KR0163936B1

KR0163936B1 - Ferroelectric liquid crystal dopant for lcd

Info

Publication number: KR0163936B1
Application number: KR1019960010956A
Authority: KR
Inventors: 류재진; 주영길
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1999-01-15
Also published as: KR970071050A

Abstract

수직 배향 모드의 액정 디스플레이용 액정셀에서 통상적으로 사용하는 키랄네마틱 액정 도판트 대신에 이전에는 도판트로 전혀 사용하지 않았던 강유전성 액정을 도판트로 사용하여 기존의 액정 디스플레이보다 용이하게 피치를 형성시킴으로써 우수한 시야각 특성, 투과율 그리고 전압 유지비의 전기-광학 특성을 갖는 액정 디스플레이를 구현한다.Instead of the chiral nematic liquid crystal dopant conventionally used in the liquid crystal cell for the liquid crystal display in the vertical alignment mode, an excellent viewing angle is achieved by forming a pitch more easily than a conventional liquid crystal display using a ferroelectric liquid crystal which was not used as a dopant as a dopant. A liquid crystal display having electro-optical properties of characteristics, transmittance and voltage holding ratio is realized.

Description

[발명의 명칭][Name of invention]

액정 디스플레이 액정용 강유전성 액정 도판트Ferroelectric Liquid Crystal Dopant for Liquid Crystal Display Liquid Crystal

[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention

[산업상 이용분야][Industrial use]

본 발명은 액정 도판트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직 배향 모드(Homeotropic mode)에서 키랄 네마틱(chiral nematic: N^*) 액정 도판트 대신에 강유전성 액정(SmC^*)을 도판트(dopant)로 사용하여 기존의 액정 디스플레이보다 용이하게 피치(pitch)를 형성시킴으로써 투과율(transmittance), 시야각(viewing angle)그리고 전압유지비(voltage holding ratio)의 전기-광학 특성을 향상시킨 액정 디스플레이 액정용 강유전성 액정 도판트에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal dopant, and more particularly, to ferroelectric liquid crystal (SmC ^* ) as a dopant instead of chiral nematic (N ^* ) liquid crystal dopant in a homeotropic mode. Ferroelectric liquid crystal dopant for liquid crystal display liquid crystal display which improves the electro-optical characteristics of transmittance, viewing angle and voltage holding ratio by forming pitch more easily than conventional liquid crystal display It is about.

[종래 기술][Prior art]

기존의 액정 디스플레이는 네마틱 액정에 키랄 네마틱 도판트를 소량 첨가하여 키랄리티(chirality)를 얻고 이를 통하여 구현된다. 네마틱상을 형성하는 화합물과 키랄 화합물이 혼합되었을 때에 네마틱 액정의 방향자에 수직한 나선 축을 갖는 비틀린 구조가 유도되어 키랄 네마틱상이라고 불리는 콜레스테릭상이 만들어지며 기호로 N^*으로 나타낸다. 이 구조에서는 분자들을 유리 표면에 평행하게 놓이도록 하면 액정은 유리 표면에 수직한 나선축을 가진 구조를 가지게 된다. 이 상태에서 시편은 투명하게 나타난다. 만약 액정의 나선축이 전기장에 대하여 수직한 방향을 선호한다면, 이 구조가 배열되지 않은 작은 영역으로 나누어지기 때문에 상당히 높은 전압이 인가될 때 투명한 상태의 구조가 탁하게 나타나며 밝게 산란되는 이러한 상태는 전압이 제거된 후에도 여전히 남아 있게 된다. 전압이 높고 전압의 극성이 빠르게 반전될 때 시편은 원래의 투명한 배열 상태로 복원된다. 이 액정 디스플레이는 켜기 위해서는 약 40∼100V, 끄기 위해서는 거의 300V의 매우 높은 전압이 필요하다. 그리고 응답속도는 상당히 길어 T_on= 0.08초, T_off= 1초정도이며 대비비 또한 좋지 않다.Conventional liquid crystal displays are obtained by adding chiral nematic dopants in small amounts to nematic liquid crystals to obtain chirality. When a compound forming a nematic phase and a chiral compound are mixed, a twisted structure having a spiral axis perpendicular to the director of the nematic liquid crystal is induced to form a cholesteric phase called a chiral nematic phase and is denoted by the symbol N ^* . In this structure, when molecules are placed parallel to the glass surface, the liquid crystal has a structure having a spiral axis perpendicular to the glass surface. In this state the specimen appears transparent. If the helical axis of the liquid crystal prefers a direction perpendicular to the electric field, this structure is divided into small regions that are not arranged so that a transparent structure appears cloudy when a fairly high voltage is applied, and this brightly scattered state shows It will still remain after it is removed. When the voltage is high and the polarity of the voltage reverses quickly, the specimen returns to its original transparent arrangement. This liquid crystal display requires a very high voltage of about 40-100V to turn on and nearly 300V to turn off. The response speed is quite long, so T _on = 0.08 sec, T _off = 1 sec, and the contrast ratio is not good.

