KR0152255B1 - 강유전성 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정디스플레이 소자 - Google Patents

강유전성 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정디스플레이 소자

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마고또 기꾸찌
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노기 사다오
짓소 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

강유전성 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 디스플레이 소자
제1도는 디스플레이 소자의 전기광학적 응답으로서 관찰된 파동을 소자에 인가된 교류 전압 파동과 함께 도시한 것이며, a, b 및 c부분은 각각 우수한 기억효과, 보통의 기억 효과 및 열등한 기억 효과를 나타낸다.
본 발명은 강유전성 스멕틱 액정 조성물 및 이러한 강유전성 액정 조성물을 사용하는 액정 디스플레이 소자에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 기억 특성이 우수한 강유전성 액정 조성물 및 이러한 조성물을 함유하는 액정 디스플레이 소자에 관한 것이다.
강유전성 액정은 디스플레이용 재료의 가장 두드러진 특징인 신속한 전기광학적 응답성 및 기억 효과를 나타낸다. 이러한 특징들을 이용함으로써, 통상적인 트위스티드 네마틱 방식 디스플레이에서는 결코 수득될 수 없었던 큰 디스플레이 용량 및 높은 디스플레이 밀도를 가진 디스플레이를 기대할 수 있다. 액정 디스플레이 소자를 멀티플렉스 방식(multiplex mode)으로 작동시키기 위해서는, 강유전성 액정의 기억 기능이 필수적이다. 현재, 일반적으로 공지된 강유전성 액정 재료는 기억 기능을 실현하기 위해 셀 간격이 2㎛ 이하인 셀을 필요로 한다. 실제적인 트위스티드 네마틱 방식용 디스플레이 셀의 경우에 있어서 셀 간격의 최소한의 두께는 약 5㎛이다. 셀 간격이 너무 작고 간격의 불균일로 인해 셀의 양품률이 불량한 셀에 있어서 전극들 간의 가능한 단락을 고려할 때, 셀 간격이 작은 셀의 상업적 생산에는 많은 어려움이 있는 것으로 여겨져 왔다.
강유전성 액정을 사용하는 게스트-호스트 방식 디스플레이 셀에 있어서 셀 간격이 증가함에 따라 콘트라스트비가 증가하기 때문에, 간격이 큰 셀에서 조차도 기억 효과를 향상시킬 수 있는 강유전성 액정 재료를 수득하는 것이 요망되었다.
일본국 공개특허공보 제159118/1987호에는 강유전성 액정 디스플레이 소자에 있어서의 기억 효과의 향상이 액정 재료의 경사각에 좌우되며 우수한 기억 효과는 경사각이 30°이상일때 얻어지는 것으로 기술되어 있다. 그러나, 본 발명자들은 액정의 경사각이 특정화될지라도 우수한 기억 효과가 필수적으로 향상되지는 않는다는 것을 밝혀내고, 실제적인 트위스티드 네마틱 방식 셀의 것과 같이 큰 간격을 가진 셀에 있어서 우수한 기억 효과를 나타낼 수 있는 강유전성 액정 재료를 수득하고자 연구를 수행하였다.
상기한 바로부터 명백히 알 수 있듯이, 본 발명이 목적은 심지어 5㎛ 이상의 간격을 갖는 셀 속에서도 디스플레이 소자가 신속한 전기광학적 응답 및 기억 효과를 나타낼 수 있도록 해주는 강유전성 액정 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명자들은 강유전성 액정 디스플레이 소자의 기억 효과에 상당한 영향력을 미친다고 생각되는 강유전성 스멕틱 C 액정 재료의 자발분극 값(이후에는 Ps로 약칭함) 및 경사각에 직접적으로 주의를 기울여 본 발명을 완성하였다. 본 발명의 목적은, (1) (A) 일반식(Ⅰ)의 광학 활성 화합물 하나 이상을 포함하는 제1 성분 ; 및 (B) 일반식(Ⅱ)의 광학 활성 화합물 하나 이상을 포함하는 제2 성분을 포함하되, 당해 조성물내의 제1 성분 및 제2 성분의 총 함량은 60몰% 이상이고, 제1 성분과 제2 성분 화합물들간의 혼합비를, 성분 화합물들의 자발분극값 및 경사각의 근사 합산법(an approximate additivity-rule)에 따라, 조성물에 60nC/cm2이상의 자발분극 값 및 24°이상의 경사각을 제공하도록 한정함을 특징으로 하는 강유전성 스멕틱 C 액정 조성물에 의해 달성될 수 있다.
