図であり、（ｄ）は２５℃における２回目の紫外線照射後の偏光顕微鏡写真を示す図である。 本発明の液晶化合物を用いるＴＦＴ素子の構成例を示す図であり、（ａ）はトップコンタクト型ＴＦＴ素子を示す図であり、（ｂ）はボトムコンタクト型ＴＦＴ素子を示す図であり、（ｃ）はトップゲート型ＴＦＴ素子を示す図である。 本発明の液晶化合物を用いる液晶ディスプレイの構成例を示す図である。
本発明に係る液晶化合物は、下記一般式で表される。
上記一般式（１）において、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3のそれぞれは、出現毎に独立であり、同一であってもよいし、異なっていてもよい。Ｒ1、Ｒ2およびＲ3のそれぞれは、水素、アルキル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アルカノイル基、アルカノイルオキシ基、アルコキシフェニル基、またはＮ−アルキルアミノカルボニル基を表す。上述の置換基のアルキル鎖部分は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。ただし、本発明においては、Ｒ1、Ｒ2またはＲ3の少なくとも1つは水素ではない。言い換えると、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3の全てが水素である化合物は、本発明の範囲外である。
また、一般式（１）において、ｎは整数である。ここで、一般式（１）を有する化合物は、前駆体であるジニトロ化合物（メチレン架橋二量化ニトロベンゼン誘導体）を還元的に環化させることによって、一般的に合成することができる。合成の際には、主として、一般式（１）を有する化合物は、ｎが１〜１０の化合物の混合物として得られる。得られた混合物をゲル透過クロマトグラフィーによって精製することによって、それぞれのｎに対応する化合物を単離することができる。一般式（１）を有する化合物において、ｎが大きくなるほど、当該化合物の有機溶媒に対する溶解性が低下する。また、一般式（１）を有する化合物の立体構造を考慮すると、ｎが５以上の場合に分子が円盤状構造を採ることが困難となり、液晶性が原理的に低下すると考えられる。したがって、本発明においては、ｎが１〜４の整数であることが望ましい。
さらに、一般式（１）を有する化合物の前駆体であるジニトロ化合物（メチレン架橋二量化ニトロベンゼン誘導体）は、たとえば、（ａ）ホルムアルデヒドによるニトロベンゼン誘導体の二量化工程と、（ｂ）二量化ニトロベンゼン誘導体に対する置換基の導入工程とを含む方法によって製造することができる。あるいはまた、（ａ’）ニトロベンゼン誘導体に対する置換基の導入工程と、（ｂ’）ホルムアルデヒドによる置換ニトロベンゼン誘導体の二量化工程とを含む方法によって、ジニトロ化合物（メチレン架橋二量化ニトロベンゼン誘導体）を製造してもよい。
本発明の液晶化合物の好ましい具体例は、Ｒ1がアルコキシル基であり、Ｒ2およびＲ3が水素であり、ｎが１〜４の整数である化合物である。より好ましい具体例は、Ｒ1がオクタデシルオキシ基であり、Ｒ2およびＲ3が水素であり、ｎが１〜４の整数である化合物である。本発明に係る一般式（１）で示される液晶化合物の代表例を以下の実施例において例示するが、本発明の液晶化合物はこれらに限定されるものではない。
本発明の液晶化合物は、大環状アゾベンゼンがメソゲンとして機能するため、ディスコチック液晶相を示す。また、本発明の液晶化合物は、紫外光または可視光の照射によるアゾ結合（−Ｎ＝Ｎ−）の異性化に伴って、液晶相の相変化を起こす。液晶相の相変化を起こす光の波長は、一般式（１）におけるｎの値、および側鎖（Ｒ1、Ｒ2およびＲ3）の電子的効果および立体的効果によって変化する。
本発明の液晶化合物を用いて、光制御可能なＴＦＴ素子、または光制御可能な液晶ディスプレイなどの光学素子を作製することができる。
また、本発明者らは、本発明の液晶化合物が、室温（２５℃）において、光刺激によって可逆的な結晶相−等方相転移を起こすことも見いだした。この相変化を起こす光の波長は、一般式（１）におけるｎの値、および側鎖（Ｒ1、Ｒ2およびＲ3）の電子的効果および立体的効果によって変化する。