또한 전기장에 평행한 배열을 선호하는 키랄 네마틱 액정을 사용하는 경우에는 정확하게 준비된 시편에서 액정은 밝은 흰색으로 나타나는, 수많은 작은 영역으로 구성된 배열이 되지 않는다. 그러나 전압이 인가되면 분자들이 유리 표면에 수직으로 향하게 되어 투명하고 균일한 구조가 되고 전압이 제거되면 액정이 배열되지 않은 이전의 구조로 다시 돌아가기 때문에 전기장에 평행한 배열을 선호하는 키랄 네마틱 액정을 사용하는 구조에서는 저장 능력이 없다. 그러므로 이 구조의 응답시간(response time)이 비록 매우 짧다고 하더라도 대비비는 여전히 빈약한 상태로 남아있게 된다.In addition, in the case of using a chiral nematic liquid crystal, which prefers an array parallel to the electric field, the liquid crystal is not arranged in a large number of small areas in brightly prepared specimens. However, when a voltage is applied, the molecules are oriented perpendicular to the glass surface, resulting in a transparent and uniform structure, and when the voltage is removed, the chiral nematic liquid crystal prefers an array parallel to the electric field since the liquid crystal is returned to its previous structure. There is no storage capability in structures that use. Therefore, even if the response time of this structure is very short, the contrast ratio still remains poor.

그러나 아직까지는 키랄 네마틱 이외의 도판트를 사용하여 디스플레이를 구현하는 경우가 없으며 기존의 액정과 도판트는 변화시키지 못하고 그 외의 여러가지 인자들을 이용하여 문제점들을 해결하고 있는 시도가 진행되고 있는 실정이다.However, until now, a display using a dopant other than a chiral nematic has not been implemented, and an attempt has been made to solve problems by using various other factors without changing the existing liquid crystal and dopant.

[본 발명이 해결하고자 하는 과제][PROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION]

본 발명의 목적은 수직 배향 모드에서 키랄 네마틱 액정 도판트 대신에 아직까지 시도되지 않았던 강유전성 액정을 도판트로 사용하여 기존의 디스플레이보다 쉽게 피치를 형성시킴으로써 시야각 특성을 개선시켜 새로운 개념의 액정 디스플레이를 개발하기 위한 것이다.An object of the present invention is to develop a new concept liquid crystal display by improving the viewing angle characteristics by forming a pitch more easily than a conventional display using ferroelectric liquid crystal, which has not been tried yet, as a dopant instead of a chiral nematic liquid crystal dopant in a vertical alignment mode. It is to.

[본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단]Means for Solving the Problems of the Invention

본 발명은 상기한 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다음과 같은 구성을 가진다.The present invention has been made to solve the above object, and has the following configuration.

본 발명에 있어서, 강유전성 액정을 포함하는 액정 디스플레이 액정용 도판트를 제공한다.In this invention, the dopant for liquid crystal display liquid crystal containing a ferroelectric liquid crystal is provided.

강유전성 액정의 첨가량은 0.1 중량％ ∼ 10.0 중량％이며 액정 디스플레이의 배향모드는 수직 배향 모드인 것이 바람직하다.It is preferable that the addition amount of a ferroelectric liquid crystal is 0.1 weight%-10.0 weight%, and the orientation mode of a liquid crystal display is a vertical alignment mode.

그리고 본 발명은 액정과 강유전성 액정 도판트를 포함하는 액정 디스플레이용 액정 조성물을 제공한다.And this invention provides the liquid crystal composition for liquid crystal displays containing a liquid crystal and a ferroelectric liquid crystal dopant.

강유전성 액정 도판트의 첨가량은 0.1 중량％ ∼ 10.0 중량％이며 액정 디스플레이의 배향모드는 수직 배향 모드인 것이 바람직하다.It is preferable that the addition amount of a ferroelectric liquid crystal dopant is 0.1 weight%-10.0 weight%, and the orientation mode of a liquid crystal display is a vertical alignment mode.