Figure kpo00002
Figure kpo00003
상기식에서, 1 및 m은 0 또는 1의 정수이고, 1 및 m은 둘다가 2인 것으로 아니면, n은 3 내지 8의 정수이고, X 및 Y는 H, F, C1 또는 -CN이며, X 및 Y는 둘다가 H인 것은 아니고,
Figure kpo00004
R은 탄소수 3 내지 18의 알킬 또는 알콕시 그룹이다.
본 발명의 목적은 하기 (2) 및 (3)에서 언급하는 실시 양태에 의해서도 이루어질 수 있다. (2) 일반식(Ⅰ) 및 (Ⅱ)에서 n이 독립적으로 6 또는 3인 상기 (1)에서 정의한 바와 같은 강유전성 스멕틱 C 액정 조성물. (3) 상기 (1) 또는 (2)에서 정의한 바와 같은 강유전성 스멕틱 C 액정 조성물을 포함하는 액정 디스플레이 소자.
본 발명의 조성물의 제1 성분 화합물로서 하기의 화합물이 바람직하다.
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대부분 일반식(I)의 광학 활성 화합물은 강유전성 스멕틱 C 액정이고 자발분극값이 매우 크다. 그 자체로서 액정이 아닌 일반식(I)의 광학 활성 화합물은 스멕틱 C 액정과의 친화성이 우수하다. 이러한 비액정성 광학 활성 화합물은 스멕틱 C 액정과의 혼합물에서 Ps 값이 큰 것처럼 행동한다. 일반식(I)의 광학 활성화합물 가운데에서, 비대칭 탄소원자를 갖는 1-메틸알킬옥시 그룹에 결합된 벤젠환의 오르토 위치에 극성 치환체, 예를 들면, -CN, F 및 C1을 갖는 혼합물이 Ps 값이 매우 큰 것으로 알려져 있다. 이들 광학 활성 화합물은 조성물의 제1 성분 화합물로서 바람직하다. 이들 혼합물 중에서, 1-메틸헵틸옥시 그룹을 갖는 혼합물이 특히 바람직하다. 이들 광학 활성 화합물은 일본국 공개특허공보 제210056/1986호 및 제192516/1986호에 공지되어 있다.
대부분의 일반식(Ⅱ)의 광학 활성 화합물은 강유전성 스멕틱 C 액정이다. 이들 화합물은 일반식(I)의 혼합물만큼 자발 분극이 크지 않다. 일반적으로, 일반식(Ⅱ)의 화합물의 키랄 스멕틱 C상(이후에 Sc*상이라 함)의 상한 온도는 비교적 낮은 온도 범위의 Sc*상을 갖는 다수의 화합물을 포함하는 일반식(I)의 화합물보다 더 높다. 따라서, 일반식(Ⅱ)의 화합물은 조성물의 키랄 스멕틱 C 범위를 고온 방향으로 확장시키는데 필요하다.
조성물의 제2 성분으로서 바람직한 화합물의 예는 다음과 같다.
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일반식(Ⅱ)의 광학 활성 화합물은 일본국 공개특허공보 제43/1986호 및 제63633/1986호에 기재되어 있다. 일반식(Ⅱ)의 키랄 스멕틱 C 액정 화합물은 열역학적으로 안정한 키랄 스멕틱 C성분 화합물에 대한 용도 이외에 조성물의 경사각을 목적치로 조정하는데 유용하다. 일반식(Ⅱ)의 광학 활성 화합물들 중에서 1-메틸헵틸옥시 그룹을 갖는 화합물이 바람직하다.
