KR0152254B1 - 강유전성 액정 조성물 및 이를 사용하는 광 스위칭 소자 - Google Patents

강유전성 액정 조성물 및 이를 사용하는 광 스위칭 소자

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마꼬또 기꾸찌
후사유끼 다께시따
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노기 사다요
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Abstract

내용 없음.

Description

강유전성 액정 조성물 및 이를 사용하는 광 스위칭 소자
제1도는 본 발명의 강유전성 액정 조성물(ferroelectric liquid crystal composition)의 AC 안정화 효과를 나타내는 그래프로서, 제1(a)도는 인가 전압(impressed voltage)의 파동을 나타내는 그래프이고, 제1(b)도는 성분 A를 전혀 함유하지 않고 주로 성분 B와 성분 C로 이루어진 강유전성 액정 조성물의 메모리 특성을 나타내는 그래프이며, 제1(c)도는 위에서 언급한 조성물에 성분 A를 첨가한 강유전성 액정 조성물의 메모리 특성을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 강유전성 액정 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 네가티브(-) 유전 이방성(negative dielectric anisotropy)을 갖는 비키랄성 화합물 (achiral compound)을 함유하는, 네가티브(-) 유전 이방성을 갖는 강유전성 액정조성물 및 이를 사용하는 광 스위칭 소자(light switching element)에 관한 것이다.
최근에는, 액정 디스플레이를 경량, 저전력 소모율 등의 특성을 이용하는 디스플레이 소자에 광범위하게 사용해오고 있다. 그러나, 이러한 디스플레이 소자의 대부분은 네마틱 상(nematic phase)을 갖는 액정 물질을 사용하는 TN 디스플레이모드(TN display mode)를 이용하기 때문에, 고도의 다중성(multiplexity)이 요구되는 응용 분야에서는 응답시간(response time)이 느려서 이러한 소자를 개선시킬 필요성이 대두되어 왔다.
이러한 상태에서 최근에 주목받은 디스플레이 모드는 엔. 에이. 클라크(N. A. Clark)와 에스. 티. 라거월(S. T. Lagerwall)이 제안한 강유전성 액정의 광 스위칭 현상을 이용하는 디스플레이 모드이다[참조 : Applied Physics, Letters, Vol. 36. p. 899(198)]. 강유전성 액정의 존재는 알. 비. 메이어(R. B. Meyer)가 최초로 언급하였으며[참조 : Journal de Physique. Vol, 36. p. 69(1975)], 액정을 분류하는 관점에서는 강유전성 액정은 키랄 스멕틱 C상, 키랄 스멕틱 I상, 키랄 스멕틱 F상, 키랄 스멕틱 G상, 키랄 스멕틱 H상, 키랄 스메틱 J상 및 키랄 스멕틱 K상(이후에는, 각각 SC*상, SI*상, SF*상, SG*상, SH*상, SJ*상 및 SK*상으로 약칭한다)에 속한다.
강유전성 액정의 꽝 스위칭 효과를 디스플레이 소자에 적용할 경우, TN 디스플레이 모드에 비해 두 가지 우수한 특성이 있다. 첫번째 특성은 응답이 매우 고속으로 이루어져 응답 시간이 TN 디스플레이 모드 소자의 1/100 이하가 되는 것이다. 두번째 특성은 메모리 효과로서, 위에서 언급한 고속 특성과 결합하여 다중구동을 용이하게 한다.
강유전성 액정을 사용하는 디스플레이 소자가 메모리 특성을 갖도록 하기 위해 두 가지 방법을 고려하였다. 그중 한 가지 방법은 엔. 에이. 클라크 등이 제안한 방법으로서, 셀 두께(cell thickeness)(d)를 나선형 피치(P)의 두께 이하로 줄여 나선을 풀어 메모리 특성이 나타나게 하는 것이고[참조 : Applied Physics, Letters, Vol. 36, p.899(1980)] 또 다른 방법은 르 파이상(Le Piesant)이 개발한 방법으로서 AC 안정화 효과를 이용하여 메모리 특성이 나타나도록 하는 것이다[참조 : Paris Liquid Crystal Conferenc, p. 217(1984)]. 이후 AC란 단어는 교류를 의미한다.