本発明の液晶化合物の結晶相−等方相転移は可逆性であるため、本発明の液晶化合物を用いて繰り返しの利用が可能な感光性材料を作製することができる。たとえば、繰り返しの利用が可能な光パターニング材料を作製することができる。あるいはまた、光照射による転写が可能な感光性インクを作製して、熱プロセスに起因する解像度の限界を有する熱転写インクを代替することができる。さらに、粘度（摩擦係数）の変化に対応して、光脱着可能な接着技術に応用することが可能である。
（実施例１）
液晶化合物１（ｎ＝１、Ｒ 1 ＝ＯＣ 12 Ｈ 25 、Ｒ 2 ＝Ｈ、Ｒ 3 ＝Ｈ）および液晶化合物２（ｎ＝２、Ｒ 1 ＝ＯＣ 12 Ｈ 25 、Ｒ 2 ＝Ｈ、Ｒ 3 ＝Ｈ）の合成
（１） 中間体３の合成
パラニトロフェノール（２７．８ｇ、２００ｍｍｏｌ）に水５ｍＬを加え、８０℃に加熱・攪拌して溶解させた。そこに濃硫酸１０ｍＬおよびホルムアルデヒド水溶液（３５％）１０ｍＬを加え、１２５℃に昇温して１時間攪拌を続けた。薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）によりパラニトロフェノールの消失を確認した後、室温で放冷し、蒸留水を注ぎ入れて固体を析出させた。析出した固体を濾別し、５％ＮａＯＨ水溶液に分散させた。不溶物を濾過によって取り除き、得られた塩基性水溶液を塩酸により酸性化して固体を析出させた。析出した固体を濾別し、蒸留水で洗浄した後に真空乾燥を行うことで中間体３を得た（淡黄色固体、収量：２６．４ｇ、収率：９１％）。
（２） 中間体４の合成
中間体３（２．９ｇ、１０ｍｍｏｌ）、１−ブロモドデカン（７．５ｇ、３０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（６．９ｇ、５０ｍｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、５０ｍＬ）の混合物を、窒素雰囲気下、８０℃で４時間加熱・攪拌した。ＴＬＣにより中間体３の消失を確認した後、反応液に蒸留水を加えヘキサンで抽出を行った。合わせた有機相を、蒸留水で１回、飽和塩化ナトリウム水溶液で１回洗浄した。次いで、有機相に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。固体を濾過にて取り除いた後、溶媒を減圧留去した。目的化合物をヘキサン：クロロホルム＝１：１の混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより分離し、溶媒を減圧留去することで純粋な中間体４を得た（白色結晶、収量：３．２ｇ、収率：５１％）。
（３） 液晶化合物１および液晶化合物２の合成
中間体４（１．０ｇ、１．６ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）３００ｍＬに溶解させた。この溶液に対して、９．０ｍＬの水素化リチウムアルミニウム無水ＴＨＦ溶液（１．０ｍｏｌ／Ｌ）を室温で約２０分かけて滴下し、その後、４０℃で３時間攪拌した。反応液に蒸留水２００ｍＬを加え、ＴＨＦの大部分を減圧留去した。得られた残渣を、酢酸エチルで抽出した。合わせた有機相を蒸留水で１回、飽和塩化ナトリウム水溶液で１回洗浄した。次いで、有機相に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。固体を濾過にて取り除いた後、溶媒を減圧留去した。得られたオイル状の残渣を、ヘキサン：酢酸エチル＝２０：１の混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、複数の環状オリゴマーを含む混合物を得た。これをさらにゲル浸透クロマトグラフィーにより分離し、単一の環状２量体である液晶化合物１（橙色固体、収量：６．４ｍｇ、収率０．７％）および環状３量体である液晶化合物２（橙色グリース状、収量：１３．０ｍｇ、収率１．４％）を得た。
液晶化合物１
TLC: Rf = 0.31 (CHCl3-Hexane, 1 : 1);
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.06 (d, J = 2.4 Hz, 4H), 7.62 (dd, J1 = 8.7 Hz, J2 = 2.4 Hz, 4H), 6.92 (d, J = 8.8 Hz, 4H), 4.21 (s, 4H), 4.05 (t, J = 6.5 Hz, 8H), 1.87 (m, 8H), 1.22-1.72 (m, 80H), 0.90 (t, J = 6.7 Hz, 12H);