제1 성분과 제2 성분 이외에, 본 발명의 조성물은 발명의 목적이 유지되는한 제3 성분을 함유할 수 있다.
스멕틱 C상(이후, Sc 상이라고 함)과 비교적 낮은 점도를 갖는 물질 및/또는 스멕틱 C 조성물의 Sc 상의 하한 온도를 낮출 수 있는 것으로 알려진 네마틱 화합물을 본 발명의 제3 성분으로서 사용할 수 있다.
강유전성 스멕틱 C 액정 화합물을 다른 강유전성 스멕틱 C 액정 화합물과 혼합하는 경우, 성분 화합물과 조성물의 Ps 값과 경사각에 합산법을 근사적으로 적용할 수 있다. 근사 합산법을 본 발명의 조성물에 적용할 수도 있다. 예를 들면, Ps가 100nC/㎠인 화합물과 Ps가 20nC/㎠인 다른 화합물을 동량으로 혼합하는 경우, 생성된 혼합물의 Ps 값은 약 60nC/㎠이다. 경사각이 35°인 화합물과 경사각이 25°인 화합물 등량으로 이루어진 2성분 혼합물은 경사각이 약 30°이다. 따라서, 본 발명에서는 혼합하기 전에 바람직한 성분 화합물들의 Ps 값과 경사각을 측정할 필요가 있다. Ps가 60nC/㎠ 이상인 조성물을 수득하기 위해서는, 합산법에 따르는 계산에 근거하여 Ps가 60nC/㎠ 이상인 성분 화합물의 함량을 증가시킬 필요가 있다. 이와 유사하게, 경사각 값의 계산 결과로 판단하여, 경사각이 24°이상인 성분 화합물을 비교적 대량으로 첨가할 필요가 또한 있다. 따라서, 성분 화합물들의 혼합비는 Ps가 경사각 둘다의 계산치를 고려하여 정할 수 있다.
화합물의 Ps 값을 계산하는 데에는 포지티브 분극과 네가티브 분극을 포함하는 상이한 종류의 자발분극이 존재한다는 사실과 상이한 극성의 자발분극은 반대 부호의 Ps를 갖는 강유전성 스멕틱 C 액정 혼합물 중에서 서로 상쇄됨을 고려하여야 한다. 예를 들면, Ps가 +50nC/㎠인 화합물이 Ps가 -50nC/㎠인 화합물과 등량으로 혼합될때 결과적으로 Ps가 거의 0을 나타내는 화합물을 생성하면서 자발분극이 소멸된다. 따라서, 조성물중 Ps 값의 감소를 방지하기 위하여 Ps 값의 부호가 동일한 강유전성 스멕틱 C 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다. Ps 값의 극성은 조성물의 성분 화합물을 혼합하는 데에만 고려되어야 하고 최종 조성물의 Ps 값의 평가시에는 무시되어야 한다. 환언하면, 조성물의 Ps 값은 극성의 부호에 관계없이 본 발명의 목적을 만족시키면서 아주 유사하게 작용한다.
상기에서 예시한 일반식(I) 및 (Ⅱ)의 성분 화합물의 Ps 값과 경사각을 표1에 나타내며, 10° 및/또는 20°에 의한 Sc*상의 상한온도(Tc)보다 낮은 온도(T)에서 값을 측정한다.
Figure kpo00024
일반식(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)의 광학 활성 화합물이 Sc 상을 갖지 않을 경우, 그 화합물은 혼합물의 Ps 값 및 경사각을 측정하기 위해 스멕틱 C 액정 화합물과 혼합시키는 방법은 권장할 만하다. 당해 화합물은 Ps 및 경사각에 있어서의 합산 법칙을 적용시킬 수 있는 강유전성 액정으로서 간주된다. 따라서, Sc 상을 갖지 않는 광학 활성 화합물 자체를 본 발명의 조성물에 사용할 수 있다.
본 발명은 이를 근거로 하는 기초적인 실험 결과를 기술함으로써 보다 상세하게 기술될 것이다. 실험은 달리 특별한 설명이 없는 한 하기의 조건하에서 수행한다.