현재 사용되는 강유전성 액정 물질의 대부분은 나선 피치가 짧기(1 내지 3㎛) 때문에, 엔. 에이. 클라크 등이 제안한 대로 셀의 두께를 줄여 메모리 특성이 나타나도록 하기 위해서는 셀 두께를 약 1 내지 3㎛로 유지시킬 필요가 있기 때문에, 현재의 셀 제조기술로 보아 비용과 수율면에서 유지가 곤란하다는 문제가 있다. 한편, AC 안정화 효과를 이용하여 메모리 특성이 나타나도록 하는 르 파이상의 방법은 네가티브(-) 유전 이방성(△ε)을 갖는 강유전성 액정 물질에 대해서 효과적일 뿐만 아니라 두꺼운 셀(5 내지 7㎛)의 경우에도 메모리 특성이 나타나도록 할 수 있다. 따라서, 현재의 셀 제조기술을 이용할 수 있기 때문에 이 방법이 매우 실용적이다.
AC 안정화 효과는 다음과 같은 사실을 이용하는 모드로 인한 것이다 :
자발분극(Ps)은 강유전성 액정에 저주파수가 적용될 경우에 인가된 전기장에 응답하지만, 고주파수의 경우에는 응답할 수 없기 때문에, 결과적으로 정상 유전 이방성이 유효하게 되어, 유전 이방성 값이 네가티브(-)(△ε0)일 경우, 액정 분자는 기판과 평행한 상태가 된다. 이와 같이, 메모리 특성은 두꺼운 셀의 경우에도 나타난다. 이러한 AC 안정화 효과를 이용하는 매트릭스 디스플레이는 사실상 제어리(Jeary)가 1985년에 최초로 발표했지만[참조 : SID'85, Digest, p. 128 (1985)], 그 이후에는 전혀 발표된 바가 없다. 지금까지 발표된 예가 거의 없는 주의 이유는 네가티브(-) 유전 이방성 값을 갖는 강유전성 액정 물질이 거의 없기 때문이다. 더욱이, 제어리의 발표에 따르면, AC 안정화 효과를 이용하여 메모리 특성을 나타내도록 하기 위해서는 약 40V의 전압이 요구되지만, 통상의 IC 구동 전압 범위를 고려할 경우에는 AC 안정화 효과는 훨씬 낮은 전압(25V 이하)에서 나타나는 것이 바람직하다. AC 안정화 효과에 있어서, 네가티브(-) 유전 이방성 값이 더 커질수록, 효과를 나타내기 위한 전압은 더 낮아진다. 따라서, 네가티브(-) 유전 이방성 값이 더욱 큰 강유전성 액정 물질의 출현이 절실히 요구되어 왔다. 더욱이, 제어리 등이 발표한 강유전성 액정 물질의 응답시간은 msec이다. 즉, 실용적인 측면에서 응답시간은 여전히 느리다. 따라서, 네가티브(-)의 유전 이방성 값을 가지면서 고속 응답 특성도 갖는 강유전성 액정의 출현이 요구되어 왔다.
본 발명의 첫번째 목적은 네가티브(-) 유전 이방성 값이 크며 저전압에서 AC 안정화 효과를 가지면서도 고속 응답 특성을 갖는 강유전성 액정 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 목적은 위해서 언급한 액정 조성물을 이용하는 광 스위칭 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 발명자들은 위에서 언급한 문제점들을 해결하기 위해 집중적으로 연구한 결과, 특정 액정 화합물을 다음에 나타낸 바와 같이 조합할 경우, 네가티브(-) 유전 이방성 값이 크면서도 고속 응답 특성을 갖는 강유전성 액정 조성물이 수득된다는 것을 밝혀내고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 제1 양태는 네가티브(-) 유전 이방성 값을 가지며 2가지 이상의 성분을 함유하는데, 이들 중 하나 이상의 성분이 네가티브(-) 유전 이방성 값을 가지며 함량이 5중량% 이상인 다음 일반식(A)의 화합물인 강유전성 액정 조성물에 관한 것이다.
Figure kpo00002
상기식에서,
R3및 R4는 각각 동일하거나 상이한, 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹이며, ℓ은 1 또는 2이다.