또한 일정한 공간을 사이에 두고 서로 마주보고 있는 두 개의 절연기판과 절연기판 위에 형성되어 있는 투명성 전도물질로 된 전극과 그 전극위에 액정분자들이 일정방향으로 배열되도록 하는 액정배향막과 상기 투명전극과 상기 액정배향막이 형성되어 있는 두개의 절연기판사이에 형성되어 있는 일정한 공간내에 주입되어 있는 액정 조성물을 포함하는 액정셀에 있어서, 상기 액정 조성물은 액정과 강유전성 액정 도판트를 포함하는 액정셀을 제공한다.In addition, two insulating substrates facing each other with a predetermined space therebetween and an electrode made of a transparent conductive material formed on the insulating substrate, and a liquid crystal alignment film for arranging liquid crystal molecules on the electrodes in a predetermined direction, the transparent electrode and the liquid crystal A liquid crystal cell comprising a liquid crystal composition injected into a predetermined space formed between two insulating substrates on which an alignment film is formed, wherein the liquid crystal composition provides a liquid crystal cell including a liquid crystal and a ferroelectric liquid crystal dopant.

다음은 본 발명의 보다 쉽게 이해하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.The following presents a preferred embodiment of the present invention for easier understanding of the present invention. However, the present invention is not limited to the following examples.

[실시예]EXAMPLE

[셀 제작][Cell creation]

[실시예 1]Example 1

음의 유전율 이방성을 가진 순수한 액정셀에 강유전성 액정을 0.1 중량％ 첨가한 셀을 제작하였다. 사용한 액정은 머크(Merck)사의 RG099507(△ε0)이고 배향막은 수직배향막으로서 JALS204를 사용하였으며 강유전성 액정은 FELIX-15-000을 사용하였다.A cell in which 0.1 wt% of ferroelectric liquid crystal was added to a pure liquid crystal cell having negative dielectric anisotropy was produced. The liquid crystal used was RG099507 (Δε0) manufactured by Merck, and the alignment layer used JALS204 as the vertical alignment layer and FELIX-15-000 for the ferroelectric liquid crystal.

[실시예 2]Example 2

강유전성 액정을 0.3 중량％ 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하여 셀을 제작하였다.A cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 wt% of the ferroelectric liquid crystal was added.

[실시예 3]Example 3

강유전성 액정을 0.5 중량％ 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하여 셀을 제작하였다.A cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.5 wt% of the ferroelectric liquid crystal was added.

[비교예 1]Comparative Example 1

음의 유전율 이방성을 가진 순수한 액정셀을 제작하였다.A pure liquid crystal cell with negative dielectric anisotropy was produced.

[비교예 2]Comparative Example 2

음의 유전율 이방성을 가진 순수한 액정셀에 도판트를 0.5 중량％을 섞은 셀을 제작하였다. 도판트는 S-811을 사용하였다.A cell was prepared in which 0.5 wt% of a dopant was mixed into a pure liquid crystal cell having negative dielectric anisotropy. As the dopant, S-811 was used.

[전기-광학 특성 평가][Electro-optical Characterization]

상기의 실시예 1 내지 실시예 3 그리고 비교예 1 및 비교예 2에서 제작한 5개 액정셀의 전압-투과율 곡선, 시야각 그리고 전압 유지비의 전기-광학 특성을 하기와 같이 측정하였다.The electro-optical characteristics of the voltage-transmittance curve, viewing angle, and voltage maintenance ratio of the five liquid crystal cells manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were measured as follows.

[전압-투과율(voltage-transmittance) 곡선][Voltage-transmittance curve]

전압-투과율 곡선의 측정 결과는 표1에 나타내었다. 순수 액정셀에 비해 도판트를 첨가한 경우와 강유전성 액정을 첨가한 경우가 임계전압이 약간 높다. 그러나 큰 임계전압의 증가는 없으며 도판트에 비해서 강유전성 액정을 첨가한 경우 훨씬 가파른 곡선을 보여준다.The measurement results of the voltage-transmission curves are shown in Table 1. When the dopant is added and the ferroelectric liquid crystal is added, the threshold voltage is slightly higher than that of the pure liquid crystal cell. However, there is no significant increase in the threshold voltage and it shows a much steeper curve when ferroelectric liquid crystal is added than dopant.