10㎛의 셀 간격으로 1㎠ 면적의 산화주석인듐(ITO)의 투명 전극을 갖는 유리 기판 한쌍을 서로 마주 보게 하여 셀을 제조한다. 반대 평행 방향으로 마찰되도록 처리된 유리 기판 표면을 폴리비닐 알콜로 피복시킨다. 등방성 액상의 액정 조성물로 셀을 충전시키고, 점진적인 냉각하에 분자들을 정렬시켜 액정 소자를 제조한다. 제1d도에 제시된 바와 같은 파형의 펄스(pulse) 전류를 25℃에서 액정 소자에 적용시켜 직교 니콜(crossed nicols) 상태하에서 소자의 전기광학적 응답을 관찰한다.
관찰 결과는 전기광학적 응답이 제1a도, 제1b도 및 제1c도에 도시된 바와 같은 3개의 대표적인 파형, a, b 및 c로 분류될 수 있음을 예시하고 있으며, 이때 상기 파형 각각은 우수한 기억 효과, 보통 기억 효과 및 열등한 기억 효과를 나타낸다. 실험 결과는 기억 효과의 정도를 나타내는 3개의 상이한 파형로 분류된다.
하기에 기술된 16개의 화합물은 일반식(I) 및 (Ⅱ)의 화합물 이외에 강유전성 스멕틱 C 액정의 다른 성분 화합물로서 실험에 사용된다.
Figure kpo00025
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본 실험에 사용되는 상기 광학 활성 화합물은 모두 이의 비대칭 중심에서의 절대 배위가 시니스터형(sinister type)이다. 13가지 강유전성 스멕틱 C 화합물의 조성을 하기 표2에 나타낸다. 이들 혼합물의 상전이 온도는 하기 표 3에 나타내었다. 혼합물 중 제1 성분 및 제2 성분의 총 함량은 하기 표 4에서 Ps 및 경사각의 측정치와 함께 몰%로 나타내었다. 화합물의 관찰된 기억 효과 특성은 또한, a, b 및 c의 세 등급으로 분류하여 하기 표 4에 나타내었다.
Figure kpo00041
Figure kpo00042
Cr, S, Sc , SA, N 및 Iso는 각각 결정상, 미확인 스멕틱상, 키랄 스멕틱 C상, 스멕틱 A상, 콜레스테릭상 및 등방성 액상을 나타낸다. 부호, · 및 -는 각각 컬럼 상부에서 지시된 상의 존재 및 부재를 의미한다.
Figure kpo00043
표 2 내지 4에 나타낸 결과는 다음과 같은 사항을 의미한다.
(1) 강유전성 액정 혼합물의 우수한 기억 효과 특성을 수득하기 위해서, 다음을 필요로 한다 :
(a) 강유전성 혼합물은 일반식(I)의 화합물 하나 이상 및 일반식(Ⅱ)의 화합물 하나 이상을 함유해야 하고, 일반식(I) 일반식(Ⅱ)의 화합물의 총 함량은 혼합물의 약 60몰% 이상이어야 하며,
(b) 강유전성 혼합물은 실온(25℃)에서 60nC/㎠ 이상의 자발분극을 가져야 하고,
(c) 강유전성 혼합물은 실온(25℃)에서 24°이상의 경사각을 가져야 한다.
(2) 30°를 초과하는 경사각을 갖는 강유전성 액정 혼합물의 반드시 우수한 기억 효과 특성을 나타내는 것은 아니다(참조 : 혼합물 2, 5 및 11).
(3) 자발분극이 60nC/㎠ 이상이고 일반식(I) 및 일반식(Ⅱ)의 화합물을 혼합물 중에 60몰% 이상의 총 함량으로 함유하는 강유전성 액정 혼합물은, 혼합물의 경사각이 24°미만일 경우, 항상 우수한 기억 효과 특성을 나타내는 것은 아니다(참조 : 혼합물 7).