위에서 언급한 액정 조성물의 바람직한 양태로서의 강유전성 액정 조성물은 네가티브(-) 유전 이방성 값을 가지며 성분 A, B 및 C중의 3개 이상의 성분을, 성분 A는 5 내지 40중량%, 성분 B는 20 내지 70주량%, 그리고 성분 C는 5 내지 40중량%의 비율로 함유하는데, 여기서 성분 A는 위에서 언급한 일반식(A)의 화합물이고 ; 성분 B는 다음 일반식(B-1), (B-2), (B-3) 및 (B-4)의 화합물중에서 선택된 하나 이상의 화합물이며 ; 성분 C는 다음 일반식(C-1), (C-2), (C-3) 및 (C-4)의 화합물중에서 선택된 하나 이상의 화합물이다 :
Figure kpo00003
Figure kpo00004
상기식에서, R5내지 R12는 각각 동일하거나 상이한, 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이고, Z는 직접 결합 또는 -0-를 나타내며, k는 0 내지 10이고, (±)는 라세미 화합물(racemic compound)을 나타내며, R13및 R15는 각각 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹을 나타내고, V 및 W는 각각 -H, -F 또는 CN을 나타내며, *는 비대칭 탄소원자를 나타내고, R14, R16및 R18은 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹을 나타내고, R17은 탄소수 1 내지 18의 알킬 그룹을 나타내고, R19는 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 탄소수 1 내지 18의 알콕시 그룹을 나타낸다.
본 발명의 제2양태는 네가티브(-) 유전 이방성 값을 가지며 AC 안정화 효과를 이용하는 위에서 언급한 강유전성 액정 조성물을 함유하는 광 스위칭 소자에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 일반식(A)의 화합물은 분자에 대하여 수직 방향으로 큰 쌍극자 모멘트(dipole moment)(이는 CN으로 표시됨)를 가지는데, 이는 매우 주목할만 한 특성이다. 이 화합물은 이미 본 출원인에 의해 이미 특허출원되었으며 공개되었다[즉, 일본국 공개특허공보 제(소)55-66556/1980호, 제(소)55-102550/1980호 및 제(소)59-10557/1984호].
일반식(A)의 화합물은 네마틱 상 또는 스멕틱 A상을 나타내며 SC 상은 전혀 나타내지 않지만, -20 내지 -25에 이르는 매우 큰 네가티브(-) 유전 이방성 값을 갖는다. 따라서, 이는 본 발명에서 목적하는 강유전성 액정 조성물에서 저전압에서도 AC 안정화 효과가 나타나게 하는데 중요한 역할을 한다. 일반식(A)의 화합물의 대표적인 예는 하기 표1 및 2에 기재하며, 표1에는 일반식(A)에서 ℓ이 1인 일반식
Figure kpo00005
의 화합물을 나타내고, 표2에는 일반식(A)에서 ℓ이 2인 일반식
Figure kpo00006
의 화합물을 나타낸다.
Figure kpo00007
Figure kpo00008
위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 특징은 네가티브(-) 유전 이방성 값을 갖는 일반식(A)의 화합물이 강유전성 액정 화합물 또는 강유전성 액정 조성물에 함유되며, 특히 일반식(A)의 화합물로 나타낸 성분 A, 일반식(B-1) 내지 (B-4)의 화합물로 나타낸 성분 B 및 일반식(C-1) 내지 (C-4)의 화합물로 나타낸 성분 C가 함께 조합될 경우, 네가티브(-) 유전 이방성 값이 더 커지면서도 고속 응답 특성을 갖는 강유전성 액정 조성물이 수득된다는 데 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 성분 A로서의 비키랄성 화합물은 네가티브(-) 유전 이방성 값이 -20 내지 -25 정도로 크며 본 발명에서 목적하는 강유전성 액정 조성물에서 중요한 역할을 하여 네가티브(-) 유전 이방성 값을 크게 하며 AC 안정화 효과를 나타나게 하므로, 결과적으로 우수한 메모리 특성을 발휘하게 한다. 성분 A는 SC상을 전혀 나타내지 않으며 지나치게 높은 농도로 사용할 경우, 강유전성 액정 조성물중의 SC 상의 상한 온도는 더 낮아진다. 따라서, 이와 같이 농도가 지나치게 높은 것은 바람직하지 않다. 따라서, 성분 A의 사용 목적을 고려할 경우, 본 발명에서 사용되는 성분 A의 농도는 바람직하게는 40중량% 이하이다. 성분 B로서 일반식(B-1), (B-2), (B-3) 및 (B-4)의 화합물은 비키랄성 화합물로서 본 발명에서 기본 SC 화합물의 역할을 한다.