13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 157.6, 146.2, 127.5, 127.1, 118.7, 110.3, 67.5, 30.9, 28.7, 28.6, 28.4, 28.3, 28.2, 25.0, 23.8, 21.6, 13.1;
MS (MALDI): m/z 1125.90 (calc. [M + H]+ = 1125.90)
液晶化合物２
TLC: Rf = 0.31 (CHCl3-Hexane, 1 : 1);
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ7.71 (dd, J1 = 8.6 Hz, J2 = 2.4 Hz, 6H), 7.64 (d, J = 2.4 Hz, 6H), 6.91 (d, J = 8.8 Hz, 6H), 4.09 (s, 4H), 4.00 (t, J = 6.4 Hz, 12H), 1.76 (m, 12H), 1.21-1.44 (m, 120H), 0.90 (t, J = 6.7 Hz, 18H);
13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ159.1, 146.8, 130.0, 124.3, 122.9, 111.0, 68.4, 32.1, 29.9, 29.8, 29.7, 29.6, 29.5, 29.4, 29.3, 26.2, 22.8, 14.3;
MS (MALDI): m/z 1688.38 (calc. [M + H]+ = 1688.35)
液晶化合物１および液晶化合物２の液晶相構造
上記で得られた液晶化合物１および液晶化合物２をガラスサンドイッチセルに封入し、ホットステージを備えた偏光顕微鏡により観察した。図１（ａ）は、１２０℃における液晶化合物１の偏光顕微鏡写真であり、図１（ｂ）は、室温における液晶化合物２の偏光顕微鏡写真である。液晶化合物１および液晶化合物２ともに、クロスニコル下で複屈折を示し、かつ、流動性を有していた。特に、液晶化合物１はスメクチック相に特徴的なファンテクスチャを示した（図１（ａ））。
示差走査熱量分析（ＤＳＣ）により、液晶化合物１および液晶化合物２の熱挙動を解析した。その結果を図２（ａ）（液晶化合物１）および図２（ｂ）（液晶化合物２）に示す。液晶化合物１は、冷却時に、１２１℃から８４℃までの範囲で液晶相を示した。また、液晶化合物２は、冷却時に、６０℃以下の温度範囲で液晶相を示した。
次いで、液晶化合物１および液晶化合物２の液晶相を、それぞれの化合物が液晶相を示す温度において、Ｘ線回折法により分析した。得られたＸ線回折パターンを図３（ａ）（液晶化合物１）および図３（ｂ）（液晶化合物２）に示す。液晶化合物１の液晶相のＸ線回折測定において、分子長３５Åより若干短い３３Åの周期構造に対応する急峻な回折ピークが観察された。このことから、液晶化合物１の液晶相は、アルキル鎖が部分的にかみ合ったスメクチックＡ相（ＳｍＡ）であると同定された。一方、液晶化合物２の液晶相のＸ線回折測定においては、分子長３８Åに対応するブロードなピーク、および融解アルキル鎖に対応するブロードなハロー（ｈａｌｏ）のみが観察された。このことから、液晶化合物２の液晶相は、秩序性の低い中間相（Ｍ）であることがわかった。
液晶化合物１および液晶化合物２の光反応性
液晶化合物１および液晶化合物２のクロロホルム溶液（１．０×１０-5Ｍ）の紫外可視吸収スペクトルを、紫外光（波長３６５ｎｍ）の照射前および照射後において測定した。その結果を、図４（ａ）（液晶化合物１）および図４（ｂ）（液晶化合物２）に示す。図４（ａ）および図４（ｂ）において、実線は紫外線照射前のスペクトルを示し、破線は紫外線照射後のスペクトルを示す。液晶化合物１および液晶化合物２の両方において、紫外線照射後に、アゾベンゼンのトランス体に由来する３５０ｎｍ付近の吸収が減少し、５００ｎｍ以上の長波長側にある弱い吸収が増加した。無溶媒の薄膜状態の液晶化合物１および液晶化合物２においても、ほぼ同様の変化が観測された。これらのことから、液晶化合物１および液晶化合物２が、紫外光照射によって効率的に光異性化することが明らかになった。
液晶化合物１および液晶化合物２の光誘起液晶相−等方相転移