(4) 경사각이 24°이상이고 일반식(I) 및 (Ⅱ)의 화합물을 혼합물 중에 60몰% 이상의 총 함량으로 함유하는 강유전성 액정 혼합물은, 혼합물의 Ps가 60nC/㎠ 미만일 경우, 항상 우수한 기억 효과 특성을 나타내는 것은 아니다(참조 : 혼합물 2 및 3).
(5) 경사각이 24°이상이고 Ps가 60nC/㎠ 이상인 강유전성 액정 혼합물은, 일반식(Ⅰ) 및 (Ⅱ)의 성분 화합물의 총 함량이 혼합물 중 60몰% 미만일 경우, 항상 우수한 기억 효과 특성을 나타내는 것은 아니다(참조 : 화합물 5 및 11).
실험에 사용되는 화합물 중에서, 혼합물 7이 가장 좁은 경사각을 갖는다. 액정이 좁은 경사각을 가질 경우, 이론적으로 액정은 탄성 특성에 의해 분자의 트위스티드 배열을 형성하는 것으로 예측됨이 보고된 바 있다[참조 : Jpn. J. Appl. Phys. 25, L27(1986)]. 액정 분자의 트위스티드 배열이 불량한 기억에 영향을 미치는 배열로서 간주될 수 있으므로, 이는 좁은 경사각을 혼합물 7중에서 불량한 기억 특성이 관찰된다는 보고와 부합할 수 있다. 우수한 기억 특성은 23.5°이하의 경사각을 갖는 강유전성 액정 혼합물 중에서는 수득되지 않는다.
또한, 35°의 가장 넓은 경사각과 116nC/㎠ 의 최대 Ps를 갖는 혼합물 11에서 불량한 기억 특성이 나타나므로, 기억 효과 특성은 또한 Ps 및 경사각 이외의 다른 인자에 의존함이 명백하다.
혼합물 6 및 11 내지 13에서 수득된 결과로부터, 혼합물 중 제1 성분 및 제2 성분의 총 함량이 기억 효과 특성에 큰 영향을 미치며, 1-메틸알콕시 그룹을 갖는 광학 활성 성분 화합물이 기억 효과 특성을 증진시키는 성분 화합물로서 바람직함이 명백하다.
본 발명의 강유전성 스멕틱 C 액정 조성물은, 게스트-호스트 방식이 디스플레이 장치 또는 복굴절 방식의 디스플레이 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 강유전성 스멕틱 C 액정 혼합물을 게스트-호스트 방식의 디스플레이 장치에서 사용하는 경우, 경사각이 큰 혼합물이 바람직하다. 본 발명의 강유전성 혼합물을 복굴절 방식 디스플레이 장치에서 사용하는 경우, 경사각이 작은 혼합물이 혼합물 중에서 기억 효과를 특성이 유지되므로 바람직하다.
더욱이, 본 발명의 강유전성 스멕틱 C 액정 혼합물이 셀 두께가 약 2㎛인 장치에서 사용하는 경우 우수한 기억 효과를 나타낼 수 있다는 것을 말할 필요도 없다.
상기의 시험은 주로 강유전성 스멕틱 C 액정의 기억 효과에 대한 인자를 찾기 위해 수행되었기 때문에 제조된 혼합물은 좁은 Sc 상 범위를 갖거나 실온보다 고온에서 Sc 상을 갖는 비실용적인 혼합물을 포함한다. 그러나, 실제로 유용한 Sc 혼합물은 본 발명에 공지된 기술과 방법을 적용하여 수득할 수 있다. 예를 들면, 혼합물의 Sc 상의 융점 또는 하한 온도는 사용된 인접 동족체로 이루어진 성분 화합물의 수를 증가시킴으로써 감소시킬 수 있다. 겉보기 분자쇄 길이의 차이가 탄소수 5의 직쇄 알킬쇄에 상응하는 길이를 초과하지 않는 성분 화합물을 이용하여 성분 화합물의 수를 증가시키는 경우, 혼합물 Sc 상의 상한 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다(참조 : 유럽 공개 특허공보 제0 192 267 A2호). 열안정성 스멕틱 C 액정 성분의 함량을 증가시킴으로써 혼합물의 Sc 상을 고온 영역까지 확장시킬 수 있다. 이러한 공지 기술과 방법을 본 발명에서 이용하여, 우수한 기억 효과를 나타내고 실용적인 Sc 상 범위를 지니는 강유전성 스멕틱 액정 혼합물을 제공한다.