일반식(B-1)의 페닐피리미딘 화합물은 낮은 온도범위 내에서 SC 상을 갖는다. 예를 들면, R 가 CHO-이고 R 이 CH-인 화합물의 경우, 화합물의 상 전이점은 다음과 같다 :
Figure kpo00009
한편, 일반식(B-2)의 비페닐피리미딘 화합물은 높은 온도범위 내에서 SC 상을 갖는다. 예를 들면 R7이 C7H15-이고 R8이 C8H17-인 화합물의 경우, 상 전이점은 다음과 같다.
Figure kpo00010
위의 상 전이온도에서, Cr, N 및 Iso는 각각 결정, 네마틱 상 및 등방성 액체를 나타낸다.
따라서, 일반식(B-1)의 화합물을 일반식(B-2)의 화합물과 조합할 경우, 낮은 온도범위부터 높은 온도 범위에 걸쳐 SC 상을 갖는 기본 SC 혼합물이 수득된다.
일반식(B-1)의 코어 또는 일반식(B-2)의 코어를 갖는 화합물은 본 발명자에 의해 출원된 일본국 공개특허공보 제(소)61-291, 679/1986호에 이미 기술된 바와 같이, 점도가 매우 낮은 우수한 특성을 지닌다. 따라서, 이들 화합물은 각각 본 발명에서 목적하는 강유전성 액정 조성물에서 기본 SC 화합물로서 중요한 역할도 한다. 일반식(B-1)의 화합물로서는, R5가 탄소수 6 내지 12의 직쇄 알콕시 그룹이고 R6이 탄소수 8 내지 11의 직쇄 알킬이며 SC 상을 갖는 화합물이 특히 바람직하다.
한편, 일반식(B-3)의 페닐피리딘 화합물은 낮은 온도범위에서 높은 온도범위까지 광범위한 온도범위에 걸쳐 SC 상 등을 갖는다. 예를 들면, R9가 C7H15-이고 R10이 C7H15-인 화합물의 경우, 상 전이점은 다음과 같다.
Figure kpo00011
추가로, 일반식(B-4)의 비페닐 화합물은 낮은 온도 범위내에서 SC상 등을 갖는다. 예를 들면, R11이 C7H15-이고 Z가 단일 결합하며 k가 3인 화합물의 경우, 상 전이점은 다음과 같다.
Figure kpo00012
일반식(B-3)의 코어 또는 일반식(B-4)의 코어를 갖는 화합물은 본 발명자들에 의해 출원된 EP 제86108267호에 이미 기술된 바와 같이 우수한 특징을 가지며 또한 위에서 기술한 피리미딘 화합물에서와 유사하게 매우 낮은 점도를 갖는다. 따라서, 이들 화합물은 또한 본 발명에서 목적하는 강유전성 액정 조성물에서 기본 SC 화합물로서 역할을 하며, 경우에 따라, SC 상 온도범위를 조정하는데 사용한다.
일반식(B-3)의페닐피리딘 화합물로서는, R9가 탄소수 4 내지 10의 알킬 그룹이고, R10이 탄소수 4 내지 12의 알콕시 그룹인 화합물이 특히 바람직히다. 더욱이, 일반식(B-4)의 비페닐 화합물로서는, R11이 탄소수 7 내지 10의 알콕시 그룹이고 Z가 단일결합이고 k가 3이며 SC 상을 갖는 화합물이 특히 바람직하다.
본 발명에서 목적하는 강유전성 액정 조성물의 성분으로 사용되는 일반식(B-1) 또는 (B-2)의 피리미딘 화합물로서는, 이미 언급한 바와 같이 SC 상을 갖는 화합물이 바람직하지만, 사용되는 이의 양이 수득될 스멕틱 조성물의 SC 상 온도범위를 현저하게 좁히지 않는 범위 이내일 경우, SC 상을 전혀 나타내지 않는 화합물까지도 사용할 수 있다.
이는 SC 상을 전혀 나타내지 않는 일반식(B-3)의 페닐피리딘 화합물 또는 일반식(B-4)의 비페닐 화합물에도 적용되며, 이들 화합물은 점도를 저하시키거나 SC 상 온도범위를 조정하는데 사용할 수 있다.