[시야각][Viewing angle]

제조한 5개의 각 액정셀의 시야각을 측정하여 그 결과를 표2에 나타내었다. 순수 액정셀과 도판트를 첨가한 셀에 비해 강유전성 액정을 첨가한 경우는 강유전성 액정의 양에 관계없이 상하 좌우 대칭적으로 약 2°∼ 7°정도의 시야각이 향상되었다.The viewing angles of the five liquid crystal cells thus prepared were measured, and the results are shown in Table 2. Compared with the pure liquid crystal cell and the dopant-added cell, when the ferroelectric liquid crystal was added, the viewing angle of about 2 ° to 7 ° was improved symmetrically regardless of the amount of the ferroelectric liquid crystal.

[전압 유지비(voltage holding ratio: V)][Voltage holding ratio (V)]

제조한 5개의 각 액정셀의 전압 유지비를 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. 도판트를 첨가한 경우와 순수 액정셀에 비하여 0.1 중량％의 강유전성 액정을 첨가한 경우에 특히 전반적으로 높은 값을 가졌으며 온도가 높아질수록 그 차이는 더욱 심해졌다.The voltage retention ratios of the five liquid crystal cells thus prepared were measured, and the results are shown in Table 3. The addition of dopant and the addition of 0.1 wt% ferroelectric liquid crystal compared to the pure liquid crystal cell have a particularly high overall value, and the difference becomes more severe as the temperature increases.

위의 실험 결과들로부터 수직 배향 모드의 액정셀에서 순수 액정셀과 도판트를 첨가한 셀보다 강유전성 액정을 사용한 경우에 시야각은 X축, Y축으로 대칭적으로 향상하였으며 우수한 전압-투과율 그리고 전압 유지비의 전기-광학 특성을 보여주었다. 이로써 강유전성 액정을 도판트로 사용하여 제작한 액정 디스플레이의 새로운 가능성을 확인하였다. 그리고 DSC121로 실험한 결과 강유전성 액정을 도판트로 사용하였을 때에 발생하게 될 안정성에 있어서도 문제가 없음을 확인하였다. 또한 강유전성 액정의 적정 농도를 구하여 액정셀을 제작하면 쌍안정(bistable) 구조의 셀 상태(cell state)를 얻어 응답시간을 감소시킬 수 있다.From the above experimental results, in the case of using the ferroelectric liquid crystal in the liquid crystal cell in the vertical alignment mode than the pure liquid crystal cell and the dopant-added cell, the viewing angle was improved symmetrically in the X-axis and the Y-axis. Showed its electro-optical properties. This confirmed the new possibility of the liquid crystal display produced using the ferroelectric liquid crystal as a dopant. As a result of experiments with DSC121, it was confirmed that there was no problem in the stability that would occur when the ferroelectric liquid crystal was used as the dopant. In addition, when the liquid crystal cell is manufactured by obtaining an appropriate concentration of the ferroelectric liquid crystal, a response time can be reduced by obtaining a cell state having a bistable structure.

Claims

A dopant for a liquid crystal display liquid crystal containing a ferroelectric liquid crystal.

The dopant for liquid crystal of Claim 1 whose addition amount of the said ferroelectric liquid crystal is 0.1 weight%-10.0 weight%.

The dopant of claim 1, wherein the alignment mode of the liquid crystal display is a vertical alignment mode.

A liquid crystal; Ferroelectric liquid crystal dopants; Liquid crystal composition for liquid crystal displays containing.

The liquid crystal composition according to claim 4, wherein the amount of the ferroelectric liquid crystal dopant added is 0.1 wt% to 10.0 wt%.

The liquid crystal composition of claim 4, wherein the alignment mode of the liquid crystal display is a vertical alignment mode.

Two insulating substrates facing each other with a predetermined space therebetween; An electrode made of a transparent conductive material formed on the insulating substrate; A liquid crystal alignment layer for arranging liquid crystal molecules on the electrode in a predetermined direction; A liquid crystal cell comprising a liquid crystal composition injected into a predetermined space formed between the transparent electrode and two insulating substrates on which the liquid crystal alignment layer is formed, wherein the liquid crystal composition includes a liquid crystal and a ferroelectric liquid crystal dopant. Cell.

The liquid crystal cell according to claim 7, wherein the amount of the ferroelectric liquid crystal dopant added is 0.1 wt% to 10.0 wt%.

The liquid crystal cell of claim 7, wherein the alignment mode of the liquid crystal display is a vertical alignment board.