본 발명의 강유전성 C액정 조성물은 우수한 기억 효과 특성을 나타내는 셀 간격이 큰 디스플레이 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 강유전성 스멕틱 화합물을 이용하는 디스플레이 장치는 우수한 콘트라스트를 나타내는 멀티플렉스 구동하에서 작동된다. 게스트-호스트 방식 디스플레이에서의 콘트라스트비는 셀 간격이 큰 장치를 이용하여 증진시킨다.
[실시예]
본 발명은 실시예들을 참고로 하여 상세하게 설명할 것이지만, 본 발명이 이로 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다.
하기의 실시예 및 상술한 실험에서, 상전이 온도는 가열 및 냉각 스테이지가 장착된 현미경하에서의 관찰에 의해 측정하고, Ps는 소이어-타워 방법(Sawyer-Tower method)으로 측정하고, 경사각은 인가 전압의 분극을 역치시키는 경우에 편광 현미경하에서 관찰한 흡광부위에서의 변화로부터 측정하고, 광학 응답은 광학 셀이 장착된 CRT 역전류 검출관으로부터 관측한다.
[실시예 1]
액정 혼합물(14)는 제1 성분(화합물 A1) 4.00g, 제2 성분(화합물 B2) 3.00g 및 제3 성분(화합물 C9) 3.00g을 혼합하여 제조하는데, 각각의 성분에 대한 비율은 각각 38.0몰%, 27.1몰% 및 34.9몰%에 상응한다.
Figure kpo00044
Figure kpo00045
Figure kpo00046
이 혼합물의 상전이 온도는 다음과 같다 :
Figure kpo00047
이 혼합물(14)의 25℃에서의 Ps 및 경사각은 74.1nC/㎠ 및 24.5°이다.
이 혼합물을 셀 간격이 10㎛이고, 폴리비닐알콜로 피복되고 당해 피막을 반대 방향으로 평행하게 마찰 처리한 한쌍의 투명한 ITO 전극이 제공된 한쌍이 유리기판이 장착된 셀 중에서 유지시켜 강유전성 액정 셀을 제조한다. 이 액정 셀을 가로질러, 파형이 제1d도에 나타낸 바와 같은 교류 직각 펄스 전압을 적용하여 복굴절 방식에서 직교 니콜 상태 하에 셀의 전기광학 응답을 관찰한다. 교류 펄스 전압의 인가하에서, 셀은 파형이 제1a도에 나타낸 바와 같은 전기광학 응답을 나타내며 우수한 기억 특성을 나타낸다.
기억 스위칭이 전기광학 응답중에 유지되는 최소한의 펄스 폭을 수득하기 위해, 펄스파의 폭을 변화시켜 광학 응답중에 충분한 기억 효과를 갖는 65μsec 이상의 펄스폭을 발견한다.
[실시예 2]
제1 성분(화합물 A2 및 A4), 제2 성분(화합물 B1 및 B3) 및 제3 성분(화합물 C2 및 C15)을 사용하여, 6개의 화합물을 각각 동일 중량으로 혼합하여 강유전성 액정 화합물을 제조한다. 이 혼합물은 상술한 실험에서 사용한 혼합물(4)에 상응한다. 이 혼합물(97중량부)에 BDH 캄파니에 의해 생산되고 하기의 구조식으로 표시되며 D-16으로 호칭되는 안트라퀴논 안료(3중량부)를 가하여 게스트-호스트 방식 디스플레이용 혼합물을 제조한다.