성분 B의 화합물의 사용 목적이 기본 SC 화합물로서 사용하는 것임을 고려할 경우, 본 발명에 사용된 성분 B의 농도는 바람직하게는 70중량% 이하이다.
일반식(C-1), (C-2), (C-3) 또는(C-4)의 화합물로 나타내는 성분 C의 화합물은 키랄 화합물이며, 일반식(C-1) 또는 (C-2)의 화합물은 본 출원인에 의해 이미 특허출원되어 있으며 또한 공개되었다[참조 : 일본국 공개특허공보 제(소)61-43/1986호, 제(소)61-210056/1986호 및 제(소)63-48254/1988호]. 이들 화합물은 고온 범위내에서 SC*상을 나타내고, 경사각이 크며 자발분극치가 매우 높다. 예를 들면, R12가 C8H17O-이고 R13이 -C6H13이며 W가 -F인 일반식(C-1)의 화합물은 상 전이점이 다음과 같다 :
Figure kpo00013
이의 경사각은 34.5°이고 Ps는 132nC/cm2(T-TC=-30℃)이다.
또한, R12가 C6H13O-이고 R13이 C6H13이며 W가 -H인 일반식(C-1)의 화합물은 상 전이점이 다음과 같다 :
Figure kpo00014
이의 경사각은 38.1°이고 Ps는 110nC/cm2(T-TC=-30℃)이다.
R12가 C8H17O-이고 R13이 C6H13이며 W가 -CN인 일반식(C-1)의 화합물은 상 전이점이 다음과 같다 :
Figure kpo00015
이의 경사각은 25°이고 Ps는 240nC/cm2(T-TC=-30℃)이다.
또한 R14가 C8H17O-이고 R15이 C6H13이며 V가 -F인 일반식(C-2)의 화합물은 상 전이점이 다음과 같다 :
Figure kpo00016
이의 경사각은 36.5°이고 Ps는 109nC/cm2(T-TC=-30℃)이다.
R14가 C8H17O-이고 R15이 C6H13이며 V가 -H인 일반식(C-2)의 화합물은 상 전이점이 다음과 같다 :
Figure kpo00017
이의 경사각은 45°이고 Ps는 390nC/cm2(T-TC=-30℃)이다.
R14가 C8H17O-이고 R15이 C6H13이며 V가 -CN인 일반식(C-2)의 화합물은 상 전이점이 다음과 같다 :
Figure kpo00018
이의 경사각은 22°이고 Ps는 137nC/cm2(T-TC=-15℃)이다.
따라서, 일반식(C-1) 또는 (C-2)의 화합물은 본 발명에서 목적하는 강유전성 액정 조성물에서 고속 응답 특성을 나타내게 하고, 경사각을 개선시키며 SC*상의 상한 온도를 개선시키는 데 중요한 역할을 한다.
한편, 일반식(C-3) 또는 (C-4)의 화합물은 본 발명자에 의해 이미 특허출원 되었으나 공개되지는 않은 화합물이다[참조 : 일본국 특허원 제(소)61-133269/1986호, 제(소)62-049796/1987호 등]. 이들 화합물은 자발분극치가 매우 크고(외삽치 : 약 nC/cm2) 응답 특성이 훨씬 우수하다. 그러므로, 이들 화합물은 본 발명에서 목적하는 강유전성 액정 조성물에서 고속 응답 특성을 나타내게 하는데 중요한 역할을 한다. 사용된 성분 A 및 성분 B의 농도 그리고 성분 C의 유용성을 고려할 경우, 본 발명에서 사용된 성분 C의 농도는 바람직하게 40중량% 이하이다.
매우 우수한 특징을 갖는 목적하는 액정 조성물을 수득하기 위하여, 위에서 언급한 이들 성분들의 특정 양태를 사용하여 제조한 성분 A, B 및 C의 각각의 비율을 다양하게 조사한 결과, 성분 A의 농도는 5 내지 40중량%의 범위이고, 성분 B의 농도는 20 내지 70중량%의 범위이며, 성분 C의 농도는 5 내지 40중량%의 범위인 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다.
본 발명은 실시예를 통해 더욱 상세히 기술하겠지만, 본 발명이 이에 한정되는 것으로 해석하여서는안된다.