液晶化合物１および液晶化合物２をガラスサンドイッチセルに封入し、偏光顕微鏡観察下で紫外線を照射した。図５は、１２０℃における液晶化合物１の偏光顕微鏡写真を示し、（ａ）は紫外光照射前、（ｂ）は紫外光照射直後、および（ｃ）は紫外光照射１０秒後の偏光顕微鏡写真を示す。図６は、１２０℃における液晶化合物２の偏光顕微鏡写真を示し、（ａ）は紫外光照射前、（ｂ）は紫外光照射直後、および（ｃ）は紫外光照射１０秒後の偏光顕微鏡写真を示す。
液晶化合物１および液晶化合物２の両方において、紫外光照射によって、異性化、ならびに液晶相から等方相（Ｉｓｏ）への相転移が誘起され、クロスニコル下で暗視野が観察された（図５（ｂ）、図６（ｂ））。
ここで、液晶化合物１においては、紫外線照射後の数秒程度で図５（ｃ）に示すように液晶相が再形成された。なぜなら、液晶化合物１の液晶相が発現する温度が１００℃前後の高温であるため、熱による逆異性化が起こったためである。一方、液晶化合物２においては、図６（ｃ）に示すように紫外光照射後も光誘起された等方的な状態が保持された。なぜなら、液晶化合物２の中間相が発現する温度が室温付近であるため、熱による逆異性化が抑制されたためである。
液晶化合物１および液晶化合物２の光誘起結晶相−等方相転移
観察温度を２５℃に変更した点を除いて前述と同様の手順を用いて、液晶化合物１および液晶化合物２をガラスサンドイッチセルに封入し、偏光顕微鏡観察下で紫外線を照射した。図７および図８は、それぞれ、液晶化合物１および２の結晶相−等方相転移の偏光顕微鏡写真を示し、（ａ）は２５℃における結晶相を示す偏光顕微鏡写真であり、（ｂ）は２５℃において波長３６５ｎｍの紫外線を照射した状態を示す偏光顕微鏡写真であり、（ｃ）は紫外線照射後にセルを１００℃に加熱した後に２５℃まで冷却した状態を示す顕微鏡写真であり、（ｄ）は２５℃に冷却した状態で２回目の紫外線照射を行った状態を示す偏光顕微鏡写真である。
液晶化合物１および液晶化合物２の両方において、２５℃における紫外光照射によって、異性化、ならびに結晶相（Ｃｒｙ）から等方相（Ｉｓｏ）への相転移が誘起され、クロスニコル下で暗視野が観察された（図７（ｂ）、図８（ｂ））。
次いで、部分的に等方相への相転移した試料を１００℃に加熱し、次いで２５℃まで冷却したところ、等方相へ相転移した部分が再び結晶相（Ｃｒｙ）へと変化した（図７（ｃ）、図８（ｃ））。さらに、再び全体が結晶相となった試料に対して２回目の紫外線照射を行った結果、１回目の紫外線照射と同様に、異性化、ならびに結晶相（Ｃｒｙ）から等方相（Ｉｓｏ）への相転移が誘起され、クロスニコル下で暗視野が観察された（図７（ｄ）、図８（ｄ））。これらの現象は、液晶化合物１および液晶化合物２の両方において観察され、これら化合物の結晶相−等方相の相転移が可逆であり、これら化合物を用いて繰り返し使用が可能な感光性材料を形成できることを示す。
（実施例２）
本発明の液晶化合物を用いて作成されるＴＦＴ素子の構成例を図９（ａ）〜（ｃ）に示す。図９（ａ）のトップコンタクト型ＴＦＴ素子は、基板１０と、基板１０上のゲート電極２０と、ゲート電極２０を覆うゲート絶縁膜３０と、ゲート絶縁膜３０を覆う有機半導体層４０と、有機半導体層４０上に形成されたソース電極５０およびドレイン電極６０とを有する。ここで、有機半導体層４０またはゲート絶縁膜３０のいずれかを本発明の液晶化合物を用いて形成することができる。本発明の液晶化合物を用いて形成された有機半導体層４０またはゲート絶縁膜３０に紫外光または可視光を照射することによって、ＴＦＴ素子の電気的特性を制御することが可能となる。
図９（ｂ）は、ボトムコンタクト型ＴＦＴ素子の構成例を示す。図９（ｂ）の構成は、ゲート絶縁膜３０に接触するようにソース電極５０およびドレイン電極６０が形成されている点、ならびにゲート絶縁膜３０、ソース電極５０およびドレイン電極６０に接触するように有機半導体層４０が形成されている点が、図９（ａ）に示す素子と異なる。図９（ｂ）の素子に対する光照射の作用は、図９（ａ）に示す素子と同様である。
図９（ａ）および（ｂ）の素子において、ゲート絶縁膜３０を本発明の液晶化合物を用いて形成する場合、その上に存在する有機半導体層４０が、ＴＦＴ素子の特性制御に用いる紫外光または可視光を十分な強度で透過させることが必要である。