Figure kpo00048
실시예 1에서 사용된 셀과 유사한 셀에 이 혼합물을 유지시켜, 편광면이 정렬된 액정 분자의 세로축과 평행하도록 편광기가 위치된 게스트-호스트 방식 액정 셀을 제조한다. 100μsec의 펄스폭을 갖는 교류 직각 펄스파 전압을 이 액정 셀에 가하여 액정의 단위 두께당 인가 전장이 ±10V/㎛가 되고, 광학적 스위칭 현상은 매우 우수한 기억 효과 및 분명한 콘트라스트를 갖는 것으로 관찰된다.
[실시예 3]
하기 화합물로 이루어지는 액정 혼합물 16을 제조한다.
Figure kpo00049
Figure kpo00050
Figure kpo00051
Figure kpo00052
및
Figure kpo00053
이 혼합물의 상전이 온도는 다음과 같다 :
Figure kpo00054
이 혼합물의 25℃에서의 Ps 및 경사각은 각각 102nC/㎠ 및 28.5°이다.
강유전성 액정 셀은 실시예 1에서 사용된 것과 유사한 셀에 혼합물 16을 함입시켜 제조한다. 제1d도에 나타낸 파형을 갖는 교류 직각 펄스 전압을 강유전성 액정 셀에 인가하고, 직교 니콜 상태하에서 제1a도와 유사한 전기광학적 응답 파동을 관찰한다. ±10V/㎛의 전장을 셀에 가할때, 기억 스위칭을 유지하기 위한 최소 펄스폭은 150μsec이다.
[실시예 4]
하기 화합물로 이루어지는 액정 혼합물 17을 제조한다.
Figure kpo00055
Figure kpo00056
Figure kpo00057
Figure kpo00058
및
Figure kpo00060
이 혼합물은 하기의 상전이 온도를 보인다.
Figure kpo00061
혼합물 17은 25℃에서 81.2nC/㎠의 Ps 및 31°의 경사각을 갖는다.
97중량부의 혼합물 17에 실시예 2에서 사용된 염료 D-16 3중량부를 가하여, 게스트-호스트 방식 디스플레이용 혼합물 18을 제조한다. 혼합물 18을 실시예 1에서 사용된 셀과 유사한 셀에 유지시키고, 300μsec의 펄스폭 및 제1d도의 파형을 갖는 교류 직각 펄스 전압을 셀에 인가하여 25℃에서 ±10V/㎛의 전장을 유지시킨다. 게스트-호스트 셀의 전기광학적 특성은 실시예 2에서 기술된 것과 유사한 방법으로 측정하며, 우수한 기억 효과 및 선명한 콘트라스트를 갖는 광학 스위칭 현상이 관찰된다.
[실시예 5]
하기 화합물로 이루어지는 액정 혼합물 19를 제조한다.
Figure kpo00062
Figure kpo00063
Figure kpo00064
Figure kpo00065
및
Figure kpo00066
이 혼합물은 하기와 같은 상전이 온도를 나타낸다.
Figure kpo00067
혼합물 19의 25℃에서의 Ps 및 경사각은 각각 111nC/㎠ 및 28°이다.
강유전성 액정 셀을 제조하기 위하여 실시예 1에서 사용된 것과 유사한 셀에 혼합물 19를 함입시킨다. 150μsec의 펄스폭 및 제1d도의 파형을 갖는 교류 직각 펄스 전압을 셀에 인가하여 ±10V/㎛의 전장을 유지하면, 우수한 기억 효과를 갖는 분명한 스위칭 응답이 관찰된다.
[실시예 6]
실시예 5에서 제조된 혼합물 19 85몰%를 하기 구조식의 다른 성분 15몰%와 혼합하여 액정 혼합물 20을 제조한다 :
Figure kpo00068
혼합물 20은 하기의 상전이 온도를 갖는다.
Figure kpo00069
이 혼합물의 25℃에서의 자발분극 및 경사각은 각각 75.5nC/㎠ 및 26.5°이다.