실시예에서, 자발분극치(Ps)는 소이어-타워법(Wawyer-Tower method)에 따라 측정하고, 나선 피치(P)는 편광 현미경하에 나선 피치에 상응하는 탈키랄화 선(dechiralization line)들 사이의 거리를 직접 측정함으로써 측정하며, 경사각(θ)은 나선 구조를 없애기 위해 균질하게 정렬된 셀 위에 임계 전기장보다 훨씬 높은 충분한 전기장을 인가시키고 추가로 극성을 역으로 함으로써 교차된 니콜(crossed nicol)하의 소거 부위(extinction site)의 이동각(2θ에 상응함)으로부터 측정한다.
각각의 조성물을 정렬 처리되고 전극들 사이의 거리가 2㎛인 셀내에 충전하고 Vpp(피크 대 피크의 전압)가 20V 및 100Hz인 구형파(square wave)를 인가할 경우 관찰되는 투과광의 강도 변화로부터 응답시간을 측정한다.
유전 이방성 값은 평행 정렬 처리 및 수직 정렬 처리된 셀을 사용하고 비어 있는 셀의 용량 및 액정이 그 안에 충전된 경우의 셀의 용량으로부터 유전상수를 측정함으로써 계산한다.
[실시예 1]
본 발명에서 사용된 성분 B 및 C로 주로 구성되고 성분들의 비율이 다음과 같은 강유전성 액정 조성물 D를 제조한다 :
Figure kpo00019
Figure kpo00020
이러한 강유전성 액정 조성물 D는 -21℃ 내지 +56℃의 온도범위에서 SC*상을 나타내고, 그보다 높은 온도에서 SA 상을 나타내며, 68℃에서 N*상을 형성하며, 73℃에서 등방성 액체를 형성한다. 25℃에서, 자발분극치는 8.5nC/cm2이고 경사각은 25°이며 응답시간은 15μsec이다(전해 강도 : E=±0.5V/㎛). 또한, 이의 유전 이방성 값은 +0.5이다. 이 조성물 D를, 각각의 표면이 연마 처리되고 셀 두께가 5㎛인 투명 전극을 갖는 2개의 기판이 제공된 셀에 충전하여 전기광학 소자를 제조한다. 이 소자는 2개의 교차된 편광자 사이에 위치시키고 제1(a)도에 도시된 바와 같이 펄스파(pulse wave)(펄스 폭 : 600μsec, 파고값 : 250V)를 인가한다. 결과적으로, 어떠한 메모리 특성도 관찰되지 않았다[참조 : 제1(b)도]. 따라서, 20KHz 및 25V의 AC 파를 상기 펄스파와 중첩시켜 투과광 수준의 변화를 관찰한다. 그 결과, 역시 어떠한 메모리 특성도 관찰되지 않았으며 제1(b)도에 나타낸 바와 같이 투과광의 강도 변화가 관찰되었다.따라서, 조성물 D에 네가티브(-) 유전 이방성 값을 갖는 본 발명의 성분 D로서 하기 비키랄성 화합물을 가하여 강유전성 액정 조성물 E를 제조한다.
조성물 E :
Figure kpo00021
이러한 강유전성 액정 조성물 E는 -22℃ 내지 +53℃의 온도범위에서 SC*상 나타내고, 이보다 더 높은 온도에서 SA 상을 나타내고, 60℃에서 N*상을 형성하며, 69℃에서 등방성 액체를 형성한다. 25℃에서, 자발분극치는 7.5nC/cm2이고, 경사각은 22°이며 응답시간은 230μsec이다(E=±5V/㎛). 또한, 이의 유전 이방성 값은 -2이다.
이 조성물 E는 조성물 D의 경우와 유사하게 셀에 충전한 다음, 제1(a)도에 나타낸 펄스파를 인가한다. 그 결과, 조성물 D의 경우에서와 같이 어떠한 메모리 특성도 관찰되지 않았다[참조 : 제1(b)도]. 반면, 20KHz 및 25V의 AC 파를 제1(a)도에 나타낸 파와 중첩시킨 경우, 제1(c)도에 나타낸 바와 같이 우수한 메모리 특성이 관찰된다. 이 사실은 다음과 같이 해석할 수 있다 :
본 발명의 성분 A로서 네가티브(-) 유전 이방성 값을 갖는 화합물을 가할 경우, 생성된 강유전성 액정 조성물은 보다 큰 네가티브(-) 유전 이방성 값을 나타내며, 그 결과, 현저한 AC 안정화 효과가 나타나서 탁월한 메모리 특성을 제공한다. 제어리(Jeary)가 발표한 결과와 비교하여 응답시간은 더 짧아지면서도(약 1/4) AC 전압은 더 낮아진다(약 1/2). 따라서, 본 발명에 따르는 강유전성 액정 조성물은 매우 실용적이다.