図９（ｃ）は、トップゲート型ＴＦＴ素子の構成例を示す。図９（ｃ）のＴＦＴ素子は、基板１０と、基板１０の上に離間して配置されたソース電極５０およびドレイン電極６０と、ソース電極５０およびドレイン電極６０を覆うように形成される有機半導体層４０と、有機半導体層４０上に形成されるゲート絶縁膜３０と、ゲート絶縁膜３０上に形成されるゲート電極２０とを有する。
図９（ｃ）の素子において、有機半導体層４０を本発明の液晶化合物を用いて形成する場合、基板１０、あるいはゲート絶縁膜３０およびゲート電極２０の積層構造が、ＴＦＴ素子の特性制御に用いる紫外光または可視光を十分な強度で透過させることが必要である。あるいはまた、ゲート絶縁膜３０を本発明の液晶化合物を用いて形成する場合、ゲート電極２０、あるいは基板１０および有機半導体層４０の積層構造が、ＴＦＴ素子の特性制御に用いる紫外光または可視光を十分な強度で透過させることが必要である。
基板１０、ゲート電極２０、ソース電極５０およびドレイン電極６０は、当該技術において知られている任意の材料を用いて形成することができる。また、本発明の液晶化合物を用いないゲート絶縁膜３０および有機半導体層４０は、当該技術において知られている任意の材料を用いて形成することができる。
（実施例３）
本発明の液晶化合物を用いて作成される液晶ディスプレイの構成例を図１０に示す。図１０の液晶ディスプレイは、一対の透明基板１１０（ａ，ｂ）と、一対の透明基板１１０（ａ，ｂ）に挟持される液晶層１２０およびカラーフィルター１３０と、一対の透明基板１１０（ａ，ｂ）のそれぞれの外側に配置される光学補償板１４０（ａ，ｂ）および偏光板１４０（ａ，ｂ）と、光取り出し側の偏光板１４０ｂの表面に配置される反射防止層１８０と、バックライト（不図示）側の偏光板１４０ａの表面に配置される輝度向上フィルム１６０および導光板１７０とを有する。ここで、カラーフィルター１３０、光学補償板１４０（ａ，ｂ）、輝度向上フィルム１６０、導光板１７０、および反射防止層１８０は、必要に応じて設けてもよい任意選択的な層である。ここで、図１０の液晶ディスプレイにおいて、液晶層１２０または光学補償板１４０（ａ，ｂ）のいずれかを本発明の液晶化合物を用いて形成することができる。
液晶層１２０を本発明の液晶化合物で形成する場合、紫外光または可視光を位置選択的に照射することによって、ディスプレイの表示内容を変更することが可能となる。
あるいはまた、光学補償板１４０（ａ，ｂ）を本発明の液晶化合物で形成する場合、紫外光または可視光を照射することによって、ディスプレイの視野角特性または表示色を制御することが可能となる。なお、この場合、液晶層１２０は、慣用のカラミチック液晶分子を用いて形成することができる。さらに、液晶分子の配向状態を制御して表示内容を変更するための電界印加手段（電極など）を透明基板１１０（ａ，ｂ）上に設けてもよい。
１０ 基板
２０ ゲート電極
３０ ゲート絶縁膜
４０ 有機半導体層
５０ ソース電極
６０ ドレイン電極
１１０（ａ，ｂ） 透明基板
１２０ 液晶層
１３０ カラーフィルター
１４０（ａ，ｂ） 光学補償板
１５０（ａ，ｂ） 偏光板
１６０ 輝度向上フィルム
１７０ 導光板
１８０ 反射防止層

Claims (7)

  1. 一般式（１）
    （式中
    Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立的に、水素、およびアルコキシル基からなる群から選択され、ｎは１〜４の整数を表す。
    ただし、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3の全てが水素の場合を除く）
    で示されることを特徴とする液晶化合物。
  2. 紫外光または可視光の照射によって相変化することを特徴とする請求項１に記載の液晶化合物。
  3. ディスコチック液晶相を示すことを特徴とする請求項１に記載の液晶化合物。
  4. 紫外光または可視光の照射によって結晶相−等方相の可逆の相変化をすることを特徴とする請求項１に記載の液晶化合物。
  5. 請求項１から４のいずれかに記載の液晶化合物を用いた光学素子。
  6. 請求項１から４のいずれかに記載の液晶化合物を用いた感光性材料。
  7. 光パターニング材料、感光性インクまたは感光性接着剤であることを特徴とする請求項６に記載の感光性材料。
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