강유전성 액정 셀은 혼합물 20을 실시예 1에서 사용한 셀과 유사한 셀에 함입시킴으로써 제조한다. 이 강유전성 액정 셀의 전기광학적 응답을, 펄스폭이 100μsec인 교류 직각 펄스 전압을 인가하여 ±10V/㎛의 전장을 유지하면서 직교 니콜상태하에서 관찰하면, 기억 효과가 양호한 분명한 광학적 스위칭(switching)이 수득된다.
[실시예 7]
액정 혼합물 21은 실시예 5에서 제조된 혼합물 19 85몰%를 다음 구조식의 스멕틱 C 액정 화합물 15몰%와 혼합하므로서 제조한다 :
Figure kpo00070
이 혼합물 21은 하기의 상전이온도를 갖는다 :
Figure kpo00071
혼합물 21은 25℃에서의 Ps 및 경사각은 각각 71nC/㎠ 및 29°이다.
이 강유전성 혼합물을 실시예 1에서 사용한 셀과 유사한 셀에 함입시켜 강유전성 액정 셀을 제조한다. 제1d에 도시한 파형 및 150μsec의 펄스폭을 갖는 교류 직각 펄스 전압을 강유전성 액정 셀에 인가하고, 이때 전장은 ±10V/㎛로 유지한다. 직교 니콜 상태하에서 기억 효과가 양호한 셀의 분명한 광학적 스위칭이 관찰된다.
[실시예 8]
하기 화합물로 이루어진 액정 혼합물을 제조한다 :
Figure kpo00072
Figure kpo00073
Figure kpo00074
Figure kpo00075
Figure kpo00076
Figure kpo00077
Figure kpo00078
및
Figure kpo00079
이 혼합물은 하기의 상전이 온도를 갖는다 :
Figure kpo00080
더욱이, 25℃에서 측정된 Ps 및 경사각은 각각 89nC/㎠ 및 31°이다.
이 혼합물(97중량부)을, 실시예 2에서 사용한 안트라퀴논 염료 D-16(3중량부)과 혼합하여, 게스트-호스트 방식 디스플레이용 액정 혼합물을 제조한다. 당해 혼합물을 실시예 1에서 사용한 셀과 유사한 셀에 함입하여, 전기광학적 응답이 실시예 2에서 이용한 방법과 유사한 방법으로 관찰되는 게스트-호스트형 액정 셀을 제조한다. 광학적 반응은 제1a도에 도시된 파형에 속하는 것으로 밝혀졌다. ±10V/㎛의 전기장을 셀에 인가하는 경우, 적어도 100μsec의 펄스폭이 기억 효과가 양호한 광학적 스위칭을 유지시키는 것으로 밝혀졌다.

Claims (3)

  1. (A) 일반식(Ⅰ)의 광학 활성 화합물 하나 이상을 포함하는 제1 성분 및 (B) 일반식(Ⅱ)의 광학 활성 화합물 하나 이상을 포함하는 제2 성분을 포함하되, 당해 조성물내의 제1 성분 및 제2 성분의 총 함량이 60 내지 100몰%이고, 제1 성분과, 제2 성분 화합물들의 혼합비가, 성분 화합물들의 자발분극값 및 경사각의 근사합산법(an approximate additivity-rule)에 따라, 조성물에 60nC/㎠ 이상 116C/㎠ 미만의 자발분극값 및 24° 이상 35°미만의 경사각을 제공하도록 한정됨을 특징으로 하는 강유전성 스멕틱 C 액정 조성물.
    Figure kpo00081
    상기식에서, 1 및 m은 0 또는 1의 정수이고, 1 및 m은 둘다가 1인 것은 아니며, n은 3 내지 8의 정수이고, X 및 Y는 독립적으로 H, F, C1 또는 -CN이고, X 및 Y는 둘다가 H인 것은 아니며,
    Figure kpo00082
    R은 탄소수 3 내지 18의 알킬 또는 알콕시 그룹이다.
  2. 제1항에 있어서, 일반식(Ⅰ) 및 일반식(Ⅱ)에서의 n이 독립적으로 6 또는 3인 강유전성 스멕틱 C 액정 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에서 정의한 강유전성 스멕틱 C 액정 조성물을 포함하는 액정 디스플레이 소자.
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