[실시예 2 내지 7]
본 발명의 강유전성 액정 조성물 제1번 내지 제6번의 비율은 표3에 나타내었고 이의 구체적인 양태는 표4에 나타내었다. 또한, 표 3에 명시된 각각의 비율은 중량%이다.
Figure kpo00022
Figure kpo00023
Figure kpo00024
Figure kpo00025
Figure kpo00026
또한, 표 3은 SC 상의 나선 피치를 연장하거나 SC 상의 온도범위를 확장시킬 목적으로 키랄 화합물을 함유하는 조성물을 포함시키지만, 아무런 문제점도 야기치 않는 키랄 물질을 포함시켜도 본 발명의 강유전성 액정 조성물의 구체적인 특성이 손상되지 않는다.
본 발명의 강유전성 액정 조성물 제3번을, 정렬제로서 PVA를 피복시키고 생성된 표면을 연마시켜 평행 정렬 처리하여 5㎛의 셀 간격을 수득한 다음, 이와 같이 생성된 액정 셀을 교차된 니콜 상태로 배열된 2개의 편광자 사이에 위치시키고 펄스 폭이 400μsec이고 파고치가 25V인 펄스파를 20KHz 및 20V의 AC 파와 중첩시킴으로써 수득한 각각의 투명한 전극이 제공된 셀 내에 충전시킨다. 결과적으로, 우수한 메모리 특성과 함께 콘트라스트 비(contrast ratio)가 1:20의 정도로 매우 양호한 액정 디스플레이 소자를 수득할 수 있도록 우수한 AC 안정화 효과가 관찰되었다.
본 발명에 따라, 네가티브(-) 자발분극치가 더 커지는 강유전성 액정 조성물은 AC 안정화 효과를 가지면서도 고속 응답 특성을 가지며, 이러한 조성물을 사용하여 광 스위칭 소자를 제조할 수 있다. 본 발명의 강유전성 액정 조성물의 적용 분야로는 고속 셔터(high-speed shutter), 고다중 액정 디스플레이 등을 들 수 있다.

Claims (3)

  1. 성분 A, B 및 C 주의 3개 이상의 성분을, 일반식(A)의 화합물인 성분 A는 5 내지 40중량%, 일반식(B-1)의 화합물, 일반식(B-2)의 화합물, 일반식(B-3)의 화합물 및 일반식(B-4)의 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어진 성분 B는 20 내지 70중량% 그리고 일반식(C-1)의 화합물, 일반식(C-2)의 화합물, 일반식(C-3)의 화합물 및 일반식(C-4)의 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어진 성분 C는 5 내지 40중량%의 비율로 함유하는, 네가티브(-) 유전 이방성 값을 갖는 강유전성 액정 조성물.
    Figure kpo00027
    Figure kpo00028
    Figure kpo00029
    상기식에서, R3내지 R12는 각각 동일하거나 상이한, 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹을 나타내고, ℓ은 1 또는 2이고, Z는 단일 결합 뜬ㄴ -0-를 나타내고, k는 0 내지 10을 나타내고, (±)는 라세미 화합물을 나타내고, R13및 R15는 각각 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹을 나타내고, V 및 W는 각각 -H, -F 또는 -CN을 나타내고, *는 비대칭 탄소원자를 나타내고, R14, R16및 R18은 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹을 나타내고, R17은 탄소수 1 내지 18의 알킬 그룹을 나타내며, R19는 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 탄소수 1 내지 18의 알콕시 그룹을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 일반식(A)에서 R3및 R4가 각각 탄소수 3 내지 7의 직쇄 알킬 그룹을 나타내는 강유전성 액정 조성물.
  3. AC 안정화 효과를 이용하는, 제1항에 따르는 강유전성 액정 조성물을 사용하는 광 스위칭 소자.
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